JPS62139003A - 外部にワ−ク位置検出用のセンサを備えたロボツトシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外部にワーク位置検出用のセンサを備えたロボ
ットシステムに関する。

〔従来の技術〕

第６図は従来の外部にワーク位置検出用のセンサを備え
たロボットシステムの構成図である。第６図において、
（１）はロボッｌ−（２１がティーチングプレイバック
するためのワーク、（３）はロボット（２）を制御する
制御装置、（４）はワーク位置検出用のセンサ、（５）
はセンサ制御装置である。

係る従来の外部にワーク位置検出用のセンサを備えたロ
ボットシステムは、ロボッｌ−＋２１が制御袋ｆｉｌ　
＋３１からの指令に基づいて動作し、ワーク（１）に対
するアーク溶接等の作業をするものである。この場合、
ワーク（１）は通常治具等の台に設置されるがロボット
（２）に対する位置は必ずしも一定ではなく、むしろず
れている。そこで、ワーク位置検出用のセンサ（４）が
ワーク（１）の位置を検出し、制御装置（３）が検出し
た位置に基づいて、ロボット（２）に伝達する位置を修
正する。

ワーク（１）の位置を検出するワーク位置検出用のセン
サ（４）は第７図に示すような構成になっている。

第７図において、（４０）は駆動モータ、（４１）は駆
動モータ　（４０）の回転を減速する減速機、（４２）
は駆動モータ　（４０）の回転により軸方向に移動する
シャフト、（４３）はシャフト（４２）の移動に従って
移動するガイド、（４４）はバネ、（４５）は駆動モー
タ（４０）の回転により軸方向に移動し、ワーク（１）
に接触すると停止する検出軸、（４６）検出軸（４５）
に直結されたボールネジ用ポールナツト、（４７）はボ
ールスクリュー、（４８）はレゾルバ又はエンコーダ等
の位置検出器、（４９）は検出軸（４５）がワーク＋１
）に接触したことを検出する検出スイッチ、（５０）及
び（５１）はセンサ保護用のオーバーラン検出スイッチ
、（５２）はセンサの機械的な原点位置を検出するスイ
ッチである。

このワーク位置検出用のセンサ（４）はワーク（１）及
びロボット（２）に対して、第８図に示したような位置
関係となるように配置されろ。第８図において、Ｓχと
ＳＹはワーク位置検出用のセンサ（４）を基準とするＸ
Ｙ２次元座標系、ＷＸとＷＹはワーク（１）を基準とす
るＸＹ２次元座標系、ＲＸとＲＹはロボットに）を基準
とするＸＹ２次元座標系である。座標系ＳＹ、　ＷＹ及
びＲＹは同一方向であり、座標系ＳＸ、　ＩＩＩＸ及び
ＲＸは平行方向になっている。

又、ワーク位置検出用のセンサ（４）の検出したワーク
（１）の位置に基づいてロボット（２）に伝達する位置
を修正する制御装置（３）は第９図に示すような構成に
なっている。第９図において、（１０）は中央処理装置
（以下、ＣＰＵという）、（１１）は制御動作プログラ
ムを記憶する記憶部、（１２）はティーチング又は数値
入力により教示された位置データを記憶する記憶部、（
１３）はワーク位置検出用のセンサ（４）からの位置情
報を読み込むためのセンサインターフェイス、（１４）
はワーク位置検出用のセンサ（４）を制御するセンサ制
御値＠　（５１にセンシング動作に関する信号を受は渡
すセンサ制御装置インターフェイス、（１５）は制御装
置（３）の状態を表示するＣＲＴ表示装置、（１６）は
制御装置（３）に指令を与えろためのキーボードである
。

記憶部（１２）は第１０図に示すような状態で位置情報
を格納する。第１０図において、（ａ）は教示位置デー
タであり、教示位置ステップ１、ステップ２、ステップ
３・・について、それぞれＸＹＺ　３次元座標系におけ
る教示位置 （ｘＩ、ＹＩ、Ｚｌ） （Ｘｉ、ｙ２．ｚ＊） （Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ） （Ｘａ、Ｙ４．Ｚ４） （Ｘｓ、ｙ、、Ｚｓ） が記憶されているとともに（第１０図（ａ）参照）、ス
テップ１、ステップ２、ステップ３・・の教示位置に対
して、これらの教示位置データを補正した補正位置 （Ｘ　ｒ−Ｙ　ｓ＋ΔＹ　、　　Ｚ　＋）（Ｘ　ｔ　、
Ｙ　２　＋　ΔＹ　、　Ｚ　ｘ　）（Ｘ□　Ｙ、十Δｙ
、ｚ、） （Ｘａ、Ｙａ＋ΔＹ、Ｚ、） （Ｘｓ、Ｙｓ＋ΔＹ、Ｚ、） が記憶されている（第１Ｏ図（ｂ）参照）。

次に従来の外部ワーク位置検出センサを備えたロボット
システムの動作について説明する。まず、制御装置（３
）は制御プログラムがセンシング開始ステップになると
、ＣＰＵ（１０）がセンサ制御装置インターフェイス（
１４）を介してセンサ制御装置（５）にセンシング開始
指令を与える。次いで、制御装置（３）の指令により駆
動モータ（４０）が回転すると、ＷＡ！ｌ１ＩＩモータ
（４０）の回転が減速機（４１）によって直線連動に変
換される。直線運動はシャフト（４２）　、ガイド（４
３）及びバネ（４４）を介して検出軸（４５）に伝達さ
れる。検出軸（４５）がワーク（１）に接触すると、バ
ネ（４４）が縮み、検出軸（４５）が検出スイッチ（４
９）を作動させる。一方、検出軸（４５）の動きがポー
ルナラ！−（４６）及びボールスクリュー（４７）を介
して位置検出器（４８）に伝達されると、位置検出器（
４８）はその位置を検出する。ＣＰＵ（１０）はセンサ
インターフエイス（１３）を介してワーク位置検出用の
センサ（４）からの位置情報を読み取る。ワーク位置検
出用のセンサ（４）、ワーク（１）及びロボツｌ−（２
１は第８図に示したような配置になっているので、制御
装置（３）はワーク位置検出用のセンサ（４）が検出し
たワーク（１）の検出位置に所定の定数を掛けるだけで
、ロボツｌ−（２１の軌跡を修正することができる。ワ
ーク位置検出用のセンサ（４）の検出したワーク！１１
の位置が制御装置（３）に伝達されると、制御装置（３
）はワーク（１）の位置に基づいてロボッｌ−（２１へ
伝達すべき位置情報を修正し、ロボッ＋−＋２１の動作
軌跡がワーク（１）に倣うようにする。

このワーク位ｌｉ！　検出用のセンサ（４）でロボット
の動作位置の補正をする場合、第１１図に示すような方
法によって行う。第１１図において、実線は教示された
ステップ、点線は補正されろステップを示すものである
。まず、教示位置に従ってロボット（２）がステップＳ
１からステップＳ２まで移動する。ワーク位置検出用の
センサ（４）はロボット（２）がステップＳｌからステ
ップ５１’に移動する間にワーク（１）の検出動作を行
う。次いで、ロボット（２）がステップＳ２に対応する
位置に到達後に、教示位置を補正した位置（以下、補正
位置という）に対して移動する。すなわち、ロボッｌ−
（２１は教示位置Ｓ２からステップＳ３及びステップＳ
４を介してステップＳ５に移動せずに、教示位置Ｓ２か
ら補正位置Ｓ３’及びＳ４’を介して補正位１ｉｓ５′
に移動することになる。この位置は教示データ記憶部（
１２）に格納されている位置に対して加減算され最終的
にはロボツＩ−＋２１の動作軌跡を修正して、ワーク（
１）の位置ずれを補正する。

記憶部（１２）は第１０図に示すように、教示データを
示した位置ＸＹＺを各ステップ毎に記憶する。

又、ワーク位置検出用のセンサ（４）のＹ軸ＳＹとロボ
ット（２）のＹ軸ＲＹとが一致しているので、補正後の
データはΔＹは各ステップのＹ軸方向のみが加減算され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した構成の従来の外部にワーク位置検出用のセンサ
を備えたロボットシステムは、ロボット（２）を設置し
たときに、ワーク位置検出用のセンサ（４）のＹ軸ｓｙ
とロボット（２）のＹ軸ＲＹｅ厳密に合わせる必要があ
り、特に設置スペースに制約がある場合等位＠調整の為
に時間がかかるという１ｇ！題があった。

又、ワーク位置検出用のセンサ（４）とロボット（２）
との位置を各々測定しなければならず、精度が良くない
という問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
容易にロボッ）・とワーク位置検出用のセンサとの座標
合わせができるとともに、ワーク位置検出用のセンサの
精度を向上させ得る外部にワーク位置検出用のセンサを
備えたロボットシステムを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、教示された動作位置に従ってワーク
に対して所定の作業を行うロボットと、ワークの位置を
検出するワーク位置検出用のセンサと、ワーク位置検出
用のセンサを制御するセンサ制御装置と、ワーク位置検
出用のセンサの少なくとも２以上の動作位置をロボッ！
・に教示することにより、ワーク位置検出用のセンサを
基準とする座標及びロボットを基準とする座標を校正し
、校正した座標及びワーク位置検出用のセンサが検出し
たワークの位置に基づいて、ロボットに教示する位置を
補正する制御装置とから外部にワーク位置検出用のセン
サを備えたロボットシステムを構成する。

〔作　用〕

上記構成の外部にワーク位置検出センサを備えたロボッ
トシステムは、制御装置がロボットにワーク位置検出用
のセンサの２以上の動作位置をロボットに教示し、ワー
ク位置検出用のセンサを基準とする座標及びロボットを
基準とする座標を校正し、さらに校正した座標及びワー
ク位置検出用のセンサが検出したワークの位置に基づい
て、ロボットに教示する位置を補正する。

〔実施例〕

息下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る外部にワーク位置検出センサを備
えたロボットシステムの構成図である◇第１図において
、（１）はロボッｌ−（２１がティーチングプレイバッ
クするためのワーク、（３）はロボット（２）を制御す
る制御装置、（４）はワーク位置検出用のセンサ、（５
）はセンサ制御装置である。又、第２図はワーク（１）
、ロボット（２）及びワーク位置検出用のセンサ（４）
の位置関係を示す図である。第２図において、ワーク位
置検出用のセンサ（４）のＹ軸ＳＹはワークｆｉｌのＹ
軸１’ｌＹと一致しているが、ロボッｌ−（２＋のＸ軸
ＲＹと一致していない。

本発明に係る外部にワーク位置検出センサを備えたロボ
ットシステムは、予めワーク位置検出用のセンサ（４）
の検出軸（４５）の２位置（例えば、検出軸（４５）が
最も縮んだ位置と最も伸びた位ｉｉ）をロポ・ソト（２
）の所定の点（アーク溶接ロボットにおいては、トーチ
先端の作業点）に教示して、この２点からワーク位置検
出用のセンサ（４）の軸方向をロボット（２）を基準と
する座標に変換して単位ベクトルを生成しておく。そし
て、自動運転時にロボット（２）にプレイバックすべき
経路を教示するとともに、このときのワーク（１）の位
置を求める。ロボッｌ−（２１に教示した経路をプレイ
バックするときに、制御装置ａ　ｆ３１はセンサ制御装
置（５）にワーク位ｆｆｌ検出用のセンサ（４）の検出
軸（４５）とワーク（１）とが接触したときのワーク（
１）の位置を検出させ、ワーク位置検出用のセンサ（４
）の検出値をロボット（２）のＸＹＺ座標に対応させて
ズレを補正する。なお、ワーク（１）の位置は制御袋Ｍ
（３）からセンサ制御装置（５）にセンシング開始指令
を出力することにより検出され、制御装置（３）がこの
データを読み取りこれをロボッｌ−（２１に教示する。

次に、本発明に係る外部にワーク位置検出センサｅ［え
たロボットシステムの動作を第３図に示したフローチャ
ートを参照して説明する。

（１）ステップ１ 制御装置（３）はワーク位置検出用のセンサ（４）設置
時に、第４図に示すようにシャフト軸（４５）の２位置
Ｒ（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ、）及びｓ　（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ、）
をロボット（２）に教示する。第４図はワーク位置検出
用のセンサ（４）の校正時におけるワーク（１）、ロボ
ッｌ−ｆ２１及びワーク位置検出用のセンサ（４）の位
置関係を示した図である。第４図において、点Ｐはロボ
ット（２）に作業させるべく教示したときのロボット（
２）の座標、点Ｑは点Ｐをシフトすべき点であり、ワー
ク位置検出用のセンサ（４）による補正値ΔＸ、ΔＹ、
ΔＺを点Ｐの座標ｘ、ｙ、ｚに反映した点である。

なお、ここで求めたワーク（１）のズレ量はそのまま使
用できず、もし使用するとしたらワーク位置検出用のセ
ンサ（４）のシャツ１−軸（４５）をロボット（２）の
座標方向と同じに設置しなければならない。

このような設置の仕方が難しいことは前述した通りであ
る。この問題を解決するため、本発明はロボッｌ−（２
１の座標とワーク位置検出用のセンサ（４）のシャフト
軸（４５）とを校正する。これはワーク位置検出用のセ
ンサ（４）のシャフト軸（４５）の２位置（例えば、検
出軸（４５）が最も縮んだ位置と最も伸びた位Ｗ）をロ
ボット（２）に教示して、その単位ベクトルを算出し、
ワーク（１）のズレ量に単位ベクトルを乗算して座標を
校正することによって行うものである。

（２）ステップ２ 制御装置（３）はワーク位置検出用のセンサ（４）の校
正時に教示したロボット座標の２点Ｐ　（Ｘ、、Ｙ、。

ｚｐ）とＱ　（Ｘ、１．　Ｙ、、　ＺＱ）から「ｘ］ １　］ なる単位ペケトルを計算しておきパラメータとして記憶
しておく。

（３）ステップ３ 制御装置（３）がセンレンゲ開始指令をセンサ制御装置
（５）に出力すると、ワーク位置検出用のセンサ（４）
は検出軸（４５）を駆動して、検出軸（４５）がり−ク
（１）に接触した位置を検出し、ワーク（１）の１軸方
向のズレを検出する。ワーク（１）のズレ量は点Ａが検
出軸（４５）で検出した教示時のワークＨの位置、Ｂが
プレイバック時のワーク（１）の位置であるので、点Ａ
と点Ｂとの差ｄとして算出されろ。

なお、この時の検出値はワーク位置検出用のセンサ（４
）の原点位置からみてどの位置にあるのかを示した値で
ある。つまり、ワーク＋１１をティーチングした時の検
出値とプレイバンク時の検出値との差によりワーク（１
）のズレ量（ワーク位置検出用のセンサ（４）の相対値
）が求まるのである。

ワーク（１）のズレ量（ワーク位置検出用のセンサ（４
）の相対値）＝（教示時の検出値）−（ブレイバ・アク
時の検出値） 一方、プレイバック時には、ワーク位置検出用のセンサ
（４）によりシフ１・すべきワーク（１）のズし、ｉｄ
が求まる。

（４）ステップ４ 制御装置（３）は、ズレ量ｄに単位ベクトルＹ＝刊千 ただし、 Ｋ＝　　　　（ＸＩ−Ｘ１１”＋　（Ｙ、−Ｙｌ）’＋
（ｚ、−ｚ＋）”を積算してシ゛７１・暇 を算出ずろ。

（５）ステップ５ 各ステ・ソゴ毎に算出したレフ）・量 （ΔＸ１ΔＹ１Δ２） を教示データ （Ｘｓ＝　Ｙｓ、Ｚｓ） （Ｘ４．　Ｙ４．　Ｚ４） （Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ） にそれぞれ加算し、補正データ （Ｘ’ｓ＋　ΔＸ　、　　Ｙ　ｓ＋　ΔＹ　、　　Ｚ　
ｓ十ΔＺ）（Ｘ　ａ＋ΔＸ、Ｙ、＋ΔＹ、Ｚａ＋ΔＺ）
（Ｘ　ｓ　十ΔＸ　、　　Ｙ　ｓ　十ΔＹ　、　　Ｚ　
ｓ　十ΔＺ　）を算出する。

第５図は上述した処理の結果得られるプレイバックすべ
き座標のデータを示す。第５図は第５図（ａ）が教示デ
ータ、第５図（ｂ）がワーク（１）のズレ量検出後、プ
レイバックすべき補正データを示し、第６図（ｂ）のデ
ータに比べ、３軸とも補正可能となり精度が向上してい
ることがわかる。

又、このワーク位置検出用のセンサ（４）は１つのプロ
グラム中−回だけでな（何回もセンシング可能なことは
言うまでもない。

なお、本実施例ではワーク位置検出用のセンサ（４）１
台でワーク（１）の１軸方向のズレの検出を行ったが、
複数のワーク位置検出用のセンサ（４）を接続すること
により、ワーク（１）のズレ方向を複数軸検出すること
ができるのでワーク（１）のズレ方向が１方向でな場合
でも同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

す上説明したように本発明によれば、ロボットにワーク
位置検出用のセンサの２以上の動作位置を教示して、ワ
ーク位置検出用のセンサを基準とする座標及びロボット
を基準とする座標を校正し、校正した座標及びワーク位
置検出用のセンサが検出したワークの位置に基づいて、
ロボットに教示する位置を補正することにより、ワーク
位置検出用のセンサをロボットを基準とする座標に合わ
せて取り付ける必要がなくなり、ワーク位聞検出用のセ
ンサの設置が短時間でできるという効果を得る。

又、ワーク位置検出用のセンサを基準とする座標及びロ
ボットを基準とする座標を校正するので、取り付は精度
が向上するという効果を得る。

さらに、ロボットとワーク位置検出用のセンサとを独立
させたのぞ、タクトタイムの向上を図ることができろと
いう効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るワーク位置検出用のセンサラ備え
たロボットシステムの構成図、第２図及び第４図はワー
ク、ロボット及びワーク位置検出用のセンサの位置関係
を示す図、第３図は本発明に係る外部にワーク位置検出
用のセンサを備えたロボットシステムの動作を示すフロ
ーチャー１・、第５図及び第１０図はは記憶部の記憶状
態を示す図、第６図は従来の外部ワーク位置検出センサ
を備えたロボットシステムの構成図、第７図はワークの
位置を検出するワーク位置検出用のセンサの構成図、第
８図はワーク、ロボット及びワーク位置検出用のセンサ
の位置関係を示す図、第９図は制御装置の構成図、Ｍ１
１図はワーク位置検出用のセンサによるロボットの動作
位置の補正を説明する説明図である。 各図中、１はワーク、２はロボット、３は制御装置、４
はワーク位置検出用のセンサ、５はセンサ制御装置、４
０は駆動モータ、４１は減速機、４２はシャツｌ−１４
３はガイド、４４はバネ、４５は検出軸、４６はボール
ナツト、４７はボールスクリュー、４８は位置検出器、
４９は検出スイッチ、５０．５１はオーバーラン検出ス
イッチ、５２は原点位置を検出するスイッチ、１０は中
央処理装置（ＣＰＵ）１１は制御動作ゴログラムを記憶
する記憶部、１２は位置データを記憶する記憶部、１３
はセンサインターフェイス、１４ばセンサ制御装置イン
ターフェイス、１５ばＣＲＴ表示装置、１６はキーボー
ドである。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 教示された動作位置に従ってワークに対し所定の作業を
   行うロボットと、前記ワークの位置を検出するワーク位
   置検出用のセンサと、前記ワーク位置検出用のセンサを
   制御するセンサ制御装置と、前記ワーク位置検出用のセ
   ンサの少なくとも２以上の動作位置を前記ロボットに教
   示することにより、該ワーク位置検出用のセンサを基準
   とする座標及び該ロボットを基準とする座標を校正し、
   該校正した座標及び該ワーク位置検出用のセンサが検出
   した前記ワークの位置に基づいて、ロボットに教示する
   位置を補正する制御装置とを備えたことを特徴とする外
   部にワーク位置検出用のセンサを備えたロボットシステ
   ム。