JPS63229282A - オフセツト量設定方式 - 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、ティーチング・プレイバック方式のロボット
装置におけるオフセット量の設定に係り、特に、溶接用
ロボットに好適なオフセット量設定方式に関する。

〔従来の技術〕

ロボットの機構部分、いわゆるマニプレータには、それ
を駆動する各種のアクチュエータに存在する不感帯や、
駆動機構に存在するガタなどにより、与えられた制御デ
ータによって本来、位置決めされるべき動作点（以下、
制御点という）と。

この制御データによって動作されて位置決めされた動作
点（以下、実作業点という）に差を生じる場合があり、
この差をオフセットという。

そこで、このようなロボット装置を実際に使用する際に
は、従来から、芯出しと呼ばれる作業を行なって、予め
このオフセットの量を測定し、それを制御に反映させる
ようにしていた。

ところで、溶接用のロボットなどでは、その溶接トーチ
などの工具を保持する必要があり、このため、いわゆる
手首機構を備えたものが多い。

そこで、従来は、上記した芯出しのため、例えば、３点
以上のティーチングデータを用いるのが一般的であり、
これにより、上記した手首機構を有することによる誤差
の影響が芯出しに呪われないようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記したティーチングデータの取り込みは、
実際にオペレータがロボットを操作して行なう必要があ
り、従って、従来例のように、芯出しのために３点以上
ものティーチングデータ取り込みを要したのでは１作業
が煩雑で、多大の時間を要し、その上、データの取り込
みに充分な精度を保つのが回層になるという問題点があ
った。

本発明の目的は、唯一回のデータの取り込みだけで充分
な精度の芯出しが可能で、簡単に高精度のオフセット量
の設定を行なうことができるオフセット量設定力式の提
供にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、オフセット量を算出するためのティーチン
グによる位置決めに際して、マニプレータの手首の姿勢
を拘束したままでマニブータの操作を行なうようにして
達成される。

〔作　用〕

オフセットデータの取り込みには、当然のことして、手
首に保持させた所定の工具の先端の位置決めが必要であ
るが、このとき、手首の姿勢を拘束しておくことにより
、この手首機構に現われる制御誤差の影響を除くことが
でき、１回だけの位置決め操作で充分な精度のオフセッ
トデータの取り込みが可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明によるオフセット量設定方式について、図
示の実施例により詳細に説明する。

以下の実施例は、本発明を関節型マニプレータを備えた
ティーチング・プレイバック方式の溶接用ロボットに適
用した一実施例で、まず第２図は関節型のマニプレータ
（ロボットの動作機構部分のことで、ロボット本体とも
いう）を備えたロボット装置全体を示したもので、この
図において。

１はロボット制御装置、２は操作キー、３は表示装置の
表示面、４は教示装置ｔ（ティーチング用のキー）、５
はマニプレータ（以下、単に本体という）、６は旋回軸
、７は上腕軸、８は上腕、９は前腕軸、１０は前腕、１
１は曲げ軸、１２はひねり軸である。なお１曲げ軸１１
から先の部分を手首という、そして１図示してないが、
ひねり軸８には、作業用の工具（この実施例では溶接ト
ーチ）が取付けられている。

ロボット制御表ｆｌ！１は操作キー２や教示装［４など
からの入力に応じて本体５の制御を行うと共に、教示装
！！４からの入力操作により本体５のティーチング動作
を行なう、そして、このとき、必要に応じて操作指令や
データを表示面３に表示する。

さらに、この制御表［１には１本体５の動作制御に際し
て、上腕軸７についての特別な制御を可能にするための
、特別な制御機能を備え、これにより、ティチングを行
なうときに１手首の姿勢を一定に保ったままで全体の姿
勢を任意に動かせるように構成されている。なお、この
ときの手首の姿勢を一定に保つこととは、具体的にいえ
ば。

旋回軸６とひねり軸１２とを平行に保つことである。

次に、この実施例の動作について、第１図のフローチャ
ートと第３図以降の模式図によって説明を進める。なお
、これら第３図以降の図は、本体５を模式的に示したも
のである。

さて、第１図は、このようなロボットにおいて、その据
付時や、その他、長時間の使用によりオフセット量の再
設定の必要を生じたときなどに実行されるもので、この
処理の実行に入ると、まず。

第４図に示すように、手首のひねり軸１２から溶接トー
チを取り外し、それに代えて芯出し捧１３を取付ける。

次に、制御装置ｉ！！１の操作キー２を操作し、これに
より上記した特別な制御機能を能動化しておき。

続いて所定の位置決め用の治具１４を用い、教示袋＠４
により本体５を動かし、治具１４の所定の部分に芯出し
棒１３の先端が一致するようにして位置決めする。そし
て、このときの本体５の制御データを直交座標で記憶さ
せる。このときの処理が第１図のステップ２０．２１で
ある。なお、この制御データによって表わされる芯出し
位置を制御点という。

次に、芯出し捧１３を取り外し、再び手首に溶接トーチ
を取付ける。そして、第５図に示すような芯出し用のチ
ップ１５を、この溶接トーチの先端に取付け、今度は、
上記の直交座標で取込んである制御データを用い、制御
’ａＩＩ！ｔにより本体５の位置決めを実行させてみる
。この処理がステップ２２である。なお、このときに得
られる芯出し位置を実作業点という。

こうして、実作業点に本体５を位置決め制御したときに
、このチップ１５の先端が正確に治具１４の位置決め点
にもたらされたら、このときは上記したオフセットが零
であることを表わすから。

このままで特にオフセット量の取込みは不要で以後、制
御点イコール実作業点としてプレイバックを行ない、ロ
ボットに作業を継続させてゆけばよい、従って、このと
きには、第１図のステップ２３での結果がＹｅｓになり
、ここで処理は終了する。

しかして、このとき、実作業点でチップ１５の先端が治
具１４の所定の位置に正確に位置決めされなかったとき
には、ロボットが上記したオフセット誤差を持っている
ことを表わすから、このときには１次のステップ２４に
おいて、まず、操作キー２により、芯出し処理に必要な
入力操作を行ない、続いて以下の処理を実行する。

即ち、教示装置４を用いて再び本体５の移動操作を行な
い、第６図に示すように、チップ１５の先端が治具１４
の所定の位置に一致するようにティーチングする。この
処理がステップ２５である。

そして、この位置決めした状態での本体５の姿勢を表わ
す直交座標データを補正データとして取込み、ついで、
このデータと上記した制御点を表わす直交座標データと
の差を計算して求め（ステップ２６）、これをオフセッ
ト・データとし、制御装置１内の所定のメモリエリアに
記憶しくステップ２７）、以後の制御にオフセット量と
して使用する（ステップ２８）。

なお、このときの補正データの取込みや、これと制御点
のデータとの差の計算、それにオフセット・データの格
納などの処理は、制御装置ｌの操作キー２の操作によっ
て実行されることはいうまでもない。

また、このときには、上記したように、制御装置１内の
特別な制御機能が能動化状態にあり、この結果、ひねり
軸１２は旋回軸６と常に平行を保ったままの状態でティ
ーチングが行なわれてゆくことは言うまでもない。

従って、この実施例によれば、以後、ロボットのプレイ
バックの実行中に再び制御点と実作業点との誤差が拡大
して、再設定の必要性を生じるまで、或いは、ロボット
の据付位置を変えたとき。

または、治具１４を取り外したりしない限りは。

そのままでロボットの使用を継続することができる。

次に、上記のオフセット量の検出について、計算式によ
って説明する。

第７図において、第４図の状態を破線で示し。

第５図の状態を実線で示す。

いま、第７図における芯出し棒１３の位置、即ち、制御
点の位置座＠ｘ工を Ｘ　＝Ｐ　（ｘ　＊　ｙ　＊　ｚ　） とし、チップ１５の位置、即ち、実作業点の位置座ｓｅ
ｘ”を Ｘ”＝Ｐ（ｘ”＋　１”＋　！”） とする。

そうすると、これらの差ｘ−ｘ”は、 ｘ−ｘ”＝旦（Ｘ”−！　＋　　７　”　　７　ＨＺ　
”　　Ｚ　）となる。

よって９本体５を上記したようにして動かし。

チップ１５の先端を制御点での位ａｘ”から治具１４の
所定の部分での位置、３１にまで移動させたときの移動
距離は、それに伴って芯出し捧１３の先端が位！及から
位ｍ　ｘ’　まで移動したときの距離に等しい。

そこで１位！Ｉ！λ′の座標上（Ｘ　’　、　７　’　
、　ｚ　’　）を求め、これと位ａＸの座標との差ｘ’
−ｘ　　を求めてやれば、これがオフセット量となる。

入−工＝旦（Ｘ’−Ｘｓ　’／”Ｉｔ　Ｚ’　　Ｚ）次
に、この位ｇ１人の座標は、第８図において。

旋回岬６の回転角をＲ７，（θ１）、上腕軸７の回転角
をＲｘ（θ２）、前腕軸９の回転角をＲｘ　（θｓ）。

曲げ軸１１の回転角をＲｘ（θ４）、ひねり軸１２の回
転角をＲｙ（θｓ）とすると共に、上腕８と前腕１０の
長さをいずれもΩ２とし、さらに１手首の付は根から手
先に向うベクトルを　ｄ　とすると。

Ｘ＝　（Ｒｚ（０１）（Ｒｘ（θｚ）ＣＱｚ・ｕｚ＋Ｒ
ｘ（θ　ｇ　）ＣＱｚ　　ツ　ｕｙ＋Ｒｘ（θ　−）（
Ｒｙ（θ５）・±））））） で与えることができる。

次に１位ｍ　ｘ’の座標は、同様に、上記の各部の角度
をそれぞれ　０１′、０２′、０１′、０４′。

０５′とすると。

Ｘ’＝（Ｒｚ（θｌ’）［ＲＸ（θ＝’）ＣＱ　２　・
ｕ　ｚ　＋Ｒｘ　（θ！！’）（Ｑ　２　・ｕ　ｙ　＋
Ｒｘ（０４′）［Ｒｙ（０５′）・ｄ−））））） で求めることができる。

以上のように、この実施例によれば、唯一回の補正デー
タの取込みのための処理の実行だけで充分正確なオフセ
ット量の算出が可能になり、処理が簡単に済む。

なお１以上説明したように、この実施例によれば、第１
図に示した処理の実行だけで具体的なオフセット量の設
定が殆んど自動的に得られるため、従来例のように、オ
フセットデータや工具の寸法などを操作キーなどの手動
操作で入力する必要がなく、設定処理が簡単で済む上、
誤操作の虞れも少くて済む。

また、この実施例では、芯出し用のチップを用いて実作
業点の位置決めを行なうようになっているから、溶接用
のロボットにおいても、溶接トーチ長データの入力は不
要で、位置決めに高精度を保つことが容易である。即ち
、従来のロボットの芯出しは、ロボットの調整時に、ト
ーチなど工具の長さのデータやオフセットデータを予め
測定しておき、これらを定数として操作キーなどにより
入力していた。しかして、このため、従来例では。

オペレータによる計測処理などが必要であり、誤差が入
りこむ余地を生じ、高精度の保持は困難であるが、上記
実施例によれば、これらの問題点は全て解消される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロボットの芯出し処理を唯一回の位置
決め操作で、はぼ自動的に得ることができるから、簡単
にオフセット量の設定を行なうことができ、常に正確な
オフセットのもとで高精度のロボット動作を容易に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるオフセット量設定方式の一実施例
における動作を説明するフローチャート、第２図は本発
明の一実施例が適用されたロボット装置の一例を示す全
体構成図、第３図、第４図、第５Ｉ！Ｉ、第６１３！ｌ
Ｉ、第７図、それに第８図はそれぞれ動作説明用の模式
図である。 ｌ・・・・ロボット制御装置、２・・・・操作キー、３
・・・・表示装置の表示面、４・・・・教示装置、５・
・・・マニプレータ（本体）、６・・・・旋回軸、７・
・・・上腕軸、８・・・・上腕、９・・・・前腕軸、１
０・・・・前腕。 １１・・・・曲げ軸、１２・・・・ひねり軸、１３・・
・・芯出し棒、１４・・・・芯出し用治具、１５・・・
・芯出し用チップ。 第１図 ２０〜２８ ・・・処理ステップ ＠２１ ４・・・教示装置 ５：・・マニプレータ（本体） ６・・・旋回軸 ７・・上腕軸 ８°・・上腕 ９・・・前腕軸 ＩＯ−前腕 第７園 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マニプレータに工具保持用の手首機構を備えたティ
   ーチング・プレイバック方式のロボット装置において、
   上記マニプレータの姿勢制御を、上記手首の姿勢の変更
   を伴わずに遂行させる制御手段を設け、上記マニプレー
   タによる制御点と実作業点とのオフセット量の取り込み
   操作が上記制御手段の能動化を条件として遂行されるよ
   うに構成したことを特徴とするオフセット量設定方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記マニプレータ
   が関節型のマニプレータであり、上記制御手段における
   上記手首の姿勢変更を伴わないようにするための機能が
   、該マニプレータの旋回軸と、上記手首のひねり軸とを
   平行に保つ制御手段によって与えられるように構成され
   ていることを特徴とするオフセット量設定方式。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記ロボット装置
   が溶接用ロボットであることを特徴とするオフセット量
   設定方式。