JPS63229283A - ロボツトの制御方式 - 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、産業用ロボットの制御方式に係り、特に、溶
接用ロボット、シーリング作業用ロボットなどに好適な
制御方式に関する。

〔従来の技術〕

溶接用ロボットなどでは、その溶接トーチによる作業経
路（作業線という）についての制御データが、例えばテ
ィーチングなどによって入力されており、このデータに
したがって作業が実行されるようになっている。

しかしながら、実際の作業時（プレイバック時）には、
ワーク（作業対象物）の寸法誤差などにより、正確に作
業線に沿った制御を得るのはかなり難しい。

そこで、この作業線のずれを、アークセンサなど適当な
センサで検出し、制御を補正してい（方法が従来から広
く採用されており、その−例を特公開５３−４２４５１
号公報にみることができる。

ところで、この従来の装置では、センサによりロボット
の作業線のずれを検出して補正量を求め、これにより制
御データに修正を与えることにより、正しいトレース状
態が得られるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、制御系へのノイズの混入などによるロ
ボットの作業経路の大きな外れについて配慮されておら
ず、例えば溶接用ロボットなどでは第２図に示すように
、溶接トーチ（センサを含む）ＴＳがワークＷの作業線
から大きく外れて不要な部分にビードＢが形成され、正
しい溶接結果が得られなくなってしまう場合を生じると
いう問題があった。

本発明の目的は、ロボットの作業線からの大きな外れの
ためにセンサによる補正機能が失われてしまったときで
も充分に対処でき、直ちに正しい作業線への復帰が可能
で、常に正確な作業線による作業の継続が得られるよう
にしたロボットの制御方式の提供にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ワークの作業線を検出して補正を行う方式
のロボットの制御方式において、上記補正のための修正
量を常時監視し、この修正量が所定値に以上に達したと
きには、ロボットの制御系での作業線を変更するように
構成することにより達成される。

〔作　　用〕

修正量が大きくなってセンサによる検出が不能になる虞
れを生じると、制御系での作業線が変更されてワークの
作業線に近づく方向の制御が与えられるので、大きなず
れの発生は抑えられる。

すなわち、例えば溶接用ロボットで、アークセンサを用
いて補正を行う場合について説明すると、まず、第３図
に示すように、ワークＷの溶接線孔の溶接開始点Ｔｏか
らアークセンサを用いて溶接を開始すると同時に、アー
クセンサが検出する位置修正量の距離の監視を開始する
。

位置修正距離＝（（位置修正量のＸ成分）２＋（位置修
正量のｙ成分）２ ＋（位置修正量の２成分）′芦− この位置修正量が利用者の設定した異常距離以上になっ
た場合は、第４図に示すようにロボットの作業点が溶接
線から外れていると判断し、以下の処理を行う。

第５図において、点Ｔを位置修正距離が異常距離以上に
なった点とすると、点Ｔから位置修正ベクトル（位置修
正量のＸ成分１伎置修正量のｙ成分１泣置修正量の２成
分）の負方向へ利用者が設定した距離だけ移動し、移動
が終了した点がＴ。

となる。

点Ｔ”の座標は、位置修正ベクトルの単位ベクトルの成
分を（×・＋ｙ’＋２・）とすれば下式の式として、表
される。

点Ｔ・の座標＝（（点ＴのＸ座標−×・　×距離）＋（
点Ｔのｙ座標−ｙ・　×距ｒｉｓ＞＋（点Ｔの２座標−
２・　×距離） 従って、この点Ｔ°　から再びアークセンサを用いて溶
接を開始するので、正しい溶接作業が得られる。

〔実　施　例〕

以下、本発明によるロボットの制御方式について、図示
の実施例により詳細に説明する。

第６図ないし第８図は本発明の一実施例が適用された溶
接用のロボットを示したもので、まず、第６図はシステ
ムの全体を示したものであり、図において、１は制御装
置であり、ロボットの可動部２の各サーボモータの制御
を行い、センサ制御部（後述）と組合わされて本発明に
よる制御を実現する。

可動部２は旋回部３．上腕部４．前腕部５２曲げ部６．
振り部７とを備え、各移動部は各々サーボモータによっ
て駆動される。

溶接系統は電力供給手段としての電源装置８゜ワイヤ送
給装置９．溶接トーチ１０とを備えている。

また、１２はティーチングボックスであり、１３は被溶
接物（ワーク）であり、１４はワークを置く為の台であ
る。

次に第７図、第８図を用いて各部の様子について説明す
る。

第７図はセンサ制御部のブロック図で、１１はセンサユ
ニット１５はセンサ用ｃｐｕ部、１６はインターフェー
ス部である。

まず、センサ用ｃｐｕ部１５は次のような構成になって
いる。

１７はｃｐｕであり、センサ制御用の全ての処理を行っ
ている。１８はＲＯＭであり、処理手順と記述したプロ
グラムが格納されている。１９はＲＡＭでありｃｐｕで
の処理の途中結果などが格納されている。２０はＤＰＲ
ＡＭ　（デュアルポートＲＡＭ）であり１８のｃｐｕか
らもロボット制御用のｃｐｕからもアクセス可能になっ
ており、ロボット制御部とセンサ制御部との情報の伝達
に用いられる。

２１はタイマであり、ｃｐｕ１８より初期設定を行うこ
とにより、一定時間間隔でｃｐｕ１３に対し割込をかけ
る。２２はｉｌｏボートであり、外部との入出力を行う
。

なお、これらの部分はＢｕｓ２３によって結合されてい
る。

次に、１６はインターフニス部で、２４及び２５はフォ
トカブラであり、外部との電気的な絶縁を行っている。

なおフォトカブラ２４は入力用、２５は出力用である。

２６はＡ／Ｄ変換器であり、入力信号をディジタル化し
２４のフォトカブラへ信号を送る。

最後に、１１はセンサーユニットで、２７はローパスフ
ィルターであり、入力信号に含まれる高周波ノイズを除
去する。２８はシャントであり、溶接電流信号を電圧信
号に変換する。

以上の構成により、溶接電流信号はシャント２８で検出
され、ローパスフィルター２７でノイズ除去を行われた
後、Ａ／Ｄ変換器２６でディジタル信号に変換され、フ
ォトカブラ２４で電気的絶縁が行われた状態でｉｌｏボ
ート２２を介してｃｐｕ１７に送られる。ｃｐｕ１７で
各種の処理が行われ、位置信号に変換されてＤＰＲＡＭ
２０に送られ、ロボットの動きに反映される。

次に、第８図はロボット本体の制御ブロック図である。

２９はロボット制御部であり、第６図の制御装置１の内
部に格納されている＝ ３１はｃｐｕ−Ａであり、ロボットの動作制御を主に行
っている。３２はｃｐｕ−Ｂであり、マンマシンインタ
ーフェース関係の処理を主に行っている。３３は共通Ｒ
ＡＭであり、ｃ　ｐ　ｕ−Ａ３１＋　　Ｃｐｕ−Ｂ３２
の両方の情報交換や計算用のワークとして用いられる。

３４はＲＡＭ−Ａであり、ｃｐｕ−Ａの処理手順を記述
したプログラムが格納されている。３５はＲＡＭ−Ｂで
あり、ｃｐｕ−８３２の処理手順を記述したプログラム
が格納されている。

３６はＲＯＭであり、電源ＯＮ時にバブルメモリ３７よ
りプログラムをＲＡＭ−Ａ、ＲＡＭ−Ｂにローディング
する為の処理プログラムが格納されている。

バブルメモリ３７は不揮発性の外部記憶装置であり、電
源切断時において消えて欲しくないプログラムやデータ
が格納されている。

３８は溶接機インターフェースであり、溶接機に対する
ワイヤ送給量や電圧、アークＯＮなどの指令の受渡しを
行っている。

３９は通信用のＬＳｉであり、ｃｐｕ−Ｂとティーチン
グボックス１２．操作盤４０．ＣＲＴコントローラ４１
との通信インターフェイスを行っている。

１２のティーチングボックスでは、ロボットの動作教示
を行うことができる。４０の操作盤では、ロボットの起
動、停止、及び教示、プレイバックなどのモード切替等
の操作を行う。

４１のＣＲＴコントローラでは、通信ＬＳｉ３９から送
られた情報に基づいて、ＣＲＴ４２に各種の情報を表示
する。

４３のサーボ制御部では、ｃｐｕ−Ａ３１から送られた
データに従って、サーボモータＭ１〜Ｍ５（４５〜４９
）を制御していく。

本実施例では、ロボットはティーチング、プレイバック
方式になっており、ティーチングによって倣い制御を指
定した時に、センサ関係の制御プログラムが動作する様
になっている。

次に、第９図を用いて動作の様子を説明して行く。

第９図において、破線、をティーチされたワーク。

実線を実際に溶接を行うワークとする。

まず、予め定められている初期位置Ｔａ、Ｔｂにおいて
タッチセンスを行い、実際の溶接開始点Ｔ２・を検出し
、この点Ｔ２°　からアークセンサを用い、溶接線（Ｔ
！・−Ｔ、・−Ｔ４゛）に沿って用↓−倣い溶接を行う
。

アークセンサが起動された時点で、本発明のプログラム
も作業を開始する。

そして、この間、アークセンサが検出するトーチ位置修
正量と、利用者がＣＲＴ４２を見ながら操作盤４０より
設定した所定の異常距離値とを毎時比較する。

トーチ位置修正量＝（（トーチ修正量Ｘ成分）２＋（ト
ーチ修正量Ｘ成分）２ ＋（トーチ修正量２成分）２Ｆ− この比較をアークセンサがトーチ位置修正量を出力する
ごとに行い、トーチ位置修正量が上記の異常距離値以上
になった場合、トーチが溶接線より外れていると判断す
る。この位置を第９図の点Ｔとする。

こようにして、トーチが、溶接線（’ｈ°−Ｔ３−Ｔ４
’）より外れていると判断された場合は、アークセンサ
を用いての倣い溶接を中止し、トーチ１０を修正方向ベ
クトルの負方向へ、これを予め利用者がＣＲＴより４２
を見ながら操作盤４０に設定した所定の移動距離だけ移
動させる。

修正方向ベクトル＝（トーチ修正量Ｘ成分、トーチ修正
量Ｘ成分 、トーチ修正量２成分） 移動が終了した点を第９図において点Ｔ”　として表す
。

点Ｔ′　の座標は、修正方向ベクトルを単位ベクトル化
したベクトルの成分を 修正方向単位ベクトル＝（ｘ’　＋ｙ’＋　　ｚ’　）
とすると、下式として表すことができる。

点Ｔの座標を（Ｘｒ、　’ｊｒ、　Ｚｔ　）とすると、
点Ｔ・の座標値＝　（ｘｙ　−Ｘ・　×移動距離・　３
’ｔ　　’！・　×移動距離 、２アー２・　×移動距離） こうして、トーチ１０が点ＴからＴｏへの移動を終了し
た時点で、点Ｔ・　から再びアークセンサを用いた倣い
溶接に戻る。

なお、第９図で、Ｔ　ｚ、　Ｔ　ｓ、　Ｔ　ａはティー
チングによって与えられているワーク（破線）上での溶
接線を表す点であり、同様にＴ２”、　Ｔ３”、　Ｔａ
”はタッチセンスによって補正されたワーク（鎖線）上
での溶接線を表す点である。

最後に、以上の作業を流れ図にしたものを、第１図（ａ
）〜（ｄ）の作業フローに示す。

各作業フローにおいて、処理ステップ８１〜Ｓ３におけ
る作業のプログラムは第７図のＲＯＭ１８の中に格納さ
れ、ＲＡＭ１９ＤＰ−ＲＡＭ２０を用いてｃｐｕ１７で
実行される。

他方、その他の処理ステップ３４〜Ｓｌｌでの作業のプ
ログラムは第８図のバブルメモリ３７の中に格納され、
３３〜３５の各ＲＡＭ及びＤＰ−ＲＡＭ２０を用いて、
ｃ　ｐ　ｕ−Ａ３１．　　ｃ　ｐ　ｕ−Ｂ３２により実
行される。

従って、以上の実施例によれば、ノイズなどによりトー
チ１０の位置が溶接点から大きく外れた場合で、も、常
に確実に復帰が可能になり、正しい溶接作業を容易に行
うことができる。

なお、以上の実施例は、本発明を溶接用ロボットに適用
した場合についてのものであるが、本発明は溶接用ロボ
ットに限らず、ワークの所定の作業経路に沿って、所定
の作業をほぼ連続して行う必要がある場合でのロボット
の制御ならどのような場合にも適用可能で、例えば、シ
ール材の塗布や盛付は用にも好適なことは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕 本発明によれば、溶接トーチなどの工具が大きく作業線
を外れて作業が継続されるのが防止されるから、常に適
切な作業が得られる上、以下の効果を得ることができる
。

ａ０作業性の向上 工具が作業線を外れたままになることがないから、不良
品発生の確立を下げることができ、歩留まりを改善する
ことができる。

ｂ、危険防止 工具が所定以上外れることによる危険発生がなく、安全
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明によるロボットの制御方
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図は溶接トーチの外れ状態を示す説明図、第３図は
ワークの説明図、第４図はビードの説明図、第５図は本
発明による補正動作の説明図、第６図は本発明の一実施
例が適用されたロボットシステムの全体図、第７図はセ
ンサ部のブロック図、第８図はロボット本体の制御部の
ブロック図、第９図は動作説明図である。 １・・・制御装置、２・・・可動部、３・・・旋回部、
４・・・上腕部、５・・・前腕部、６・・・曲げ部、７
・・・振り部。 ８・・・電源装置、９・・・ワイヤ送給装置、１０・・
・溶接トーチ、１１・・・センサユニット、１２・・・
ティーチングボックス、１３・・・ワーク、１４・・・
ワーク台、　１５・・・センサ用ｃｐｕ部、　１６・・
・インターフェース部。 第　Ｉ　　Ｂ （Ｑ） Ｓｌ八へＩ１．、、処理ステップ び　１　図 （ｂ） 第１！ｌ （Ｃ） 第　ＩＥＪ （ｄ） 第２図 ＠３図 第４図 第　５図 Ｔｏ−Ｔｓ：　　　ティー千しｊ−溶接線　　　　　Ｃ
％＋Ｊ御絡路ＪＴｏ−η１：　熔場乏行う溶鵬線　　　
　（（乍霊径努〕５皮形の玖：ビ−）ｊ’　ＣＢ） 第６図 第　７　図 うａＳ掲八へ　　　　　７−スヘ １８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作業対象物に設定されている作業経路を検出する検
   知手段を備え、この検知手段による検出結果に基いてロ
   ボットの作業経路のずれを補正する方式のロボットの制
   御方式において、上記補正に必要な修正量を入力とする
   判断手段を設け、上記補正に必要な修正量が所定値を超
   えたときには、該修正量と反対の方向に所定量だけロボ
   ットの作業経路を移動させるように構成したことを特徴
   とするロボットの制御方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記ロボットが、
   ティーチング・プレイバック方式の溶接用ロボットであ
   り、上記検知手段がアークセンサであることを特徴とす
   るロボットの制御方式。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記ロボットが、
   ティーチング・プレイバック方式のシーリング作業用ロ
   ボットであり、上記検知手段が光学センサであることを
   特徴とするロボットの制御方式。