JPS6339394B2 - - Google Patents

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JPS6339394B2
JPS6339394B2 JP12152679A JP12152679A JPS6339394B2 JP S6339394 B2 JPS6339394 B2 JP S6339394B2 JP 12152679 A JP12152679 A JP 12152679A JP 12152679 A JP12152679 A JP 12152679A JP S6339394 B2 JPS6339394 B2 JP S6339394B2
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JP
Japan
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JP12152679A
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English (en)
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JPS5645392A (en
Inventor
Hideo Koyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動位置制御装置に関し、特に限定
するものではないが、たとえば自動溶断装置など
において、被加工物(ワーク)を溶断するときに
工具(溶断トーチ)の位置移動を制御する自動位
置制御装置に関する。
記憶装置に記憶した位置情報および制御情報に
したがつて溶接トーチとワークとを相互に空間に
位置制御して、プログラムにより自動的に溶接を
行うようにしたPTP制御のプレイバツク方式の
自動溶接装置がよく知られている。このような自
動溶接装置によつてワークを溶接するとき、溶接
トーチの移動速度が遅いため、テイーチングした
点と実際に溶接した位置との間にずれを生じるこ
とが少ない。しかしながら、ワークを加工線に沿
つて溶断させるような自動溶断装置では、切断ト
ーチの移動速度が速いため、機械的移動に伴うエ
ナーシヤや電子回路の過渡現象などによつてテイ
ーチングした点と実際に溶断した位置との間にず
れを生じる場合がある。
それゆえに、この発明の主たる目的は、テイー
チングした点と実際に加工した点とのずれを少な
くするようにテイーチング情報を修正しうる自動
位置制御装置を提供することである。
この発明を要約すれば、切断トーチなど工具の
ワークに対する位置移動を制御するため、テイー
チングモードにおいて、予めワークの加工線に沿
つてテイーチング点の位置をテイーチングしてテ
イーチング情報を記憶手段に記憶するとともに、
マーク付与手段を作動させてテイーチング点に相
当するワークへの位置に所定のマークを印画し、
テストモードにおいて、マーク付与手段を連続的
に作動させてテイーチング点を再現させたときの
その移動軌跡を描かせ、テイーチングモードで印
画されたマークとテストモードで描かれた移動軌
跡との偏差を入力し、入力された偏差に基づい
て、記憶手段に記憶されているテイーチング情報
を修正するように構成したものである。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は図面を参照して行なう以下の詳細な説明から
一層明らかとなろう。
第1図はこの発明の一実施例が適用される自動
溶断装置の外観斜視図である。図において、水平
X方向に延長された基台1上には、第1の移動体
2がX方向に移動自在に搭載される。この移動体
2には一体的にコラム3が立設され、このコラム
3に沿つて垂直Z方向に移動自在に第2の移動体
4が設けられる。さらに、この移動体4には、X
およびZ方向と直角水平Y方向に移動自在にビー
ム5が支承される。このビーム5の先端には、Z
方向と同方向の軸V周りに回転角Φ自在に軸6が
支承され、さらにこの軸6の下端には平行リンク
装置7を介して切断トーチTの取付金具8が支持
される。この平行リンク装置7はトーチTの姿勢
角Ψを可変自在に、さらにいかなる角Ψにおいて
も、トーチTの作業点Pの位置が軸V上一定点に
存するように構成される。さらに、取付金具8
は、その取付けたトーチTがその軸TS周りの回
動角τを可変に構成される。
すなわち、この自動溶断装置は、X,Y,Z,
Φ,Ψおよびτの6自由度を有し、さらに詳細は
図示しないがこの6自由度のそれぞれについて、
その制御位置および角度を強制する駆動源が設け
られる。さらに、これら制御軸に関する現実の位
置および角度の情報を出力するべきエンコーダが
それぞれに設けられる。そして、コンピユータC
によつてエンコーダを介してそれぞれの駆動源が
制御される。さらに、取付金具8は、トーチTの
代わりに後述の第2図に示す検出装置SEを取付
けうるように構成されている。
第2図は検出装置の一例の要部縦断側面図であ
り、第3図は光学的センシング手段の一例として
の検出装置の作用を説明するための図である。
次に、第2図および第3図を参照して検出装置
SEについて説明する。カメラ11は第1図に示
すワークW上の加工線WLを検知して映像信号を
導出するものであり、たとえばITV等が用いら
れる。このカメラ11は取付具12によつて保持
され、この取付具12はITV11の先端のレン
ズ外周に嵌入して保持されるべく環状に構成され
る。ITV11のレンズの先端には光透過物質1
4および投光器13が取付具12によつて一体同
心に支持される。前記光透過物質はたとえば赤色
のフイルタガラスが用いられ、投光器13は収れ
ん光または拡散光を投光可能に構成される。前記
ITV11に関連して公知の光学的線トレーサ1
5が設けられる。この光学的線トレーサ15は面
に予め描いた線との交差角およびこの線との左右
偏差を常に検出する機能を有する。
前記ITV11および投光器13の近傍には、
マーク付与手段としてのマーカ16が設けられ
る。このマーカ16はたとえばインクジエツトな
どによつて構成され、前記ITV11によつてテ
イーチングされた点に相当するワークW上の位置
に所定のマークを印画するものであり、マーカ駆
動回路によつて駆動される。
第4図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図
である。構成において、コンピユータCOは中央
処理装置(CPU)CO1とメモリCO2とを含む。
遠隔操作ボード20はオペレータが遠隔的に操作
するものであつて、ボード20の上面には以下の
スイツチ群が設けられる。ボード切換スイツチ2
1はマニユアルモードM、マニユアル操作による
テイーチングモードMT、検出装置SEを作動さ
せてのテイーチングモードST、テストモード
TE、オートモードAをそれぞれ設定するもので
あり、いずれかにそのつまみを回動させることに
よりモードが切換わるごとくなされている。スタ
ートボタンスイツチ22はコンピユータCOの動
作をスタートさせるものであり、切断速さ指令ス
イツチ23は切断トーチTによつてワークWを切
断するときの速度を設定するものである。
マニユアル操作スイツチ群24はX、Yおよび
Z軸に沿つてトーチTを手動的に位置制御するも
のであり、「U」側または「D」側へ倒すことに
より、各制御軸に沿つて原点より遠ざかりまたは
接近する向きにトーチTが移動する。マニユアル
操作スイツチ群25はΦおよびΨ角を手動的に角
度制御するものであり、「C」または「CC」側へ
倒すことにより、トーチTが時計方向または反時
計方向に回動する。マーカスイツチ26は前述の
第2図に示すマーカ16を「ON」、「OFF」する
ものである。
コンピユータCOのバスBには、ボード20上
の前記各スイツチ群21,22,23,24,2
5および26、さらにX,Y,Z,Φ,Ψおよび
τの各制御軸毎の動力MX,MY,MZ,MΦ,
MΨおよびMτ、さらに前記各制御軸毎のエンコ
ーダEX,EY,EZ,EΦ,EΨおよびEτ、さらに
ITV11、トレーサ15、テイーチング時の進
行タイマ発振器OS1、テイーチング時の情報取
込タイマ発振器OS2、マーカ駆動回路MDおよ
びマーカ16がいずれも図示のように接続され
る。
第5図はこの発明の一実施例の具体的な動作を
説明するためのフロー図であり、第6図はこの発
明の一実施例のマーカによつてワーク上にマーク
を印画した状態を示す図である。
次に、第1図ないし第6図を参照してこの発明
の一実施例の具体的な動作について説明する。ま
ず、第1図に示すトーチTは切断用トーチである
とし、ワークWの切断線WLに沿つて溶断する作
業を自動的に行なわせるものとする。この自動溶
断作業を実行するに先立ち、周知のプレイバツク
方式でコンピユータCOにトーチTの移動軌跡を
記憶させる。そのためには、たとえばスイツチ2
1を「MT」とし、スイツチ群24,25をマニ
ユアル操作してトーチTの点Pを線WLになぞら
せてテイーチングする方法もあるが、ここでは検
出装置SEを作動させて、このテイーチング操作
をするものとする。
まず、ワークWの線WLを赤い塗料を使用して
描く。この線WLを引く地色は予め白色としてお
くのが望ましい。そして、金具8のトーチTを外
して、前記検出装置SEを代わりに取付ける。こ
の場合、検出装置SEの前方点Pを通り軸STに直
交する平面S0を基準平面とする。次に、オペレー
タはコンピユータCを能動化したうえで、スイツ
チ21を「M」としてスイツチ群24および25
をマニユアル操作し、制御軸X,Y,Z,Φおよ
びΨによつて位置および回動角を制御して、検出
装置SEを線WL上のある個所に適宜距離を有して
対面させる。そして、スイツチ21を「ST」と
し、スイツチ23をオートモード時における希望
切断速さにセツトしてスイツチ22および26を
ONとする。
かくして、以下検出装置SEは自動的にワーク
Wの表面と基準距離L0を保ちかつこの表面と直
交する姿勢を保ちつつコンピユータCOに予め記
憶されているテイーチングモード時の速さ(コン
ピユータの演算速さや自動溶断装置可動部の時定
数によつて定まる)で線WLに沿つて追従するよ
うに、発振器OS1のタイミング信号毎にその位
置および角度指令情報が逐次出力される。さら
に、この移動の一定距離毎(発振器OS2のタイ
ミング信号毎)に、エンコーダEX,EY,EZ,
EΦおよびEΨの出力情報がメモリCO2に記憶さ
れる。このとき、スイツチ22による指令速さ情
報も同様に記憶される。
この自動追従についてさらに第5図を参照して
詳述する。
(1) まず、トレーサ15のよく知られた作用によ
り、このトレーサ15と線WLとのなす角Δaが
検出され、コンピユータCOはこれを入力して
トレーサ15の修正角Δτを求める。
(2) 次に、同じくトレーサ15の線WLとの左右
方向の偏差ΔεとこのときのEΦ,EΨおよびEτ
の出力情報とから、コンピユータCOは検出装
置SEの姿勢を知り、さらにコンピユータCOは
検出装置SEのX、YおよびZ方向の修正値
ΔXε、ΔYεおよびΔZεを求める。
(3) ITV11の映像信号から、コンピユータCO
はワークW表面の投光器13の投光による輝部
(第3図においてハツチングの施されていない
個所、すなわち投光器13からの投光がワーク
W表面によつて反射する部分から投光器13で
さえぎられる部分を除いた環状部分)の面積S
を求める。この面積演算手法は従来から公知で
あるため具体的な説明を省略する。この場合に
おいて、線WLが輝部内に存在しても線WLは
今の場合赤色であり、さらにフイルタガラス1
4も赤色であるため、前記映像信号には影響さ
れないことが理解されよう。
かくして、コンピユータCOは求めた面積S
と予め記憶されている標準値S0との差ΔSを演
算する。ここで標準値S0は、基準距離平面F0
上の輝部の面積である。前述のΔSによつて、
検出装置SEとワークWまでの距離を認識し、
さらにEΦとEΨとから検出装置SEとワークW
までの距離を基準値L0とするようにX、Yお
よびZ方向の修正値ΔSs、ΔYs、ΔZsを求め
る。
(4) 次に、同じく前述の輝部の重心位置を求め
る。この重心位置の正規の位置からの偏差を
Δξ、Δηとして求める。(ここでξ、ηは、
ITV11の映像に固定された直角座標である
とする。)さらに、これらの値からワークW表
面のカメラ11との相対的な傾斜を認識し、こ
れとEΦ,EΨおよびEτとから傾斜を修正する
ための各ΦおよびΨの修正値ΔΦおよびΔΨを
求める。
(5) テイーチング進行のための信号すなわち発振
器OS1からの信号の有無を判断し、あつたな
らばEΦ,EΨおよびEτの出力情報から、検出
装置SEの進むべき方向を認識し、かつ予め定
められた進むべき距離のX、YおよびZ軸方向
のコンポーネントΔXc、ΔYcおよびΔZcを求
める。
(6) そして、そのうえで X=X+ΔXε+ΔXs+ΔXc Y=Y+ΔYε+ΔYs+ΔYc Z=Z+ΔZε+ΔZs+ΔZc Φ=Φ+ΔΦ Ψ=Ψ+ΔΨ τ=τ+Δτ を演算し、新たな指令情報とする。
(7) ユーザプログラム用情報としての位置および
角度情報を取込むべき信号すなわち発振器OS
2からの信号の有無を判断し、あればEX,
EY,EZ,EΦおよびEΨの出力情報をメモリ
CO2に記憶させる。
(8) 前記発振器OS2からの信号は、マーカ駆動
回路MDに与えられる。したがつて、メモリ
CO2にテイーチング情報を記憶させるとき、
マーカ16が駆動され、マーカ16によつて加
工線WLに近接する点すなわちテイーチング点
に相当するワークW上にマークM1が印画され
る。なお、前述のマーカ駆動回路MDに与える
信号は、発振器OS2の信号に限ることなく、
その他の信号たとえば手動的に指令信号を与え
るようにしてもよい。
(9) かくして、スイツチ22をオペレータがオフ
にするまで前述の動作を繰返す。そして、検出
装置SEは加工線WLに沿つてしかもワークW表
面に直角かつ基準距離を保ちながら移動し、発
振器OS2からのパルス信号毎に各制御毎の位
置情報がコンピユータに与えられてユーザプロ
グラムの一部を構成する。また、ワークW上に
は、マークM2,M3…が印画される。オペレ
ータはこれらのマークM1,M2,M3…の番
号を、たとえば1から順に、または10個のマー
ク毎に、これらのマークの近辺に、記入してお
く。
次に、モード切換スイツチ21をテストモー
ド「TE」に設定し、マーカスイツチ26を
「ON」にしてスタートボタンスイツチ22を
操作する。応じて、コンピユータCOはメモリ
CO2に記憶したテイーチング情報に基づいて
検出装置SEを前述のワークWに印画したマー
クM1,M2,M3…に沿つて移動させると同
時に、移動した軌跡MLをワークW上に描く。
この印画を終えたとき、オペレータはテイーチ
ング時のマーク点M1,M2,M3…とテスト
モードにおける移動軌跡との偏差を測定し、偏
差があればその偏差値を入力してメモリCO2
に記憶したテイーチング情報を修正する。すな
わち、軌跡とのずれがあつたマーク点について
は、テストモードの終了後にスイツチ群24,
25を操作して、検出装置SEがそのマーク点
を向くように位置させ、スタートボタン22を
押して位置情報を取込ませる。ここで、新しい
情報が取込まれると、その新しい情報を先に教
示してあつたメモリCO2に記憶されている位
置情報と取替えることによつて、偏差が修正さ
れる。そして、再びテストモードにして、この
修正されたテイーチング情報に基づいて、検出
装置SEを移動させ、軌跡を描かせれば、加工
線を正確に追跡することが確認できる。ここ
で、マークとの偏差があれば、再び前述のごと
く修正を行なえばよい。
複数の同じワークを加工するときには、最初
のワークで前述のごとくワークへの加工線WL
の記入、テイーチングおよびテストモードによ
るテイーチング情報の修正を行ない、この修正
されたテイーチング情報を次のワークに対する
位置情報としてメモリCO2に記憶しておくこ
とによつて、次からのワークに対しては加工線
の記入する必要がない。
なお、ワークW上にマーク点M1,M2,M
3…を印画した後に、再びマーカ16によつて
移動軌跡を描かせ、マーク点M1,M2,M3
…と移動軌跡との偏差を自動的に検知し、メモ
リCO2に記憶したテイーチング情報を修正さ
せるようにしてもよい。
また、検出装置SEのカメラはITVに限るこ
となく、通常のテレビ撮像カメラであつてもよ
く、さらにイメージセンサを含めて映像に関す
る信号を取出可能なものであればどのようなも
のを用いてもよい。
さらに、加工線WLおよびフイルタガラス1
4をともに赤にしたが、これに限ることなく、
黒以外の色であればどのような色でもよい。ま
た、フイルタガラス14を無色透明にしてもよ
い。
以上のように、この発明によれば、ワークの加
工線をテイーチングするときに、テイーチング毎
にマーク点を印画するようにしているため、どの
マーク点のテイーチング点を修正すればよいか明
確となるため、このマーク点とテイーチング情報
に基づいて位置制御したときの移動軌跡との偏差
に基づいてテイーチング情報を修正することによ
り、テイーチング情報と実際の加工位置とのずれ
を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の外観斜視図であ
る。第2図は検出装置の要部縦断側面図である。
第3図は検出装置の作用を説明するための図であ
る。第4図はこの発明の一実施例の概略ブロツク
図である。第5図はこの発明の一実施例の具体的
な動作を説明するためのフロー図である。第6図
はワーク上に印画したマーク点を説明するための
図である。 図において、SEは検出装置、16はマーカ、
20は遠隔操作ボード、COはコンピユータ、
MDはマーカ駆動回路、Wはワーク、WLは加工
線、100は自動溶接装置を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 工具の被加工物に対する位置移動を制御する
    ため、予め前記被加工物の加工線に沿つて適宜数
    の点の位置をテイーチングし、テイーチングされ
    た位置情報に基づいて、該被加工物の加工位置を
    制御するプレイバツク方式の自動位置制御装置で
    あつて、さらに テイーチング情報を記憶するための記憶手段、 前記被加工物上の位置にマークを印画するため
    のマーク付与手段、 テイーチングモードにおいて、前記テイーチン
    グごとに前記マーク付与手段を作動させてテイー
    チング点に相当する前記被加工物上の位置に所定
    のマークを印画させるとともに、テイーチング情
    報を前記記憶手段に記憶させ、テストモードにお
    いて、前記マーク付与手段を連続的に作動させ
    て、前記テイーチング点を再現させたときのその
    移動軌跡を描かせる制御手段、 前記テイーチングモードで印画されたマーク
    と、前記テストモードで描かれた移動軌跡との偏
    差を入力するための偏差入力手段、および 前記偏差入力手段から入力された偏差に基づい
    て、前記記憶手段に記憶されているテイーチング
    情報を修正するためのテイーチング情報修正手段
    を備えた、自動位置制御装置。 2 さらに、光学的センシング手段を有し、 前記テイーチングは前記光学的センシング手段
    によつて前記加工線をセンシングするとき行なわ
    れ、 前記マーク付与手段は、前記光学的センシング
    手段に関連して設けられる、特許請求の範囲第1
    項記載の自動位置制御装置。
JP12152679A 1979-09-20 1979-09-20 Automatic location controller Granted JPS5645392A (en)

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