JPS6389277A - 産業用ロボット装置 - 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】 イ、技術分野 本発明は物体に対して加工作業を遂行するための加工工
具を装着されるｌロボット手を備えた産業用ロボットを
有する産業用ロボット装置に係る。

さらに、前記ロボットは、加工作業を遂行する間、物体
に沿う経路に沿って前記加工工具を制御するためのセン
サを設けられる。

口、背景技術 溶接継手に沿って自動溶接作業を遂行するため産業用ロ
ボットを使用しそして、その関連において、溶接工具に
溶接継手を追跡させるように前記ロボット手によって支
持される溶接工具に隣接して取付けられるセンサを使用
することは以前から知られている。溶接は、従って、溶
接継手の延長部の観点において溶接部片間の変化から多
かれ少なかれ成る程度は独立して満足される態様で自動
的に遂行され得る。

この種類の装置は例えば日本特許願昭５９−７７４６３
号及び米国特許第４，４１７．１２７号並びに第４．５
０１．９５０号から既に知られている。

前記種類の装置は、また、溶接以外の種類の加工作業、
例えば溶着剤の塗布、または密封用合成物の糸状添付の
ためにも使用され得る。

前記種類の装置において、ロボットは事前にプログラム
された経路を追跡し、センサが前記事前にプログラムさ
れた経路に対して必要な修正を加えるようにプログラム
され得る。別の一代替形式においては、ロボットのセン
サと制御システムは経路の事前プログラミングが全く不
要であるように構成され得る。溶接に関連して例えばセ
ンサは溶接工具の前方に若干距離を保って溶接継手に沿
って運動しそして溶接継手の位置を３！Ｉ！続的に決定
する。溶接工具はセンサによって決定される経路を追跡
するように制御される。この代替実施例においては、必
要なブＯグラミング作業は著しく軽減される。原則的に
、ロボットは溶接工具を溶接継手の最初の点に位置させ
そして溶接継手がセンサの計測笥囲内に位置され、その
あと溶接手続きが開始され得るように配置されることを
要するに過ぎない。

ロボット（工具）によって追跡される経路は具体的な経
路ではなく、用語“経路″は加工作業間にロボットのコ
ースを描く曲線に関連する。それは任意の形状及び向き
を有し得、そして各特定の場合においてセンサを介して
加工物体によって決定される。

以上説明された種類の装置においては、今までのところ
、ワーク上の希望される正確な点において加工作業の中
断を簡単な方式で達成することは不可能であった。個々
のワーク間の位置、向き及び寸法に関する避は難い差異
の故に、物体に関する所望の端点の位置は相当互いに異
なる。従って、従来においては、各個のワークにおいて
加工作業に先立って、最初に手作業でロボットを作業経
路の端点へ動かして該端点の座標を記憶させることが通
常必要であった。その模、ロボットは作業経路の最初の
点へ手作業で移動され、次いで、作業手続きが開始され
る。かようにして、ロボットは成る予決定された距離を
通過したとき停止しそして加工作業を中断するようにプ
ログラムされた状態になった。この方法は時間を浪費す
るとともに、比較的高い費用のオペレータ作業を必要と
する。

本発明は前文に記述した種類の産業用装置であって各個
のワークのために加工作業の端点をプログラムする必要
を除去することによってオペレータの作業が最小限に軽
減されるものを提供することを目的とする。

米国特許第３．８６０．８６２号及び第４．２２０．９
０３号から、光電検知器が例えば図面上の線の自動的追
跡のために設けられている装置が知られる。前記検知器
からの信号に基づいて、加工工具、例えばガス切断トー
チ、がワーク上の所望経路に沿ってＩＩＩ　ａｌｌされ
る。追跡さるべき描線に、交差する一線、中断部、また
は逸脱する線幅を有する部分を設けることによって、例
えば加工作業の開始／停止、または運動速度の変化を検
知器を介して生じさせることが可能である。前記２特許
文献は、加工工具と一緒にロボットの手に取付けられる
検知器の助けによって加工物体自体例えば溶接さるべき
継目によって決定される経路を追跡すべき産業用ロボッ
トにｇｔｌ連して生じる前述した特種問題を取扱ってい
ない。

米国特許第４．６２３，７７８号には光電検知器によっ
て溶接工具がワークの継目を追跡するようにされた自動
溶接機械がｕ■示されている。もし検知器が継目を見失
うならば、溶接作業は規定時間の経過後中断される。し
かし、産業用ロボットによって遂行される作業を各個の
ワーク間の位置、向き及び寸法の相異と無関係にワーク
上の所望の点で終了させる方法は提案されていない。

ハ１発明の開示 本発明に基づ〈産業用ロボットを特徴づける事項は前掲
特許請求の範囲から明らかであろう。

本発明に従えば、作業経路を追跡するために以に装置に
存在するセンサが、経路の端点を決定するためにも使用
される。従って、本発明に従えば、重要な追加機能が装
置の複雑度を増加することなしにｌ！得され得る。本発
明に岳づく装置の助けによって、さらに、プログラミン
グ及び監視に関して必要なオペレータの作業の相当な削
減が達成される。もし本装置が作業経路の開始点を検知
するためのそれ自体既知の方法（前記特願昭５９−７７
４６３号参照）を付加されるならば、ワークの位置、向
き、及び寸法におおぎな変化がある場合にも完全自動作
業を実現することすら可能である。

本発明に基づ〈産業用ロボット装置の一実施例が添付図
面を参照して以下−層詳細に説明されるであろう。

二、好適実施例の説明 第１図は電弧溶接作業を遂行するための産業用ロボット
装置を図示している。前記ロボット装置は例えばＡＳＥ
ＡパンフレットＣＫＯ９−１１０２Ｅ及びＣＫＯ９−１
１０４Ｅに記載される既知タイプであり得る。前記ロボ
ットの機械部分はフロアに固定されたベースプレート１
１がら構成される。このベースプレート１１は垂直軸線
を中心として回転し得るコラム１２を支持する。下腕１
３は前記コラム１２の上部分を通る水平軸線を中心とし
て回動し得る。上腕１４は下腕１３の外部分を通る水平
軸線を中心として回動し得る。手１５は上腕１４の外部
分を通る水平軸線を中心として回動し得る。また、前記
手１５は一般的に、さらに１または２追加自由度を有づ
るように構成されるが、ここでは簡明にするために、こ
れらは省略された。前記手１５はセンサ１６及び電弧溶
接用の溶接トーチを支持する。前記センサ１６の構造及
び作動方式は第３図を参照して以下において詳細に説明
されるであろう。センサ１６は光学三角測量に基づいて
機能してワーク１９までの距離を決定するとともに、一
方の手に配置されたセンサ１６及び溶接トーチ１７と他
方の手に配置された溶接継手１８との間の相対横位冒を
決定する。

さらに、前記ロボット装置は、ロボットを制御するため
の在来的供給、操作及び駆動手段を右するコントロール
キャビネット２を有する。該コントロールキャビネット
２内に含まれるＲｆｆｌのブロック図が第２図に示され
る。好ましくは可搬式である操作ユニット３はコントロ
ールキャビネット２と接続されぞしてプログラミング間
にロボットの運動を制御するための操縦レバー３１、表
示部材３２及びプログラミング段階にデータと指令とを
入力する操作用押ボタンを有する。

第２図はコントロールキャビネット２内の主要ユニット
及びそれらの前記装置のその他部品に対する接続をブロ
ック図の形式を以て示している。

コントロールキャビネット２はデータバス２６を有し、
該データバスにはコンピュータ２１、メモリー２２及び
Ｄ／Ａコンバータ２３が接続されている。数個のコンピ
ュータに分割され得るコンピュータ２１は必要な計算及
びロボットのプロゲラミンク並びに作業のために要求さ
れる論理決定を実行する。コンピュータ２１はディジタ
ルチャネルを通じて操作ユニット３と接続されていてこ
のユニットと操作信号ならびに情報信号を交換する。

前記ロボットのプログラミング間、前記メモリー２２に
、ロボットの所望経路を決定する多数の点のための、ロ
ボット座標系で表される座標が記憶される。これら点と
１！１還して、指示点において実行さるべき命令、機能
及び指令も記憶される。前記Ｄ／Ａコンバータ２３は駆
動ユニット２５へ制御信号を供給する。前記駆動ユニッ
ト２５は原則的にロボットのシャフトに付属する駆動モ
ータ（Ｍ）を制御するサーボ装置である。回転計発電線
（Ｔ）が駆動モータ（Ｍ）に機械的に結合されており、
前記発電機（Ｔ）から速度フィードバック信号が前記駆
動ユニット２５へ供給される。さらに、レゾルバ（Ｒ）
が当該ロボットの軸へ接続されそして該軸における回転
角度に対応する信号を前記Ｄ／Ａコンバータ２３に供給
する。コントロールキャビネット２は、ロボット軸の各
１本に対し１個のＤ／Ａコンバータ２３と１個の駆動ユ
ニット２５とを有するが、第２図においては簡明にする
ため、単に１本の軸に属する装置のみが示されている。

センサ１６はコンピュータ２１にインターフェースユニ
ット２４を介して接続されている。センサ１６はインタ
ーフェースユニット２４へ信号（１）、（α）及び（ｈ
）を供給し、そしてインターフェースユニット２４から
信号（Ｃ）を受取る。これら信号の意味は第３図及び第
７図を参照して詳細に説明される。

センサ１６はロボットの手１５に固定的に取付けられた
ハウジング１６１を有する（第３Ａ図から第３Ｃ図参照
）。ハウジング１６１の下にはセンサユニット１６２が
配置されている。該ユニット１６２は円形ディスクの形
状にされており、第３Ｂ図に示される概ね垂直の軸（Ｍ
−Ｍ）を中心としてハウジング１６１に相対して回転し
得る。

手１５の座標系におけるｙ軸に対する前記センサユニッ
ト１６２の回転角度は、（Ｃ）を以て表されている。セ
ンサユニット１６２は、光源４１例えば光線４２を発射
するパルス型発光ダイオードを収容する。水平方向に発
射された光線４２は、回転ミラー４３において反射され
て、物体５０に向かって下方向へ進む。光学系（図示せ
ず）が前記光線を物体５０の表面上の小さい点４５へ向
かって屈折させる。計測点を構成するこの点から射出さ
れる光線４４は、横フォトダイオードから成る検知器４
６に対して前記回転ミラー４３において反射される。光
学システム（図示されず）が前記計測点から発射された
光線を検知器４６の表面上の一点へ屈折させる。もし前
記物体５０とセンサ１６との間の距離が変化するならば
、光線４４は異なる点において検知器表面に当たり、従
って既知の態様で、検知置去面上における光線４４の衝
突点従って前記センサ１６と物体５ｏとの間の距離の計
測値に相当する信号が検知器４６から得られる。回転ミ
ラー４３は駆動部材４７の助けによって軸（Ｍ−Ｍ）に
対して垂直の軸を中心として回転し得る。駆動部材４７
は発射された光線４２が軸（Ｍ−Ｍ）に対して平行する
中心位置の回りに前及び後方向に前記回転ミラー４３を
周期的に回転させる。光線４２．４４によって決定され
るいわゆる三角測量平面と＠（Ｍ−Ｍ）を通る平面との
間の角度は（α）で表される。角度変換器４８が回転ミ
ラー４３の回転軸上に配列され、角度変換器４８から各
時点における角度（α）の計測値を表す信号が得られる
。

第３Ｄ図はセンサ１６の異なる計測量間の関係を示す。

ロボットの手１５の座標系は（Ｘ、Ｖ。

Ｚ）を以て表される。第３Ｄ図において、（Ｒ）は軸（
Ｍ−Ｍ）と光源４１との間の半径方向距離を表す。記号
（ｈ）は中心位置から偏った成る角度（α）でセンサに
より計測された計測点までの距離を示す。記号（ａ）は
センサと計測点４５の原点Ｏの間の、軸ＣＭ−Ｍ）に対
し平行する距離を表す。回転ミラー４３の振動運動によ
って、計測点４５は、第３Ｄ図において線（Ｎ−Ｎ）と
線（Ｐ−Ｐ）とによって画成される平面において周期的
に前後に掃引される。ロボット装置は、好適な信号処理
によって、距離の不ＭＶｃの発生例えば薄板縁、溶接継
手などを検知するとともに、スキャンの中央点に関連す
る線（Ｎ−Ｎ）に沿うそれらの位置を決定するようにさ
れた手段を設けられている。第３Ｄ図においてそのよう
な不Ｍ続の位置は（Ｋ）を以て表され、そして前記不連
続とスキャン中央点との間の線＜Ｎ−Ｎ）に沿う距離は
（ｂ）を以て表される。角度（Ｃ）はロボットの手のｙ
軸に平行の方向に関連するセンサユニット１６２の回転
角度である。

第４図はロボット装置によって溶接さるべき溶接継手５
１を有する任意の加工物体５０を示す。

該加工物体５ｏは典型的には一連の同一加工物体の１［
！ｉ！である。しかし、該一連の加工物体は、溶接継手
の形状、溶接継手の長さそしてワークの位置ならびに向
きに関して相互に偏差を有する可能性がある。しかし、
そのような偏差と関係なく、本発明に基づくロボット装
置は常に点（Ｄ）、即ち前記溶接継手が図面の右側に示
される加工物体の縁と交わる点、において溶接を終了す
る。成る場合においては、第４図に示されるように、期
待停止点（Ｄ）の付近にいわゆるストップゾーンをプロ
グラムすることが好ましい。ストップゾーンは例えば座
標が記憶されている点（Ｄ）へ溶接トーチを動かすこと
によって画成され得る。そのあと、ｆｆｉ（ｍ）が入力
されて記憶され、該はの助けによって制御系が点（Ｄ）
の両側に該点から距離（ｍ）のところに点（Ｃ）に中心
を有する２個の円弧（Ｓ１、Ｓ２）を画成する。該制御
系は作業点が規定終了基準の達成時にスｌ−ツブゾーン
即ち前記２個の円弧（Ｓｌ、Ｓ２）間の区域内に位置さ
れるときにのみ終了されるようにプログラムされる。こ
れにより、例えばストップゾーンの前方に位置される溶
接継手の向き５４の急な変化のために溶接が余りにも早
く中断される恐れが除かれる。もしそのような恐れが存
在しないならば、ストップゾーンの画成及びそれへの配
慮が除かれることは言うまでもない。

本発明の一実施例に従えば、溶接継手°がコーナー即ち
アングルを有するか否かが溶接過程間に連続的に検知さ
れる。もしコーナーが存在しそしてもし溶接経路の向き
の変化が予決定値を超えるならば、それは停止基準を満
たすものと判断され、溶接作業は溶接トーチが該コーナ
ーに達したとき中断される。この決定がどのようにして
なされるかが第５図に図示される。第５図は向きの変化
の値が（Ｆ）であるコーナー５５を有する溶接継手５１
を示す。溶接間、センサ及び溶接トーチは図面において
右方へ移動する。センサの回転（角度Ｃ）は溶接継手が
概ねセンサスキャンの中央に位置されるように自動的に
セットされる。一定間隔を以て、前記センサによって検
知される溶接継手の位置の座標はロボット座標系に変換
されそして一時的にセンサに記憶される。ロボットは溶
接トーチの作業点が、座標値が記憶されているこれら作
業点の一つから他の一つへ連続的に移動するように制御
される。典型的に、前記センサと溶接トーチは溶接継手
に沿って一定の速度で運動し、従って記憶された諸点は
概ね等距離である。諸点の座標は、例えば、いわゆる先
入れ先出しタイプのメモリーに記憶され得る。新しい点
に対する座標が前記メモリーに記憶されるたびに、それ
以前に記憶された諸点のうち最も古いものに対する座標
が消去される。−例として、最後の１１個の読取り点（
ＰＯ−Ｐｌｏ）に対する座標がメモリーに記憶されたと
仮定する。第５Ａ図において、溶接過程は、センサによ
って最後に検知された点（Ｐｌｏ）がコーナー５５の直
ぐ右方に位置されるような点に達したと仮定される（点
［Ｐ８］がコーナー［５５］と一致する）。従って溶接
トーチは点（ＰＯ）または恐らくこの点の左方若干距離
のところに位置されると仮定され得る。溶接過程間、２
個のベクトルが連続的に計算され、該ベクトルにおいて
、Ａ−Ｐ５−ＰＯそしてＢ−Ｐｌｏ−Ｐ５であり、そし
て（ＰＯ）、（Ｐ５）及び（ＰｉＯ）は各点の位置を特
定するベクトルである。さらに、本システムはベクトル
（Ａ−８＞の絶対値を形成する。該ベクトルは前記ベク
トル（Ａ）と（Ｂ）との差である。この絶対値が前記ベ
クトル（Ａ）と（Ｂ）との間の角度（Ｆ１）の測度であ
ることは簡単な方式で示され得る。

前記ベクトル（Ａ−８）の絶対値は、溶接過程が図面に
おいて右方へ移動するに従って常に増大しそして点（Ｐ
５）がコーナー５５に位置されるとぎ、即ち前記ベクト
ル（Ａ）と（Ｂ）が同長であるとき、その最大に達する
。この位置が第５Ｂ図に示される。この後、（Ａ−８）
の絶対値は、第５Ｃ図から明らかなように、減少されそ
して前記ベクトル＜Ａ−８）は点（ＰＯ）がコーナー５
５を通過したとき零になる。さらに、（Ａ−８）の絶対
値の最大値がコーナー５５における向き（Ｆ）の変化の
測度を表すことは簡単な方式で示され得る。

必要な計算は第６Ａ図から第６Ｃ図のフローチャートに
図示される原理に従ってブＯグラムされるロボット装置
のコンピュータ２１によって実行される。第６Ａ図及び
第６Ｂ図に示される二つの手続き、ファイフォライト［
ＰＲ−ＱＣＦＩＦＯＷＲＩＴＥＩ及びファイフオリード
［ＰＲＯＣＦＩｒＯＲＥＡＤ１が同時に且つ並列に実行
される。最初に挙げた手続きはセンサ座標に溶接継手の
位置を受取りそして該継手位置を、空間に固定されるロ
ボット基本座標系（ｘ、ｙ、ｚ）へ移転する。その後、
溶接継手の座標は先入れ先出しスタックに記憶される。

手続きアングル［ＰＲＯＣ−八ＮＧＬ［］が、スタック
（メモリー）に記憶された座標から、溶接継手の向きの
変化を計算しそして検知するために呼出される。手続き
はスタート命令を待つこと（スタート待機［ＷＡＩＴ　
５ＴＡＲＴＩ　）によって始まりそして追跡及び溶接道
程を始めるため制御系から命令が受取られたとき開始さ
れる。停止角度及びストップゾーンの予め記憶された値
がそれによって取出され、そして角度（Ｆ１）（第５図
参照）が零にセットされる（初期停止［１１４１丁５Ｔ
ＯＰ　、　Ｆ１＝Ｏ］　）。次段階、座標待機［ＷＡＩ
Ｔ　Ｃ００ＲＤ］　、において手続きはセンサからの座
標、または停止命令、を持つことにより特別する。もし
これら二つのもののどちらかが受取られるならば、手続
きは最初に停止命令が存在しないか（停止？　［ＳＴ−
ｏｐ７　］　）検知する。もしそれが存在するならば、
溶接作業は中断されており、手続きは初位置、スタート
待機［賀ＡＩＴ　５ＴＡＲＴＩ　、へ戻る。もし、これ
に代えて、センサ座ａ（ａ、ｂ、Ｃ）が受取られたなら
ば、これらは基本座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に変換される（変
換［ＴＲＡ）４３ＦＯＲＨ］　）。これら基基本様は溶
接継手に沿ってセンサによって検知された最後の点を特
定しそして前記スタックの最上部に書込まれル＜ｍ込ミ
［１４ＲＩＴＥ　Ｘ、Ｙ、２１）　、　、：１）後、手
続きアングル［ＰＲＯＣＡＭＧｌ、Ｅ］が呼出される（
第６Ｃ図参照）。

手続きファイフオリード［ＰｌｌｏＣＦＩｒＯＲＥＡＤ
　］は前記スタックから継手座標を読取りそしてロボッ
トの軸駆動のための運動命令を供給する。手続きスター
ト待ｌｉｔ　［ＷＡ［Ｔ　５ＴＡｌ？Ｔ］の最初の段階
において、手続きはスタート命令を待つことによって待
機する。作業手続きが開始されるとき、手続きは次段階
、座標読取り［ＲＥＡＤ　Ｃ００ＩＩＤコ、に進み、該
段階で前記スタックから１セツトの新しい座標が取出さ
れる。例えば溶接トーチが点（０）に向かって制御され
ると仮定すると、この点に対する座標がスタックから取
出されそして次段階、位置決め［ＰＯ３ＩＴ１ＯＮ］　
、においてロボットの軸制御系へ位置決め命令として送
られる。このようにして、溶接トーチは溶接手続き間に
点くＰＯ）が溶接継手に沿って第５図においても方へ運
動するに従って溶接継手を追跡せしめられる。次段階、
座標停止？　［５ＴＯＰ　Ｃ００ＲＤ？　］　、におい
て、軸制御系へ送られる座標値が停止点のための座標を
構成するか、検知される。もし構成しないならば、手続
きは次の点に対する座標を取出すことに戻る。これに反
して、もし最後に発射された座標が停止点に対する座標
を構成するならば、停止命令［５ＴＯＰ］が送られる。

この停止命令は手続きファイフォライト［Ｐｒ１ＯＣＦ
ＩＦＱＩ４１１１ＴＥ］を中断しそしてそれによって新
しい座標はもはやスタックに車送まれない。従って、ロ
ボット及び溶接過程は中断される。

第６Ｃ図は手続きアングル［ＰＲＯＣＡＮＧＬＥＩを示
す。この手続きは点（ＰＯ）、（Ｐ５）及び（Ｐｌｏ）
のための３セツトの座標をスタックから取出す。これら
座標はスタックの書込みポインタに対する固定オフセッ
トによってスタックから読出され、そして読出しアイテ
ムは等距離である。３個の点の座標値から、溶接継手の
角度の大きさ及び位置が決定される。手続きの第１の段
階、ニューアングル比較［Ｃ０１４Ｐ　ＨＥＩ４ＡＮＧ
ＬＥ　］　、において、ベクトル（Ａ）、（Ｂ）間の角
度の測度を構成するｆｆ１（Ｓ）（ベクトル［Ａ−Ｂｌ
の絶対値）に関して新しい１１（ＮＳ）が計算される。

次段階、［ＮＳ＞Ｓ？］、において、計算された値が直
前先行値よりも大きいか、検知される。もし大きいなら
ば、値５−ＮＳがセットされ、そして過程は手続きファ
イフォライト［ＰＲＯＣＦＩＦＯＷＲＩＴ［：］へ戻る
。このようにして、過程は角度（Ｆ１）が増大するかぎ
り続行する。該角度がその最大に達したとき、手続きの
第２段階における条件ＮＳ＞Ｓはもはや満たされない。

従って、手続きは段階、ゾーンアンドストツブアング［
ＺＯＮＥ　ＡＮＤ　５ＴＯＰＡＮＧ］、に進む。この過
程において、系はコーナー５５、即ち点５の位置、がス
トップゾーン（第４図参照）内に位置されるか検知し、
且つ、検知された最大角度がストップ角度の予め記憶さ
れた値を超えるか検知する。もし超えないならば、＄−
０がセットされ、そして手続きはファイフォライト［Ｐ
ＲＯＣＦＩＦＨ旧ＴＥＩに戻る。従って、停止命令は与
えられない。これに反し、もし点Ｐ５がストップゾーン
内に位置されるならば、この点は停止座標［５ＴＯＰ　
Ｃ００ＲＤ＾ＴＰ５］を表すものとしてマークを付与さ
れる。次いで、手続きはファイフォライト［ＰＲＯＣＦ
［ＦＯＷＲＩＴＥ］へ戻る。ロボットが溶接継手に沿っ
て運動しそして新しい値がスタックに供給されるに従っ
て、かように停止点としてマークを付与された点はスタ
ックにおいて下へ移動する。

それがスタックの底に達したとき、即ちそれが第５図に
おいて点（ＰＯ）を構成するとき、手続きファイフオリ
ード［ＰＲＯＣＦＩＦＯＲＥＡＤ　１はこの点が停止座
標であることを認識し、そして点（ＰＯ）及び溶接トー
チがコーナー５５に達するときロボットの運動は停止さ
れる。

第７図から第９図には本発明に基づくもう一つの実施例
が示される。センサ４６は横フォトダイオードから成る
。該センサの両端において取出された二つの光電流（１
１）、（１２）の差は、受取られた光線４４が検知器に
衝突する点の位置の測度を提供する。この差がどのよう
にして信号的に処理されるかはそれ自体知られており、
従って第７図には示されない。しかし、今説明されてい
る実施例に従えば、前記二つの光電流の和が増幅器４７
において作られる。この和は受取られた光線の光度（１
１）の測度である。それは差動増幅＠４８において基準
値（ＩＯ＞と比較される。差動増幅器４８からの出力信
号は、恐らく追加増幅器段階の後に、駆動信号として光
源４１に供給される。このようにして、閉制御ループが
形成され、該制御ループは受取られた光線の光度を一定
に保つとともに、それを所望値即ち基準値（１０）と同
等に維持するように働く。前記所望値は検知器４６のた
めの最適動作条件がｍられるように選択される。従って
発射された光線の光度（１）は、該光線を反射する物体
の光学的反射能力に応じて異なる。差動増幅器４８から
の出力信号は、光度従って物体の反射能力の測度である
。

第８Ａ図は溶接継手５１、いわゆるすみ内継手、を示す
。溶接は矢印の方向に進むと仮定する。センサスキャン
の端点（＋ｂ１）及び（−ｂ１）をもって表され、そし
て計測点は前記２点間を周期的に前後に移動する。溶接
を終わらせることが望まれる前記溶接継手５１に沿う点
に対し、溶接物体表面の残部よりも高い光学的反射能力
を有する区域５２が配置された。前記区域５２は例えば
チョークで引かれた一筆、接着テープの一片などから構
成され得る。溶接継手に沿う運動間、センサスキャンが
前記区域５２に達するとき、光度（１）は第８Ｂ図に示
される横座標（ｂ）の関数である。

区域５２の両側において、光度（１）は高い値（Ｉ３）
を有する。しかし、区域５２の内部においては、凹凸が
出現する実際の溶接継手を横切る通路は別として、光度
（１）はより低い値（Ｉ４）を有する。信号（１）はロ
ボット装置の制御系に供給されそしてそれによって分析
される。該制御系は環境とは異なる反射力を有する区域
５２の存在を検知するように簡単な方式でプログラムさ
れ得る。例えば、前記制御系は、前記信号（Ｉ）及び（
ｂ）に基づいて、第８Ｂ図における斜線面の区域（Ｗ）
を計算し得る。区１ｉｉ！（Ｗ）の量は基準値と比較さ
れ、そしてもしくＷ）が該基準値を超えるならば、嘉１
測スキャンは異なる反射能力を有する区域５２に達した
と推定される。検知においてより大きい信頼性を達成す
るために、前記量（Ｗ）は二つまたはそれ以上の連続計
測スキャン間に計算され得、そして異なる反射能力を有
する区域５２の検知は（Ｗ）についてのみ存在し、（Ｗ
＞は所定回数の連続計測スキャンにおいて制限値を超え
る。第８Ｃ図には物体の幾何学的外観がその表面５３及
びすみ内継手５１とともに示される。

第９図は、−代替形式として、異なる反射能力を有する
区域５２がどのようにして溶接継手５１の片側のみに配
置され得るかを示す。前に説明された方式で、区域５２
の検知は、例えば、一つまたはそれ以上の連続測定スキ
ャン間に１ｔ（Ｗ）（第９８図参照）を計口することに
よって行われ得る。第９Ｃ図は加工物体の表面５３の幾
何学的外観を示す。この例における溶接継手５１はいわ
ゆる重ね継手から構成される。

制御系は、簡単な方式で、第８図に従って、区域５２が
溶接継手の両側に位置されているか、または、第９図に
従って、区域５２が溶接継手の片側のみに位置されてい
るかを検知するようにされ得る。区域５２を第９図に従
って溶接継手の片側のみに位置させることによって、追
加情報が前記＆ＩＪｔｌｌ系に供給され得る。該制御系
は、例えば、そのような片側に位置された区域５２即ち
マークを認識するとき、作業手続きを中断するとともに
該マークによって指示される方向に例えば９０°センサ
を回転し、その結果として新しい作業手続きが開始され
得るようにプログラムされる。

第８図及び第９図に基づく区［５２即ちマークは伯の機
能をも付与され得る。例えば、溶接継手に沿って飛び越
さるべぎ部分は、該位置の各側にそれぞれ一つ宛て配置
される２個のマークによってしるしを付けられ得る。制
御系はそれによって第１のマークを検知するとぎ作業手
続きを中断し、第２のマークが検知されるまで溶接継手
に沿って追跡を続行し、第２のマークの検知と同時に、
追跡続行間に作業手続きが開始されるようにプログラム
され得る。

以上において、電弧溶接に使用するようにされた本発明
に基づくロボット装置が説明された。しかし、既に指摘
されたように、例えば接着剤の紐状配置または密封用合
成物のより糸状配置を含む非常に多くのその他用途が実
行可能である。同様に、説明されたものとは異なるタイ
プのセンサが本発明に従ってロボット装置において使用
され得る。電気溶接以外の用途において、ロボットの手
によって支持される作業工具は、例えば接着剤吹付は装
置などにおいて、言うまでもなく、電気溶接トーチ以外
の工具である。ロボット装置によって遂行される加工作
業は、伝統的意味における加工作業であることを要しな
い。それは例えば、縁、継手などに沿って為される計測
あ゛るいは検査であってもよく、その場合、作業工具は
計測または検査のための工具である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくロボット装置を示す概略図であ
る。 第２図は第１図の装置に含まれる１ＩＩ１６１１及び駆
動ユニット並びにそれらの相互接続を示すブロック図で
ある。 第３図は使用されるセンサの構造を示す図面であり、そ
の第３Ａ図から第３０因はセンサの主構成要素を三つの
異なる視角から示す図面であり、そして第３Ｄ図はセン
サにおいて、生じる種々の量の間の幾何学的関係を示す
図面である。 第４図はワークの一例及び作業経路を示す図面の方向の
変化から成る本発明実施例の機能原理を基づく一代替例
における制御装置機能をフローチャートの形式で示した
図面である。 第７図はワーク表面の反射能力の変化の測度を提供する
ようにセンサを構成し得る方式を示した概略図である。 第８Ａ図から第８Ｃ図及び第９Ａ図から第９Ｃ図は、ワ
ークの反射能力の変化が作業経路の端点を特定するのに
使用される本発明代替実施例の機能を示す図面である。 図面上、１・・・ロボット、２・・・コントロールキャ
ビネット、３・・・操作ユニット、１３・・・下腕、１
４・・・上腕、１５・・・手、１６・・・センサ、１７
・・・溶接トーチ、１８．５１・・・溶接継手、１９．
２０・・・ワーク、２１・・・コンピュータ、２２・・
・メモリー、３１・・・操縦レバー、５０・・・加工物
体、５２・・・区域、５５・・・コーナー、１６１・・
・ハウジング、１６２・・・センサユニット。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体（１９、２０）に対して加工作業を遂行する
   ための加工工具（１７）が取付けられるロボット手（５
   ）を備えた産業用ロボット（１）であつて、加工作業を
   遂行する間前記物体（１９、２０）に沿う経路（１８、
   ５１）に沿つて前記加工工具を制御するセンサ（１６）
   が設けられているものを有する産業用ロボット装置にお
   いて、加工作業間、前記センサの助けによつて検知され
   た量（Ｆ１、Ｗ）が予決定基準を満たしているか否かを
   調査しそして前記基準が満たされているとき前記経路に
   沿うロボット（１）の運動を中断するようにされた手段
   （２１）を有することを特徴とする産業用ロボット装置
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボット装置
   において、もし前記量が前記基準を満たすならばそのと
   き加工作業をも中断するようにされた手段（２１）を有
   することを特徴とする産業用ロボット装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の産業用
   ロボット装置において、加工作業を遂行するのに先立つ
   てストップゾーン（Ｓ１、Ｓ２）を画成する手段（３、
   ３１）、及びロボット（１）が前記画成されたストップ
   ゾーン内に位置されているという条件においてのみ加工
   作業間に前記運動を中断するようにされた手段（２１）
   を有することを特徴とする産業用ロボット装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項から第３項の何れか一つの
   項に記載される産業用ロボット装置において、加工作業
   間、前記経路（１８、５１）の方向が変化するか否かを
   検知し、生じる方向の変化の大きさ（Ｆ）を計測し、そ
   してもし方向の変化の大きさが予決定値を超えるならば
   前記運動を中断するようにされた手段（１６、２１）を
   有することを特徴とする産業用ロボット装置。
5. （５）特許請求の範囲第４項記載の産業用ロボット装置
   において、経路（１５、５１）の方向（５５）の突然変
   化の位置を決定しそして加工工具がこの位置に達すると
   き前記経路に沿う運動を中断するようにされた手段（１
   ６、２１）を有することを特徴とする産業用ロボット装
   置。
6. （６）特許請求の範囲第４項または第５項記載の産業用
   ロボット装置において、連続的に、前記経路に沿う３個
   の点（Ｐ０、Ｐ５、Ｐ１０）の位置を決定し、それらか
   ら第１と第２の点の間の方向及び第２と第３の点の間の
   方向をそれぞれ示すベクトル（Ａ、Ｂ）を形成し、それ
   らから前記ベクトル間の角度（Ｆ１）の測度である量（
   ｜Ａ−Ｂ｜）を計算し、前記経路の方向の変化時に前記
   量（｜Ａ−Ｂ｜）がその最大値を有する時点を調査し、
   それによりもし前記最大値が予決定値を超えるならば、
   前記３個の点の中央の１個（Ｐ５）の位置を記憶し、そ
   して加工工具が前記記憶された位置に達するとき前記経
   路に沿うロボットの運動を中断するようにされた手段（
   １６、２１）を有することを特徴とする産業用ロボット
   装置。
7. （７）特許請求の範囲第１項から第３項の何れか一つの
   項に記載される産業用ロボット装置であつてそのセンサ
   （１６）が光学センサであるものにおいて、該センサ（
   １６）が前記物体の表面の光学的反射能力の測度である
   量（Ｉ）を形成するようにされた手段（４７、４８）、
   及び前記経路に沿う運動間生じる反射能力の変化時にロ
   ボット（１）の運動を中断するようにされた手段（２１
   ）を有することを特徴とする産業用ロボット装置。