JPS6044280A - 産業用ロボット - Google Patents

産業用ロボット

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JPS6044280A
JPS6044280A JP15216583A JP15216583A JPS6044280A JP S6044280 A JPS6044280 A JP S6044280A JP 15216583 A JP15216583 A JP 15216583A JP 15216583 A JP15216583 A JP 15216583A JP S6044280 A JPS6044280 A JP S6044280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end effector
robot
axis
arm
difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP15216583A
Other languages
English (en)
Inventor
武 保尾
藤長 茂樹
小笠 宏
健夫 山中
新平 犬飼
均 亀井
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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Publication of JPS6044280A publication Critical patent/JPS6044280A/ja
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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】 この発明は、制御軸Zによって第1エンドエフエクタを
固定部分に押し付は得るようにするとともに、その押し
付けた状態て、前記制御軸Zとは無縁の第2エンドエフ
エクタを位置制御するへくした産業用ロボットに関する
ものである。
例えば把持手段を第1エンドエフエクタとし、これに把
持したワークを固定部分(例えば他のワーク)にZ方向
に押し付けるようにしてワークの位置決めを行ない、そ
の後第2エンドエノエクタ(例えば溶接用1・−チ)を
位置制御して前記ワークを溶接する場合において、もし
前記固定部分すなわち他のワークがそのたわみにより、
イ〜Lるいは板厚の相違などによって、前記固定部分の
前記Z方向における位置が変位したならば、前記把持手
段により前記ワークを前記変位した固定部分に押し付け
たとき、当然前記把持手段の前記Z方向付置も予めティ
ーチング゛した位置から前詔変位品だけ変位してし壕う
。このような状態で前記1−−チを予めティーチングし
た指令位置に基ついて位置制御しても、前記トーチの作
動点は前記両ワークで形成された溶接すべき個所に一致
せず、正確な溶接は不可能となる。
この発明は前述事情に鑑みなされたものであって、前記
固定部分が前記Z方向に変位した場合でも、前記第1エ
ンドエフエクタによりワークを前記固定部分に押し付け
た状態で、前記第2エンドエフエクタによる加工を正確
に行ない得るようにした産業用ロボットを提供せんとす
るものであり、以下実施例を詳述する。
第1図はこの発明の背景となる、かつこの発明を実施し
て有効な多関節ロボッ)Rを示すが、この発明をこの実
施の形態に限定するものではない。
1はこのロボットRの基台である。
2は基台1に垂直軸まわりに旋回自在に枢着された水平
第一腕である。腕2は詳細は図示しない動力M1によっ
てその旋回角β1が強制される。
3は腕2先端に垂直軸まわりに旋回自在に枢着された水
平第二腕である。腕3は詳細は図示しない動力M2によ
ってその旋回角β2が強制される。
4は腕3先端に垂直軸まわりに回動かつ昇降自在に枢支
された垂直腕である。腕4は詳細は図示しない、動力M
3によってその回動角β3が強制され、さらに動力M7
によって(この実施例では油圧モータおよびこれによっ
て回転するボールスクリューによって)その上下位置Z
−が強制される。
5は腕4下端に水平方向の軸5aKよって枢着された、
第1エンドエフエクタとしての把持手段であり、この実
施例では杷持爪5bを上下方向に開閉可能に構成されて
なる。さらに把持手段5は図示し々い動力M5により軸
5aまわりに実線図示垂直姿勢と2点鎖線図示水平姿勢
とに角β4を変化可能に外されているものとする。
6は腕4と同軸に回動自在に枢支された回動体である。
回動体6は詳細は図示しない動力Mllによって回動角
α1が強制される。
7は回動体6に水平軸まわりに俯仰自在に枢着された垂
直第一腕である。腕7は詳細は図示しない動力M12に
よってその俯仰角α2が強制される。
8は腕7先端に水平軸まわりに俯仰自在に枢着された垂
直第二腕である。腕8は詳細は図示しない動力M13に
よってその俯仰角α3が強制される。
9は腕8先端に水平軸まわりに俯仰自在に枢着された第
三腕である。腕9は詳細は図示しない動力M14によっ
てその俯仰角α4が強制され・る。
10は腕9に、がっ腕9の俯仰軸に直角の軸Vまわりに
回動自在に枢着したトーチ取付腕である。
腕lOは詳細は図示しない動力M15によって回動角α
5が強制される。腕1o先端には第2エンドエフエクタ
すなわち溶接トーチ11を取付ける。トーチ11の先端
作動点Pは軸V上にあるように構成されている。
このようにしてロボットRは、制御軸β1.β2゜β3
.Zおよびβ4の5自由度を有する親ロボット(β系ロ
ボット)の途中に、α1.α2.α3.α4およびα5
の5自由度を有する子ロボット(α系ロボット)を支承
してなるものである。そしてβ系ロボットの制御軸は基
台1に固定され、α系ロボットの制御軸は腕3先端に固
定されているものと理解されたい。
そしてこのロボットRの各自由度は従来公知の手段(例
えばマイコン)によって、かつ公知のプレイバンク方式
によって制御されるべく構成されているものとする。
す々わちこの実施例では、β系ロボット用の制御手段C
Oβ(CPUβとメモリを含むコンピュータ)とα系ロ
ボット用の制御手段coα(CPUαとメモリを含むコ
ンピュータ)との2つのコンピュータが用いられ、第3
図(イ)のように、コンピュータCOβには・、β1軸
サーボ系、β2軸ザ−ボ系、β3軸サーボ系、Z軸サー
ボ系、β4軸ザ−ボ系、把持手段5およびティーチング
ボックスT BβがパスラインBUβを介して接続され
ている。またコンピュータCOαには、α1軸用サーボ
系、α2軸用ザ−ボ系、α3軸用サーボ系、α4軸用サ
ーボ系、α5軸用ザーボ系1テイーチングボツクスTB
α、および溶接電源wsが羨続されている。そしてさら
には両コンピュータCOβ、CO,は、公知のインター
フェイスを介して接続されている。
さらに腕4のZ方向の制御のための構成につきより詳細
に説明する。第3図(ロ)を参照されたい。
動力M7には前述したようにボールスクリュー4aを介
して腕4が支承される、そして油圧源OI)と動力M7
.間にはサーボ弁SVが介接される。コンピユータCO
βのパスラインBUβには、レジスタREおよびカウン
タCTを接続する。レジスタREにはコンピュータCO
βからの指令位置情報を取り込むべくなされる。捷たカ
ウンタCTは、動力Mzと連動されたインクレメンタル
シャフトエンコーダE2の出力を入力してカウントする
べくなされる。
そしてカウンタCTとレジスタREとの内容は引算器A
Dに入力され、その出力はさらに増幅器Aで増幅され、
サーボ弁S■を制御するべく構成される。捷たDPは動
力M7の入力値検出手段(この実施例では油圧モータの
人出油圧差検出手段)であり、その出力情報はパスライ
ンBUβに接続される。
次に前述構成につきその作用を述べる。
今図示しない別の装置によって、鋼板W1が図示し々い
テーブル上に位置決め載置され、その鋼板W1に短チヤ
ンネル材W2を把持手段5により把持したま捷図示のよ
うに押し付けるようにして、図示WPの個所をトーチ1
1により仮付は溶接するものとする。
まずオペレータはとのロボッ)Rに公知の手段によって
オートモード時の作業内容をステップごとにティーチン
グする。
今1つのユーザプログラムのステップにおいて、把持手
段5がチャンネル材W2を杷持し、そott下降させれ
ば鋼板W1上面の所定位置、姿勢に位置決めできるよう
に、ZおよびR3が制御されており、そしてこれを下降
させ、力Fdで鋼板W】に押し付けるべき指令があるも
のとする。
(A1)コンビコータCOはこの状態における手段DP
の出力情報、すなわち△Picを取り込む(処理PRY
、)。すなわち手段5が停止していても、動力M7には
これによって昇降させる構成全体の自重(チャンネル材
W2も含む)が作用し、油圧モータM7の人出油圧に差
を生じるものである。
(A2) A = (Fd/に十S ig n (△P
IC)・△Pic 12 を演算する。ここでFdは手
段5すなわちチャンネルW2を鋼板W1に押し付けると
きの目標とする力、kは比例常数である。すなわちFd
/にの値は目標とする押え力を油圧モータM2の人出油
圧差△Pdに換算したもの、また右辺の()内は自重を
考慮して力Fdで押えるときの油圧モータM2に必要な
人出油圧差である。そして周知のように油圧作動動力の
出力量変差eはその人出油圧差をΔPとすると、a△p
=v”1li−なる故、Aの値は力Fdで押えるときの
、自重を考慮したときのeの値の1次関数である。また
aは制御系により決まる定数である。
(A3)そして次にそのときの人出油圧差△Piすなわ
ち手段DPの出力情報を取り込む。今の場合、△Pi−
△Pieであるが後述するように手段5を降下させつつ
あるときば△Pi>△Picとなる。
(至)次に△Pi2を演算する(処理PR4)。
(A5)次に手段5の現在位置情報ZO1すなわちカウ
ンタCTの内容を取り込む(処理P’R5)。
(Act) Zn=Zo+Ga2(A−8ign(△P
i)・△Pi2) を演算する(処理P Rg)。この
式のうち右辺の()内は手段5を降下させつつあるとき
の自重を考慮してFdO力で押すために必要な△P2の
値である0またGの値は変差eをZ方向の変位量に変換
する常数である。従ってこの式の右辺の第2項は現在位
置から下方にいくら変位させれば押し付は力Fdが得ら
れるかという△2の値である。
(A7)次に1zn−2o1〈△ztを判断する(処理
PR7)。△Zzld hらかじめ定められたZ軸方向
の微少変位量であり、例えばZ軸サーボ系の不感帯の幅
と同一に定める。今手段5で把持したチャンネル材W2
が鋼板W1に当らない間は、押え力Fdと自重との差に
相当する処理P R6における右辺第2項による△Pに
対応する△ZずつZnが更新されるのであるが、当った
あとは△Zの値は逐次小となり、との△Zの値が△22
より小となっているか否か判断するものである。
(A8)もし△2が△Ztより小でなければZnO値を
次の目標指令位置として出力する(処理PRs)。
(A9)そしである一定時間経過後処理P R3に戻る
かくして、力Fdで押すための、自重を考慮した不足の
△Pに対応する△Zずつ目標値が更新され、当接してさ
らに△Pだけ人出油圧差が上昇するまでこの目標値の更
新が行なわれ、結局力Fdを発生せしめつるものである
(AIO)もし処理P R7でΔZが△ZAより小にな
れば、はぼ力Fdで押していることとなり、動力Mzは
停止される(処理PRIO)0 このとき鋼板W1が、ティーチング時における第5図(
イ)の位置から、鋼板W1のたわみや板厚の相違などに
より、第5図(ロ)のようにZ方向に変位していたなら
ば、前記押し付は完了時のZ方向位置zOとティーチン
グ時の位置Zβとに当然差△Zβが生じ、その差△Zβ
を有した−1まで、トーチ11を予めティーチングした
指令位置に基づき位置制御しても、第5図(ロ)実線の
ようにトーチ11の作動点Pは溶接すべき個所WPに一
致しない。そこで第5図(ロ)2点鎖線のようにトーチ
11の作動点Pが溶接すべき個所WPに一致するように
、予めティーチングしたトーチ11のZ方向指令位置2
αを前記差△Zβ分だけ補正する必要がある。
(An)よって処理P &oの次には、Z軸停止時の現
在位置zoとティーチング時の位置Zβとの差ΔZβを
演算する(処理P R11) 。
この差△Zβがす々わち鋼板W1のたわみや板厚の相違
などによる鋼板W1の前記Z方向変位量に相当する。
(A12)そしてその差ΔZβをα系ロボットのコンピ
ュータCOαに転送する(処理P R+2)。
(Al1)そして予めティーチングされたα系ロボット
のZ方向指令位置2αに△Zβを加算することにより、
α系ロボットのZ方向指令位置を補正する(処理P R
+3) 。
このようにα系ロボットのZ方向指令位置を補正すれば
、その補正した指令位置情報に基つぐトーチ11の位置
制御により、作動点Pは溶接すべき個所WPに一致し、
正確に仮付は溶接できる。
この発明は前述実施例以外に、この発明の技術的思想の
範囲内における下記する各変形も可能である。
(イ) ロボッ)Rは多関節ロボットにかき′らず、他
のメカ構成になるロボットであってもよい。寸だ押し付
は力を制御したい制御軸は直進制御軸にかぎらず、回動
制御軸であってもよい。またある方向に押し伺けるとき
、これに関連する複数の制御軸についての動力の入力値
△Pを取り込んで更新値△Zを演算するようにしてもよ
い。さらにはロボットRはβ系ロボットとα系ロボット
とを完全に分離して、2基のロボットとしてもよい。と
にかく第2エンドエフエクタすなわちトーチ11が1つ
に統括したものでもよい。
(ロ)押し利は方向を垂直方向でなく、水平方向とした
場合は、自重を考慮せずに実施しうる。
(ハ)駆動手段は油圧モータ以外の油圧リニアアクチュ
エータであってもよい。さらに油圧機構以外の電動機で
あってもよい。この場合は人力値は入力電流なとを検出
することとなるO に)その他科構成の均等物との置換えも可能である。
この発明は前述したように、制御軸Zによって第1エン
ドエフエクク5を固定部分(例えば鋼板Wl)に押し付
は得るようにするとともに、その押し付けた状態で、制
御軸Zとは無縁の(制御軸Zには直接的にも間接的にも
支持されていない)第2エンドエフエクタ11を位置制
御してワークの加工を行なう場合において、もし前記固
定部分がそのたわみや板厚の相違などによってZ方向に
変位していても、その変位量は、第1エンドエフェクタ
5の予めティーチングされたZ方向指令位置Zβと前記
押し付けたときのZ方向位置との差によってめ、そして
その変位量だけ、予めティーチングされた第2エントエ
フエククJ]のZ方向指令位置を補正するべぐしたので
、第2エンドエフエクタ11の作動点は、ワークの加工
すべき個所に必ず一致し、正確な加工ができる。
【図面の簡単な説明】 図はいずれもこの発明の一実施例を示し7、第1図は全
体側面図、第2図は第1図の一部■矢視図、第3図(イ
)、(ロ)はブロック図、第4図はフローチャート、第
5図り、1口)は作用説明図である。 R・・産業用ロボット、Z・・・制御軸(実施例では垂
直制御軸)、5 ・第1エンドエフェクタ(実施例では
把持手段)、11・・・第2エンドエフエクタ(実施例
では溶接トーチ)、CO3、COα・・・制御手段。 出願人 新明和工業株式会社 第3図(D) 第3図(イ) 第5図 (3) (ロ) 第1頁の続き ヴ?・発 明 者 犬 飼 新 平 西宮市田近野町(
ター内 6発 明 者 亀 井 均 西宮市田近野町(ター内 3番107号 新明和工業株式会社開発センj番107
号 新明和工業株式会社開発セン手 続 補 正 占 
(方式) 1、事件の表示 昭和sg年 竹 許 願第15スノC5号2 徒呵の名
称 慶棗用口王゛・yト 3、補正をする渚 事件との関係 特許出願人 住所 兵庫県西宮市小曽根町1丁目5番25号5 補正
により増加する発明の数 4し6 補正の対象

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 制a 軸zによって第1エンドエフエクタを固定部分に
    押し付は得゛るようにするとともに、その押し付けた状
    態で、前記制御軸Zとは無縁の第2エンドエフエクタを
    位置制御するべくした制御手段を含む産業用ロボソI・
    であって、前記制御手段には、前記第1エンドエフエク
    タを前記固定部分に押し付は完了したときのZ方向位置
    情報とテ(−チングしたときの位置情報zBとの差△Z
    Bを演算すル手段、および前記第2エンドエフエクタに
    対して予めティーチングしたZ方向位置情報Zαを前記
    差△Zβだけ補正する手段が含まれて々る、前記産業用
    ロボット。
JP15216583A 1983-08-19 1983-08-19 産業用ロボット Pending JPS6044280A (ja)

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JP15216583A JPS6044280A (ja) 1983-08-19 1983-08-19 産業用ロボット

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Cited By (2)

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