JPS61188095A - 産業用ロボツトにおける位置制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、作業継続、中における工具の摩耗による動
作軌跡の補正を行なうための産業用ロボツｌ〜における
位置制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 周知のように塗装や溶接あるいはハンドリング等の各種
の作業に導入されているアームロボット等の産業用ロボ
ット（以下単にロボットと記す）は、ティーチング（教
示操作）によって座標値を記憶させた数ケ所ないし数十
ケ所の点を、指定された順序で経由して動作するよう構
成されている。

したがって手首部に取付けた作業用工具の形状に変動が
なければ、所定の作業を正確に繰返し行なう。しかしな
がら、例えば研摩作業を行なう場合、作業を繰返し行な
うことにより、ブラシ等の研摩用工具が摩耗して作業対
象物との相対位置にずれが生じる。このような場合であ
っても、ロボットは当初記憶させた座標値によって決ま
る経路通りに動作するから、工具が作業対象物に届かず
、正確な作業を行なうことができなくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように、工具と作業対象物との相対位置にずれ
が生じると、正確な作業ができなくなり、あるいは作業
が全く不可能になるが、このような事態を作業者による
監視によって発見し、不良品の発生や事故を防ぐとすれ
ば、監視のための作業者が必要となって、ロボットを導
入した本来の目的が半減してしまう。また工具と作業対
象物との相対位置のずれに基づく異常を、何らかの装置
で検知することができても、そのずれを是正すべくティ
ーチングを再度行なうとすれば、ティーチング回数が増
えて作業に煩雑さが増すのみならず、ロボットの稼働率
が大幅に低下する問題が生じる。

しかも、単にブラシの摩耗した距離だけブラシを作業対
象物へ近づけても、ブラシの摩耗によりブラシの腰（剛
性）が強くなるため、作業対象物に対しての作業力が強
くなる。すなわち、ブラシの摩耗とともに、作業対象物
へ均一な力による作業ができないため、被加工物の質に
ばらつきを生じることが発明者により見い出された。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになさ
れたもので、工具が摩耗しても、摩耗した工具と作業対
象物との位置ずれ、および工具の摩耗に伴う剛性とを考
慮して、作業対象物が工具から受ける作業力が一定にな
るようにシフト量を設定することにより、品質の一定し
た被加工物が得られる産業用ロボットにおける位置制御
装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明は、第１図に
示すように、手首部Ａに取り付けた作業用工具Ｂを駆動
装置Ｃにより駆動する産業用ロボットにおける位置制御
装置りにおいて、上記作業用工具Ｂを移動させる移動経
路を予め座□標値として設定する設定単段Ｄ１と、上記
作業用工具Ｂを検出したとき検出信号を出力する計測セ
ンサＤ２と、 この計測センサＤ２からの検出信号が出力されたときの
作業用工具Ｂの基準座標位置を求め、作業用工員−Ｂを
位置決めするために設定された基準位置からの偏差量を
演算する演算手段Ｄ３と、この演算手段Ｄ３からの偏差
量を補正してシフトｆｆｉを求める補正値演算手段Ｄ４
と、この補正値演算手段Ｄ４からのシフト量に、上記設
定手段Ｄ１により設定された座標値を加減算して、上記
駆動装置Ｃを制御する制御部Ｄ５と、を具備し、 上記補正値演算手段Ｄ４は、作業用工具Ｂの摩耗量に対
応する工具の剛性を表わす値を予め記憶し、この値に基
いて偏差口を補正するように構成されたことを特徴とす
る。

［作用］ 上記構成において、基準位置から作業用工具Ｂを下降ざ
ぜ、計測センサＤ２の直前を通過したときの座標位置を
演算手段Ｄ３にて求める。この座標位置は、作業毎に又
は数サイクル毎に求められ、ついで作業用工具Ｂを位置
決めするために設定された所定の基準位置との偏差量が
求められる。

一方、補正値演算手段Ｄ４には、作業用工具Ｂの摩耗量
に対応する工具Ｂの剛性を表わす値が予め記憶されてい
るので、この値と、上記偏差口とに基いてシフト量が算
出される。このシフト量は、制御部Ｄ５に送られて、設
定手段Ｄ１で設定された座標値に加減算されて、駆動装
置Ｃ′を介して作業用工具Ｂの位置を制御部る。

［実施例］ 第２図は工具の摩耗に基づくずれを修正する場合の例を
示す斜視図であって、図示のロボット１は多関節アーム
ロボットを示し、手首部に作業用工具として研摩ブラシ
２が取付けられており、通常のロボットと同様に、制御
装置３が出力する指令信号によって予め定めた経路に沿
って動作するよう構成されている。すなわち動作経路は
、ティ−チングによる数点あるいは数十点の座標値とし
て記憶させられており、起動信号によって研摩ブラシ２
を移動させるとともに、予め定めた位置に設置しである
作業対象物（ワーク）４を研摩ブラシ２によって研摩す
るよう構成されている。また研摩ブラシ〉と作業対象物
４や周辺機器とが干渉しない位置に基準位置が設定され
ており、その座標値が制御装置３に記憶されているとと
もに、研摩ブラシ２を基準位置において下向きにし、か
つ下方へ移動させるようプログラムが組まれている。

さらに基準位置には、下降する研摩ブラシ２によってオ
ン動作させられる計測センサ５が配置されている。計測
センサ５は制御装置３に電気的に接続されており、計測
センサ５がオン動作することにより、その時点での研摩
ブラシ２の座標値を求めるとともに、基準位置の座標値
との偏差（すなわらシフト量）を求め、あるいは基準位
置から計測センサ５がオンとなるまでの間の研摩ブラシ
２の移動量（シフト量）を求めるよう構成されている。

このようなシフト量は、アーム各軸の回転に伴って出力
されるパルスをカウントすることによって求められる。

上記シフト量はざらに研摩ブラシ２の摩耗にともなう剛
性の上昇に応じて補正され、制御装置３内にて記憶され
るとともに、制御装置３内には、そのシフト量を既に記
憶しである座標値に加減算する座標値補正手段が内蔵さ
れている。

つぎに上記のロボットの作用について説明する。

ロボットは予め定めたプログラムおよびティーチングし
た経路に従って動作するから、フローチャートによって
作用を説明する。なお、カッコで示す番号はプログラム
処理される各ステップを示す。

′　通常の繰返し動作は第３図（Ａ）に示すように、起
動信号に基づいて位置データをメモリから読み出すとと
もに（１００）、位置データを動作目標位置として設定
しく１１０）、研摩ブラシ２の摩耗にともなう移動量を
上記目標位置に加減することにより補正しく１２０）　
、それに基づくアーム各軸への指令信号により動作目標
位置へアームが移動する（１３０）。こうして第１点へ
の移動が完了し、以降同様にして順次各点へ移動するこ
とにより作業を行なう。

上記ステップ１２０の補正にあたっては、まず、１回の
作業ごと、もしくは数回の作業ごとに研摩ブラシ２を基
準位置に位置決めするとともに、計測センサ５に向けて
研摩ブラシ２を下降させる。

このような、いわゆる探索動作は第３図（Ｂ）に示す通
りであって、探索開始信号によって研摩ブラシ２を基準
位置へ位置決めしく２１０＞、ついで研摩ブラシ２を計
測センサ５へ向けて下降させる（２２０＞。この移動を
計測センサ５がオンとなるまで継続し、計測センサ５が
オン動作した時点で（２３０＞　、アーム各軸の位置デ
ータを読込み、かつ直交座’ａ　（Ｘｓ　、　Ｙｓ　、
　Ｚｓ　）　ニ変換する（２４０，２５０＞。こうして
求めた座標と上記基準位置の座標との偏差から研摩ブラ
シ２のブラシ長Ｘを計算する（２６０＞。

ついで、ブラシ長Ｘに応じた適切な切込量ｙが算出され
るが、これは、予め実験により求められたブラシ長Ｘと
切込量ｙとの関係を示すｙ＝ｆ（Ｘ）（第７図参照）か
ら求められる（２７０゜２８０）。この結果は、作業時
にお【プるシフト値としてメモリに格納され、研摩ブラ
シ２の摩耗量の探索動作が終了する（２９０＞。

こうした探索動作時における研摩ブラシ２の軌跡を示せ
ば第４図（Ａ＞の通りであって、研摩ブラシ２は先ず基
準位置ａＯに位置決めされ、ついでｂｏ点まで下降して
計測センサ５をオン動作させる。このような探索による
シフト値と切込み量ｙの補正値を加減算したシフト値で
目標位置を補正して、これに従って研摩ブラシ２が移動
する。

こうして位置シフト後の第１点への移動が行なわれ、以
降同様にして各点へ順次移動する。これを図示すれば第
４図（Ｂ）に示す通りであって、ティーチングによる軌
跡が点ａ１、ａ２、ａ３、・・・で決まる軌跡であって
も、各座標がシフト値に基づいて補正されるから、実動
作軌跡は実線で示すように点ｂ１、ｂ２、ｂ３・・・に
よる軌跡となる。

したがって上記のロボットでは、研摩ブラシ２の摩耗量
に応じて研摩ブラシ２をワーク４に接近させるから、両
者の相対位置が常時正規の位置となり、その結果正確な
研摩作業を行なうことができる。しかも研摩ブラシ２の
摩耗に応じたブラシ２の弾性を考慮してシフト量が補正
されるので作業対象物４への作業力が一定して品質の均
一化を実現できる。

つぎに、本発明の要点である第３図（Ｂ）のステップ２
６０〜２８０について詳しく説明する。

第５図（Ａ＞において、新品の研摩ブラシ２のブラシ長
をｘＯとし、研摩作業で、作業対象物４に対して第５図
（Ｂ）に示すように、切込量ｙＯでもって作業がなされ
ているときに適切な研摩作業をしている状態とする。こ
こで、研摩作業により、第６図（Ａ＞のように、ブラシ
２がブラシ長×１まで摩耗したとする。この摩耗したブ
ラシ２では、第５図（Ｂ）の新品のブラシ２と同じ切込
量ｙＯでもって作業対象物４を研摩すると、新品のブラ
シ２より作業力が強くなる。したがって、作業対象物４
へ適切な作業力とするには、第６図（Ｂ）に示すように
、ブラシ長Ｘ１が短くなるにしたがって切込量をｙＯか
らｙｌへと短くすることが必要であり、たとえば、新品
で３Ｑｍｍのブラシ長を有する場合、第７図に示すよう
に、ｙ＝ｆ（ｘ）＝１／１０ｘ　　−・・■（１５＜Ｘ
≦３０＞ にて表わされる関係を有するように切込量を補正すると
、適切な作業力が得られることになる。

上式■は予め実験等により求める゛ことができる。

したがって、ブラシ長がｘＯから×１まで摩耗した研摩
ブラシ２では、そのシフト量δ１は、第６図（Ｂ）から
明らかなように、 δ’１＝ｘＯ−（Ｘｌ−Ｖｌ） ここで、ｙｌは上式■を代入して δ１　＝ｘＯ−９／　１　Ｑｘ　　＋＋＋■ざらに、式
■はざらに変形されて、ブラシ長が×１になったときの
ｄｌはｄ、＝ｘｏ−ｘ１と表わせるから、 δ１＝１／１０ＸＯ＋９／１０ｄｔ　　＋＋＋■たとえ
ば、ｘｏ　＝ａｏ　（ｍｍ）では、δ１　＝３＋９／１
０ｄ１にて表わされる。したがって、第３図（Ｂ）のス
テップ２６０〜２８０にて求めた補正ｍδ１が上式■に
より算出される。

すなわち、上記実施例によれば、研摩ブラシ２が摩耗し
ても、摩耗量を検出し、ざらにその変動量に伴う研摩ブ
ラシ２の剛性の上昇も考慮してシフト量を得ているから
、常に正確な作業、つまり、作業対象物４に一定の作業
力による研摩作業を行なうことができる。

・また、シフト伍も自動的に設定されるので、ティーチ
ング回数を減らすことができ、作業効率もよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、工具が摩耗して
も、摩耗した工具と作業対象物との位置ずれ、および摩
耗に伴う剛性を考慮して、工具をシフトして、作業対象
物が工具から受【プる作業力を一定しているので、品質
の一定した被加工物が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例による概略構成図、第３図（Ａ＞（Ｂ）は
同実施例の動作を示すフローチャート、第４図（Ａ＞は
探索動作時の軌跡を示す説明図、第４図（Ｂ）は位置シ
フトした場合の゛軌跡を示す説明図、第５図は同実施例
による新品の研摩ブラシによる作業を示す説明図、第６
図は摩耗した研摩ブラシによる□作業を示す説明図、第
７図は同実施例の動作を示すグラフである。 Ａ　・・・手首部　　　　Ｂ　・・・作業用工具Ｃ・・
・駆動装置　　　Ｄ　・・・位置制ｗＪ装置Ｄ１・・・
設定手段　　　Ｄ２・・・計測センサＤ３・・・演算手
段　　　Ｄ４・・・補正値演算手段Ｄ５・・・制御部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 手首部に取り付けた作業用工具を駆動装置により駆動す
   る産業用ロボットにおける位置制御装置において、 上記作業用工具を移動させる移動経路を予め座標値とし
   て設定する設定手段と、 上記作業用工具を検出したとき検出信号を出力する計測
   センサと、 この計測センサからの検出信号が出力されたときの作業
   用工具の座標位置を求め、作業用工具を位置決めするた
   めに設定された所定の基準位置からの偏差量を演算する
   演算手段と、 この演算手段からの偏差量を補正し、シフト量を求める
   補正値演算手段と、 この補正値演算手段からのシフト量に、上記設定手段に
   より設定された座標値を加減算して、上記駆動装置を制
   御する制御部と、 を具備し、 上記補正値演算手段は、作業用工具の摩耗量に対応する
   工具の剛性を表わす値を予め記憶し、この値に基づいて
   偏差量を補正するように構成されたことを特徴とする産
   業用ロボットにおける位置制御装置。