JPS62191903A - 作業用ロボツト - 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、アーク溶接などの各種作業に適用される作業
用ロボットに関するものである。

（従来の技術） アーク溶接作業用ロボットについて従来例を説明すると
、ロボットアームの端部に設けられたロボット手首部で
保持、操作される溶接トーチ（作業具）の姿勢とその先
端の描く軌跡を溶接線に対して連続的に変化させる制御
が要求されるが、該要求に対してロボットの各動作軸の
ストロークが有限であるため、作業者が、ワークの溶接
線（作業位置）を見て、その溶接線に対する終了時の溶
接トーチ姿勢および途中の姿勢を想定し、そのスタート
時の姿勢を決めて教示（ティーチング）を実施している
ため、ワークを教示時の状態にセットする位置決めに神
経を使うことになり、作業者の技量により教示作業時間
に大幅な差が生じロボット稼働率に影響をもたらしてい
る。

また、ソフトウェアの充実によって座標変換機能などを
有する制御機器が用いられ、ワークセット時の位置ずれ
を検知し、教示データをワークのセット状態に合せてシ
フトすることにより制御されるロボットが現れているが
、ワークが平行移動している場合は格別の支障がないと
しても、ワークが回動ずれを起している場合は、溶接線
の始端と終端において溶接トーチの姿勢が教示時と変化
しロボット動作軸のストローク範囲をはみ出して、作業
不能となるケースかありその機能を有効に使用できない
場合が多い。

一方、ストローク範囲のはみ出しを防止するために、動
作軸のストロークを大きくする方法も考えられるが、溶
接トーチに連なる溶接ワイヤのコンジットチュプの引き
蜘しを考えると設計上自ら限度があって経済的にも有効
な方法とは言えない。

アーク溶接作業用ロボットの従来例を第６図によって説
明すると、水平作動軸（１）と、該水平作動軸（１）に
配設された直交方向の水平作動軸（２）、および該水平
作動箱（２）の端部に配設された垂直方向の上下作動軸
（３）からなるロボットアーム（１，２，３）において
、該ロボットアームの端部に、溶接トーチ（作業共）（
α）を旋回操作する旋回動作軸（４）を連設し、該旋回
動作軸（４）の先端部に溶接トーチ（α）を回転操作し
て傾斜させる回転動作軸（６）を直角に突設して、回転
動作軸（６）先端の作業具保持器（力に保持された溶接
トーチ（α）は、ロボットアームによる前後、左右の水
平動作、上下動作とともに、ロボット手首部による旋回
動作（１０４）　、回転動作（１０６）により、例えば
、第７図に示すワーク（ｂ）の溶接線（Ｃ）に指向され
それに沿って移動制御される。

また、第８図（Ａ）に示すワーク（ｂ）のセット位置に
対して教示データにより溶接トーチ（α）が実線位置か
ら鎖線位置へ矢示のような姿勢制御で移動されるが、実
際の作業時には、第８図（Ｂ）に示すワーク（７）のよ
うにα度回動ずれのセットになることがある。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の前記作業用ロボットにおいては、ロボットに対す
る教示時（ティーチング）と異なる作動時のワークずれ
等によりロボットに対する動作範囲が変化し、これに伴
って生じる動作軸のストローク範囲外れが原因罠なって
、ロボットが停止し、作業が中断されるなどの問題点が
ある。

（問題点の解決手段） 本発明は、前記のような問題点に対処するためのもので
あって、ロボットアームの端部に連設され作業具を旋回
操作する旋回動作軸と、該旋回動作軸の端部に直角に配
設され前記作業具を傾斜操作する傾斜動作軸、および該
傾斜動作軸罠突設されて前記両軸に対し直角に配置され
前記作業具を回転操作する作業具保持器付き回転動作軸
を具備したロボット手首部に構成したことにより、作業
具の動作姿勢を多様化し、前記各軸を前記作業具の旋回
による位置方向と、＃ｌ斜による前進・後退角および回
転によるＭｆＰ＋角に使い分けて座標変換による数値解
析で制御し、該制御によってワークに対する作業具の動
作連続性を判定して選択制御する作業具制御装置を付設
したこと忙より、ワークのずれ等に対する制御性能を高
めて前記のような問題点を解消している。

（作用） ロボット手首部の旋回動作軸と回転動作軸との間に傾斜
動作軸を組み込んだことによって、作業具の動作姿勢が
多様化されているとともに、傾斜動作軸による作業具の
前進・後退角の制御要素が追加されて、ワークのずれ等
に対応した作業具の動作姿勢制御が可能になっている。

（実施例） 第１図ないし第５図に本発明の一実施例を示しており、
第１図に示すようにロボットアームの端部即ちその上下
動作動軸（１３）の端部に溶接トーチ（作業共）（α）
を旋回操作する旋回動作軸（１４）を連設し、旋回動作
軸（１４）の端部に溶接トーチ（α）を傾斜操作する傾
斜動作軸（１５）を直角に配設するとともに、傾斜動作
軸（１５）に溶接トーチ（α）を回転操作する作業具保
持器（１７）付き回転動作軸（１６）を前記両軸（１４
）（１５）に対し直角に突設してロボット手首部に構成
されている。図中（１０４）は旋回動作軸α荀による旋
回動作、（１０５）は傾斜動作軸（１５）による前進・
後退の傾斜動作、（１０６）は回転動作軸（１６）によ
る回転動作である。

さらに、前記溶接トーチ（α）即ち作業具制御装置は、
第４図に示すようにワーク（ｂ）の位置を検知するセン
サー（２１）　（または位置情報の入力装置）、インタ
ーフェース（２２）、コンピューター（２３）、および
メモリー（２４）等からなり、コンピューター（ハ）は
、前記各軸（１４）、（１５）、（１６）を溶接トーチ
（α）（作業具）の旋回による位置方向と、傾斜による
前進・後退角（傾斜動作軸１５）、および回転による傾
斜角に分けて座標点換による数理解析で制御するように
なっており、ロボット本体（２０）にワーク位置の教示
データを発するとともに、特に、本発明の前記コンピュ
ーター（２３）は、センサー（２１）により入力された
ワーク（ｂ）の位置データと予め教示されている前記デ
ータによりワーク（ｂ）のずれ量（回動ずれを含む）を
前記牌析で計算するとともに、教示データにある溶接始
端および終端での溶接トーチ姿勢を前記ずれ量分補正計
算し、この計算結果によりロボットの前記各動作軸の軸
角度を計算して、始端姿勢時の軸角度から終端姿勢への
軸角度へ、各動作軸の動作範囲（ストローク）内で連続
して動作できる解答を選択し、ロボット本体（２０）に
動作指令を発する機能になっている。

本発明の実施例は、前記のような構成になっておりその
作用について説明すると、第２図（Ｎに示すように旋回
動作軸（１４）と、傾斜動作軸（１５）および回転動作
軸（１６）を具備した本発明のロボット手首部は、第２
図（Ｂ）　、　（Ｃ）に示すように各軸（１４）、（１
５λ（１６）の方向を逆にすること（ｉｓｏ０回動）に
より溶接トーチ（作業具）（α）は同一の姿勢を取るこ
とができる。

第２図（Ａ）に示す各軸の回転角を０°にすると、第２
図但）においては、旋回動作軸（１４）はＱ　Ｏ１傾斜
動作軸（１５）は＋９００、回転動作軸（１６）はＯｏ
となり、また、第２図（Ｃ）においては、旋回動作軸（
１４）は１８０°％傾斜動作軸（１５）は−９００、回
転動作軸（１６）は１８０°となって、溶接トーチ（α
）の姿勢を同一にできる。

前記２つの姿勢（Ｂ）　、　（Ｃ）において、旋回動作
軸αａを動作させた場合、同ｌ１Ｉｌｌ（１４）の動作
範囲（ストローク）を±１８０°（計３６０°）とする
と、溶接トーチ（α）の動作は、第２図の）の状態では
第３図（Ａ）に示すＥ印をストロークエンドとする３６
０°の動作範囲となるのに対し、第２図（Ｇ）の状態で
は第３図（Ｂ）に示すＦ印をストロークエンドとする３
６０°の動作範囲になって、第２図（ｑでは１８０°反
転された動作範囲になり、ワークの溶接線（作業位置範
囲）の存在している位置方向に応じて、第２図（Ｂ）、
（Ｃ）の状態を使い分けることにより、溶接途中で動作
範囲を外れることな（連続した溶接が可能となる。

前記動作のアルゴリズムのフローは、第５図のように示
すことができ、前記機能は、ロボット手首部に前記傾斜
動作軸α９を付設し、従来のコンピューターによる制御
機能に、前記傾斜帖日の傾斜による前進・後退角の制御
要素が追加されて、前記のような作業具の？ｔＩＩＪ御
が可能になっている。

前記実施例では、主として溶接作業について説明したが
、各種の作業に適用可能である。

（発明の効果） 本発明は、前述のような構成罠なっており、ロボット手
首部の旋回動作軸と回転動作軸間に傾斜動作軸を組み込
んだことにより、作業具の姿勢動作が著しく多様化され
ているとともに、傾斜動作軸による作業具の前進・後退
角の？１御要素追加により、ワークのずれ等に対応した
作業具の制御機能が著しく高められ、作業の中断、停止
等が解消され作業能率が向上されているとともに、ティ
ーチング時間が大幅に短縮されロボットの稼働率が高め
られているなどの効果を有している。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種種の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すロボット手首部の斜視
図、第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は作業具の姿勢を取るた
めの各手首動作を示す概念図、第３図（Ａ）（Ｂ）は第
２図（Ｂ）＜Ｑにおける作業具の動作範囲を示す説明図
、第４図は制御装置のブロック図、第５図は本発明の動
作のアルゴリズムのフロー図、第６図は従来例のロボッ
ト手首部の斜視図、第７図は従来のロボットによる溶接
姿勢を示す斜視図、第８図（Ａ）（Ｂ）はワークの正常
なセットとワークずれを示す平面説明図である。 α：作業具（溶接トーチ）、１３：ロボットアーム（上
下作動軸）、１４：旋回動作軸、１５：’＃ｌ斜動作軸
、１６二回転動作軸、１７：作業具保持器、２１：セン
サー、２２：インターフェイス、２３：コンピューター
、２４：メモリー 復代理人　弁理士開本重文 外２名 莞１図 第２図 （Ａ） 児３図 （Ａ） （Ｂ） 兎５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットアームの端部に連設され作業具を旋回操作する
   旋回動作軸と、該旋回動作軸の端部に直角に配設され前
   記作業具を傾斜操作する傾斜動作軸、および該傾斜動作
   軸に突設され前記両軸に対し直角に配置されて前記作業
   具を回転操作する作業具保持器付き回転動作軸を具備し
   たロボット手首部に構成するとともに、前記各軸を前記
   作業具の旋回による位置方向と、傾斜による前進・後退
   角および回転による傾斜角に使い分けて座標変換による
   数理解析で制御し、該制御によってワークに対する作業
   具の動作連続性を判定して選択制御する作業具制御装置
   を付設したことを特徴とする作業用ロボット。