JPH06335883A

JPH06335883A - ロボット制御装置

Info

Publication number: JPH06335883A
Application number: JP5126074A
Authority: JP
Inventors: Hirohito Minoshima; 博仁蓑島; Akira Ito; 彰伊藤
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】［目的］レーザ加工機やアーク溶接ロボット等におい
て、非常停止がなされ、加工が再開されても加工不良が
生じないロボット制御装置を提供することを目的とす
る。［構成］再起動信号が発せられると、作業ヘッドを記憶
されている補間点の１０周期前の補間点の位置まで後退
させる。この後退させる補間点の数は、経験的に決めら
れたものであり、このように補間点を基準として作業ヘ
ッドを後退させることにより、非常停止前の移動速度
や、補間形式に関係なく、適切な位置に作業ヘッドを後
退させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作物に対してレーザ光
を発射し、切断、溶接等の加工を行うレーザ加工機や、
アーク溶接等を行う溶接ロボット等の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ加工機では、あらかじめ作
業者が動作軌跡を教示しておき、この動作軌跡に従っ
て、レーザトーチを移動させ、レーザ発振器から発振さ
れるレーザ光により切断、溶接等の加工を行っている。
このようなレーザ加工機では、加工中に作業者が不用意
に接近したり、何らかの理由により作業者によって非常
停止ボタンが押されると、加工を中止するとともにトー
チの移動を停止するようになっている。即ち、非常停止
信号が出力されると、レーザ発振器はレーザ光の出力を
停止する。また、トーチを移動させる各駆動軸のサーボ
モータに対してサーボ電源ＯＦＦの信号が出力されると
ともに、サーボモータの電磁ブレーキによってアームの
移動を停止させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような非常停
止時には、図７（ａ）に示されるように加工軌跡におけ
るＡ点で非常停止信号が発せられると、レーザ発振器の
レーザ光の発振はすぐさま停止されるが、トーチＴ自体
は慣性によりすぐには静止状態とはならずＡ点より先の
Ｂ点で停止する。このため、作業者がこのままレーザ加
工を再開すると、Ｂ点から加工が再開されるため、図７
（ｂ）に示すように点ＡＢ間に加工していない部分が生
じてしまうとういう問題点があった。

【０００４】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたものであり、レーザ加工機やアーク溶接ロ
ボット等において、非常停止がなされ、加工が再開され
ても加工不良が生じない制御装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成する手段として、図１に示されるように目標位置デ
ータに基づいて補間周期毎に補間点データを算出し、こ
の補間点データに従って作業ヘッド１６を移動させるこ
とによって所定の作業を行うロボットの制御装置におい
て、算出された補間点を記憶しておく補間点記憶手段１
と、動作途中で停止した前記ロボットを再起動させる再
起動信号を出力する再起動信号出力手段２と、この再起
動信号出力手段２によって再起動信号が出力された時、
前記補間点記憶手段１に記憶されている補間点データに
基づいて前記作業ヘッド１６を移動させる作業ヘッド復
帰手段３と、この作業ヘッド復帰手段３によって前記作
業ヘッド１６を移動させた補間点から前記作業ヘッド１
６の動作を再開する動作再開手段４とを備えたものであ
る。

【０００６】

【作用】再起動信号出力手段２によって動作途中で停止
したロボットを再起動させるための再起動信号が出力さ
れると、作業ヘッド復帰手段３は、補間点記憶手段１に
記憶されている補間点データに基づいて作業ヘッド１６
を移動させる。そして、この補間点の位置から動作再開
手段４は、ロボットの動作を再開させる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。本実施例のロボット制御装置は、５軸制御のレー
ザ加工機に用いられるものであり、以下、図２に基づい
て全体構成について説明する。走行体１２は、レール１
１に案内されて走行体１２上に設けられたサーボモータ
Ｍ１によって駆動され、第１軸（Ｘ軸）方向に移動する
ようになっている。キャリア１３は、走行体１２上に摺
動自在に配設されており、サーボモータＭ２により回転
される送りネジ１４により、第２軸（Ｙ軸）方向に移動
するようになっている。キャリア１３には昇降台１５が
配設されており、この昇降台１５は図示しない送りネジ
機構により、第３軸（Ｚ軸）方向に移動するようになっ
ている。そして、昇降台１５の先端部には、第４軸、第
５軸のそれぞれの回りに回転する作業ヘッド１６が配設
されている。また、作業ヘッド１６の先端にはレーザ光
を放射するトーチ１７が配設されている。

【０００８】また、１８はレーザ発振器であり、このレ
ーザ発振器１８より発振されたレーザ光は、図略のミラ
ーと、導光路１９によってキャリア１３に導かれる。そ
して、レーザ光は、トーチ１７から工作物に対して放射
されるようになっている。次に図３に基づいてレーザ加
工機の制御装置の構成について説明する。２０は中央処
理装置である。この中央処理装置２０には、メモリ２
５、各サーボモータＭ１〜Ｍ５を駆動するためのサーボ
ＣＰＵ２２ａ〜２２ｅ、およびジョグ運転の指令、教示
点の指示等を行うとともに、非常停止ボタン２６ａ、再
起動ボタン２６ｂを備えた操作盤２６が接続されてい
る。レーザ加工機に取り付けられた各サーボモータＭ１
〜Ｍ５は、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｅによっ
て駆動される。

【０００９】上記サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｅのそれぞ
れは、中央処理装置２０から出力される出力角度データ
θ１〜θ５と、サーボモータＭ１〜Ｍ５に連結されたエ
ンコーダＥ１〜Ｅ５の出力α１〜α５との間の偏差を算
出し、この算出された偏差の大きさに応じた速度で各サ
ーボモータＭ１〜Ｍ５を回転させるようになっている。

【００１０】上記メモリ２５には、作業ヘッド１６を教
示点等の座標位置データに従って動作させるための動作
プログラムや、本実施例の要旨である非常停止からの再
起動プログラムが記憶されたＰＡ領域と、教示点とその
時の作業ヘッド１６の姿勢を示す姿勢ベクトルからなる
教示点データを記憶するＰＤＡ領域が設けられている。
また、メモリ２５には、リングメモリ領域２５ａが設け
られている。このリングメモリ領域２５ａには、図３に
示されるように１０個の記憶エリアＦ１〜Ｆ１０を有し
ており、それぞれの記憶エリア内に算出された補間点の
データを記憶するものである。即ち、新しい補間点が算
出される度に最も古い補間点が記憶されている記憶エリ
アにこの新しい補間点のデータを記憶するようになって
おり、常に最も新しいものから１０個分のデータを記憶
している。図４では、１１番目のデータが１番目のデー
タを記憶している記憶エリアＦ１に新たに記憶され、順
次１２番目が２番目の代わりに、１３番目が３番目の代
わりに記憶される様子を示している。ここにおける補間
点のデータは、各補間点にトーチ１７を位置決めさせる
ための出力角度θ１〜θ５である。さらに、メモリ２５
には、動作プログラムにおける現在実行中のコマンドを
記憶するＳＤＡ領域２５ｂが設けられている。

【００１１】また、中央処理装置２０からは、レーザ光
出力値Ｐｉに対応する出力信号がレーザ発振器１８に出
力される。次に本実施例の作用を説明する。本実施例に
用いられるレーザ加工機は、加工に先立って作業者が操
作盤２６を用いてあらかじめ教示点をメモリ２５に記憶
させておく。そして、加工実行時には、動作プログラム
が起動され、この動作プログラムの命令語に従って教示
点間を補間して補間点を算出し、この補間点に従って作
業ヘッド１６を移動させる。また、動作プログラムの命
令語に従ってレーザ発振のＯＮ，ＯＦＦが制御される。

【００１２】本実施例のロボット制御装置は、このよう
なレーザ加工機の加工実行時おいて、操作盤２６の非常
停止ボタン２６ａが押されることにより、非常停止信号
が出力され、加工が中断されるとともに作業ヘッド１６
が静止した後に、加工を再開するためのものである。こ
のような非常停止時では、発明が解決しようとする課題
の欄でも記載したように、非常停止ボタン２６ａが押さ
れ、レーザ光の発振が停止した位置Ａと、作業ヘッド１
６が完全に静止状態となる位置Ｂとの間にずれがあるた
め、この位置Ｂから作業を再開すると非加工部分Ｌが残
ってしまう。（図５参照）。このため、作業ヘッド１６
を位置Ａより前まで一旦戻し、加工を再開すれば良いわ
けであるがこれには次の３つの点を考慮する必要があ
る。即ち、第１点としては、加工時における作業ヘッド
１６の移動速度によって位置ＡＢ間の距離は変化するた
め、移動速度を考慮して作業ヘッド１６を戻す必要があ
る。第２点としては、加工軌跡に沿った方向に作業ヘッ
ド１６を後退させる必要がある。即ち、教示点間の補間
形式に合わせて作業ヘッド１６を後退させる必要があ
る。例えば、教示点間を円弧補間しながら作業ヘッド１
６が移動している時に非常停止が行われた場合、直線的
に一定距離作業ヘッド１６を後退させたのでは、正しい
加工軌跡に作業ヘッド１６を戻すことはできない。第３
点としては、作業ヘッド１６を戻す位置は、位置Ａより
前であり、なおかつ位置Ａに近い程、効率の良い作業が
行える点である。つまり上記した第２点を解消するため
には、作業ヘッド１６を教示点毎に後退させていけば良
いことになるが、位置Ａが教示点と離れた位置にある場
合は、効率の悪い作業となってしまう。

【００１３】本実施例のロボット制御装置は、以上の３
点を満足するために、メモリ２５のリングメモリ領域２
５ａに補間点を新しいものから１０個分、即ち補間周期
１０周期分だけ記憶しておき、非常停止がおこなわれた
場合には、リングメモリ領域２５ａに記憶された最も古
い補間点まで作業ヘッド１６を後退させるものである。
補間点は作業ヘッド１６の移動速度が速い時は、その間
隔Ｄは長くなり、移動速度が遅い時の間隔Ｄは短くな
る。従って、補間点の数を基準としておけば、作業ヘッ
ド１６の移動速度が速く、非加工部分Ｌが長い時には、
大きく後退し、移動速度が遅く、非加工部分Ｌが短い時
には、少なく後退する。また、補間点は加工軌跡上の点
であるから、補間点を目標として後退させれば、円弧補
間や直線補間等の補間形式に関係なく作業ヘッド１６を
加工軌跡上に後退させることができる。さらに、非加工
部分Ｌは、上述したように移動速度の関数であり、補間
点の間隔Ｄも移動速度の関数であるから、作業ヘッド１
６を後退させる補間点の数は、経験的に最適な値を求め
ることができる。本実施例の場合では、１０個分の補間
点の距離だけ作業ヘッド１６を後退させることにより、
教示点とは関係なく、位置Ａに近く、しかも位置Ａより
も前の動作軌跡上まで作業ヘッド１６を後退させること
ができる。

【００１４】以下、詳細に説明する。レーザ加工機は、
通常の加工においては、教示点間を補間しながら作業ヘ
ッド１６を移動させる。この時、算出された補間点のデ
ータ、即ち、教示点間を分割した補間点に作業ヘッド１
６を移動させるための各駆動軸の出力角度θ１〜θ５
は、順次、リングメモリ領域２５ａに記憶されていく。
また、メモリ２５のＳＤＡ領域２５ｂには、現在実行中
の動作プログラムのコマンドを記憶していく。

【００１５】このような状態で、何らかの異常が発見さ
れ、作業者によって操作盤２６の非常停止ボタン２６ａ
が押されると、非常停止信号が出力される。この非常停
止信号によってレーザ光の発振が停止され（位置Ａ）、
作業ヘッド１６が静止する（位置Ｂ）。そして、再び加
工を再開するために操作盤２６の再起動ボタン２６ｂが
押されると、再起動信号が出力され、図６に示される再
起動処理が行われる。ステップ１００では、リングメモ
リ領域２５ａに記憶されている最も古い補間点、即ち１
０個前に算出された補間点Ｐｎ−10まで作業ヘッド１６
を移動させる。上記したようにこの１０個前の補間点の
位置は、経験的に非常停止した時に生じる非加工部分Ｌ
の長さより長くなるように設定してあるため、作業ヘッ
ド１６はレーザ光の発振が停止した位置Ａよりも前に位
置決めされる。

【００１６】ステップ１０２では、ＳＤＡ領域２５ｂを
参照して非常停止した時が加工中でありレーザの発振が
行われていたか否かを判断する。ＳＤＡ領域２５ｂ内の
レーザ発振フラグが立った状態であり、非常停止した時
が加工中と判断されたならば（ＹＥＳ）、ステップ１０
４に移行してレーザ発振器１８の出力をＯＮとする。そ
して、ステップ１０６に移行して、リングメモリ領域２
５ａに記憶された残りの補間点Ｐｎ−9 からＰｎまでの
データを順次読みだしてこの補間点に従って、作業ヘッ
ド１６を移動させる。このように再起動した直後は、非
常停止前に記憶した補間点に従って作業ヘッド１６を移
動させるため、同じ計算を２度繰り返す必要がないばか
りか、非常停止前と同じ補間形式で作業ヘッド１６を移
動させることができる。そして、作業ヘッド１６が補間
点Ｐｎまで移動すると、ここからは、ＳＤＡ領域２５ｂ
に記憶されている非常停止前に実行していたコマンドか
ら動作プログラムを再び実行していく。この時、実行中
であったコマンドに関しては、補間点Ｐｎと次の教示点
との間を指定された補間形式で補間することによって作
業ヘッド１６を制御する。例えば、教示点Ｓ１とＳ２の
間を作業ヘッド１６が移動する場合、正常状態では、教
示点Ｓ１とＳ２と距離と、この間に定められた作業ヘッ
ド１６の移動速度および加速度によって補間点が算出さ
れる。これに対して教示点Ｓ１とＳ２の間で非常停止が
行われた場合は、非常停止前に計算されていた補間点Ｐ
ｎまではリングメモリ領域２５ａのデータに従って、作
業ヘッド１６を移動させ、補間点Ｐｎからは補間点Ｐｎ
と教示点Ｓ２との間を、教示点Ｓ１とＳ２の間に定めら
れた作業ヘッド１６の移動速度および加速度に基づいて
補間して作業ヘッド１６を移動させる。

【００１７】一方、ステップ１０２において、ＳＤＡ
領域２５ｂ内のレーザ発振フラグが立っていない状態で
あり、非常停止した時が非加工中と判断されたならば
（ＮＯ）、レーザ光の発振は行わず、直接ステップ１０
６に移行する。以上述べたように本実施例のロボット制
御装置は、再起動ボタン２６ｂからの信号によって、１
０周期前の補間点、即ち１０個前に記憶された補間点Ｐ
ｎ−10まで作業ヘッド１６を移動させた後、動作を再開
するようにした。このため、動作途中から動作の再起動
を行っても加工不良を発生することはない。この時、上
述したように補間点を基準として作業ヘッド１６を移動
させるため、停止した時の移動速度や補間形式に関係な
く適切な位置まで作業ヘッド１６を後退させることがで
きる。また、後退する補間点を適切に選ぶことによっ
て、より途中停止した位置Ａに近い位置に作業ヘッド１
６を後退させることができる。

【００１８】以上の実施例においては、補間点Ｐｎ−10
まで作業ヘッド１６を移動させた直後は、記憶された補
間点Ｐｎ−9 からＰｎに従って作業ヘッド１６を移動さ
せ、この後に、補間点Ｐｎと次の教示点Ｓ２を参照して
動作プログラムを再開する構成となっているが、補間点
Ｐｎ−10まで作業ヘッド１６を移動させた後、そのまま
補間点Ｐｎ−10と次の教示点Ｓ２を参照して動作プログ
ラムを再開する構成としても良い。

【００１９】また、本実施例においては、後退する補間
点を１０個前と定めているが、上記したように後退する
補間点の数は、適宜に定められるものであり、１０個に
限定されるものでは無い。また、必要によっては、非常
停止した時の移動速度や、加工状態に応じて多少後退す
る補間点の個数に変化をもたせる構成としても良い。例
えば、非常停止した時の移動速度が一定の速度以上の場
合は、多く作業ヘッド１６を後退させ、移動速度が一定
の速度以下の場合は、少なく作業ヘッド１６を後退させ
る構成としても良い。

【００２０】また、作業ヘッド１６をより位置Ａに近い
位置に後退させたい場合には、非常停止信号が出力され
た時点でエンコーダＥ１〜Ｅ５の値をメモリ２５に記憶
しておき、再起動信号が出力された時には、このエンコ
ーダ値から最も近い補間点を検出し、この補間点まで作
業ヘッド１６を後退させるようにしても良い。即ち、図
５に示すように非常停止信号が出力された位置Ａのエン
コーダ値から補間点を算出すると、補間点Ｐｎ−9 また
は補間点Ｐｎ−8 が近いことが判断できる。この場合、
位置Ａより前に作業ヘッド１６を後退させる必要がある
ので補間点Ｐｎ−9 に基づいて作業ヘッド１６を後退さ
せる。このような構成をアーク溶接ロボットに用いるこ
とにより、作業ヘッド１６を後退させた時に非常停止前
に溶接して部分を２重に溶接することを極力防止でき
る。

【００２１】さらに本実施例においては、作業者が操作
盤２６の非常停止ボタン２６ａを押した時に、非常停止
が行われる構成となっているが、非常停止が行われる場
合は、このように作業者によって行われる場合のみでは
なく、加工途中に異常が発生し、自動的に非常停止が行
われる場合も含まれる。同様に、再起動する場合も、再
起動ボタン２６ｂが押された時のような作業者によって
行われる場合のみではなく、異常が回避されたことを自
動的に検出した場合も含まれる。例えば、センサによっ
て溶接線を検出しながら溶接を行う溶接ロボットでは、
センサが溶接線を検出しなくなった場合、自動的にその
位置で停止する構成となっているものがある。この時、
センサによって数回その停止位置で溶接線の検出のリト
ライを行った後、溶接線の検出に成功した時の再起動に
本発明を使用することができる。また、このように本発
明は、レーザ加工機だけでなく、多関節ロボットを用い
たレーザ溶接ロボットや、アーク溶接ロボットにも用い
ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明のロボット制御
装置は、再起動信号によって、記憶しておいた補間点デ
ータに基づいて作業ヘッドを移動させた後、動作を再開
するようにしたため、動作途中から動作の再起動を行っ
ても加工不良を発生することはない。また、この時、補
間点を基準として作業ヘッドを移動させるため、停止し
た時の移動速度や補間形式に関係なく適切な位置まで作
業ヘッドを後退させることができる。さらに、後退する
補間点を適切に選ぶことによって、より途中停止した点
に近い位置に作業ヘッドを後退させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるクレーム対応図である。

【図２】本発明における本実施例のレーザ加工機を示し
た図である。

【図３】本実施例の電気的構成を示した図である。

【図４】本実施例のメモリのリングメモリ領域を説明す
るための図である。

【図５】本実施例の作用を説明するための図である。

【図６】本実施例の作用を示したフローチャートであ
る。

【図７】本実施例の従来技術を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１補間点記憶手段２再起動信号出力手段３作業ヘッド復帰手段４動作再開手段１６作業ヘッド２０中央処理装置２５メモリ２６操作盤２６ａ非常停止ボタン２６ｂ再起動ボタン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２５Ｊ 13/00 ＺＧ０５Ｂ 19/42 Ｖ 9064−3Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標位置データに基づいて補間周期毎に補
間点データを算出し、この補間点データに従って作業ヘ
ッドを移動させることによって所定の作業を行うロボッ
トの制御装置において、算出された補間点を記憶してお
く補間点記憶手段と、動作途中で停止した前記ロボット
を再起動させる再起動信号を出力する再起動信号出力手
段と、この再起動信号出力手段によって再起動信号が出
力された時、前記補間点記憶手段に記憶されている補間
点データに基づいて前記作業ヘッドを移動させる作業ヘ
ッド復帰手段と、この作業ヘッド復帰手段によって前記
作業ヘッドを移動させた補間点から前記作業ヘッドの動
作を再開する動作再開手段とを備えたことを特徴とする
ロボット制御装置。