JPH0423105A - 工業用ロボット - 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、教示再生型の工業用ロボットに係わり、ワー
クの内外面に対して同様な作業をさせるための教示か容
易な工業用ロホットに関する。

「従来の技術」 近年、塗装や溶接等の作業を人間に代わって行う自動機
として、動作プログラムを変更することにより多様なワ
ークにフレキ／プルに対応可能な教示・再生型の工業用
ロボットが各分野で使用されている。

ソシて、この種の工業用ロホノトでは、ワークの内外面
に対する作業であって、それぞれの面について作業具の
位置姿勢かワークを挟んで相対向するような作業につい
ても、従来別々に教示作業を行っていた。

例えば、厚さか一定な板の両面に対して塗装作業をさせ
る場合、それぞれの面について作業具である塗装カンは
ワークを挟んで相対向することになるか、一般に別々に
教示作業を行っていた。

「発明が解決しようとする課題」 このため、従来の工業用ロボットは、前述のような作業
をさせるにあたって、下記のような問題点を有していた
。

（１）教示に時間を要する。

（２）内面と外面の教示品質を同一にできないので内面
と外面の塗装品質に差が生しる。

なお、従来知られているミラーイメージ変換機能を備え
た工業用ロボットであれば、ワークの内外面が平行な平
面で作業具の向きかこれらの面に直交する場合に限り、
ワークをミラーとするこの変換機能で一方の面の教示デ
ータを他方へ変換して、他方の面の教示を省くことが可
能である。しかし、例えばワークの内外面が曲面である
場合にはこの変換は無効であり、やはり別々に教示作業
をせざるを得ないのであって、一般的に上記問題点を有
していた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、ワークの内外面に対する作業であって、それぞれの
作業具の位置姿勢がワークを挟んで相対向するような作
業については片面側の教示作業を省くことができる工業
用ロボットを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段」 本発明の工業用ロボットは、搭載された作業具の位置姿
勢を決定するデータに基づいて前記作業具を移動させて
作業する教示再生型の工業用ロボットであって、 教示された前記データによる作業具の位置姿勢に対向す
る位置姿勢にある作業具についての新データを前記デー
タから演算する制御演算部と、前記データによる作業具
の位置と前記新データによる作業具の位置との距離を前
記制御演算部に設定しておくための設定手段とを備えて
いることを特徴としている。

１作用」 上記のような構成であると、ワークの一方の面について
たけ教示作業を行い、ワークのそれぞれの面に対する作
業において相対向する作業具間の距離を前記設定手段の
設定値として入力してやれば、ワークの両面について作
業させることかできる。

すなわち、このように前記距離を設定すれば、制御演算
部によって求められる新データは他方の面の作業につい
てのデータとなるため、他方の面についての教示作業を
行わなくても、この新データに基づいて他方の面の作業
をも行うことかできる。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図及び第２図はそれぞれ本発明を実施するための塗
装用ロボットを示す図であって、第１図は全体構成図、
第２図はロボットコントローラの構成を示すブロック図
である。

第１図において、符号１で示すものは、ロボット本体で
ある。ロボット本体１は、主軸において３軸、手首部１
ａにおいて３軸を有する、６自由度の多関節型ロボット
で、ロボットコントローラ２により制御され、手首部１
ａの先端に取り付けられた作業具３（この場合、塗装ガ
ン）を、その動作範囲において、任意の方向に向けると
ともに任意の位置に移動させることができる。

また、第１図において符号４で示すものは、外面４ａと
内面４ｂを有する板状のワークである。

このワーク４は、塗装面である外面４ａと内面４ｂ間の
距離が一定なもの（すなわち、厚さが一定）てあり、そ
れぞれの面の塗装作業において作業具３の位置姿勢か相
対刺するようになっていればよいものである。

また、第１図において符号５は、前記ワーク４の外面４
ａを塗装する際の作業具３の狙い位置を示している。

そして、この工業用口ホットにおいては、例えばＰＴＰ
方式によるリモート教示方法によって、各狙い位置５に
対する作業具３の位置姿勢を決定するロボット本体ｌの
姿勢データか順次ロボットコントローラ２に記憶されて
動作プログラムが作成される（すなわち、教示が行われ
るようになっている）。

ここで、姿勢データとは、ロボット本体１の各関節角θ
、、θ２．θ３．θ４．θ５．θ８の値である。

ｏボット本体ｌは６軸の多関節型ロボットであるので、
手首１ａに搭載されている作業具３の位置姿勢はこの六
つの関節角によって決まる。

なお、以下、これら関節角を６軸分をまとめて次のよう
にベクトルで表す。

ｏ＝　Ｌｅ、、ｅ、、ｅ３．ｅ、、ｅ’ｚ　θ　１０ホ
ツトコントローラ２は、第２図に示すように、キースイ
ッチ２ａ、＋−ホコントローラ７゜メモＩＪ８．及び動
作制御コントローラ６と座標変換コントローラ９とより
なる制御演算部２ｂを備えるものである。

動作制御コントローラ６はロボットコントローラ２内の
信号の流れを制御するもので、この動作制御コントロー
ラ６にはキースイ・ノチ２ａ　（設定手段）によって後
述する新データ生成機能における距１１ｉＬと反転の向
きか設定されるようになっている。

サーボコントローラ７は６軸分のサーホ系の位置制御を
行うものである。メモリ８は教示された姿勢データを記
憶するものである。

ソシて、座４＝　変ｍコントローラ９はロボットの関節
角θから、ロボットベース座標系（ｘ　Ｒ，ｙ　Ｒ。

ＺＲ）ｌＯから見た作業具３の位置姿勢を決定する座標
変換マトリクスＴを求める演算、またはその逆の演算を
行うものである。

ここで、第３図によって、この座標変換マトリクスＴに
ついて説明する。

ロボットベース座標系１０はロボット本体１の−５−ス
部１ｃに固定された直角座標系である。第３図において
符号１１て示すものは、原点か作業具３の先端（塗装カ
ンのノズル口）に位置しＸ軸の向きが作業具３の向き（
空袋カンのノズルの向き）に一致したツール座標系であ
り、作業具３の動作に伴って、ロボットベース座標系１
０内を動く動座標系である。

また、第３図において符号ｕ＋Ｖ＋Ｗで示すものは、ツ
ール座標系１１の各軸に設けた単位ベクトルで、符号Ｐ
で示すものは、ツール座標系１１の原点をロボットベー
ス座標系１０から見て表したＩｌｉ［ベクトルである。

そして、このように座標系あるいは単位ベクトルを表し
た場合、ツール座標系１１からロポ７　）へ−ス座標系
１０への座標変換マトリクスＴは、下式■に示すような
４行４列のマトリクスになる。

この上輩用ロホノトにおいては、前述した教示方法で教
示作業か行われる際に、作業者の操作によりロホ２・１
・本体ｌか動き関節角０か変化すると、この関節角０は
ロボット本体ｌのモータの位置制御用に設けられた位置
検出器（角度検出器）で各軸角に検出され位置フィート
ハ、り信号ｅ、としてサーボコントローラ７に入力され
るようになっている。

また、この際、動作制御コントローラ６か位置フィード
バック信号θ、を読み込み、メモリ８に番付して記憶さ
せるようになっており、これによって、番付された姿勢
データよりなる動作プログラムかメモリ８内に構成され
るようになっている。

以下、教示を開始してｊ回目に動作制御コントローラ６
に読み込まれた関節角ｅ、は３番目の姿勢データとして
それぞれｅ（ｊ）と表現する。このように表現すれば、
前記教示作業において、メモリ８には、複数の０（ｊ）
か、番付けされた姿勢データ群として記憶され動作プロ
グラムを構成することになる。

また、この工業用ロボットにおいては、前述のように教
示された姿勢データ０（ｊ）に基ついて、再生動作かな
され、作業具３かこの姿勢データに対応する軌道をたと
って移動するようにロボット本体ｌか動作する。

すなわち、再生時には、動作制御コントローラ６かメモ
リ８からｅ（ｊ）のデータをポイント・番号〕に従って
順次読み出し、０（Ｊ）に対応した出力（Ｔｉ　５θ、
（位置指令）をサーボコントローラ７に出力する。そし
て、位置指令ｅ、に対しロボット本体ｌの現在の関節角
０．か一致するように、サーボコントローラ７からロボ
ット本体１のモータに電流か供給されて、ロボット本体
ｌかサーボ制御されるようになっている。

そして、前記動作制御コントローラ６と座標変換コント
ローラ９とよりなる制御演算部２　ｂ　ハ、前述のよう
にして教示されたデータｅ（ｊ）から、このデータによ
る作業具３の位置姿勢を該作業具３の向かう方向に平行
移動させさらに向きを反転させた作業具の位置姿勢を決
定する新データを生成する新データ生成機能を有してい
る。

すなわち、前記キースイッチ２ａにより前記平行移動の
距離り及び前記反転の向きか設定され、例えばまたこの
キースイッチ２ａにより前記新データ生成機能を作動さ
せる指令が入力されると、第５図に示すように、動作制
御コントローラ６か以下のステップ８１〜Ｓ１３を行う
ようになっている。

［ステップＳｌ］ キースイッチ２ａにより設定された距離りと反転の向き
（“左右反転”かあるいは“上下反転”か）を読み込み
、ステップＳ２に進む。

［ステップＳ２］ 反転の向きを指示する内部の２値変数である反転フラグ
ｆの値を°゛００パ、ステップＳ３に進む。

［ステップＳ３］ ステップＳ１で読み込まれた反転の向きの指令か“上下
反転”の場合にはステップＳ４を実行し、そうでなけれ
ばステップＳ５に進む。

「ステップＳ４１ 反転フラグｆの値を“１°゛とし、ステップＳ５に進む
。

［ステップＳ５］ 姿勢データの番号ｊを“１”からＪ　ｓｎｄまで１ずつ
増加させて、ステップ６からステップ１３を繰り返し実
行し、処理を終了する。ここで、Ｊ　ｅｎｄは教示され
た最後の姿勢データの番号である。

［ステップＳ６コ メモリ８に記憶されているｊ番目の姿勢データｅ（ｊ）
読み出し、ステップＳ７に進む。

［ステップＳ７］ 座標変換コントローラ９にステップＳ６で読み出したデ
ータを関節角θとして入力し、該データに対する座標変
換マトリクスＴを算出し、ステップＳ８に進む。（ここ
で、座標変換マトリクスＴは前記式〇で表されるものと
する。） ［ステップＳ８］ ヌ転フラグｆの値が“０″の場合はステ、プＳ９に進み
、ｆの値か“１”の場合はステ８．ブ１０へ進む。

［ステップＳ９］ 下式■により、ステップＳ７で算出された座標変換マト
リクスＴの成分ｕ、ｙ、ｗから、単位ベクトルｕ’、ｙ
、ｗ　　を求め、ステップＳｌｌに進む。

（ｕ′＋ｖ　　＋ｗ’）＝（ｕ、　　ｖ、ｗ）”””■
［ステップ５１０″Ｊ 下式■により、ステップＳ７で算出された座標変換マト
リクスＴの成分Ｕ、Ｖ、Ｗから、単位ベクトルｕ　　、
ｖ’、ｗ　を求め、ステップＳｌｌに進む。

（υ　＋ｖ　　ＩＷ’）＝（−υｒ　Ｖ　ｒ−Ｗ　）・
・・・・・■［ステップＳ６コ 下式■により、ステップＳ７で算出された座標変換マト
リクスＴの成分Ｐから変位ベクトルＰ′を求め、ステッ
プＳ１２に進む。

Ｐ’　　＝Ｐ＋Ｌ　　・　υ　　　　　　　　　　　・
・・・・・■「ステップＳ１２］ 下式■て表される変換後の座標変換マトリクスＴ’ヲ、
Ｐｉ［変換コントローラ９に入力し、この座標変換マト
リクスＴ′に対する姿勢データθ′を演算させ、ステ、
プＳ１３に進む。

［ステップＳ１３］ ステップＳ１２で求めた姿勢データθ′を別のプログラ
ムデータθ′（Ｊ）としてメモリ８へ格納する。

これらステップ８１〜５１３の処理によって求められた
別の姿勢データ０’（ｊ）は、第３図あるいは第４図に
示すように、教示された姿勢データ０（ｊ）によるツー
ル座標系１１に対して、距離したけ原点がＸ軸方向に移
動しＸ軸の向きか反転されたツール座標系１２に対応し
たものとなる。そして、反転の向きか“左右方向°“と
設定された場合には、前記反転はＺ軸回りに行われ、ま
た、上下方向”と設定された場合には、前記反転はＹ軸
回りに行われる。

つまり、この新データ生成機能によれば、教示された作
業具の位置姿勢に対向する作業具の位置姿勢を決定する
別の姿勢データｅ’　（Ｊ）か、教示された姿勢データ
ｅ（ｊ＞から演算により生成されることになる。

このため、例えばワーク４の外面４ａに対する動作だけ
を教示し、外面４ａと内面４ｂとについてワーク４を挟
んで対向する作業具の距離を前記用ＭＬとして入力して
前記新データ生成機能を動作させれば、内面４ｂに対す
る動作のための姿勢データか生成される。

したかって、本実施例の工業用ロホソトによれば、ワー
ク４の外面４ａあるいは内面４ｂの一方にだ対する教示
データによって、ワーク４の両面を塗装することかでき
、以下のような効果か奏される。

（１）教示に要する時間を半分に短縮することかできる
。

（２）内面と外面の塗装品質を均一にすることができる
。

（３）内外面のうち教示しやすい面たけ精度よく教示す
ればよいので、全体として教示品質すなわち塗装品質か
向上する。

なお、上記実施例では、距離りあるいは反転の方向の設
定を動作制御コントローラ６とは独立した牛−スイッチ
２ａにより行うようにしているが、これに限らず、動作
制御コントローラ６に設けられたスイッチにより行うよ
うにしてもよい。また、これらの情報はあらかしめ定数
として動作制御コントローラ６に登録しておくようにし
てもよい。

また、上記実施例では、新データをメモリ８内の新たな
エリアに記憶させ、元の姿勢データを保存したか、元の
姿勢データと同じエリアに更新登録するようにしてもよ
い。

さらに、新データ（Ｂ’　（ｊ）をメモリ８に登録しな
いで、教示していない他方の面を塗装させる際に、リア
ルタイムで前記新データ生成機能を作動させ、新データ
ｆ３’　（ｊ）を逐次求めて直接指令値０、とじ２て出
力し他方の面の作業を行わせるようにしてもよい。この
ようにすれば、前述の効果に加え、記憶すべき教示デー
タ数か半分になるので、メモリ８の容量を節約すること
かできるという効果も奏される。

！発明の’ＪＪ束 本発明の工業用ロホ、トによれば、ワークの外面あるい
は内面の一方に対する教示データによりて、ワークの両
面について作業をすることかできるので、以下のような
効果か奏される。

（１）教示に賞する時間を半分に短縮することかできる
。

（２）内面と外面の塗装品質を均一にすることができる
。

（３）内外面のうち教示しやすい面たけ精度よく教示す
ればよいので、全体として教示品質すなわち塗装品質か
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す図であ−）で
、第１図は工業用ロホノトの全体構成図、第２図はロポ
、トコントローラの構成図、第３図及び第４図はそれぞ
れ本発明の作用を示すとともに４竿標系の関係を示す概
念図、第５図は制御演算部の動作を示すＰ　Ａ、　Ｄ図
である。 ２・ ａ ｂ ３・ ４　・ ロホノト本体、 ロホノトコントローラ、 ・設定手段（キースイッチ） ・制御演算部 作業具 ワーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 搭載された作業具の位置姿勢を決定するデータに基づい
   て前記作業具を移動させて作業する教示再生型の工業用
   ロボットであって、 教示された前記データによる作業具の位置姿勢に対向す
   る位置姿勢にある作業具についての新データを前記デー
   タから演算する制御演算部と、前記データによる作業具
   の位置と前記新データによる作業具の位置との距離を前
   記制御演算部に設定しておくための設定手段とを備えて
   いることを特徴とする工業用ロボット。