JPH05143137A - ロボツトの教示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの教示装置において、被加工物に対
する加工開始点への進入経路及び加工終点からの逃げ経
路を適切に且つ効率良く自動設定する。 【構成】 設定手段７，８により設定された教示点が加
工経路の始点もしくは終点に該当するか否かを、被加工
物５の３次元形状、該加工物を加工する工具６の幾何学
的形状及び被加工物もしくは工具の一方を把持部４によ
り把持するロボットの幾何学的情報が記憶された記憶手
段９，１４の記憶内容に基づいて判定する判定手段７，
８と、設定された教示点が始点もしくは終点と判定され
たときには、該教示点から見た工具の開き角の略２等分
線方向を把持部の進入方向もしくは逃げ方向に決定する
決定手段７，８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、教示作業の自動化及び
省力化を図ったロボットの教示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば被加工物の研磨・バリ
取りを行う教示方式のロボットにおいては、加工経路上
の教示に際して、加工開始点への進入経路及び加工終了
点からの逃げ経路の設定を教示者が経験的に行ってい
る。一方、エンジニアリングワークステーションを使用
し、これにて作成した加工経路に対して、工具と被加工
物との干渉を検討する演算を行い、加工開始点への進入
経路及び加工終点からの逃げ経路を決定することも行わ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術にあっては、加工開始点への進入経路及び加工終
点からの逃げ経路を設定するものであるので、極めて非
能率的な作業を強いるものであった。そして、これらの
設定は経験に大きく依存するので、汎用性も乏しいもの
であった。一方、工具と被加工物との干渉を検討する演
算は、工具と被加工物の３次元形状を表すデータに基づ
くものとなるので、短時間で結果を得ることができなか
った。

【０００４】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、被加工物に対する加工開始点への進入経路及び加
工終点からの逃げ経路を適切に且つ効率良く自動設定で
きるロボットの教示装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物の３
次元形状、該加工物を加工する工具の幾何学的形状及び
前記被加工物もしくは前記工具の一方を把持部により把
持するロボットの幾何学的情報を記憶する記憶手段と、
前記被加工物の加工領域及び前記ロボットの教示点設定
条件に応じ、前記記憶手段の記憶内容に基づいて教示点
を設定する設定手段と、設定された教示点が加工経路の
始点もしくは終点に該当するか否かを前記記憶手段の記
憶内容に基づいて判定する判定手段と、前記設定された
教示点が始点もしくは終点と判定されたときには、該教
示点から見た前記工具の開き角の略２等分線方向を前記
把持部の進入方向もしくは逃げ方向に決定する決定手段
とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、設定された教示点が加工経
路の始点もしくは終点に該当すれば、該教示点から見た
工具（例えばサンダー）の開き角度の略２等分線の方向
に把持部の進入方向もしくは逃げ方向が決定される。し
たがって、被加工物に対する加工開始点への進入経路及
び加工終点からの逃げ経路が適切に且つ効率良く自動設
定される。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例によるロボットの
教示装置を適用したロボットシステムの概略構成を示す
斜視図である。この図において、１はコンピュータであ
り、ロボット３を制御するための各種データを作成す
る。なお、コンピュータ１がロボットの教示装置に相当
する。２はコンピュータ１で作成された各種データに基
づいてロボット３を制御するロボット用制御装置であ
る。この場合、各種データのロボット用制御装置２への
供給は通信回線を介してシリアル転送により行われる。
なお、各種データの転送はその他ＩＣカード、磁気ディ
スク等の記憶媒体を用いて転送することも可能である。

【０００８】ロボット３は、腕３ａと手首３ｂとから構
成されており、これら腕３ａと手首３ｂの各々は、３自
由度の合計６自由度を有している。手首３ｂの先端部分
に取付けられた把持部４には被加工物（以下ワークとい
う）５が把持されている。６は研磨・バリ取り用工具
（サンダー、ハブ及びブラシ等、以下工具という）であ
り、ワーク５に対して研磨・バリ取りを行う。この場
合、工具６は固定されている。

【０００９】次に、図２は上記コンピュータ１の概略構
成を示すブロック図である。この図において、７は装置
各部を制御するＣＰＵ（中央処理装置）、８はＣＰＵ７
を制御するためのプログラムが書込まれたＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）、９はＣＰＵ７において使用されるＲ
ＡＭ（ランダムアクセスメモリ）である。ＲＯＭ８に書
込まれたプログラムには、ワーク５を研磨・バリ取りす
るための各種データを作成するためのプログラムが含ま
れている。

【００１０】このプログラムにより、ロボット３が把持
したワーク５を研磨及びバリ取りするための加工経路及
び加工条件が決定される。この場合、加工経路は教示軌
跡を言い、その各教示点においてロボット３の６軸の位
置（姿勢）が決定される。また、加工条件は、ワーク５
の工具６に対する加工速度や同じ工具６に対する加工圧
力などである。

【００１１】なお、加工条件には、工具６が把持部４に
把持されて回転自在に支持され、ワーク５が固定されて
いる場合、すなわち、工具６が移動する場合にはアクチ
ュエータの工具６に対する押圧力や、ワーク５の工具６
に対する相対速度も含まれることになる。

【００１２】１０は入出力インタフェースであり、コン
ピュータ１の本体とロボット用制御装置２との間でデー
タの授受を行う。１２はＣＲＴ（カソード・レイ・チュ
ーブ）１３を制御するＣＲＴ制御装置である。１４はハ
ードディスク装置、フロッピィディスク装置及びＩＣカ
ード入出力装置等の外部記憶装置であり、各種データを
記憶する。

【００１３】このように構成されたロボットシステムに
おいて、加工経路及び加工条件を決定するまでの過程に
ついて図３に示すフローチャートを参照して説明する。
また、この加工経路及び加工条件の決定の説明において
図４及び図５も合せて参照する。

【００１４】さて、ＣＰＵ７にて加工経路及び加工条件
を求めるプログラムが実行されると、まず、オペレータ
に対して、ワーク５の“３次元形状情報”、工具６の
“工具幾何情報”、ロボット３の“ロボット幾何情報”
の入力を促す。更にワーク５に対する“加工領域”、
“断面定義直線”、“断面間隔”、“点（ポイント）間
隔”の入力を促す（ステップＳＰ１）。

【００１５】なお、“工具幾何情報”には工具６のＸ，
Ｙ，Ｚ位置と、摩耗量（外形）が含まれている。この場
合、工具６がアクチュエータで支持されている場合も含
まれる。一方、“ロボット幾何情報”には、把持部４の
Ｘ，Ｙ，Ｚ位置と、向きと、各軸回りの回転が含まれて
いる。

【００１６】オペレータが上記各入力をし終えると、Ｃ
ＰＵ７はこれらのデータをＲＡＭ９の所定領域に書込
む。そして、ステップＳＰ２へ進み、図４に示すように
断面間隔に基づいて断面定義直線上に断面１を生成す
る。この断面１の生成後、ステップＳＰ３へ進み、ワー
ク５の表面と断面１より断面曲線１を生成する。

【００１７】次に、ステップＳＰ４へ進み、生成した断
面曲線１について教示点１を生成する。この教示点１の
生成後、ステップＳＰ５へ進み、図５（イ）に示すよう
に教示点１におけるワーク５の加工面の法線ベクトルと
加工方向ベクトルを、上記３次元形状情報”と、“工具
幾何情報”と、“ロボット幾何情報”に基づいて算出す
る。なお、図５（ロ）は教示点２における法線ベクトル
と加工方向ベクトルを示すものである。

【００１８】教示点１における法線ベクトルと加工方向
ベクトルの算出後、ステップＳＰ６へ進み、この教示点
１が加工開始点か加工終点かを判断する。この場合、加
工開始点であれば、ステップＳＰ７へ進み、加工開始点
から見て工具６の開き角の２等分線上でワーク５と同工
具６とが接近する方向に進入方向ベクトルを設定する。
この場合、進入ベクトルとは、ワーク５を工具６に対し
てどのような角度で進入させるかを決定するものであ
る。進入方向ベクトルの設定後はステップＳＰ９へ進
む。

【００１９】上記ステップＳＰ６において、教示点１が
加工終点であれば、ステップＳＰ８へ進み、この加工終
点から見て工具開き角の２等分線上でワーク５と工具６
とが離れる方向に逃げ方向ベクトルを設定する。この場
合、逃げ方向ベクトルとは、ワーク５を工具６に対して
どのような角度で逃げるかを決定するものである。逃げ
方向ベクトルの設定後はステップＳＰ９へ進む。

【００２０】ここで、工具６がサンダーである場合、そ
の逃げ方向ベクトルは図６に示すようになる。この方向
はサンダーの開き角θの２等分線に一致する。この逃げ
方向ベクトルの負方向が進入方向ベクトルになる。すな
わち、ワーク５の工具６への進入は図７に示すようにな
り、工具６からの逃げは図８に示すようになる。

【００２１】上記ステップＳＰ６において、教示点１が
加工開始点及び加工終点でもない場合は、ステップＳＰ
９へ進み、ＣＰＵ７はステップＳＰ５にて得られた法線
ベクトルと加工方向ベクトルよりロボット３の各軸（６
軸）の姿勢を算出する。そして、各軸の姿勢を算出した
後、ステップＳＰ１０へ進み、教示点１におけるワーク
５の曲率を算出する。一方、教示点１が加工開始点又は
加工終点の場合は、このステップＳＰ９において進入方
向ベクトル又は逃げ方向ベクトルが新たに加えられる。

【００２２】ステップＳＰ９の処理が終了すると、ステ
ップＳＰ１１へ進み、算出したワーク５の曲率より最適
加工圧力及び最適速度をそれぞれ算出する。これによ
り、断面曲線１の教示点１における加工条件が決定され
る。そして、この教示点１におけるロボット３の各軸の
姿勢及び加工条件の決定を行った後、ステップＳＰ１２
へ進み、断面曲線１の終端か否かの判断を行う。この場
合、始端であるので、ステップＳＰ４へ戻る。以下同様
に断面曲線１の終端に至るまでステップＳＰ４〜１１の
処理が行われる。これにより、断面曲線１における加工
経路及び加工条件が得られる。

【００２３】断面曲線１における処理が終了した後、ス
テップＳＰ１３へ進み、ＣＰＵ７は最終断面か否かの判
断を行う。この場合は断面曲線１であるので、ステップ
ＳＰ２へ戻る。そして、最終の断面曲線ｎに至るまでス
テップＳＰ２〜１２の処理を行い、全ての断面曲線２，
３，…，ｎについて加工経路及び加工条件を求める。

【００２４】このようにして、ワーク５に対する加工経
路及び加工条件が決定される。この場合、加工経路には
加工開始点における進入方向ベクトル及び加工終点にお
ける逃げ方向ベクトルが付加されているので、工具６に
対するワーク５の進入及び逃げにおいてこれら工具６と
ワーク５との間で干渉が生じることがない。

【００２５】また、これら進入方向ベクトル及び逃げ方
向ベクトルは工具６の開き角の２等分線を基準して設定
されるので、干渉を避ける処理が極短時間に得られる。
このようにして決定された加工経路及び加工条件の各々
のデータは、ロボット用制御装置２に入力され、これら
のデータに基づいてロボット３が制御される。

【００２６】なお、加工経路及び加工条件を決定するア
ルゴリズムは上記実施例に限定されるものではなく、さ
まざまなものが考えられる。

【００２７】また、上記実施例においては、一連の教示
点経路を一度に加工する場合を想定したが、教示点経路
において何回も加工したり離れたりすることもある。し
たがって、加工開始点と加工終点が加工途中で何回も生
じる場合も想定しなければならないことは明らかであ
る。

【００２８】また、上記実施例においては、ロボット３
がワーク５を把持し、これを固定した工具６にて加工す
る場合について説明したが、ロボット３が工具６を把持
し、固定したワーク５を加工するようにしても良い。

【００２９】また、上記実施例においては、ワーク５を
研磨・バリ取りの場合について説明したが、その他の加
工や、凹凸や曲面を有するワークの塗装等に適用できる
ことは明らかである。

【００３０】また、上記実施例においては、加工経路及
び加工条件の決定をコンピュータ１にて生成し、通信回
線を使用したロボット用制御装置２に転送するようにし
たが、加工経路及び加工条件を決定する機能をロボット
用制御装置２に持たせるようにしても良い。この場合の
各種情報の入力は、同制御装置２が有する操作盤にて行
えば良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明よれば、設定
された教示点が加工経路の始点もしくは終点に該当すれ
ば、該教示点から見た工具の開き角度の略２等分線の方
向に把持部の進入方向もしくは逃げ方向を決定するよう
にしたので、被加工物に対する加工開始点への進入経路
及び加工終点からの逃げ経路が自動的に、適切且つ効率
良く設定できることから、その設定に従来のような経験
を必要とせず、加工経路の始点及び終点において工具と
被加工物との干渉を防ぐことができる。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例によるロボットの教示装置
を適用したロボットシステムの概略構成を示す斜視図で
ある。

【図２】 同実施例によるロボットの教示装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図３】 同実施例による加工経路及び加工条件の設定
過程を説明するためのフローチャートである。

【図４】 同実施例による加工経路を示す斜視図であ
る。

【図５】 同実施例による各教示点での法線ベクトル及
び加工方向ベクトルを説明するための斜視図である。

【図６】 同実施例による逃げ方向ベクトル及び進入方
向ベクトルを説明するための平面図である。

【図７】 同実施例による工具への被加工物の進入経路
を示す平面図である。

【図８】 同実施例による被加工物の工具からの逃げ経
路を示す平面図である。

【符号の説明】

１ コンピュータ（ロボットの教示装置） ２ ロボット用制御装置 ４ 把持部 ５ ワーク（被加工物） ６ 研磨・バリ取り用工具 ７ ＣＰＵ ８ ＲＯＭ（７，８は設定手段、判定手段、決定手段） ９ ＲＡＭ １４ 外部記憶装置（９，１４は記憶手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の３次元形状、該加工物を加工
   する工具の幾何学的形状及び前記被加工物もしくは前記
   工具の一方を把持部により把持するロボットの幾何学的
   情報を記憶する記憶手段と、 前記被加工物の加工領域及び前記ロボットの教示点設定
   条件に応じ、前記記憶手段の記憶内容に基づいて教示点
   を設定する設定手段と、 設定された教示点が加工経路の始点もしくは終点に該当
   するか否かを前記記憶手段の記憶内容に基づいて判定す
   る判定手段と、 前記設定された教示点が始点もしくは終点と判定された
   ときには、該教示点から見た前記工具の開き角の略２等
   分線方向を前記把持部の進入方向もしくは逃げ方向に決
   定する決定手段と、 を備えたことを特徴とするロボットの教示装置。