JPH09168987A - ロボットの教示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度、かつ短時間でティーチングをするこ
とができるロボットの教示装置を得ること。 【解決手段】 この発明によるロボットの教示装置は、
装置各部を制御する制御部６と、サーボモータの回転速
度を決定するサーボゲイン定数がデフォルトされている
調整部１１と、ティーチングデータの作成、動作指令等
に用いられる操作装置７と、ワーク９上に教示すべき経
路に沿って配設され、アーム１ａの先端部を光学的に検
出し、検出結果をオン信号Ｋ1〜Ｋ9として出力する光学
検出器１３1〜１３9とを有し、制御部６は、アーム１ａ
の先端部がａ点→ｂ点→・・・→ｄ点→ａ点の経路に沿っ
て移動したとき、オン信号Ｋ1〜Ｋ9のすべてが入力され
たか否かを判断し、１つでも入力されていないときは、
このときの塗装ロボット１の姿勢をチェックし、サーボ
モータのサーボゲイン定数を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、塗装ロボ
ット等のティーチングに用いられるロボットの教示装置
に関し、特に、サーボモータのサーボゲイン定数の自動
調整に用いて好適なロボットの教示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のロボットおよびその教示
装置の構成を示す図である。この図において、１は、ア
ーム１ａを有する多関節型の塗装ロボットであり、各関
節を駆動する複数のサーボモータが内臓されている。塗
装を行う際には、該アーム１ａの先端部に塗装ガン（図
示略）が取り付けられる。

【０００３】５は、装置各部を制御する制御部６を有す
る制御盤である。７は、各種入力キーを備えた操作装置
であり、オペレータは、該各種入力キーの操作により、
後述するティーチングデータの作成や、動作指令等を行
なう。８は、オペレータにより操作される調整装置であ
り、上述したサーボモータの回転速度を決定するサーボ
ゲイン定数の増減を行なう。９は、被塗装対象たるワー
クである。なお、同図においては、このワーク９は、拡
大平面図として図示されているが、実際には、アーム１
ａの下方に配設されている。

【０００４】次に、上述したロボットの教示装置を用い
た教示方法を説明する。まず、オペレータは、操作装置
７の「教示キー」を押して教示モードを選択した後、操
作装置７のキーより教示点の座標データを入力する。具
体的には、図３に示すワーク９上のａ点〜ｄ点の各座標
データを順次入力する。これにより、制御部６は、上記
ａ点〜ｄ点の各点を直線補間して、ａ点→ｂ点→ｃ点→
ｄ点→ａ点→ｃ点→ｂ点→ｄ点→ａ点の経路のティーチ
ングデータを作成する。

【０００５】次に、オペレータは、アーム１ａの先端部
（手首）に、線書き用のペンホルダ１０を装着した後、
操作装置７の「動作キー」を押して動作モードを選択す
る。これにより、制御部６は、ティーチングデータと、
予め設定されているサーボゲイン定数とを用いて、微小
時間毎の各サーボモータの速度指令値を演算して、これ
を速度指令信号として各サーボモータへ逐次出力する。
この結果、サーボモータが回転駆動されることにより、
ロボット１の各関節が駆動され、ペンホルダ１０が、ま
ず、ワーク９上のａ点に移動する。そして、ペンホルダ
１０は、ａ点→ｂ点→・・・の経路からなる塗装軌跡に
沿って、ワーク９上にペン軌跡を描きつつ移動する。そ
して、ペンホルダ１０が再びａ点に位置すると、サーボ
モータの駆動が停止される。

【０００６】次に、オペレータは、ワーク９に対するペ
ン軌跡のずれ、すなわち、実際に描かれたペン軌跡と、
所望の軌跡とのずれを目視確認する。そして、上記ずれ
がある場合、オペレータは、調整装置８を用いて、ずれ
量に応じてサーボゲイン定数を増加または減少させた
後、操作装置１の「動作キー」を押して、塗装ロボット
１を駆動する。以下、オペレータは、上記ずれなくなる
まで上記課程を繰り返す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ロボットの教示装置においては、次のような問題点があ
った。 （１）ワーク９に対するペン軌跡のずれをオペレータが
目視確認しているので読み取り誤差が生じる。すなわ
ち、ティーチングの精度がオペレータの熟練度により左
右され、不均一となる。 （２）ティーチングが終了する毎に、いちいちオペレー
タがずれ量を目視確認し、このずれ量に応じてサーボゲ
イン定数を決め、調整していたためティーチングに長時
間を要する。 本発明は、このような背景の下になされたもので、高精
度、かつ短時間でティーチングをすることができるロボ
ットの教示装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、アームと、前記アームの各関節を駆動する駆動手段
とを有し、前記アームの先端部の移動経路が教示される
ロボットにおいて、教示すべき前記移動経路に沿って各
々配設され、前記アームの先端部を検出する複数の検出
手段と、教示されたデータに基づいて前記ロボットを稼
動させたとき、前記アームの先端部が前記移動経路に沿
って移動したか否かを前記複数の検出手段の検出結果に
基づいて判断する判断手段と、稼動中の前記ロボットの
姿勢を把握する姿勢把握手段と、前記姿勢把握手段の把
握結果および前記判断手段の判断結果に基づいて、前記
駆動手段を制御するパラメータを調整する調整手段とを
具備することを特徴とするロボットの教示装置。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のロボットの教示装置において、前記検出手段は、発光
部と受光部とを有し、前記アームの先端部に反射された
光を該受光部により受光することにより、前記アームの
先端部を検出することを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のロボットの教示装置において、前記姿勢把握
手段は、前記駆動手段の回転角度を検出する角度検出手
段を有し、該角度検出手段の検出結果に基づいて前記ロ
ボットの姿勢を把握することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に
よるロボットの教示装置の構成を示す図である。この図
において、図４の各部に対応する部分には同一の符号を
付けその説明を省略する。この図においては、図４に示
すペンホルダ１０が省略されており、制御盤５に調整部
１１が新たに設けられ、さらに、図４に示す調整装置８
に代えて表示装置１２が設けられている。また、この図
においては、ワーク９上に光学検出器１３1〜１３9が新
たに設けられている。

【００１２】調整部１１は、後述するサーボモータの回
転速度を決定するサーボゲイン定数をデフォルト値とし
て持っており、制御部６の指令によって、上記サーボゲ
イン定数とティーチングデータとを用いて、サーボモー
タの速度指令値を演算する。表示装置１２は、制御部６
の制御により、リアルタイムで上述したサーボゲイン定
数や、後述する光学検出器１３1〜１３9から出力される
オン信号Ｋ1〜Ｋ9の出力状態を表示する。

【００１３】光学検出器１３1〜１３9は、例えば、発光
素子および受光素子を有する反射型光電スイッチであ
り、被検出物体に反射された発光素子の光を受光素子に
より受光することにより、被検出物体を検出し、オン信
号Ｋ1〜Ｋ9を各々出力する。これら光学検出器１３1〜
１３9は、ワーク９上のａ点〜ｄ点の４点および、ａ点
ーｂ点間を結ぶパスの中間点（ａｂ点）、ｂ点ーｃ点間
を結ぶパスの中間点（ｂｃ点）、ｃ点ーｄ点間を結ぶパ
スの中間点（ｃｄ点）、ｄ点ーａ点間を結ぶパスの中間
点（ｄａ点）、ａ点（ｂ点）ーｃ点（ｄ点）間を結ぶパ
スの中間点（Ｏ点）に各々配設されている。

【００１４】図２は、塗装ロボット１の駆動部１ｂの構
成を示すブロック図である。この図において、２1〜２2
は、サーボモータであり、アーム１ａの各関節部を駆動
する。３1〜３nは、サーボモータ２1〜２nに各々対応し
て設けられたサーボドライバであり、制御部６から供給
される速度指令信号Ｓv1〜Ｓvnに応じた回転速度でサー
ボモータ２1〜２nを各々駆動する。４1〜４nは、サーボ
モータ２1〜２nに各々対応して設けられたエンコーダで
あり、サーボモータ２1〜２nの回転角度を位置信号Ｓp1
〜Ｓpnとして各々出力する。

【００１５】次に、図２に示すフローチャートを参照し
てロボットの教示方法を説明する。この図において、ス
テップＳ２０では、まず、オペレータは、塗装ロボット
１、制御盤５、光学検出器１３1〜１３9、表示装置１
２、操作装置７の電源スイッチをオンとした後、ステッ
プＳ２１へ進む。

【００１６】ステップＳ２１では、オペレータは、操作
装置７の「教示キー」を押して教示モードを選択した
後、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、オペ
レータは、前述した動作と同様にして、図１に示すａ点
〜ｄ点の４点の各座標データを操作装置７により入力し
た後、ステップＳ２３へ進む。これにより、制御部６
は、ａ点〜ｄ点の各点間を直線補間して、ａ点→ｂ点→
ｃ点→ｄ点→ａ点→ｃ点→ｂ点→ｄ点→ａ点からなる塗
装軌跡のティーチングデータを作成して、メモリへ書き
込む。

【００１７】ステップＳ２３では、オペレータは、操作
装置７の「動作キー」を押して動作モードを選択する。
これにより操作装置７から制御部６へ運転開始指令がな
され、制御部６は、ステップＳ２４へ進む。ステップＳ
２４では、制御部６は、調整部１へサーボモータ２1〜
２nの各速度指令値の演算指令を行う。これにより、調
整部１１は、デフォルトされたサーボゲイン定数および
ティーチングデータを用いて、微小時間毎のサーボモー
タ２1〜２nの各速度指令値を求める。制御部６は、上記
各速度指令値を調整装置８より読み込み速度指令信号Ｓ
v1〜Ｓvnとしてサーボモータ２1〜２nへ逐次出力する。
これにより、サーボモータ２1〜２nが駆動され、塗装ロ
ボット１が駆動され、アーム１ａの先端部がａ点へ移動
する。また、エンコーダ４1〜４nからは、位置信号Ｓp1
〜Ｐpnが制御部６へ出力され、該位置信号Ｓp1〜Ｓpnに
より、塗装ロボット１の姿勢が常時、制御部６により把
握される。

【００１８】また、調整部１１は、制御部６より演算指
令がなされると、上述した演算を開始するとともに、ス
テップＳ２５へ進み、光学検出器１３1〜１３nから出力
されるオン信号Ｋ1〜Ｋ9の読み込みを開始する。

【００１９】そして、アーム１ａの先端部がａ点に位置
すると、光学検出器１３1が該アーム１ａの先端部を検
出してオン信号Ｋ1を出力し、調整部１１は、該オン信
号Ｋ1を読み込み、検出データとしてメモリに書き込
む。

【００２０】続いて、ａ点に位置するアーム１ａの先端
部は、ｂ点へ向けて移動する。今、仮に、サーボゲイン
定数の設定不良によって、アーム１ａの先端部が、図１
に波線で示す経路Ｌ、すなわちａｂ点を通過しない経路
でａ点からｂ点まで移動したとすると、光学検出器１３
2からはオン信号Ｋ2が出力されず、他方、光学検出器１
３3からはオン信号Ｋ2が出力される。以後、アーム１ａ
の先端部がｂ点→ｃ点→・・・の正規の経路で移動したも
のとし、光学検出器１３4、１３5、・・・からはオン信号
Ｋ3、Ｋ4、・・・が順次、調整部１１へ出力されたものと
する。

【００２１】そして、制御部６が速度指令値の読み込み
を終了すると、塗装ロボット１の動作が停止したことを
認識して、ステップＳ２６の判断結果をＹＥＳとしてス
テップＳ２７へ進む。このとき、アーム１ａの先端部
は、再びａ点に位置しているものとする。

【００２２】ステップＳ２７では、制御部６は、アーム
１ａの先端部が光学検出器１３1〜１３9のすべてを通過
したか否かを判断する。すなわち、制御部６は、メモリ
に記憶されている検出データの個数が「９」か否かを判
断する。今の場合、アーム１ａの先端部が光学検出器１
３2を通過していないため、検出データの個数は「８」
である。従って、ステップＳ２７の判断結果が「ＮＯ」
となり、制御部６はステップＳ２８へ進む。

【００２３】ステップＳ２８では、制御部６は、アーム
１ａの先端部が光学検出器１３2を通過しなかったとき
の塗装ロボット１の姿勢を、前述した位置信号Ｓp1〜Ｓ
pnよりチェックし、このチェック結果により、どこの軸
のサーボモータのサーボゲイン定数を増加または減少さ
せるかを判断する。次に、制御部６は、上記判断結果に
より当該サーボモータのサーボゲイン定数を増加または
減少させる。これにより、調整部１１にデフォルトされ
ている当該サーボゲイン定数が更新される。

【００２４】次に、オペレータは、ステップＳ２３へ戻
り、操作装置７の「動作キー」を再び押す。以後、上述
した課程が繰り返され、ステップＳ２７において、判断
結果が「ＹＥＳ」となると処理が終了する。このとき、
調整部１１にデフォルトされているサーボゲイン定数
が、実際の塗装作業時のデータとして用いられる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、オペレータの判断によ
らず、自動でパラメータの調整を行っているので、高精
度、かつ短時間でティーチングをすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるロボットの教示装置
の構成を示す図である。

【図２】図１に示す塗装ロボット１の駆動部１ｂの構成
を示すブロック図である。

【図３】同一実施形態によるロボットの教示装置を用い
た教示方法を説明するフローチャートである。

【図４】従来のロボットおよびその教示装置の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１ 塗装ロボット １ａ アーム部 ２1〜２n サーボモータ ４1〜４n エンコーダ ６ 制御部 １１ 調整部 １３1〜１３9 光学検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アームと、前記アームの各関節を駆動す
   る駆動手段とを有し、前記アームの先端部の移動経路が
   教示されるロボットにおいて、 教示すべき前記移動経路に沿って各々配設され、前記ア
   ームの先端部を検出する複数の検出手段と、 教示されたデータに基づいて前記ロボットを稼動させた
   とき、前記アームの先端部が前記移動経路に沿って移動
   したか否かを前記複数の検出手段の検出結果に基づいて
   判断する判断手段と、 稼動中の前記ロボットの姿勢を把握する姿勢把握手段
   と、 前記姿勢把握手段の把握結果および前記判断手段の判断
   結果に基づいて、前記駆動手段を制御するパラメータを
   調整する調整手段と、 を具備することを特徴とするロボットの教示装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、発光部と受光部とを有
   し、前記アームの先端部に反射された光を該受光部によ
   り受光することにより、前記アームの先端部を検出する
   こと、 を特徴とする請求項１に記載のロボットの教示装置。
3. 【請求項３】 前記姿勢把握手段は、前記駆動手段の回
   転角度を検出する角度検出手段を有し、該角度検出手段
   の検出結果に基づいて前記ロボットの姿勢を把握するこ
   と、 を特徴とする請求項１または２に記載のロボットの教示
   装置。