JPH09254062A - 産業用ロボットの姿勢決定方法及び姿勢決定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ツールの姿勢を徐々に変化させることができる
産業用ロボットの姿勢決定方法を提供する。 【解決手段】ＣＡＭ装置１３は、各教示点６１〜６５の
うち、特異点となる教示点６２，６３を検出し、それら
特異点となる教示点６２，６３の前後の教示点６１，６
４の姿勢に基づいて、それら前後の教示点６１，６４の
姿勢の変化量を等分し、その当分した変化量を特異点と
なる教示点６２，６３の位置に応じて前の教示点６１の
姿勢７１に加えることで、特異点となる教示点６２，６
３における研磨工具２８の姿勢７２ａ，７３ａを再演算
し、決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は産業用ロボットの姿
勢決定方法、姿勢決定装置、及び、産業用ロボットシス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、金型等のワーク表面を磨くため
の磨きロボットの軸構成を示す概略図である。磨きロボ
ットは、互いに直交した第１〜第３軸５１〜５３よりな
る直動軸３軸と、第４，第５軸５４，５５よりなる手首
回転２軸により構成されている。そして、第５軸５５の
先端にはツール５６が取着されている。ツール５６は、
そのツール５６の先端方向をＥＺ軸とし、そのＥＺ軸と
直交するＥＸ軸、ＥＹ軸とするツール座標によりその姿
勢が表現される。そして、磨き工程において、ツール５
６は、ＥＺ軸をその回転軸とする回転ツールが用いられ
る。

【０００３】図８に示すように、ワーク５７には、研磨
工程においてその時々のツール５６の姿勢を決定するた
めの教示点５８及び、その教示点５８において研磨する
面と直交する面直方向ベクトル５９が設定されている。
尚、教示点５８は、磨きロボットの直動３軸に対応した
ワーク座標のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸により表現される。

【０００４】磨きロボットのコントローラ（図示略）
は、ワーク５７上に設定された教示点５８において、そ
の教示点５８の面直方向ベクトル５９とツール５６のＥ
Ｚ軸とが平行になるように各軸５１〜５５を制御する。
そして、コントローラはツール５６を回転させ、ワーク
表面を磨くようになっている。

【０００５】図６に示すように、ワーク６０にはその形
状に応じて複数（図６において５つ）の教示点６１〜６
５が予め演算により求められている。コントローラは、
第１〜第５軸５１〜５５を駆動制御して、各教示点６１
〜６５間を直線にて補完してツール５６を移動させると
ともに、ツール５６のＥＺ軸が各教示点６１〜６５の位
置と面直方向ベクトル６６〜７０とに基づいて磨きロボ
ットの姿勢、即ち、コントローラは、各教示点６１〜６
５におけるツール５６の姿勢７１〜７５を決定し、その
姿勢となるように第１〜第５軸を駆動制御するようにな
っている。また、コントローラは、各教示点６１〜６５
間では、ツール５６の姿勢を徐々に変化させて次の教示
点に到達したときにその教示点において決定した姿勢７
２〜７５となるように制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磨き工程に
おけるツール５６には、回転ツールが使用されるため、
ツール座標のＥＸ軸及びＥＹ軸は、任意の方向でよい。
そのため、ツール５６のＥＺ軸と、ワーク６０のＺ軸と
が平行になると、第４軸５４を回転させても、ツール５
６の姿勢は変化しない。この時の教示点をみがきにおけ
る特異点といい、第４軸５４の値は不定となる。例え
ば、図６においては、教示点６２，６３が特異点とな
る。以後、特異点となる教示点６２，６３と、特異点で
はない教示点６１，６４，６５とを区別するために、特
異点となる教示点６２，６３を単に特異点６２，６３と
いう。そして、この特異点６２，６３では、コントロー
ラは、例えば、教示点６１から教示点６５までのツール
の軌跡（図６において破線矢印で示す）に対応してその
ツール５６の姿勢を適当に決定するようになっている。

【０００７】しかしながら、特異点６３から特異点では
ない教示点６４へ移動する際に、その教示点におけるＥ
Ｘ軸及びＥＹ軸の方向が特異点における方向と大きく異
なる（角度が大きい）場合がある。図６では、特異点６
３における姿勢７３と教示点６４における姿勢７４とで
は、その姿勢７３，７４の変化量が大きい。このとき、
第４軸５４又は第５軸５５の動作量が大きくなるので、
ツール５６がワーク６０にくい込んでしまう場合があ
る。

【０００８】また、ツール５６は、特異点６３から教示
点６４に到達するときに、ツール５６の姿勢が教示点６
４における姿勢７４になっていなければならない。その
ため、第４軸５４又は第５軸５５を大きく動作させなけ
ればならないので、特異点６３から次の教示点６４に移
動させるのに必要な時間は、第４，第５軸５４，５５の
回動速度によって決定されてしまう。従って、ツール５
６の先端が特異点６３から教示点６４に移動する時間が
他の教示点間を移動する時間に比べて長くなるので、ツ
ール５６先端をワーク６０に対して所定速度で移動させ
ることができなくなる。ツール５６の移動速度が変化す
ると磨きむらができてしまうので、みがき品質を低下さ
せてしまうという問題があった。

【０００９】本発明の目的はツールの姿勢を徐々に変化
させることができる産業用ロボットの姿勢決定方法及び
姿勢決定装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに 請求項１に記載の発明は、産業用ロボットの先端
に取着されたツールの姿勢を一連の作業に応じて予め設
定されたワーク上の複数の教示点におけるワークの面に
垂直な面直方向ベクトルに対応するように演算し、それ
ぞれ決定する産業用ロボットの姿勢決定方法であって、
各教示点のうち、演算されたツールの姿勢が不定となる
教示点を検出し、その検出した教示点を特異点とし、一
連の作業の中でツールの姿勢が徐々に変化するように検
出した特異点におけるツールの姿勢を再演算して各教示
点におけるツールの姿勢を決定するようにしたことを要
旨とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、産業用ロボット
の先端に取着されたツールの姿勢を一連の作業に応じて
予め設定されたワーク上の複数の教示点におけるワーク
の面に垂直な面直方向ベクトルに対応するように演算
し、それぞれ決定する産業用ロボットの姿勢決定方法で
あって、各教示点のうち、演算されたツールの姿勢が不
定となる教示点を検出し、その検出した教示点を特異点
とし、その検出した特異点に対応して基準となる前後の
教示点を決定し、それら基準となる前後の教示点の間で
ツールの姿勢が徐々に変化するように特異点におけるツ
ールの姿勢を再演算して各教示点におけるツールの姿勢
を決定するようにしたことを要旨とする。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の産業用ロボットの姿勢決定方法において、特異点にお
けるツールの姿勢を再演算する際に、基準となる前後の
教示点間の姿勢の変化量を求め、その求めた変化量を特
異点の数に応じて等分し、基準となる前の教示点の姿勢
に特異点の位置に応じて等分した変化量を加えて該特異
点におけるツールの姿勢を演算するようにしたことを要
旨とする。

【００１３】請求項４に記載の発明は、産業用ロボット
の先端に取着されたツールの姿勢を一連の作業に応じて
予め設定されたワーク上の複数の教示点におけるワーク
の面に垂直な面直方向ベクトルに対応するように演算
し、それぞれ決定する産業用ロボットの姿勢決定装置で
あって、前記各教示点のうち、演算されたツールの姿勢
が不定となる教示点を検出し、その検出した教示点を特
異点とする特異点検出手段と、前記特異点検出手段によ
り検出された特異点におけるツールの姿勢を、一連の作
業の中でツールの姿勢が徐々に変化するように再演算す
る姿勢再演算手段とを備えたことを要旨とする。

【００１４】請求項５に記載の発明は、産業用ロボット
の先端に取着されたツールの姿勢を一連の作業に応じて
予め設定されたワーク上の複数の教示点におけるワーク
の面に垂直な面直方向ベクトルに対応するように演算
し、それぞれ決定する産業用ロボットの姿勢決定装置で
あって、前記各教示点のうち、演算されたツールの姿勢
が不定となる教示点を検出し、その検出した教示点を特
異点とする特異点検出手段と、前記特異点検出手段によ
り検出された特異点に対応して基準となる前後の教示点
を決定する基準教示点決定手段と、前記基準教示点決定
手段により決定された基準となる前後の教示点の間でツ
ールの姿勢が徐々に変化するように特異点におけるツー
ルの姿勢を再演算する姿勢再演算手段とを備えたことを
要旨とする。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の産業用ロボットの姿勢決定装置において、前記姿勢再
演算手段は、特異点におけるツールの姿勢を再演算する
際に、基準となる前後の教示点間の姿勢の変化量を求
め、その求めた変化量を特異点の数に応じて等分し、基
準となる前の教示点の姿勢に特異点の位置に応じて等分
した変化量を加えて該特異点におけるツールの姿勢を演
算するようにしたことを要旨とする。

【００１６】請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の
うちのいずれか１項に記載の産業用ロボットの姿勢決定
装置において、前記特異点検出手段に先立ち、予め設定
されたワーク上の複数の教示点における面直方向ベクト
ルにそれぞれ対応してツールの姿勢を演算する姿勢演算
手段を備えたことを要旨とする。

【００１７】従って、請求項１に記載の発明によれば、
ワーク上の複数の教示点のうち、演算されたツールの姿
勢が不定となる教示点が検出されて特異点とされ、一連
の作業の中でツールの姿勢が徐々に変化するように検出
された特異点におけるツールの姿勢が再演算されて各教
示点におけるツールの姿勢が決定される。

【００１８】請求項２に記載の発明によれば、ワーク上
の複数の教示点のうち、演算されたツールの姿勢が不定
となる教示点が検出されて特異点とされ、その検出され
た特異点に対応して基準となる前後の教示点が決定さ
れ、それら基準となる前後の教示点の間でツールの姿勢
が徐々に変化するように特異点におけるツールの姿勢が
再演算されて各教示点におけるツールの姿勢が決定され
る。

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、特異点に
おけるツールの姿勢が再演算される際に、基準となる前
後の教示点間の姿勢の変化量が求められ、その求められ
た変化量が特異点の数に応じて等分され、基準となる前
の教示点の姿勢に特異点の位置に応じて等分した変化量
が加えられて該特異点におけるツールの姿勢が演算され
る。

【００２０】請求項４に記載の発明によれば、特異点検
出手段は、ワーク上の複数の教示点のうち、演算された
ツールの姿勢が不定となる教示点を検出し、その検出し
た教示点を特異点とする。姿勢再演算手段は、特異点検
出手段により検出された特異点におけるツールの姿勢を
一連の作業の中でツールの姿勢が徐々に変化するように
再演算し、各教示点におけるツールの姿勢が決定され
る。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、特異点検
出手段は、ワーク上の複数の教示点のうち、演算された
ツールの姿勢が不定となる教示点を検出し、その検出し
た教示点を特異点とする。基準教示点決定手段は、特異
点検出手段により検出された特異点に対応して基準とな
る前後の教示点を決定する。姿勢再演算手段は、基準教
示点決定手段により決定された基準となる前後の教示点
の間でツールの姿勢が徐々に変化するように特異点にお
けるツールの姿勢を再演算し、各教示点におけるツール
の姿勢が決定される。

【００２２】請求項６に記載の発明によれば、姿勢再演
算手段は、特異点におけるツールの姿勢を再演算する際
に、基準となる前後の教示点間の姿勢の変化量を求め、
その求めた変化量を特異点の数に応じて等分し、基準と
なる前の教示点の姿勢に特異点の位置に応じて等分した
変化量を加えて該特異点におけるツールの姿勢を演算す
る。

【００２３】請求項７に記載の発明によれば、特異点検
出手段に先立ち、姿勢演算手段によって予め設定された
ワーク上の複数の教示点における面直方向ベクトルにそ
れぞれ対応してツールの姿勢が演算される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図４及び図６に従って説明する。

【００２５】図１は、磨きロボットシステム１１の概略
斜視図である。磨きロボットシステム１１は、ＣＡＤ装
置１２、ＣＡＭ装置１３、コントローラ１４、及び、磨
きロボット１５により構成されている。磨きロボット１
５の側方に配置された定盤１６上には、ワークとしての
金型１７が載置され図示しない治具により固定されてい
る。

【００２６】ＣＡＤ装置１２は、金型１７を設計するた
めに利用される。ＣＡＤ装置１２により作成された金型
１７のＣＡＤデータは、ＣＡＭ装置１３に送信される。
ＣＡＭ装置１３は、磨きロボット１５を駆動制御するた
めのプログラムを作成するために利用され、そのプログ
ラムはコントローラ１４に送信される。

【００２７】コントローラ１４は、磨きロボット１５を
駆動制御するために利用される。磨きロボット１５は、
ベッド２１、コラム２２、クロスレール２３、アーム２
４、及び、旋回軸部２５が設けられている。ベッド２１
は、定盤１６の側方に水平方向に延びるように設置され
ている。ベッド２１にはコラム２２がそのベッド２１に
沿って水平方向に移動可能に立設されている。コラム２
２には、クロスレール２３がそのコラム２２に沿って垂
直方向に移動可能に取着されている。

【００２８】クロスレール２３には、アーム２４がその
クロスレール２３に沿って水平方向に移動可能に指示さ
れている。そのアーム２４の移動方向は、コラム２２が
移動する方向と直交する方向に設定されている。従っ
て、磨きロボット１５は、ベッド２１に対して、コラム
２２、クロスレール２３、及び、アーム２４により図６
に示す第１〜第３軸よりなる直交する直動３軸を構成し
ている。

【００２９】図１に示すように、アーム２４の先端下面
には旋回軸部２５が設けられている。旋回軸部２５は、
旋回アーム２６及びスピンドルヘッド２７により構成さ
れている。旋回アーム２６は、アーム２４の先端下面に
水平回動可能に支持されている。旋回アーム２６の下端
にはスピンドルヘッド２７が垂直回動可能に支持されて
いる。従って、旋回軸部２５は、旋回アーム２６及びス
ピンドルヘッド２７によって図６に示す第４軸，第５軸
よりなる回転２軸を構成している。

【００３０】スピンドルヘッド２７には、ツールとして
の研磨工具２８が取着されている。研磨工具２８は、ツ
ール座標によってその姿勢が表される。ツール座標は、
研磨工具２８の回転軸と平行なＥＺ軸と、そのＥＺ軸と
直交するとともに互いに直交するＥＸ軸及びＥＹ軸とに
より表現される。

【００３１】コントローラ１４が磨きロボット１５の各
軸を制御することによって、研磨工具２８の姿勢を示す
ツール座標のＥＺ軸が、金型１７上に設定された教示点
における面直方向ベクトルと平行になるように姿勢制御
される。また、研磨工具２８は、押し付けユニットによ
って所定の押圧力で金型１７の加工面に押圧される。そ
して、研磨工具２８は、モータによって回転駆動され、
金型１７の表面を磨くようになっている。

【００３２】コントローラ１４は、ＣＡＭ装置１３から
受信したプログラムに基づいて、磨きロボット１５の各
軸を駆動制御し、先端に取着された研磨工具２８の姿勢
を制御しつつ、その研磨工具２８を磨き軌跡に沿って移
動させる。この研磨工具２８の移動によって、磨きロボ
ット１５は、定盤１６上に固定された金型１７の表面を
磨くようになっている。

【００３３】図２は、磨きロボットシステム１１の概略
ブロック図である。磨きロボットシステム１１は、ＣＡ
Ｄ装置１２、ＣＡＭ装置１３、コントローラ１４、及
び、磨きロボット１５とから構成されている。ＣＡＤ装
置１２にはＣＡＭ装置１３が接続されている。ＣＡＤ装
置１２は、金型１７のＣＡＤデータを所定のフォーマッ
トのデータでＣＡＭ装置１３に転送する。尚、本実施の
形態では、ＣＡＤ装置１２は、一般的なＩＧＥＳ（Init
ial Graphic Exchange Specification）形式のデータを
転送するようになっている。

【００３４】ＣＡＭ装置１３は、ＣＡＤ装置１２から入
力したＣＡＤデータに基づいて、図３に示すフローチャ
ートに従って姿勢決定処理を実行し、一連の磨き動作の
各教示点における研磨工具２８の姿勢を決定する。この
とき、ＣＡＭ装置１３は、研磨工具２８の姿勢を、先ず
従来と同様に演算する。次に、ＣＡＭ装置１３は、演算
した研磨工具２８の姿勢のうち、特異点となる教示点を
検出し、その検出した教示点に対して、他の教示点の姿
勢に基づいて姿勢を再演算して研磨工具２８の姿勢を決
定する。

【００３５】ＣＡＭ装置１３は、特異点となる教示点の
前後の教示点の姿勢に基づいて、それら前後の教示点の
姿勢の変化量を等分し、その等分した変化量を前の教示
点の姿勢に加えることで、特異点となる教示点における
研磨工具２８の姿勢を決定する。また、特異点となる教
示点が複数の場合、これら複数の教示点を特異点群とよ
ぶ。この特異点群においても、ＣＡＭ装置１３は、特異
点群の前後の教示点の姿勢に基づいて、それら前後の教
示点の姿勢の変化量を特異点群を構成する教示点の数に
応じて等分する。そして、ＣＡＭ装置１３は、その等分
した姿勢の変化量を前の教示点の姿勢に教示点の位置に
応じて加えることで、特異点群を構成する各教示点にお
ける研磨工具２８の姿勢を決定する。

【００３６】尚、一連の磨き動作の先頭の教示点，最後
の教示点が特異点となる場合がある。この場合、ＣＡＭ
装置１３は、その先頭の教示点を前の教示点として他の
特異点となる教示点の姿勢を再演算し、研磨工具２８の
姿勢を決定する。また、ＣＡＭ装置１３は、その最後の
教示点を後の教示点として他の特異点となる教示点の姿
勢を再演算し、研磨工具２８の姿勢を決定する。

【００３７】そして、ＣＡＭ装置１３は、決定した研磨
工具２８の姿勢に基づいて、磨きロボット１５のプログ
ラムを作成し、その作成したプログラムをコントローラ
１４に転送するようになっている。

【００３８】図２に示すように、コントローラ１４に
は、第１〜第５モータ３１〜３５、及び、スピンドルモ
ータ３６が接続されている。第１〜第３モータ３１〜３
３は、図６に示す第１〜第３軸の直動３軸、即ち、コラ
ム２２、クロスレール２３、アーム２４を移動させるた
めに用いられる。また、第４，第５モータ３４，３５
は、図６に示す第４，第５軸の回動２軸、即ち、旋回軸
部２５を回動させるために用いられる。

【００３９】即ち、コントローラ１４は、第１モータ３
１を駆動制御してコラム２２を水平移動させ、第２モー
タ３２を駆動制御してクロスレール２３を垂直移動さ
せ、第３モータ３３を駆動制御してアーム２４を水平移
動させる。また、コントローラ１４は、第４モータ３４
を駆動制御して旋回アーム２６を水平回動させ、第５モ
ータ３５を駆動制御してスピンドルヘッド２７を垂直回
動させる。

【００４０】そして、コントローラ１４は、ＣＡＭ装置
１３から転送された教示点データ及びプログラムに基づ
いて、第１〜第５モータ３１〜３５を駆動制御してスピ
ンドルヘッド２７に取着された研磨工具２８の姿勢を制
御する。また、コントローラ１４は、スピンドルモータ
３６を駆動制御して研磨工具２８を回転させるととも
に、その研磨工具２８を教示点に沿って移動させ、金型
１７の磨き作業を行うようになっている。

【００４１】次に、図３のフローチャートに従って、Ｃ
ＡＭ装置１３の姿勢決定処理を詳述する。ＣＡＭ装置１
３には、ＣＡＤ装置１２から転送されたＩＧＥＳ形式の
ＣＡＤデータに基づいて、磨きロボット１５の教示点デ
ータが予め作成され、記憶されている。ＣＡＭ装置１３
は、作業者の操作に基づいて、予めディスク装置等に記
憶された姿勢決定処理のプログラムが起動されると、ス
テップ（以下、単にＳという）１〜Ｓ４に於ける各処理
を実行し、研磨工具２８の姿勢を決定する。そして、Ｃ
ＡＭ装置１３は、決定した研磨工具２８の姿勢に基づい
て磨きロボット１５を制御するためのプログラムを作成
する。

【００４２】Ｓ１は姿勢演算手段であって、先ず、ＣＡ
Ｍ装置１３は、教示点における研磨工具２８の姿勢を演
算する。この演算において、ＣＡＭ装置１３は、記憶さ
れているＣＡＤデータから金型１７表面を磨く曲面のデ
ータを作成し、曲面のデータに基づいて研磨上具２８の
先端の軌跡を生成する。次に、ＣＡＭ装置１３は、その
軌跡に基づいて、図６に示すように、複数（図６におい
て５つ）の教示点６１〜６５と、各教示点６１〜６５に
おける面直方向ベクトル６６〜７０を生成する。尚、図
６には、研磨工具２８の先端の軌跡を、破線矢印で表示
している。

【００４３】そして、ＣＡＭ装置１３は、各教示点６１
〜６５の位置と面直方向ベクトル６６〜７０とに基づい
て、各教示点６１〜６５における研磨工具２８の姿勢７
１〜７５を軌跡に沿って順次演算する。このとき、教示
点６２，６３における面直方向ベクトル６７，６８は、
ワーク座標のＺ軸と平行であるので、演算される研磨工
具２８の姿勢７２，７３のＥＺ軸は、ワーク座標のＺ軸
と平行になり、第４軸、即ち、旋回アーム２６の回動角
度は不定となる。従って、ＣＡＭ装置１３は、教示点６
２，６３における第４軸の回転角度、即ち、研磨工具２
８の姿勢７２，７３を示すツール座標のＥＸ軸、ＥＹ軸
を、研磨工具２８の軌跡に基づいて演算する。そして、
各教示点６１〜６５における研磨工具２８の姿勢の演算
が終了すると、ＣＡＭ装置１３は、Ｓ１からＳ２に移
る。

【００４４】Ｓ２は特異点検出手段であって、ＣＡＭ装
置１３は、Ｓ１において演算した各教示点６１〜６５の
姿勢に基づいて、特異点となる教示点を検出する。即
ち、図６に示すように、ＣＡＭ装置１３は、各教示点６
１〜６５における研磨工具２８の姿勢７１〜７５のＥＺ
軸がワーク座標のＺ軸と平行か否かをそれぞれ判断す
る。そして、ＣＡＭ装置１３は、その判断結果に基づい
て、ＥＺ軸とＺ軸とが平行な場合にその教示点を特異点
として検出する。そして、特異点の検出を終了すると、
ＣＡＭ装置１３は、Ｓ２からＳ３に移る。

【００４５】図７に示すように、教示点６１における研
磨工具２８の姿勢７１のＥＺ軸はワーク座標のＺ軸と平
行ではない。従って、ＣＡＭ装置１３は、教示点６１は
特異点ではないと判断する。次に、教示点６２における
研磨工具２８の姿勢７２のＥＺ軸はワーク座標のＺ軸と
平行である。従って、ＣＡＭ装置１３は、教示点６２は
特異点であると判断する。同様にして各教示点６３〜６
５における研磨工具２８の姿勢７３〜７５のＥＺ軸がワ
ーク座標のＺ軸と平行か否かを判断し、その判断結果に
基づいて、教示点６３を特異点と判断し、教示点６４，
６５を特異点ではないと判断する。従って、ＣＡＭ装置
１３は、教示点６２，６３を特異点として検出する。以
後、検出した特異点となる教示点６２，６３を、他の教
示点６１，６４，６５と区別するために、特異点６２，
６３という。

【００４６】Ｓ３は基準教示点決定手段であって、ＣＡ
Ｍ装置１３は、Ｓ２において検出した特異点に対して研
磨工具２８の姿勢の基準とする教示点を決定する。この
とき、ＣＡＭ装置１３は、一連の磨き動作に基づいて、
特異点となる教示点の前後に特異点ではない教示点があ
る場合、それら特異点ではない教示点を基準の教示点と
して決定する。一方、一連の磨き動作の先頭又は最後の
教示点が特異点の場合、ＣＡＭ装置１３は、その先頭又
は最後の特異点となる教示点を基準の教示点として決定
する。そして、基準となる前後の教示点を決定すると、
ＣＡＭ装置１３は、Ｓ３からＳ４に移る。

【００４７】例えば、図６に示すように、教示点６１〜
６５のうちで特異点６２，６３の場合、特異点６２の前
には特異点ではない教示点６１が存在し、特異点６３の
後に特異点ではない教示点６４が存在する。従って、Ｃ
ＡＭ装置１３は、特異点６２の前の特異点ではない教示
点６１と、特異点６３の後の特異点ではない教示点６４
とをそれぞれ基準の教示点として決定する。尚、一連の
磨き動作の先頭の教示点６１が特異点である場合、ＣＡ
Ｍ装置１３は、その先頭の教示点６１を基準の教示点と
して決定する。また、最後の教示点６５が特異点である
場合、ＣＡＭ装置１３は、その最後の教示点６５を基準
の教示点として決定する。

【００４８】Ｓ４は姿勢再演算手段であって、ＣＡＭ装
置１３は、Ｓ３において基準となる前後の教示点６１，
６４に基づいて、特異点６２，６３の姿勢を再演算す
る。このとき、基準となる前の教示点６１の姿勢をＰ
Ａ、基準となる後の教示点６４の姿勢をＰＢ、各特異点
６２，６３の姿勢をそれぞれＰｉ（ｉ＝１，２）とする
と、特異点６２，６３の姿勢Ｐｉは、 Ｐｉ＝ＰＡ＋（（ＰＢ−ＰＡ）／（ｎ＋１））＊ｉ となる。但し、ｎは特異点の数であって、本実施例の場
合はｎ＝２となる。

【００４９】即ち、ＣＡＭ装置１３は、前の教示点６１
の姿勢と後の教示点６４の姿勢との変化量を特異点の数
に応じて３（＝ｎ＋１）等分する。そして、ＣＡＭ装置
１３は、前の教示点６１の姿勢に、等分した変化量を加
え、特異点６２の姿勢７２ａを演算する。また、ＣＡＭ
装置１３は、前の教示点６１の姿勢に、等分した変化量
の２倍を加え、特異点６３の姿勢７３ａを演算する。

【００５０】その結果、図４に示すように、教示点６１
から教示点６４までの間の姿勢７１，７２ａ，７３ａ，
７４の変化量は同じとなる。言い換えれば、前の教示点
６１から後の教示点６４まで研磨工具２８の姿勢が徐々
に変化するようになり、教示点６１〜６４間において研
磨工具２８の姿勢が急激に変化することはない。

【００５１】そして、ＣＡＭ装置１３は、再演算した特
異点６２，６３を含む各教示点６１〜６５における研磨
工具２８の姿勢７１，７２ａ，７３ａ，７４，７５に基
づいて、磨きロボット１５を制御するためのプログラム
を作成し、姿勢決定処理を終了する。その作成されたプ
ログラムは、ＣＡＭ装置１３からコントローラ１４へ転
送される。

【００５２】コントローラ１４は、ＣＡＭ装置１３から
転送されたプログラムに基づいて磨きロボット１５の第
１〜第５モータ３１〜３５を駆動制御して研磨工具２８
を各教示点６１〜６５間を直線補完して移動させる。ま
た、コントローラ１４は、スピンドルモータ３６を駆動
制御して研磨工具２８を回転させ、金型１７を磨く。

【００５３】このとき、各教示点６１〜６４間におい
て、研磨工具２８の姿勢７１，７２ａ，７３ａ，７４は
徐々に変化し、急激に変化することはない。その結果、
第４軸となる旋回アーム２６の回動量、又は、第５軸の
スピンドルヘッド２７の回動量は大きくならないので、
研磨工具２８が金型１７にくい込むことはない。

【００５４】また、各教示点６１〜６５間において、研
磨工具２８の姿勢７１，７２ａ，７３ａ，７４，７５は
徐々に変化するので、その研磨工具２８の先端を金型１
７に対して一定速度で移動させることができる。その結
果、磨きむらができないので、磨き品質は低下しない。

【００５５】上記したように本実施の形態においては、
以下の効果を奏する。 （１）ＣＡＭ装置１３は、各教示点６１〜６５のうち、
特異点となる教示点６２，６３を検出し、それら特異点
となる教示点６２，６３の前後の教示点６１，６４の姿
勢に基づいて、それら前後の教示点６１，６４の姿勢の
変化量を等分し、その当分した変化量を特異点となる教
示点６２，６３の位置に応じて前の教示点６１の姿勢７
１に加えることで、特異点となる教示点６２，６３にお
ける研磨工具２８の姿勢７２ａ，７３ａを再演算し、決
定するようにした。その結果、各教示点６１〜６５間に
おいて、研磨工具２８の姿勢７１，７２ａ，７３ａ，７
４，７５は徐々に変化し、、第４軸となる旋回アーム２
６の回動量、又は、第５軸のスピンドルヘッド２７の回
動量は大きくならないので、研磨工具２８が金型１７に
くい込むのを防ぐことができる。

【００５６】また、各教示点６１〜６５間において、研
磨工具２８の姿勢７１，７２ａ，７３ａ，７４，７５は
徐々に変化するので、その研磨工具２８の先端を金型１
７に対して所定速度で移動させることができる。その結
果、磨きむらができないので、磨き品質の低下を防止す
ることができる。

【００５７】なお、本発明は上記実施の形態の他、以下
のように実施してもよい。 （１）上記実施の形態では、ＣＡＭ装置１３において、
各教示点６１〜６５における研磨工具２８の姿勢７１〜
７５を演算し、特異点となる各教示点６２，６３におけ
る研磨工具２８の姿勢を再演算して、その姿勢７２ａ，
７３ａを決定するようにしたが、ＣＡＭ装置１３におい
て各教示点６１〜６５における研磨工具２８の姿勢を演
算し、その演算結果をコントローラ１５に転送し、コン
トローラ１５において、特異点となる各教示点６２，６
３を検出し、各教示点６２，６３における研磨工具２８
の姿勢を再演算して、その姿勢７２ａ，７３ａを決定す
るようにしてもよい。

【００５８】（２）上記実施の形態では、特異点となる
２つの教示点６２，６３について姿勢を再演算する場合
について説明したが、特異点となる教示点が１つ、又は
３つ以上の場合でも同様に特異点となる教示点の姿勢を
再演算して決定することが可能であり、同様の作用及び
効果を得ることができる。

【００５９】また、複数の特異点よりなる特異点群が複
数ある場合でも、各特異点群毎にその特異点群の前後の
教示点の姿勢を基準として各特異点の姿勢を再演算して
決定することが可能であり、同様の作用及び効果を得る
ことができる。

【００６０】（３）上記実施の形態では、Ｓ４の姿勢再
演算手段において、ＣＡＭ装置１３は、前の教示点６１
の姿勢と後の教示点６４の姿勢との変化量を特異点の数
に応じて等分し、前の教示点６１の姿勢に等分した変化
量を加えて特異点６２，６３の姿勢７２ａ，７３ａを演
算するようにしたが、前の教示点６１の姿勢と後の教示
点６４の姿勢との変化量を教示点６１から特異点６２，
６３までの距離に応じて按分し、前の教示点６１の姿勢
に按分した変化を加えて特異点６２，６３の姿勢７２
ａ，７３ａを演算するようにしてもよい。

【００６１】例えば、図５に示すように、各教示点間の
距離が等しくない場合、基準となる前の教示点の姿勢を
ＰＡと、基準となる後の教示点の姿勢をＰＢ、各特異点
の姿勢をそれぞれＰｉ（ｉ＝１，２）とし、前後の教示
点間の距離をｄＡＢ、前の教示点から各特異点までの距
離をｄｉとすると、特異点の姿勢Ｐｉは、 Ｐｉ＝ＰＡ＋（ＰＢ−ＰＡ）＊ｄｉ／ｄＡＢ として再演算する。この構成によって、各教示点間が等
距離ではない場合でも、ツールの姿勢を徐々に変化させ
ることが可能となる。

【００６２】（４）上記実施の形態では、ＣＡＭ装置１
３とコントローラ１４とを別々の構成としたが、ＣＡＭ
装置１３とコントローラ１４を一体構成として実施して
もよい。

【００６３】（５）上記実施の形態では、金型１７を磨
く研磨工具２８の姿勢を決定し、その決定した姿勢にに
基づいて磨きロボット１５を制御するためのプログラム
を作成するようにしたが、他の産業用ロボットや、マシ
ニングセンタ等の工作機械を制御するためのプログラム
を作成するようにしてもよい。

【００６４】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、上記各形態から把握できる請求項以外の技術思
想について、以下にそれらの効果とともに記載する。 （イ）請求項２に記載の産業用ロボットの姿勢決定方法
において、特異点におけるツールの姿勢を再演算する際
に、基準となる前後の教示点間の姿勢の変化量を求め、
その求めた変化量を基準点から特異点までの距離に応じ
て按分し、基準となる前の教示点の姿勢に特異点の位置
に応じて按分した変化量を加えて該特異点におけるツー
ルの姿勢を演算するようにした産業用ロボットの姿勢決
定方法。この方法によれば、複数の教示点間の距離が異
なる場合においてもツールの姿勢を徐々に変化させるこ
とが可能となる。

【００６５】（ロ）請求項５に記載の産業用ロボットの
姿勢決定装置において、前記姿勢再演算手段は、特異点
におけるツールの姿勢を再演算する際に、基準となる前
後の教示点間の姿勢の変化量を求め、その求めた変化量
を基準点から特異点までの距離に応じて按分し、基準と
なる前の教示点の姿勢に特異点の位置に応じて按分した
変化量を加えて該特異点におけるツールの姿勢を演算す
るようにした産業用ロボットの姿勢決定装置。この方法
によれば、複数の教示点間の距離が異なる場合において
もツールの姿勢を徐々に変化させることが可能な姿勢決
定装置を提供することができる。

【００６６】（ハ）その先端にツールが取着された産業
用ロボットと、請求項４〜７、上記（イ）（ロ）のうち
のいずれか１つに記載の産業用ロボットの姿勢決定装置
とを備え、該装置により決定された産業用ロボットの姿
勢に基づいて該ロボットを制御して一連の作業を行うよ
うにした産業用ロボットシステム。この構成によれば、
産業用ロボットの特異点における姿勢を容易に決定する
ことができ、一連の作業を行うことが可能となる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜３に記載
の発明によれば、ツールの姿勢を徐々に変化させること
が可能な産業用ロボットの姿勢決定方法を提供すること
ができる。

【００６８】また、請求項４〜７に記載の発明によれ
ば、ツールの姿勢を徐々に変化させることが可能な産業
用ロボットの姿勢決定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態の磨きロボットシステムの概略
斜視図。

【図２】 一実施の形態の磨きロボットシステムのブロ
ック図。

【図３】 一実施の形態の姿勢決定処理のフローチャー
ト。

【図４】 再演算後のロボットの姿勢を示す説明図。

【図５】 別のロボットの姿勢の姿勢再演算手段を示す
説明図。

【図６】 従来のロボットの姿勢を示す説明図。

【図７】 産業用ロボットの軸を示す概略図。

【図８】 加工面と研磨工具の姿勢との関係を示す説明
図。

【符号の説明】

１３…姿勢演算手段、特異点検出手段、基準教示点決定
手段、及び、姿勢再演算手段としてのＣＡＭ装置、１４
…コントローラ、１５…産業用ロボットとしての磨きロ
ボット、１７，６０…ワークとしての金型、２８…ツー
ルとしての研磨工具、６１〜６５…教示点、６６〜７０
…面直方向ベクトル、７１〜７５…姿勢、７２ａ，７３
ａ…再演算した姿勢

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットの先端に取着されたツー
   ルの姿勢を一連の作業に応じて予め設定されたワーク上
   の複数の教示点におけるワークの面に垂直な面直方向ベ
   クトルに対応するように演算し、それぞれ決定する産業
   用ロボットの姿勢決定方法であって、 各教示点のうち、演算されたツールの姿勢が不定となる
   教示点を検出し、その検出した教示点を特異点とし、一
   連の作業の中でツールの姿勢が徐々に変化するように検
   出した特異点におけるツールの姿勢を再演算して各教示
   点におけるツールの姿勢を決定するようにした産業用ロ
   ボットの姿勢決定方法。
2. 【請求項２】 産業用ロボットの先端に取着されたツー
   ルの姿勢を一連の作業に応じて予め設定されたワーク上
   の複数の教示点におけるワークの面に垂直な面直方向ベ
   クトルに対応するように演算し、それぞれ決定する産業
   用ロボットの姿勢決定方法であって、 各教示点のうち、演算されたツールの姿勢が不定となる
   教示点を検出し、その検出した教示点を特異点とし、そ
   の検出した特異点に対応して基準となる前後の教示点を
   決定し、それら基準となる前後の教示点の間でツールの
   姿勢が徐々に変化するように特異点におけるツールの姿
   勢を再演算して各教示点におけるツールの姿勢を決定す
   るようにした産業用ロボットの姿勢決定方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の産業用ロボットの姿勢
   決定方法において、特異点におけるツールの姿勢を再演
   算する際に、基準となる前後の教示点間の姿勢の変化量
   を求め、その求めた変化量を特異点の数に応じて等分
   し、基準となる前の教示点の姿勢に特異点の位置に応じ
   て等分した変化量を加えて該特異点におけるツールの姿
   勢を演算するようにした産業用ロボットの姿勢決定方
   法。
4. 【請求項４】 産業用ロボットの先端に取着されたツー
   ルの姿勢を一連の作業に応じて予め設定されたワーク上
   の複数の教示点におけるワークの面に垂直な面直方向ベ
   クトルに対応するように演算し、それぞれ決定する産業
   用ロボットの姿勢決定装置であって、 前記各教示点のうち、演算されたツールの姿勢が不定と
   なる教示点を検出し、その検出した教示点を特異点とす
   る特異点検出手段と、 前記特異点検出手段により検出された特異点におけるツ
   ールの姿勢を、一連の作業の中でツールの姿勢が徐々に
   変化するように再演算する姿勢再演算手段とを備えた産
   業用ロボットの姿勢決定装置。
5. 【請求項５】 産業用ロボットの先端に取着されたツー
   ルの姿勢を一連の作業に応じて予め設定されたワーク上
   の複数の教示点におけるワークの面に垂直な面直方向ベ
   クトルに対応するように演算し、それぞれ決定する産業
   用ロボットの姿勢決定装置であって、 前記各教示点のうち、演算されたツールの姿勢が不定と
   なる教示点を検出し、その検出した教示点を特異点とす
   る特異点検出手段と、 前記特異点検出手段により検出された特異点に対応して
   基準となる前後の教示点を決定する基準教示点決定手段
   と、 前記基準教示点決定手段により決定された基準となる前
   後の教示点の間でツールの姿勢が徐々に変化するように
   特異点におけるツールの姿勢を再演算する姿勢再演算手
   段とを備えた産業用ロボットの姿勢決定装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の産業用ロボットの姿勢
   決定装置において、 前記姿勢再演算手段は、特異点におけるツールの姿勢を
   再演算する際に、基準となる前後の教示点間の姿勢の変
   化量を求め、その求めた変化量を特異点の数に応じて等
   分し、基準となる前の教示点の姿勢に特異点の位置に応
   じて等分した変化量を加えて該特異点におけるツールの
   姿勢を演算するようにした産業用ロボットの姿勢決定装
   置。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のうちのいずれか１項に記
   載の産業用ロボットの姿勢決定装置において、 前記特異点検出手段に先立ち、予め設定されたワーク上
   の複数の教示点における面直方向ベクトルにそれぞれ対
   応してツールの姿勢を演算する姿勢演算手段を備えた産
   業用ロボットの姿勢決定装置。