JPH1185246A - オフラインティーチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロボットに取り付けられた複数のツールについ
てそれぞれ自動的に、かつ正確に位置決定させることが
できるようにして、複数のツールを有するロボットに対
するオフラインティーチングにも容易に対応できるよう
にする。 【解決手段】第１及び第２のツールＴ１及びＴ２が取り
付けられた第４のジョイントＪ４及び第５のジョイント
Ｊ５のうち、固定点Ｃからみて自由度の低い第４のジョ
イントＪ４に取り付けられた第１のツールＴ１の姿勢を
決定し、その後、第５のジョイントＪ５に取り付けられ
た第２のツールＴ２の姿勢を決定する。このとき、第１
のツールＴ１の姿勢を保持した状態で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフラインティー
チング方法に関し、特に、複数のツールを持つマルチツ
ールロボットに対する位置決定操作を簡単にする上で好
適なオフラインティーチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ロボットを各種作業に適用させる
ために、ロボットアームのフェースプレートに種々のツ
ールを取り付けてロボットに作業を行わせることが一般
的となっている。

【０００３】そして、従来では、ロボットに対する教示
技術やその教示データに対して種々の補正を行う技術が
多数提案されている。例えば、ロボットに対する教示技
術に関するものとしては、教示のための情報を入力する
際に、使用するロボット作業に必要な情報を使用者の要
求に対してできるだけ正確に、かつ、使用者の負担をで
きるだけ軽減するようにした方法が提案されている（特
開平５−２７８２８号公報参照）。

【０００４】また、教示データの補正技術に関するもの
としては、作業現場から離れた場所でも簡単にプレイバ
ック時と同一の動作条件下で教示点の修正及び教示軌跡
の補正が実行でき、教示の修正作業に対する作業者の負
担を軽減するようにした方法（特開平８−２８６７２６
号公報参照）や、全ての打点位置に対して位置ずれを高
精度にかつ自動的に補正できるようにした方法（特開平
７−３２５６１１号公報参照）や、ニューラルネットワ
ークを用いてロボットの位置補正を行う方法（特開平６
−１１４７６９号公報参照）や、修正した教示データに
動作範囲異常が発生したとき、ロボット動作の変換デー
タを修正する際に、オペレータが感覚的に分かりやすい
修正作業を行うことができるようにした方法（特開平５
−２８９７３０号公報参照）や、直交座標上の計測をな
くしてアーム軸回転角のみでアーム型多関節ロボットの
絶対位置精度を確保するために、未知変数配列及び定数
配列の諸元を修正パウエル法の繰り返し論理演算を適用
し、更なる精度の向上と演算速度の上昇を図るようにし
た方法（特開平６−２７４２１３号公報参照）や、多関
節形ロボットの手首にツールを取り付けたロボットの設
定データである定数の設定誤差及びツールオフセットの
設定誤差を自動的に補正する方法（特許第２５２０３２
４号参照）等が提案されている。

【０００５】また、ツール先端点設定に関するものとし
ては、設計データが入手できない場合であっても、簡単
な設定用治具を利用することによって簡単な手順で希望
する姿勢でツール先端点を設定できるようにした方法
（特開平７−１９１７３８号公報参照）が提案され、Ｃ
ＡＤデータを利用したものとしては、オペレータが初期
設定データ、作業経路データ、作業動作データを逐一入
力することが不要になり、オペレータの入力量を大幅に
減少させるようにした方法（特開平８−２８６７２２号
公報参照）が提案され、軌跡表示に関するものとして
は、ワークを作業位置から待避させた場合において、動
作中の実際のツールの位置とワークとの相対的な位置関
係を容易、かつ正確に認識できるようにした方法（特開
平８−１７４４５４号公報参照）が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、１台のロボ
ットに対して１つのツールが取り付けられるのが通常で
ある。しかし、例えば溶接ガンのロボットにおいて、複
数の溶接ポイントを同時に打点することによって溶接時
間の短縮化を図りたい場合がある。

【０００７】このような場合、便宜的に、１台のロボッ
トに対して複数のツールを持たせることが考えられる
が、以下に述べるように、従来のオフラインティーチン
グシステムでは対応できない場合がある。

【０００８】即ち、従来のオフラインティーチングシス
テムにおいては、ツール先端位置が所定のポイント（溶
接ポイント等）に合うように姿勢を決定するようにして
いるが、例えば２つのツールについての位置決定を行う
場合、まず、第１のツールの先端位置が所定のポイント
に合わせるべく姿勢が決定され、その後、第２のツール
の先端位置が別のポイントに合わせるべく姿勢が決定さ
れることになる。この第２のツールで姿勢を決める際
に、第１のツール先端位置は考慮されないため、結果的
に第１のツールで決めた姿勢は無効となってしまい、第
１のツール先端位置がずれてしまうという不都合が生じ
る可能性がある。

【０００９】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、ロボットに取り付けられた複数のツール
についてそれぞれ自動的に、かつ正確に位置決定させる
ことができ、複数のツールを有するロボットに対するオ
フラインティーチングにも容易に対応させることができ
るオフラインティーチング方法を提供することを目的と
する。

【００１０】また、本発明の他の目的は、複数のツール
に対する位置決定を行った後の修正・変更を目的とした
タッチアップティーチングを不要にでき、オフラインテ
ィーチングの操作にかかる時間を大幅に短縮させること
ができるオフラインティーチング方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の軸にそ
れぞれツールが取り付けられた多軸ロボットに対して姿
勢を決定するためのオフラインティーチング方法におい
て、それぞれツールが取り付けられた複数の軸のうち、
固定点からみて自由度の低い軸に取り付けられたツール
の姿勢を決定する第１のステップと、決定された前記ツ
ールの姿勢を保持した状態で次に自由度の高い軸に取り
付けられた別のツールの姿勢を決定する第２のステップ
とを含み、前記第２のステップを繰り返すことにより、
すべてのツールについての姿勢を決定することを特徴と
する。

【００１２】これにより、まず、それぞれツールが取り
付けられた複数の軸のうち、固定点からみて自由度の低
い軸に取り付けられたツール（便宜的に第１のツール）
の姿勢が決定され、その後に、次に自由度の高い軸に取
り付けられたツール（便宜的に第２のツールと記す）の
姿勢が決定されることになる。このとき、第２のツール
の姿勢を決定させる際に、第１のツールの姿勢を保持し
た状態で行われるため、第１のツールの先端位置が決定
位置からずれるということがなくなる。

【００１３】これにより、ロボットに取り付けられた複
数のツールについてそれぞれ自動的に、かつ正確に位置
決定させることができ、複数のツールを有するロボット
に対するオフラインティーチングを実現させることがで
きる。

【００１４】また、第２のツールの姿勢を決定した後
に、第１のツールの先端位置について、修正・変更を目
的としたタッチアップティーチングをする必要がなくな
るため、オフラインティーチングの操作にかかる時間を
大幅に短縮させることができる。

【００１５】そして、ロボットに前記第１及び第２のツ
ールのほかに、第３のツール、第４のツール・・・が取
り付けられている場合は、第２のツールに対する姿勢が
決定された後、該第２のツールが取り付けられている軸
の自由度よりも次に高い自由度の軸に取り付けられてい
る第３のツールについての姿勢が決定されることにな
る。この場合も、第１及び第２のツールの姿勢を保持し
た状態で行われるため、第１及び第２のツールの各先端
位置がそれぞれの決定位置からずれるということがな
い。これは第４のツール以降においても同様である。

【００１６】そして、前記方法において、自由度の低い
軸に取り付けられたツールについて姿勢を決定させる前
に、自由度の高い軸に取り付けられたツールについて姿
勢を決定しようとしたときに、警告を出すようにしても
よい。

【００１７】前記の例で説明すれば、オペレータが、第
１のツールについての姿勢を決定する前に、第２のツー
ルについての姿勢を決定しようとしたときに、前記オペ
レータに対し警告が発せられることになる。

【００１８】この場合、ツールの位置決定の順番が間違
っていることを事前に、かつ早期に認識させることがで
きるため、誤操作による修正・変更作業を防止すること
ができ、オフラインティーチング作業の効率化を図るこ
とができる。

【００１９】なお、前記オフラインティーチング方法
は、前記多軸ロボットを溶接ガンのロボットとした場合
において、前記各ツールがそれぞれのツール先端位置を
同時に打点する場合に特に有効になる。これは、オフラ
インティーチングの利用範囲が大幅に広がることにつな
がり、オフラインティーチングの利用率の向上を図るこ
とができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るオフラインテ
ィーチング方法を例えば溶接ガンのロボットのオフライ
ンティーチングシステムに適用した実施の形態例（以
下、単に実施の形態に係るオフラインティーチングシス
テムと記す）について図１〜図６を参照しながら説明す
る。

【００２１】本実施の形態に係るオフラインティーチン
グシステム１０は、キーボード等のキー入力装置やマウ
ス等のポインティングデバイスなどが接続され、実物ロ
ボット１６に模した論理ロボットモデルをモニタ１２の
画面上に表示させてオフラインのティーチングを行うオ
フラインティーチング装置１４と、実物ロボット１６を
制御するためのロボットコントローラ１８とを有して構
成されている。

【００２２】前記オフラインティーチング装置１４に
は、フレキシブルディスクドライブ（以下、単にＦＤＤ
と記す）２０が接続されており、オフラインティーチン
グ装置１４にて作成されたティーチングデータがＦＤＤ
２０を介してフレキシブルディスク２２に記録され、又
はフレキシブルディスク２２に記録されているティーチ
ングデータ等がＦＤＤ２０を介してオフラインティーチ
ング装置１４に読み込まれるようになっている。

【００２３】同じくロボットコントローラ１８にもＦＤ
Ｄ２４が接続されており、該ロボットコントローラ１８
にて修正付加されたティーチングデータがＦＤＤ２４を
介してフレキシブルディスク２２に記録され、又はフレ
キシブルディスク２２に記録されているティーチングデ
ータ等がＦＤＤ２４を介してロボットコントローラ１８
に読み込まれるようになっている。

【００２４】実物ロボット１６は、ここでは、５軸（モ
ータ軸）のロボットを想定しており、図２の拡大図及び
図３の模式図に示すように、２つのツール（第１及び第
２のツールＴ１及びＴ２）を具備する。

【００２５】前記実物ロボット１６は、具体的には、固
定されたＹテーブル３０と、実物ロボット１６の下部に
設置されたＸテーブル３２を前記Ｙテーブル３０の上面
に形成されたレール３４に沿ってＹ軸の方向に摺動させ
るための第１のジョイントＪ１と、実物ロボット１６の
上部３６をＸテーブル３２の上面に形成されたレール３
８に沿ってＸ軸の方向に摺動させるための第２のジョイ
ントＪ２と、実物ロボット１６の上部３６をＺ軸を中心
に矢印Ｕの方向に回転させるための第３のジョイントＪ
３と、第１及び第２のツールＴ１及びＴ２がそれぞれ取
り付けられた第１及び第２のツール取付部４０及び４２
を支柱４４に沿ってＺ軸の方向に摺動させるための第４
のジョイントＪ４と、第２のツール取付部４２をＸ軸を
中心に矢印Ｖの方向に回転させるための第５のジョイン
トＪ５とを有して構成されている。

【００２６】そして、本実施の形態に係るオフラインテ
ィーチングシステム１０においては、実物ロボット１６
に対して１つの姿勢を教示する場合に、図４に示す手順
で行われる。

【００２７】まず、ステップＳ１において、オフライン
ティーチング装置１４のモニタ１２上に映し出されてい
るワークに対して論理ロボットモデルの第１のツールＴ
１の先端点ＴＣＰ１が到達すべき第１の溶接ポイントの
座標を決定する。

【００２８】次に、ステップＳ２において、前記ワーク
に対して論理ロボットモデルの第２のツールＴ２の先端
点ＴＣＰ２が到達すべき第２の溶接ポイントの座標を決
定する。

【００２９】次に、ステップＳ３において、第１のツー
ルＴ１についての姿勢決定が終了したか否かの判別を行
う。第１のツールＴ１について姿勢決定が終了していな
ければ、次のステップＳ４に進み、第１のツールＴ１に
ついての操作か否かの判別が行われる。第１のツールＴ
１についての操作であれば、次のステップＳ５に進み、
第１のツールＴ１における先端点ＴＣＰ１の座標を決定
する。

【００３０】次に、ステップＳ６において、第１のツー
ルＴ１に対して教示を行って、第１のツールＴ１の先端
点ＴＣＰ１が第１の溶接ポイントに到達するまでの姿勢
を決定する。このとき、第１〜第４のジョイントＪ１〜
Ｊ４のうち、必要なジョイントが動作し、第１〜第４の
ジョイントＪ１〜Ｊ４に関するそれぞれの位置情報（エ
ンコーダのパルス数）が得られる。

【００３１】一方、前記ステップＳ４において、第１の
ツールＴ１についての操作でないと判別された場合は、
ステップＳ７において、モニタ１２上にエラーメッセー
ジを出力する。このとき、併せてビープ音を出力させる
ようにしてもよい。

【００３２】前記ステップＳ６での処理又はステップＳ
７での処理が終了した段階で、前記ステップＳ３に戻
り、第１のツールＴ１についての姿勢決定が終了したか
否かの判別が行われる。ステップＳ６を経てステップＳ
３に戻った場合は、次のステップＳ８に進むが、ステッ
プＳ７を経てステップＳ３に戻った場合は、再びステッ
プＳ４に進んで、該ステップＳ４以降の処理が行われ
る。

【００３３】前記ステップＳ８においては、すでにステ
ップＳ６において第１のツールＴ１についての姿勢が決
定されているため、今度は第２のツールＴ２の先端点Ｔ
ＣＰ２の座標を決定する。

【００３４】次に、ステップＳ９において、第２のツー
ルＴ２に対して教示を行って、第２のツールＴ２の先端
点ＴＣＰ２が第２の溶接ポイントに到達するまでの姿勢
を決定する。このとき、第１〜第４のジョイントＪ１〜
Ｊ４を保持した状態で、かつ、第５のジョイントＪ５の
みを動作させて行われる。この処理によって第５のジョ
イントＪ５のみに関する位置情報（エンコーダのパルス
数）が得られる。

【００３５】このように、本実施の形態に係るオフライ
ンティーチングシステム１０においては、第１及び第２
のツールＴ１及びＴ２が取り付けられた第４のジョイン
トＪ４及び第５のジョイントＪ５のうち、固定点Ｃから
みて自由度の低い第４のジョイントＪ４に取り付けられ
た第１のツールＴ１の姿勢を決定し、その後に、第５の
ジョイントＪ５に取り付けられた第２のツールＴ２の姿
勢を決定するようにしている。この場合、第２のツール
Ｔ２の姿勢を決定させる際に、第１のツールＴ１の姿勢
を保持した状態で行われるため、第２のツールＴ２の姿
勢を決定した場合においても、前記決定された第１のツ
ールＴ１の姿勢は有効なままであり、第１のツールＴ１
の先端位置が第１の溶接ポイントからずれるということ
がなくなる。

【００３６】これにより、実物ロボット１６に取り付け
られた第１及び第２のツールＴ１及びＴ２についてそれ
ぞれ自動的に、かつ正確に位置決定させることができ、
第１及び第２のツールＴ１及びＴ２を有する実物ロボッ
ト１６に対するオフラインティーチングを実現させるこ
とができる。

【００３７】また、第２のツールＴ２の姿勢を決定した
後に、第１のツールＴ１の先端点ＴＣＰ１の位置につい
て、修正・変更を目的としたタッチアップティーチング
をする必要がなくなるため、オフラインティーチングの
操作にかかる時間を大幅に短縮させることができる。

【００３８】特に、本実施の形態に係るオフラインティ
ーチングシステムにおいては、オペレータが、第１のツ
ールＴ１についての姿勢を決定する前に、第２のツール
Ｔ２についての姿勢を決定しようとしたときに、エラー
メッセージがモニタ１２に表示されることになる。

【００３９】この場合、第１及び第２のツールＴ１及び
Ｔ２の位置決定の順番が間違っていることを事前に、か
つ早期に認識させることができるため、誤操作による修
正・変更作業を不要とすることができ、オフラインティ
ーチング作業の効率化を図ることができる。

【００４０】この実施の形態においては、５軸の実物ロ
ボット１６に適用した例を示したが、その他、図５に示
すように、４軸のロボット５０にも適用させることがで
きる。この４軸のロボット５０は、図５に示すように、
第１及び第２のツールＴ１及びＴ２が例えば水平方向に
沿って並設され、特に、第２のツールＴ２が第１のツー
ルＴ１に対して接近又は離反するように移動可能とされ
ている。

【００４１】具体的には、前記ロボット５０は、ロボッ
ト全体を固定点Ｃに対してＹ軸の方向に摺動させるため
の第１のジョイントＪ１と、ロボット５０の上部をＸ軸
の方向に摺動させるための第２のジョイントＪ２と、第
１及び第２のツールＴ１及びＴ２が取り付けられた部材
全体をＺ軸の方向に摺動させるための第３のジョイント
Ｊ３と、第２のツールＴ２をＵ軸の方向に摺動させるた
めの第４のジョイントＪ４とを有して構成されている。

【００４２】そして、この場合も、最初に第１のツール
Ｔ１に対して教示を行って、第１のツールＴ１の先端点
ＴＣＰ１が第１の溶接ポイントに到達するまでの姿勢を
決定させる。その後、前記第１〜第３のジョイントＪ１
〜Ｊ３を保持した状態で、第２のツールＴ２に対して教
示を行って、第２のツールＴ２の先端点ＴＣＰ２が第２
の溶接ポイントに到達するまでの姿勢を決定させる。

【００４３】このロボット５０では、第１及び第２のツ
ールＴ１及びＴ２が一方向（例えば水平方向）に並設さ
れていることから、１つの姿勢で、２つの異なる溶接ポ
イントを同時に打点する場合に好適となる。

【００４４】具体的に、図６に示すワークＷに対して姿
勢決定させる場合について説明する。まず、ワークＷに
は、例えば一列に並んだ複数の溶接ポイント（Ｐ１，Ｐ
２・・・）が設定されている。

【００４５】そして、第１の姿勢（ＰＯＳＥ１）の決定
において、第１のツールＴ１の先端点ＴＣＰ１を第１の
溶接ポイントＰ１に位置決定させた後、第２のツールＴ
２の先端点ＴＣＰ２を第４の溶接ポイントＰ４に位置決
定させる。実際のワークＷに対する溶接時には、第１の
姿勢（ＰＯＳＥ１）でこれら第１及び第４の溶接ポイン
トＰ１及びＰ４が同時に打点されることになる。

【００４６】次に、第２の姿勢（ＰＯＳＥ２）の決定に
おいて、第１のツールＴ１の先端点ＴＣＰ１を第２の溶
接ポイントＰ２に位置決定させた後、第２のツールＴ２
の先端点ＴＣＰ２を第５の溶接ポイントＰ５に位置決定
させる。この第２の姿勢（ＰＯＳＥ２）で第２及び第５
の溶接ポイントＰ２及びＰ５が同時に打点されることに
なる。

【００４７】次に、第３の姿勢（ＰＯＳＥ３）の決定に
おいて、第１のツールＴ１の先端点ＴＣＰ１を第３の溶
接ポイントＰ３に位置決定させた後、第２のツールＴ２
の先端点ＴＣＰ２を第６の溶接ポイントＰ６に位置決定
させる。この第３の姿勢（ＰＯＳＥ３）で第３及び第６
の溶接ポイントＰ３及びＰ６が同時に打点されることに
なる。

【００４８】以下、同様に行うことによって、一列に並
んだ複数の溶接ポイント（Ｐ１，Ｐ２・・・）に対して
第１及び第２のツールＴ１及びＴ２の各先端点ＴＣＰ１
及びＴＣＰ２を簡単に位置決定させることができる。

【００４９】この実施の形態においては、５軸の実物ロ
ボット１６又は４軸のロボット５０を想定して複数のツ
ールＴ１及びＴ２の位置決定を行う例を示したが、その
他、６軸のロボットやそれ以外のロボット等にも簡単に
適用させることができる。

【００５０】また、前記例では、２つのツールＴ１及び
Ｔ２が取り付けられた実物ロボット１６又はロボット５
０を姿勢決定する場合について説明したが、３つ以上の
ツールが取り付けられたロボットにも容易に適用させる
ことができる。

【００５１】前記例では、溶接ガンのロボットのオフラ
インティーチングに適用した場合を示したが、その他、
塗装用ロボットや搬送用ロボットにも容易に適用させる
ことができる。

【００５２】なお、この発明に係るオフラインティーチ
ング方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要
旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはも
ちろんである。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るオフ
ラインティーチング方法によれば、複数の軸にそれぞれ
ツールが取り付けられた多軸ロボットに対して姿勢を決
定するためのオフラインティーチング方法において、そ
れぞれツールが取り付けられた複数の軸のうち、固定点
からみて自由度の低い軸に取り付けられたツールの姿勢
を決定する第１のステップと、決定された前記ツールの
姿勢を保持した状態で次に自由度の高い軸に取り付けら
れた別のツールの姿勢を決定する第２のステップとを含
み、前記第２のステップを繰り返すことにより、すべて
のツールについての姿勢を決定するようにしている。

【００５４】このため、ロボットに取り付けられた複数
のツールについてそれぞれ自動的に、かつ正確に位置決
定させることができ、複数のツールを有するロボットに
対するオフラインティーチングにも容易に対応させるこ
とができる。

【００５５】また、複数のツールに対する位置決定を行
った後の修正・変更を目的としたタッチアップティーチ
ングが不要となり、オフラインティーチングの操作にか
かる時間を大幅に短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るオフラインティーチングシ
ステムを示す構成図である。

【図２】５軸の実物ロボットの一例を拡大して示す斜視
図である。

【図３】図２に示すロボットをジョイント及びツールを
中心に模式的に示す図である。

【図４】本実施の形態に係るオフラインティーチングシ
ステムでの操作手順を示すフローチャートである。

【図５】４軸のロボットをジョイント及びツールを中心
に模式的に示す図である。

【図６】ワークに設定された多数の溶接ポイントに対し
て複数の姿勢を決定する場合の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…オフラインティーチングシステム １４…オフラインティーチング装置 １６…実物ロボッ
ト １８…ロボットコントローラ ５０…ロボット Ｔ１…第１のツール Ｔ２…第２のツー
ル ＴＣＰ１…第１のツールの先端点 ＴＣＰ２…第２の
ツールの先端点 Ｊ１〜Ｊ５…第１〜第５のジョイント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の軸にそれぞれツールが取り付けられ
   た多軸ロボットに対して姿勢を決定するためのオフライ
   ンティーチング方法において、 それぞれツールが取り付けられた複数の軸のうち、固定
   点からみて自由度の低い軸に取り付けられたツールの姿
   勢を決定する第１のステップと、 決定された前記ツールの姿勢を保持した状態で次に自由
   度の高い軸に取り付けられた別のツールの姿勢を決定す
   る第２のステップとを含み、 前記第２のステップを繰り返すことにより、すべてのツ
   ールについての姿勢を決定することを特徴とするオフラ
   インティーチング方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のオフラインティーチング方
   法において、 自由度の低い軸に取り付けられたツールについて姿勢を
   決定させる前に、自由度の高い軸に取り付けられたツー
   ルについて姿勢を決定しようとしたときに、警告を出す
   ことを特徴とするオフラインティーチング方法。
3. 【請求項３】請求項１記載のオフラインティーチング方
   法において、 前記多軸ロボットが溶接ガンのロボットである場合に、
   前記各ツールはそれぞれのツール先端位置を同時に打点
   することを特徴とするオフラインティーチング方法。