JPS6055412A - Νｃデ−タ作成方法 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明はＮＣ７Ｊ−夕作成方法に係り、特に曲面の表向
から所定距離だけ離れた通路に沿って作業ヘッドを移動
させて塗装などの作業を実行する機械のＮＣデータ作成
方法に関する。

〈従来−技術〉 ワーク向への塗装をロボットにより行なう塗装ロボット
においては、塗装精度上塗料を吐き出すノズル（ヘッド
）を塗装曲面から所定距離だけ陥れた通路に沿って、且
つ塗装曲面に対し一定角度となるように移動させながら
塗装乞行なう必要がある。

このため、従来のプレイパック式ロボットにおいて通路
の教示作業に際しては、作業ヘッドを塗装曲面より一定
距離りだけ離れた位置に且つ作業ヘッドが塗装曲面に対
し一定角度となるように位置決めし、該位置を教示して
いた。

〈従来技術の欠点〉 しかし、このように作業ヘッドを塗装曲面より一定距離
りだげ離して位置決め教示する教示作業は煩雑となると
共に、精度の良い教示ができない欠点があった。

〈発明の目的〉 本発明の目的は簡単に、曲面より一定距離りだけ離れた
通路に沿って作業ヘッドを移動させることができるＮＣ
ｆ−夕を作成することができるＮＣｆ−夕作成方法を提
供することである。

本発明の別の目的は塗装ロボットの教示データを簡単な
操作で教示できるＮＣ７ｊ−夕作成方法を提供すること
である。

〈発明の概要〉 本発明は曲面の表面から所定距離だけ離れた通路に沿っ
て作業ヘッドを移動させて塗装などの作業を実行する機
械のＮＣｆ−夕作成方法である。

第１図は不発明の概略説明図であり、曲面Ｃ８上のポイ
ン）Ｐｏに応じた位置データ（Ｘ＋３’＋Ｚ）と該ポイ
ントにおける作業ヘッドＷＨＤ　の中心軸ベクトルＢＲ
の単位成分（ｉｌｊ、ｋ）と、作業時における該曲面の
表面から作業ヘッドＷＨＤ　先端迄の距離りを用いて、
作業ヘッドの位飯制ｍ−ｒ−タ（ｘ。

）’ｍｚ）を Ｘ±ｘ＋１−Ｄ Ｙ−ｙ＋ｊ−Ｄ Ｚ＝ｚ＋ｋ　−Ｄ よりめ、該求めた位置制御ｒ−夕を用いて前記作業ヘッ
ドの位置制御用のＮＣデータを作成するＮＣ７−’−タ
作成方法である。

〈実施例〉 第２図は本発明の１実施例ブロック図、第３図は本発明
に係るＮＣ？’−夕作成方法の処理の流れ図である。

一教示操作盤１０１上のそ−ド選択スイッチ１０１ａを
ティーチモードにして所定のジョグ釦を押圧すれば、プ
ロセッサ１０２は直ちにこれを認識し、以後ＲＯＭ１０
３に記憶されているコントロールプログラムの制御で該
押圧されたジョグ釦に応じた方向にロボットノ・ンドＲ
ＨＤ（第１図参照）を、換言すれば作業ヘッドＷＨＤ　
を移動すべく処理を開始する。

たとえは＋Ｘ軸方向のジョグ釦＋ＪＸが押圧されたとす
ればプロセッサ１０２は微小インクリメンタル量＋ΔＸ
　を該ジョグ釦が押圧されている間、所定時間毎にパル
ス分配器１０４に出力する。ノクルス分配器１０４はイ
ンクリメンタル量ΔＸが入力されれば、該入力されたイ
ンクリメンタル量に基いてパルス分配演算を行なって分
配ノ母ルスＰｘを発生する。この分配パルスＰｘはサー
ボ回路１０５Ｘに人力され、サー？モータ１０６Ｘを駆
動し、作業ヘッドＷ）ｉＤを＋Ｘ軸方向に移動する。以
後、前記所定時間が経過すればプロセッサ１０３は ｘ１″１△ｘ−＋Ｘ′　（１） の演算を行なってワーキングメモリ１０７に記憶されて
いる現在位置ｘａ　を更新すると共に、ジョグ釦が押圧
されている限り、微小インクリメンタル量ΔＸを再びノ
９ルス分配器１０４に入力する。以後、同様な処理が行
われ、ジョグ卸の押圧が解除されればΔＸに相当するパ
ルスを分配後、（１）式の演算を行なって＋Ｘ軸方向の
移動処理を終了する。

以後、同様に作業ヘッドＷＨＤをジョグ１十ＪＹ、　−
ＪＹ、　十ＪＺ、　−ＪＺを適宜操作してＹ軸、ｚａ方
向に移動させ、作業ヘッド先端を塗装曲面Ｃ８上の所望
ポイントＰ０に位置決めする。

ついで、垂直回転方向ジョグ１十ＪＢ、−ＪＢ及び水平
回転方向ジョグ釦＋ＪＣ，−ＪＣをそれぞれ操作して０
ざットハンドＲＨＤｇ回転し、作業ヘッドＷＨＤ　の中
心軸を塗装向に対して所定角度（たとえば直角）となる
ようにする。

そして、その時の垂直回転方向（Ｂ軸方向）の位置ｂａ
、水平回転方向（Ｃ軸方向）位置ｃ８　を（υ式と同様
な演算を行なって更新し、該す１、Ｃ１をワーキングメ
モリ１０７に記憶する。尚、第４図は作業ヘッドの回転
中心Ｑ。

（第１図参照）を原点として１０交座標系と球座標系（
半径りを想定した説明図であり、Ｂ軸方向及びＣ軸方向
現在位置をｂ８、ｃｊＬとすれば長さｌの作業ヘッド先
端Ｐａの直交座標値（Ｉｏ　ＩＪＯｖ　Ｋｏ　）は １゜＝　ｚ−ｓｉｎｂ　−ｃｏｓｅ　（２１、ｒ、　−
＊・５ｌｎｂ　・５ｉｎｅ　（３）ＫＯ−１°ｃｏｓｂ
　（４Ｊ トルの単位成分（’＋ｊｖｋ）は ｓ　＝ｓｍ　ｂａ、ｃｏｓｃａ（５） Ｊ　−８１１１１）ａ４１１１ＣＢ　（６Ｊｋ＝ｃｏｓ
ｂａ　（７） となる。

オペレータは作業ヘッドＷＨＤ　のポイントＰｏへの位
置決め及び該作業ヘッドの塗装曲面に対する傾きを制御
した後、教示操作盤１０１上のレコード釦１０１ｂを押
圧する。

レコード釦が押圧されればプロセッサ１０２はツーキン
グメモリ１０７に記憶されているＢ軸、Ｃ軸の現在位置
ｂ＠　ｓ　ｃ＠　を用いて（５）〜（７）式の演算を行
なって作業ヘッドの中、Ａクトルの単位成分１ｗｊ＊ｋ
をめる。

ついで、プロセッサ１０２はワーキングメモリ１０７に
記憶されているロボットハンドの回転中心位置Ｑ０の座
標値Ｘ、７．！、と、前記求めた単位成分１ｓｊ＋にと
、別途キーボード１０９から入力されている所定距離り
とを用い又、次式により、 Ｘ−Ｘａ＋しＤ（８） Ｙ”　）’ａ＋Ｊ　、Ｄ　（９） ｚ−ｚ　ａ　十に−Ｄ　（１０） 作業ヘッド先端が塗装曲面より距離りだけ離れた位置Ｐ
ｏ　’にくるような作業ヘッドの回転中心位ｔＱｏ　’
の座標値（Ｘ　＊　Ｙ　ｖ　Ｚ　）をめる。

そして請求めたｘ、ｙ、ｚ及びｂｌ、　ｅ、をデータメ
モリ１０８に記憶すれば頑イン）Ｐ。

の教示が終了する。

以後、全教示ポイントの教示が終了する迄上記作業な繰
返えせば作業ヘッドの位置決めデータがデータメモリ１
０８に形成される。

尚、以上は作業ヘッドＷＨＤを塗装曲部上のポイントに
順次位置決めすると共に、作業ヘッドの中心軸ベクトル
が塗装曲面に対し一定の傾きとなるように作業ヘッドの
傾きを制御してＮＣデータを作成する場合であるが以下
の手法により作業ヘッドの中心軸ベクトルをめることも
できる。

第５図はかかる別のＮＣ′ｙ′−夕作成方法を実現する
だめのブロック図、第６図は同別の処理の流れ図、第７
図及び第８図は同説明図である。第５図中２０１は塗装
曲面上の任急のポイントの座標値を検出できる公知の検
出装＆、２０２はプロセッサ、　、２０３はコントロー
ルグロダラムを記憶するＲＯＭ、２０４は、ワーキング
メモリ、２０５はデータメモリ、２０６はキー＋＋？−
１（である。

さて、曲面Ｃ８（第７図）上の任意のポイントＰｏにお
ける法線ペクト＃Ｎは一般に以下の手法でまる。すなわ
ち、（イ）ポイント烏近傍の４点をＰ＋　ＩＦ２　＊　
ｓ　ＩＦ４　とする。

（ロ）ポイントＰＯｅｌｅＰｆｆｉ　を通る円弧ＣＲ（
第８図）をめ、該ポイン）Ｐ。で円弧ＣＲＶｃ接する接
線ベクトルＵをめる。（／１同様に、ポイントＰｏ　ｅ
Ｐｓ　ＩＦ５　を通る円弧をめ、該ポイン）Ｐ。で該円
弧に接する接線ベクトルＶをめる。に）これら接線ペク
ト−瞥−知 ルＵとＶの外積をめればポイン）Ｐｏにおける法線ベク
トルＮがまる。すなわち、Ｎ　−Ｕ　ｘ　Ｖ　（１１） 従って、作業ヘッドの塗装曲面に対する゛傾きを法線ベ
クトル方向をすれは以下の処理によりＮＣデータを作成
することができる。

ヒ）　検出装置２０１の検出プ算−グ或いはスタイラス
￥塗装曲面Ｃ８上のポイントＰ。

に位置決めし、該ポイントの座標値（ｘ３゜７ａ’＋Ｚ
ａ）をワーキングメモリ２０４に格納する。同様にポイ
ントＰ。近傍で該ポイントｐ、の周囲の４点ｐ、　ＩＦ
２１Ｐ＄　ＩＦ４の座標値（−Ｘｌ　＊　）’１　ｖ　
Ｚｉ　）（１”１　ｗ２　ｔ３　＋４）を検出してワー
キングメモリ２０４に記憶する。

（ロ）　ポイントＰ。−Ｐ４の座標値が氷まれば、プロ
セッサ２０２はポイントＰａ　ｅＰｌ　ｔｐ２を通る円
弧をめると共に、該円弧にポイン）Ｐｏで接する接線ベ
クトルＵをめる。

尚、３点の位置座標より円弧及び該円弧に接する接線を
導出する方法は公知である。

（ハ）ついで、ポイントＰＯＩＰ３１Ｐ４　を通る円弧
をめると共に、該円弧にポイントＰ、で接する接線ベク
トル■をめる。

に）　（１１）式より法線ベクトル（ｉｌｊ９ｋ）をめ
る。

（ホ）　法線ベクトル（ｉｅｊｓｋ）がまればｆロセツ
サ２０２は、ワーキングメモリ２．ｏ４に記憶されてい
る。ポイントＰｏの位置データ（”ａ　＋　Ｆａ　ｌ　
ｚｌｌ　）と、法線ベクトルと、別途キーボード２０６
から入力されている所定距離りとを用いて、（８）〜（
１０）式により塗装曲面Ｃ８より距離り離れた位置をめ
データメモリ２０５に記憶する。

（へ）一方、垂直回転方向位置（Ｂ軸位置）ｂ及び水平
回転方向付１ｔ（Ｃ軸位置）ｃを次式によりめ ｒ−タメモリ２０５に格納する。尚、（１２）、（１３
）式は周知の如く直交座標系から球座標系への変換式で
ある。

（トノ　以上によりポイントＰ、の教示が終了し、記作
業を繰返えせば作業ヘッドの位置決め用のＮＣデータが
ｆ−タメモリ１０８に形成されることになる。尚、第５
図においてはポイントＰ。−Ｐ４の位置を検出して法線
ベクトルをめるようにしたが、スタイラス先端をポイン
トＰｏに接触させるだけで該ポイントＰ、の位置と法線
ベクトルがめられるなら゛い装置を検出装［２０１とし
て用いる場合には単にスタイラスをボイドＰ。、ｍ位置
させるだけでよい。又、かかるならい装置を検出装置２
０１として用いる場合には第９図に示すように曲面ＣＳ
上の通路（点線参照）に沿ってスタイラス３０１を移動
させ、一定時間毎に既いは一足移動距離毎にポイン）Ｐ
ｉ　の位置座標値（ｘａ。

ｙｌｔＺａ）と法線ベクトル（１＋ｊｔｋ）とを検出す
るように構成できる。

更に以上の説明では作業ヘッド式或いはスタイラスなど
を曲面上のポイントに順次位置動Ｊ口に所定ポイントの
位置座標値（Ｉｖｙ＠＊！Ｂ）と法線ベクトルｌ＊Ｌｋ
とをめるように構成した場合であるが、曲面ＣＳが曲面
創生手法により別途作成されている場合には、該曲面創
生手法により得られた曲面データ（ポイントの位置デー
タ）を用いて第６図に示す流れ図に従って、移動順にｔ
３１ｒ定ポイントの位置座標値（”ａｓ）’ａｓ’ａ　
）と法線ペクト”　ＣＬｊｅｋ　）をめるように構成す
ることもできる。

く＠明の効果〉 以上、本発明においては曲面上のポイントＰｏＫ応じた
位置データ（ｘ、ｙ、ｚ　）と該ポイントにおける作業
ヘッドの中心軸ベクトルの単位成分（１＊Ｌｋ　）と、
皺曲（２）の狭面から作業ヘッド塩の距離りを用いて、
作業ヘッドの位置制御データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ　）を Ｘ−１＋　１・Ｄ Ｙ　＝　ｙ　＋Ｊ−Ｄ Ｚ＝ｚ十に−ｐ よりめ、該求めた位置制御１１７Ｊ−夕を用いて前記作
業ヘッドの位置制御用のＮＣ７′−夕を作成するように
構成したから、作業ヘッド或いは検出センサを曲面から
一定距離離れた位置に位置決めしてＮｊデータを作成す
る必要がなく、ＮＣデータ特に塗装ロボット用のＮＣデ
ータの作成が容易になった。

又、曲面上のポイン）Ｐ。に近傍する４点の位置データ
を用いる場合にはこれら位置データより自動的に作業ヘ
ッドを法線方向に向けるＮＣデータを作成でき、従って
中心軸ベクトルの方向を何等考慮する必要がなく、しか
も実際の作業に際して確実に作業ヘッドを法線方向に向
けることができ精度の＾い作業ができる。

【図面の簡単な説明】

あ１図は本発明の概略説明図、第２図は本発明の１実施
例ブロック図、第３図は本発明に係るＮＣ７’−夕作成
方法の処理の流れ図、第４図は作業ヘッドの回転中心を
原点とした直交座標系と球座種糸の説明図、第５図は本
発明の別の実施例フ゛ロック図、第６図は同別の処理の
流れ図、第７図及び第８図は同説明図、第９図は本発明
の別の実施例説明図である。 Ｃ８・・・塗装曲面、ＷＨＤ・・・作業ヘッド、ＲＨＤ
・・・口がットハンド、 １０１・・・教示操作盤、１０２．２［１２・・・グロ
セツツ°、１０３，２０３・・・ＲＯＭ。 １０４・・・パルス分配器、１０γ、２ｏ４・・・ワー
キングメモリ、１０８，２０５・・・データメモリ、２
０１・・・検出装動、。 特許出願人　ファナック株式会社 代理人　弁理士齋藤千幹

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　曲面上のポイン）ＰｏＫ応じた位置データ（ｘ
   ｗ）’＊Ｚ）と該ポイントにおける作業ヘッドの中心軸
   ベクトルの単位成分（ｌ。 」、ｋ）をめ、これら位置データと中心軸ベクトルの単
   位成分と該曲面の表面から作業ヘッド塩の距離りを用い
   て、作業ヘッドの位置制御データ（ＸＩＹ、Ｚ）を Ｘ−ｘ＋　ｉ　−Ｄ Ｙ−ｙ＋Ｊ−Ｄ Ｚ＝ｚ十に−Ｄ よりめ、該求めた位置制御データを用いて前記作業ヘッ
   ドの位置制御用のＮＣデータを作成することを特徴とす
   るＮＣｆ−タ作成方法。
2. （２）作業ヘッド先端を曲面上のポイン）Ｐ。 に位置決めすると共に、該作業ヘッドを曲面に対し所定
   角度となるように位置決めし、その時の作業ヘッド先端
   位置に応じた座標値を（ＸｗＦｍりとすると共に、作業
   ヘッドの垂直回転方向位置なり及び作業ヘッドの水平回
   転方向位置なＣとするとき １ｗ８１ｎｂ−ｃｏｓｃ Ｊ＝８ｉ１１ｂ−８ｊｎｃ ｋ＝ｃｏｓｂ より前記単位ベクトルを演算することを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載のＮＣデータ作成方法。
3. （３）　前記曲面上のポイン）Ｐ。の位置データと該ポ
   イント近傍の少なくとも２点Ｐ３、Ｐ、の位［７”−夕
   とを用いて、これら３点を通る円弧にポイントＰｏで接
   する接線ベクトルＵを演算し、又前記ポイントＰｏの位
   置データと該ポイント近傍の少なくとも別の２点Ｐ３　
   、Ｐ　４の位置データとを用いてこれら３点を通る円弧
   にポイン）Ｐ６で接する接線ベクトル■を演算し、前記
   中心軸ベクトルを接線ベクトルＵとＶの外積よりめるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のＮＣ７
   ″−夕作成方法。