CN105563463B - 加工装置、示教方法、工件的生产方法、控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加工装置、示教方法、工件的生产方法、控制器及控制方法。加工装置能够容易地进行生产设备构筑。加工装置(1)具备机器人(10)和控制器(100)。机器人具有：使回转部(12)回转的致动器(21)、使第一臂部(13)围绕第二轴线(Ax2)摆动的致动器(22)、使第二臂部(14)围绕第三轴线(Ax3)摆动的致动器(23)、调节前端部(16)的姿态的多个致动器(24～26)、调节轴线(Ax2、Ax3)之间的距离的致动器(27)。控制器(100)构成为执行如下：计算出致动器(21～26)的动作目标值；在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式计算出致动器(21～27)的动作目标值。

Description

加工装置、示教方法、工件的生产方法、控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及加工装置、示教方法、工件的生产方法、控制器及控制方法。

背景技术

专利文献1公开了一种点焊装置，其具备将轿车的车身面板等作为工件保持的工件固定台、对工件实施点焊的机器人。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-279496号公报

发明内容

发明要解决的问题

在包括使用机器人的加工装置的生产设备中，需要将机器人配置在有限的空间，并且防止机器人与工件或周边设备等的干涉。为了实现这一要求，有时在包括机器人的配置、动作示教的生产设备构筑中需要高度的经验、技能。因此，本发明的目的在于提供一种能够容易进行生产设备构筑的加工装置、示教方法、工件的生产方法、控制器及控制方法。

用于解决问题的技术方案

本发明涉及的加工装置具备：对工件进行加工的机器人；和控制机器人的控制器，机器人具有：相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；第一致动器，其使回转部围绕第一轴线回转；第二致动器，其使第一臂部围绕第二轴线摆动；第三致动器，其使第二臂部围绕第三轴线摆动；多个姿态调节致动器，其调节前端部的姿态；以及距离调节致动器，其调节第二轴线及第三轴线之间的距离，控制器具有：目标获取部，其获取前端部的位置、姿态的目标值；第一计算部，其在固定了距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器及多个姿态调节致动器的动作目标值；判定部，其将第一～第三致动器及多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内；第二计算部，其在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器的动作目标值；以及输出部，其按照动作目标值来控制第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器。

本发明涉及的加工装置具备：对工件进行加工的机器人；和控制机器人的控制器，机器人具有：相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；第一致动器，其使回转部围绕第一轴线回转；第二致动器，其使第一臂部围绕第二轴线摆动；第三致动器，其使第二臂部围绕第三轴线摆动；多个姿态调节致动器，其调节前端部的姿态；以及距离调节致动器，其调节第二轴线及第三轴线之间的距离，控制器构成为执行如下：获取前端部的位置、姿态的目标值；在固定了距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器及多个姿态调节致动器的动作目标值；将第一～第三致动器及多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内；在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器的动作目标值；以及按照动作目标值来控制第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器。

本发明涉及的示教方法使用上述加工装置，包括以下步骤：向控制器输入位置、姿态的目标值；以及将以与位置、姿态的目标值对应的方式由控制器计算出的第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器的动作目标值存储于控制器。

本发明涉及的工件的生产方法使用机器人，机器人具有：相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；第一致动器，其使回转部围绕第一轴线回转；第二致动器，其使第一臂部围绕第二轴线摆动；第三致动器，其使第二臂部围绕第三轴线摆动；多个姿态调节致动器，其调节前端部的姿态；以及距离调节致动器，其调节第二轴线及第三轴线之间的距离，工件的生产方法包括以下步骤：获取前端部的位置、姿态的目标值；在固定了距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器及多个姿态调节致动器的动作目标值；将第一～第三致动器及多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内；在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器的动作目标值；以及按照动作目标值来控制第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器。

本发明涉及的控制器具备：目标获取部，其获取机器人的前端部的位置、姿态的目标值，机器人具有：相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；第一致动器，其使回转部围绕第一轴线回转；第二致动器，其使第一臂部围绕第二轴线摆动；第三致动器，其使第二臂部围绕第三轴线摆动；多个姿态调节致动器，其调节前端部的姿态；以及距离调节致动器，其调节第二轴线及第三轴线之间的距离；第一计算部，其在固定了距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器及多个姿态调节致动器的动作目标值；判定部，其将第一～第三致动器及多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内；第二计算部，其在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器的动作目标值；以及输出部，其按照动作目标值来控制第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器。

本发明涉及的控制方法，包括以下步骤：获取机器人的前端部的位置、姿态的目标值，机器人具有：相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；第一致动器，其使回转部围绕第一轴线回转；第二致动器，其使第一臂部围绕第二轴线摆动；第三致动器，其使第二臂部围绕第三轴线摆动；多个姿态调节致动器，其调节前端部的姿态；以及距离调节致动器，其调节第二轴线及第三轴线之间的距离；在固定了距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器及多个姿态调节致动器的动作目标值；将第一～第三致动器及多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内；在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器的动作目标值；以及按照动作目标值来控制第一～第三致动器、多个姿态调节致动器及距离调节致动器。

发明效果

根据本发明，能够容易地进行生产设备构筑。

附图说明

图1是表示加工装置的概略结构的示意图。

图2是控制器的硬件结构图。

图3是表示使用机器人的加工步骤的流程图。

图4是表示动作模式的生成步骤的流程图。

图5是例示距离调节致动器的作用的图。

图6是表示机器人的另一配置例的俯视图。

图7是表示机器人的又一配置例的俯视图。

附图标记说明

1…加工装置、10…机器人、12…回转部、13…第一臂部、14…第二臂部、15…手腕部、16…前端部、17…末端执行器(焊接装置)、21…第一致动器、22…第二致动器、23…第三致动器、24…第四致动器(姿态调节致动器)、25…第五致动器(姿态调节致动器)、26…第六致动器(姿态调节致动器)、27…第七致动器(距离调节致动器)、100…控制器、111…目标获取部、112…第一计算部、113…判定部、114…第二计算部、115…输出部、Ax1…第一轴线、Ax2…第二轴线、Ax3…第三轴线、Ax4…第四轴线、Ax5…第五轴线、Ax6…第六轴线、Ax7…第七轴线(距离调节用的轴线)、L1…第二轴线及第三轴线之间的距离、W…工件。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式详细地进行说明。在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素标注相同附图标记，并省略重复的说明。

〔加工装置〕

如图1所示，加工装置1具备：两台机器人10、搬运装置30、控制器100、示教编程器120。

(机器人及搬运装置)

机器人10例如为对汽车车身等工件W进行加工的机器人。作为一例，机器人10具备：基台11、回转部12、第一臂部13、第二臂部14、手腕部15、前端部16、末端执行器17、第一致动器21、第二致动器22、第三致动器23、第四致动器24、第五致动器25、第六致动器26、第七致动器27。

基台11固定于地面(设置面)，且支承整个机器人10。

回转部12、第一臂部13、第二臂部14、手腕部15及前端部16相互串联连接。回转部12设置于基台11上，且能够围绕铅垂的(沿图示z轴的)第一轴线Ax1回转。

第一臂部13能够围绕经过回转部12与第一臂部13的连接部分的水平的第二轴线Ax2摆动。

第二臂部14能够围绕经过第一臂部13与第二臂部14的连接部分的水平的第三轴线Ax3摆动。第三轴线Ax3相对于第二轴线Ax2平行。第二臂部14能够围绕沿着其中心轴线的第四轴线Ax4回转。

手腕部15能够围绕经过第二臂部14与手腕部15的连接部分的第五轴线Ax5摆动。

前端部16能够围绕沿手腕部15的中心轴线的第六轴线Ax6回转。

末端执行器17例如为点焊装置，且设置于前端部16。作为一例，末端执行器17装卸自如地安装于前端部16，且能够与其他的末端执行器进行更换。末端执行器17也可与前端部16一体化。末端执行器17只要是加工用的工具即可为任意的部件，并不限定于点焊装置。例如，末端执行器17既可是电弧焊装置，也可是进行焊接以外操作的刀具、螺丝拧紧装置等。

在此，第一臂部13由相互串联连接的连杆13A、13B构成，且连杆13A连接于回转部12，连杆13B连接于第二臂部14。第一臂部13能够围绕经过连杆13A、13B的连接部的第七轴线Ax7弯曲。换言之，连杆13B能够围绕经过连杆13A、13B的连接部的第七轴线Ax7摆动。第七轴线Ax7相对于第二轴线Ax2及第三轴线Ax3平行。

第一致动器21例如设置于基台11，使回转部12围绕第一轴线Ax1回转。

第二致动器22例如设置于回转部12及第一臂部13之间，使第一臂部13围绕第二轴线Ax2摆动。

第三致动器23例如设置于第一臂部13及第二臂部14之间，使第二臂部14围绕第三轴线Ax3摆动。

第四致动器24例如设置于第二臂部14的基部，使第二臂部14围绕第四轴线Ax4回转。在第二臂部14连接有手腕部15，因此，使第二臂部14回转相当于使手腕部15回转。即第四致动器24使手腕部15围绕第四轴线Ax4回转。

第五致动器25例如设置在第二臂部14及手腕部15之间，使手腕部15围绕第五轴线Ax5摆动。

第六致动器26例如设置于手腕部15，使前端部16围绕第六轴线Ax6回转。

第四致动器24、第五致动器25及第六致动器26为调节前端部16的姿态的多个姿态调节致动器的一例。

第七致动器27例如设置于连杆13A、13B的连接部，使第一臂部13围绕第七轴线Ax7弯曲。换言之，第七致动器27使连杆13B围绕第七轴线Ax7摆动。第七致动器27为距离调节致动器的一例，通过使第一臂部13围绕距离调节用的第七轴线Ax7弯曲，调节第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离L1。

如此一来，机器人10相对于能够自如地改变前端部16的位置及姿态的所谓六轴机器人，增加了调节第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离L1的冗余自由度。致动器21～26例如由电动的伺服电机、齿轮头及制动器等构成。伺服电机、齿轮头及制动器等并不一定配置在轴线Ax1～Ax7上，也可配置在从这些轴线偏离的位置。

搬运装置30以改变工件W及机器人10的相对位置的方式来搬运工件W。作为一例，搬运装置30具有托盘31和搬运致动器32。托盘31支承工件W。搬运致动器32例如将电动机或液压马达等作为动力源，并沿水平的一直线(沿图示x轴)搬运托盘31。

两台机器人10配置成，在与由搬运装置30进行搬运的搬运方向(沿图示x轴的方向)正交的方向(沿图示y轴的方向)上夹着工件W。以下，将图示y轴的正方向设为“左方向”，将图示y轴的负方向设为“右方向”。左侧的机器人10对于工件W左侧的加工部位P1进行加工，右侧的机器人10对于工件W右侧的加工部位P2进行加工。

左侧的机器人10配置成，能够不与工件W干涉地对自该机器人10侧(左侧)起的全部加工部位P1进行加工。作为一例，左侧的机器人10配置成，能够不与工件W干涉地使末端执行器17到达最上部的加工部位P1及最下部的加工部位P1这两个部位。

右侧的机器人10配置成，能够不与工件W干涉地对自该机器人10侧(右侧)起的全部加工部位P2进行加工。作为一例，右侧的机器人10配置成，能够不与工件W干涉地使末端执行器17到达最上部的加工部位P2及最下部的加工部位P2这两个部位。

(控制器及示教编程器)

控制器100为控制两台机器人10及搬运装置30的装置。示教编程器120为利用有线或无线对于控制器100进行数据的输入输出的装置。

作为功能性结构，控制器100具有：目标获取部111、第一计算部112、判定部113、第二计算部114、输出部115、存储部116。

存储部116存储机器人10的动作模式。动作模式例如为致动器21～27的动作目标值的时间序列数据。

目标获取部111从示教编程器120获取前端部16的位置、姿态的目标值。目标获取部111获取的位置、姿态的目标值既可由用户向示教编程器120输入，也可经由示教编程器120从记录介质读取。

第一计算部112在将距离调节用的第七致动器27的动作目标值固定为初始值的条件下，计算与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26的动作目标值，并将致动器21～27的动作目标值存储于存储部116。

第七致动器27的动作目标值为调节第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离L1的动作量的目标值，例如第一臂部13的弯曲角的目标值。第一臂部13的弯曲角的初始值例如为0°。

第一致动器21的动作目标值例如为回转部12的回转角的目标值。第二致动器22的动作目标值例如为第一臂部13的摆动角的目标值。第三致动器23的动作目标值例如为第二臂部14的摆动角的目标值。第四致动器24的动作目标值例如为手腕部15的回转角的目标值。第五致动器25的动作目标值例如为手腕部15的摆动角的目标值。第六致动器26的动作目标值为前端部16的回转角的目标值。

致动器21～26的动作目标值例如由逆运动学运算算出。第一计算部112将致动器21～27的动作目标值的计算结果存储于存储部116。

判定部113将致动器21～26中的至少任一个作为判定对象，对于作为判定对象的致动器，判定由第一计算部112算出的动作目标值是否处在容许范围内。判定部113既可将全部致动器21～26作为判定对象，也可仅将致动器21～26的一部分(例如第二致动器22、第三致动器23及第五致动器25)作为判定对象。判定部113既可仅将第三致动器23及第五致动器25作为判定对象，也可仅将第三致动器23及第五致动器25中的任一方作为判定对象。容许范围设定为，由作为判定对象的致动器驱动的部分的动作量处在可动范围内。例如在第三致动器23为判定对象的情况下，第三致动器23的动作目标值的容许范围设定为，第二臂部14的摆动角处在可动范围内。

对于至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，第二计算部114以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26及距离调节用的第七致动器27的动作目标值。具体来说，对于动作目标值处在容许范围外的致动器，第二计算部114以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式设定约束条件，再利用应用了该约束条件的逆运动学运算来计算出致动器21～27的动作目标值。

第二计算部114也可以以使第一臂部13向距离调节用的第七轴线Ax7远离工件W的方向弯曲的方式来设定上述约束条件，并计算出致动器21～27的动作目标值。

第二计算部114将致动器21～27的动作目标值的计算结果存储于存储部116，并覆盖之前的计算结果。

输出部115按照动作目标值来控制致动器21～27。具体来说，输出部115以使由致动器21～27执行的各部分的动作量与设定的动作目标值大致一致的方式来控制致动器21～27。除致动器21～27以外，输出部115还控制搬运致动器32。

控制器100只要执行如下内容即可，其硬件结构并不一定分为目标获取部111、第一计算部112、判定部113、第二计算部114、输出部115及存储部116。所述内容包括：获取前端部16的位置、姿态的目标值；在固定了距离调节用的第七致动器27的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26的动作目标值；将致动器21～26中的至少任一个致动器作为判定对象，且对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内；对于至少一个作为判定对象的致动器，在动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26及距离调节用的第七致动器27的动作目标值；按照动作目标值来控制致动器21～27。

图2是表示控制器100的硬件结构的一例的图。图2所例示的控制器100具有：处理器131、内存132、存储器133、输入输出接口134、多个电机驱动器136。输入输出接口134向示教编程器120及多个电机驱动器136进行数据的输出输入。多个电机驱动器136分别控制两台机器人10的致动器21～27及搬运致动器32。处理器131与内存132及存储器133的至少一方协作并执行程序，并经由输入输出接口134进行数据的输出输入，从而使控制器100起到目标获取部111、第一计算部112、判定部113、第二计算部114、输出部115及存储部116的作用。

控制器100的硬件结构并不限于由执行程序来实现各功能。例如目标获取部111、第一计算部112、判定部113、第二计算部114、输出部115及存储部116的至少一部分既可由特定化其功能的逻辑电路来构成，也可由将该逻辑电路集成而成的ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)来构成。

〔控制方法〕

接下来，作为本发明涉及的控制方法的一例，对由控制器100控制的机器人10及搬运装置30的控制步骤进行说明。

(控制步骤的概要)

如图3所示，首先控制器100执行步骤S01。在步骤S01中，第一计算部112及第二计算部114的至少一方将致动器21～27的动作目标值的计算结果存储于存储部116，并构筑两台机器人10的动作模式。两台机器人10的动作模式构筑为对工件W进行加工。

接着，控制器100执行步骤S02～S04。在步骤S02中，输出部115以开始工件W的搬运的方式控制搬运致动器32。在步骤S03中，输出部115以执行对工件W的加工的方式控制两台机器人10。即输出部115按照存储部116中存储的动作目标值来控制两台机器人10的致动器21～27。在步骤S04中，输出部115以结束工件W的搬运的方式控制搬运致动器32。

接着，控制器100执行步骤S05。在步骤S05中，输出部115判定是否输入了加工结束的指令。加工结束的指令例如经由示教编程器120输入。在未输入加工结束的指令的情况下，控制器100将处理返回到步骤S02。由此，重复相同的加工步骤。在输入有加工结束的指令的情况下，控制器100结束处理。

(动作模式的生成步骤)

下面，对上述步骤S01中的动作模式的生成步骤更详细地说明。如图4所示，首先控制器100执行步骤S11。在步骤S11中，目标获取部111从示教编程器120获取前端部16的位置、姿态的目标值。

接着，控制器100执行步骤S12、S13。在步骤S12中，第一计算部112将距离调节用的第七致动器27的动作目标值设定为初始值。例如第一计算部112将第一臂部13的弯曲角设定为0°。在步骤S13中，第一计算部112在将第七致动器27的动作目标值固定为初始值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26的动作目标值，并将致动器21～27的计算结果存储于存储部116。

接着，控制器100执行步骤S14。在步骤S14中，判定部113将致动器21～26中的至少任一个设为判定对象，对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内。

在步骤S14中，对于至少一个作为判定对象的致动器，判定为动作目标值处在容许范围外的情况下，控制器100执行步骤S15、S16。

在步骤S15中，对于动作目标值处在容许范围外的致动器，第二计算部114以使该动作目标值易于收敛在容许范围内的方式，设定第七致动器27的动作目标值。例如第二计算部114以分担成为容许范围外的动作目标值的一部分的方式来设定第七致动器27的动作目标值。

在步骤S16中，在将第七致动器27的动作目标值固定为步骤S15中的设定值的条件下，第二计算部114计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26的动作目标值。第二计算部114将致动器21～27的动作目标值的计算结果存储于存储部116，并覆盖之前的计算结果。

然后，控制器100将处理返回至步骤S14。由此，重复步骤S14～S15，直至作为判定对象的所有致动器的动作目标值收敛在容许范围内。由此，对于动作目标值成为容许范围外的致动器，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式计算出致动器21～27的动作目标值。

在步骤S15、S16中，第二计算部114以使第一臂部13向距离调节用的第七轴线Ax7远离工件W的方向弯曲的方式来计算出致动器21～27的动作目标值即可。即控制器100也可以使第一臂部13向第七轴线Ax7远离工件W的方向弯曲的方式来控制致动器21～27。

由第二计算部114进行的致动器21～27的动作目标值的计算步骤并不限定于上述情况。例如，在步骤S15中，代替设定第七致动器27的动作目标值，也可将动作目标值成为容许范围外的致动器自身的动作目标值设定为容许范围内的值。对应于此，在步骤S16中，也可计算出致动器21～26中除了在步骤S15中设定了动作目标值的致动器以外的致动器、及第七致动器27的动作目标值。

在步骤S14中，对于作为判定对象的所有致动器，判定为动作目标值处在容许范围内的情况下，控制器100执行步骤S17。在步骤S17中，控制器100判定动作模式的构筑是否完成。具体来说，例如判定目标获取部111是否全部获取动作模式的构筑所需要的位置、姿态的目标值。是否全部获取位置、姿态的目标值例如根据用户向示教编程器120输入的完成指令或示教编程器120从记录介质读取的完成指令来进行判定。

在步骤S17中，在判定为动作模式的构筑未完成的情况下，控制器100将处理返回至步骤S11。由此，重复步骤S11～S17，直至动作模式的构筑完成，从而构筑致动器21～27的动作目标值的时间序列数据。

在步骤S17中，在判定为动作模式的构筑完成的情况下，控制器100结束处理。

〔加工装置产生的效果〕

如以上说明那样，加工装置1具备：对工件W进行加工的机器人10、控制机器人10的控制器100。

机器人10具有：相互串联连接的回转部12、第一臂部13、第二臂部14、手腕部15及前端部16；使回转部12围绕第一轴线Ax1回转的第一致动器21；使第一臂部13围绕第二轴线Ax2摆动的第二致动器22；使第二臂部14围绕第三轴线Ax3摆动的第三致动器23；调节前端部16的姿态的多个姿态调节致动器24～26；调节第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离L1的距离调节致动器27。

控制器100具有：目标获取部111，其获取前端部16的位置、姿态的目标值；第一计算部112，其在固定了距离调节用的第七致动器27的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26的动作目标值；判定部113，其将致动器21～26中的至少任一个作为判定对象，且对于作为判定对象的致动器，判定动作目标值是否处在容许范围内；第二计算部114，其在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26及距离调节用的第七致动器27的动作目标值；输出部115，其按照动作目标值来控制致动器21～27。

除了调节前端部16的位置、姿态的致动器21～26以外，机器人10还具有距离调节用的第七致动器27。因此，在维持了前端部16的位置、姿态的状态下，能够自如地改变基台11及前端部16之间的机器人10的姿态。

图5是例示第七致动器27的作用的图。图5中的双点划线所示的机器人10表示不使第一臂部13弯曲地将末端执行器17配置在加工部位的情况。双点划线所示的机器人10不与工件W干涉。相对于此，由实线表示的机器人10示出以使第一臂部13弯曲并缩短第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离的方式而使第七致动器27动作的情况。在由实线表示的机器人10中，在维持了前端部16的位置、姿态的状态下，第五轴线Ax5及第二轴线Ax2之间的部分远离工件W，防止机器人10对于工件W的干涉。

如此一来，通过自如地改变机器人10的姿态，能够抑制机器人10对于工件W及周边设备的干涉。利用能够抑制干涉的特性，机器人10在配置方面的选项增多。因此，能够容易地进行生产设备构筑。通过高密度地配置机器人10，能够缩短作业时间。

根据机器人10，能够抑制干涉，另一方面，与前端部16的位置、姿态的目标值对应的致动器21～27的动作目标值并不唯一确定。因此，在机器人10的动作示教中，需要适当设定一些约束条件。

相对于此，在首先固定了第七致动器27的动作目标值的条件下，控制器100计算出致动器21～26的动作目标值。接下来，在作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，自动地重新计算致动器21～26及距离调节用的第七致动器27的动作目标值。若将机器人10的致动器的动作量抑制在容许范围内，则整个机器人10的动作量也被抑制，因此存在难以造成与工件W或周边设备的干涉的倾向。

例如在图5中由双点划线表示的机器人10中，第三致动器23的动作目标值处在容许范围外。即，第二臂部14相对于第一臂部13的摆动角的目标值θ3变得过大。相对于此，在图5中由实线表示的机器人10中，以减缓第二臂部14相对于第一臂部13的摆动角的目标值θ3的方式而重新计算致动器21～26及距离调节用的第七致动器27的动作目标值。随之，第五轴线Ax5及第二轴线Ax2之间的部分远离工件W，防止机器人10对于工件W的干涉。

如此一来，通过采用将作为判定对象的致动器的动作目标值抑制在容许范围内这一条件，能够降低与工件W或周边设备干涉的发生概率。由此，能够避免与工件W或周边设备的干涉，且同时自动地构筑将前端部16适当地配置在各加工部位附近的动作模式中的大部分。因此，减轻动作示教对于机器人10的负担，因此能够更容易地进行生产设备构筑。

加工装置1还具备搬运装置30，该搬运装置30以改变工件W及机器人10的相对位置的方式来搬运工件W及机器人10中的至少一方。因此，通过协调搬运装置30及机器人10，能够针对大范围的加工部位适当配置前端部16。另一方面，由于工件W及机器人10的相对配置改变，机器人10相对于工件W产生干涉的难易度也发生变化。相对于此，机器人10还具备第七致动器27，因此如上述那样，能够自如地改变机器人10的姿态。由此，能够灵活地应对工件W及机器人10的相对配置的变化，并抑制相互的干涉。因此，能够更容易进行生产设备构筑。

其中，加工装置1只要至少具备机器人10及控制器100即可，因此并不必须具备搬运装置30。

距离调节用的第七致动器27使第一臂部13围绕距离调节用的第七轴线Ax7弯曲，从而调节第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离L1。在该情况下，与使第一臂部13单纯伸缩来调节第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离L1相比，具有易于抑制致动器21～26的动作量的倾向。此外，具有更多样地调节机器人10的姿态，并易于回避工件W或周边设备的倾向。因此，能够更容易地进行生产设备构筑。其中，第七致动器27只要能够调节第二轴线Ax2及第三轴线Ax3之间的距离L1则可以是任意的致动器，因此例如也可为使第一臂部13伸缩的直动致动器。

距离调节用的第七轴线Ax7与第二轴线Ax2平行。假设使用第七轴线Ax7与第二轴线Ax2垂直的机器人时，为了避免机器人对工件W的干涉且同时将前端部16配置在期望的位置、姿态，会需要将相当于第一臂部13及第二臂部14的部分向侧方(以工件W侧作为正面时的侧方)较大地倾斜。由此会产生与周边设备(例如相邻的其他机器人)的干涉，需要加大机器人及周边设备的配置间隔。这种情况成为例如妨碍多个机器人高密度配置的原因之一。相对于此，在机器人10中，第七轴线Ax7与第二轴线Ax2平行，因此至少难以发生由于围绕第七轴线Ax7的旋转动作而导致需要将第一臂部13及第二臂部14向侧方倾斜，且难以发生与相邻的周边设备的干涉。因此，机器人10的配置选项变得更多，因此能够更容易地进行生产设备构筑。更高密度地配置多个机器人，并能够进一步缩短作业时间。其中，第七轴线Ax7并不必须与第二轴线Ax2平行。

距离调节用的第七轴线Ax7也与第三轴线平行。在该情况下，在将前端部16配置在期望的位置、姿态时，更难以发生需要将第一臂部13及第二臂部14向侧方倾斜，因此能够更容易地进行生产设备构筑。更高密度地配置多个机器人，并进一步缩短作业时间。其中，第七轴线Ax7并不必须与第三轴线Ax3平行。

也可使第二计算部114以使第一臂部13向距离调节用的第七轴线Ax7远离工件W的方向弯曲的方式，计算出致动器21～27的动作目标值。即控制器100以使第一臂部13向第七轴线Ax7远离工件W的方向弯曲的方式来控制致动器21～27。在该情况下，能够更可靠地抑制机器人10对于工件W的干涉，因此能够更容易地进行生产设备构筑。

机器人10配置成，对于自该机器人侧起的全部加工部位，能够不与工件W干涉地进行加工。因此，既可以由一台机器人10对自该机器人10侧起的全部加工部位实施加工，也可以在相同侧配置多个机器人10，并由这些机器人10分担全部加工部位。由此，能够根据生产量进行灵活的生产设备构筑。其中，并不必须将机器人10配置成能够对全部加工部位进行加工。

调节前端部16姿态的多个姿态调节致动器是：使手腕部15围绕第四轴线Ax4回转的第四致动器24、使手腕部15围绕第五轴线Ax5摆动的第五致动器25、及使前端部16围绕第六轴线Ax6回转的第六致动器26。在该情况下，利用致动器24～26的协作，能够自如地调节前端部16的姿态。其中，多个姿态调节致动器并不限定于致动器24～26，只要能够调节前端部16的姿态即可。例如，根据所需的姿态调节的程度，也可省略第四致动器24、第五致动器25及第六致动器26中的任一个。

搬运装置30搬运工件W，因此与搬运包含多个动力源的机器人10相比，易于使搬运装置30的结构简化。因此，能够更容易地进行生产设备构筑。其中，搬运装置30只要是能够改变工件W及机器人10的相对位置即可，因此既可搬运机器人10，也可搬运工件W及机器人10这两者。

判定部113也可将第二致动器22、第三致动器23及第五致动器25中的至少任一方设为判定对象。这些致动器的动作量具有易于与整个机器人的动作量相关的倾向。因此，将这些致动器设为判定对象，并将其动作范围抑制在容许范围内，从而能够更可靠地抑制整个机器人10的动作量，并进一步抑制干涉。

判定部113也可将第三致动器23及第五致动器25中的至少任一方设为判定对象。这些致动器的动作量具有更易于与整个机器人的动作量相关的倾向。因此，将这些致动器设为判定对象，并将其动作范围抑制在容许范围内，从而能够更可靠地抑制整个机器人10的动作量，并进一步抑制干涉。

机器人10还可具备设置在前端部16的焊接装置来作为末端执行器17。在该情况下，能够抑制机器人10对工件W或周边设备的干涉，且同时对大范围的加工部位进行焊接。

加工装置1具备多个机器人10，该多个机器人10配置成在与由搬运装置30搬运的搬运方向正交的方向上夹着工件W。因此，通过使多个机器人10分担全部加工部位，能够抑制各个机器人10的动作量。由此，进一步抑制机器人10对于工件W的干涉。此外，利用在与由搬运装置30搬运的搬运方向正交的方向上夹着工件W的配置，还能抑制机器人10彼此的干涉。因此，能够更容易地进行生产设备构筑。

如图6所示，加工装置1也可以具备多个机器人10，该多个机器人10配置成沿由搬运装置30搬运的搬运方向排列。如上所述，各个沿搬运方向排列的机器人10能够对大范围的加工部位进行加工。因此，对于沿搬运方向排列的多个机器人10，按照各种模式分配加工部位，能够构筑更有效的生产设备。

图6示出沿由搬运装置30搬运的搬运方向排列的两台机器人10，但并不限定于此，加工装置1也可具备以沿由搬运装置30搬运的搬运方向排列的方式配置的三台以上的机器人10。

多个机器人10并不必须配置成，在与由搬运装置30搬运的搬运方向正交的方向上夹着工件W。例如，如图7所示，机器人10也可仅配置在工件W的左侧。即使在该情况下，机器人10也可配置成，对于自该机器人10侧起的全部加工部位，能够不与工件W干涉地进行加工。例如在图7中，各个机器人10也可配置成，能够对于左侧的全部加工部位P1及右侧的全部加工部位P1这两个部位进行加工。

图7示出沿由搬运装置30搬运的搬运方向排列的两台机器人10，但并不限定于此，加工装置1也可仅具备一台机器人10。

根据加工装置1，能够执行工件W的生产方法，该生产方法包括：以能够利用机器人10进行加工的方式在托盘31上配置工件W；以改变工件W与机器人10的相对位置的方式利用搬运致动器32搬运托盘31；利用机器人10对工件W进行加工。

此外，也能够执行工件W的生产方法，该生产方法包括：获取前端部16的位置、姿态的目标值；在固定了第七致动器27的动作目标值的条件下，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～26的动作目标值；将致动器21～26中的至少任一个作为判定对象，且对于作为判定对象的致动器判定动作目标值是否处在容许范围内；在至少一个作为判定对象的致动器的动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与位置、姿态的目标值对应的致动器21～27的动作目标值；按照动作目标值来控制致动器21～27。

还可执行如下示教方法，该示教方法包括：向控制器100输入位置、姿态的目标值；将以与位置、姿态的目标值对应的方式由控制器100计算出的致动器21～27的动作目标值存储于控制器。

以上，对实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离其构思的范围内可以进行各种变更。例如，加工装置1的工件W并不限于汽车车身。加工装置1也可应用于汽车的门面板加工等，也可应用于汽车以外的技术领域中的各种部件或产品的加工、组装。

Claims (15)

1.一种加工装置，其特征在于，具备：

对工件进行加工的机器人；以及

控制所述机器人的控制器，

所述机器人具有：

相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；

第一致动器，其使所述回转部围绕第一轴线回转；

第二致动器，其使所述第一臂部围绕第二轴线摆动；

第三致动器，其使所述第二臂部围绕第三轴线摆动；

多个姿态调节致动器，其调节所述前端部的姿态；以及

距离调节致动器，其调节所述第二轴线及所述第三轴线之间的距离，

所述控制器具有：

目标获取部，其获取所述前端部的位置、姿态的目标值；

第一计算部，其在固定了所述距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器的动作目标值；

判定部，其将所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为所述判定对象的致动器，判定所述动作目标值是否处在容许范围内；

第二计算部，其在至少一个作为所述判定对象的致动器的所述动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值；以及

输出部，其按照所述动作目标值来控制所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器。

2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

所述距离调节致动器通过使所述第一臂部围绕距离调节用的轴线弯曲，从而调节所述第二轴线及所述第三轴线之间的距离。

3.根据权利要求2所述的加工装置，其特征在于，

所述距离调节用的轴线与所述第二轴线平行。

4.根据权利要求3所述的加工装置，其特征在于，

所述距离调节用的轴线与所述第三轴线平行。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的加工装置，其特征在于，

所述第二计算部以使所述第一臂部向所述距离调节用的轴线远离所述工件的方向弯曲的方式，来计算出所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值。

6.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

所述多个姿态调节致动器是使所述手腕部围绕第四轴线回转的第四致动器、使所述手腕部围绕第五轴线摆动的第五致动器、及使所述前端部围绕第六轴线回转的第六致动器。

7.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，

所述判定部将所述第二致动器、所述第三致动器及所述第五致动器中的至少任一个设为所述判定对象。

8.根据权利要求7所述的加工装置，其特征在于，

所述判定部将所述第三致动器及所述第五致动器中的至少任一个设为所述判定对象。

9.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

所述加工装置还包括焊接装置，该焊接装置设于所述前端部。

10.一种加工装置，其特征在于，具备：

对工件进行加工的机器人；以及

控制所述机器人的控制器，

所述机器人具有：

相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；

第一致动器，其使所述回转部围绕第一轴线回转；

第二致动器，其使所述第一臂部围绕第二轴线摆动；

第三致动器，其使所述第二臂部围绕第三轴线摆动；

多个姿态调节致动器，其调节所述前端部的姿态；以及

距离调节致动器，其调节所述第二轴线及所述第三轴线之间的距离，

所述控制器构成为执行如下：

获取所述前端部的位置、姿态的目标值；

在固定了所述距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器的动作目标值；

将所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为所述判定对象的致动器，判定所述动作目标值是否处在容许范围内；

在至少一个作为所述判定对象的致动器的所述动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值；以及

按照所述动作目标值来控制所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器。

11.一种示教方法，该示教方法使用权利要求1～10中任一项所述的加工装置，

所述示教方法的特征在于，包括以下步骤：

向所述控制器输入所述位置、姿态的目标值；以及

将以与所述位置、姿态的目标值对应的方式由所述控制器计算出的所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值存储于所述控制器。

12.一种工件的生产方法，其特征在于，

所述工件的生产方法使用机器人，

所述机器人具有：

相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；

第一致动器，其使所述回转部围绕第一轴线回转；

第二致动器，其使所述第一臂部围绕第二轴线摆动；

第三致动器，其使所述第二臂部围绕第三轴线摆动；

多个姿态调节致动器，其调节所述前端部的姿态；以及

距离调节致动器，其调节所述第二轴线及所述第三轴线之间的距离，

所述工件的生产方法包括以下步骤：

获取所述前端部的位置、姿态的目标值；

在固定了所述距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器的动作目标值；

将所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为所述判定对象的致动器，判定所述动作目标值是否处在容许范围内；

在至少一个作为所述判定对象的致动器的所述动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值；以及

按照所述动作目标值来控制所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器。

13.一种控制器，其特征在于，具备：

目标获取部，其获取机器人的前端部的位置、姿态的目标值，所述机器人具有：相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及所述前端部；第一致动器，其使所述回转部围绕第一轴线回转；第二致动器，其使所述第一臂部围绕第二轴线摆动；第三致动器，其使所述第二臂部围绕第三轴线摆动；多个姿态调节致动器，其调节所述前端部的姿态；以及距离调节致动器，其调节所述第二轴线及所述第三轴线之间的距离；

第一计算部，其在固定了所述距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器的动作目标值；

判定部，其将所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为所述判定对象的致动器，判定所述动作目标值是否处在容许范围内；

第二计算部，其在至少一个作为所述判定对象的致动器的所述动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值；以及

输出部，其按照所述动作目标值来控制所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器。

14.一种控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取机器人的前端部的位置、姿态的目标值，所述机器人具有：相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及所述前端部；第一致动器，其使所述回转部围绕第一轴线回转；第二致动器，其使所述第一臂部围绕第二轴线摆动；第三致动器，其使所述第二臂部围绕第三轴线摆动；多个姿态调节致动器，其调节所述前端部的姿态；以及距离调节致动器，其调节所述第二轴线及所述第三轴线之间的距离；

在固定了所述距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器的动作目标值；

将所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为所述判定对象的致动器，判定所述动作目标值是否处在容许范围内；

在至少一个作为所述判定对象的致动器的所述动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与所述位置、姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值；以及

按照所述动作目标值来控制所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器。

15.一种加工装置，其特征在于，具备：

对工件进行加工的机器人；以及

控制所述机器人的控制器，

所述机器人具有：

相互串联连接的回转部、第一臂部、第二臂部、手腕部及前端部；

第一致动器，其使所述回转部围绕第一轴线回转；

第二致动器，其使所述第一臂部围绕第二轴线摆动；

第三致动器，其使所述第二臂部围绕第三轴线摆动；

多个姿态调节致动器，其调节所述前端部的姿态；以及

距离调节致动器，其调节所述第二轴线及所述第三轴线之间的距离，

所述控制器用于：

获取所述前端部的位置-姿态的目标值；在固定了所述距离调节致动器的动作目标值的条件下，计算出与所述位置-姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器的动作目标值；将所述第一～第三致动器及所述多个姿态调节致动器中的至少任一个设为判定对象，且对于作为所述判定对象的致动器，判定所述动作目标值是否处在容许范围内；对于至少一个作为所述判定对象的致动器，在所述动作目标值处在容许范围外的情况下，以使该动作目标值收敛于容许范围内的方式，计算出与所述位置-姿态的目标值对应的所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器的动作目标值；以及按照所述动作目标值来控制所述第一～第三致动器、所述多个姿态调节致动器及所述距离调节致动器。