JP2004362018A - 多関節ロボットのティーチングデータ作成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】既存のワークに対するティーチングデータを有効に利用し、別のワークに対するティーチングデータを効率的に作成する。
【解決手段】車両１００に対する多関節ロボットの動作を示す第１ティーチングデータのうち、作業点Ｐ１〜Ｐ７におけるエンドエフェクタの姿勢を示すツール座標データを、車両１０２に対する動作を示す第２ティーチングデータのうち作業点Ｑ１〜Ｑ７に複写する。予め第２ティーチングデータのツール座標データのパラメータの１つを設定しておき、該パラメータが一致するように第１ティーチングデータのツール座標データを変換する。
【選択図】図４
【解決手段】車両１００に対する多関節ロボットの動作を示す第１ティーチングデータのうち、作業点Ｐ１〜Ｐ７におけるエンドエフェクタの姿勢を示すツール座標データを、車両１０２に対する動作を示す第２ティーチングデータのうち作業点Ｑ１〜Ｑ７に複写する。予め第２ティーチングデータのツール座標データのパラメータの１つを設定しておき、該パラメータが一致するように第１ティーチングデータのツール座標データを変換する。
【選択図】図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの各作業点における多関節ロボットの姿勢を含むティーチングデータ作成方法に関し、特に、既存のワークに対するティーチングデータを利用して別のワークにおけるティーチングデータを設定する多関節ロボットのティーチングデータ作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製造ラインに設置された多関節ロボットを直接操作させてティーチングを行おうとすると、多関節ロボットの操作を熟知したオペレータが製造ラインの現場で作業を行わなければならないため、その分、作業が非効率となってしまう。また、このような作業は、製造ラインを停止させた状態で行う必要があるため、当該製造ラインの稼働率も低下してしまう。
【０００３】
そこで、近時、ティーチング作業の効率化を図るため、あるいは、前記製造ラインの稼働率を向上させるために、オフラインによるティーチング（以下、オフラインティーチングという。）が行われている。すなわち、コンピュータ上に多関節ロボット並びに作業対象物であるワーク及び周辺構造物のモデルを構築し、このモデルを用いてティーチングデータを作成した後、前記ティーチングデータを現場の多関節ロボットに供給することにより、製造ラインを停止させることなくティーチングデータを作成することが可能となる。
【０００４】
一般的に、ティーチングデータは、ワークに対する多関節ロボットの作業点及び作業順を設定し、各作業点におけるロボット姿勢を求め、次いで、各作業点でのワークに対する作業内容を作業属性として設定するとともに、作業点間の動作方法を動作属性として設定することで作成される。作業点におけるロボット姿勢のデータとしては、先端部に設けられたエンドエフェクタの姿勢を示すツール座標データが含まれていることがある。
【０００５】
一方、オフラインティーチングによれば、製造ラインを停止させる必要がないが、非効率に行うとティーチング用のコンピュータを長時間使用する必要が生じ、ティーチング作業を行うオペレータにも負担が大きい。また、多関節ロボットは、所定の搬送ラインの近傍に設けられており、例えば、該搬送ラインで搬送される車両に対して溶接作業を行うが、搬送される車両の種類は１種類とは限らない。多関節ロボットが対応すべき車種が変更されるときには、新たにティーチングデータを作成することになる。
【０００６】
この場合、既存のティーチングデータがあって、このうち新たな作業点の姿勢として優先的に使用可能なデータが存在するときにはそのデータを活用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、既存のティーチングデータを利用して新規のティーチングデータを作成することができて好適である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１１７８６４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特許文献１に開示されている技術では、既存のティーチングデータのうち、新規のティーチングデータに利用可能な部分は限られており、ワークの形状が変わった場合には利用できないこともある。このような背景から、既存のティーチングデータをさらに有効に利用する方法が望まれている。
【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、既存のワークに対する既存のティーチングデータを有効に利用し、別のワークに対するティーチングデータを効率的に作成することを可能にする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多関節ロボットのティーチングデータ作成方法では、第１ワークにおける複数の作業点に対応する多関節ロボットの第１ティーチングデータを、第２ワークにおける複数の作業点に対応する前記多関節ロボットの第２ティーチングデータに変換するための多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業点における前記多関節ロボットに設けたエンドエフェクタの姿勢を示すツール座標データを含み、該ツール座標データは複数のパラメータからなり、予め前記第２ティーチングデータのツール座標データのパラメータの１つが設定され、該パラメータが一致するように前記第１ティーチングデータのツール座標データを変換して、前記第２ティーチングデータのツール座標データとするステップを複数の前記作業点に対して行うことを特徴とする。
【００１１】
このように、第１ティーチングデータの作業点におけるツール座標データを第２ティーチングデータに変換して複写することにより、第１ティーチングデータを有効に利用し、第２ティーチングデータを効率的に作成することができる。
【００１２】
第１ティーチングデータのツール座標データを変換して第２ティーチングデータのツール座標データとする際には、第１ティーチングデータのツール座標データを、その記憶領域において変換して書き換えた後に第２ティーチングデータの記憶領域に移してもよいし、第２ティーチングデータの記憶領域に移した後に変換してもよい。また、第１ティーチングデータのツール座標データを所定のバッファ領域に移し、該バッファ領域において変換した後に第２ティーチングデータの記憶領域に移してもよい。
【００１３】
この場合、前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業に対する進入方向データを含み、前記作業点毎に前記進入方向データを複写するとよい。
【００１４】
また、前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業点毎に、少なくとも１つの関節の回転角に関する回転情報を含み、前記作業点毎に前記回転情報を複写するとよい。これにより、多関節ロボットのケーブルが捻れることを防ぐとともに、各作業点間において、対応する軸が過大に回転することを防止することができる。
【００１５】
さらに、前記第２ティーチングデータは、前記作業点のうち、最初の作業点に到達する１つ前の仮の点を示す第１仮作業点データと、最後の作業点の後に経由する仮の点を示す第２仮作業点データとを含み、前記第１仮作業点データを前記最初の作業点のツール座標データに基づいて設定し、前記第２仮作業点データを前記最後の作業点のツール座標データに基づいて設定してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法が適用されるオフラインティーチング装置１０と、このオフラインティーチング装置１０によって作成されたティーチングデータが適用される多関節ロボット１２の構成を示す。
【００１７】
多関節ロボット１２は、産業用の多関節型のロボットであり、ベース部１４と、該ベース部１４を基準にして順に、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０とを有し、該第３アーム２０の先端に溶接ガンであるエンドエフェクタ２２が設けられている。エンドエフェクタ２２は、第３アーム２０に対して着脱自在である。第１アーム１６はベース部１４に対して水平及び垂直に回動可能な軸Ｊ１、Ｊ２によって回動可能である。第２アーム１８は第１アーム１６と軸Ｊ３で回動可能に連結されている。第２アーム１８は軸Ｊ４によって捻れ回転が可能になっている。第３アーム２０は第２アーム１８と軸Ｊ５で回動可能に連結されている。第３アーム２０は軸Ｊ６によって捻れ回転が可能になっている。軸Ｊ４及び軸Ｊ６はそれぞれ３６０°以上の捻れ回動が可能である。
【００１８】
エンドエフェクタ２２は、軸線Ｌ上に開閉する一対の電極２２ａ、２２ｂを有するＣ型溶接ガンであり、この電極２２ａ、２２ｂは閉状態では前記軸線Ｌ上の作業点（以下、ＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ）という）でワークに接触する。ＴＣＰから本体側の電極２２ａ、２２ｂの軸心に一致する方向をベクトルＺとし、ベクトルＺに直交しエンドエフェクタ２２であるＣ形溶接ガンの開口部方向をベクトルＸとする。また、ベクトルＸ、ベクトルＺに互いに直交する方向をベクトルＹとする。
【００１９】
軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５及びＪ６の駆動機構並びに電極２２ａ、２２ｂの開閉機構はそれぞれ図示しないアクチュエータにより駆動され、ＴＣＰの座標は軸Ｊ１〜Ｊ６の回動角度及び多関節ロボット１２の各部の寸法により決定される。
【００２０】
このような６軸構成の多関節ロボット１２の動作によって、先端部に接続されたエンドエフェクタ２２は車両１００、１０２（図３、図４参照）の近傍における任意の位置に移動可能であって、且つ、任意の向きに設定可能である。換言すれば、エンドエフェクタ２２は６自由度の移動が可能である。多関節ロボット１２は、回転動作以外にも伸縮動作、平行リンク動作等の動作部を有するものであってもよい。
【００２１】
多関節ロボット１２は、ロボット制御部２４に設定されたティーチングデータに従って動作する。なお、多関節ロボット１２及びロボット制御部２４は、車両を製造する現場の製造ラインに配設される。
【００２２】
オフラインティーチング装置１０は、コンピュータによって構成されるものであり、図２に示すように、制御部２６は、オフラインティーチング装置１０の全体の制御を行うＣＰＵ２８と、記録部であるＲＯＭ３０及びＲＡＭ３２と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３４によってデータが読み書きされるハードディスク３６と、フレキシブルディスクやコンパクトディスク等の外部記録媒体３８に対してティーチングデータ等の読み書きを行う記録媒体ドライブ４０と、多関節ロボット１２のティーチングデータを作成するティーチングデータ作成回路４２と、作成されたティーチングデータに基づいて多関節ロボット１２の動作シミュレーションを行うシミュレーション回路４４とを備える。なお、制御部２６には、オペレータによるティーチング作業の補助、シミュレーション画像の表示等を行うためのディスプレイ４６が描画制御回路４８を介して接続されるとともに、インタフェース５０を介して入力装置としてのキーボード５２及びマウス５４が接続される。
【００２３】
ハードディスク３６には、多関節ロボット１２のティーチングデータを作成するためのティーチングデータ作成プログラム５６と、多関節ロボット１２、作業対象物及びその他の設備に係る形状データ５８と、多関節ロボット１２の各軸の動作仕様を含むロボット仕様データ６０とが記録される。
【００２４】
多関節ロボット１２が溶接を行うワークは、図３に示すセダン型の車両（第１ワーク）１００と、図４に示すワゴン型の車両（第２ワーク）１０２である。セダン型の車両１００に対しては、作業基準点Ｏを始点及び終点とし、７つの作業点Ｐ１〜Ｐ７に対して順に溶接を行う。最初の作業点Ｐ１に到達する前に、作業点Ｐ１に到達しやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ０１を経由する。また、最後の作業点Ｐ７の後に、エンドエフェクタ２２を抜取りやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ０２を経由する。さらに、仮の作業点Ｔ０２から作業基準点Ｏに戻りやすいように仮の作業点Ｔ０３を経由する。
【００２５】
また、図示しないが、各作業点間には、各作業点に対するエンドエフェクタ２２の進入及び引き抜きのために経由する作業点が設けられている。
【００２６】
セダン型の車両１００に対する多関節ロボット１２の動作を示す第１ティーチングデータ１５０は、図５に示すように、「ガンユニットの向き」欄、「ＴＣＰの位置」欄、「進入方向」欄、「各軸角度」欄から構成されている。「ガンユニットの向き」欄は、エンドエフェクタ２２の姿勢を示す座標、つまりツール座標データであり、上記のベクトルＸ、Ｙ、Ｚが記録されている。「ＴＣＰの位置」欄には、エンドエフェクタ２２の絶対座標を示すデータが記録されている。「進入方向」欄には、各作業点に対するエンドエフェクタ２２の進入及び抜取りの方向を示すベクトルデータが記録されている。また、第１ティーチングデータ１５０は、概念的には、図３に示すように、７つの作業点Ｐ１〜Ｐ７を含む経路として表される。
【００２７】
「各軸角度」欄は回転角θ１〜θ６から構成されており、それぞれの回転角θ１〜θ６は、各軸Ｊ１〜Ｊ６の回転角を示している。
【００２８】
軸Ｊ４に対応する回転角θ４には、何回転目かを示す「回転」欄が設けられている。同様に、軸Ｊ６に対応する回転角θ６には、何回転目かを示す「回転」欄が設けられている。「回転」欄には、フラグデータ（回転情報）として「−１」、「０」、「１」のいずれかが図６に示すように、基準角度Ａｎｇ０からの３６０°を１回転目として「０」、Ａｎｇ０から−３６０°を０回転目として「−１」のフラグデータを設定する。基準角度Ａｎｇ０は設定変更が可能である。軸Ｊ４、Ｊ６の可動範囲が図６よりも大きいときには、フラグが追加されてもよい。
【００２９】
例えば、軸Ｊ４の回転角θ４が見かけ上２４０°の角度であるＡｎｇ１の場合に、「回転」欄のデータが「０」であれば、１回転目の見かけ上の２４０°を示し、「回転」欄のデータが「１」であれば、同じ２４０°でも２回転目の２４０°であることを示す。
【００３０】
この「回転」欄のフラグデータを読むことによって、時計方向か、反時計方向のいずれの方向に回転しなけらばならないかが認識可能である。つまり、２回転目の見かけ上の０°から時計方向に回転して２４０°の姿勢になり「回転」欄には「１」が入る。そして、反時計方向に１２０°に回すと、見かけ上は同じ２４０°だが、反時計方向に回す場合１回転目の２４０°になり、「回転」の欄には「０」が入る。このことにより、いずれの方向からの回転かを認識可能となる。「回転」欄のフラグデータを考慮しない場合、回転の方向によっては多関節ロボット１２の接続される各種ケーブルが捻れることとなる。
【００３１】
見かけ上の２４０°に到達するには、反時計方向に１２０°又は時計方向に２４０°回るケースがあるが、反時計方向に回転するとケーブルが捻れてしまうときには、動作する角度が大きくても時計方向にケーブルをほぐしながら動く必要がある。「回転」欄のデータによって、単に回転角の大小では判断できないケーブルのねじれを適正に解きながら動作させることができる。
【００３２】
また、第１ティーチングデータ１５０では、ケーブルが捻れることを防ぐとともに、各作業点間において、軸Ｊ４及び軸Ｊ６が過大に回転することがないように工夫されたデータが記録されている。なお、第１ティーチングデータ１５０は、既存のデータでありセダン型の車両１００に対して実際に適用されている実績のあるデータである。
【００３３】
多関節ロボット１２は、ワゴン型の車両１０２（図４参照）に対しても溶接作業を行う。車両１０２に対応する第２ティーチングデータ１６０（図７参照）を作成する際には、第１ティーチングデータ１５０が既に存在しているものとする。この場合、第２ティーチングデータ１６０の作成に第１ティーチングデータ１５０を利用することができると好適である。しかし、車両１０２のドア枠の形状は、車両１００のドア枠の形状と異なり、第１ティーチングデータ１５０を第２ティーチングデータ１６０に対してそのまま利用することはできない。なお、第２ティーチングデータ１６０は、概念的には、図１１に示すように、９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９を含む経路として表される。
【００３４】
多関節ロボット１２が車両１０２に対して行う作業内容、つまり作成するべき第２ティーチングデータ１６０が示す作業内容は次の通りである。すなわち、作業基準点Ｏを始点及び終点とし、９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９に対して順に溶接を行う。最初の作業点Ｑ１に到達する前に、作業点Ｑ１に到達しやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ１１を経由する。また、最後の作業点Ｑ９の後に、エンドエフェクタ２２を抜取りやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ１２を経由する。また、図示しないが、各作業点間には、各作業点に対するエンドエフェクタ２２の進入及び引き抜きのために経由する仮の作業点が設けられている。９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９は、前記の作業点Ｐ１〜Ｐ７に対して位置及び数が異なるが、ドア枠部に対する作業点であるという点で共通している。また、下方から上方へ向かって順に溶接を行うという点で共通している。
【００３５】
また、第２ティーチングデータ１６０は、９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９に対応する「ＴＣＰの位置」欄のデータと、「ガンユニットの向き」欄のデータのうちベクトルＺのデータは、車両１０２の設計段階で予め設定されている。つまり、第２ティーチングデータ１６０は、「ガンユニットの向き」欄のうちベクトルＸとＹを示すデータと、「進入方向」欄のデータと、「各軸角度」欄のデータを設定すればよい。
【００３６】
本実施の形態のオフラインティーチング装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、オフラインティーチング装置１０を用いたティーチングデータ作成方法につき、図８に示すフローチャートに従って説明する。なお、多関節ロボット１２は、ワークに対して溶接作業を行うものとする。
【００３７】
先ず、第２ティーチングデータ１６０の作成に先立ち、ハードディスク３６からティーチングデータ作成プログラム５６を読み込み、ティーチングデータ作成回路４２にロードする。次いで、多関節ロボット１２、作業対象物及びその他の設備に係る形状データ５８と、多関節ロボット１２の各軸の最高速度、最大加速度、可動範囲等のロボット仕様データ６０とをハードディスク３６から読み込む。描画制御回路４８は、形状データ５８に基づいて、ディスプレイ４６に多関節ロボット１２、溶接対象となるワーク、治具を含む設備等の画像を描画する。
【００３８】
以上の準備作業が終了した後、ステップＳ１において、ティーチングデータ作成回路４２は、第１ティーチングデータ１５０を読み出し、該第１ティーチングデータ１５０を進入部のデータと、溶接部のデータと、終了部のデータとに分解する。
【００３９】
進入部のデータとは、作業原点Ｏから最初の作業点Ｐ１までの経路を示すデータであり、溶接部のデータとは最初の作業点Ｐ１から最後の作業点Ｐ７までの経路を示すデータであり、終了部のデータとは最後の作業点Ｐ７から作業原点Ｏに戻る経路を示すデータである。従って、図５に示す例では、進入部のデータは、順番「１」〜順番「２」であり、溶接部のデータは順番「２」〜順番「８」であり、終了部のデータは順番「８」〜順番「１０」である。
【００４０】
次に、ステップＳ２において、第１ティーチングデータ１５０における溶接部のデータのうち「ガンユニットの向き」欄のデータを第２ティーチングデータ１６０における「ガンユニットの向き」欄に複写して回転変換する。
【００４１】
つまり、作業点Ｐ１のデータを作業点Ｑ１に複写する場合（図９参照）、第１ティーチングデータ１５０のベクトルＸＰ１、ＹＰ１、ＺＰ１を作業点Ｑ１の位置を示すＢ１に平行に移動させた後、ベクトルＺＰ１を予め設定されているベクトルＺＱ１に合うように回転変換する。このとき、ベクトルＸＰ１及びＹＰ１も同様に回転変換することによりベクトルＸＱ１及びＹＱ１に変換される。また、進入方向を示すベクトルＣ１も同様に回転変換してベクトルＤ１を得る。作業点Ｑ２〜Ｑ７についても同様に作業点Ｐ２〜Ｐ７のデータを複写して回転変換する。
【００４２】
次に、ステップＳ３において、第１ティーチングデータ１５０における溶接部のデータの「回転」欄のデータを複写する。これにより、第２ティーチングデータ１６０を用いた動作においても、多関節ロボット１２のケーブルが捻れることを防ぐとともに、各作業点間において、軸Ｊ４及び軸Ｊ６が過大に回転することを防止することができる。
【００４３】
次に、ステップＳ４において、「ガンユニットの向き」欄のデータ、「ＴＣＰの位置」欄のデータに基づき、多関節ロボット１２の各軸Ｊ１〜Ｊ６の角度を行列式を用いた逆変換処理により算出する。この処理によって、多関節ロボット１２の姿勢は、複数求められることがある。
【００４４】
次に、ステップＳ５において、複数求められた多関節ロボット１２の姿勢のうち、「回転」欄のデータに適合する姿勢を１つ選択する。これにより、例えば、作業点Ｑ１に関してはθ１〜θ６に対応する角度であるθＱ１１、θＱ２１、θＱ３１、θＱ４１、θＱ５１及びθＱ６１が求まるので、「各軸角度」欄のθ１〜θ６の各欄に記録する。
【００４５】
このようにして、第１ティーチングデータ１５０に基づいて第２ティーチングデータ１６０の溶接部のデータが求められる。
【００４６】
次に、ステップＳ６において、第１ティーチングデータ１５０の作業点の数Ｐｎと第２ティーチングデータ１６０の作業点の数Ｑｎとを比較する。図５及び図７に示す例のように、第１ティーチングデータ１５０の作業点Ｐ１〜Ｐ７の数Ｐｎ（７点）より第２ティーチングデータ１６０の作業点Ｑ１〜Ｑ９の数Ｑｎ（９点）の方が大きいときには、ステップＳ７に移る。数Ｐｎが数Ｑｎ以下であるときにはステップＳ８に移る。
【００４７】
ステップＳ７、つまり第１ティーチングデータ１５０の作業点の数Ｐｎより第２ティーチングデータの作業点の数Ｑｎの方が大きいときには、その差分に相当する作業点のデータを所定の方法によって補完する（図１０参照）。この手順は、例えば、前記特許文献１に記載されている方法を用いるとよい。
【００４８】
次に、ステップＳ８において、最後の作業点（例えば、作業点Ｑ９）のツール座標データに基づいて終了部のデータを作成する（図１１参照）。この終了部のデータは、最後の作業点における溶接処理が終了した後にエンドエフェクタ２２を引き抜きやすく、且つ、移動時間を短く設定できる箇所がよい。また、第１ティーチングデータ１５０における終了部のデータの一部を第２ティーチングデータ１６０の終了部のデータとしてそのま流用してもよい。例えば、第１ティーチングデータ１５０の１０番目のデータＴ０３（図５参照）は、第２ティーチングデータ１６０の１２番目のデータＴ０３（図７参照）として流用している。
【００４９】
次に、ステップＳ９において、最初の作業点Ｐ１のツール座標データに基づいて進入部のデータ、つまり仮の作業点Ｔ１１を作成する（図１１参照）。この進入部のデータは、最初の作業点Ｐ１に対してエンドエフェクタ２２を進入させやすく、且つ、移動時間を短く設定できる箇所がよい。また、第１ティーチングデータ１５０における進入部のデータの一部を第２ティーチングデータ１６０の進入部のデータとしてそのまま流用してもよい。
【００５０】
このようにして第２ティーチングデータ１６０を作成することにより、新規のワークである車両１０２が既存のワークである車両１００に対して異なる形状である場合でも、車両１００用の第１ティーチングデータ１５０を有効に利用し、第２ティーチングデータ１６０を効率的に作成することができる。
【００５１】
また、第２ティーチングデータ１６０には、第１ティーチングデータの「回転」欄のデータをそのまま利用していることから、多関節ロボット１２が第２ティーチングデータ１６０に基づいて車両１０２の溶接作業を行うときには、接続されたケーブルが捻れたり、隣り合う作業点間において軸Ｊ４及び軸Ｊ６が不必要に過大に回転することがない。
【００５２】
さらに、作業点Ｑ１〜Ｑ７に対する進入方向及び引き抜き方向を示す「進入方向」欄のデータであるＤ１〜Ｄ７は、第１ティーチングデータ１５０における作業点Ｐ１〜Ｐ７の「進入方向」欄のデータであるＣ１〜Ｃ７に基づいて、容易に設定することができる。
【００５３】
なお、作成された第２ティーチングデータ１６０は、シミュレーション回路４４によって動作確認された後、記録媒体ドライブ４０を介して外部記録媒体３８に記録される。次いで、外部記録媒体３８に記録されたティーチングデータは、ロボット制御部２４にダウンロードされ、多関節ロボット１２の制御に供される。
【００５４】
また、上記の実施の形態では車両１０２のドア枠部に対するデータである第２ティーチングデータ１６０を作成する例について説明したが、実際には、図１２及び図１３に示すように、車両１００、１０２には治具１７０等が設けられていて、より複雑なティーチングが必要となることがある。この場合、車両１００に適用される治具対応第１ティーチングデータ１８０を車両１０２に適用される治具対応第２ティーチングデータ１９０に利用することができる。すなわち、治具対応第１ティーチングデータ１８０のうち、車両１００のやや斜めに横断するエリア１７２におけるティーチングデータを、治具対応第２ティーチングデータ１９０のうち、車両１０２における略同様なエリア１７４のティーチングデータに対して適用することができる。また、車両１００において縦方向に移動するエリア１７６におけるティーチングデータを、略同様なエリア１７８のティーチングデータに対して適用することができる。
【００５５】
さらに、第１ティーチングデータ１５０、１８０のツール座標データを回転変換して第２ティーチングデータ１６０、１９０のツール座標データとする際には、ＲＡＭ３２等の記憶部の使用手順は種々の形態を採り得ることはもちろんである。つまり、第１ティーチングデータ１５０、１８０のツール座標データを、その記憶領域において回転変換して書き換えた後に第２ティーチングデータ１６０、１９０の記憶領域に移してもよいし、逆に第２ティーチングデータ１６０、１９０の記憶領域に移した後に回転変換してもよい。また、第１ティーチングデータ１５０、１８０のツール座標データを所定のバッファ領域に複写し、該バッファ領域において回転変換した後に第２ティーチングデータ１６０、１９０の記憶領域に移してもよい。
【００５６】
本発明に係る多関節ロボットのティーチングデータ作成方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々のステップを採り得ることはもちろんである。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る多関節ロボットのティーチングデータ作成方法によれば、既存のワークに対して別のワークが異なる形状であっても、既存のワークに対する第１ティーチングデータを有効に利用し、別のワークに対する第２ティーチングデータを効率的に作成することができる。
【００５８】
また、第１ティーチングデータにおける作業点毎の関節の回転角に関する回転情報を第２ティーチングデータに複写することにより、接続されたケーブルが捻れたり、隣り合う作業点間において回動軸が不必要に過大に回転することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法が適用されるオフラインティーチング装置である。
【図２】オフラインティーチング装置の回路ブロック図である。
【図３】既存のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第１ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【図４】別のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第２ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【図５】第１ティーチングデータの内容を示すテーブルである。
【図６】回転情報と回転角との対応を示す模式図でる。
【図７】第２ティーチングデータの内容を示すテーブルである。
【図８】本実施の形態のティーチングデータ作成方法のフローチャートである。
【図９】第１ティーチングデータから第２ティーチングデータへ溶接部のデータを複写して変換する様子を示す模式斜視図である。
【図１０】差分の作業点のデータを補完する様子を示す模式側面図である。
【図１１】進入部及び終了部のデータを作成する様子を示す模式側面図である。
【図１２】治具が設けられた既存のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第１ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【図１３】治具が設けられた別のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第２ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【符号の説明】
１０…オフラインティーチング装置 １２…多関節ロボット
２２…エンドエフェクタ ２２ａ、２２ｂ…電極
２４…ロボット制御部 ２６…制御部
３６…ハードディスク
４２…ティーチングデータ作成回路
４４…シミュレーション回路
５６…ティーチングデータ作成プログラム
５８…形状データ ６０…ロボット仕様データ
１００、１０２…車両 １５０…第１ティーチングデータ
１６０…第２ティーチングデータ Ｐ１〜Ｐ７、Ｑ１〜Ｑ９…作業点
Ｘ、Ｙ、Ｚ…ベクトル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの各作業点における多関節ロボットの姿勢を含むティーチングデータ作成方法に関し、特に、既存のワークに対するティーチングデータを利用して別のワークにおけるティーチングデータを設定する多関節ロボットのティーチングデータ作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製造ラインに設置された多関節ロボットを直接操作させてティーチングを行おうとすると、多関節ロボットの操作を熟知したオペレータが製造ラインの現場で作業を行わなければならないため、その分、作業が非効率となってしまう。また、このような作業は、製造ラインを停止させた状態で行う必要があるため、当該製造ラインの稼働率も低下してしまう。
【０００３】
そこで、近時、ティーチング作業の効率化を図るため、あるいは、前記製造ラインの稼働率を向上させるために、オフラインによるティーチング（以下、オフラインティーチングという。）が行われている。すなわち、コンピュータ上に多関節ロボット並びに作業対象物であるワーク及び周辺構造物のモデルを構築し、このモデルを用いてティーチングデータを作成した後、前記ティーチングデータを現場の多関節ロボットに供給することにより、製造ラインを停止させることなくティーチングデータを作成することが可能となる。
【０００４】
一般的に、ティーチングデータは、ワークに対する多関節ロボットの作業点及び作業順を設定し、各作業点におけるロボット姿勢を求め、次いで、各作業点でのワークに対する作業内容を作業属性として設定するとともに、作業点間の動作方法を動作属性として設定することで作成される。作業点におけるロボット姿勢のデータとしては、先端部に設けられたエンドエフェクタの姿勢を示すツール座標データが含まれていることがある。
【０００５】
一方、オフラインティーチングによれば、製造ラインを停止させる必要がないが、非効率に行うとティーチング用のコンピュータを長時間使用する必要が生じ、ティーチング作業を行うオペレータにも負担が大きい。また、多関節ロボットは、所定の搬送ラインの近傍に設けられており、例えば、該搬送ラインで搬送される車両に対して溶接作業を行うが、搬送される車両の種類は１種類とは限らない。多関節ロボットが対応すべき車種が変更されるときには、新たにティーチングデータを作成することになる。
【０００６】
この場合、既存のティーチングデータがあって、このうち新たな作業点の姿勢として優先的に使用可能なデータが存在するときにはそのデータを活用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、既存のティーチングデータを利用して新規のティーチングデータを作成することができて好適である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１１７８６４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特許文献１に開示されている技術では、既存のティーチングデータのうち、新規のティーチングデータに利用可能な部分は限られており、ワークの形状が変わった場合には利用できないこともある。このような背景から、既存のティーチングデータをさらに有効に利用する方法が望まれている。
【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、既存のワークに対する既存のティーチングデータを有効に利用し、別のワークに対するティーチングデータを効率的に作成することを可能にする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多関節ロボットのティーチングデータ作成方法では、第１ワークにおける複数の作業点に対応する多関節ロボットの第１ティーチングデータを、第２ワークにおける複数の作業点に対応する前記多関節ロボットの第２ティーチングデータに変換するための多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業点における前記多関節ロボットに設けたエンドエフェクタの姿勢を示すツール座標データを含み、該ツール座標データは複数のパラメータからなり、予め前記第２ティーチングデータのツール座標データのパラメータの１つが設定され、該パラメータが一致するように前記第１ティーチングデータのツール座標データを変換して、前記第２ティーチングデータのツール座標データとするステップを複数の前記作業点に対して行うことを特徴とする。
【００１１】
このように、第１ティーチングデータの作業点におけるツール座標データを第２ティーチングデータに変換して複写することにより、第１ティーチングデータを有効に利用し、第２ティーチングデータを効率的に作成することができる。
【００１２】
第１ティーチングデータのツール座標データを変換して第２ティーチングデータのツール座標データとする際には、第１ティーチングデータのツール座標データを、その記憶領域において変換して書き換えた後に第２ティーチングデータの記憶領域に移してもよいし、第２ティーチングデータの記憶領域に移した後に変換してもよい。また、第１ティーチングデータのツール座標データを所定のバッファ領域に移し、該バッファ領域において変換した後に第２ティーチングデータの記憶領域に移してもよい。
【００１３】
この場合、前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業に対する進入方向データを含み、前記作業点毎に前記進入方向データを複写するとよい。
【００１４】
また、前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業点毎に、少なくとも１つの関節の回転角に関する回転情報を含み、前記作業点毎に前記回転情報を複写するとよい。これにより、多関節ロボットのケーブルが捻れることを防ぐとともに、各作業点間において、対応する軸が過大に回転することを防止することができる。
【００１５】
さらに、前記第２ティーチングデータは、前記作業点のうち、最初の作業点に到達する１つ前の仮の点を示す第１仮作業点データと、最後の作業点の後に経由する仮の点を示す第２仮作業点データとを含み、前記第１仮作業点データを前記最初の作業点のツール座標データに基づいて設定し、前記第２仮作業点データを前記最後の作業点のツール座標データに基づいて設定してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法が適用されるオフラインティーチング装置１０と、このオフラインティーチング装置１０によって作成されたティーチングデータが適用される多関節ロボット１２の構成を示す。
【００１７】
多関節ロボット１２は、産業用の多関節型のロボットであり、ベース部１４と、該ベース部１４を基準にして順に、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０とを有し、該第３アーム２０の先端に溶接ガンであるエンドエフェクタ２２が設けられている。エンドエフェクタ２２は、第３アーム２０に対して着脱自在である。第１アーム１６はベース部１４に対して水平及び垂直に回動可能な軸Ｊ１、Ｊ２によって回動可能である。第２アーム１８は第１アーム１６と軸Ｊ３で回動可能に連結されている。第２アーム１８は軸Ｊ４によって捻れ回転が可能になっている。第３アーム２０は第２アーム１８と軸Ｊ５で回動可能に連結されている。第３アーム２０は軸Ｊ６によって捻れ回転が可能になっている。軸Ｊ４及び軸Ｊ６はそれぞれ３６０°以上の捻れ回動が可能である。
【００１８】
エンドエフェクタ２２は、軸線Ｌ上に開閉する一対の電極２２ａ、２２ｂを有するＣ型溶接ガンであり、この電極２２ａ、２２ｂは閉状態では前記軸線Ｌ上の作業点（以下、ＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ）という）でワークに接触する。ＴＣＰから本体側の電極２２ａ、２２ｂの軸心に一致する方向をベクトルＺとし、ベクトルＺに直交しエンドエフェクタ２２であるＣ形溶接ガンの開口部方向をベクトルＸとする。また、ベクトルＸ、ベクトルＺに互いに直交する方向をベクトルＹとする。
【００１９】
軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５及びＪ６の駆動機構並びに電極２２ａ、２２ｂの開閉機構はそれぞれ図示しないアクチュエータにより駆動され、ＴＣＰの座標は軸Ｊ１〜Ｊ６の回動角度及び多関節ロボット１２の各部の寸法により決定される。
【００２０】
このような６軸構成の多関節ロボット１２の動作によって、先端部に接続されたエンドエフェクタ２２は車両１００、１０２（図３、図４参照）の近傍における任意の位置に移動可能であって、且つ、任意の向きに設定可能である。換言すれば、エンドエフェクタ２２は６自由度の移動が可能である。多関節ロボット１２は、回転動作以外にも伸縮動作、平行リンク動作等の動作部を有するものであってもよい。
【００２１】
多関節ロボット１２は、ロボット制御部２４に設定されたティーチングデータに従って動作する。なお、多関節ロボット１２及びロボット制御部２４は、車両を製造する現場の製造ラインに配設される。
【００２２】
オフラインティーチング装置１０は、コンピュータによって構成されるものであり、図２に示すように、制御部２６は、オフラインティーチング装置１０の全体の制御を行うＣＰＵ２８と、記録部であるＲＯＭ３０及びＲＡＭ３２と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３４によってデータが読み書きされるハードディスク３６と、フレキシブルディスクやコンパクトディスク等の外部記録媒体３８に対してティーチングデータ等の読み書きを行う記録媒体ドライブ４０と、多関節ロボット１２のティーチングデータを作成するティーチングデータ作成回路４２と、作成されたティーチングデータに基づいて多関節ロボット１２の動作シミュレーションを行うシミュレーション回路４４とを備える。なお、制御部２６には、オペレータによるティーチング作業の補助、シミュレーション画像の表示等を行うためのディスプレイ４６が描画制御回路４８を介して接続されるとともに、インタフェース５０を介して入力装置としてのキーボード５２及びマウス５４が接続される。
【００２３】
ハードディスク３６には、多関節ロボット１２のティーチングデータを作成するためのティーチングデータ作成プログラム５６と、多関節ロボット１２、作業対象物及びその他の設備に係る形状データ５８と、多関節ロボット１２の各軸の動作仕様を含むロボット仕様データ６０とが記録される。
【００２４】
多関節ロボット１２が溶接を行うワークは、図３に示すセダン型の車両（第１ワーク）１００と、図４に示すワゴン型の車両（第２ワーク）１０２である。セダン型の車両１００に対しては、作業基準点Ｏを始点及び終点とし、７つの作業点Ｐ１〜Ｐ７に対して順に溶接を行う。最初の作業点Ｐ１に到達する前に、作業点Ｐ１に到達しやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ０１を経由する。また、最後の作業点Ｐ７の後に、エンドエフェクタ２２を抜取りやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ０２を経由する。さらに、仮の作業点Ｔ０２から作業基準点Ｏに戻りやすいように仮の作業点Ｔ０３を経由する。
【００２５】
また、図示しないが、各作業点間には、各作業点に対するエンドエフェクタ２２の進入及び引き抜きのために経由する作業点が設けられている。
【００２６】
セダン型の車両１００に対する多関節ロボット１２の動作を示す第１ティーチングデータ１５０は、図５に示すように、「ガンユニットの向き」欄、「ＴＣＰの位置」欄、「進入方向」欄、「各軸角度」欄から構成されている。「ガンユニットの向き」欄は、エンドエフェクタ２２の姿勢を示す座標、つまりツール座標データであり、上記のベクトルＸ、Ｙ、Ｚが記録されている。「ＴＣＰの位置」欄には、エンドエフェクタ２２の絶対座標を示すデータが記録されている。「進入方向」欄には、各作業点に対するエンドエフェクタ２２の進入及び抜取りの方向を示すベクトルデータが記録されている。また、第１ティーチングデータ１５０は、概念的には、図３に示すように、７つの作業点Ｐ１〜Ｐ７を含む経路として表される。
【００２７】
「各軸角度」欄は回転角θ１〜θ６から構成されており、それぞれの回転角θ１〜θ６は、各軸Ｊ１〜Ｊ６の回転角を示している。
【００２８】
軸Ｊ４に対応する回転角θ４には、何回転目かを示す「回転」欄が設けられている。同様に、軸Ｊ６に対応する回転角θ６には、何回転目かを示す「回転」欄が設けられている。「回転」欄には、フラグデータ（回転情報）として「−１」、「０」、「１」のいずれかが図６に示すように、基準角度Ａｎｇ０からの３６０°を１回転目として「０」、Ａｎｇ０から−３６０°を０回転目として「−１」のフラグデータを設定する。基準角度Ａｎｇ０は設定変更が可能である。軸Ｊ４、Ｊ６の可動範囲が図６よりも大きいときには、フラグが追加されてもよい。
【００２９】
例えば、軸Ｊ４の回転角θ４が見かけ上２４０°の角度であるＡｎｇ１の場合に、「回転」欄のデータが「０」であれば、１回転目の見かけ上の２４０°を示し、「回転」欄のデータが「１」であれば、同じ２４０°でも２回転目の２４０°であることを示す。
【００３０】
この「回転」欄のフラグデータを読むことによって、時計方向か、反時計方向のいずれの方向に回転しなけらばならないかが認識可能である。つまり、２回転目の見かけ上の０°から時計方向に回転して２４０°の姿勢になり「回転」欄には「１」が入る。そして、反時計方向に１２０°に回すと、見かけ上は同じ２４０°だが、反時計方向に回す場合１回転目の２４０°になり、「回転」の欄には「０」が入る。このことにより、いずれの方向からの回転かを認識可能となる。「回転」欄のフラグデータを考慮しない場合、回転の方向によっては多関節ロボット１２の接続される各種ケーブルが捻れることとなる。
【００３１】
見かけ上の２４０°に到達するには、反時計方向に１２０°又は時計方向に２４０°回るケースがあるが、反時計方向に回転するとケーブルが捻れてしまうときには、動作する角度が大きくても時計方向にケーブルをほぐしながら動く必要がある。「回転」欄のデータによって、単に回転角の大小では判断できないケーブルのねじれを適正に解きながら動作させることができる。
【００３２】
また、第１ティーチングデータ１５０では、ケーブルが捻れることを防ぐとともに、各作業点間において、軸Ｊ４及び軸Ｊ６が過大に回転することがないように工夫されたデータが記録されている。なお、第１ティーチングデータ１５０は、既存のデータでありセダン型の車両１００に対して実際に適用されている実績のあるデータである。
【００３３】
多関節ロボット１２は、ワゴン型の車両１０２（図４参照）に対しても溶接作業を行う。車両１０２に対応する第２ティーチングデータ１６０（図７参照）を作成する際には、第１ティーチングデータ１５０が既に存在しているものとする。この場合、第２ティーチングデータ１６０の作成に第１ティーチングデータ１５０を利用することができると好適である。しかし、車両１０２のドア枠の形状は、車両１００のドア枠の形状と異なり、第１ティーチングデータ１５０を第２ティーチングデータ１６０に対してそのまま利用することはできない。なお、第２ティーチングデータ１６０は、概念的には、図１１に示すように、９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９を含む経路として表される。
【００３４】
多関節ロボット１２が車両１０２に対して行う作業内容、つまり作成するべき第２ティーチングデータ１６０が示す作業内容は次の通りである。すなわち、作業基準点Ｏを始点及び終点とし、９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９に対して順に溶接を行う。最初の作業点Ｑ１に到達する前に、作業点Ｑ１に到達しやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ１１を経由する。また、最後の作業点Ｑ９の後に、エンドエフェクタ２２を抜取りやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ１２を経由する。また、図示しないが、各作業点間には、各作業点に対するエンドエフェクタ２２の進入及び引き抜きのために経由する仮の作業点が設けられている。９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９は、前記の作業点Ｐ１〜Ｐ７に対して位置及び数が異なるが、ドア枠部に対する作業点であるという点で共通している。また、下方から上方へ向かって順に溶接を行うという点で共通している。
【００３５】
また、第２ティーチングデータ１６０は、９つの作業点Ｑ１〜Ｑ９に対応する「ＴＣＰの位置」欄のデータと、「ガンユニットの向き」欄のデータのうちベクトルＺのデータは、車両１０２の設計段階で予め設定されている。つまり、第２ティーチングデータ１６０は、「ガンユニットの向き」欄のうちベクトルＸとＹを示すデータと、「進入方向」欄のデータと、「各軸角度」欄のデータを設定すればよい。
【００３６】
本実施の形態のオフラインティーチング装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、オフラインティーチング装置１０を用いたティーチングデータ作成方法につき、図８に示すフローチャートに従って説明する。なお、多関節ロボット１２は、ワークに対して溶接作業を行うものとする。
【００３７】
先ず、第２ティーチングデータ１６０の作成に先立ち、ハードディスク３６からティーチングデータ作成プログラム５６を読み込み、ティーチングデータ作成回路４２にロードする。次いで、多関節ロボット１２、作業対象物及びその他の設備に係る形状データ５８と、多関節ロボット１２の各軸の最高速度、最大加速度、可動範囲等のロボット仕様データ６０とをハードディスク３６から読み込む。描画制御回路４８は、形状データ５８に基づいて、ディスプレイ４６に多関節ロボット１２、溶接対象となるワーク、治具を含む設備等の画像を描画する。
【００３８】
以上の準備作業が終了した後、ステップＳ１において、ティーチングデータ作成回路４２は、第１ティーチングデータ１５０を読み出し、該第１ティーチングデータ１５０を進入部のデータと、溶接部のデータと、終了部のデータとに分解する。
【００３９】
進入部のデータとは、作業原点Ｏから最初の作業点Ｐ１までの経路を示すデータであり、溶接部のデータとは最初の作業点Ｐ１から最後の作業点Ｐ７までの経路を示すデータであり、終了部のデータとは最後の作業点Ｐ７から作業原点Ｏに戻る経路を示すデータである。従って、図５に示す例では、進入部のデータは、順番「１」〜順番「２」であり、溶接部のデータは順番「２」〜順番「８」であり、終了部のデータは順番「８」〜順番「１０」である。
【００４０】
次に、ステップＳ２において、第１ティーチングデータ１５０における溶接部のデータのうち「ガンユニットの向き」欄のデータを第２ティーチングデータ１６０における「ガンユニットの向き」欄に複写して回転変換する。
【００４１】
つまり、作業点Ｐ１のデータを作業点Ｑ１に複写する場合（図９参照）、第１ティーチングデータ１５０のベクトルＸＰ１、ＹＰ１、ＺＰ１を作業点Ｑ１の位置を示すＢ１に平行に移動させた後、ベクトルＺＰ１を予め設定されているベクトルＺＱ１に合うように回転変換する。このとき、ベクトルＸＰ１及びＹＰ１も同様に回転変換することによりベクトルＸＱ１及びＹＱ１に変換される。また、進入方向を示すベクトルＣ１も同様に回転変換してベクトルＤ１を得る。作業点Ｑ２〜Ｑ７についても同様に作業点Ｐ２〜Ｐ７のデータを複写して回転変換する。
【００４２】
次に、ステップＳ３において、第１ティーチングデータ１５０における溶接部のデータの「回転」欄のデータを複写する。これにより、第２ティーチングデータ１６０を用いた動作においても、多関節ロボット１２のケーブルが捻れることを防ぐとともに、各作業点間において、軸Ｊ４及び軸Ｊ６が過大に回転することを防止することができる。
【００４３】
次に、ステップＳ４において、「ガンユニットの向き」欄のデータ、「ＴＣＰの位置」欄のデータに基づき、多関節ロボット１２の各軸Ｊ１〜Ｊ６の角度を行列式を用いた逆変換処理により算出する。この処理によって、多関節ロボット１２の姿勢は、複数求められることがある。
【００４４】
次に、ステップＳ５において、複数求められた多関節ロボット１２の姿勢のうち、「回転」欄のデータに適合する姿勢を１つ選択する。これにより、例えば、作業点Ｑ１に関してはθ１〜θ６に対応する角度であるθＱ１１、θＱ２１、θＱ３１、θＱ４１、θＱ５１及びθＱ６１が求まるので、「各軸角度」欄のθ１〜θ６の各欄に記録する。
【００４５】
このようにして、第１ティーチングデータ１５０に基づいて第２ティーチングデータ１６０の溶接部のデータが求められる。
【００４６】
次に、ステップＳ６において、第１ティーチングデータ１５０の作業点の数Ｐｎと第２ティーチングデータ１６０の作業点の数Ｑｎとを比較する。図５及び図７に示す例のように、第１ティーチングデータ１５０の作業点Ｐ１〜Ｐ７の数Ｐｎ（７点）より第２ティーチングデータ１６０の作業点Ｑ１〜Ｑ９の数Ｑｎ（９点）の方が大きいときには、ステップＳ７に移る。数Ｐｎが数Ｑｎ以下であるときにはステップＳ８に移る。
【００４７】
ステップＳ７、つまり第１ティーチングデータ１５０の作業点の数Ｐｎより第２ティーチングデータの作業点の数Ｑｎの方が大きいときには、その差分に相当する作業点のデータを所定の方法によって補完する（図１０参照）。この手順は、例えば、前記特許文献１に記載されている方法を用いるとよい。
【００４８】
次に、ステップＳ８において、最後の作業点（例えば、作業点Ｑ９）のツール座標データに基づいて終了部のデータを作成する（図１１参照）。この終了部のデータは、最後の作業点における溶接処理が終了した後にエンドエフェクタ２２を引き抜きやすく、且つ、移動時間を短く設定できる箇所がよい。また、第１ティーチングデータ１５０における終了部のデータの一部を第２ティーチングデータ１６０の終了部のデータとしてそのま流用してもよい。例えば、第１ティーチングデータ１５０の１０番目のデータＴ０３（図５参照）は、第２ティーチングデータ１６０の１２番目のデータＴ０３（図７参照）として流用している。
【００４９】
次に、ステップＳ９において、最初の作業点Ｐ１のツール座標データに基づいて進入部のデータ、つまり仮の作業点Ｔ１１を作成する（図１１参照）。この進入部のデータは、最初の作業点Ｐ１に対してエンドエフェクタ２２を進入させやすく、且つ、移動時間を短く設定できる箇所がよい。また、第１ティーチングデータ１５０における進入部のデータの一部を第２ティーチングデータ１６０の進入部のデータとしてそのまま流用してもよい。
【００５０】
このようにして第２ティーチングデータ１６０を作成することにより、新規のワークである車両１０２が既存のワークである車両１００に対して異なる形状である場合でも、車両１００用の第１ティーチングデータ１５０を有効に利用し、第２ティーチングデータ１６０を効率的に作成することができる。
【００５１】
また、第２ティーチングデータ１６０には、第１ティーチングデータの「回転」欄のデータをそのまま利用していることから、多関節ロボット１２が第２ティーチングデータ１６０に基づいて車両１０２の溶接作業を行うときには、接続されたケーブルが捻れたり、隣り合う作業点間において軸Ｊ４及び軸Ｊ６が不必要に過大に回転することがない。
【００５２】
さらに、作業点Ｑ１〜Ｑ７に対する進入方向及び引き抜き方向を示す「進入方向」欄のデータであるＤ１〜Ｄ７は、第１ティーチングデータ１５０における作業点Ｐ１〜Ｐ７の「進入方向」欄のデータであるＣ１〜Ｃ７に基づいて、容易に設定することができる。
【００５３】
なお、作成された第２ティーチングデータ１６０は、シミュレーション回路４４によって動作確認された後、記録媒体ドライブ４０を介して外部記録媒体３８に記録される。次いで、外部記録媒体３８に記録されたティーチングデータは、ロボット制御部２４にダウンロードされ、多関節ロボット１２の制御に供される。
【００５４】
また、上記の実施の形態では車両１０２のドア枠部に対するデータである第２ティーチングデータ１６０を作成する例について説明したが、実際には、図１２及び図１３に示すように、車両１００、１０２には治具１７０等が設けられていて、より複雑なティーチングが必要となることがある。この場合、車両１００に適用される治具対応第１ティーチングデータ１８０を車両１０２に適用される治具対応第２ティーチングデータ１９０に利用することができる。すなわち、治具対応第１ティーチングデータ１８０のうち、車両１００のやや斜めに横断するエリア１７２におけるティーチングデータを、治具対応第２ティーチングデータ１９０のうち、車両１０２における略同様なエリア１７４のティーチングデータに対して適用することができる。また、車両１００において縦方向に移動するエリア１７６におけるティーチングデータを、略同様なエリア１７８のティーチングデータに対して適用することができる。
【００５５】
さらに、第１ティーチングデータ１５０、１８０のツール座標データを回転変換して第２ティーチングデータ１６０、１９０のツール座標データとする際には、ＲＡＭ３２等の記憶部の使用手順は種々の形態を採り得ることはもちろんである。つまり、第１ティーチングデータ１５０、１８０のツール座標データを、その記憶領域において回転変換して書き換えた後に第２ティーチングデータ１６０、１９０の記憶領域に移してもよいし、逆に第２ティーチングデータ１６０、１９０の記憶領域に移した後に回転変換してもよい。また、第１ティーチングデータ１５０、１８０のツール座標データを所定のバッファ領域に複写し、該バッファ領域において回転変換した後に第２ティーチングデータ１６０、１９０の記憶領域に移してもよい。
【００５６】
本発明に係る多関節ロボットのティーチングデータ作成方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々のステップを採り得ることはもちろんである。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る多関節ロボットのティーチングデータ作成方法によれば、既存のワークに対して別のワークが異なる形状であっても、既存のワークに対する第１ティーチングデータを有効に利用し、別のワークに対する第２ティーチングデータを効率的に作成することができる。
【００５８】
また、第１ティーチングデータにおける作業点毎の関節の回転角に関する回転情報を第２ティーチングデータに複写することにより、接続されたケーブルが捻れたり、隣り合う作業点間において回動軸が不必要に過大に回転することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法が適用されるオフラインティーチング装置である。
【図２】オフラインティーチング装置の回路ブロック図である。
【図３】既存のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第１ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【図４】別のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第２ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【図５】第１ティーチングデータの内容を示すテーブルである。
【図６】回転情報と回転角との対応を示す模式図でる。
【図７】第２ティーチングデータの内容を示すテーブルである。
【図８】本実施の形態のティーチングデータ作成方法のフローチャートである。
【図９】第１ティーチングデータから第２ティーチングデータへ溶接部のデータを複写して変換する様子を示す模式斜視図である。
【図１０】差分の作業点のデータを補完する様子を示す模式側面図である。
【図１１】進入部及び終了部のデータを作成する様子を示す模式側面図である。
【図１２】治具が設けられた既存のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第１ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【図１３】治具が設けられた別のワークに対する多関節ロボットの動作を示す第２ティーチングデータによる作業経路を示す模式側面図である。
【符号の説明】
１０…オフラインティーチング装置 １２…多関節ロボット
２２…エンドエフェクタ ２２ａ、２２ｂ…電極
２４…ロボット制御部 ２６…制御部
３６…ハードディスク
４２…ティーチングデータ作成回路
４４…シミュレーション回路
５６…ティーチングデータ作成プログラム
５８…形状データ ６０…ロボット仕様データ
１００、１０２…車両 １５０…第１ティーチングデータ
１６０…第２ティーチングデータ Ｐ１〜Ｐ７、Ｑ１〜Ｑ９…作業点
Ｘ、Ｙ、Ｚ…ベクトル
Claims (4)
- 第１ワークにおける複数の作業点に対応する多関節ロボットの第１ティーチングデータを、第２ワークにおける複数の作業点に対応する前記多関節ロボットの第２ティーチングデータに変換するための多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業点における前記多関節ロボットに設けたエンドエフェクタの姿勢を示すツール座標データを含み、該ツール座標データは複数のパラメータからなり、
予め前記第２ティーチングデータのツール座標データのパラメータの１つが設定され、該パラメータが一致するように前記第１ティーチングデータのツール座標データを変換して、前記第２ティーチングデータのツール座標データとするステップを複数の前記作業点に対して行うことを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。 - 請求項１記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業に対する進入方向データを含み、前記作業点毎に前記進入方向データを複写することを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。 - 請求項１又は２記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
前記第１ティーチングデータ及び前記第２ティーチングデータは、前記作業点毎に、少なくとも１つの関節の回転角に関する回転情報を含み、前記作業点毎に前記回転情報を複写することを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
前記第２ティーチングデータは、前記作業点のうち、最初の作業点に到達する１つ前の仮の点を示す第１仮作業点データと、最後の作業点の後に経由する仮の点を示す第２仮作業点データとを含み、前記第１仮作業点データを前記最初の作業点のツール座標データに基づいて設定し、前記第２仮作業点データを前記最後の作業点のツール座標データに基づいて設定することを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。
Priority Applications (7)
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