JP2009083084A - ロボット教示システム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットの教示作業に必要な時間を短縮することができ、ロボットを実際に動作させずにオフラインで教示することができるロボット教示システムを提供する。
【解決手段】ロボット教示システム１０は、ロボット１１と、ロボットコントローラ１２と、ロボット１１に取付自在のツール１３と、ロボットコントローラ１２とツール１３とに接続されたツールコントローラ１４とを備えている。ツールコントローラ１４とロボットコントローラ１２とを制御する制御部２０は、加工位置情報２５を入力する加工位置情報入力部２１と、ツール１３に合わせたロボット１１の動作内容を求める動作内容演算部２２と、この動作内容をロボットコントローラ１２へ送る出力部２３とを有している。このようにして、ロボット１１の手動操作を行なうことなく加工位置情報２５に基づいてロボット１１の教示作業を行なうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工対象に対して加工作業を行なうロボットを教示（ティーチング）するロボット教示システムに係り、とりわけロボットの教示作業に必要な時間を短縮することができるロボット教示システムに関する。

一般に、半田付け、ねじ締め等の作業をロボットに行なわせる場合、予め各作業に対応するツールをロボット先端に取付け、その後ロボットに各作業位置を教示する。この場合、ロボットを手動で実際に操作して位置決めを行ない、各作業位置を１箇所ずつロボットに教示する必要がある。

このため、ロボットを実際に動作させることなくオフラインで教示作業を行なうことが難しく、ロボットの教示作業に時間がかかっている。

すなわち図３に示すように、ロボットシステム５０は、ロボット５１と、ロボット５１に接続されたロボットコントローラ５２とを有している。ロボット５１の教示作業を行なう際、ロボット５１にツール５３を取付け、ロボットコントローラ５２を介してロボット５１を操作して各作業位置を教示する。またこれと並行してツールコントローラ５４を介してツール５３の設定も行なう必要がある。
特開平１１−１８８７７８号公報

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ロボットの教示作業に必要な時間を短縮することができ、ロボットを実際に動作させずにオフラインで教示することができるロボット教示システムを提供することを目的とする。

本発明は、加工対象に対して加工作業を行なうロボットを教示するロボット教示システムにおいて、ロボットと、ロボットに接続されたロボットコントローラと、ロボットに取付自在のツールと、ロボットコントローラに接続されるとともにツールに接続されたツールコントローラと、ツールコントローラとロボットコントローラとを制御する制御部とを備え、制御部は、加工対象に対する加工位置情報を入力する加工位置情報入力部と、加工位置情報入力部に接続され、この加工位置情報に基づいて対応するツールに合わせたロボットの動作内容を求める動作内容演算部と、この動作内容演算部で求めた動作内容をロボットコントローラへ送る出力部とを有することを特徴とするロボット教示システムである。

本発明は、制御部は、加工対象に対する加工位置情報に基づいて、対応するツールの作業内容を特定する作業内容特定部を更に有し、制御部は、出力部を介して作業内容を対応するツールコントローラへ出力することを特徴とするロボット教示システムである。

本発明は、制御部は、教示作業終了後にロボットコントローラおよびツールコントローラから切離されることを特徴とするロボット教示システムである。

本発明は、ツールは、半田付け用ツール、ねじ締め用ツール、溶接用ツール、および塗装用ツール等からなる群から選択されることを特徴とするロボット教示システムである。

本発明は、ツールは、交換装置を介してロボットに取付けられることを特徴とするロボット教示システムである。

本発明は、ロボットの先端側に、ロボットに正しくツールが取付けられているかを判定する判定手段が設けられていることを特徴とするロボット教示システムである。

本発明は、ツールコントローラは、ロボットコントローラにより制御されることを特徴とするロボット教示システムである。

本発明によれば、ロボットの手動操作を行なうことなく、加工対象に対する加工位置情報に基づいてロボットの教示作業を行なうことができるので、教示作業を短時間で正確に行なうことができる。

また本発明によれば、制御部は各ツールの作業内容を特定する作業内容特定部を有しているので、各ツールが行なう作業内容をオフラインで容易に設定することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図２を参照して説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施の形態を示す全体構成図であり、図２は、複数のツールが用いられる場合におけるロボット教示システムを示す構成図である。

まず、図１により、本実施の形態によるロボット教示システムの概略について説明する。
図１に示すように、ロボット教示システム１０は、ロボット１１と、ロボット１１に接続されたロボットコントローラ１２と、ロボット１１に取付自在のツール１３と、ロボットコントローラ１２に接続されるとともにツール１３に接続されたツールコントローラ１４とを備えている。

このうちロボット１１は、加工対象に対して加工作業を行なうロボットであり、例えば直交ロボット、スカラロボット、垂直多関節ロボット等からなっている。またツール１３は、後述するように、例えば半田付け用ツール、ねじ締め用ツール、溶接用ツール、および塗装用ツール等からなる群から適宜選択されるツールからなっている。

また、ツールコントローラ１４とロボットコントローラ１２とを制御する制御部２０が設けられている。この制御部２０は、ワーク等の加工対象に対する加工位置情報２５を入力する加工位置情報入力部２１と、加工位置情報入力部２１に接続され、この加工位置情報２５に基づいて、対応するツール１３に合わせたロボット１１の動作内容を求める動作内容演算部２２とを有している。また加工位置情報入力部２１に、加工位置情報２５に基づいて、対応するツール１３の作業内容を特定する作業内容特定部２４が接続されている。なお加工位置情報２５としては、例えばＤＸＦファイル等のＣＡＤデータ、あるいはガーバーデータ等のＣＡＭデータを用いることができる。

動作内容演算部２２に、動作内容演算部２２で求めた動作内容をロボットコントローラ１２へ送る出力部２３が接続されている。この出力部２３は、作業内容特定部２４にも接続されているので、作業内容特定部２４からの作業内容を、出力部２３を介して対応するツールコントローラ１４へ出力することもできる。

次に図２により、複数のツールを用いる場合におけるロボット教示システムの構成について説明する。
すなわち図２に示すように、ロボット教示システム１０は、ロボット１１に取付自在の複数のツール１３（半田付け用ツール１３Ａ、ねじ締め用ツール１３Ｂ、溶接用ツール１３Ｃ、および塗装用ツール１３Ｄ）と、各ツール１３Ａ〜１３Ｄにそれぞれ接続されたツールコントローラ１４（各ツールコントローラ１４Ａ〜１４Ｄ）とを有している。

このうち各ツール１３Ａ〜１３Ｄに、それぞれツール側交換装置１５Ｂが取付けられ、他方ロボット１１に、各ツール側交換装置１５Ｂと着脱自在なロボット側交換装置１５Ａが取付けられている。これらロボット側交換装置１５Ａとツール側交換装置１５Ｂとにより交換装置１５（ハンドチェンジャー）が構成される。すなわち各ツール１３Ａ〜１３Ｄは、交換装置１５を介してロボット１１に取付けられるようになっている。

またロボット１１の先端側に、ロボット１１に正しくツール１３Ａ〜１３Ｄが取付けられているかを判定する判定手段１６が設けられている。

一方、制御部２０は、コンピュータ２０Ａの中に設けられるとともに、イーサネット（登録商標）、ＲＳ２３２Ｃ等からなる接続部１７を介してロボットコントローラ１２およびツールコントローラ１４Ａ〜１４Ｄと接続されている。またロボットコントローラ１２は、接続部１８を介して各ツールコントローラ１４Ａ〜１４Ｄと接続されている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について、図１および図２を用いて説明する。
まず、ＤＸＦファイル等のＣＡＤデータまたはガーバーデータ等のＣＡＭデータ等からなる加工位置情報２５を加工位置情報入力部２１に入力する。この場合、加工位置情報２５は、予めコンピュータ２０Ａの中に蓄積されていても良く、あるいはコンピュータ２０Ａに接続された他の外部機器から入力されても良い。

次に、この加工位置情報２５が動作内容演算部２２に送られ、動作内容演算部２２は、加工位置情報２５に基づいて、対応する各ツール１３Ａ〜１３Ｄに合わせたロボット１１の動作内容を求める。なお、ロボット１１の動作内容とは、ロボット１１が移動する位置、ロボット１１の移動方法（移動速度、座標系等）、ロボット１１の停止時間、およびロボットコントローラ１２からの信号のオンオフ等、ロボット固有の制御内容を含む概念である。

例えば加工位置情報２５がプリント基板に関するデータである場合、動作内容演算部２２は、半田付け用ツール１３Ａが半田付け作業を行なうためのデータ（例えば穴の位置、穴径、線の太さ等）を抽出し、ロボット１１の動作内容（ロボット座標に変換した穴位置、移動速度、穴位置での停止時間等）を求める。あるいは、加工位置情報２５がねじ締め加工を行なうワークのデータである場合、動作内容演算部２２は、ねじ締め用ツール１３Ｂがねじ締め作業を行なうためのデータ（例えばワークの形状、ねじ穴の位置、ねじの大きさ等）を抽出し、ロボット１１の動作内容（ロボット座標に変換したねじ穴位置、移動速度、ねじ穴位置での停止時間等）を求める。また溶接用ツール１３Ｃおよび塗装用ツール１３Ｄの場合も同様にして、各作業を行なうためのデータを抽出し、ロボット１１の動作内容を求める。

この際、動作内容演算部２２は、用いられる各ツール１３Ａ〜１３Ｄの形状も考慮に入れ、各ツール１３Ａ〜１３Ｄの先端と加工対象の加工位置とが一致するように動作内容を適宜補正する。なお、動作内容演算部２２において、ユーザが、不要な位置データを削除したり位置データを修正したりする等、動作内容の微調整が行なえるようになっていても良い。

一方、加工位置情報２５は作業内容特定部２４にも送られる。作業内容特定部２４は、加工位置情報２５に基づいて、対応する各ツール１３Ａ〜１３Ｄの作業内容を特定する。例えば加工位置情報２５がプリント基板に関するデータである場合、作業内容特定部２４は、半田付け用ツール１３Ａが行なう半田付け作業に関する作業内容を特定する。この場合、半田付け用ツール１３Ａの作業内容は、例えば半田の繰出し量、温度等を含む。また加工位置情報２５がねじ締め加工を行なうワークのデータである場合、作業内容特定部２４は、ねじ締め用ツール１３Ｂが行なうねじ締め作業に関する作業内容を特定する。この場合、ねじ締め用ツール１３Ｂの作業内容は、例えばねじの大きさ、長さ等を含む。また溶接用ツール１３Ｃの作業内容は、例えば溶接温度等を含む。また塗装用ツール１３Ｄの作業内容は、例えば塗布形状（円形、四角形等）、塗布量、塗布圧力等を含む。なお、作業内容特定部２４において、ユーザが、作業内容特定部２４が提示したいくつかの作業プロファイルから特定の作業内容を選択できるようになっていても良い。

次に、動作内容演算部２２で求められたロボット１１の動作内容は、出力部２３を介してロボットコントローラ１２へ送られる。また作業内容特定部２４で特定された作業内容は、出力部２３を介して各ツールコントローラ１４Ａ〜１４Ｄへ送られる。

このようにして、ロボット１１を実際に手動で操作することなく、ロボット１１の教示作業をオフラインで完了させることができる。また各ツール１３Ａ〜１３Ｄの作業内容の設定をオフラインで行なうことができる。

このようにして教示作業が終了した後、ロボットコントローラ１２は、教示内容に沿ってロボット１１を実際に動作させる。この際ロボット１１は、交換装置１５を介して適宜ツール１３Ａ〜１３Ｄを持替えて加工作業を行なう。この間、各ツールコントローラ１４Ａ〜１４Ｄは、接続部１８を介してロボットコントローラ１２により制御されるので、各ツール１３Ａ〜１３Ｄの動作をロボット１１の動作に同期させることができる。

なお、教示作業終了後に接続部１７を取外し、制御部２０（コンピュータ２０Ａ）をロボットコントローラ１２および各ツールコントローラ１４Ａ〜１４Ｄから切離しても良い。すなわち通常のロボット１１動作時には、制御部２０を用いなくても良い。

このように、本実施の形態によれば、ロボット１１の手動操作を行なうことなく、加工対象に対する加工位置情報に基づいてロボット１１の教示作業を行なうことができるので、教示作業を短時間で正確に行なうことができる。

また、本実施の形態によれば、制御部２０は各ツール１３Ａ〜１３Ｄの作業内容を特定する作業内容特定部２４を有しているので、各ツール１３Ａ〜１３Ｄが行なう作業内容をオフラインで容易に設定することができる。

本発明によるロボット教示システムの一実施の形態を示す全体構成図。 複数のツールが用いられる場合におけるロボット教示システムを示す構成図。 従来のロボットシステムを示す概略図。

符号の説明

１０ ロボット教示システム
１１ ロボット
１２ ロボットコントローラ
１３ ツール
１３Ａ 半田付け用ツール
１３Ｂ ねじ締め用ツール
１３Ｃ 溶接用ツール
１３Ｄ 塗装用ツール
１４（１４Ａ〜１４Ｄ） ツールコントローラ
１５ 交換装置
１６ 判定手段
１７ 接続部
１８ 接続部
２０ 制御部
２１ 加工位置情報入力部
２２ 動作内容演算部
２３ 出力部
２４ 作業内容特定部
２５ 加工位置情報

Claims (7)

1. 加工対象に対して加工作業を行なうロボットを教示するロボット教示システムにおいて、
   ロボットと、
   ロボットに接続されたロボットコントローラと、
   ロボットに取付自在のツールと、
   ロボットコントローラに接続されるとともにツールに接続されたツールコントローラと、
   ツールコントローラとロボットコントローラとを制御する制御部とを備え、
   制御部は、加工対象に対する加工位置情報を入力する加工位置情報入力部と、加工位置情報入力部に接続され、この加工位置情報に基づいて対応するツールに合わせたロボットの動作内容を求める動作内容演算部と、この動作内容演算部で求めた動作内容をロボットコントローラへ送る出力部とを有することを特徴とするロボット教示システム。
2. 制御部は、加工対象に対する加工位置情報に基づいて、対応するツールの作業内容を特定する作業内容特定部を更に有し、制御部は、出力部を介して作業内容を対応するツールコントローラへ出力することを特徴とする請求項１記載のロボット教示システム。
3. 制御部は、教示作業終了後にロボットコントローラおよびツールコントローラから切離されることを特徴とする請求項１記載のロボット教示システム。
4. ツールは、半田付け用ツール、ねじ締め用ツール、溶接用ツール、および塗装用ツール等からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載のロボット教示システム。
5. ツールは、交換装置を介してロボットに取付けられることを特徴とする請求項１記載のロボット教示システム。
6. ロボットの先端側に、ロボットに正しくツールが取付けられているかを判定する判定手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載のロボット教示システム。
7. ツールコントローラは、ロボットコントローラにより制御されることを特徴とする請求項１記載のロボット教示システム。

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