JP2009119589A - Robot simulator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot simulator which performs design of a tool also in consideration of the loci of a robot and a tool when the robot approaches a worksite and departs from a work, and also corrects teaching data, thereby optimizing the work to be performed by the robot from the comprehensive viewpoint. <P>SOLUTION: In the robot simulator provided with an input device 2 for accepting an input from an operator, a processor 4 for simulating actions of an articulated robot in response to the input from the input device 2, and a display device 3 for displaying in 3D graphics a processing result performed by the processor 4, the processor 4 is provided with off-line teaching means 8 for teaching the actions of the articulated robot on the display device 3, and 3D CAD means 9 for designing the tool that supports or fixes the work as a work object of the articulated robot. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はロボットシミュレータに関し、特に産業用ロボットによる作業対象物（ワーク）を支持したり固定したりする治具の設計に適用されるシミュレータに関する。   The present invention relates to a robot simulator, and more particularly to a simulator applied to the design of a jig for supporting or fixing a work object (work) by an industrial robot.

自動車の製造ラインなどにおいては従来から産業用ロボットによる溶接作業が広く行われている。ロボットを用いて溶接を行う場合、アーク溶接であれば多関節ロボットの先端部に溶接トーチを取り付け、スポット溶接であれば多関節ロボットの先端部に溶接ガンを取り付け、ロボットの各関節を適当に動かすことにより溶接トーチ／溶接ガン（以下ツール）を被溶接物（ワーク）の近くまで移動させる。その後ワーク上の所定の溶接線や溶接点に従ってツールを移動させつつ溶接を行う。
こうした溶接を行う際にはワークを支持したり固定したりするために治具が用いられるのが一般的である。治具はワークの形状や溶接部位、ロボット先端に取り付けられたツールの形状や溶接時の姿勢などに応じて多くの種類が存在するが、溶接作業の邪魔にならないようロボット本体やツールと干渉しない形状に設計する必要がある。
そこで適切な形状の治具設計を簡易に行うことを目的として、自動車ボディにスポット溶接を施す作業において、溶接部位を３次元的に表す加工基準面データを３次元ＣＡＤ・ＣＡＭシステムに入力し、さらにロボット先端に取り付けられる溶接ガンと溶接治具のデータとから溶接ガンと溶接治具とが干渉するか否かを判断し、干渉する場合には溶接治具の設計を変更するという方法があった（例えば特許文献１）。
また特許文献１のように離散的な位置ではなく、連続的に移動しながら溶接を行う場合において、溶接トーチの３次元形状データとユーザが指定した溶接部位の３次元形状から溶接作業中に溶接トーチが存在する領域（３次元軌跡）を算出し、溶接治具が溶接トーチの３次元軌跡と干渉するか否かをＣＡＤシステム上で確認し、干渉する場合には溶接治具の設計を修正する溶接治具設計装置があった(例えば特許文献２)。
特開平７−３２１６１号公報 特開２００２−１５３９９３号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, welding work using industrial robots has been widely performed in automobile production lines and the like. When welding using a robot, a welding torch is attached to the tip of the articulated robot if arc welding is used, and a welding gun is attached to the tip of the articulated robot if spot welding is used. By moving, the welding torch / welding gun (hereinafter referred to as tool) is moved close to the workpiece (workpiece). Thereafter, welding is performed while moving the tool in accordance with a predetermined welding line or welding point on the workpiece.
When performing such welding, a jig is generally used to support or fix the workpiece. There are many types of jigs depending on the shape of the workpiece, the welding site, the shape of the tool attached to the robot tip, the posture during welding, etc., but it does not interfere with the robot body or tool so as not to interfere with the welding work. It is necessary to design the shape.
Therefore, for the purpose of easily designing a jig having an appropriate shape, in the work of spot welding to an automobile body, processing reference plane data representing a welded part in a three-dimensional manner is input to a three-dimensional CAD / CAM system, Further, it is possible to determine whether or not the welding gun and the welding jig interfere with each other based on the welding gun and welding jig data attached to the robot tip, and to change the design of the welding jig when there is an interference. (For example, Patent Document 1).
Further, when welding is performed while moving continuously instead of discrete positions as in Patent Document 1, welding is performed during the welding operation from the three-dimensional shape data of the welding torch and the three-dimensional shape of the welding portion specified by the user. Calculate the area where the torch exists (three-dimensional trajectory), check whether the welding jig interferes with the three-dimensional trajectory of the welding torch on the CAD system, and correct the welding jig design if it interferes There has been a welding jig design apparatus (for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-32161 JP 2002-153993 A

特許文献１や特許文献２に記載された発明では、溶接部位の位置や溶接部位の形状からツールの３次元位置や３次元軌跡を求め、それらが溶接治具と干渉するか否かによって溶接治具の設計の確認や変更を行っていた。すなわちワークに対して溶接作業を行う間の干渉の有無だけで溶接治具設計の良否を判断していた。
しかしながら実際のロボットによる溶接作業では、溶接の前後に溶接部位へのアプローチ、溶接完了後のワークからの離脱といった過程が必要である。また１つのワークに複数の溶接部位がある場合には、それらの間を移動する過程が必要である。
溶接ラインの生産性向上のためにはこうしたロボットの溶接部位へのアプローチ、溶接部位間の移動、ワークからの離脱に要する時間を短縮することが重要となる。特許文献１や特許文献２に記載の発明では、こうしたアプローチ、移動、離脱の際にロボットが最短経路を通過した際の干渉の有無まで確認できるものではなく、その意味では特許文献１や特許文献２によって設計された溶接治具も最適のものであるとは言えなかった。 In the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the three-dimensional position and three-dimensional trajectory of the tool are obtained from the position of the welded part and the shape of the welded part, and the welding treatment is performed depending on whether or not they interfere with the welding jig. Checking and changing the design of the tool. That is, the quality of the welding jig design is judged only by the presence or absence of interference during the welding operation on the workpiece.
However, in an actual robotic welding operation, a process of approaching the welded part before and after welding and detaching from the workpiece after completion of welding is necessary. Moreover, when there are a plurality of welding parts in one work, a process of moving between them is necessary.
In order to improve the productivity of the welding line, it is important to shorten the time required for the robot to approach the welding site, move between the welding sites, and leave the workpiece. In the inventions described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, it is not possible to confirm the presence or absence of interference when the robot passes through the shortest path during such approach, movement, and departure. In that sense, Patent Literature 1 and Patent Literature The welding jig designed according to 2 was not optimal.

また、特許文献１や特許文献２に記載の発明はあくまで治具の設計の検討や修正を行うものであって、ロボットのティーチングについての検討を行えるものではなかった。例えば溶接部位へのアプローチの際に治具との干渉が発生することが判明したが、治具の干渉部位の形状を変更すると多大なコストが発生するといった場合は、ティーチングデータに迂回点を設けてロボットの移動時間が伸長したとしても総合的な生産性の面からは結局得策であるということがありうる。
こうしたトレードオフの検討はティーチングデータと治具設計の双方を修正しながら行う必要があるが、特許文献１や特許文献２に記載の発明ではティーチングデータについては修正手段がなく総合的な検討を行うことができなかった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットの作業部位へのアプローチやワークからの離脱の際のロボットやツールの軌跡をも考慮した治具の設計が行え、さらにはティーチングデータの修正も可能で、ロボットによる作業を総合的な視点から最適化することができるロボットシミュレータを提供することを目的とする。 In addition, the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 merely examine and modify the design of the jig, and cannot examine the teaching of the robot. For example, when it was found that interference with the jig occurs when approaching the welded part, but changing the shape of the interference part of the jig causes a significant cost, a detour point is provided in the teaching data. Even if the movement time of the robot is extended, it may be a good idea in terms of overall productivity.
Such a trade-off study needs to be performed while correcting both teaching data and jig design. However, in the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2, there is no means for correcting teaching data and a comprehensive review is performed. I couldn't.
The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to design a jig in consideration of the robot's approach to the work site and the trajectory of the robot or tool when leaving the workpiece. It is an object of the present invention to provide a robot simulator capable of correcting teaching data and optimizing work by a robot from a comprehensive viewpoint.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載のロボットシミュレータは、オペレータからの入力を受け付ける入力装置と、前記入力装置からの入力に応じて多関節ロボットの動作をシミュレートする処理装置と、前記処理装置による処理結果を３次元グラフィックによって表示する表示装置とを備えるロボットシミュレータにおいて、前記処理装置は、前記多関節ロボットの動作を前記表示装置上においてティーチングするオフラインティーチング手段と、前記多関節ロボットの作業対象となるワークを支持または固定する治具を設計する３次元ＣＡＤ手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載のロボットシミュレータは、前記オフラインティーチング手段は、前記多関節ロボットと前記多関節ロボットの先端に取り付けられたツールと前記ワークの３次元グラフィックを前記表示装置上に表示することを特徴とするものである。
請求項３に記載のロボットシミュレータは、前記オフラインティーチング手段は、前記オペレータによって作成されたティーチングデータから前記ツールの動作軌跡の３次元データを作成し、前記３次元ＣＡＤ手段によって読み込み可能な形式で出力することを特徴とするものである。
請求項４に記載のロボットシミュレータは、前記３次元ＣＡＤ手段は、前記ツールの動作軌跡の３次元データを読み込み、前記表示装置上に表示することを特徴とするものである。
請求項５に記載のロボットシミュレータは、前記３次元ＣＡＤ手段は、前記表示装置上に表示された前記ツールの動作軌跡の３次元データのうち一部または全部について表示・非表示を切り替えることを特徴とするものである。
請求項６に記載のロボットシミュレータは、前記３次元ＣＡＤ手段は、前記オペレータによって設計された前記治具の３次元ＣＡＤデータを前記オフラインティーチング手段によって読み込み可能な形式で出力することを特徴とするものである。 In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The robot simulator according to claim 1 is an input device that receives an input from an operator, a processing device that simulates an operation of an articulated robot in response to an input from the input device, and a processing result by the processing device. In a robot simulator comprising a display device that displays by means of a three-dimensional graphic, the processing device supports offline teaching means for teaching the operation of the articulated robot on the display device, and a work that is a work target of the articulated robot. Alternatively, a three-dimensional CAD means for designing a fixing jig is provided.
The robot simulator according to claim 2, wherein the off-line teaching means displays the articulated robot, a tool attached to a tip of the articulated robot, and a three-dimensional graphic of the workpiece on the display device. It is what.
The robot simulator according to claim 3, wherein the off-line teaching means creates three-dimensional data of the motion trajectory of the tool from the teaching data created by the operator and outputs the data in a format that can be read by the three-dimensional CAD means. It is characterized by doing.
The robot simulator according to claim 4 is characterized in that the three-dimensional CAD means reads three-dimensional data of an operation locus of the tool and displays it on the display device.
The robot simulator according to claim 5, wherein the three-dimensional CAD means switches between display and non-display of a part or all of the three-dimensional data of the operation trajectory of the tool displayed on the display device. It is what.
7. The robot simulator according to claim 6, wherein the three-dimensional CAD means outputs the three-dimensional CAD data of the jig designed by the operator in a format that can be read by the offline teaching means. It is.

本発明のロボットシミュレータによれば、オフラインティーチング手段によって作成したロボットの動作データから、そのロボット先端に取り付けられたツールの一連の動作軌跡を得ることができるので、溶接などの作業部分のみならず、アプローチや離脱の動作についても考慮した形状の治具設計が可能となり、ロボットの移動時間を短縮でき作業効率を向上させることができる。
また設計した治具のデータをオフラインティーチング手段に読み込ませ作業をシミュレートすることによって必要に応じてティーチングデータの方を修正し、ラインの総合的な生産性を向上することができる。
また治具設計の検討や修正を即座に行うことができ、設計に要する時間を短縮することができる。 According to the robot simulator of the present invention, it is possible to obtain a series of motion trajectories of the tool attached to the robot tip from the robot motion data created by the off-line teaching means. It is possible to design a jig that takes into account the approach and separation movements, shortening the movement time of the robot and improving work efficiency.
Moreover, the data of the designed jig can be read by the off-line teaching means and the work can be simulated to correct the teaching data as necessary, thereby improving the overall productivity of the line.
In addition, the jig design can be immediately examined and corrected, and the time required for the design can be shortened.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明のロボットシミュレータ１の全体構成を示すブロック図である。
図１において、２はマウスやキーボードといった入力装置、３は例えばＣＲＴモニタや液晶モニタといった表示装置である。４は処理装置で、記憶装置５と、ＣＰＵ６、メモリ７を備えている。記憶装置５は例えばハードディスクであって、オフラインティーチングプログラム８、３次元ＣＡＤプログラム９を記憶している他、様々な種類のロボット、ツール、ワークの３次元形状データを記憶している。またロボットについては形状データに加え、実際のロボットと同様のリンクパラメータや各軸の動作可能範囲などの情報も記憶装置５に予め記憶されている。
本発明のロボットシミュレータはパーソナルコンピュータやワークステーションと同様の構成をもって提供される。記憶装置５に予め記憶されたオフラインティーチングプログラム８や３次元ＣＡＤプログラム９は、入力装置２を介したユーザからの入力によって記憶装置５からメモリ７にロードされてＣＰＵ６によって実行される。オペレータは入力装置２によってオフラインティーチングプログラム８、３次元ＣＡＤプログラム９に指示を行い、表示装置３にてその成果を確認しながら作業を進めることができる。
なお、図１は本発明のロボットシミュレータの主要な部分だけを描いたもので入力装置２や表示装置３と処理装置４との間のインターフェース部などについては省略している。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the robot simulator 1 of the present invention.
In FIG. 1, 2 is an input device such as a mouse or keyboard, and 3 is a display device such as a CRT monitor or a liquid crystal monitor. A processing device 4 includes a storage device 5, a CPU 6, and a memory 7. The storage device 5 is, for example, a hard disk, and stores an offline teaching program 8 and a three-dimensional CAD program 9, and also stores three-dimensional shape data of various types of robots, tools, and workpieces. For the robot, in addition to the shape data, information such as link parameters similar to those of the actual robot and the operable range of each axis are stored in the storage device 5 in advance.
The robot simulator of the present invention is provided with the same configuration as a personal computer or workstation. The offline teaching program 8 and the three-dimensional CAD program 9 stored in advance in the storage device 5 are loaded from the storage device 5 into the memory 7 by the input from the user via the input device 2 and executed by the CPU 6. The operator can instruct the offline teaching program 8 and the three-dimensional CAD program 9 by the input device 2 and can proceed with the work while confirming the result on the display device 3.
FIG. 1 depicts only the main part of the robot simulator of the present invention, and the input device 2 and the interface unit between the display device 3 and the processing device 4 are omitted.

図２に本発明のロボットシミュレータの処理過程のフローチャートを示す。
まず、オペレータが入力装置２を使って記憶装置５からオフラインティーチングプログラム８を呼び出して起動させる。
オフラインティーチングプログラム８は記憶装置５からロボットやツール、ワークの３次元形状データを読み込んで表示装置３上に３次元モデルとして表示し、入力装置２を介して行われるオペレータからの指示に従って各モデルの配置やモデルに対する視点を自在に変更することができる。ただしツールの３次元モデルは実際のロボットと同様、ロボットの先端部に固定される。 FIG. 2 shows a flowchart of the process of the robot simulator of the present invention.
First, the operator calls and starts the offline teaching program 8 from the storage device 5 using the input device 2.
The off-line teaching program 8 reads the three-dimensional shape data of the robot, tool, and workpiece from the storage device 5 and displays them as a three-dimensional model on the display device 3, and in accordance with instructions from the operator performed via the input device 2, It is possible to freely change the viewpoint for the arrangement and model. However, the three-dimensional model of the tool is fixed to the tip of the robot, just like an actual robot.

オフラインティーチングプログラム起動後、オペレータはまず治具設計の対象となる作業で使用されるロボット、ツール、ワークの３次元形状データを記憶装置５から読み込んで実際のラインと同様に配置し模擬的な作業環境を表示装置３上に構築する（図２のＳ１）。
図３にオフラインティーチングプログラム８によって構築した作業環境の例を示す。ツールとしてアーク溶接用のトーチ１０をロボット先端に取り付け、ワーク１１を溶接する作業の例である。 After starting the offline teaching program, the operator first reads the 3D shape data of the robot, tool, and workpiece used in the jig design work from the storage device 5 and arranges them in the same way as the actual line. An environment is constructed on the display device 3 (S1 in FIG. 2).
FIG. 3 shows an example of a work environment constructed by the offline teaching program 8. This is an example of an operation of attaching a torch 10 for arc welding as a tool to the tip of a robot and welding a workpiece 11.

３次元モデルの配置が完了すると、続いてオフラインティーチング作業を行う。実際のロボットを用いたティーチング作業では、ロボット制御装置に接続されたプログラミングペンダントを使ってロボットを動作させながら適当な教示点を記録していくが、オフラインティーチングではプログラミングペンダントの代わりに表示装置３上にプログラミングペンダント状の操作パネルを表示させ、入力装置２によって操作パネル上のボタンを押したり数値を入力したりする。
図４はオフラインティーチングプログラムによって表示装置３上に表示された操作パネルの例である。操作パネル上のＪＯＧ動作ボタン１２や動作速度指定用のラジオボタン１３をマウスでクリックすることで、実際のプログラミングペンダントと同様にロボットモデルの操作や動作速度の設定が行える。
オフラインティーチングプログラム８はキネマティクス演算処理機能を内蔵しており、前述のリンクパラメータやロボット各軸の動作可能範囲を参照して実際のロボットと同様の演算処理を行い、オペレータの入力に対して表示装置３上のロボットのモデルを動作させる。
図５にオフラインティーチングプログラム８によるティーチングの具体例を示す。図５（ａ）〜（ｄ）は図３と同じく先端にアーク溶接用のトーチ１０を取り付けたロボットについて、ワーク１１に対してアーク溶接を行う動作のティーチングの様子を示している。オペレータは操作パネルによりロボットモデルを操作してワーク１１の溶接部位へのアプローチ、溶接作業、ワーク１１からの離脱といった一連の動作をティーチングする（図２のＳ２）。具体的には、ロボットモデルを図５（ａ）〜（ｄ）のように表示装置３上でＪＯＧ動作させティーチングしたい動作軌跡上の適当な位置まで誘導する。誘導後、操作パネルの「入力」ボタンを押せば、その時点のロボットの位置が教示点として記憶装置５に記録される。また同時にロボットの動作速度や、前の教示点から移動する際の補間方法も指定する。
補間方法とは、前の教示点から現在の教示点へと移動する際のロボット先端の動作軌跡を規定するもので、ロボット先端が教示点間を直線的に移動する直線補間や、３つ以上の教示点から構成される円弧に沿って移動する円弧補間の他、ロボットの各軸が各々次の教示点位置へと移動するリンク補間も選択可能である（リンク補間の場合はロボット先端の移動軌跡は不定となる）。 When the arrangement of the three-dimensional model is completed, an offline teaching operation is subsequently performed. In teaching work using an actual robot, an appropriate teaching point is recorded while operating the robot using a programming pendant connected to the robot controller, but in offline teaching, the display device 3 is used instead of the programming pendant. Then, a programming pendant-like operation panel is displayed, and a button on the operation panel is pressed or a numerical value is input by the input device 2.
FIG. 4 is an example of the operation panel displayed on the display device 3 by the offline teaching program. By clicking the JOG operation button 12 or the operation speed designation radio button 13 on the operation panel with a mouse, the robot model can be operated and the operation speed can be set in the same manner as in an actual programming pendant.
The offline teaching program 8 has a built-in kinematics calculation processing function, performs the same calculation processing as the actual robot with reference to the link parameters and the operable range of each axis of the robot, and displays it for operator input. The robot model on the apparatus 3 is operated.
FIG. 5 shows a specific example of teaching by the offline teaching program 8. 5 (a) to 5 (d) show the state of teaching of the operation of performing arc welding on the workpiece 11 with respect to the robot having the arc welding torch 10 attached to the tip as in FIG. The operator teaches a series of operations such as approaching the welding portion of the workpiece 11, welding work, and detachment from the workpiece 11 by operating the robot model using the operation panel (S2 in FIG. 2). Specifically, as shown in FIGS. 5A to 5D, the robot model is jog-operated on the display device 3 to guide the robot model to an appropriate position on the operation locus to be taught. When the “input” button on the operation panel is pressed after guidance, the position of the robot at that time is recorded in the storage device 5 as a teaching point. At the same time, the robot operation speed and the interpolation method for moving from the previous teaching point are specified.
The interpolation method specifies the motion trajectory of the robot tip when moving from the previous teaching point to the current teaching point. Linear interpolation in which the robot tip moves linearly between teaching points, or three or more In addition to circular interpolation that moves along the circular arc composed of the teaching points, link interpolation in which each axis of the robot moves to the next teaching point position can be selected (in the case of link interpolation, movement of the robot tip) The trajectory is indefinite).

ティーチングの段階においては治具のモデルは表示装置３上に表示されておらず、オペレータは治具の形状を考慮する必要はなくロボットの動作時間が最短になるように溶接部位へのアプローチやワーク１１からの離脱の軌跡をティーチングする。なお、図５ではワーク１１に対する溶接作業のティーチングの部分を抜き出して示している。
一連のティーチング作業が完了すると、記憶装置５には溶接部位へのアプローチ、溶接作業、ワーク１１からの離脱といった一連の動作軌跡を実現するティーチングデータが記録される。 At the teaching stage, the jig model is not displayed on the display device 3, and the operator does not have to consider the shape of the jig, and the approach to the welded part and the workpiece are made so that the robot operation time is minimized. Teaching the trajectory of departure from 11. In FIG. 5, a teaching portion for welding work on the workpiece 11 is extracted and shown.
When a series of teaching work is completed, the storage device 5 records teaching data that realizes a series of motion trajectories such as approaching the welding site, welding work, and detachment from the work 11.

オフラインティーチングプログラム８によるティーチング作業完了後、オペレータはオフラインティーチングプログラム８に対しツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの動作軌跡データを出力させる（図２のＳ３）。
前述のようにオフラインティーチングプログラム８は予め準備されたツールの３次元形状データを記憶装置５から読み出すことができ、さらにティーチング作業によって決定した各教示点におけるロボットの先端位置と姿勢が分かるので、両者を組み合わせることによってワークモデルへのアプローチ、溶接作業、ワークからの離脱といった一連の動作に関する各教示点でのツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの位置と姿勢のデータ、すなわち動作軌跡を得ることができる。
オフラインティーチングプログラム８によって出力されたツール（溶接トーチ）の３次元モデルの動作軌跡データは後述する３次元ＣＡＤプログラム９で読み込むことができる形式になっており、記憶装置５に出力される。 After the teaching work by the offline teaching program 8 is completed, the operator causes the offline teaching program 8 to output the operation trajectory data of the three-dimensional model of the tool (welding torch 10) (S3 in FIG. 2).
As described above, the off-line teaching program 8 can read out the three-dimensional shape data of a tool prepared in advance from the storage device 5 and know the robot tip position and posture at each teaching point determined by teaching work. To obtain the position and orientation data of the 3D model of the tool (welding torch 10) at each teaching point related to a series of operations such as approach to the workpiece model, welding work, and separation from the workpiece, that is, an operation trajectory. Can do.
The operation trajectory data of the three-dimensional model of the tool (welding torch) output by the off-line teaching program 8 has a format that can be read by a three-dimensional CAD program 9 described later, and is output to the storage device 5.

続いて、オペレータは入力装置２を使って３次元ＣＡＤプログラム９を呼び出して起動させる。３次元ＣＡＤプログラム起動後、オペレータはツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの動作軌跡データを記憶装置５から読み込む（図２のＳ４）。さらにワーク１１の３次元モデルのデータも読み込む。図６に３次元ＣＡＤプログラム９でツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの動作軌跡１４とワーク１１を表示させた例を示す。
ここで、既にワーク１１に対応する治具の３次元ＣＡＤデータが存在している場合は、治具の３次元ＣＡＤデータを読み込んでツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの動作軌跡１４との干渉が発生していないか確認する（図２のＳ５）。干渉する部分があれば、３次元ＣＡＤプログラムによって治具の設計を変更する（図２のＳ６）。新規に治具を設計する場合であれば、図２のＳ５の過程は省略される。図７に３次元ＣＡＤプログラム９を使って治具１５を設計する様子を示す。
干渉しないように治具１５の設計が完了したらオペレータは３次元ＣＡＤプログラム９に治具１５の３次元ＣＡＤデータを出力させる（図２のＳ７）。
なお、図６、図７はツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの動作軌跡データのうち、ワーク１１に対する溶接作業の部分のみを表示した例である。ツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの動作軌跡データを全て３次元ＣＡＤプログラム９で表示すると治具の設計の邪魔になるような場合に、オペレータはツール（溶接トーチ１０）の３次元モデルの動作軌跡データのうち任意の部分について表示、非表示を切り替えることができる。 Subsequently, the operator uses the input device 2 to call and activate the three-dimensional CAD program 9. After starting the three-dimensional CAD program, the operator reads the movement locus data of the three-dimensional model of the tool (welding torch 10) from the storage device 5 (S4 in FIG. 2). Further, the data of the three-dimensional model of the work 11 is also read. FIG. 6 shows an example in which the three-dimensional CAD program 9 displays the operation locus 14 and the workpiece 11 of the three-dimensional model of the tool (welding torch 10).
Here, when the 3D CAD data of the jig corresponding to the workpiece 11 already exists, the 3D CAD data of the jig is read and the movement locus 14 of the 3D model of the tool (welding torch 10) is read. It is confirmed whether interference has occurred (S5 in FIG. 2). If there is an interference part, the design of the jig is changed by the three-dimensional CAD program (S6 in FIG. 2). If a new jig is designed, the process of S5 in FIG. 2 is omitted. FIG. 7 shows how the jig 15 is designed using the three-dimensional CAD program 9.
When the design of the jig 15 is completed so as not to interfere, the operator causes the three-dimensional CAD program 9 to output the three-dimensional CAD data of the jig 15 (S7 in FIG. 2).
6 and 7 are examples in which only the welding work portion for the workpiece 11 is displayed in the motion trajectory data of the three-dimensional model of the tool (welding torch 10). In the case where displaying all the movement trajectory data of the 3D model of the tool (welding torch 10) in the 3D CAD program 9 will interfere with the design of the jig, the operator will need to check the 3D model of the tool (welding torch 10). It is possible to switch between display and non-display for an arbitrary portion of the motion trajectory data.

その後、オペレータは再度オフラインティーチングプログラム８を操作して治具１５の３次元ＣＡＤデータを読み込ませる（図２のＳ８）。
Ｓ１と同様にロボットやツール、ワークのモデルデータを呼び出し、ティーチング作業時と同様に配置して表示装置上に表示する。さらにＳ２でティーチングしたデータを呼び出してオフラインティーチングプログラム上で実行させる（図２のＳ９）。図８（ａ）〜（ｃ）にその際の様子を示す。
ティーチングした一連の動作中にロボット本体およびツール（溶接トーチ１０）と、治具１５との間で干渉が発生しないかを確認する（図２のＳ１０）。干渉が発生しないことが確認できれば、治具１５の設計は完了する。
ロボットの動作軌跡と治具１５との間で干渉が発生した場合は治具１５の設計に誤りがあったことになり、再度３次元ＣＡＤプログラム９にて治具設計を修正する必要がある。
ただし、干渉しないように治具の設計を修正すると治具の製造コストが上がったり所定の剛性を確保できなくなったりする場合もある。このような場合は、作業時間短縮と治具の設計変更に起因するコストや悪影響を比較検討し、ティーチングデータを修正する方が得策であると判断した場合には、ティーチングデータの方を修正する（図２のＳ１１）。オフラインティーチングプログラム９ではティーチングデータ修正後、図２のＳ９に戻って即座に新しい動作軌跡と治具との干渉の確認を行うことができる。
干渉しないことが確認できれば、治具の設計が確定し、修正したティーチングデータを実際のロボットに適用することとする。
まだ干渉が発生する場合は再度治具設計の変更かティーチングデータの修正か適当な方を選択して干渉の確認を行う。 Thereafter, the operator operates the offline teaching program 8 again to read the three-dimensional CAD data of the jig 15 (S8 in FIG. 2).
The robot, tool, and workpiece model data are called up in the same manner as in S1, arranged in the same manner as in teaching work, and displayed on the display device. Further, the data taught in S2 is called and executed on the offline teaching program (S9 in FIG. 2). 8A to 8C show the situation at that time.
It is checked whether interference occurs between the robot body and the tool (welding torch 10) and the jig 15 during a series of teaching operations (S10 in FIG. 2). If it can be confirmed that no interference occurs, the design of the jig 15 is completed.
If interference occurs between the robot movement locus and the jig 15, it means that the design of the jig 15 is incorrect, and the jig design needs to be corrected again by the three-dimensional CAD program 9.
However, if the jig design is corrected so as not to interfere, the manufacturing cost of the jig may increase or a predetermined rigidity may not be ensured. In such cases, compare the cost and adverse effects caused by shortening the work time and changing the design of the jig, and if it is determined that it is better to correct the teaching data, correct the teaching data. (S11 in FIG. 2). In the offline teaching program 9, after correcting the teaching data, it is possible to return to S9 in FIG. 2 and immediately confirm the interference between the new operation locus and the jig.
If it can be confirmed that there is no interference, the design of the jig is finalized, and the corrected teaching data is applied to the actual robot.
If interference still occurs, check the interference again by selecting the appropriate one of jig design change or teaching data correction.

以上ではアーク溶接用のトーチ１０を例として説明したが、本発明のロボットシミュレータは同然ながら他の作業に適用可能である。図９ではスポット溶接用の溶接ガンをロボット先端に取り付けた場合において、３次元ＣＡＤプログラム９にて溶接ガンの３次元モデルの動作軌跡１６を表示させ、治具の設計を行っている様子を示している。   Although the arc welding torch 10 has been described above as an example, the robot simulator of the present invention can be applied to other operations as a matter of course. FIG. 9 shows a state in which the jig 3 is designed by displaying the motion trajectory 16 of the three-dimensional model of the welding gun in the three-dimensional CAD program 9 when a spot welding welding gun is attached to the tip of the robot. ing.

実施例１では、オフラインティーチングプログラム８と３次元ＣＡＤプログラム９とが同一のパーソナルコンピュータやワークステーションで動作していたが、オフラインティーチングプログラム８と３次元ＣＡＤプログラム９とが異なるパーソナルコンピュータやワークステーションで動作するように構成してもよい。
そうした場合、図１０のようにオフラインティーチングプログラム８が出力したツールの動作軌跡の３次元モデルデータをフロッピーディスク（登録商標）やＵＳＢメモリを介して３次元ＣＡＤプログラム９が動作するパーソナルコンピュータやワークステーションへと送ればよい。また３次元ＣＡＤプログラム９で設計した治具の３次元ＣＡＤデータをオフラインティーチングプログラム８が動作するパーソナルコンピュータやワークステーションへと送って治具設計の検証を行うこともできる。
また両者がネットワークで接続されていれば、図１１のようにフロッピーディスク（登録商標）やＵＳＢメモリを介さずにツールの動作軌跡の３次元モデルデータや治具の３次元ＣＡＤデータを互いにやりとりすることができる。
例えばティーチングを行う部門と治具設計を行う部門とが離れている場合でも即座にツールの動作軌跡の３次元モデルデータを送ることができる。 In the first embodiment, the offline teaching program 8 and the three-dimensional CAD program 9 are operating on the same personal computer or workstation. However, the offline teaching program 8 and the three-dimensional CAD program 9 are different on a personal computer or workstation. It may be configured to operate.
In such a case, as shown in FIG. 10, the personal computer or workstation in which the three-dimensional CAD program 9 is operated via the floppy disk (registered trademark) or the USB memory using the three-dimensional model data of the tool movement locus output by the offline teaching program 8 as shown in FIG. To send to. It is also possible to verify the jig design by sending the three-dimensional CAD data of the jig designed by the three-dimensional CAD program 9 to a personal computer or workstation where the offline teaching program 8 operates.
If the two are connected via a network, the 3D model data of the tool movement trajectory and the 3D CAD data of the jig are exchanged without using a floppy disk (registered trademark) or USB memory as shown in FIG. be able to.
For example, even when the teaching department and the jig design department are separated, the 3D model data of the tool movement trajectory can be sent immediately.

本発明のロボットシミュレータの全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of the robot simulator of this invention 本発明のロボットシミュレータの処理過程を表すフローチャートThe flowchart showing the process of the robot simulator of the present invention オフラインティーチングプログラムによって構築した作業環境の例Example of working environment constructed by offline teaching program オフラインティーチングプログラムによって表示装置上に表示された操作パネルの例Example of an operation panel displayed on a display device by an offline teaching program オフラインティーチングプログラムによるティーチングの様子を示す図The figure which shows the state of teaching with the offline teaching program ３次元ＣＡＤプログラムでツールの３次元モデルの動作軌跡とワークを表示させた図The figure which displayed the movement locus and work of the 3D model of the tool with the 3D CAD program. ３次元ＣＡＤプログラムによって治具を設計する様子を示す図The figure which shows a mode that a jig is designed by a three-dimensional CAD program オフラインティーチングプログラムで治具の干渉を確認する様子を示す図Diagram showing how to check for jig interference in the offline teaching program ３次元ＣＡＤプログラムで溶接ガンの３次元モデルの動作軌跡を表示させた図Diagram showing the motion trajectory of a 3D model of a welding gun using a 3D CAD program 本発明の別の実施例におけるロボットシミュレータの全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of the robot simulator in another Example of this invention. 本発明の別の実施例におけるロボットシミュレータの全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of the robot simulator in another Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ ロボットシミュレータ
２ 入力装置
３ 表示装置
４ 処理装置
５ 記憶装置
６ ＣＰＵ
７ メモリ
８ オフラインティーチングプログラム
９ ３次元ＣＡＤプログラム
１０ 溶接トーチ
１１ ワーク
１２ ＪＯＧ動作ボタン
１３ 動作速度指定用のラジオボタン
１４ 溶接トーチの３次元モデルの動作軌跡
１５ 治具
１６ 溶接ガンの３次元モデルの動作軌跡 1 Robot Simulator 2 Input Device 3 Display Device 4 Processing Device 5 Storage Device 6 CPU
7 Memory 8 Offline teaching program 9 3D CAD program 10 Welding torch 11 Work 12 JOG operation button 13 Radio button for specifying operation speed 14 Trajectory of 3D model of welding torch 15 Jig 16 Operation of 3D model of welding gun Trajectory

Claims (6)

オペレータからの入力を受け付ける入力装置と、前記入力装置からの入力に応じて多関節ロボットの動作をシミュレートする処理装置と、前記処理装置による処理結果を３次元グラフィックによって表示する表示装置とを備えるロボットシミュレータにおいて、
前記処理装置は、前記多関節ロボットの動作を前記表示装置上においてティーチングするオフラインティーチング手段と、
前記多関節ロボットの作業対象となるワークを支持または固定する治具を設計する３次元ＣＡＤ手段とを備えたことを特徴とするロボットシミュレータ。 An input device that receives an input from an operator, a processing device that simulates the operation of the articulated robot in response to an input from the input device, and a display device that displays a processing result by the processing device in a three-dimensional graphic. In the robot simulator,
The processing device includes offline teaching means for teaching the operation of the articulated robot on the display device;
A robot simulator comprising a three-dimensional CAD means for designing a jig for supporting or fixing a work to be a work target of the articulated robot. 前記オフラインティーチング手段は、前記多関節ロボットと前記多関節ロボットの先端に取り付けられたツールと前記ワークの３次元グラフィックを前記表示装置上に表示することを特徴とする請求項１に記載のロボットシミュレータ。   The robot simulator according to claim 1, wherein the off-line teaching means displays a three-dimensional graphic of the articulated robot, a tool attached to a tip of the articulated robot, and the workpiece on the display device. . 前記オフラインティーチング手段は、前記オペレータによって作成されたティーチングデータから前記ツールの動作軌跡の３次元データを作成し、前記３次元ＣＡＤ手段によって読み込み可能な形式で出力することを特徴とする請求項１に記載のロボットシミュレータ。   2. The off-line teaching means creates three-dimensional data of the movement locus of the tool from teaching data created by the operator and outputs the data in a format readable by the three-dimensional CAD means. The robot simulator described. 前記３次元ＣＡＤ手段は、前記ツールの動作軌跡の３次元データを読み込み、前記表示装置上に表示することを特徴とする請求項３に記載のロボットシミュレータ。   4. The robot simulator according to claim 3, wherein the three-dimensional CAD means reads three-dimensional data of an operation trajectory of the tool and displays it on the display device. 前記３次元ＣＡＤ手段は、前記表示装置上に表示された前記ツールの動作軌跡の３次元データのうち一部または全部について表示・非表示を切り替えることを特徴とする請求項４に記載のロボットシミュレータ。   5. The robot simulator according to claim 4, wherein the three-dimensional CAD means switches between display and non-display of a part or all of the three-dimensional data of the movement locus of the tool displayed on the display device. . 前記３次元ＣＡＤ手段は、前記オペレータによって設計された前記治具の３次元ＣＡＤデータを前記オフラインティーチング手段によって読み込み可能な形式で出力することを特徴とする請求項１に記載のロボットシミュレータ。   The robot simulator according to claim 1, wherein the three-dimensional CAD means outputs the three-dimensional CAD data of the jig designed by the operator in a format that can be read by the offline teaching means.
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