JP2019166578A - ロボットの動作プログラムの設定装置、ロボット、およびロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工部の品質を確保しながら、ロボットの動作速度を上げることが可能となるロボットの動作プログラムの設定装置、ロボット、およびロボットの制御方法を提供する。【解決手段】この動作プログラムの設定装置の対象となるロボット１０は、動作プログラムに基づき、ロボット１０のアーム２０の先端部に取付けられたツール４０を加工対象物Ｗ上の所定の加工軌跡ＰＬに沿って移動させるものであり、動作プログラムは、ツール４０の姿勢を所定の加工軌跡ＰＬ上の少なくとも１つの姿勢変更箇所で変化させるものである。この設定装置は、ツール４０を加工対象物Ｗの表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、姿勢変更箇所にツール４０が近付く時にツール４０を傾ける指令を動作プログラムに加える制御部を備える。【選択図】図１

Description

本発明はロボットの動作プログラムの設定装置、ロボット、およびロボットの制御方法に関する。

特許文献１には、動作プログラムに基づき動作するロボットが開示されている。当該ロボットの制御装置は、動作プログラムに基づき動作する実際のロボットの各関節の動作角度と動作プログラムで設定されている各関節の動作角度とを比較し、当該比較に基づき実際の動作の誤差を演算する。

特開平１１−４８１７６号公報

ロボットの高速動作は、タクトタイムの短縮および生産効率の向上に寄与する。一方、ロボットアーム、減速機等の剛性に応じて、ロボットの先端部の姿勢変更が高速で行われた時に、ロボットの先端部に振動が生ずる場合がある。例えば、ロボットの先端部に取付けられたレーザ切断用のツールによってレーザ切断を行う場合に、加工軌跡の中にツールの姿勢を変更する箇所があると、当該箇所の近傍の被加工部に意図しない曲面、凹凸等が発生する。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされている。本発明の目的の一つは、被加工部の品質を確保しながら、ロボットの動作速度を上げることが可能となるロボットの動作プログラムの設定装置、ロボット、およびロボットの制御方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１態様は、ロボットの動作プログラムの設定装置であって、前記ロボットが、前記動作プログラムに基づき、前記ロボットのアームの先端部に取付けられたツールを加工対象物上の所定の加工軌跡に沿って移動させるものであり、前記動作プログラムが、前記ツールの姿勢を前記所定の加工軌跡上の少なくとも１つの姿勢変更箇所で変化させるものであり、前記ツールを前記加工対象物の表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが近付く時に前記ツールを傾ける指令を、前記動作プログラムに加える制御部を備える。

第１態様において、ツールが姿勢変更箇所に近付く時とは、ツールが姿勢変更箇所に到達する前である。つまり、第１態様では、ツールが姿勢変更箇所に到達する前にツールを傾け始めるための指令が動作プログラムに加えられる。例えば、姿勢変更箇所において、加工対象物の表面の形状に応じてツールを大きく傾けなければならない時でも、姿勢変更箇所に到達する前の段階でツールの傾けが予備的に開始される。このため、姿勢変更箇所におけるツールの姿勢変更量を少なくすることができ、これは被加工部の品質を確保しながらロボットの動作速度を向上するために有利である。

上記態様において、好ましくは、前記ツールがレーザ切断ツールであり、少なくとも前記加工対象物の材質および板厚と、前記許容傾斜角度の範囲と、を対応させた許容角度設定用データを格納する記憶部をさらに備え、前記制御部が、前記許容角度設定用データを用いて得られる前記許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが到達する時又は到達直前の前記ツールの傾斜角度に関する指令を前記動作プログラムに加える。

当該構成では、許容角度設定用データを用いて得られる許容傾斜角度の範囲内において、姿勢変更箇所に到達する時又はその直前のツールの傾斜角度に関する指令が動作プログラムに追加される。このように制御部が姿勢変更箇所に到達する時又はその直前のツールの傾斜角度を自動的に設定するので、動作プログラムを設定する時の手間が低減される。

なお、許容角度設定用データが、多種類の材質および板厚と許容傾斜角度の範囲とを対応させたものであることが好ましい。このような統計的なデータを用いない従来の動作プログラムの設定では、トライアンドエラーにより各加工位置におけるツールの傾斜角度等が設定されていた。このため、動作プログラムの設定に多くの時間を要した。これに対し、当該構成では、加工対象物の材質、板厚等に基づき、被加工部の品質を確保しながらロボットの動作速度を向上するための設定が自動的に行われるので、手間の低減と加工品質の向上の両立が実現可能である。

上記態様において、好ましくは、前記ツールがレーザ切断ツールであり、少なくとも前記加工対象物の材質および板厚を用いて前記許容傾斜角度の範囲を導出する許容角度設定用の式を格納する記憶部をさらに備え、前記制御部が、前記許容角度設定用の式を用いて得られる前記許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが到達する時又は到達直前の前記ツールの傾斜角度に関する指令を前記動作プログラムに加える。

当該構成では、許容角度設定用の式を用いて得られる許容傾斜角度の範囲内において、姿勢変更箇所に到達する時又はその直前のツールの傾斜角度に関する指令が動作プログラムに追加される。このように制御部が姿勢変更箇所に到達する時又はその直前のツールの傾斜角度を自動的に設定するので、動作プログラムを設定する時の手間が低減される。

このような許容角度設定用の式を用いない従来の動作プログラムの設定では、トライアンドエラーにより各加工位置におけるツールの傾斜角度等が設定されていた。このため、動作プログラムの設定に多くの時間を要した。これに対し、当該構成では、加工対象物の材質、板厚等に基づき、被加工部の品質を確保しながらロボットの動作速度を向上するための設定が自動的に行われるので、手間の低減と加工品質の向上の両立が実現可能である。

上記態様において、好ましくは、前記制御部が、前記ツールを前記傾斜角度に向かって傾け始める位置又はタイミングに関する指令を前記動作プログラムに加える。
当該態様では、ツールを傾斜角度に向かって傾け始める位置又はタイミングを制御部が自動的に設定する。このため、動作プログラムを設定する時の手間が低減される。

上記態様において、好ましくは、前記制御部が、前記ツールを前記傾斜角度に向かって傾け始める点である開始教示点を前記動作プログラムに加える。
当該態様では、ツールを傾斜角度に向かって傾け始める点である開始教示点が自動的に動作プログラムに加えられる。このため、動作プログラムを設定する時の手間が低減される。
また、加工用の動作プログラムの設定は、被加工部の品質の安定性に大きな影響を与える。当該態様では、開始教示点が明確に設定されるので、開始教示点がロボットの補間プログラム等によって毎回設定される場合と比較し、被加工部の品質の安定性を向上することが可能である。

本発明の第２態様のロボットは、先端部にツールが取付けられたアームと、動作プログラムに基づいて前記アームを制御し、前記ツールを加工対象物上の所定の加工軌跡に沿って移動させる制御部と、を備え、前記動作プログラムが、前記ツールの姿勢を前記所定の加工軌跡上の少なくとも１つの姿勢変更箇所で変化させるものであり、前記制御部が、前記ツールを前記加工対象物の表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが近付く時に前記ツールを傾け始めるように構成されている。

第２態様において、ツールが姿勢変更箇所に近付く時とは、ツールが姿勢変更箇所に到達する前である。つまり、第２態様では、ツールが姿勢変更箇所に到達する前にツールが傾け始められる。例えば、姿勢変更箇所において、加工対象物の表面の形状に応じてツールを大きく傾けなければならない時でも、姿勢変更箇所に到達する前の段階でツールの傾けが予備的に開始される。このため、姿勢変更箇所におけるツールの姿勢変更量を少なくすることができ、これは被加工部の品質を確保しながらロボットの動作速度を向上するために有利である。

本発明の第３態様は、アームの先端部にツールが取付けられたロボットの制御方法であって、制御部が、前記ロボットの前記アームを制御し、前記ツールを加工対象物上の所定の加工軌跡に沿って移動させる加工工程を有し、前記加工軌跡は、前記ツールの姿勢を変更しなければならない姿勢変更箇所を少なくとも１つ有し、前記加工工程において、前記ツールを前記加工対象物の表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、前記制御部が、前記姿勢変更箇所に前記ツールが近付く時に前記ツールを傾け始める。

本発明によれば、被加工部の品質を確保しながら、ロボットの動作速度を上げることが可能となる。

本発明の一実施形態のロボットの概略平面図である。 本実施形態のロボットの制御装置のブロック図である。 本実施形態で用いる許容角度設定用データを示す図である。 本実施形態の制御装置の処理を示すフローチャートである。 本実施形態のツールの動作を説明するための図である。 本実施形態のツールの動作を説明するための図である。

本発明の一実施形態に係る動作プログラムの設定装置である制御装置３０が、図面を用いながら以下説明されている。
本実施形態では、制御装置３０はロボット１０に設けられているロボット制御装置である。図１に示されるように、ロボット１０はアーム２０を有し、アーム２０の先端にツール４０が取付けられている。

本実施形態では、ツール４０は、レーザ切断を行うレーザ切断ツールである。図５および図６に示されるように、ツール４０の先端にはノズル４１が設けられ、ノズル４１内には例えば直径１ｍｍ程度の貫通孔４１ａが設けられている。貫通孔４１ａはツール４０の長手軸線に沿った方向に延びている。ツール４０はレーザ発振器４２（図２）に接続され、レーザ発振器４２で発生したレーザ光が、ノズル４１の貫通孔４１ａから加工対象物Ｗに照射される。また、ツール４０はアシストガス供給装置４３（図２）に接続されている。アシストガス供給装置４３からツール４０にアシストガスが供給され、アシストガスはノズル４１の貫通孔４１ａ又はアシストガス用の孔を経由して加工対象物Ｗに吹付けられる。加工対象物Ｗに対するレーザ光の照射およびアシストガスの吹付けによって、加工対象物Ｗの切断が行われる。

アーム２０は、複数のアーム部材および複数の関節を備えている。また、アーム２０は、複数の関節をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ２１を備えている（図２参照）。各サーボモータ２１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータが用いられ得る。各サーボモータ２１はその作動位置および作動速度を検出するための作動位置検出装置を有し、作動位置検出装置は一例としてエンコーダである。作動位置検出装置の検出値は制御装置３０に送信される。

制御装置３０は、図２に示されるように、プロセッサ等を有する制御部３１と、表示装置３２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部３３と、教示操作盤等である入力装置３４と、信号の送受信を行うための送受信部３５と、各サーボモータ２１にそれぞれ接続されたサーボ制御器３６とを備えている。入力装置３４および送受信部３５は入力部として機能する。

ロボット制御装置３０は、図２に示されるように、レーザ発振器４２およびアシストガス供給装置４３に接続されている。ロボット制御装置３０は後述する動作プログラムに基づいてレーザ発振器４２およびアシストガス供給装置４３を制御し、これにより加工対象物Ｗの切断が行われる。

本実施形態では、制御装置３０はロボット１０の動作を制御するロボット制御装置であるが、制御装置３０が、ロボット制御装置内又はロボット１０に設けられ、上記の構成を有する制御装置であってもよい。また、制御装置３０は、ロボット１０の動作プログラムを作成するためにロボット１０とは別の場所に設けられた教示装置であってもよく、ロボット１０のモデルを有するシミュレーション装置であってもよい。なお、制御装置３０が教示装置又はシミュレーション装置である場合、下記ステップＳ１−２において、教示装置又はシミュレーション装置内に設定されたロボット１０を動かすことによって、ツール４０が複数の位置に移動される。

記憶部３３にはシステムプログラム３３ａが格納されており、システムプログラム３３ａは制御装置３０の基本機能を担っている。また、記憶部３３には動作プログラム３３ｂが格納される。制御部３１はシステムプログラム３３ａに基づいて作動し、また、制御部３１は動作プログラム３３ｂを読み出し、動作プログラム３３ｂに基づいて各サーボ制御器３６、レーザ発振器４２、およびアシストガス供給装置４３を制御する。これにより、ロボット１０がツール４０を例えば図１に示される加工軌跡ＰＬに沿って移動させ、これにより加工対象物Ｗが加工軌跡ＰＬに沿って切断される。

記憶部３３には、設定プログラム３３ｃと、許容角度設定用データ３３ｄとが格納されている。
許容角度設定用データ３３ｄは、例えば図３に示されるように、加工対象物Ｗの材質、加工対象物Ｗの板厚、ツール４０からのレーザ光の出力レベル、ツール４０からのアシストガスの出力レベル、アシストガスの種類等と、ツール４０の許容傾斜角度の範囲とを対応させたデータである。許容傾斜角度の範囲は、ツール４０を加工対象物Ｗの表面に対して傾けることができる角度範囲である。

なお、ツール４０を用いたレーザ切断が行われる時、好ましくは、ノズル４１の貫通孔４１ａの中心軸線４１ｂと加工対象物Ｗの表面の垂線又は法線とが平行となる状態が維持される。当該表面は、加工対象物Ｗにおいてノズル４１によって加工を行う位置又はその近傍の表面である。本実施形態では、加工対象物Ｗの表面の垂線又は法線に対する中心軸線４１ｂの傾斜角度が、ツール４０の加工対象物Ｗの表面に対する傾斜角度α（図６）である。

ここで、切断部の品質を確保するために、レーザ切断を行うツール４０のノズル４１と加工対象物Ｗの表面との間隔は小さく、当該間隔は例えば１ｍｍ程度である。一方、ノズル４１の先端の直径は例えば５ｍｍ程度ある。このため、ツール４０の加工対象物Ｗの表面に対する傾斜角度αが物理的に制限される。

一方、ツール４０からのレーザ光の出力レベル、加工対象物Ｗの材質、加工対象物Ｗの板厚、ツール４０からのアシストガスの出力レベル、アシストガスの種類等に応じて、ツール４０の加工対象物Ｗの表面に対する傾斜角度αが切断品質の観点から制限される。また、アシストガスを吹付けるためのノズル４１の先端の構造、アシストガスを吹付ける角度の要求等に基づき、ツール４０の加工対象物Ｗの表面に対する傾斜角度αが切断品質の観点から制限される場合もある。

前記の物理的な制限および切断品質に基づく制限に応じて、ツール４０の許容傾斜角度の範囲が設定される。許容傾斜角度の範囲は、加工対象物Ｗの表面の垂線又は法線に対する中心軸線４１ｂの傾斜角度αの許容範囲である。

ロボット１０の使用者が、加工対象物Ｗの切断を行うための動作プログラム３３ｂを設定する時に、制御部３１は設定プログラム３３ｃに基づいて以下の処理を行う。以下の処理は図４のフローチャートに示されている。
先ず、制御部３１が、入力装置３４、送受信部３５等を用いて入力される開始信号を受付けると（ステップＳ１−１）、基本動作を入力するための基本動作入力状態となる（ステップＳ１−２）。基本動作は、ロボット１０の先端部およびツール４０の位置および姿勢をどのように変化させるかを示すものである。

本実施形態では、ステップＳ１−２において、使用者がロボット１０の先端部によって支持されたツール４０を手動で複数の位置に移動させる。各々の位置においてツール４０は様々な姿勢となるので、当該位置は位置および姿勢を意味する。以下、当該複数の位置を複数の教示点と称する。使用者が入力装置３４に所定の入力を行うことにより、前記複数の教示点の各々に対応するロボット１０の制御パラメータ、制御指令等が記憶部３３に保存される。また、所定の入力に基づいて、複数の教示点の間のロボットの補間制御パラメータ、補間制御指令等が記憶部３３に保存される。

制御パラメータおよび補間制御パラメータは、各サーボ制御器３６、レーザ発振器４２、アシストガス供給装置４３等を制御するためのパラメータであり、制御指令および補間制御指令は、各サーボ制御器３６、レーザ発振器４２、アシストガス供給装置４３等を制御するための制御指令群である。
なお、補間制御パラメータおよび補間制御指令はステップＳ１−２で記憶部３３に保存されなくてもよい。この場合、ロボット１０が実際に作業を行う際に、補間制御パラメータおよび補間制御指令が制御部３１によって計算される。

図５の例では、ロボット１０の先端部によって支持されたツール４０を使用者が手動で教示点Ａおよび教示点Ｂに移動させる。制御部３１は、入力装置３４に所定の入力が行われることにより、教示点Ａおよび教示点Ｂの各々に対応するロボット１０の制御パラメータ、制御指令等を記憶部３３に保存する。

また、使用者が、入力装置３４を用いて、教示点Ａから教示点Ｂまでツール４０を直線的に移動させるための移動態様の入力を行う。
この時点で、教示点Ａから教示点Ｂまでの動作プログラム３３ｂが作成され、当該動作プログラム３３ｂが実行されると、教示点Ａから教示点Ｂまでロボット１０がツール４０を移動させる。このように、本実施形態では、動作プログラム３３ｂは、加工軌跡ＰＬの一部分だけに対応している場合もある。

教示点Ａから教示点Ｂまでの動作プログラム３３ｂが作成されると、教示点Ａから教示点Ｂまでツール４０を直線的に移動させるためのロボット１０の補間制御パラメータ、補間制御指令等も記憶部３３に保存される。続いて、使用者が、図５の教示点Ｃおよび教示点Ｄの教示と、教示点Ｂから教示点Ｄまでツール４０を所定の曲率半径を有する凹曲面に沿って移動させるための移動態様の入力を行うと、教示点Ｂから教示点Ｄまでツール４０を凹曲面に沿って移動させるためのロボット１０の補間制御パラメータ、補間制御指令等が記憶部３３に保存される。この時点で、教示点Ａから教示点Ｄまでの動作プログラム３３ｂが作成される。

他の例では、ステップＳ１−２において、図１に示される加工軌跡ＰＬに沿ってノズル４１を移動させるパラメータのセット、制御指令のセット等を、制御部３１がＣＡＤデータに基づいて作成する。当該パラメータのセットは、複数の教示点の情報、教示点間のツールの移動態様の情報等を少なくとも含む。ＣＡＤデータは、加工対象物Ｗの三次元ＣＡＤデータ、ノズル４０の三次元ＣＡＤデータ、ロボット１０の三次元ＣＡＤデータ等である。前記制御指令のセットは、例えば、加工軌跡ＰＬの各位置でツール４０の加工対象物Ｗの表面に対する傾斜角度αを０°とするものである。

ステップＳ１−２の後、制御部３１は、ツール４０の姿勢を変更させる姿勢変更箇所を特定する（ステップＳ１−３）。例えば図５において教示点Ｂと教示点Ｄとの間でツール４０の中心軸線４１ｂが加工対象物Ｗの表面に対して垂直に維持される時に、教示点Ｂと教示点Ｄとの間でツール４０の姿勢が変化する。つまり、加工軌跡ＰＬにおいて、教示点Ｂと教示点Ｄとの間は姿勢変更箇所である。同様に、教示点Ｄと教示点Ｆとの間も姿勢変更箇所である。本実施形態では、加工対象物Ｗがその板厚方向に屈曲する屈曲部を有し、これにより姿勢変更箇所が形成されている。

続いて、制御部３１は、各姿勢変更箇所について、ツール４０の姿勢を予備的に変更する必要性の有無を判断する（ステップＳ１−４）。ステップＳ１−４の判断は、例えば、各姿勢変更箇所におけるツール４０の姿勢の変化量、要求される加工速度、ロボット１０のアーム２０の剛性等を用いて判断される。ここで、加工速度とは、ロボット１０によって移動されるツール４０のノズル４１の速度等である。例えば、加工対象物Ｗの加工時間を短くする要求がある時は、要求される加工速度は高速になる。

要求される加工速度が低速である場合は、ツール４０の姿勢を予備的に変更しなくても問題無いかもしれない。しかし、要求される加工速度が高速である時に、例えば図５において教示点Ｂと教示点Ｄとの間でツール４０の姿勢が９０°変化すると、姿勢変化によってツール４０のノズル４１の位置が安定しなくなる場合がある。これは、ロボット１０が片持ち構造であるからである。ツール４０の姿勢変更を高速で行うと、アーム２０およびツール４０の慣性力、アーム２０の撓み等によって、例えばツール４０が揺れる。このため、加工面に意図しない曲面、凹凸等の加工不良が発生する。

このため、ステップＳ１−４において、各姿勢変更箇所におけるツール４０の姿勢の変化量、要求される加工速度、アーム２０の剛性等を用いて、ツール４０の姿勢を予備的に変更する必要性の有無が判断される。

続いて、制御部３１は、姿勢の予備的変更が必要である姿勢変更箇所について、当該姿勢変更箇所にツール４０が到達する時又は到達直前のツール４０の傾斜角度αを設定する（ステップＳ１−５）。ここで、使用者は、入力装置３４を用いて、加工対象物Ｗの材質、加工対象物Ｗの板厚、レーザ光の出力レベル、アシストガスの種類等を予め入力しており、これら入力情報を制御部３１が認識している。加工対象物Ｗの材質、加工対象物Ｗの板厚、レーザ光の出力レベル、アシストガスの種類等が送受信部３５を用いて入力されてもよい。そして、ステップＳ１−５において、制御部３１は、許容角度設定用データ３３ｄを参照し、前記入力情報に対応する許容傾斜角度の範囲内において、ツール４０の傾斜角度αを設定する。

例えば、ステップＳ１−５において、図３の条件１の加工が行われる時に、制御部３１は教示点Ｂに到達する時又はその直前の傾斜角度αを１５°に設定する（図６）。なお、教示点Ｂは、教示点Ｂと教示点Ｄとの間の姿勢変更箇所において、ツール４０が最初に到達する教示点である。ここで、一致する条件が無い時は、近い条件を用いて傾斜角度αの設定が行われ、又は、複数の条件から得られる傾向を用いて傾斜角度αの設定が行われる。

続いて、制御部３１は、当該姿勢変更箇所に到達する時又はその直前にツール４０を傾斜角度αとするために、ツール４０を傾け始める位置を設定する（ステップＳ１−６）。ステップＳ１−６を行う時、制御部３１は、姿勢変更箇所に近付く時のツール４０の速度、当該傾けに費やすことができる時間等を少なくとも用いる。当該傾けに費やすことができる時間は、アーム２０およびツール４０の慣性力、アーム２０の剛性等に応じて変わる。
そして、制御部３１は、ステップＳ１−５で設定される傾斜角度αに関する指令を、作成される動作プログラム３３ｂに加え、ステップＳ１−６で設定される傾け開始位置を、作成される動作プログラム３３ｂに予備的傾けの開始教示点Ｂ１として加える（ステップＳ１−７）。

なお、ステップＳ１−５において、図６に示されるように、教示点Ｄに到達する時又はその直前の傾斜角度αも同様に１５°に設定されてもよい。この場合も、教示点Ｄと教示点Ｆとの間のツール４０の姿勢変化量が少なくなる。

さらに、図６に示されるように、教示点Ｆを通過する時又は通過直後の傾斜角度αも同様に１５°に設定されてもよい。つまり、制御部３１は動作プログラム３３ｂに指令を加える処理を行い、該指令は、姿勢変更箇所である教示点Ｄと教示点Ｆとの間の区間を通過する時又はその直後に、許容傾斜角度の範囲内においてツール４０が傾いた状態とするものである。このような傾けも、本実施形態では予備的傾けと称する。

このように姿勢変更箇所を通過する時又は通過直後の予備的傾けが設定されると、教示点Ｄと教示点Ｆとの間のツール４０の姿勢変化量が少なくなる。この場合、ステップＳ１−６において、ツール４０の傾けを終了する位置を決定し、ステップＳ１−７において、ステップＳ１−６で設定される傾け終了位置を、作成される動作プログラム３３ｂに予備的傾けの終了教示点Ｆ１として加えることができる。

制御部３１は、例えば入力装置３４、送受信部３５等を用いて入力される終了信号を受付けるまでは、ステップＳ１−２〜Ｓ１−７を繰り返す（ステップＳ１−８）。
なお、ステップＳ１−２において加工軌跡ＰＬの全てに対応した動作プログラム３３ｂが作成された後に、ステップＳ１−３〜Ｓ１−７が行われるように構成してもよい。

また、制御部３１が予め全ての姿勢変更箇所を認識していてもよく、入力装置３４等を用いて入力される情報に基づき制御部３１が全ての姿勢変更箇所を認識してもよい。これらの場合、ステップＳ１−３を行う必要はない。
また、全ての姿勢変更箇所について、ツール４０の姿勢を予備的に変更するように構成されていてもよい。例えば、全ての姿勢変更箇所においてツール４０の姿勢が大きく変化することがわかっている場合に、当該構成が用いられる。この場合、ステップＳ１−４を行う必要はない。

また、姿勢変更箇所に到達する時又はその直前のツール４０の傾斜角度αを予め設定することも可能である。例えば、許容傾斜角度に対して十分に小さい傾斜角度αを用いて加工面の加工不良を防ぐことができる場合は、全ての姿勢変更箇所に到達する時又はその直前のツール４０の傾斜角度αを予め設定することができる。この場合、ステップＳ１−５を行う必要はない。

また、ツール４０を傾け始める位置を予め設定することも可能である。例えば、入力装置３４等を用いて入力される情報に基づき、ツール４０を傾け始める位置が設定されてもよい。この場合、ステップＳ１−６を行う必要はない。
また、ステップＳ１−６において、ツール４０を傾け始める位置を設定する代わりに、ツール４０を傾け始めるタイミングを設定することも可能である。例えば、姿勢変更箇所に到達する１秒前がツール４０を傾け始めるタイミングとして設定される。

また、加工対象物Ｗの材質、加工対象物Ｗの板厚等とツール４０の許容傾斜角度の範囲とを対応させたデータの代わりに、許容角度設定用の式が記憶部３３に格納されていてもよい。この場合、許容角度設定用の式は、加工対象物Ｗの材質、加工対象物Ｗの板厚、ツール４０からのレーザ光の出力レベル、ツール４０からのアシストガスの出力レベル、アシストガスの種類等から、許容傾斜角度の範囲を導き出せるものである。

本実施形態では、制御部３１は動作プログラム３３ｂに指令を加えるように構成され、当該指令は、ツール４０を加工対象物Ｗの表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、姿勢変更箇所にツール４０が近付く時にツール４０を傾けるための指令である。

ツール４０が姿勢変更箇所に近付く時とは、ツール４０が姿勢変更箇所に到達する前である。つまり、本実施形態では、ツール４０が姿勢変更箇所に到達する前にツール４０を傾け始めるための指令が動作プログラム３３ｂに加えられる。例えば、姿勢変更箇所において、加工対象物Ｗの表面の形状に応じてツール４０を大きく傾けなければならない時でも、姿勢変更箇所に到達する前の段階でツール４０の傾けが予備的に開始される。このため、姿勢変更箇所におけるツール４０の姿勢変更量を少なくすることができ、これは被加工部の品質を確保しながらロボット１０の動作速度を向上するために有利である。

また、本実施形態では、ツール４０がレーザ切断ツールであり、加工対象物Ｗの材質、板厚等と許容傾斜角度の範囲とを対応させた許容角度設定用データを格納する記憶部３３を備え、制御部３１が、許容角度設定用データを用いて得られる許容傾斜角度の範囲内において、姿勢変更箇所にツール４０が到達する時又は到達直前のツール４０の傾斜角度αに関する指令を動作プログラム３３ｂに加える。

また、ツール４０がレーザ切断ツールであり、加工対象物Ｗの材質、板厚等を用いて許容傾斜角度の範囲を導出する許容角度設定用の式を格納する記憶部３３が設けられ、制御部３１が、許容角度設定用の式を用いて得られる許容傾斜角度の範囲内において、姿勢変更箇所にツール４０が到達する時又は到達直前のツール４０の傾斜角度αに関する指令を動作プログラム３３ｂに加える。

このように制御部３１が姿勢変更箇所に到達する時又はその直前のツール４０の傾斜角度αを自動的に設定するので、動作プログラム３３ｂを設定する時の手間が低減される。

また、本実施形態では、ツール４０を傾斜角度αに向かって傾け始める位置又はタイミングを制御部３１が自動的に設定する。このため、動作プログラム３３ｂを設定する時の手間が低減される。

また、本実施形態では、ツール４０を傾斜角度αに向かって傾け始める点である開始教示点Ｂ１が自動的に動作プログラム３３ｂに加えられる。このため、動作プログラム３３ｂを設定する時の手間が低減される。
また、加工用の動作プログラム３３ｂの設定は、被加工部の品質の安定性に大きな影響を与える。本実施形態では、開始教示点Ｂ１が明確に設定されるので、開始教示点Ｂ１がロボット１０の補間プログラム等によって毎回設定される場合と比較し、被加工部の品質の安定性を向上することが可能である。

本実施形態では、制御部３１が動作プログラム３３ｂの設定、書き換え等を行うものである。これに対し、制御部３１が動作プログラム３３ｂに基づきロボット１０のアーム２０を制御しており、例えば図５の教示点Ｂと教示点Ｄとの間の姿勢変更箇所にツール４０が近付く時に、制御部３１がツール４０を予備的に傾け始めるように構成されていてもよい。

この場合、動作プログラム３３ｂは、例えば図５に示されるように、予備的にツール４０を傾け始める教示がされてないものである。
一方、使用者は、入力装置３４を用いて、加工対象物Ｗの材質、加工対象物Ｗの板厚、レーザ光の出力レベル、アシストガスの出力レベル、アシストガスの種類等を予め入力している。このため、これらの入力情報を制御部３１が認識している。

制御部３１は、記憶部３３に格納されている許容角度設定用データ３３ｄを参照し、前記入力情報に対応する許容傾斜角度の範囲内において、姿勢変更箇所に到達する時又は到達直前のツール４０の傾斜角度αを決定する。そして、制御部３１は、姿勢変更箇所に近付いている時に、決定された傾斜角度αに対応する姿勢に向かってツール４０の姿勢を変更する。

この場合でも、ツール４０が姿勢変更箇所に到達する前にツール４０が傾け始められる。例えば、姿勢変更箇所において、加工対象物Ｗの表面の形状に応じてツール４０を大きく傾けなければならない時でも、姿勢変更箇所に到達する前の段階でツール４０の傾けが予備的に開始される。このため、姿勢変更箇所におけるツール４０の姿勢変更量を少なくすることができ、これは被加工部の品質を確保しながらロボット１０の動作速度を向上するために有利である。

なお、前記実施形態において、許容角度設定用データ３３ｄおよび許容角度設定用の式は、少なくとも加工対象物Ｗの材質および板厚に基づき許容傾斜角度の範囲を導き出せるものであればよい。例えば、ツール４０からのレーザ光の出力レベル、ツール４０からのアシストガスの出力レベル、アシストガスの種類等が殆ど変更されないレーザ切断設備であれば、これらのパラメータは必要無い。

なお、前記実施形態において、ツール４０は、水の噴射によってプラスチック板を所定の加工軌跡に沿って切断するツールであってもよい。また、ツール４０は、シーリング材を所定の加工軌跡に沿って塗布するツールであってもよい。また、ツール４０は、所定の加工軌跡に沿って塗料を塗布するツールであってもよい。また、ツール４０は、所定の加工軌跡に沿って溶接を行うツールであってもよい。

なお、前記実施形態において、ツール４０の予備的な傾けの方向は、姿勢変更箇所におけるツール４０の姿勢変更量（傾け量）を少なくする方向である。
一方、ツール４０を予備的に傾ける方向は、加工軌跡に沿った方向に限定されない。例えば、姿勢変更箇所においてツール４０を加工軌跡に交差する方向に傾ける場合は、ツール４０を予備的に傾ける方向も加工軌跡に交差する方向となる。

１０ ロボット
２０ アーム
２１ サーボモータ
３０ 制御装置
３１ 制御部
３２ 表示装置
３３ 記憶部
３３ａ システムプログラム
３３ｂ 動作プログラム
３３ｃ 設定プログラム
３３ｄ 許容角度設定用データ
３４ 入力装置
３５ 送受信部
３６ サーボ制御器
４０ ツール
４１ ノズル
４１ａ 貫通孔
４１ｂ 中心軸線
４２ レーザ発振器
４３ アシストガス供給装置
Ｗ 加工対象物
α 傾斜角度

Claims (7)

1. ロボットの動作プログラムの設定装置であって、
   前記ロボットが、前記動作プログラムに基づき、前記ロボットのアームの先端部に取付けられたツールを加工対象物上の所定の加工軌跡に沿って移動させるものであり、
   前記動作プログラムが、前記ツールの姿勢を前記所定の加工軌跡上の少なくとも１つの姿勢変更箇所で変化させるものであり、
   前記ツールを前記加工対象物の表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが近付く時に前記ツールを傾け始める指令を、前記動作プログラムに加える制御部を備える、ロボットの動作プログラムの設定装置。
2. 前記ツールがレーザ切断ツールであり、
   少なくとも前記加工対象物の材質および板厚と、前記許容傾斜角度の範囲と、を対応させた許容角度設定用データを格納する記憶部をさらに備え、
   前記制御部が、前記許容角度設定用データを用いて得られる前記許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが到達する時又は到達直前の前記ツールの傾斜角度に関する指令を前記動作プログラムに加える、請求項１に記載のロボットの動作プログラムの設定装置。
3. 前記ツールがレーザ切断ツールであり、
   少なくとも前記加工対象物の材質および板厚を用いて前記許容傾斜角度の範囲を導出する許容角度設定用の式を格納する記憶部をさらに備え、
   前記制御部が、前記許容角度設定用の式を用いて得られる前記許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが到達する時又は到達直前の前記ツールの傾斜角度に関する指令を前記動作プログラムに加える、請求項１に記載のロボットの動作プログラムの設定装置。
4. 前記制御部が、前記ツールを前記傾斜角度に向かって傾け始める位置又はタイミングに関する指令を前記動作プログラムに加える、請求項１〜３の何れかに記載のロボットの動作プログラムの設定装置。
5. 前記制御部が、前記ツールを前記傾斜角度に向かって傾け始める点である開始教示点を前記動作プログラムに加える、請求項１〜３の何れかに記載のロボットの動作プログラムの設定装置。
6. 先端部にツールが取付けられたアームと、
   動作プログラムに基づいて前記アームを制御し、前記ツールを加工対象物上の所定の加工軌跡に沿って移動させる制御部と、を備え、
   前記動作プログラムが、前記ツールの姿勢を前記所定の加工軌跡上の少なくとも１つの姿勢変更箇所で変化させるものであり、
   前記制御部が、前記ツールを前記加工対象物の表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、前記姿勢変更箇所に前記ツールが近付く時に前記ツールを傾け始めるように構成されている、ロボット。
7. アームの先端部にツールが取付けられたロボットの制御方法であって、
   制御部が、前記ロボットの前記アームを制御し、前記ツールを加工対象物上の所定の加工軌跡に沿って移動させる加工工程を有し、
   前記加工軌跡は、前記ツールの姿勢を変更しなければならない姿勢変更箇所を少なくとも１つ有し、
   前記加工工程において、前記ツールを前記加工対象物の表面に対して傾けることができる角度範囲である許容傾斜角度の範囲内において、前記制御部が、前記姿勢変更箇所に前記ツールが近付く時に前記ツールを傾け始める、ロボットの制御方法。

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