JP5829313B1 - シミュレーションを用いたオフライン教示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークの加工品質が低下するのを妨げる。【解決手段】オフライン教示装置(10)は、ワークの作業線における第一ツールの第一位置から所定距離だけ離れた位置にある作業線における第二ツールの第二位置を算出し、第一位置において第一ツールがワークに接触または隣接するワーク位置を算出すると共に、第一ツールの作業姿勢を維持しつつ、第一ツールを中心として、ワーク位置からワークの姿勢を変化させることにより、第二位置において第二ツールがワークに接触または隣接するワークの位置姿勢を算出する算出部(15)と、ワークの位置姿勢およびワークの把持位置に基づいてロボット教示位置を生成すると共に、第一ツールおよび第二ツールが作業線上を通過するプログラムを生成する生成部(16)とを含む。【選択図】図1
Description
本発明は、シミュレーションを用いてロボットの位置などを教示するオフライン教示装置に関する。
多関節ロボットが製造ラインなどで広範に使用されている。そのような多関節ロボットを使用する前に、多関節ロボットに対して教示作業を行う必要がある。多関節ロボットを実際に操作させて教示作業を行うのは非効率であるので、近年ではオフラインで教示操作を行うことが多い。
特許文献1には、CADのワークの情報に基づいて、ロボットの先端情報を複数個設定し、設定された先端情報に基づいて逆変換演算によりロボットの姿勢を算出する教示方法が開示されている。さらに、特許文献2には、三次元形状のワークの凹凸面を加工するときに、教示を自動的に行うと共に加工品質を向上させられるオフライン教示方法が開示されている。
ここで、多関節ロボットを用いたレーザ切断作業について考える。レーザ切断作業においては、レーザによりワークを切断した直後に、ワークの切断部位を冷却水などで冷却し、それにより、加工品質を高めている。また、ワークを切断してからワークを冷却するまでの時間を一定にすることにより、加工品質を一定に保つことができる。
このように加工品質を高めたり加工品質を一定に保つためには、レーザ切断ツールと冷却ツールとを一定間隔に維持しつつ、レーザ切断ツールの軌道に沿って冷却水を冷却ツールから噴出する必要がある。従って、多関節ロボットを用いたレーザ切断作業においては、レーザ切断ツールの軌道に沿って冷却水を正確に噴出するようなロボット位置を教示する必要がある。しかしながら、このようなロボット位置を正確に教示することはできなかった。
さらに、レーザ切断ツールと冷却ツールとを互いに一定間隔に配置した場合に、直線経路に沿ってレーザ加工を行うときには、ワークを切断してからワークを冷却するまでの時間を一定に維持できる。しかしながら、円弧経路に沿ってレーザ加工を行うときには、ワークを切断してからワークを冷却するまでの時間が直線経路の場合よりも長くなる。従って、この場合には、加工品質が低下する問題があった。なお、レーザ切断作業以外の作業においても同様な問題が生じうる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レーザ切断ツールの軌道に沿って冷却水を正確に噴出すると共に、円弧経路に沿ってレーザ切断する場合であっても加工品質が低下することがないように、ロボット位置を教示することのできる、オフライン教示装置を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するために1番目の発明によれば、所定位置に配置された第一ツールおよび該第一ツールから所定距離だけ離れて配置された第二ツールに対して、ロボットにより把持されたワークを接触または接近させて作業を行うオフライン教示装置であって、前記ロボットにより把持された前記ワークの把持位置を設定する把持位置設定部と、前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、前記作業線における前記第一ツールの第一位置から前記所定距離だけ離れた位置にある前記作業線における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一位置において前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するワーク位置を算出すると共に、前記第一ツールの前記作業姿勢を維持しつつ、前記第一ツールを中心として、前記ワーク位置から前記ワークの姿勢を変化させることにより、前記第二位置において前記第二ツールが前記ワークに接触または隣接する前記ワークの位置姿勢を算出する算出部と、該算出部により算出された前記ワークの位置姿勢および前記把持位置設定部により設定された前記ワークの把持位置に基づいてロボット教示位置を生成すると共に、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過するプログラムを生成する生成部とを具備するオフライン教示装置が提供される。
2番目の発明によれば、所定位置に配置された第一ツールと、該第一ツールに対して三次元的に移動可能な第二ツールとに対して、ロボットにより把持されたワークを接触または接近させて作業を行うオフライン教示装置であって、前記ロボットにより把持された前記ワークの把持位置を設定する把持位置設定部と、前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、前記作業線に沿った前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離を設定する距離設定部と、前記作業線において前記第一ツールが作業する前記ワーク上の第一位置から前記距離設定部により設定された距離だけ前記作業線に沿って離れた位置にある前記ワーク上における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記作業線における前記第一位置において前記作業姿勢にある前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するワーク位置を算出し、該ワーク位置と前記把持位置設定部により設定された前記ワークの把持位置とに基づいてロボット位置を算出すると共に、前記ワーク位置と前記第二位置とに基づいて前記第二ツールの位置を算出する算出部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過すると共に前記作業線に沿って前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離が一定になるように、前記ロボット位置と前記第二ツールの位置を教示する位置教示部とを具備するオフライン教示装置が提供される。
3番目の発明によれば、第一ツールと、該第一ツールから所定距離だけ離れて配置された第二ツールとが先端に取付けられているロボットが前記第一ツールおよび前記第二ツールを移動させつつ、所定位置に設置されたワークに対して作業を行うオフライン教示装置であって、前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、前記作業線における前記第一ツールの第一位置から前記所定距離だけ離れた位置にある前記作業線における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一位置において前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するロボット位置を算出する算出部と、前記第一ツールの前記作業姿勢を維持しつつ、前記第一ツールを中心として、前記ロボット位置から前記ロボットの姿勢を変化させることにより、前記第二位置において前記第二ツールが前記ワークに接触または隣接する前記ロボットの位置姿勢をロボット教示点として生成すると共に、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過するプログラムを生成する生成部とを具備する、オフライン教示装置が提供される。
4番目の発明によれば、第一ツールと、該第一ツールに対して三次元的に移動可能な第二ツールとが先端に取付けられているロボットが前記第一ツールおよび前記第二ツールを移動させつつ、所定位置に設置されたワークに対して作業を行うオフライン教示装置であって、前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、前記作業線に沿った前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離を設定する距離設定部と、前記作業線において前記第一ツールが作業する前記ワーク上の第一位置から前記距離設定部により設定された距離だけ前記作業線に沿って離れた位置にある前記ワーク上における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一ツールが前記作業姿勢で前記ワークに対して前記第一位置において接触または隣接するロボット位置を算出すると共に、該ロボット位置と前記第二位置とに基づいて前記第二ツールの位置を算出する算出部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過すると共に前記作業線に沿って前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離が一定になるように前記ロボット位置と前記第二ツールの位置を教示する位置教示部とを具備するオフライン教示装置が提供される。
2番目の発明によれば、所定位置に配置された第一ツールと、該第一ツールに対して三次元的に移動可能な第二ツールとに対して、ロボットにより把持されたワークを接触または接近させて作業を行うオフライン教示装置であって、前記ロボットにより把持された前記ワークの把持位置を設定する把持位置設定部と、前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、前記作業線に沿った前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離を設定する距離設定部と、前記作業線において前記第一ツールが作業する前記ワーク上の第一位置から前記距離設定部により設定された距離だけ前記作業線に沿って離れた位置にある前記ワーク上における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記作業線における前記第一位置において前記作業姿勢にある前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するワーク位置を算出し、該ワーク位置と前記把持位置設定部により設定された前記ワークの把持位置とに基づいてロボット位置を算出すると共に、前記ワーク位置と前記第二位置とに基づいて前記第二ツールの位置を算出する算出部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過すると共に前記作業線に沿って前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離が一定になるように、前記ロボット位置と前記第二ツールの位置を教示する位置教示部とを具備するオフライン教示装置が提供される。
3番目の発明によれば、第一ツールと、該第一ツールから所定距離だけ離れて配置された第二ツールとが先端に取付けられているロボットが前記第一ツールおよび前記第二ツールを移動させつつ、所定位置に設置されたワークに対して作業を行うオフライン教示装置であって、前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、前記作業線における前記第一ツールの第一位置から前記所定距離だけ離れた位置にある前記作業線における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一位置において前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するロボット位置を算出する算出部と、前記第一ツールの前記作業姿勢を維持しつつ、前記第一ツールを中心として、前記ロボット位置から前記ロボットの姿勢を変化させることにより、前記第二位置において前記第二ツールが前記ワークに接触または隣接する前記ロボットの位置姿勢をロボット教示点として生成すると共に、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過するプログラムを生成する生成部とを具備する、オフライン教示装置が提供される。
4番目の発明によれば、第一ツールと、該第一ツールに対して三次元的に移動可能な第二ツールとが先端に取付けられているロボットが前記第一ツールおよび前記第二ツールを移動させつつ、所定位置に設置されたワークに対して作業を行うオフライン教示装置であって、前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、前記作業線に沿った前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離を設定する距離設定部と、前記作業線において前記第一ツールが作業する前記ワーク上の第一位置から前記距離設定部により設定された距離だけ前記作業線に沿って離れた位置にある前記ワーク上における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一ツールが前記作業姿勢で前記ワークに対して前記第一位置において接触または隣接するロボット位置を算出すると共に、該ロボット位置と前記第二位置とに基づいて前記第二ツールの位置を算出する算出部と、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過すると共に前記作業線に沿って前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離が一定になるように前記ロボット位置と前記第二ツールの位置を教示する位置教示部とを具備するオフライン教示装置が提供される。
1番目および3番目の発明においては、互いに一定の距離に配置された第一ツールおよび第二ツールの両方が、CADデータから指定された作業線上を通過するように教示点を生成している。このため、第一ツールおよび第二ツールが共通の作業線を互いに一定間隔を空けて通過するプログラムを正確に生成できる。従って、第一ツールがレーザ切断ツールである共に第二ツールが冷却ツールである場合には、レーザ切断ツールの軌道に沿って冷却水を正確に噴出することができる。それゆえ、ワークの加工品質を向上させられる。
2番目および4番目の発明においては、第二ツールが第一ツールに対して移動可能であるので、第一ツールと第二ツールとの間の作業線に沿った距離が一定になるように、ロボットの教示位置と第二ツールの教示位置とを生成できる。このため、第一ツールおよび第二ツールが共通の作業線に沿って一定間隔を空けて通過するプログラムを正確に生成できる。従って、第一ツールがレーザ切断ツールである共に第二ツールが冷却ツールである場合には、ワークを切断してからワークを冷却するまでの時間を一定に維持できる。それゆえ、ワークの加工品質を一定に維持できる。
2番目および4番目の発明においては、第二ツールが第一ツールに対して移動可能であるので、第一ツールと第二ツールとの間の作業線に沿った距離が一定になるように、ロボットの教示位置と第二ツールの教示位置とを生成できる。このため、第一ツールおよび第二ツールが共通の作業線に沿って一定間隔を空けて通過するプログラムを正確に生成できる。従って、第一ツールがレーザ切断ツールである共に第二ツールが冷却ツールである場合には、ワークを切断してからワークを冷却するまでの時間を一定に維持できる。それゆえ、ワークの加工品質を一定に維持できる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図1は本発明の第一の実施形態に基づくオフライン教示装置を含むシステムの略図である。図1に示されるように、システム1は、ロボットR、例えば垂直多関節ロボットと、ロボットRに接続されたオフライン教示装置10とを主に含んでいる。オフライン教示装置10はロボット制御装置としての役目も果たし、ロボットRの動作を制御する。
図1は本発明の第一の実施形態に基づくオフライン教示装置を含むシステムの略図である。図1に示されるように、システム1は、ロボットR、例えば垂直多関節ロボットと、ロボットRに接続されたオフライン教示装置10とを主に含んでいる。オフライン教示装置10はロボット制御装置としての役目も果たし、ロボットRの動作を制御する。
第一の実施形態においては、ロボットRの先端に取付けられたハンドHが、平板状ワークWを保持している。そして、第一ツールT1および第二ツールT2がワークWの表面で作業線Lに沿って加工処理を行うよう配置されている。
また、作業線Lは例えば四つの直線経路とそれら直線経路を互いに接続する四つの円弧経路とを含んでおり、他の実施形態でも同様である。なお、作業線Lは少なくとも一つの円弧経路を含んでいればよいものとする。
典型的な実施形態においては、第一ツールT1は、その先端からレーザを出力するレーザ切断ツールであり、図1においては、第一ツールT1が作業線Lに沿ってワークWを切出す作業を想定している。第二ツールT2は、その先端から冷却水などを吐出する冷却ツールである。このため、第一ツールT1が作業を行う作業線Lにおいて、第二ツールT2は第一ツールT1に追従するものとする。言い換えれば、第一ツールT1は作業線Lにおいて第二ツールT2よりも進行方向側に位置している。
ただし、第一ツールT1がレーザ以外の手法でワークWを切断するツールであってもよく、また、第二ツールT2が冷却水以外の手法でワークWを冷却するツールであってもよい。あるいは、第一ツールT1および第二ツールT2のそれぞれが他のツールであってもよいものとする。
図1に示されるように、ロボットRにはオフライン教示装置10が接続されている。オフライン教示装置10は、ロボットRにより把持されたワークWの把持位置を設定する把持位置設定部11と、ワークWのCADデータにおいて第一ツールT1が作業する作業線Lを指定する指定部12と、第一ツールT1および第二ツールT2の設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部13と、第一ツールT1のワークWに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部14とを含んでいる。把持位置設定部11、指定部12、設置位置姿勢設定部13および作業姿勢設定部14による設定作用または指定作用は、フローチャートを参照して説明する動作を行う前に行われるものとする。
さらに、オフライン教示装置10は、各種の計算処理を行う算出部15と、後述するようにロボット教示位置を生成すると共に、第一ツールT1および第二ツールT2が作業線上を通過するプログラムを生成する生成部16とを含んでいる。
さらに、オフライン教示装置10は、作業線に沿った第一ツールT1と第二ツールT2との間の距離を設定する距離設定部17と、第一ツールT1および第二ツールT2が作業線上を通過すると共に作業線における第一ツールT1と第二ツールT2との間の距離が一定になるようにロボット位置と第二ツールT2の位置を教示する位置教示部18とを含んでいる。
図2は図1に示されるワークの頂面図である。図2に示されるように、第一の実施形態においては、第一ツールT1と第二ツールT2との間の最短距離は一定であり、変化しない。また、第一ツールT1および第二ツールT2は同一の作業線L上を通過するものとする。
図2に示されるように、第一ツールT1および第二ツールT2が作業線Lの円弧経路部分に位置する場合には、第一ツールT1および第二ツールT2を結ぶ直線は作業線Lの内側に位置するようになる。また、ワークWにおける作業線Lは所定間隔で配置された複数の点P1n(n=1〜N、Nは自然数であり、作業線Lの長さに応じて定まる)で定義されるものとする。
図3は本発明の第一の実施形態に基づくオフライン教示装置の動作を示すフローチャートである。図3に示される内容はオフライン教示装置10の記憶部(図示しない)に記憶されているものとする。以下、図3を参照しつつ、本発明の第一の実施形態について説明する。なお、以下の説明における第一ツールT1(または第二ツールT2)の位置とは、第一ツールT1(または第二ツールT2)の先端の位置を意味するものとする。
はじめに、ステップS11においては、作業線L上の1番目の点P11(n=1)に位置する第一ツールT1から見た第二ツールT2までの距離を求める。第一の実施形態においては、この距離は不変であり、既に定まっているものとする。
次いで、ステップS12においては、第一ツールT1の進行方向とは反対方向において、作業線L上の1番目の点P11から、ステップS11で定めた距離だけ離れた作業線L上の点P21を求める。
次いで、ステップS13においては、作業姿勢設定部14により設定された作業姿勢において、第一ツールT1が作業線L上の1番目の点P1に接触または隣接するようなワーク位置W1を求める。
ここで、図4Aはワークの第一の斜視図である。図4Aに示されるように、第一ツールT1は作業線L上における点P11の場所に位置しているが、第二ツールT2は作業線L上の点P21から離間している。なお、第一の実施形態においては、図4Aに示される状態におけるワークWの位置がワーク位置W1であるものとする。
再び、図3を参照すると、ステップS14においては、点P11を中心として、ワーク位置W1からワークWの位置姿勢を変化させる。図4Aに示されるように、第一ツールT1の作業姿勢がワークWに対して垂直である場合には、矢印で示されるように点P11を中心としてワークWを回転させる。そして、図4Bに示されるように、第二ツールT2が作業線L上の点P21に接触または隣接するようなワーク位置姿勢を求める。そして、ステップS15においては、ステップS14で求められたワーク位置姿勢になるようにロボットRの教示点を生成する。
次いで、作業線L上の次の点P12(n+1→n=2)を求め、その点P12が作業線L上の最後の点P1Nか否かを判定する(ステップS16、ステップS17)。次の点P12が最後の点P1Nでない場合には、ステップS12〜ステップS16の処理を繰返す。次の点P12が最後の点P1Nである場合には、プログラムが生成されたので、処理を終了する。
第一の実施形態においては、互いに一定の距離に配置された第一ツールT1および第二ツールT2の両方が、CADデータから指定された作業線上を通過するように教示点を生成している。このため、第一ツールT1および第二ツールT2が共通の作業線Lを互いに一定間隔を空けて通過するプログラムを正確に生成できる。それゆえ、第一ツールT1がレーザ切断ツールである共に第二ツールT2が冷却ツールである場合には、レーザ切断ツールの軌道に沿って冷却水などを正確に噴出することができる。従って、ワークの加工品質を向上させられるのが分かるであろう。
図5は本発明の第二の実施形態に基づくオフライン教示装置を含むシステムの略図である。第二の実施形態および後述する他の実施形態においては、簡潔にする目的で、第一の実施形態と同様の構成についての再度の説明を省略する。
第二の実施形態においては、ロボットRの先端に取付けられたハンドHが、平板状ワークWを保持している。そして、第一ツールT1および第二ツールT2がワークWの表面で作業線Lに沿って加工処理を行うものとする。
図5に示されるように、第二の実施形態においては第一ツールT1は所定位置に配置されている。そして、第二ツールT2はXYZテーブルAの先端に取付けられている。このため、第二ツールT2は、第一ツールT1に対してXYZ方向に移動可能であり、第二ツールT2を所望の位置に位置決めできる。なお、XYZテーブルAの代わりに、図示しない他のロボットにより第二ツールT2を移動させてもよい。
図6は図5に示されるワークの頂面図である。図6に示されるように、第二の実施形態においては、第一ツールT1と第二ツールT2との間の作業線Lに沿った距離は一定である。この距離はXYZテーブルAを用いて設定できるものとする。なお、第一ツールT1および第二ツールT2は同一の作業線L上を通過するものとする。
図7は本発明の第二の実施形態に基づくオフライン教示装置の動作を示すフローチャートである。図7に示される内容はオフライン教示装置10の記憶部(図示しない)に記憶されているものとする。以下、図7を参照しつつ、本発明の第二の実施形態について説明する。
はじめに、ステップS21においては、作業線L上の1番目の点P11(n=1)に位置する第一ツールT1から見た第二ツールT2までの距離を求める。第二の実施形態においては、距離設定部17により第一ツールT1と第二ツールT2との間の距離が設定されると、XYZテーブルAは、この距離だけ第一ツールT1から離れた位置に第二ツールT2を位置決めする。従って、ステップS21においては、距離設定部17により設定された距離を取得すればよい。
次いで、ステップS22においては、第一ツールT1の進行方向とは反対方向において、作業線L上の1番目の点P11から、ステップS21で定めた距離だけ離れた作業線L上の点P21を求める。
次いで、ステップS23においては、位置教示部18が第二ツールT2の位置を点P21に教示する。次いで、ステップS24においては、位置教示部18は、ワークWが点P11に移動するようにロボットRの教示点を生成する。
次いで、作業線L上の次の点P12(n+1→n=2)を求め、その点P12が作業線L上の最後の点P1Nか否かを判定する(ステップS25、ステップS26)。次の点P12が最後の点P1Nでない場合には、ステップS22〜ステップS25の処理を繰返す。次の点P12が最後の点P1Nである場合には、プログラムが生成されたので、処理を終了する。
第二の実施形態においては、第二ツールT2が第一ツールT1に対して移動可能にした状態において、第一ツールT1と第二ツールT2との間の作業線に沿った距離が一定になるように、ロボットRの教示位置と第二ツールT2の教示位置とを生成している。このため、第一ツールT1および第二ツールT2が共通の作業線に沿って一定間隔を空けて通過するプログラムを正確に生成できる。そして、第一ツールT1がレーザ切断ツールである共に第二ツールT2が冷却ツールである場合には、ワークWを切断してからワークWを冷却するまでの時間を一定に維持できる。従って、ワークの加工品質を一定に維持できるのが分かるであろう。
図8は本発明の第三の実施形態に基づくオフライン教示装置を含むシステムの略図である。第三の実施形態においては、ロボットRの先端に取付けられたベースBに第一ツールT1および第二ツールT2が取付けられている。そして、ワークWは所定位置に配置されているものとする。第三の実施形態においても、第一ツールT1および第二ツールT2がワークWの表面で作業線Lに沿って加工処理を行うものとする。図2を参照した第一の実施形態と同様に、第三の実施形態においても第一ツールT1と第二ツールT2との間の最短距離は一定であり、変化しない。
図9は本発明の第三の実施形態に基づくオフライン教示装置の動作を示すフローチャートである。図9に示される内容はオフライン教示装置10の記憶部(図示しない)に記憶されているものとする。以下、図9を参照しつつ、本発明の第三の実施形態について説明する。
はじめに、ステップS31においては、作業線L上の1番目の点P11(n=1)に位置する第一ツールT1から見た第二ツールT2までの距離を求める。第三の実施形態においては、この距離は不変であり、既に定まっているものとする。
次いで、ステップS32においては、第一ツールT1の進行方向とは反対方向において、作業線L上の1番目の点P11から、ステップS31で定めた距離だけ離れた作業線L上の点P21を求める。
次いで、ステップS33においては、作業姿勢設定部14により設定された作業姿勢において、第一ツールT1が作業線L上の1番目の点P1に接触または隣接するようなロボット位置R1を求める。第三の実施形態においては、図4Aに示される状態がロボット位置R1であるものとする。
ステップS34においては、点P11を中心として、ロボット位置R1からロボットRの位置姿勢を変化させる。前述した図4Aに示されるように、第一ツールT1の作業姿勢がワークWに対して垂直である場合には、矢印で示されるように点P11を中心としてロボットRを回転させる。そして、図4Bに示されるように、第二ツールT2が作業線L上の点P21に接触または隣接するようなロボット位置姿勢を求める。そして、ステップS35においては、ステップS34で求められたロボット位置姿勢になるようにロボットRの教示点を生成する。
次いで、作業線L上の次の点P12(n+1→n=2)を求め、その点P12が作業線L上の最後の点P1Nか否かを判定する(ステップS36、ステップS37)。次の点P12が最後の点P1Nでない場合には、ステップS32〜ステップS36の処理を繰返す。次の点P12が最後の点P1Nである場合には、プログラムが生成されたので、処理を終了する。
第三の実施形態においては、互いに一定の距離に配置された第一ツールT1および第二ツールT2の両方が、CADデータから指定された作業線上を通過するように教示点を生成している。このため、第一ツールT1および第二ツールT2が共通の作業線Lを互いに一定間隔を空けて通過するプログラムを正確に生成できる。それゆえ、第一ツールT1がレーザ切断ツールである共に第二ツールT2が冷却ツールである場合には、レーザ切断ツールの軌道に沿って冷却水を正確に噴出することができる。従って、ワークの加工品質を向上させられるのが分かるであろう。
図10は本発明の第四の実施形態に基づくオフライン教示装置を含むシステムの略図である。第四の実施形態においては、ロボットRの先端に取付けられたベースBの一端に第一ツールT1が取付けられている。ベースBの他端には、XYZテーブルCが取付けられている。XYZテーブルCの先端には共に第二ツールT2が取付けられている。このため、第二ツールT2は、第一ツールT1に対してXYZ方向に移動可能であり、第二ツールT2を所望の位置に位置決めできる。なお、XYZテーブルCの代わりに、図示しない他のロボットにより第二ツールT2を移動させてもよい。
また、ワークWは所定位置に保持されているものとする。第四の実施形態においても、第一ツールT1および第二ツールT2がワークWの表面で作業線Lに沿って加工処理を行うものとする。
図11は本発明の第四の実施形態に基づくオフライン教示装置の動作を示すフローチャートである。図11に示される内容はオフライン教示装置10の記憶部(図示しない)に記憶されているものとする。以下、図11を参照しつつ、本発明の第四の実施形態について説明する。
はじめに、ステップS41においては、作業線L上の1番目の点P11(n=1)に位置する第一ツールT1から見た第二ツールT2までの距離を求める。第二の実施形態においては、距離設定部17により第一ツールT1と第二ツールT2との間の距離が設定されると、XYZテーブルCは、この距離だけ第一ツールT1から離れた位置に第二ツールT2を位置決めする。従って、ステップS41においては、距離設定部17により設定された距離を取得すればよい。
次いで、ステップS42においては、第一ツールT1の進行方向とは反対方向において、作業線L上の1番目の点P11から、ステップS41で定めた距離だけ離れた作業線L上の点P21を求める。
次いで、ステップS43において位置教示部18は、ロボットRが点P11に移動するようにロボットRの教示点を生成する。次いで、ステップS44においては、位置教示部18が第二ツールT2の位置を点P21に教示する。
次いで、作業線L上の次の点P12(n+1→n=2)を求め、その点P12が作業線L上の最後の点P1Nか否かを判定する(ステップS45、ステップS46)。次の点P12が最後の点P1Nでない場合には、ステップS42〜ステップS45の処理を繰返す。次の点P12が最後の点P1Nである場合には、プログラムが生成されたので、処理を終了する。
第四の実施形態においては、第二ツールT2が第一ツールT1に対して移動可能にした状態において、第一ツールT1と第二ツールT2との間の作業線に沿った距離が一定になるように、ロボットRの教示位置と第二ツールT2の教示位置とを生成している。このため、第一ツールT1および第二ツールT2が共通の作業線に沿って一定間隔を空けて通過するプログラムを正確に生成できる。そして、第一ツールT1がレーザ切断ツールである共に第二ツールT2が冷却ツールである場合には、ワークWを切断してからワークWを冷却するまでの時間を一定に維持できる。従って、ワークWの加工品質を一定に維持できるのが分かるであろう。
1 システム
10 オフライン教示装置
11 把持位置設定部
12 指定部
13 設置位置姿勢設定部
14 作業姿勢設定部
15 算出部
16 生成部
17 距離設定部
18 位置教示部
A、C XYZテーブル
H ハンド
L 作業線
R ロボット
T1 第一ツール
T2 第二ツール
W ワーク
10 オフライン教示装置
11 把持位置設定部
12 指定部
13 設置位置姿勢設定部
14 作業姿勢設定部
15 算出部
16 生成部
17 距離設定部
18 位置教示部
A、C XYZテーブル
H ハンド
L 作業線
R ロボット
T1 第一ツール
T2 第二ツール
W ワーク
Claims (4)
- 所定位置に配置された第一ツールおよび該第一ツールから所定距離だけ離れて配置された第二ツールに対して、ロボットにより把持されたワークを接触または接近させて作業を行うオフライン教示装置であって、
前記ロボットにより把持された前記ワークの把持位置を設定する把持位置設定部と、
前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、
前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、
前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、
前記作業線における前記第一ツールの第一位置から前記所定距離だけ離れた位置にある前記作業線における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一位置において前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するワーク位置を算出すると共に、前記第一ツールの前記作業姿勢を維持しつつ、前記第一ツールを中心として、前記ワーク位置から前記ワークの姿勢を変化させることにより、前記第二位置において前記第二ツールが前記ワークに接触または隣接する前記ワークの位置姿勢を算出する算出部と、
該算出部により算出された前記ワークの位置姿勢および前記把持位置設定部により設定された前記ワークの把持位置に基づいてロボット教示位置を生成すると共に、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過するプログラムを生成する生成部とを具備するオフライン教示装置。 - 所定位置に配置された第一ツールと、該第一ツールに対して三次元的に移動可能な第二ツールとに対して、ロボットにより把持されたワークを接触または接近させて作業を行うオフライン教示装置であって、
前記ロボットにより把持された前記ワークの把持位置を設定する把持位置設定部と、
前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、
前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、
前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、
前記作業線に沿った前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離を設定する距離設定部と、
前記作業線において前記第一ツールが作業する前記ワーク上の第一位置から前記距離設定部により設定された距離だけ前記作業線に沿って離れた位置にある前記ワーク上における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記作業線における前記第一位置において前記作業姿勢にある前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するワーク位置を算出し、該ワーク位置と前記把持位置設定部により設定された前記ワークの把持位置とに基づいてロボット位置を算出すると共に、前記ワーク位置と前記第二位置とに基づいて前記第二ツールの位置を算出する算出部と、
前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過すると共に前記作業線に沿って前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離が一定になるように、前記ロボット位置と前記第二ツールの位置を教示する位置教示部とを具備するオフライン教示装置。 - 第一ツールと、該第一ツールから所定距離だけ離れて配置された第二ツールとが先端に取付けられているロボットが前記第一ツールおよび前記第二ツールを移動させつつ、所定位置に設置されたワークに対して作業を行うオフライン教示装置であって、
前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、
前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、
前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、
前記作業線における前記第一ツールの第一位置から前記所定距離だけ離れた位置にある前記作業線における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一位置において前記第一ツールが前記ワークに接触または隣接するロボット位置を算出する算出部と、
前記第一ツールの前記作業姿勢を維持しつつ、前記第一ツールを中心として、前記ロボット位置から前記ロボットの姿勢を変化させることにより、前記第二位置において前記第二ツールが前記ワークに接触または隣接する前記ロボットの位置姿勢をロボット教示点として生成すると共に、前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過するプログラムを生成する生成部とを具備する、オフライン教示装置。 - 第一ツールと、該第一ツールに対して三次元的に移動可能な第二ツールとが先端に取付けられているロボットが前記第一ツールおよび前記第二ツールを移動させつつ、所定位置に設置されたワークに対して作業を行うオフライン教示装置であって、
前記ワークのCADデータにおいて前記第一ツールが作業する作業線を指定する指定部と、
前記第一ツールおよび前記第二ツールの設置位置姿勢を設定する設置位置姿勢設定部と、
前記第一ツールの前記ワークに対する作業姿勢を設定する作業姿勢設定部と、
前記作業線に沿った前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離を設定する距離設定部と、
前記作業線において前記第一ツールが作業する前記ワーク上の第一位置から前記距離設定部により設定された距離だけ前記作業線に沿って離れた位置にある前記ワーク上における前記第二ツールの第二位置を算出し、前記第一ツールが前記作業姿勢で前記ワークに対して前記第一位置において接触または隣接するロボット位置を算出すると共に、該ロボット位置と前記第二位置とに基づいて前記第二ツールの位置を算出する算出部と、
前記第一ツールおよび前記第二ツールが前記作業線上を通過すると共に前記作業線に沿って前記第一ツールと前記第二ツールとの間の距離が一定になるように前記ロボット位置と前記第二ツールの位置を教示する位置教示部とを具備するオフライン教示装置。
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