JPH01169510A - ティーチングボックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はティーチングボックスに関し、−層詳細には、
ジョイスティックを利用してロボットの動作教示を行う
ティーチングボックスに関する。

［発明の背景］ 例えば、溶接ロボットを用いてワークに対し所定の溶接
作業を行う場合、当該溶接ロボットの先端部に取着され
たエンドイフェクタである溶接ガンを所定の溶接経路に
沿って移動させる必要がある。この場合、前記溶接経路
は、一般に、ティーチングボックスによってティーチン
グデータとして教示される。そして、溶接ロボットは前
記ティーチングデータに基づきロボット制御装置によっ
て駆動制御される。ここで、ロボットの動作教示を行う
ティーチングボックスには、ロボットの各軸を駆動する
ための指令値や動作教示の基準とする座標系を選択する
入力手段あるいはロボットの動作方向、動作速度を設定
する設定手段等が備えられており、オペレータはこれら
の手段を所定の手順に従って操作することでロボットに
対する動作教示を行っている。

ところで、溶接作業を実行する場合には、ワークの材質
、肉厚等に応じて前記エンドイフェクタである溶接ガン
の動作速度を適切な速度に選定する必要があり、また、
溶接作業を行わない時の動作速度、例えば、エンドイフ
エクタを原点に復帰する際の動作速度は作業効率向上の
観点から高速で行われることが望ましい。

従来、このような動作をティーチングボックスからロボ
ットに教示するために、ティーチングボックスにはロボ
ットの動作方向および動作速度を設定する設定手段が設
けられている。このような動作を達成するティーチング
ボックスの従来技術として、例えば、実開昭第６１−７
８５９３号公報に開示されたロボット教示装置を掲げる
ことが出来る。このロボット教示装置はジョイスティッ
クが付設され、当該ジョイスティックの傾斜角度、回転
角度によりエンドイフェクタの動作方向が設定される構
成となっている。また、エンドイフエクタの動作速度に
ついては当該ジョイスティックを利用することなく別異
の入力手段によって設定される構成となっている。

然しなから、前記のようにティーチングボックスを用い
て溶接作業等をロボットに教示する場合にはエンドイフ
エクタの動作方向と動作速度を頻繁に変更する必要があ
るので、この場合において従来技術に係る動作方向と動
作速度の別々の入力方法は相当に煩雑となり、これがテ
ィーチング作業の作業効率を著しく低下させる欠点とし
て露呈している。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、ティーチングボックスに付設されたジョイステ
ィックを利用してロボットの動作教示を行う際、当該ジ
ョイスティックの傾斜方向、回転方向に基づいてロボッ
トの動作方向を教示出来ると共に、当該ジョイスティッ
クの傾斜角度、回転角度に対応させてロボットの移動速
度を教示することを可能とするティーチングボックスを
提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はジョイスティッ
クを付設してロボットの動作教示を行うティーチングボ
ックスにおいて、ジョイスティックの傾斜角および／ま
たは回転角に対応する角度信号を発生する複数のポテン
ショメータと、当該ポテンショメータから出力される角
度信号に応じてロボットの動作速度を演算する演算手段
とからなり、前記ジョイスティックを傾斜および／また
は回転させた時ポテンショメータから出力される角度信
号に応じて前記演算手段によりロボットの動作速度デー
タを算出するよう構成することを特徴とする。

［実施態様コ 次に、本発明に係るティーチングボックスについて好適
な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細
に説明する。

第１図において、参照符号１０は本実施態様に係るティ
ーチングボックスが適用される溶接システムを示し、こ
の溶接システム１０ではシーケンサ１２によるシーケン
ス制御に基づき溶接ロボット１４が駆動され、クランプ
装置１６によって治具台１７上に位置決めされたワーク
１５に対し所定の溶接作業が行われる。この場合、溶接
ロボット１４はティーチングボックス１８によりその動
作が教示され、ロボットコントローラ２０を介して油圧
ユニット２２および溶接コントローラ２４によって駆動
制御される。

ここで、溶接ロボット１４は基台２６上に設置されてお
り、移動部２８が油圧モータ３０により前記基台２６に
対して矢印方向に移動すると共に、旋回部３２が油圧モ
ータ３４により前記移動部２８に対し矢印方向に旋回可
能に構成される。また、旋回Ｂ３２にはアーム部材３６
の一端部が軸着され、このアーム部材３６は前記旋回部
３２に取着された油圧シリンダ３８により矢印方向に昇
降可能に構成される。一方、アーム部材３６の他端部に
は油圧モータ４０を有する第１取付部材４２が取着され
、前記第１取付部材４２には油圧モータ４４を介して第
２取付部材４６が連結される。この場合、第２取付部材
４６は油圧モータ４４を中心とし油圧モータ４０によっ
て矢印方向に旋回すると共に、油圧モータ４４により矢
印方向に回動可能に構成される。第２取付部材４６には
一対のガンアーム４８ａ、４８ｂが取着されており、こ
れらのガンアーム４８ａ、４８ｂの先端部は油圧シリン
ダ５０によって矢印方向に開閉可能に構成される。なお
、前述した油圧ユニット２２は溶接ロボット１４を構成
する油圧モータ３０．３４．４０および４４と油圧シリ
ンダ３８を駆動制御する。また、溶接コントローラ２４
は油圧シリンダ５０を駆動制御すると共にガンアーム４
８ａ、４８ｂの先端部間の電流を制御する。

一方、ティーチングボックス１８は第２図に示すように
構成される。すなわち、ティーチングボックス１８は溶
接ロボット１４に対して動作教示等を行う本体部５２と
、当該ティーチングボックス１８の操作方法等を表示す
る表示部５４とから基本的に構成される。

当該ティーチングボックス１８の中、本体部５２は接続
ケーブル５５を介してロボットコントローラ２０に着脱
自在に接続される。この場合、接続ケーブル５５のデー
タ転送の仕様は、例えば、ＲＣ−２３２Ｃを用いると好
適である。本体部５２の上面部には後述するティーチモ
ード、プレイモード等の切り換えを行うモード切換スイ
ッチ５６と、溶接ロボット１４をマニュアルで動作させ
るジョイスティック５８と、機能選択、データ人力等を
行うテンキー６０と、溶接ロボット１４の動作を非常停
止させるための非常停止ボタン６２とが設けられる。ジ
ョイスティック５８は矢印αおよびβ方向に傾斜可能で
あると共に矢印Ｔ方向に回転可能に構成されており、そ
の傾斜方向あるいは回転方向と溶接ロボット１４の駆動
方向との対応関係はテンキー６０によって設定される。

また、溶接ロボット１４の動作速度は、後述するように
、ジョイスティック５８の傾斜角度あるいは回転角度に
応じて設定される。なお、ジョイスティック５８の先端
部には動作スイッチ６４が設けられており、この動作ス
イッチ６４を押圧することによって溶接ロボット１４が
動作可能となる。

一方、本体部５２は斜め上方向に突出する一対のアーム
６６ａ、６６ｂを有しており、これらのアーム６６ａ、
６６ｂの先端部間には取付ねじ６８ａ１６８ｂを介して
表示部５４が矢印β方向に回動可能に軸着する。この場
合、表示部５４はＬＣＤデイスプレィ７０を有しており
、このＬＣＤデイスプレィ７０にはモード切換スイッチ
５６およびテンキー６０によって選択されたティーチン
グボックス１８の操作方法等が表示される。

ここで、ティーチングボックス１Ｂは、第３図に示すよ
うに、ＣＰ　Ｕ７２によって制御されており、このＣＰ
　Ｕ７２にはパスライン７４を介してテンキーインタフ
ェース７６、ＬＣＤコントローラ７８、ジョイスティッ
クコントローラ８０、スイッチインタフェース８２、シ
リアルコントローラ８４、割込：］：／）０−ラ８６、
ＲＯＭ８８およびＲＡＭ９０が夫々接続される。この場
合、テンキーインタフェース７６、ＬＣＤコントローラ
７８は夫々テンキー６０、ＬＣＤデイスプレィ７０を制
御する。スイッチインタフェース８２はモード切換スイ
ッチ５６、非常停止ボタン６２および動作スイッチ６４
を制御する。シリアルコントローラ８４ハテイーチング
ボツクス１８とロボットコントローラ２０との間のシリ
アルデータの送受を制御する。割込コントローラ８６は
、例えば、非常停止ボタン６２が操作された際、ＣＰ　
Ｕ７２に対して割込処理を行い溶接ロボット１４の動作
を非常停止させるものである。また、ＲＯＭ８８および
ＲＡ　Ｍ２Ｏには所定のプログラムおよび溶接ロボット
１４のティーチングデータ等が格納される。

次に、前記ジョイスティックコントローラ８０はジョイ
スティックユニット９２からのデータを取り込む処理を
行う。ここで、ジョイスティックユニット９２は、第４
図に示すように、前記ジョイスティック５８をα、β、
Ｔの各方向に操作した時に出力電圧を発生する３個のポ
テンショメータＲＶ、、ＲＶβ、ＲＶＴからなるポテン
ショメータユニット９４と当該ポテンショメータユニッ
ト９４を構成するポテンショメータＲＶｃｔ。

ＲＶβ、ＲＶＴからの出力信号を切り換えて導人するマ
ルチプレクサ９６と当該マルチプレクサ９６からの出力
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９８とから
構成される。当該Ａ／Ｄ変換器９８の出力信号は前記ジ
ョイスティックコントローラ８０に導入される。

なお、第５図に示すように、ＲＯＭ８８にはティーチン
グボックス１８の制御プログラムＰｌｓＬＣＤデイスプ
レィ７０に対して当該ティーチングボックス１８の操作
方法を表示させるためのＬＣＤサービスプログラムＰ２
、ジョイスティックユニット９２からの人力データを処
理するジョイスティック人力プログラムＰ３、モード切
換スイッチ５６、非常停止ボタン６２および動作スイッ
チ６４からの人力データを処理するスイッチ人力プログ
ラムＰ４、ティーチングボックス１８とロボットコント
ローラ２０との間のシリアルデータの送受を制御するシ
リアル■／○サービスプログラムＰ５等が格納される。

これらのプログラムＰ１乃至Ｐ５はＣＰＵ７２によって
処理される。また、ＲＡＭ９０にはワークエリアＷが確
保されると共にティーチングボックス１８を用いて作成
された溶接ロボット１４のティーチングデータを格納す
るデータエリアＤが確保される。この場合、ＲＡＭ９０
はバッテリバックアップされた揮発性メモリあるいは金
属窒化物ＭＯ３（ＭＮＯＳ）等の不揮発性メモリで構成
することにより、ロボットコントローラ２０からティー
チングボックス１８を切り離した場合であってもティー
チングデータが保持されるようにしておく。

再び第３図において、前記ロボットコントローラ２０は
外部処理装置との間でデータの入出力処理を行うＩ１０
処理部１００と、ティーチングデータの作成、処理等を
行うメイン処理部１０２と、油圧ユニット２２を介して
溶接ロボット１４に対しティーチングデータに基づく駆
動信号を出力するサーボコントロール部１０４とから基
本的に構成される。この場合、Ｉ１０処理部１００はシ
ーケンサ１２、ティーチングボックス１８および溶接コ
ントローラ２４との間でデータの送受を行うと共に、Ｌ
ＣＤデイスプレィ１０６、テンキー１０８あるいはフロ
ッピィディスクドライブ１１０との間でデータの送受を
行う。

本実施態様に係るティーチングボックスが適用される溶
接システムは基本的には以上のように構成されるもので
あり、次にその作用並びに効果について説明する。

先ず、ティーチングボックス１８の電源を投入する。こ
の場合、ティーチングボックス１８のＣＰＵ１２はＲＯ
ＭＢ２のＬＣＤサービスプログラムＰ２に基づきＬＣＤ
コントローラ７８を介してＬＣＤデイスプレィ７０上に
第６図に示すメインメニュー画面１１２を表示する。

ここで、ｒＴＥＡＣＨ，はジョイスティック５８を用い
て溶接ロボット１４の動作教示を行うティーチモードで
あり、ｒＰＬＡＹＪはロボットコントローラ２０のテン
キー１０８を用いて所望のティーチングデータを呼び出
し溶接ロボット１４を動作させるプレイモードである。

また、「ＡＵＴＯＪは前記のプレイモードをシーケンサ
１２等の要求に基づいて自動的に実行するオートモード
であり、溶接ロボット１４によるワーク１５の実際の溶
接作業はこのオートモードで行われる。

ｒＥＤＩＴ」はティーチングボックス１８のＲＡＭ９０
に格納されているティーチングデータを編集（立体シフ
ト、コピー等）する編集モードであり、ｒＰＡＲＡ」は
溶接ロボット１４等に対する所定のパラメータを設定す
るパラメータ設定モードである。

次に、オペレータがメインメニュー画面１１２からティ
ーチモードを選択しモード切換スイッチ５６を［１］の
位置に設定するとＬＣＤデイスプレィ７０上にティーチ
モードメニュー画面が表示される。この場合、ティーチ
モードメニュー画面はジョイスティック５８の操作方法
等を表示する。例えば、ジョイスティック５８を傾斜さ
せた場合にテンキー６０のどれを選択すれば溶接ロボッ
）１４のどの部位がどのような座標系に従って駆動され
るかといった仕様が示される。

そこで、ＬＣＤデイスプレィ７０に表示されたティーチ
モードメニュー画面より所望のモードを選択しテンキー
６０を操作する。

次いで、オペレータは動作スイッチ６４を押圧した状態
でジョイスティック５８を矢印α、βおよびγ方向に所
定量傾斜あるいは回転させる。

この場合、ジョイスティック５８の傾斜方向、回転方向
、傾斜角度および回転角度の各データはジョイスティッ
ク人力プログラムＰ３に基づいてジョイスティックコン
トローラ８０に導入される。すなわち、先ず、動作スイ
ッチ６４を押圧すると、オン信号がスイッチインタフェ
ース８２に導入され割込コントローラ８６の制御下にジ
ョイスティックコントローラ８０を介して、第４図に示
すように、ジョイスティックユニツ）９２ヲ構成するマ
ルチプレクサ９Ｇのセレノ［子Ｓ１、Ｓ２が制御され、
マルチプレクサ９６は所定時間毎に電気的に切り換えら
れる。次に、当該マルチプレクサ９６はジョイスティッ
ク５８を操作することによって可変されるポテンショメ
ータユニット９４のポテンショメータＲＶ、、ＲＶβ、
ＲＶγからの電圧信号を導入しＡ／Ｄ変換器９８に出力
する。当該電圧信号はＡ／Ｄ変換器９８によってデジタ
ルデータとなされてジョイスティックコントローラ８０
に導入される。そこで、ジョイスティックコントローラ
８０に導入された前記各デジタルデータはそのままシリ
アルコントローラ８４を介してロボットコントローラ２
０（こ東云送される。

ロボットコントローラ２０に転送された前記デジタルデ
ータはＩ１０処理部１００を介してメイン処理部１０２
に転送される。メイン処理部１０２はティーチモードメ
ニュー画面から選択されたモードに基づき溶接ロボット
１４の各軸の駆動量に対応するパルス信号を生成しサー
ボコントロール部１０４を介して油圧ユニット２２に出
力する。

ここで、メイン処理部１０２によって生成され油圧ユニ
ット２２に出力されるパルス信号について、第７図のフ
ローチャートを参照してさらに詳細に説明する。

前記Ａ／Ｄ変換器９８によってデジタル化されたデータ
はジョイスティックコントローラ８０、シリアルコント
ローラ８４および■／○処理部１００を介してメイン処
理部１０２に導入される（ＳＴＰＩ）。この場合、導入
されるデータはジョイスティック５８の傾斜角度あるい
は回転角度に比例した大きさの電圧データであり、メイ
ン処理部１０２はこの電圧データに比例した所定数のパ
ルスを算出する（ＳｒＦ２）。次いで、このパルス数は
各軸の角度に変換される、所謂、順変換がなされる（Ｓ
ｒＦ３）。次いで、第４ステツプでは、ロボットのエン
ドイフェクタであるガンアーム４８ａ、４８ｂの先端部
の現在位置が基準点座標Δ。に対してどの位置に存在し
ているかのガンアーム座標へ〇データを算出する（ＳＰ
Ｔ４）。この基準点からのガンアーム座標へ〇デークは
基準点座標へ〇からの角度データに変換され（ＳＰＴ５
）、次いで、この角度変換されたデータから各軸に設定
すべきパルス数を算出する、所謂、逆変換がなされる（
ＳＰＴ６）。当該逆変換がなされたパルス数はジョイス
ティック５８の傾斜方向に対応する距離データである。

次いで、ステップ２で得られたパルス数とステップ６に
よって得られたパルス数とを比較し、その差分を出力し
、これをロボットの動作速度データとする。換言すれば
、ジョイスティック５８の傾斜角度あるいは回転角度が
大であるとパルス数が多くなり、一方、メイン処理部１
０２内のＣＰＵが処理するステップ１゛乃至ステップ６
間の処理時間は一定であるので、このデータによって駆
動されるロボット１４の動作速度はこれに応じて速くな
る。

そこで、動作方向距離データと速度データを与えられた
油圧ユニット２２は当該データに基づき溶接ロボット１
４におけるガンアーム４８ａ１４８ｂの先端部をワーク
１５の所定の溶接部位まで所定の速度で移動させる。

次に、オペレータは溶接ロボット１４がワーク１５の所
望の部位に移動したことを確認するとティーチングボッ
クス１８のテンキー６０を用いてティーチングデータの
記憶指令を人力する。この場合、溶接ロボット１４の現
在状態における各軸の位置データはＣＰ　Ｕ７２の制御
に基づきロボットコントローラ２０のＩ１０処理部１０
０を介してティーチングボックス１８のＲＡ　Ｍ２Ｏに
記憶される。

以上の作業を繰り返すことにより溶接ロボット１４の動
作教示が終了すると、オペレータはティーチングボック
ス１８のＬＣＤデイスプレィ７０の画面を第６図に示す
メインメニュー画面１１２に戻す。次に、モード切換ス
イッチ５６を［２］のプレイモードに設定し、溶接ロボ
ット１４に対しプレイバック動作を行わせティーチング
データの確認を行う。

ティーチングデータによる溶接ロボット１４の動作確認
が終了すると、オペレータはＬＣＤデイスプレィ７０の
画面を再びメインメニュー画面１１２に戻した後、テン
キー６０の［３］を選択しオートモードとする。この場
合、溶接ロボット１４はシーケンサ１２の制御下に所定
のティーチングデータに基づいてワーク１５に対して所
望の溶接作業を遂行する。なお、溶接ロボット１４の動
作中においてオペレータが異常事態を発見した場合、テ
ィーチングボックス１８の非常停止ボタン６２を押圧す
れば、割込コントローラ８６がＣＰＵ７２に対して割込
動作を行いロボットコントローラ２０に対し動作停止指
令を出力し、溶接ロボット１４の動作が停止される。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、ロボットの動作教示を
行うティーチングボックスにジョイスティックを付設し
、ジョイスティックの傾斜方向、回転方向によりロボッ
トの移動方向、移動距離を設定すると共に、ジョイステ
ィックの傾斜角度、回転角度に応じてロボットの移動速
度を設定するよう構成している。このため、ロボットの
移動方向、移動距離と動作速度が同一の人力手段によっ
て設定出来、ジョイスティックの操作がオペレータのフ
ィーリングと合致することからティーチング作業が極め
て容易に行なえる。その上、ジョイスティックの傾斜角
度に応じてロボットの移動速度を任意に選択出来ること
からティーチング時間の短縮が図れる効果を奏する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るティーチングボックスが適用され
る溶接システムの概略構成図、第２図は本発明に係るテ
ィーチングボックスの構成斜視図、 第３図は本発明に係るティーチングボックスを含む要部
回路構成ブロック図、 第４図は本発明に係るティーチングボックスの中、ジョ
イスティックユニットの構成説明図、第５図は本発明に
係るティーチングボックスにおけるメモリマツプの説明
図、 第６図は本発明に係るティーチングボックスに表示され
るメニュー画面の説明図、 第７図は本発明に係るティーチングボックスに組み込ま
れるジョイスティックの作動に対応するロボット動作デ
ータの作製フローチャートである。 １０・・・溶接システム　　　　１２・・・シーケンサ
１４・・・溶接ロボット １８・・・ティーチングボックス ２０・・・ロボットコントローラ ２２・・・油圧ユニット　　　　２４・・・溶接コント
ローラ５２・・・本体部　　　　　　　５４・・・表示
部５６・・・モード切換スイッチ　５８・・・ジョイス
ティック６０・・・テンキー　　　　　　６２・・・非
常停止ボタン６４・・・動作スイッチ　　　　７０・・
・ＬＣＤデイスプレィ７２・・・ＣＰＵ ８８・・・ＲＯＭ　　　　　　　　９０・・・ＲＡＭ９
２・・・ジョイスティックユニット ９４・・・ポテンショメータユニット ９６・・・マルチプレクサ　　　９８・・・Ａ／Ｄ変換
器ＲＶ、、ＲＶβ、Ｒｖγ・・・ポテンショメータＦＩ
Ｇ、６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ジョイスティックを付設してロボットの動作教示
   を行うティーチングボックスにおいて、ジョイスティッ
   クの傾斜角および／または回転角に対応する角度信号を
   発生する複数のポテンショメータと、当該ポテンショメ
   ータから出力される角度信号に応じてロボットの動作速
   度を演算する演算手段とからなり、前記ジョイスティッ
   クを傾斜および／または回転させた時ポテンショメータ
   から出力される角度信号に応じて前記演算手段によりロ
   ボットの動作速度データを算出するよう構成することを
   特徴とするティーチングボックス。