JPH03288910A - 鋳仕上ロボットの教示方法 - 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プレイハックロボットの教示方法
に係り、簡単な操作で高精度の教示データを作成できる
教示方法に関する。

〔従来の技術〕

ティーチングプレイバソクロボットの教示方法と、その
装置は例えば特開昭５４−５３４６２　、特開昭５９−
３７０８２号公報に記載されている。これらは安全性又
は操作性向上のために提案され、前者は教示作業時にロ
ボット本体の動作アームと相似形のティーチングアーム
をロボットアーム、と交換し、このティーチングアーム
の動作量を位置検出して教示すると共に、ロボット本体
の旋回軸をティチングアームに設けた角度検出器で駆動
指令して教示操作力を軽減している。後者は、ロボット
本体と相似形の操縦アームを別置きにして電気的に接続
し、操縦アームに追縦させたロボット本体の動作量を位
置検出し教示して操作者をロボット本体から離して安全
性の向上を図っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前者は教示作業毎にロボット本体を分解
し、ティーチングアームを取り付けなければならず着脱
が煩雑でロボット本体とティーチングアーム交換するこ
とは、取り付は誤差が発生することもある。又ティーチ
ングアーム操作時に旋回軸が駆動される為、不慮の事故
を引き起こす恐れもあり、更には相似形のティーチング
アームを製作することは非常に難かしく、ティーチング
アームで作成した教示データとプレイバック用のロボッ
トとの位置を整合することが至難の技で、比較的位置決
め精度の粗い用途に限られたものである。後者は作業者
を隔離した点で安全性を図っているが、一般には、ロボ
ットから離れた位置で教示する用途は少なく、例えば鋳
仕上ロボットにおいては、工具とワークの接触状態を確
認しながら精密に教示しなければならず適用できない。

本発明は上記欠点を改良し、比較的高精度のロボットに
最適で、更に教示補助装置はロボット本体と相似でなく
ても良く任意の軸構成で良い教示方法を提供するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は安全でしかも操作性が良く精度の高いロボット
本体の教示方法で、ロボット本体と工具の間に教示補助
装置を取り付け、該教示補助装置は、工具の３次元位置
・姿勢を誘導位置決めするために、手で直接操作できる
少なくとも５軸の自由度で構成し、各軸動作量の位置検
出器を各々の軸に備え、前記ロボット本体の動作で大工
程の空間移動を位置決め教示し、ロボット本体を停止さ
せた後、前記工具を手で誘導することによって前記教示
補助装置を追縦させ中小工程の加工移動を位置決め教示
し、この時のロボット本体の軸構成と教示補助装置の軸
構成と工具の寸法を含めてロボット本体の基礎に予め定
めた静止座標からの工具の３次元の位置・姿勢を教示記
憶する事を特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例にもとづいて具体的に説
明する。

即ち産業用ロボットを用いた例えば鋳物等のパリ取り作
業は、第３図に示した様に多自由度（第３図の場合６自
由度）のロボット本体■に工具■を取り付け、該工具を
ワーク■の切削部位に実際に接触移動させ所定の作業が
なされるが、その前にその通過点をロボットに教示して
ゆく必要がある。

本発明は、この教示方法及びその装置であってその全体
図を第１図に示す。■はロボット本体、■は該ロボット
本体の先端に取り付けた教示補助装置、３は更に該教示
補助装置の先端に取り付けた工具である。

ロボット本体■はフロア■に固定するベース■上に旋回
軸Ｏが旋回ａ可能に支持され、該旋回軸にコラム◎を立
設し、該コラム◎に沿って昇降す可能に上下軸［相］を
取り付け、該上下軸［相］に昇降方向すと直交する前後
Ｃ動作可能な前後軸■を取り付けて、円筒座標型の３軸
を構成している。該前後軸［相］端には、上下す前後ｄ
動作する平面に平、行に上下振りｄ可能な曲げ軸［相］
を設け、該曲げ軸［相］には上下振りｄする平面と直交
する平面でひねりｅ動作可能なひねり軸０を設け、該ひ
ねり軸０には前記上下振りｄ平面とひねりｅ動作平面と
も直交する平面で回転ｆ可能な回転軸［相］を設け、い
わゆる６自由度のロボットを構成しており図示しないサ
ーボアクチュエータ及び位置検出器を各々の軸に有し、
電気的に接続したロボット制御盤［相］で制御する。

前記回転軸［相］の先端（ロボット本体の先端ともいう
）に取り付けた前記教示補助装置■は、教示時は手で軽
快に動かせるものとし、前記回転■平面に平行に移動可
能なＸ軸■、該Ｘ軸■と直交移動可能なＹ軸＠、該Ｘ軸
０およびＹ軸＠とも直交するＺ軸０で直交型の３軸を構
成している。該Ｚ軸［相］の先端には、Ｙ軸Ｚ軸平面に
平行に揺動可能なα軸■、該α軸０の直交平面に平行に
謡動可能なβ軸［相］を設け、いわゆる６自由度のロボ
ット相当に構成して、各軸には位置検出器［相］をそれ
ぞれ取り付け、この位置検出器［相］〜＠により検出し
た各軸の動作量は、ロボット本体同様に前記ロボット制
御盤■に入力する。

前記β軸■の先端に取り付けた工具■は例えば砥石０を
把持した回転工具であって実際にパリ取りする工具であ
っても良いし、教示作業に足りる固形状寸法のモデル工
具であっても良い。

要約するとロボット本体■の先端と工具■との間に教示
補助装置のを取り付は介在させ、いわゆる（６＋５）自
由度（本実施例では）の教示装置となる。

次に本発明の教示方法を用いた教示作業について説明す
る。

まず、一般の産業用ロボットと同様に制御盤■に接続し
たティーチングボックスまるＯのジョイスティック等の
沿革操縦によってロボット本体■の６自由度を動かし教
示対象であるワーク■の切削部位に工具■が届く位置へ
移動する。この位置は教示補助位置■の５自由度で最適
に教示できる所であって、教示位置でなく適当な位置で
構わない。

次に、安全を図る目的からロボット本体■の６軸の動力
、回路を遮断して停止させる。かかる後、教示補助装置
■の先端に設けた工具■を手で保持し、教示対象である
ワーク■の切削部位に工具■に把持した例えば、砥石、
■を接触させるために誘導し位置決めする。この時工具
■の動きに追縦して教示補助装置■の各軸５軸（Ｘ、　
Ｙ、　　Ｚ、　α。

β）が動かされ位置変換器［相］〜＠でその動作量が判
る。この様にして切削開始点から中継点、終点からへの
倣い動作のみならず、始点へのアプローチ点、終点から
の離脱点である空中の位置迄教示できる。加工部位に届
かなくなった場合は、再度ロボット本体■に動力を投入
し、遠隔操縦で次のブロックへの移行すれば良い。

各点を教示する場合は、一般の手段同様にティーチング
ボックス■による位置取り込み指令を与えるが、この時
前記位置検出器［相］〜＠から入力した５自由度の信号
はロボット制御盤■に取り込まれ、ロボット本体の６自
由度の位置信号と、工具の寸法を含めて演算し、ロボッ
ト本発明■の基礎に予め定めた静止座標からの工具■の
位置・姿勢として教示記憶するのであって、第２図、第
４図を用いて説明する。

まず第４図では一般にロボット本体■の先端に工具■を
取り付けた時の工具先端（作業点）の工具座標系Ｇ１２
の静止座標系（一般にベース■に定義される。）に関す
る表現はワーク■の切削部位に接する工具の３次元位置
・姿勢を示し、次式％式％（１） ボット各軸に関する変換行列でＡ、□は工具取り付は寸
法に関する変換行列である。

一方、第４図では、 ＯＴ１□＝　’Ｔ、　　６Ｔ、、Ａ、□　　・・・（２
）ここで０Ｔｂ　＝Ａｒ　Ａｚ　Ａｙ　Ａａ　Ａｓ　Ａ
ｈはロボット各軸に関する変換行列で、６Ｔ　＋　＋　
−Ａ　７　Ａ　ａＡ９ＡＩ。Ａ　１１は教示補助装置に
関する変換行列で、Ａ１□は工具取り付は寸法に関する
変換行列である。

従って鋳仕上作業を行うためのワーク切削部位に工具が
接する３次元の位置・姿勢が（２）式で得られ、教示記
憶できる。このことは（１１式（２）式から’Ｔ６Ａ、
□−’　Ｔ　６　　”　Ｔ　＋　＋　Ａ　Ｉｚ　　　・
・・（３）で鋳仕上作業か可能となる。

次に教示作業で作成した教示データに基ずき忠実に再生
すれば所定のパリ取りを行うことができる。

本発明の教示方法及びその装置によって作成した教示デ
ータは次の再生実施例で可能となる。

まず、再生する前に、教示補助装置■を取り外す場合は
、第３図に示す通り、ロボット本体■の先端に工具■が
取り付けられるため、教示作業時の槽底（６＋５）軸お
よび工具寸法から得られた前記（２）式の教示データを
ロボット本体■の各軸（６軸）と工具■寸法とを含めて
逆座標変換して一般のロボットと全く同し６軸分の各軸
を制御すれば良い。

一方、再生する前に、教示補助装置のを予め定めた姿勢
（例えば第１図の）で各５軸を任意の手段で固定して取
り外さない場合は、第１図に示す教示補助装置■の固定
寸法・姿勢を定数として扱い、ロボット本体■の各軸（
６軸）と工具■寸法と教示補助装置■の寸法とを含めて
逆座標変換して、一般のロボットと同様に６軸分の各軸
を制御すれば良い。

すなわち、教示作業が多く着脱が煩雑となる場合は固定
式を、逆の場合は着脱式をとる自由度があり、選択的に
設計できる。

本発明を説明する為に、ロボット本体■を６軸、教示補
助装置■を５軸の構成としたが、説明から分る様にロボ
ット本体■並びに教示補助装置■の自由度は任意の軸構
成で良く、ロボット本体と教示装置は相似でなくても良
く、同一の構成である必要は全くない。

〔発明の効果〕

以上説明の通りロボット本体と工具の間に教示補助装置
を取り付は操作することによって明らかに簡単操作で、
しかも工具と加工部位が接触する誘導位置決めが円滑に
でき、工具の姿勢も簡単に変えられ、極めて短時間で教
示作業を完了させることができるばかりでなく、教示位
置の高精度化が図れ、ひいては新規品の加工立ち上がり
が早くこれまでにない多大な効果を発揮するものである
。

また、教示補・助装置を操作する時は、ロボ−／　）本
体の動力遮断を行なうための安全な教示作業が可能とな
り、ハリ取り以外にも応用展開が図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る教示方法を実施する装置を示す全
体図、第２図はその座標定義とスケルトンである。 第３図は一般のロボットの構成を示す全体図、第４図は
その座標定義とスケルトンである。 １：教示補助装置、２：ロボット本体、３：工具、４：
フロア、５：ロボット制御盤、６：ワク、１６：位置検
出基（１６１，１６２，１６３゜１６４．１６５）、ｉ
ｔ：ｘ軸、１２：Ｙ軸、１３：Ｚ軸、１４：α軸、１５
：β軸、３■：砥石、５１：ティーチングボックス。 第１図 第 ３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロボット本体の先端に取付けた工具で、鋳仕上作業
   を行うロボットの教示方法において、ロボット本体と工
   具の間に教示補助装置を取り付け、該教示補助装置は工
   具の３次元位置・姿勢を誘導位置決めするために、手で
   直接操作できる少なくとも５軸の自由度で構成し、各軸
   動作量の位置検出器を各々の軸に備え、前記ロボット本
   体の動作で大工程の空間移動を位置決め教示し、ロボッ
   ト本体を停止させた後、前記工具を手で誘導することに
   よって前記教示補助装置を追縦させ中小工程の加工移動
   を位置決め教示し、この時のロボット本体の軸構成と教
   示補助装置の軸構成を工具の寸法を含めてロボット本体
   の基礎に予め定めた静止座標からの工具の３次元の位置
   ・姿勢を教示記憶することを特徴とする鋳仕上ロボット
   の教示方法。