JPH0425905A - 産業用ロボットの教示・再生方法 - 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、回転するターンテーブル上に載置されたワー
クに対して、種々の作業を行うロボットの教示・再生シ
ステムに係り、例えば塗装ロボットや溶接ロボットに適
用して好適の教示・再生システムに関するものである。

〔従来技術］ 種々の形状のワークに対してロボットを用いて、例えば
塗装作業を行う際、ワークの形状によっては、ロボット
のアームが回り込めない部分が発生するため、ワークを
ターンテーブル上に設けて、ワークを適当な位置まで回
転させることにより、作業の自由度を高めるようにした
塗装システムが従来知られている。

このターンテーブルを用いた塗装システムにおいて、例
えば平面視で長方形状のワークに対して塗装作業を施す
場合、ワークの垂直な各面を例えばＡ面、Ｂ面、０面、
Ｄ面とすると、先ず、Ａ面がロボットの方向を向いた位
置でターンテーブルを停止させ、その状態でＡ面につい
ての塗装作業を施す、Ａ面についての塗装作業が完了す
ると次にターンテーブルを回転させてＢ面をロボット側
に受ける。この間口ボットは作業を中断して待機する。

Ｂ面がロボットの向く位置までくると、ターンテーブル
を停止させ、ロボットがＢ面についての塗装作業を行う
。

以下、同様にしてターンテーブルを所定位置まで回転さ
せ（この時、ロボットは作業を中断する）る工程と、ロ
ボット側に向いた面に対する塗装作業を行う工程とを交
互に繰り返すことにより、ワーク全面に対する塗装作業
を行うものである。

ところが、上記したロボット作業システムでは、ターン
テーブルの回転中はロボット作業は中断されるため、作
業能率が低下する。

上記のような作業能率の低下を回避することも目的とし
て、近年、例えば特開平１−１９５５１０号公報に開示
のシステムが提案されている。

上記公報に開示のシステムでは、ターンチーフルとロボ
ットとが同期しながら、駆動するように構成され、上記
ターンテーブルの回転中においても上記ロボットにより
上記ターンテーブル上に載置されたワークに対して塗装
を行い得るように構成されている。その結果、塗装作業
における作業能率の向上が図られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記公報に開示されているようなシステムで
は、通常、ターンテーブルの制御装置とロボットの制御
装置とは各別に設けられ、各制御装置間で信号を授受し
ながらターンテーブルとロボットとが同期するように駆
動制御される。

従って、オペレータは、作業を行う場合、各別の制御装
置を操作しながらターンテーブルの動作に同期再生する
ようにロボットの動作データを教示しなければならず、
プログラム作成に非常に時間がかかる等システム全体の
操作性が悪いという問題点があった。

そこで、本発明の目的とするところは、システム全体の
操作性の向上を図ると共に、ターンテーブルの回転中に
おいてもロボットによる作業を施し得るように構成され
たロボット教示・再生システムを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段は、その要旨とするところが、ワークを載置して回転
するターンテーブルと、ターンテーブル上のワークに対
して作業を行うロボットとを具備してなるロボット教示
・再生システムにおいて、上記ターンテーブル及びロボ
ットを制御する共通の制御手段と、複数に分割されたタ
ーンテーブルの各分割回転領域に対応して１組の「ロボ
ット作業データ」、［ターンテーブル教示回転位置デー
タ」を記憶する教示手段と、各分割回転領域に対応して
記憶した上記「ロボット作業データ」及び［ターンテー
ブル教示回転位置データ」に基づいて各分割回転領域間
における［ロボット作業データｊ及び「ターンテーブル
教示回転位置ブタ」を補正し、その補正データに基づい
てターンテーブルを回転させながらロボット及びターン
テーブルを再生させる再生手段とを具備してなる点に係
るロボット教示・再生システムである。

〔作用］ 本発明に係るロボット教示・再生システムでは、ターン
テーブルとロボットとが共通の制御手段により制御され
る為、例えばターンテーブルをロボットの動作軸の一軸
と同等と見なして動作データを教示することができる。

そして、作業時には、ターンテーブルを回転させながら
、各分割回転領域及びその各分割回転領域間においても
順番に再生作業が行われるので、ロボットは作業途中で
作業を中断するといったロスが解消される。

〔実施例］ 以下、添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例
につき説明し、本発明の理解に供する。

尚、以下の実施例は本発明を具体化した一例であって、
本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

ここに、第１図は本発明の一実施例に係るロボット教示
・再生システムの概略構成図、第２図は教示作業の手順
を示すフローチャート、第３図（ａ）。

（ｂ）は再生作業の手順を示すフローチャートである。

尚、以下の実施例は、第１図に示すように、平面視で長
方形状の六面体のワークについて塗装作業を行う塗装ロ
ボットを例にとって説明するが、本発明は、当然ながら
種々の形状のワークに対して、例えば塗装以外の溶接、
パリ取り、＆［ｌ立作業その他を行う種々のロボット教
示・再生システムについて通用可能である。

第１図に示すようにこのロボット教示・再生システムは
、ワークＷを載置して回転するターンテーブルＴと、上
記ターンテーブルＴ上のワークＷに対して塗装作業を行
うロボッ）Ｒと、上記ターンテーブルＴ及びロボットＲ
を制御する共通の制御装置Ｕとを主たるハードウェア上
の構成要素として具備している。

上記ロボットＲのアームＲ，は、上記ワークＷに対して
前後方向へ伸縮自在であって、該ワークＷの形状に応じ
て前後移動される。上記ターンテーブルＴ上にＩＩ！ｆ
されるワークの大きさが上記アームＲ１の動作許容範囲
内での動作によっては対応しきれない程度に変化する場
合、当該ロボットＲを台車（不図示）上に載置し、上記
ターンテーブルＴとロボットＲとの間の相対位置を変化
させるように構成すると良い。

この場合、上記台車の動作データは、上記アームＲ８の
前後方向への移動に関する動作データの中に含まれて処
理される。

上記制御装置Ｕでは、上述の如くターンチーフルＴとロ
ボットＲとを制御する為、例えば上記ターンテーブルＴ
を上記ロボットＲの動作軸の一軸と同等とみなして動作
データを教示することができる。

それに伴って、上記ターンテーブルＴにおいては、予め
原点が機械的に設定されており、その原点を中心として
、上記ターンテーブルＴの位置が左若しくは右方向へ何
度若しくは何回転しているかがソフト的に判定処理され
る。尚この場合の上記ターンテーブルＴの回転位置検出
は、例えばレヅルハやエンコーダ等が用いられる。

また、ワークＷの形状については説明を簡略化するため
に図示の如く、平面視で長方形状のものとし、その垂直
の作業面Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに対して塗装作業を行うものと
し、塗装作業を行う順番は、上記Ａ→Ｂ−Ｃ−Ｄとする
。

次に、第１図及び第２図を参照して、上記ワークＷに対
する塗装作業の教示手順について説明する。

尚、第２図中のＳｌ、Ｓ２．・・・は各動作ステップを
示す。

教示作業の開始にあたって、先ず、オペレータは制御装
置Ｕのコントロールパネルを操作してターンテーブルＴ
を回転させ（Ｓｌ）、ワークＷの作業面ＡをロボットＲ
の方向に正確に向ける。

上記Ａ面は、ターンテーブルＴの全回転領域を複数に区
分して得た分割回転領域ω宜、ωり、ω３ω、の一つの
ω１に対応する領域である。

但し、始めから作業面Ａが直接ロボン）Ｒに対応してい
る場合には、この手順は省略される。

上記ターンテーブルＴの初期位置での位置決め（Ｓ２）
が完了すると、ターンテーブルＴのその時のターンテー
ブル教示回転位置データＬ、が記憶される（Ｓ３）。

次に、ロボットＲを作動させてＡ面に対する塗装作業を
教示する。塗装用ロボットでは、通常、所謂マニュアル
教示が行われる。オペレータがロボーントＨのアームＲ
ａを手に持って実際の塗装作業と同じ動作をロボットＲ
に行わせて教示する。

通常、多関節型ロボットにおいては、各アームや手首部
分に設けたエンコーダからの信号を取り入れ、これを直
角座標形の作業軌跡（Ｘ、ＹＺ）として記憶する。同時
に工具（この場合塗装ガン）の姿勢、即ち作業姿勢（α
、β、γ）を記憶する。

従って、便宜上、上記作業軌跡（χ　Ｙ、Ｚ）と作業姿
勢（α、β、ｒ）の６つのデータが、前記ターンテーブ
ル教示回転位置データＬ、と共に対として記憶される（
Ｎ４）。

上記のようにして、Ａ面についての全ての教示作業が終
了すると、全ての作業面についての教示作業が終了した
か否かを判断する（Ｎ５）。

この場合、続いて２番目の分割回転ｊＪ域ω、に対応す
るＢ面についての教示作業を行わなければならないので
、処理は再びＳｌに戻る。

以下、Ａ面についての教示と同様、順次Ｂ面５０面、Ｄ
面についての教示が行われる。

引き続き、第３図（ａ）、（ロ）に示したフローチャー
トを参照して、再生作業について説明する。

尚、同図中のＮ１．Ｎ２．・・・は各動作ステップを示
す。

先ず、再生モードになると、ロボットＲを初期位置の状
態に復帰させると共に、ターンテーブルＴを回転させて
前記Ｓ３で記憶したターンチーフルＴの初期位置におけ
るターンテーブル教示回転位！データＬ、によりターン
テーブルＴの初期位置に位置決めする（Ｎ１）。

こうして、ロボットＲ及びターンテーブルＴが初期位置
にセントとされるとＮ２の再生作業を開始する。

通常、塗装ロボットにおいては、前記した教示作業にお
いて、塗装ガン先端部分の移動速度（吹付速度）が指定
される。しかし、当該実施例装置の場合のようにターン
テーブルＴがその構成要素として加えられた場合には、
上記塗装ガン先端の移動速度は、ロボットＲ（各アーム
と手首）の移動速度とターンテーブルＴの移動速度とが
合成された速度が前記教示作業において指定した速度と
なるように、上記とターンテーブルＴの速度と共に決定
する必要がある。従って、このような再生作業において
は、Ａ面についての教示作業により得られた作業軌跡（
Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び作業姿勢（α、β、７）をターンテー
ブル教示回転位置データＬ、を用いて補正することによ
り行われる。

この場合の軌道生成の手順を第３図し）に基づいて説明
する。

先ず、例えば教示された２点Ｐｊ　（Ｘ＋　、Ｙｒ　。

Ｚｌ、α１．β１＋ｒ＋、Ｔ＋）とＰ２（Ｎ２゜Ｙ２．
Ｚ２・　αり、β２．Ｔり・　Ｔ２）とを仮定する。

この場合、上記Ｔ、、”ｒ、は、ターンテーブルＴの回
転位置データを示すものである。

Ｎ　２　ａにおいて、ターンテーブルＴの位置Ｔ２とＴ
、の角度差Δθ１２が求められる。

そして、Ｎ２．において、教示点Ｐ２の位置データ（Ｎ
２　、　Ｙ２　、　　Ｚ２　）が−Δθ１．の分だけデ
ータシフトされる。即ち、ターンチ−フル位１ｊ”ｒ＋
でのデータに変換される。この変換されたデータをＰ２
′とする。

上記位置Ｐ２′のデータ（Ｎ２　　、　Ｙ２　　、　　
Ｚ２の値は以下の式により与えられる。

尚、 上式において （Ｘ。

Ｙ。

Ｚ。

〕 は、 上 記ターンテーブルＴの回転中心の位置データを示す。

引き続き、Ｎ２Ｃにおいて、教示点Ｐ、とＰ２との間の
距離を指定速度で移動するのに必要とされる時間ｔが算
出される。

面この場合、上記教示点Ｐ１とＰ２′との間の距離は以
下の式にて与えられる。

Ｐ、Ｐ、’＝ 上記のようにして得られた時間りを当該制御装置におけ
る演算周期へＴで除することにより、分υＩ数（補間点
数）Ｎが算出される（Ｎ２ｄ）、尚、この場合、上記の
ような分詞数Ｎは、当該システムにおいて、前記した各
分割回転領域の間におけるロボット作業データ及びター
ンテーブル教示回転位置データの補間データ数に対応す
る。

引き続き、Ｎ２ｅにおいて、各補間位置に対応するター
ンテーブルＴの位置Ｔ、が Ｔ　ｊ−Ｔ１＋ｊ／Ｎ　（Ｔ２　　ＴＩ　）の式にて算
出される。この場合、Ｊは１．・・・Ｎの自然数である
。

そして、Ｎ２ｆにおいて、ターンテーブルＴのΔＴ待時
間りの回転角度変位Δθｊが算出され、その変位分だけ
ロボットＲの補間位置Ｐｊがシフトされる。このシフト
された値をＰｊ′とする。

この場合、上記位置Ｐｊは Ｐ　ｊ＝Ｐ＋　＋ｊ／Ｎ　（Ｐ２　　　ＰＩ　）にて与
えられ、又、位置Ｐｊ′は以下の式にて与えられる。

尚、上式中、（Ｘ　ｊ’　、Ｙｊ’　、Ｚｊ’　）は上
記Ｐｊ′を表し、又、（Ｘｊ、Ｙｊ、Ｚｊ）は上記位置
Ｐ」を表す。

上記のようにして補間位置における各データが算出され
ると、ロボットＲに対してはＰｊ′を目標位置とし、タ
ーンテーブルＴに対してはＴｊを目標位置としてそれぞ
れサーボ出力される（Ｎ２ｇ）。

尚、上記ステップＮ２ｅ乃至Ｎ２ｇにおける処理は、全
ての補間位置におけるデータが算出されるまで継続され
る（Ｎ２ｈ、Ｎ２　ｉ）。

この場合、上記ステ・ンプＮ２ａ乃至Ｎ２ｉにより、各
分割回転領域に対応して記憶した「ロボット作業データ
」及び「ターンテーブル教示回転位置データ」に基づい
て各分割回転領域間における「ロボット作業データ」及
び「ターンテーブル教示回転位置データ」を補正し、そ
の補正データに基づいてターンテーブルＴを回転させな
がらロボットＲ及びターンテーブルＴを再生させる再生
手段が構成されている。

上記したような手順にて得られた各データに基づいて再
生作業、即ち初期位置におけるＡ面に対する塗装作業が
終了すると（Ｎ３）、Ｎ４において全ての面についての
再生作業が終了したか否かが判断される。ここで、Ａ面
についての再生作業が終了した時点では、次にＢ面につ
いての再生作業を行なわなければならないので処理はＮ
２に戻る。

尚、この場合、各分割回転領域間においてもターンテー
ブルＴを回転させながら塗装作業は継続される。

こうして、続くＢ面、０面、Ｄ面について連続的にター
ンテーブルＴを回転させながら再生作業が実施される。

本実施例に係るシステムは上記したように構成されてい
る為、ターンテーブルＴをロボットＲの動作軸の内の一
軸と同等と見なし７て教示作業を行うことができる為、
この教示作業を極めて容易に行い得るようになると共に
、教示工数が大幅に短縮される。

更に、当嘉亥システムにおいては、ターンチーフルＴの
回転中においてもロボットＲによる作業を行うことがで
きる為、ロボット作業の作業能率が飛躍的に向上される
。

また、コスト的にもインバータモータからサーボモータ
に変更になる分コストが出るが、ターンテーブル用の制
御盤が不要となり、配線も削減されるため、トータル的
に原価低減になる。

〔発明の効果〕

本発明は、上記したように、ワークを載置して回転する
ターンテーブルと、ターンテーブル上のワークに対して
作業を行うロボットとを具備してなるロボット教示・再
生システムにおいて、上記ターンテーブル及びロボット
を制御する共通の制御手段と、複数に分割されたターン
テーブルの各分割回転領域に対応して１組の「ロボット
作業データ」、「ターンテーブル教示回転位置データ」
を記憶する教示手段と、各分割回転領域に対応して記憶
した上記ｒロボット作業データ」及び「ターンテーブル
教示回転位置データ」に基づいて各分割回転領域間にお
けるＦロボット作業データ」及び「ターンテーブル教示
回転位置データ」を補正し、その補正データに基づいて
ターンテーブルを回転させながらロボット及びターンテ
ーブルを再生させる再生手段とを具備してなることを特
徴とするロボット教示・再生システムであるから、シス
テム全体の操作性の向上を図ることができると共に、タ
ーンテーブルの回転中においてもロボットによる作業を
実施することができる為、作業効率が飛躍的に向上され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るロボット教示・再生シ
ステムの概略構成図、第２図は教示作業の手順を示すフ
ローチャート、第３図（ａ）、　（ｂ）は再生作業の手
順を示すフローチャートである。 〔符号の説明〕 Ｗ・・・ワーク Ｔ・・・ターンテーブル Ｒ・・・ロボット Ｕ・・・制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークを載置して回転するターンテーブルと、 ターンテーブル上のワークに対して作業を 行うロボットとを具備してなるロボット教示・再生シス
   テムにおいて、 上記ターンテーブル及びロボットを制御す る共通の制御手段と、 複数に分割されたターンテーブルの各分割 回転領域に対応して１組の「ロボット作業データ」、「
   ターンテーブル教示回転位置データ」を記憶する教示手
   段と、 各分割回転領域に対応して記憶した上記「 ロボット作業データ」及び「ターンテーブル教示回転位
   置データ」に基づいて各分割回転領域間における「ロボ
   ット作業データ」及び「ターンテーブル教示回転位置デ
   ータ」を補正し、その補正データに基づいてターンテー
   ブルを回転させながらロボット及びターンテーブルを再
   生させる再生手段とを具備してなることを特徴とするロ
   ボット教示・再生システム。