JPH05265537A - ロボットの自動教示法 - Google Patents
ロボットの自動教示法Info
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- JPH05265537A JPH05265537A JP7113591A JP7113591A JPH05265537A JP H05265537 A JPH05265537 A JP H05265537A JP 7113591 A JP7113591 A JP 7113591A JP 7113591 A JP7113591 A JP 7113591A JP H05265537 A JPH05265537 A JP H05265537A
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- robot
- tool
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の力制御を利用したロボットの教示作
業において、自動的に、またきわめて細かい時間間隔で
ＣＰ教示データを作成するので、簡単に、短時間で教示
作業ができ、また複雑形状のワークに対して加工精度が
著しく向上する。 【構成】 ワークより離れた少数の粗教示点とワークへ
の押し付け方向を教示しする。その教示点を基にロボッ
ト先端の工具をワークに所望の力で押しつけながらロボ
ットを動作させて、そのロボットの軌跡をＣＰ教示点と
してロボット制御装置のメモリに記憶させる方法。
業において、自動的に、またきわめて細かい時間間隔で
ＣＰ教示データを作成するので、簡単に、短時間で教示
作業ができ、また複雑形状のワークに対して加工精度が
著しく向上する。 【構成】 ワークより離れた少数の粗教示点とワークへ
の押し付け方向を教示しする。その教示点を基にロボッ
ト先端の工具をワークに所望の力で押しつけながらロボ
ットを動作させて、そのロボットの軌跡をＣＰ教示点と
してロボット制御装置のメモリに記憶させる方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットにおい
て、ロボットの教示点を自動的に生成する方法に関す
る。
て、ロボットの教示点を自動的に生成する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】教示再生型ロボットによる切削加工、例
えば鋳バリ取りロボットの教示作業は、複雑形状ワーク
になるほど教示点数が多くなり、また工具とワークとの
接触状況を作業者の目視によって行なっているため、困
難かつ長時間を要していた。また、ワークに対する工具
の位置及び姿勢の教示が適切でないと、切削加工におい
て加工部位の削り残しや加工部位以外への削り込みなど
が出てしまい、修正をしなければならない。この困難で
長時間かかっていた教示作業を簡易に短時間で行なう対
策として、力制御を用いた自動教示法がある。
えば鋳バリ取りロボットの教示作業は、複雑形状ワーク
になるほど教示点数が多くなり、また工具とワークとの
接触状況を作業者の目視によって行なっているため、困
難かつ長時間を要していた。また、ワークに対する工具
の位置及び姿勢の教示が適切でないと、切削加工におい
て加工部位の削り残しや加工部位以外への削り込みなど
が出てしまい、修正をしなければならない。この困難で
長時間かかっていた教示作業を簡易に短時間で行なう対
策として、力制御を用いた自動教示法がある。
【０００３】従来の力制御を用いて自動的に教示点を生
成する方法は、特開平１−２４６０４１号公報に記載さ
れている。即ち、位置決め固定されたモデルワークより
離れた少数のラフ教示点と、この各ラフ教示点からモデ
ルワークに向かう接近方向と、教示間隔とを記憶する。
そしてこれらのラフ教示位置、接近方向及び教示間隔の
記憶内容に基づいてロボットを作動させる。その際に工
具をモデルワークに前記教示間隔で順次当接するととも
に現在位置検出手段によって検出されたアームの各位置
を記憶させる。
成する方法は、特開平１−２４６０４１号公報に記載さ
れている。即ち、位置決め固定されたモデルワークより
離れた少数のラフ教示点と、この各ラフ教示点からモデ
ルワークに向かう接近方向と、教示間隔とを記憶する。
そしてこれらのラフ教示位置、接近方向及び教示間隔の
記憶内容に基づいてロボットを作動させる。その際に工
具をモデルワークに前記教示間隔で順次当接するととも
に現在位置検出手段によって検出されたアームの各位置
を記憶させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、教示
点を記憶させる際に、定距離毎に順次工具をワークに接
触させるため、ワークに倣った連続的な教示をしていな
いことから複雑形状のワークに対しては教示精度が悪く
対応できない。また、ワークに工具を接触させる際、力
センサに対する過大な力の発生防止上、速度を極めて小
さくしなければならず、教示点が多いワークでは非常に
時間がかかってしまう。さらに、再生時に補間点を演算
により求めるので処理時間の制約を受ける。本発明の目
的は、複雑形状のワークに対して、ロボットの教示作業
を短時間で行い、しかも高精度の教示を行なうことであ
る。
点を記憶させる際に、定距離毎に順次工具をワークに接
触させるため、ワークに倣った連続的な教示をしていな
いことから複雑形状のワークに対しては教示精度が悪く
対応できない。また、ワークに工具を接触させる際、力
センサに対する過大な力の発生防止上、速度を極めて小
さくしなければならず、教示点が多いワークでは非常に
時間がかかってしまう。さらに、再生時に補間点を演算
により求めるので処理時間の制約を受ける。本発明の目
的は、複雑形状のワークに対して、ロボットの教示作業
を短時間で行い、しかも高精度の教示を行なうことであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、教示再生ロボ
ットと、該ロボットの先端と工具の間に取り付けた力セ
ンサと、ロボット制御装置とで構成した力制御ロボット
システムで、ワークより離れた少数の点を粗教示点とし
た工具の位置とワークへの押し付け力方向を教示し、前
記粗教示点を基にしてロボットを動作させてそのロボッ
トの軌跡をＣＰ教示点として制御装置のメモリに記憶し
て自動的に教示点を生成する教示方法において、ロボッ
トアーム先端の工具をワークに所望の力で連続的に押し
付けながらロボットを動作させ、ＣＰ教示データをメモ
リに記憶する動作を力制御のサンプリング周期に同期し
た時間毎に行なうことを特徴としたロボットの自動教示
法である。この発明では、ロボットアームの先端の工具
に切削加工する際の切削工具と同一径のニードルベアリ
ングの内輪をシャフトに固着し、外輪を回転できるよう
にした工具を用いている。また、自動教示時に加工再生
時のロボット動作速度の１／Ｍ（M=1,2,3,…）の速度で
教示する場合、サンプリング周期のＭ回毎にＣＰデータ
をメモリに記憶させる。
ットと、該ロボットの先端と工具の間に取り付けた力セ
ンサと、ロボット制御装置とで構成した力制御ロボット
システムで、ワークより離れた少数の点を粗教示点とし
た工具の位置とワークへの押し付け力方向を教示し、前
記粗教示点を基にしてロボットを動作させてそのロボッ
トの軌跡をＣＰ教示点として制御装置のメモリに記憶し
て自動的に教示点を生成する教示方法において、ロボッ
トアーム先端の工具をワークに所望の力で連続的に押し
付けながらロボットを動作させ、ＣＰ教示データをメモ
リに記憶する動作を力制御のサンプリング周期に同期し
た時間毎に行なうことを特徴としたロボットの自動教示
法である。この発明では、ロボットアームの先端の工具
に切削加工する際の切削工具と同一径のニードルベアリ
ングの内輪をシャフトに固着し、外輪を回転できるよう
にした工具を用いている。また、自動教示時に加工再生
時のロボット動作速度の１／Ｍ（M=1,2,3,…）の速度で
教示する場合、サンプリング周期のＭ回毎にＣＰデータ
をメモリに記憶させる。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳説する。
図３は本発明を実行するために供する切削加工用ロボッ
トの構成を示し、ロボットの本体１と制御盤２０を主構
成とする。
図３は本発明を実行するために供する切削加工用ロボッ
トの構成を示し、ロボットの本体１と制御盤２０を主構
成とする。
【０００７】本体１には加工工具Ｔ1および工具ホルダ
ー２、回転するためのモータＭ1、ひねるためのモータ
Ｍ2、曲げるためのモータＭ3、前後進用のモータＭ4、
上下降用のモータＭ5、旋回用モータＭ6、および力制御
を行うための力センサ３９を設け、工具ホルダー２には
加工工具Ｔ1を固着して設け、該工具ホルダー２と前記
ロボットの本体１の先端との間に力センサ３９を備え
る。 モータＭ1〜Ｍ6は何れもサーボモータである。ロ
ボットの本体１に設けたモータＭ1〜Ｍ6と制御盤２０と
は、動力線３および信号線４を以て結線する。
ー２、回転するためのモータＭ1、ひねるためのモータ
Ｍ2、曲げるためのモータＭ3、前後進用のモータＭ4、
上下降用のモータＭ5、旋回用モータＭ6、および力制御
を行うための力センサ３９を設け、工具ホルダー２には
加工工具Ｔ1を固着して設け、該工具ホルダー２と前記
ロボットの本体１の先端との間に力センサ３９を備え
る。 モータＭ1〜Ｍ6は何れもサーボモータである。ロ
ボットの本体１に設けたモータＭ1〜Ｍ6と制御盤２０と
は、動力線３および信号線４を以て結線する。
【０００８】一方、ロボットの本体１近辺にワーク１０
を図示しない方法で治具等に固定して静置する。切削加
工する場合、ワーク１０は母材１３と突起物１２とで構
成されているものを用い、突起物１２は母材１３の外郭
縁１１の外方に不定形状に突出している。粗教示、自動
教示時に用いるワークは、切削加工する突起物１２の無
いものを用いる。
を図示しない方法で治具等に固定して静置する。切削加
工する場合、ワーク１０は母材１３と突起物１２とで構
成されているものを用い、突起物１２は母材１３の外郭
縁１１の外方に不定形状に突出している。粗教示、自動
教示時に用いるワークは、切削加工する突起物１２の無
いものを用いる。
【０００９】ここでロボット本体１は、図３では６軸円
筒座標形としているが、軸数は突起物１２を加工する姿
勢を満たすことができれば必ずしも６軸ある必要はな
い。また形式も加工反力に対する耐負荷力、剛性から用
途に応じて決まるものであり、特に制限はない。また用
途も教示動作を反復繰返して作業するロボットであれ
ば、切削加工以外にも同様に適用可能である。
筒座標形としているが、軸数は突起物１２を加工する姿
勢を満たすことができれば必ずしも６軸ある必要はな
い。また形式も加工反力に対する耐負荷力、剛性から用
途に応じて決まるものであり、特に制限はない。また用
途も教示動作を反復繰返して作業するロボットであれ
ば、切削加工以外にも同様に適用可能である。
【００１０】以上に述べたような図３のロボットの本体
１と制御盤２０の構成によって、次の作用をするのであ
る。まず、ロボットの粗教示操作をするには、ロボット
を加工経路で曲率の大きく変化する近傍にティーチング
ボックス（図示せず）にて誘導した後、その位置を粗教
示位置としてロボット制御盤２０のメモリに記憶させ
る。また粗教示点間のワーク表面に対する法線方向をワ
ークへの押し付け方向として教示する。
１と制御盤２０の構成によって、次の作用をするのであ
る。まず、ロボットの粗教示操作をするには、ロボット
を加工経路で曲率の大きく変化する近傍にティーチング
ボックス（図示せず）にて誘導した後、その位置を粗教
示位置としてロボット制御盤２０のメモリに記憶させ
る。また粗教示点間のワーク表面に対する法線方向をワ
ークへの押し付け方向として教示する。
【００１１】このようにして工具９の動作経路の粗教示
点、ワークに押し付ける力の方向及び工具の送り速度を
順次教示していくことによって、メモリ内に粗教示プロ
グラムを作成する。
点、ワークに押し付ける力の方向及び工具の送り速度を
順次教示していくことによって、メモリ内に粗教示プロ
グラムを作成する。
【００１２】図３のように構成された切削加工用ロボッ
トで、工具９がワーク１０に所望の力が作用するよう
に、力制御方法によって教示点を生成していく。ここ
で、力制御法について説明する。
トで、工具９がワーク１０に所望の力が作用するよう
に、力制御方法によって教示点を生成していく。ここ
で、力制御法について説明する。
【００１３】図５は、力制御を用いて工具がワークに倣
って移動していく場合のモデル図である。板状のワーク
ａの端に、ワークａに垂直方向（力制御方向Ｏ）に所望
の力を作用させながら、工具ｂをワークａに倣って（位
置制御方向Ｎ）移動していく場合を想定する。工具ｂが
力制御方向Ｏへ移動する速度Ｖfは次式のように、工具
ｂとワークａの間で生じる力Ｆcと所望の力Ｆsの差に比
例するように制御する。
って移動していく場合のモデル図である。板状のワーク
ａの端に、ワークａに垂直方向（力制御方向Ｏ）に所望
の力を作用させながら、工具ｂをワークａに倣って（位
置制御方向Ｎ）移動していく場合を想定する。工具ｂが
力制御方向Ｏへ移動する速度Ｖfは次式のように、工具
ｂとワークａの間で生じる力Ｆcと所望の力Ｆsの差に比
例するように制御する。
【００１４】 Ｖf＝Ｋp×(Ｆs−Ｆc) (1) Ｖf：工具が力制御方向へ移動する速度 Ｋp：比例定数 Ｆs：所望の力(目標値) Ｆc：工具がワークに作用する力(計測値) (1)式の力制御方向の速度制御よって、ワークに所望の
力が作用する。
力が作用する。
【００１５】加工工具Ｔ1の先端には、加工再生時には
エンドミルなど切削用の工具９を装着する。自動教示を
行なう場合は工具を回転させない。エンドミルには全周
に刃が無いため、刃の無い部分にワーク面が当たると、
ここで教示位置がずれてしまい、切削面が滑らかでなく
なる。常に切削工具の外周位置でワークに倣うようにす
るため、切削工具と同一の径の図５のような工具を用い
る。また、これを使用することによってワークとの接触
による摩擦を防ぎ、また切削工具の刃の摩耗を防ぐ。教
示用工具は、切削工具と同一径のロールベアリングＳ２
の内輪をシャフトＳ１に固着し、外輪を回転できる構造
にし、しかもカラーＳ２とボルトＳ４でロールベアリン
グＳ２の滑り抜けを止める構造とする。
エンドミルなど切削用の工具９を装着する。自動教示を
行なう場合は工具を回転させない。エンドミルには全周
に刃が無いため、刃の無い部分にワーク面が当たると、
ここで教示位置がずれてしまい、切削面が滑らかでなく
なる。常に切削工具の外周位置でワークに倣うようにす
るため、切削工具と同一の径の図５のような工具を用い
る。また、これを使用することによってワークとの接触
による摩擦を防ぎ、また切削工具の刃の摩耗を防ぐ。教
示用工具は、切削工具と同一径のロールベアリングＳ２
の内輪をシャフトＳ１に固着し、外輪を回転できる構造
にし、しかもカラーＳ２とボルトＳ４でロールベアリン
グＳ２の滑り抜けを止める構造とする。
【００１６】図１、２に基づいて本発明の自動教示法及
び再生法について説明する。粗教示作業は、自動教示の
基となる粗教示作業を作業者のロボット操縦によって行
なう。図４の曲線のワークに対して、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，
Ｐ4を粗教示点とする。この教示点は、ワークから離し
て教示することができる。また、ワークに対する押し付
け力の方向Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を教示する。押し付け方向は
それを挟む教示点間に有効な力の方向である。また、加
工再生時の速度を教示する。
び再生法について説明する。粗教示作業は、自動教示の
基となる粗教示作業を作業者のロボット操縦によって行
なう。図４の曲線のワークに対して、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，
Ｐ4を粗教示点とする。この教示点は、ワークから離し
て教示することができる。また、ワークに対する押し付
け力の方向Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を教示する。押し付け方向は
それを挟む教示点間に有効な力の方向である。また、加
工再生時の速度を教示する。
【００１７】自動教示点生成では、ロボットアーム先端
の回転工具をワークに所望の力で連続的に押し付ける力
制御と、粗教示点を基にロボットを再生する、２つの制
御を同時に行なうハイブリッド制御を行なう。粗教示点
Ｐ1の粗教示位置データを読み出し（ステップ）、通
常の再生動作によってロボットをＰ1の位置へ動作させ
る（ステップ）。Ｐ1からハイブリッド制御を行なう
ものとする。次に、ワークへの押し付け力方向Ｆ1と次
の粗教示点位置Ｐ2を読み出す（ステップ）押し付
け力方向Ｆ1の方向へ工具をワークに押しつけながら、
工具をＰ1からＰ2に移動する（ステップ）。その際に
ロボットの軌跡（各軸のエンコーダデータ）ｐ1〜ｐ6を
力制御のサンプリング周期に同期した時間毎にロボット
制御装置のメモリにＣＰ教示データとして記憶させる
（ステップ）。ＣＰ教示点データ間の距離は、粗教示
作業時に教示した加工再生時の速度によって決まる。粗
教示点Ｐ2付近に達するまでこの動作を繰り返す（ステ
ップ,10）。Ｐ2に達したら、次の粗教示点に到達する
まで同様の動作を行なう（ステップ）。
の回転工具をワークに所望の力で連続的に押し付ける力
制御と、粗教示点を基にロボットを再生する、２つの制
御を同時に行なうハイブリッド制御を行なう。粗教示点
Ｐ1の粗教示位置データを読み出し（ステップ）、通
常の再生動作によってロボットをＰ1の位置へ動作させ
る（ステップ）。Ｐ1からハイブリッド制御を行なう
ものとする。次に、ワークへの押し付け力方向Ｆ1と次
の粗教示点位置Ｐ2を読み出す（ステップ）押し付
け力方向Ｆ1の方向へ工具をワークに押しつけながら、
工具をＰ1からＰ2に移動する（ステップ）。その際に
ロボットの軌跡（各軸のエンコーダデータ）ｐ1〜ｐ6を
力制御のサンプリング周期に同期した時間毎にロボット
制御装置のメモリにＣＰ教示データとして記憶させる
（ステップ）。ＣＰ教示点データ間の距離は、粗教示
作業時に教示した加工再生時の速度によって決まる。粗
教示点Ｐ2付近に達するまでこの動作を繰り返す（ステ
ップ,10）。Ｐ2に達したら、次の粗教示点に到達する
まで同様の動作を行なう（ステップ）。
【００１８】一方、自動教示のロボットの速度を加工再
生速度の１／Ｍにして教示点生成をする場合、ＣＰ教示
データをメモリに書き込む際、サンプリング周期のＭ回
毎に行なうことによって、メモリの節約ができる。例え
ば、加工再生時の１／２の速度で自動教示を行なうなら
ば、サンプリング周期の１回跳び毎にｐ1，ｐ2，ｐ3，
…のＣＰ教示データをメモリに格納する。
生速度の１／Ｍにして教示点生成をする場合、ＣＰ教示
データをメモリに書き込む際、サンプリング周期のＭ回
毎に行なうことによって、メモリの節約ができる。例え
ば、加工再生時の１／２の速度で自動教示を行なうなら
ば、サンプリング周期の１回跳び毎にｐ1，ｐ2，ｐ3，
…のＣＰ教示データをメモリに格納する。
【００１９】
【発明の効果】以上により本発明によれば、ロボットの
教示作業において力制御を利用することによって自動的
に、またきわめて細かい時間間隔でＣＰ教示データを作
成し、再生するので、複雑形状のワークに対して従来よ
りも加工精度の向上に著しく寄与する。
教示作業において力制御を利用することによって自動的
に、またきわめて細かい時間間隔でＣＰ教示データを作
成し、再生するので、複雑形状のワークに対して従来よ
りも加工精度の向上に著しく寄与する。
【図１】本発明のフローチャート
【図２】粗教示点からＣＰ教示点を生成するモデル図
【図３】本発明の加工力検出法を実施する構成図
【図４】力制御法の原理を説明するためのモデル図
【図５】本発明に用いる教示用工具
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットにおい
て、ロボットの教示点を自動的に生成する方法に関す
る。
て、ロボットの教示点を自動的に生成する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】教示再生型ロボットによる切削加工、例
えば鋳バリ取りロボットの教示作業は、複雑形状ワーク
になるほど教示点数が多くなり、また工具とワークとの
接触状況を作業者の目視によって行なっているため、困
難かつ長時間を要していた。また、ワークに対する工具
の位置及び姿勢の教示が適切でないと、切削加工におい
て加工部位の削り残しや加工部位以外への削り込みなど
が出てしまい、修正をしなければならない。この困難で
長時間かかっていた教示作業を簡易に短時間で行なう対
策として、力制御を用いた自動教示法がある。
えば鋳バリ取りロボットの教示作業は、複雑形状ワーク
になるほど教示点数が多くなり、また工具とワークとの
接触状況を作業者の目視によって行なっているため、困
難かつ長時間を要していた。また、ワークに対する工具
の位置及び姿勢の教示が適切でないと、切削加工におい
て加工部位の削り残しや加工部位以外への削り込みなど
が出てしまい、修正をしなければならない。この困難で
長時間かかっていた教示作業を簡易に短時間で行なう対
策として、力制御を用いた自動教示法がある。
【０００３】従来の力制御を用いて自動的に教示点を生
成する方法は、特開平１−２４６０４１号公報に記載さ
れている。即ち、位置決め固定されたモデルワークより
離れた少数のラフ教示点と、この各ラフ教示点からモデ
ルワークに向かう接近方向と、教示間隔とを記憶する。
そしてこれらのラフ教示位置、接近方向及び教示間隔の
記憶内容に基づいてロボットを作動させる。その際に工
具をモデルワークに前記教示間隔で順次当接するととも
に現在位置検出手段によって検出されたアームの各位置
を記憶させる。
成する方法は、特開平１−２４６０４１号公報に記載さ
れている。即ち、位置決め固定されたモデルワークより
離れた少数のラフ教示点と、この各ラフ教示点からモデ
ルワークに向かう接近方向と、教示間隔とを記憶する。
そしてこれらのラフ教示位置、接近方向及び教示間隔の
記憶内容に基づいてロボットを作動させる。その際に工
具をモデルワークに前記教示間隔で順次当接するととも
に現在位置検出手段によって検出されたアームの各位置
を記憶させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、教示
点を記憶させる際に、定距離毎に順次工具をワークに接
触させるため、ワークに倣った連続的な教示をしていな
いことから複雑形状のワークに対しては教示精度が悪く
対応できない。また、ワークに工具を接触させる際、力
センサに対する過大な力の発生防止上、速度を極めて小
さくしなければならず、教示点が多いワークでは非常に
時間がかかってしまう。さらに、再生時に補間点を演算
により求めるので処理時間の制約を受ける。本発明の目
的は、複雑形状のワークに対して、ロボットの教示作業
を短時間で行い、しかも高精度の教示を行なうことであ
る。
点を記憶させる際に、定距離毎に順次工具をワークに接
触させるため、ワークに倣った連続的な教示をしていな
いことから複雑形状のワークに対しては教示精度が悪く
対応できない。また、ワークに工具を接触させる際、力
センサに対する過大な力の発生防止上、速度を極めて小
さくしなければならず、教示点が多いワークでは非常に
時間がかかってしまう。さらに、再生時に補間点を演算
により求めるので処理時間の制約を受ける。本発明の目
的は、複雑形状のワークに対して、ロボットの教示作業
を短時間で行い、しかも高精度の教示を行なうことであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、教示再生ロボ
ットと、該ロボットの先端と工具の間に取り付けた力セ
ンサと、ロボット制御装置とで構成した力制御ロボット
システムで、ワークより離れた少数の点を粗教示点とし
た工具の位置とワークへの押し付け力方向を教示し、前
記粗教示点を基にしてロボットを動作させてそのロボッ
トの軌跡をＣＰ教示点として制御装置のメモリに記憶し
て自動的に教示点を生成する教示方法において、ロボッ
トアーム先端の工具をワークに所望の力で連続的に押し
付けながらロボットを動作させ、ＣＰ教示データをメモ
リに記憶する動作を力制御のサンプリング周期に同期し
た時間毎に行なうことを特徴としたロボットの自動教示
法である。この発明では、ロボットアームの先端の工具
に切削加工する際の切削工具と同一径のニードルベアリ
ングの内輪をシャフトに固着し、外輪を回転できるよう
にした工具を用いている。また、自動教示時に加工再生
時のロボット動作速度の１／Ｍ（M=1,2,3,…）の速度で
教示する場合、サンプリング周期のＭ回毎にＣＰデータ
をメモリに記憶させる。
ットと、該ロボットの先端と工具の間に取り付けた力セ
ンサと、ロボット制御装置とで構成した力制御ロボット
システムで、ワークより離れた少数の点を粗教示点とし
た工具の位置とワークへの押し付け力方向を教示し、前
記粗教示点を基にしてロボットを動作させてそのロボッ
トの軌跡をＣＰ教示点として制御装置のメモリに記憶し
て自動的に教示点を生成する教示方法において、ロボッ
トアーム先端の工具をワークに所望の力で連続的に押し
付けながらロボットを動作させ、ＣＰ教示データをメモ
リに記憶する動作を力制御のサンプリング周期に同期し
た時間毎に行なうことを特徴としたロボットの自動教示
法である。この発明では、ロボットアームの先端の工具
に切削加工する際の切削工具と同一径のニードルベアリ
ングの内輪をシャフトに固着し、外輪を回転できるよう
にした工具を用いている。また、自動教示時に加工再生
時のロボット動作速度の１／Ｍ（M=1,2,3,…）の速度で
教示する場合、サンプリング周期のＭ回毎にＣＰデータ
をメモリに記憶させる。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳説する。
図３は本発明を実行するために供する切削加工用ロボッ
トの構成を示し、ロボットの本体１と制御盤２０を主構
成とする。
図３は本発明を実行するために供する切削加工用ロボッ
トの構成を示し、ロボットの本体１と制御盤２０を主構
成とする。
【０００７】本体１には加工工具Ｔ1および工具ホルダ
ー２、回転するためのモータＭ1、ひねるためのモータ
Ｍ2、曲げるためのモータＭ3、前後進用のモータＭ4、
上下降用のモータＭ5、旋回用モータＭ6、および力制御
を行うための力センサ３９を設け、工具ホルダー２には
加工工具Ｔ1を固着して設け、該工具ホルダー２と前記
ロボットの本体１の先端との間に力センサ３９を備え
る。 モータＭ1〜Ｍ6は何れもサーボモータである。ロ
ボットの本体１に設けたモータＭ1〜Ｍ6と制御盤２０と
は、動力線３および信号線４を以て結線する。
ー２、回転するためのモータＭ1、ひねるためのモータ
Ｍ2、曲げるためのモータＭ3、前後進用のモータＭ4、
上下降用のモータＭ5、旋回用モータＭ6、および力制御
を行うための力センサ３９を設け、工具ホルダー２には
加工工具Ｔ1を固着して設け、該工具ホルダー２と前記
ロボットの本体１の先端との間に力センサ３９を備え
る。 モータＭ1〜Ｍ6は何れもサーボモータである。ロ
ボットの本体１に設けたモータＭ1〜Ｍ6と制御盤２０と
は、動力線３および信号線４を以て結線する。
【０００８】一方、ロボットの本体１近辺にワーク１０
を図示しない方法で治具等に固定して静置する。切削加
工する場合、ワーク１０は母材１３と突起物１２とで構
成されているものを用い、突起物１２は母材１３の外郭
縁１１の外方に不定形状に突出している。粗教示、自動
教示時に用いるワークは、切削加工する突起物１２の無
いものを用いる。
を図示しない方法で治具等に固定して静置する。切削加
工する場合、ワーク１０は母材１３と突起物１２とで構
成されているものを用い、突起物１２は母材１３の外郭
縁１１の外方に不定形状に突出している。粗教示、自動
教示時に用いるワークは、切削加工する突起物１２の無
いものを用いる。
【０００９】ここでロボット本体１は、図３では６軸円
筒座標形としているが、軸数は突起物１２を加工する姿
勢を満たすことができれば必ずしも６軸ある必要はな
い。また形式も加工反力に対する耐負荷力、剛性から用
途に応じて決まるものであり、特に制限はない。また用
途も教示動作を反復繰返して作業するロボットであれ
ば、切削加工以外にも同様に適用可能である。
筒座標形としているが、軸数は突起物１２を加工する姿
勢を満たすことができれば必ずしも６軸ある必要はな
い。また形式も加工反力に対する耐負荷力、剛性から用
途に応じて決まるものであり、特に制限はない。また用
途も教示動作を反復繰返して作業するロボットであれ
ば、切削加工以外にも同様に適用可能である。
【００１０】以上に述べたような図３のロボットの本体
１と制御盤２０の構成によって、次の作用をするのであ
る。まず、ロボットの粗教示操作をするには、ロボット
を加工経路で曲率の大きく変化する近傍にティーチング
ボックス（図示せず）にて誘導した後、その位置を粗教
示位置としてロボット制御盤２０のメモリに記憶させ
る。また粗教示点間のワーク表面に対する法線方向をワ
ークへの押し付け方向として教示する。
１と制御盤２０の構成によって、次の作用をするのであ
る。まず、ロボットの粗教示操作をするには、ロボット
を加工経路で曲率の大きく変化する近傍にティーチング
ボックス（図示せず）にて誘導した後、その位置を粗教
示位置としてロボット制御盤２０のメモリに記憶させ
る。また粗教示点間のワーク表面に対する法線方向をワ
ークへの押し付け方向として教示する。
【００１１】このようにして工具９の動作経路の粗教示
点、ワークに押し付ける力の方向及び工具の送り速度を
順次教示していくことによって、メモリ内に粗教示プロ
グラムを作成する。
点、ワークに押し付ける力の方向及び工具の送り速度を
順次教示していくことによって、メモリ内に粗教示プロ
グラムを作成する。
【００１２】図３のように構成された切削加工用ロボッ
トで、工具９がワーク１０に所望の力が作用するよう
に、力制御方法によって教示点を生成していく。ここ
で、力制御法について説明する。
トで、工具９がワーク１０に所望の力が作用するよう
に、力制御方法によって教示点を生成していく。ここ
で、力制御法について説明する。
【００１３】図５は、力制御を用いて工具がワークに倣
って移動していく場合のモデル図である。板状のワーク
ａの端に、ワークａに垂直方向（力制御方向Ｏ）に所望
の力を作用させながら、工具ｂをワークａに倣って（位
置制御方向Ｎ）移動していく場合を想定する。工具ｂが
力制御方向Ｏへ移動する速度Ｖfは次式のように、工具
ｂとワークａの間で生じる力Ｆcと所望の力Ｆsの差に比
例するように制御する。
って移動していく場合のモデル図である。板状のワーク
ａの端に、ワークａに垂直方向（力制御方向Ｏ）に所望
の力を作用させながら、工具ｂをワークａに倣って（位
置制御方向Ｎ）移動していく場合を想定する。工具ｂが
力制御方向Ｏへ移動する速度Ｖfは次式のように、工具
ｂとワークａの間で生じる力Ｆcと所望の力Ｆsの差に比
例するように制御する。
【００１４】 Ｖf＝Ｋp×(Ｆs−Ｆc) (1) Ｖf：工具が力制御方向へ移動する速度 Ｋp：比例定数 Ｆs：所望の力(目標値) Ｆc：工具がワークに作用する力(計測値) (1)式の力制御方向の速度制御よって、ワークに所望の
力が作用する。
力が作用する。
【００１５】加工工具Ｔ1の先端には、加工再生時には
エンドミルなど切削用の工具９を装着する。自動教示を
行なう場合は工具を回転させない。エンドミルには全周
に刃が無いため、刃の無い部分にワーク面が当たると、
ここで教示位置がずれてしまい、切削面が滑らかでなく
なる。常に切削工具の外周位置でワークに倣うようにす
るため、切削工具と同一の径の図５のような工具を用い
る。また、これを使用することによってワークとの接触
による摩擦を防ぎ、また切削工具の刃の摩耗を防ぐ。教
示用工具は、切削工具と同一径のロールベアリングＳ２
の内輪をシャフトＳ１に固着し、外輪を回転できる構造
にし、しかもカラーＳ２とボルトＳ４でロールベアリン
グＳ２の滑り抜けを止める構造とする。
エンドミルなど切削用の工具９を装着する。自動教示を
行なう場合は工具を回転させない。エンドミルには全周
に刃が無いため、刃の無い部分にワーク面が当たると、
ここで教示位置がずれてしまい、切削面が滑らかでなく
なる。常に切削工具の外周位置でワークに倣うようにす
るため、切削工具と同一の径の図５のような工具を用い
る。また、これを使用することによってワークとの接触
による摩擦を防ぎ、また切削工具の刃の摩耗を防ぐ。教
示用工具は、切削工具と同一径のロールベアリングＳ２
の内輪をシャフトＳ１に固着し、外輪を回転できる構造
にし、しかもカラーＳ２とボルトＳ４でロールベアリン
グＳ２の滑り抜けを止める構造とする。
【００１６】図１、２に基づいて本発明の自動教示法及
び再生法について説明する。粗教示作業は、自動教示の
基となる粗教示作業を作業者のロボット操縦によって行
なう。図４の曲線のワークに対して、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，
Ｐ4を粗教示点とする。この教示点は、ワークから離し
て教示することができる。また、ワークに対する押し付
け力の方向Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を教示する。押し付け方向は
それを挟む教示点間に有効な力の方向である。また、加
工再生時の速度を教示する。
び再生法について説明する。粗教示作業は、自動教示の
基となる粗教示作業を作業者のロボット操縦によって行
なう。図４の曲線のワークに対して、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，
Ｐ4を粗教示点とする。この教示点は、ワークから離し
て教示することができる。また、ワークに対する押し付
け力の方向Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を教示する。押し付け方向は
それを挟む教示点間に有効な力の方向である。また、加
工再生時の速度を教示する。
【００１７】自動教示点生成では、ロボットアーム先端
の回転工具をワークに所望の力で連続的に押し付ける力
制御と、粗教示点を基にロボットを再生する、２つの制
御を同時に行なうハイブリッド制御を行なう。粗教示点
Ｐ1の粗教示位置データを読み出し（ステップ）、通
常の再生動作によってロボットをＰ1の位置へ動作させ
る（ステップ）。Ｐ1からハイブリッド制御を行なう
ものとする。次に、ワークへの押し付け力方向Ｆ1と次
の粗教示点位置Ｐ2を読み出す（ステップ）押し付
け力方向Ｆ1の方向へ工具をワークに押しつけながら、
工具をＰ1からＰ2に移動する（ステップ）。その際に
ロボットの軌跡（各軸のエンコーダデータ）ｐ1〜ｐ6を
力制御のサンプリング周期に同期した時間毎にロボット
制御装置のメモリにＣＰ教示データとして記憶させる
（ステップ）。ＣＰ教示点データ間の距離は、粗教示
作業時に教示した加工再生時の速度によって決まる。粗
教示点Ｐ2付近に達するまでこの動作を繰り返す（ステ
ップ,10）。Ｐ2に達したら、次の粗教示点に到達する
まで同様の動作を行なう（ステップ）。
の回転工具をワークに所望の力で連続的に押し付ける力
制御と、粗教示点を基にロボットを再生する、２つの制
御を同時に行なうハイブリッド制御を行なう。粗教示点
Ｐ1の粗教示位置データを読み出し（ステップ）、通
常の再生動作によってロボットをＰ1の位置へ動作させ
る（ステップ）。Ｐ1からハイブリッド制御を行なう
ものとする。次に、ワークへの押し付け力方向Ｆ1と次
の粗教示点位置Ｐ2を読み出す（ステップ）押し付
け力方向Ｆ1の方向へ工具をワークに押しつけながら、
工具をＰ1からＰ2に移動する（ステップ）。その際に
ロボットの軌跡（各軸のエンコーダデータ）ｐ1〜ｐ6を
力制御のサンプリング周期に同期した時間毎にロボット
制御装置のメモリにＣＰ教示データとして記憶させる
（ステップ）。ＣＰ教示点データ間の距離は、粗教示
作業時に教示した加工再生時の速度によって決まる。粗
教示点Ｐ2付近に達するまでこの動作を繰り返す（ステ
ップ,10）。Ｐ2に達したら、次の粗教示点に到達する
まで同様の動作を行なう（ステップ）。
【００１８】一方、自動教示のロボットの速度を加工再
生速度の１／Ｍにして教示点生成をする場合、ＣＰ教示
データをメモリに書き込む際、サンプリング周期のＭ回
毎に行なうことによって、メモリの節約ができる。例え
ば、加工再生時の１／２の速度で自動教示を行なうなら
ば、サンプリング周期の１回跳び毎にｐ1，ｐ2，ｐ3，
…のＣＰ教示データをメモリに格納する。
生速度の１／Ｍにして教示点生成をする場合、ＣＰ教示
データをメモリに書き込む際、サンプリング周期のＭ回
毎に行なうことによって、メモリの節約ができる。例え
ば、加工再生時の１／２の速度で自動教示を行なうなら
ば、サンプリング周期の１回跳び毎にｐ1，ｐ2，ｐ3，
…のＣＰ教示データをメモリに格納する。
【００１９】
【発明の効果】以上により本発明によれば、ロボットの
教示作業において力制御を利用することによって自動的
に、またきわめて細かい時間間隔でＣＰ教示データを作
成し、再生するので、複雑形状のワークに対して従来よ
りも加工精度の向上に著しく寄与する。
教示作業において力制御を利用することによって自動的
に、またきわめて細かい時間間隔でＣＰ教示データを作
成し、再生するので、複雑形状のワークに対して従来よ
りも加工精度の向上に著しく寄与する。
Claims (3)
- 【請求項１】 教示再生ロボットと、該ロボットの先端
と工具の間に取り付けた力センサと、ロボット制御装置
とで構成した力制御ロボットシステムで、ワークより離
れた少数の点を粗教示点とした工具の位置とワークへの
押し付け力方向を教示し、前記粗教示点を基にしてロボ
ットを動作させてそのロボットの軌跡を教示点として制
御装置のメモリに記憶して自動的に教示点を生成する教
示方法において、ロボットアーム先端の工具をワークに
所望の力で連続的に押し付けながらロボットを動作さ
せ、ＣＰ教示データをメモリに記憶する動作を力制御の
サンプリング周期に同期した時間毎に行なうことを特徴
としたロボットの自動教示法。 - 【請求項２】 請求項１において、ロボットアームの先
端の工具に切削加工する際の切削工具と、同一径のニー
ドルベアリングの内輪をシャフトに固着し、外輪を回転
できるようにした工具を用いたことを特徴とするロボッ
トの自動教示法。 - 【請求項３】 請求項１において、自動教示時に加工再
生時のロボット動作速度の１／Ｍ（M=1,2,3,…）の速度
で教示する場合、サンプリング周期のＭ回毎にＣＰデー
タをメモリに記憶させることを特徴とするロボットの自
動教示法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113591A JPH05265537A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | ロボットの自動教示法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113591A JPH05265537A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | ロボットの自動教示法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05265537A true JPH05265537A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13451836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7113591A Pending JPH05265537A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | ロボットの自動教示法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05265537A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4446452B4 (de) * | 1993-12-27 | 2006-11-16 | Fuji Jukogyo K.K. | Fahrleitvorrichtung und Fahrleitverfahren für ein Fahrzeug |
| JP2009023038A (ja) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Toshiba Mach Co Ltd | 刃物台回転型加工機の加工方法および制御ユニット |
| JP2011168788A (ja) * | 2011-04-05 | 2011-09-01 | Nitto Denko Corp | 水性感圧接着剤組成物とその利用 |
| JP2015139831A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 株式会社Ihi | 研磨ロボットとその制御方法 |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP7113591A patent/JPH05265537A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4446452B4 (de) * | 1993-12-27 | 2006-11-16 | Fuji Jukogyo K.K. | Fahrleitvorrichtung und Fahrleitverfahren für ein Fahrzeug |
| JP2009023038A (ja) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Toshiba Mach Co Ltd | 刃物台回転型加工機の加工方法および制御ユニット |
| JP2011168788A (ja) * | 2011-04-05 | 2011-09-01 | Nitto Denko Corp | 水性感圧接着剤組成物とその利用 |
| JP2015139831A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 株式会社Ihi | 研磨ロボットとその制御方法 |
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