JPH05289722A - 塗装ロボットの自動プログラミング装置 - Google Patents
塗装ロボットの自動プログラミング装置Info
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- JPH05289722A JPH05289722A JP4086930A JP8693092A JPH05289722A JP H05289722 A JPH05289722 A JP H05289722A JP 4086930 A JP4086930 A JP 4086930A JP 8693092 A JP8693092 A JP 8693092A JP H05289722 A JPH05289722 A JP H05289722A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating
- work
- gun
- robot
- speed
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 搬送移動されるワークに対する塗装ガンの動
作軌跡を自動設定すると共に，前記塗装対象面の形状に
対応して塗装ガンの位置，姿勢を設定することができる
塗装ロボットの自動プログラミング装置を提供する。 【構成】 塗装対象面がワークの搬送方向と塗装ガンの
移動方向との二次元画像として表示されるディスプレイ
画面上にワークの塗装対象面を表示して，塗装ガンの移
動方向一端の塗装開始点と移動方向他端の塗装終了点と
を教示することにより，ワークの搬送速度と前記塗装ガ
ンの移動速度とに対応した動作軌跡を設定する動作軌跡
設定手段と，塗装対象面が曲面である場合には前記動作
軌跡設定手段と塗装対象面を分割した各分割面三次元位
置に対して垂直となるガン方向と所定スプレー距離とに
塗装ガンの位置と姿勢とを設定する塗装ガン位置・姿勢
データ作成手段とにより仕上がりのよい塗装作業を教示
することができる。
作軌跡を自動設定すると共に，前記塗装対象面の形状に
対応して塗装ガンの位置，姿勢を設定することができる
塗装ロボットの自動プログラミング装置を提供する。 【構成】 塗装対象面がワークの搬送方向と塗装ガンの
移動方向との二次元画像として表示されるディスプレイ
画面上にワークの塗装対象面を表示して，塗装ガンの移
動方向一端の塗装開始点と移動方向他端の塗装終了点と
を教示することにより，ワークの搬送速度と前記塗装ガ
ンの移動速度とに対応した動作軌跡を設定する動作軌跡
設定手段と，塗装対象面が曲面である場合には前記動作
軌跡設定手段と塗装対象面を分割した各分割面三次元位
置に対して垂直となるガン方向と所定スプレー距離とに
塗装ガンの位置と姿勢とを設定する塗装ガン位置・姿勢
データ作成手段とにより仕上がりのよい塗装作業を教示
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，塗装ロボットの動作プ
ログラムを作成する自動プログラミング装置に関する。
ログラムを作成する自動プログラミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】塗装の自動化ラインにおいて，多くの場
合コンベアによって搬送されてくるワークに対してロボ
ットが塗装作業を行う。このとき，ワークの形状が図２
に示すような平面的なものである場合の動作プログラム
は，ワークが搬送される速度に対応して塗装ガンを移動
させる１上下運動（１パス）の位置及び速度のデータ
と，その繰り返し回数という単純な形で設定することが
できる。このような単純な動作プログラムであれば，図
１７に示すような直線運動のみ行うロボットを使用する
ことができる。しかし，搬送移動されるワークが自動車
の外板塗装などのように複雑な曲面を有するワークに対
しては，上記のようなパスとその繰り返し回数の指定に
よる単純な動作プログラムだけではワークの形状に合っ
た仕上がりのよい塗装はできない。塗装ガンの位置，姿
勢をワークの形状に対応させて変更する必要がある。そ
こで，ロボットが搬送されるワークに追従し，予め記憶
されたワークの形状情報に対応して複雑な動作を行うこ
とができる多軸型のロボットを動作させるロボット動作
教示装置を用いて塗装作業が行われる。例えば，特開平
３−２２１０６号公報に開示されたロボット教示装置に
よれば，図１８に示すようなオフライン動作教示装置に
おけるタブレット２０からワークの形状情報を制御部２
７に入力して，入力されたワーク形状情報に対応するロ
ボットの作業動作と搬送されるワークに対して相対移動
させる移動指示とを教示する。このロボットの動作教示
データは，図１９に示すように配置された作業位置のコ
ントローラ２１にフロッピーディスクＦＤを介して入力
される。ロボット２２はワーク２３の搬送方向（Ｘ）と
該搬送方向と直交する方向（Ｙ）とに走行移動させるこ
とのできる走行装置２４上に設置されており，搬送コン
ベア２５により搬送されてくるワーク２３が所定位置を
通過したことをワーク検出用センサ２６ａ，２６ｂが検
出したとき，コントローラ２１は走行装置２４を制御し
てロボット２２をワーク２３に対して相対的に静止する
ようにした状態で教示データによる塗装作業を実行す
る。
合コンベアによって搬送されてくるワークに対してロボ
ットが塗装作業を行う。このとき，ワークの形状が図２
に示すような平面的なものである場合の動作プログラム
は，ワークが搬送される速度に対応して塗装ガンを移動
させる１上下運動（１パス）の位置及び速度のデータ
と，その繰り返し回数という単純な形で設定することが
できる。このような単純な動作プログラムであれば，図
１７に示すような直線運動のみ行うロボットを使用する
ことができる。しかし，搬送移動されるワークが自動車
の外板塗装などのように複雑な曲面を有するワークに対
しては，上記のようなパスとその繰り返し回数の指定に
よる単純な動作プログラムだけではワークの形状に合っ
た仕上がりのよい塗装はできない。塗装ガンの位置，姿
勢をワークの形状に対応させて変更する必要がある。そ
こで，ロボットが搬送されるワークに追従し，予め記憶
されたワークの形状情報に対応して複雑な動作を行うこ
とができる多軸型のロボットを動作させるロボット動作
教示装置を用いて塗装作業が行われる。例えば，特開平
３−２２１０６号公報に開示されたロボット教示装置に
よれば，図１８に示すようなオフライン動作教示装置に
おけるタブレット２０からワークの形状情報を制御部２
７に入力して，入力されたワーク形状情報に対応するロ
ボットの作業動作と搬送されるワークに対して相対移動
させる移動指示とを教示する。このロボットの動作教示
データは，図１９に示すように配置された作業位置のコ
ントローラ２１にフロッピーディスクＦＤを介して入力
される。ロボット２２はワーク２３の搬送方向（Ｘ）と
該搬送方向と直交する方向（Ｙ）とに走行移動させるこ
とのできる走行装置２４上に設置されており，搬送コン
ベア２５により搬送されてくるワーク２３が所定位置を
通過したことをワーク検出用センサ２６ａ，２６ｂが検
出したとき，コントローラ２１は走行装置２４を制御し
てロボット２２をワーク２３に対して相対的に静止する
ようにした状態で教示データによる塗装作業を実行す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般にロボットは関節
軸の軸数が多ければ多いほど，より複雑な作業が可能に
なるが，その分ロボット機構や制御装置が複雑になりコ
ストが高くなる。上記従来例に示したような多関節ロボ
ットと搬送されるワークに追従する走行装置とによる塗
装ロボットも，その例にもれず，多関節ロボットを動作
させるための複雑な動作教示と，更には移動するワーク
に追従してロボットとワークとが相対的に静止状態にあ
るようにして教示データを再生する複雑な構成になって
おり，装置の複雑さに伴うコスト高と動作教示の難解さ
との問題点を有していた。本発明は上記問題点に鑑み，
搬送移動されるワークに対して追従する走行装置等を用
いることなく，搬送されるワークの塗装対象面に対する
塗装ガンの動作軌跡を自動設定すると共に，前記塗装対
象面の形状に対応して塗装ガンの位置，姿勢を設定する
ことができ，且つ簡易なロボットによっても実施できる
塗装ロボットの自動プログラミング装置を提供すること
を目的とする。
軸の軸数が多ければ多いほど，より複雑な作業が可能に
なるが，その分ロボット機構や制御装置が複雑になりコ
ストが高くなる。上記従来例に示したような多関節ロボ
ットと搬送されるワークに追従する走行装置とによる塗
装ロボットも，その例にもれず，多関節ロボットを動作
させるための複雑な動作教示と，更には移動するワーク
に追従してロボットとワークとが相対的に静止状態にあ
るようにして教示データを再生する複雑な構成になって
おり，装置の複雑さに伴うコスト高と動作教示の難解さ
との問題点を有していた。本発明は上記問題点に鑑み，
搬送移動されるワークに対して追従する走行装置等を用
いることなく，搬送されるワークの塗装対象面に対する
塗装ガンの動作軌跡を自動設定すると共に，前記塗装対
象面の形状に対応して塗装ガンの位置，姿勢を設定する
ことができ，且つ簡易なロボットによっても実施できる
塗装ロボットの自動プログラミング装置を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【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第１の手段は，所定方向に所定速度
で搬送されるワークの塗装対象面に対し塗装ガンを前記
ワークの搬送方向と直交する方向に所定速度で往復移動
させて塗装を行う塗装ロボットの動作を教示する塗装ロ
ボットの自動プログラミング装置において，前記塗装対
象面が平面である前記ワークの搬送方向と前記塗装ガン
の移動方向との二次元画像として表示されるディスプレ
イ画面上に前記ワークの塗装対象面を表示して，塗装ガ
ンの移動方向一端の塗装開始点と移動方向他端の塗装終
了点とを教示することにより，前記ワークの搬送速度と
前記塗装ガンの移動速度とに対応した動作軌跡を設定す
る動作軌跡設定手段を設けてなることを特徴とする塗装
ロボットの自動プログラミング装置として構成される。
また，本発明が採用する第２の手段は，所定方向に所定
速度で搬送されるワークの塗装対象面に対し塗装ガンを
前記ワークの搬送方向と直交する方向に所定速度で往復
移動させて塗装を行う塗装ロボットの動作を教示する塗
装ロボットの自動プログラミング装置において，前記塗
装対象面が曲面である前記ワークの搬送方向と前記塗装
ガンの移動方向との二次元画像として表示されるディス
プレイ画面上に前記ワークの塗装対象面の投影図を表示
して，塗装ガンの移動方向一端の塗装開始点と移動方向
他端の塗装終了点とを教示することにより，前記ワーク
の搬送速度と前記塗装ガンの移動速度とに対応した動作
軌跡を設定する動作軌跡設定手段と，前記塗装対象面を
分割して各分割面毎の三次元位置を求め，各分割面の三
次元位置に対して垂直となるガン方向と所定スプレー距
離とに塗装ガンの位置と姿勢とを設定する塗装ガン位置
・姿勢データ作成手段とを設けてなることを特徴とする
塗装ロボットの自動プログラミング装置として構成され
る。
に本発明が採用する第１の手段は，所定方向に所定速度
で搬送されるワークの塗装対象面に対し塗装ガンを前記
ワークの搬送方向と直交する方向に所定速度で往復移動
させて塗装を行う塗装ロボットの動作を教示する塗装ロ
ボットの自動プログラミング装置において，前記塗装対
象面が平面である前記ワークの搬送方向と前記塗装ガン
の移動方向との二次元画像として表示されるディスプレ
イ画面上に前記ワークの塗装対象面を表示して，塗装ガ
ンの移動方向一端の塗装開始点と移動方向他端の塗装終
了点とを教示することにより，前記ワークの搬送速度と
前記塗装ガンの移動速度とに対応した動作軌跡を設定す
る動作軌跡設定手段を設けてなることを特徴とする塗装
ロボットの自動プログラミング装置として構成される。
また，本発明が採用する第２の手段は，所定方向に所定
速度で搬送されるワークの塗装対象面に対し塗装ガンを
前記ワークの搬送方向と直交する方向に所定速度で往復
移動させて塗装を行う塗装ロボットの動作を教示する塗
装ロボットの自動プログラミング装置において，前記塗
装対象面が曲面である前記ワークの搬送方向と前記塗装
ガンの移動方向との二次元画像として表示されるディス
プレイ画面上に前記ワークの塗装対象面の投影図を表示
して，塗装ガンの移動方向一端の塗装開始点と移動方向
他端の塗装終了点とを教示することにより，前記ワーク
の搬送速度と前記塗装ガンの移動速度とに対応した動作
軌跡を設定する動作軌跡設定手段と，前記塗装対象面を
分割して各分割面毎の三次元位置を求め，各分割面の三
次元位置に対して垂直となるガン方向と所定スプレー距
離とに塗装ガンの位置と姿勢とを設定する塗装ガン位置
・姿勢データ作成手段とを設けてなることを特徴とする
塗装ロボットの自動プログラミング装置として構成され
る。
【０００５】
【作用】本発明の第１手段によれば，ディスプレイ画面
上に表示されたワークの塗装対象面に対し，塗装開始点
と塗装終了点とを教示すると，ワークの塗装対象面が平
面である場合には，動作軌跡設定手段により，ワークの
搬送速度と塗装ガンの移動速度とに対応してワークの塗
装対象面上を往復移動する塗装ガンの動作軌跡が設定さ
れる。動作軌跡の設定は，ワークの搬送速度及び塗装ガ
ンの移動速度とワークの塗装対象面の面積から，塗装ガ
ンがワークの搬送方向と直交する方向に往復移動する時
間（１パスの所要時間）とその回数が算出され，搬送さ
れるワークの塗装対象面に対して隈なく塗装できる動作
軌跡が描かれる。また，本発明の第２手段によれば，デ
ィスプレイ画面上に表示されたワークの塗装対象面に対
し，塗装開始点と塗装終了点とを教示すると，ワークの
塗装対象面が曲面である場合には，まず上記第１手段と
同様に動作軌跡設定手段により，塗装ガンの動作軌跡が
設定される。次いで，塗装ガン位置・姿勢データ作成手
段により，塗装対象面を分割した各分割面毎にワークデ
ータからその三次元位置を算出して，先に設定された動
作軌跡に移動する塗装ガンが各分割面の三次元位置に対
して垂直且つ所定のスプレー距離となる姿勢及び位置に
変化動作させる。上記の動作軌跡設定手段と塗装ガン位
置・姿勢データ作成手段とを具備してなる塗装ロボット
の自動プログラミング装置により，搬送されるワークの
塗装対象面が平面である場合は勿論，塗装対象面が曲面
である場合にも，仕上がりのよい塗装作業を行うことの
できると共に，動作範囲や機構が簡略化されたロボット
にも適応することができる。
上に表示されたワークの塗装対象面に対し，塗装開始点
と塗装終了点とを教示すると，ワークの塗装対象面が平
面である場合には，動作軌跡設定手段により，ワークの
搬送速度と塗装ガンの移動速度とに対応してワークの塗
装対象面上を往復移動する塗装ガンの動作軌跡が設定さ
れる。動作軌跡の設定は，ワークの搬送速度及び塗装ガ
ンの移動速度とワークの塗装対象面の面積から，塗装ガ
ンがワークの搬送方向と直交する方向に往復移動する時
間（１パスの所要時間）とその回数が算出され，搬送さ
れるワークの塗装対象面に対して隈なく塗装できる動作
軌跡が描かれる。また，本発明の第２手段によれば，デ
ィスプレイ画面上に表示されたワークの塗装対象面に対
し，塗装開始点と塗装終了点とを教示すると，ワークの
塗装対象面が曲面である場合には，まず上記第１手段と
同様に動作軌跡設定手段により，塗装ガンの動作軌跡が
設定される。次いで，塗装ガン位置・姿勢データ作成手
段により，塗装対象面を分割した各分割面毎にワークデ
ータからその三次元位置を算出して，先に設定された動
作軌跡に移動する塗装ガンが各分割面の三次元位置に対
して垂直且つ所定のスプレー距離となる姿勢及び位置に
変化動作させる。上記の動作軌跡設定手段と塗装ガン位
置・姿勢データ作成手段とを具備してなる塗装ロボット
の自動プログラミング装置により，搬送されるワークの
塗装対象面が平面である場合は勿論，塗装対象面が曲面
である場合にも，仕上がりのよい塗装作業を行うことの
できると共に，動作範囲や機構が簡略化されたロボット
にも適応することができる。
【０００６】
【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ものではない。ここに，図１は
本実施例に係る塗装ロボットの自動プログラミング装置
の構成を示すブロック図，図２はワークの三次元方向を
説明する斜視図，図３はディスプレイ画面上に表示され
るワークの二次元画像図に対する動作点の設定を示す説
明図，図４はディスプレイ画面上に表示されるワークの
二次元画像図に対して動作点を設定したときにプログラ
ミングされる塗装ガンの動作軌跡を示す説明図，図５は
塗装ガンの往復パス数が整数にならない場合の動作軌跡
を示す説明図，図６はスプレーＯＮ／ＯＦＦ点の設定方
法を示す説明図，図７はワークの塗装対象面が曲面であ
る場合の例を示す自動車ボディの部分を曲面率に対応し
て分割した斜視図，図８は曲面を有するワークをディス
プレイ画面上に二次元画像として表示して動作点を設定
する方法を示す説明図，図９は塗装ガンの姿勢を設定す
る方法を示す説明図，図１０は姿勢角度の設定方法を示
す説明図，図１１は塗装ガンの姿勢角度の設定方法を示
す説明図，図１２は塗装対象面の分割された面の角度が
変化する位置での塗装ガンの姿勢の決定方法を示す説明
図，図１３は複雑なワーク形状上を移動する動作軌跡に
おけるガン姿勢の変化を示す説明図，図１４は垂直多関
節軸ロボットの例を示す模式図，図１６は直交動作型ロ
ボットの例を示す斜視図，図１７は簡易型ロボットによ
る塗装ガン姿勢を設定する方法を示す説明図である。図
１において，塗装ロボットの自動プログラミング装置は
基本的にコンピュータシステムを構成しており，図示し
ないが，キーボード等のコマンド入力装置，ＣＲＴディ
スプレイ等の画像出力装置及び中央演算処理装置等を具
備している。当該自動プログラミング装置を実現するた
めに，対象ワークの三次元形状を三次元ワークデータ５
として当該自動プログラミング装置内に登録する三次元
データ入力部２と，登録された対象ワークの三次元ワー
クデータ５に対する動作プログラム６を作成する自動プ
ログラミング部１と，作成された動作プログラム６をワ
ークの三次元モデルによりシュミレーションして動作を
確認し不具合がある場合には修正する動作シュミレーシ
ョン部３と，予め登録されているロボットデータ７及び
環境データ８をもとに動作プログラム６をロボットの制
御形式に合わせてロボット動作データ９に変換するデー
タ変換部４とを具備して構成されている。尚，図１にお
いて実線の矢印は処理の流れ，点線の矢印はデータの流
れを表している。
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ものではない。ここに，図１は
本実施例に係る塗装ロボットの自動プログラミング装置
の構成を示すブロック図，図２はワークの三次元方向を
説明する斜視図，図３はディスプレイ画面上に表示され
るワークの二次元画像図に対する動作点の設定を示す説
明図，図４はディスプレイ画面上に表示されるワークの
二次元画像図に対して動作点を設定したときにプログラ
ミングされる塗装ガンの動作軌跡を示す説明図，図５は
塗装ガンの往復パス数が整数にならない場合の動作軌跡
を示す説明図，図６はスプレーＯＮ／ＯＦＦ点の設定方
法を示す説明図，図７はワークの塗装対象面が曲面であ
る場合の例を示す自動車ボディの部分を曲面率に対応し
て分割した斜視図，図８は曲面を有するワークをディス
プレイ画面上に二次元画像として表示して動作点を設定
する方法を示す説明図，図９は塗装ガンの姿勢を設定す
る方法を示す説明図，図１０は姿勢角度の設定方法を示
す説明図，図１１は塗装ガンの姿勢角度の設定方法を示
す説明図，図１２は塗装対象面の分割された面の角度が
変化する位置での塗装ガンの姿勢の決定方法を示す説明
図，図１３は複雑なワーク形状上を移動する動作軌跡に
おけるガン姿勢の変化を示す説明図，図１４は垂直多関
節軸ロボットの例を示す模式図，図１６は直交動作型ロ
ボットの例を示す斜視図，図１７は簡易型ロボットによ
る塗装ガン姿勢を設定する方法を示す説明図である。図
１において，塗装ロボットの自動プログラミング装置は
基本的にコンピュータシステムを構成しており，図示し
ないが，キーボード等のコマンド入力装置，ＣＲＴディ
スプレイ等の画像出力装置及び中央演算処理装置等を具
備している。当該自動プログラミング装置を実現するた
めに，対象ワークの三次元形状を三次元ワークデータ５
として当該自動プログラミング装置内に登録する三次元
データ入力部２と，登録された対象ワークの三次元ワー
クデータ５に対する動作プログラム６を作成する自動プ
ログラミング部１と，作成された動作プログラム６をワ
ークの三次元モデルによりシュミレーションして動作を
確認し不具合がある場合には修正する動作シュミレーシ
ョン部３と，予め登録されているロボットデータ７及び
環境データ８をもとに動作プログラム６をロボットの制
御形式に合わせてロボット動作データ９に変換するデー
タ変換部４とを具備して構成されている。尚，図１にお
いて実線の矢印は処理の流れ，点線の矢印はデータの流
れを表している。
【０００７】上記のように構成される自動プログラミン
グ装置におけるプログラミングの処理手順を順を追って
以下に説明する。 （ステップ１）対象とするワーク１０が図２に示すよう
な平板の場合に対する第１のステップについて説明す
る。ここで，Ｏw はワークを定義する座標系で，Ｘ軸方
向をコンベアにより搬送されるワーク１０の進行方向と
する。この実施例ではロボット自身はワーク搬送方向に
移動せず，コンベア速度に基づいて塗装ガンの上下方向
への速度ＶZ が演算される。まず，三次元データ入力部
２からワークデータを読み出し，図３に示すようにディ
スプレイ画面上にワーク１０の塗装対象面を二次元画像
として表示して，塗装開始点Ｐs （Ｘs ，Ｚs ），塗装
終了点Ｐe （Ｘe ，Ｚe ）を設定する。また，同時にコ
ンベア速度，スプレー距離，吐出圧，塗料流量等の基本
設定値を設定する。塗装開始点Ｐs と塗装終了点Ｐe と
を設定することにより，自動プログラミング部１は数式
（１）によりガン速度ＶZ を演算し，これにより周知の
手法で動作点Ｐn を生成する。ここで，ｔ1 は１パスに
要する時間，ｎはパス数，Ｖz はガン速度である。この
ときのワーク１０に対するガン先の軌跡パターンは図４
のようになる。 ｔ1 ＝｜Ｚe −Ｚs ｜／Ｖz Ｖc ×ｎ×ｔ1 ＝｜Ｘe −Ｘs ｜から Ｖc ×ｎ×｜Ｚe −Ｚs ｜／Ｖz ＝｜Ｘe −Ｘs ｜────────（１） Ｖc ×｜Ｚe −Ｚs ｜／Ｖz ×（ｎ＋１／２）＝｜Ｘe −Ｘs ｜──（２） このとき，パス数ｎが必ずしも整数になるとは限らない
が，塗装ガンの移動速度Ｖz が固定のときはパス数ｎが
整数になるようにＸe を適当に変更する。また，Ｘe −
Ｘs を固定したいときにはＶz を適当に変更する。この
切替えは随時オペレータが指定できる。
グ装置におけるプログラミングの処理手順を順を追って
以下に説明する。 （ステップ１）対象とするワーク１０が図２に示すよう
な平板の場合に対する第１のステップについて説明す
る。ここで，Ｏw はワークを定義する座標系で，Ｘ軸方
向をコンベアにより搬送されるワーク１０の進行方向と
する。この実施例ではロボット自身はワーク搬送方向に
移動せず，コンベア速度に基づいて塗装ガンの上下方向
への速度ＶZ が演算される。まず，三次元データ入力部
２からワークデータを読み出し，図３に示すようにディ
スプレイ画面上にワーク１０の塗装対象面を二次元画像
として表示して，塗装開始点Ｐs （Ｘs ，Ｚs ），塗装
終了点Ｐe （Ｘe ，Ｚe ）を設定する。また，同時にコ
ンベア速度，スプレー距離，吐出圧，塗料流量等の基本
設定値を設定する。塗装開始点Ｐs と塗装終了点Ｐe と
を設定することにより，自動プログラミング部１は数式
（１）によりガン速度ＶZ を演算し，これにより周知の
手法で動作点Ｐn を生成する。ここで，ｔ1 は１パスに
要する時間，ｎはパス数，Ｖz はガン速度である。この
ときのワーク１０に対するガン先の軌跡パターンは図４
のようになる。 ｔ1 ＝｜Ｚe −Ｚs ｜／Ｖz Ｖc ×ｎ×ｔ1 ＝｜Ｘe −Ｘs ｜から Ｖc ×ｎ×｜Ｚe −Ｚs ｜／Ｖz ＝｜Ｘe −Ｘs ｜────────（１） Ｖc ×｜Ｚe −Ｚs ｜／Ｖz ×（ｎ＋１／２）＝｜Ｘe −Ｘs ｜──（２） このとき，パス数ｎが必ずしも整数になるとは限らない
が，塗装ガンの移動速度Ｖz が固定のときはパス数ｎが
整数になるようにＸe を適当に変更する。また，Ｘe −
Ｘs を固定したいときにはＶz を適当に変更する。この
切替えは随時オペレータが指定できる。
【０００８】（ステップ２）ステップ１によって動作位
置データが生成されたら，次にスプレーＯＮ／ＯＦＦデ
ータを設定する。図４，図５において示された破線はガ
ン先の移動軌跡を示しているが，図６に部分拡大して示
すように，ガン先の移動軌跡とワーク面が交差するポイ
ントｑi〜ｑi+3 がスプレーＯＮ／ＯＦＦ点（Ｑn ）と
なる。しかしながら，この交差ポイントｑi 〜ｑi+3 か
らスプレーＯＮ／ＯＦＦすると，塗り始め，塗り終わり
の部分は塗装むらになる。そこで，スプレーＯＮ／ＯＦ
Ｆ点のずらせ量Ｌ1 を基本設定値として設定しておき，
データ変換部４でロボットの動作データに変換されると
きに，ずらせ量Ｌ1 を考慮して変換を行う。以上のステ
ップ１及びステップ２により，動作点Ｐn とスプレーＯ
Ｎ／ＯＦＦ点Ｑn とが生成され，動作プログラム６とな
る。 （ステップ３）塗装の対象となるワークが平面状の塗装
面である場合には，上記のステップ１〜ステップ２で充
分であるが，対象ワークが例えば自動車ボディのように
曲面を有するワークである場合に，塗装の仕上がりをよ
くするためには塗装ガンの姿勢及び位置を考慮すること
が必要である。そこで，ステップ３における操作は，対
象ワークの三次元モデルに基づいて作業を行う。まず，
ステップ１及びステップ２の作業により，動作点Ｐn と
スプレーＯＮ／ＯＦＦ点Ｑn の設定を行う。図７は対象
ワークとしての自動車ボディを曲面率によって所要部分
に分割した例で，図８はその一部モデルａに対する動作
点Ｐn とスプレーＯＮ／ＯＦＦ点Ｑn との設定方法を示
すものである。図８において，座標系Ｏw のＸ＝０で表
されるＸ−Ｚ平面ｂに，モデルａを投影した図形をディ
スプレイ上に表示して動作点Ｐi とスプレーＯＮ／ＯＦ
Ｆ点Ｑ i との設定を行う。スプレーＯＮ／ＯＦＦ点Ｑi
は，この段階では各分割面毎に面を構成する線分と塗装
ガンの移動軌跡とが交差する点についてのスプレーＯＮ
／ＯＦＦ点ｑi 〜ｑi+3 である。次に，塗装ガンのスプ
レー方向を求める。投影面上の動作点Ｐi とスプレーＯ
Ｎ／ＯＦＦ点Ｑi から三次元ワーク上の動作点Ｐi ′，
Ｑi ′を計算して，この位置をスプレー狙い点とし，ワ
ークの各分割面毎に各動作点に垂直な方向をガン方向と
する。図９に示すように，スプレー狙い点ｑn ′からガ
ン方向に基本設定値として設定されたスプレー距離Ｌ2
だけ離れた点を新たな動作点Ｒn として，これをロボッ
ト動作データ９とする。
置データが生成されたら，次にスプレーＯＮ／ＯＦＦデ
ータを設定する。図４，図５において示された破線はガ
ン先の移動軌跡を示しているが，図６に部分拡大して示
すように，ガン先の移動軌跡とワーク面が交差するポイ
ントｑi〜ｑi+3 がスプレーＯＮ／ＯＦＦ点（Ｑn ）と
なる。しかしながら，この交差ポイントｑi 〜ｑi+3 か
らスプレーＯＮ／ＯＦＦすると，塗り始め，塗り終わり
の部分は塗装むらになる。そこで，スプレーＯＮ／ＯＦ
Ｆ点のずらせ量Ｌ1 を基本設定値として設定しておき，
データ変換部４でロボットの動作データに変換されると
きに，ずらせ量Ｌ1 を考慮して変換を行う。以上のステ
ップ１及びステップ２により，動作点Ｐn とスプレーＯ
Ｎ／ＯＦＦ点Ｑn とが生成され，動作プログラム６とな
る。 （ステップ３）塗装の対象となるワークが平面状の塗装
面である場合には，上記のステップ１〜ステップ２で充
分であるが，対象ワークが例えば自動車ボディのように
曲面を有するワークである場合に，塗装の仕上がりをよ
くするためには塗装ガンの姿勢及び位置を考慮すること
が必要である。そこで，ステップ３における操作は，対
象ワークの三次元モデルに基づいて作業を行う。まず，
ステップ１及びステップ２の作業により，動作点Ｐn と
スプレーＯＮ／ＯＦＦ点Ｑn の設定を行う。図７は対象
ワークとしての自動車ボディを曲面率によって所要部分
に分割した例で，図８はその一部モデルａに対する動作
点Ｐn とスプレーＯＮ／ＯＦＦ点Ｑn との設定方法を示
すものである。図８において，座標系Ｏw のＸ＝０で表
されるＸ−Ｚ平面ｂに，モデルａを投影した図形をディ
スプレイ上に表示して動作点Ｐi とスプレーＯＮ／ＯＦ
Ｆ点Ｑ i との設定を行う。スプレーＯＮ／ＯＦＦ点Ｑi
は，この段階では各分割面毎に面を構成する線分と塗装
ガンの移動軌跡とが交差する点についてのスプレーＯＮ
／ＯＦＦ点ｑi 〜ｑi+3 である。次に，塗装ガンのスプ
レー方向を求める。投影面上の動作点Ｐi とスプレーＯ
Ｎ／ＯＦＦ点Ｑi から三次元ワーク上の動作点Ｐi ′，
Ｑi ′を計算して，この位置をスプレー狙い点とし，ワ
ークの各分割面毎に各動作点に垂直な方向をガン方向と
する。図９に示すように，スプレー狙い点ｑn ′からガ
ン方向に基本設定値として設定されたスプレー距離Ｌ2
だけ離れた点を新たな動作点Ｒn として，これをロボッ
ト動作データ９とする。
【０００９】塗装ガンの姿勢を決定するためには，ガン
方向ベクトル１つだけでは定義できない。そこで，本実
施例においては以下のようにしてガン姿勢を決定する。
三次元座標系での姿勢は各軸周りの回転で表される。回
転の定義方法にはオイラー角，ロール・ピッチ・ヨーな
どがあるが，ここでは図１０，１１に示すようにロール
・ピッチ・ヨーによる回転の定義方法によりガン姿勢を
得る。先に得たガン方向ベクトルをベース座標系の例え
ばＹ軸方向に合わせる。このとき，まずヨーに相当する
Ｙ軸周りの回転を０にしておき，Ｙ軸をガン方向ベクト
ルに合わせるように計算すると，ロール，ピッチが得ら
れる。次に，この姿勢に対してスプレーパターンに応じ
たヨーの角度を考慮して塗装ガンの姿勢が得られる。図
１２に示すようにスプレー狙い点ｑi ′が２つの分解面
に共通した稜線上にある場合，スプレー狙い点ｑi ′に
対して２つのガン姿勢ｒi1，ｒi2の２つが存在するが，
この場合は２つの中間をとるようにガン姿勢ｒi を求め
る。また，図１３に示すように部分的な突出部がある場
合，ステップ３までの手法で作成されたデータは，ｒi
〜ｒi ＋3 までの姿勢が大幅に変化する。ワークの大き
さや形状によっては，突出部が小さい場合には，短い経
路の間に大幅に姿勢が変化することとなり都合が悪くな
る。自動プログラミングの際に，このような短い区間で
姿勢が大きく変化する場合は，自動プログラミングの際
に姿勢の平均化をはかる等の処理をすればよいが，必ず
しも理想的な動作プログラムが作成できるとは限らない
ので，ロボットとワークを画面上に表示して作成した動
作プログラム通りにロボットをシミュレーションし確認
する。以上説明したロボットの塗装プログラムを実行す
るためには，少なくとも６軸の関節軸を有するロボット
が必要となる。これは三次元空間内の任意の一点で任意
の姿勢をとらせるために最低６軸の動作軸を要するため
である。ロボットは関節軸の数が多いほどコストが高く
なる。そこで，塗装作業のケースによって品質が大幅に
低下しない程度の作業が実施できるようにロボットの関
節軸数を減らして低コスト化を図ることも必要となる。
また，対象ワークの塗装対象面が平面である場合のよう
に多くの動作データを必要としない場合には，簡易なロ
ボットで充分に対応できる。適用されるロボットの構成
によって動作データをロボットに合わせて適宜変更する
実施例について説明する。コンベアラインによってワー
クが搬送される場合には，ワークが移動するため移動方
向の自由軸が省略されている場合が多く，例えば，図１
４に示す垂直多関節ロボットにおいてｄ軸がない場合，
あるいは図１５に示す直交型ロボットにおいてはｅ軸
（横方向直動軸）がない場合には，大幅に塗装ガン１１
の姿勢が変わる際に対応できない。図１６に示すような
断面形状を有するワーク１０が同図にＣＶで示される方
向に搬送されている場合，上記実施例においては，塗装
ガン１１のスプレー狙い点がｑi ′からｑi+1 ′に移り
変わると，塗装ガン１１の動作点及び姿勢はｒi からｒ
i+1 になる。このように塗装ガン１１をワーク１０の進
行方向に移動させる必要があるが，ロボットにワーク１
０の移動方向に対する平行移動ができない場合には，こ
の動作はできない。そこで，このような場合には，ロボ
ットがスプレー狙い点ｑi からｑi+1 まで動作する時間
から，ワークの搬送される距離を求め，塗装ガン１１の
スプレー距離を設定値に保つように再計算しなおし，塗
装ガン１１の位置ｒi+1 ′を求めることで塗装品質を大
幅に低下させない塗装作業を実施させることができる。
このように適用されるワークやロボットに合わせてデー
タを変更することにより，簡易なロボットによっても所
要目的を達成できる塗装作業を行わせることができる。
方向ベクトル１つだけでは定義できない。そこで，本実
施例においては以下のようにしてガン姿勢を決定する。
三次元座標系での姿勢は各軸周りの回転で表される。回
転の定義方法にはオイラー角，ロール・ピッチ・ヨーな
どがあるが，ここでは図１０，１１に示すようにロール
・ピッチ・ヨーによる回転の定義方法によりガン姿勢を
得る。先に得たガン方向ベクトルをベース座標系の例え
ばＹ軸方向に合わせる。このとき，まずヨーに相当する
Ｙ軸周りの回転を０にしておき，Ｙ軸をガン方向ベクト
ルに合わせるように計算すると，ロール，ピッチが得ら
れる。次に，この姿勢に対してスプレーパターンに応じ
たヨーの角度を考慮して塗装ガンの姿勢が得られる。図
１２に示すようにスプレー狙い点ｑi ′が２つの分解面
に共通した稜線上にある場合，スプレー狙い点ｑi ′に
対して２つのガン姿勢ｒi1，ｒi2の２つが存在するが，
この場合は２つの中間をとるようにガン姿勢ｒi を求め
る。また，図１３に示すように部分的な突出部がある場
合，ステップ３までの手法で作成されたデータは，ｒi
〜ｒi ＋3 までの姿勢が大幅に変化する。ワークの大き
さや形状によっては，突出部が小さい場合には，短い経
路の間に大幅に姿勢が変化することとなり都合が悪くな
る。自動プログラミングの際に，このような短い区間で
姿勢が大きく変化する場合は，自動プログラミングの際
に姿勢の平均化をはかる等の処理をすればよいが，必ず
しも理想的な動作プログラムが作成できるとは限らない
ので，ロボットとワークを画面上に表示して作成した動
作プログラム通りにロボットをシミュレーションし確認
する。以上説明したロボットの塗装プログラムを実行す
るためには，少なくとも６軸の関節軸を有するロボット
が必要となる。これは三次元空間内の任意の一点で任意
の姿勢をとらせるために最低６軸の動作軸を要するため
である。ロボットは関節軸の数が多いほどコストが高く
なる。そこで，塗装作業のケースによって品質が大幅に
低下しない程度の作業が実施できるようにロボットの関
節軸数を減らして低コスト化を図ることも必要となる。
また，対象ワークの塗装対象面が平面である場合のよう
に多くの動作データを必要としない場合には，簡易なロ
ボットで充分に対応できる。適用されるロボットの構成
によって動作データをロボットに合わせて適宜変更する
実施例について説明する。コンベアラインによってワー
クが搬送される場合には，ワークが移動するため移動方
向の自由軸が省略されている場合が多く，例えば，図１
４に示す垂直多関節ロボットにおいてｄ軸がない場合，
あるいは図１５に示す直交型ロボットにおいてはｅ軸
（横方向直動軸）がない場合には，大幅に塗装ガン１１
の姿勢が変わる際に対応できない。図１６に示すような
断面形状を有するワーク１０が同図にＣＶで示される方
向に搬送されている場合，上記実施例においては，塗装
ガン１１のスプレー狙い点がｑi ′からｑi+1 ′に移り
変わると，塗装ガン１１の動作点及び姿勢はｒi からｒ
i+1 になる。このように塗装ガン１１をワーク１０の進
行方向に移動させる必要があるが，ロボットにワーク１
０の移動方向に対する平行移動ができない場合には，こ
の動作はできない。そこで，このような場合には，ロボ
ットがスプレー狙い点ｑi からｑi+1 まで動作する時間
から，ワークの搬送される距離を求め，塗装ガン１１の
スプレー距離を設定値に保つように再計算しなおし，塗
装ガン１１の位置ｒi+1 ′を求めることで塗装品質を大
幅に低下させない塗装作業を実施させることができる。
このように適用されるワークやロボットに合わせてデー
タを変更することにより，簡易なロボットによっても所
要目的を達成できる塗装作業を行わせることができる。
【００１０】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，ディ
スプレイ画面上に表示されたワークの塗装対象面に対
し，塗装開始点と塗装終了点とを教示すると，ワークの
塗装対象面が平面である場合には，動作軌跡設定手段に
より，ワークの搬送速度と塗装ガンの移動速度とに対応
してワークの塗装対象面上を往復移動する塗装ガンの動
作軌跡が設定される。動作軌跡の設定は，ワークの搬送
速度及び塗装ガンの移動速度とワークの塗装対象面の面
積から，塗装ガンがワークの搬送方向と直交する方向に
往復移動する時間とその回数が算出され，搬送されるワ
ークの塗装対象面に対して隈なく塗装できる動作軌跡が
描かれる。また，ワークの塗装対象面が曲面である場合
には，動作軌跡設定手段により塗装ガンの動作軌跡が設
定され，次いで塗装ガン位置・姿勢データ作成手段によ
り，塗装対象面を分割した各分割面毎にワークデータか
らその三次元位置を算出して，先に設定された動作軌跡
に移動する塗装ガンが各分割面の三次元位置に対して垂
直且つ所定のスプレー距離となる姿勢及び位置に変化動
作させる。従って，搬送されるワークの塗装対象面が平
面である場合は勿論，塗装対象面が曲面である場合に
も，仕上がりのよい塗装作業を行うロボットの塗装動作
プログラムを容易に設定することができる。
スプレイ画面上に表示されたワークの塗装対象面に対
し，塗装開始点と塗装終了点とを教示すると，ワークの
塗装対象面が平面である場合には，動作軌跡設定手段に
より，ワークの搬送速度と塗装ガンの移動速度とに対応
してワークの塗装対象面上を往復移動する塗装ガンの動
作軌跡が設定される。動作軌跡の設定は，ワークの搬送
速度及び塗装ガンの移動速度とワークの塗装対象面の面
積から，塗装ガンがワークの搬送方向と直交する方向に
往復移動する時間とその回数が算出され，搬送されるワ
ークの塗装対象面に対して隈なく塗装できる動作軌跡が
描かれる。また，ワークの塗装対象面が曲面である場合
には，動作軌跡設定手段により塗装ガンの動作軌跡が設
定され，次いで塗装ガン位置・姿勢データ作成手段によ
り，塗装対象面を分割した各分割面毎にワークデータか
らその三次元位置を算出して，先に設定された動作軌跡
に移動する塗装ガンが各分割面の三次元位置に対して垂
直且つ所定のスプレー距離となる姿勢及び位置に変化動
作させる。従って，搬送されるワークの塗装対象面が平
面である場合は勿論，塗装対象面が曲面である場合に
も，仕上がりのよい塗装作業を行うロボットの塗装動作
プログラムを容易に設定することができる。
【図１】本発明の実施例に係る塗装ロボットの自動プロ
グラミング装置の構成を示すブロック図。
グラミング装置の構成を示すブロック図。
【図２】ワークの三次元方向を説明する斜視図。
【図３】ディスプレイ画面上に表示されるワークの二次
元画像図に対する動作点の設定を示す説明図。
元画像図に対する動作点の設定を示す説明図。
【図４】設定された動作点に基づきプログラミングされ
た塗装ガンの動作軌跡を示す説明図。
た塗装ガンの動作軌跡を示す説明図。
【図５】塗装ガンの往復パス数が整数にならない場合の
動作軌跡を示す説明図。
動作軌跡を示す説明図。
【図６】スプレーＯＮ／ＯＦＦ点の設定方法を示す説明
図。
図。
【図７】ワークの塗装対象面が曲面である場合の例を示
す自動車ボディの部分を曲面率に対応して分割した斜視
図。
す自動車ボディの部分を曲面率に対応して分割した斜視
図。
【図８】曲面を有するワークをディスプレイ画面上に二
次元画像として表示して動作点を設定する方法を示す説
明図。
次元画像として表示して動作点を設定する方法を示す説
明図。
【図９】塗装ガンの姿勢，位置を設定する方法を示す説
明図。
明図。
【図１０】姿勢角度の設定方法を示す説明図。
【図１１】塗装ガンの姿勢角度の設定方法を示す説明
図。
図。
【図１２】塗装対象面の分割された面の角度が変化する
位置での塗装ガンの姿勢の決定方法を示す説明図。
位置での塗装ガンの姿勢の決定方法を示す説明図。
【図１３】塗装対象面の分割された面の角度が変化する
位置での塗装ガンの姿勢の決定方法を示す説明図。
位置での塗装ガンの姿勢の決定方法を示す説明図。
【図１４】垂直多関節型ロボットの例を示す模式図。
【図１５】直交型ロボットの例を示す斜視図。
【図１６】Ｘ軸方向の平行移動ができないロボットによ
る動作を説明する模式図。
る動作を説明する模式図。
【図１７】直交座標系ロボットの例を示す斜視図。
【図１８】従来例の塗装ロボットの動作教示装置の構成
を示す構成図。
を示す構成図。
【図１９】従来例の塗装ロボットの動作環境の構成を示
す平面配置図。
す平面配置図。
１──自動プログラミング部（動作軌跡設定手段） ２──三次元データ入力部 ３──動作シュミレーション部 ４──データ変換部（塗装ガン位置・姿勢設定手段） ５──三次元ワークデータ ７──ロボットデータ ８──環境データ ９──ロボット動作データ １０──ワーク １１──塗装ガン
Claims (2)
- 【請求項１】 所定方向に所定速度で搬送されるワーク
の塗装対象面に対し塗装ガンを前記ワークの搬送方向と
直交する方向に所定速度で往復移動させて塗装を行う塗
装ロボットの動作を教示する塗装ロボットの自動プログ
ラミング装置において，前記塗装対象面が平面である前
記ワークの搬送方向と前記塗装ガンの移動方向との二次
元画像として表示されるディスプレイ画面上に前記ワー
クの塗装対象面を表示して，塗装ガンの移動方向一端の
塗装開始点と移動方向他端の塗装終了点とを教示するこ
とにより，前記ワークの搬送速度と前記塗装ガンの移動
速度とに対応した動作軌跡を設定する動作軌跡設定手段
を設けてなることを特徴とする塗装ロボットの自動プロ
グラミング装置。 - 【請求項２】 所定方向に所定速度で搬送されるワーク
の塗装対象面に対し塗装ガンを前記ワークの搬送方向と
直交する方向に所定速度で往復移動させて塗装を行う塗
装ロボットの動作を教示する塗装ロボットの自動プログ
ラミング装置において，前記塗装対象面が曲面である前
記ワークの搬送方向と前記塗装ガンの移動方向との二次
元画像として表示されるディスプレイ画面上に前記ワー
クの塗装対象面の投影図を表示して，塗装ガンの移動方
向一端の塗装開始点と移動方向他端の塗装終了点とを教
示することにより，前記ワークの搬送速度と前記塗装ガ
ンの移動速度とに対応した動作軌跡を設定する動作軌跡
設定手段と，前記塗装対象面を分割して各分割面毎の三
次元位置を求め，各分割面の三次元位置に対して垂直と
なるガン方向と所定スプレー距離とに塗装ガンの位置と
姿勢とを設定する塗装ガン位置・姿勢データ作成手段と
を設けてなることを特徴とする塗装ロボットの自動プロ
グラミング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086930A JPH05289722A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 塗装ロボットの自動プログラミング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086930A JPH05289722A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 塗装ロボットの自動プログラミング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05289722A true JPH05289722A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13900585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4086930A Pending JPH05289722A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 塗装ロボットの自動プログラミング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05289722A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07195001A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-01 | Bridgestone Corp | 塗装ロボット |
| JPH07195000A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-01 | Bridgestone Corp | 塗装ロボット |
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-
1992
- 1992-04-08 JP JP4086930A patent/JPH05289722A/ja active Pending
Cited By (26)
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