JPH08211921A - レーザロボットの教示方法 - Google Patents
レーザロボットの教示方法Info
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- JPH08211921A JPH08211921A JP7037788A JP3778895A JPH08211921A JP H08211921 A JPH08211921 A JP H08211921A JP 7037788 A JP7037788 A JP 7037788A JP 3778895 A JP3778895 A JP 3778895A JP H08211921 A JPH08211921 A JP H08211921A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ジョグ送りを利用するレーザロボットの教示
作業の改良。 【構成】 教示を行なう準備として、ＸA 軸とＹA 軸で
張られる平面がワーク面４と一致するようにユーザ座標
系ΣA を設定する。レーザツール１から照準用のレーザ
ビーム３を出射させ、ジョグ送りを利用して加工点位置
Ｐ1'を定める。ワーク面４とレーザツール１の距離は、
照準用のレーザビーム３の照射点が視認し易い程度の適
当な距離とする。この時のツール先端点位置Ｐ1 とＰ1'
を結ぶ直線の方程式に基づき、位置Ｐ1'から直線Ｐ1 Ｐ
1'に沿ってＰ1 方向へ距離ｄ離れた点Ｐd の位置を計算
する。計算された点Ｐd の位置のデータは加工プログラ
ム用の位置データとして書き込む。位置Ｐ1 のデータ
と、位置Ｐ1 と位置Ｐd との間の位置シフト量を表わす
データに分けて加工プログラムのデータを書き込む方式
としても良い。
作業の改良。 【構成】 教示を行なう準備として、ＸA 軸とＹA 軸で
張られる平面がワーク面４と一致するようにユーザ座標
系ΣA を設定する。レーザツール１から照準用のレーザ
ビーム３を出射させ、ジョグ送りを利用して加工点位置
Ｐ1'を定める。ワーク面４とレーザツール１の距離は、
照準用のレーザビーム３の照射点が視認し易い程度の適
当な距離とする。この時のツール先端点位置Ｐ1 とＰ1'
を結ぶ直線の方程式に基づき、位置Ｐ1'から直線Ｐ1 Ｐ
1'に沿ってＰ1 方向へ距離ｄ離れた点Ｐd の位置を計算
する。計算された点Ｐd の位置のデータは加工プログラ
ム用の位置データとして書き込む。位置Ｐ1 のデータ
と、位置Ｐ1 と位置Ｐd との間の位置シフト量を表わす
データに分けて加工プログラムのデータを書き込む方式
としても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、切断、溶接、卦書き
等に使用される加工用レーザを搭載したロボット（以
下、「レーザロボット」と言う。）に、加工プログラム
の作成に必要なデータ（加工時のレーザロボットの移動
経路を定める為のデータ）を教示する方法に関する。
等に使用される加工用レーザを搭載したロボット（以
下、「レーザロボット」と言う。）に、加工プログラム
の作成に必要なデータ（加工時のレーザロボットの移動
経路を定める為のデータ）を教示する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザロボットを用いてワークに対する
切断、溶接等の加工を行なうことは従来より知られてい
る技術である。レーザロボットを加工に用いる場合に
は、加工用レーザから出射されたレーザビームが希望す
る加工経路（切断経路、溶接経路等）に沿って走査され
るよう、前もってレーザロボットに移動経路を教示して
おく必要がある。この教示を通して作成されるレーザロ
ボットの動作プログラムは加工プログラムと呼ばれてい
る。
切断、溶接等の加工を行なうことは従来より知られてい
る技術である。レーザロボットを加工に用いる場合に
は、加工用レーザから出射されたレーザビームが希望す
る加工経路（切断経路、溶接経路等）に沿って走査され
るよう、前もってレーザロボットに移動経路を教示して
おく必要がある。この教示を通して作成されるレーザロ
ボットの動作プログラムは加工プログラムと呼ばれてい
る。
【０００３】加工プログラムを作成する為のレーザロボ
ットの教示には、次のような方法が利用されている。 （１）経路を特定するに必要な少数のパラメータを加工
プログラムデータの設定画面上で設定し、設定されたパ
ラメータの値を用いて加工プログラムのデータを内部的
に計算することにより、レーザロボットの教示を行なう
方法。これは簡単な図形要素（円、長穴、四角形、コー
ナ付の四角形等）で記述される経路を教示する際に適し
た一つの方法である。なお、この方法では、下記（３）
のジョグ送りによる方法が必要に応じて援用される。
ットの教示には、次のような方法が利用されている。 （１）経路を特定するに必要な少数のパラメータを加工
プログラムデータの設定画面上で設定し、設定されたパ
ラメータの値を用いて加工プログラムのデータを内部的
に計算することにより、レーザロボットの教示を行なう
方法。これは簡単な図形要素（円、長穴、四角形、コー
ナ付の四角形等）で記述される経路を教示する際に適し
た一つの方法である。なお、この方法では、下記（３）
のジョグ送りによる方法が必要に応じて援用される。
【０００４】例えば、四角形をなす移動経路の教示を行
なう場合であれば、図１に示したように、四角形の縦横
の長さＬ1 ，Ｌ2 を設定するとともに、ジョグ送りを利
用して、四角形の中心点ｘ1 （一般には、図形要素の特
定点）の位置をツール先端点の位置として教示する。こ
れにより、必要な点ｘ2 〜ｘ6 の位置が内部的に計算さ
れ、その値が自動的に加工プログラムに書き込まれる。
なう場合であれば、図１に示したように、四角形の縦横
の長さＬ1 ，Ｌ2 を設定するとともに、ジョグ送りを利
用して、四角形の中心点ｘ1 （一般には、図形要素の特
定点）の位置をツール先端点の位置として教示する。こ
れにより、必要な点ｘ2 〜ｘ6 の位置が内部的に計算さ
れ、その値が自動的に加工プログラムに書き込まれる。
【０００５】（２）経路を特定する為の位置データを直
接書き込む方法。この方法は、簡単な図形要素で記述す
ることが難しい経路を教示する際に利用される方法の一
つである。例えば、アルファベットで構成されるパター
ンの切り出し加工を行なう場合であれば、予めオフライ
ンでそのパターンを特定するに必要な教示点の位置デー
タを計算しておき、これを加工プログラムのデータとし
て直接的に書き込む。
接書き込む方法。この方法は、簡単な図形要素で記述す
ることが難しい経路を教示する際に利用される方法の一
つである。例えば、アルファベットで構成されるパター
ンの切り出し加工を行なう場合であれば、予めオフライ
ンでそのパターンを特定するに必要な教示点の位置デー
タを計算しておき、これを加工プログラムのデータとし
て直接的に書き込む。
【０００６】（３）ジョグ送りによるティーチング・プ
レイバック方式を利用した方法。この方法は、簡単な図
形要素で記述することが難しい経路を教示する際に頻繁
に利用されている。
レイバック方式を利用した方法。この方法は、簡単な図
形要素で記述することが難しい経路を教示する際に頻繁
に利用されている。
【０００７】レーザロボットには、加工用のレーザビー
ムとは別に、目視照準用のレーザビーム（通常は、赤色
のＨｅ−Ｎｅレーザビーム）を加工用のレーザビームと
同軸的に照射する為の装備がなされていることが通例で
ある。従って、ジョグ送りを利用した教示を行なう場合
には、教示点位置を定める為にこの照準用のレーザビー
ムが利用出来る。
ムとは別に、目視照準用のレーザビーム（通常は、赤色
のＨｅ−Ｎｅレーザビーム）を加工用のレーザビームと
同軸的に照射する為の装備がなされていることが通例で
ある。従って、ジョグ送りを利用した教示を行なう場合
には、教示点位置を定める為にこの照準用のレーザビー
ムが利用出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記（３）あるいは
（１）の方法を適用する際に利用されるジョグ送りによ
る位置教示は、ロボットの持つ位置認識能力を活用した
もので、照準用のレーザビームを適宜援用しながらワー
ク上の位置との対応を視認しながら教示点を定め得ると
いう長所を一応有している。
（１）の方法を適用する際に利用されるジョグ送りによ
る位置教示は、ロボットの持つ位置認識能力を活用した
もので、照準用のレーザビームを適宜援用しながらワー
ク上の位置との対応を視認しながら教示点を定め得ると
いう長所を一応有している。
【０００９】しかし、実際にワーク上のレーザビーム照
射位置と教示点との対応関係を正確に見極めることは、
必ずしも容易ではない。図２はその理由を簡単に説明す
る模式図である。同図において、符号１はレーザロボッ
トの手先（図示省略）に装着されたレーザツールの例で
あるが、その先端に形成された照射口２からワーク面４
に向けてレーザビーム３が照射される。ロボットのツー
ル先端点ＴＣＰは、通常、この照射口付近に設定され
る。
射位置と教示点との対応関係を正確に見極めることは、
必ずしも容易ではない。図２はその理由を簡単に説明す
る模式図である。同図において、符号１はレーザロボッ
トの手先（図示省略）に装着されたレーザツールの例で
あるが、その先端に形成された照射口２からワーク面４
に向けてレーザビーム３が照射される。ロボットのツー
ル先端点ＴＣＰは、通常、この照射口付近に設定され
る。
【００１０】このレーザビーム３は、加工実行時には高
出力の加工用ビームであるが、オペレータの操作により
適宜低出力の照準用ビームに切り換えが可能である。ジ
ョグ送りを利用した教示時には、オペレータは照準用の
レーザビーム３の照射点（加工点）５の位置を視認しな
がら希望する教示点を定めていく。
出力の加工用ビームであるが、オペレータの操作により
適宜低出力の照準用ビームに切り換えが可能である。ジ
ョグ送りを利用した教示時には、オペレータは照準用の
レーザビーム３の照射点（加工点）５の位置を視認しな
がら希望する教示点を定めていく。
【００１１】この時の照射口２とワーク面４との間の距
離Ｄは、当然、実際に加工が行なわれる際に望まれる距
離（加工ギャップ）と一致していなければならない。多
くの場合、レーザ加工に適した加工ギャップＤは非常に
小さく、例えば、Ｄ＝２ｍｍ〜３ｍｍの程度である。レ
ーザツール１の基部から照射口２に至る部分は、先細り
形状を有していることが通常であるが、このような小さ
な加工ギャップＤの下でオペレータが照射点５を短時間
で正確に認識することは一般に容易でない。
離Ｄは、当然、実際に加工が行なわれる際に望まれる距
離（加工ギャップ）と一致していなければならない。多
くの場合、レーザ加工に適した加工ギャップＤは非常に
小さく、例えば、Ｄ＝２ｍｍ〜３ｍｍの程度である。レ
ーザツール１の基部から照射口２に至る部分は、先細り
形状を有していることが通常であるが、このような小さ
な加工ギャップＤの下でオペレータが照射点５を短時間
で正確に認識することは一般に容易でない。
【００１２】例えば、凹部のワーク面の加工を行なう場
合には照射点５が隠れて視認困難となる。また、照射点
５の位置を正確に確認する為に照射点５に目を近付ける
ことは当然危険を伴うことになる。従って、ジョグ送り
を利用して教示を行なう為には、細心の注意と大きな作
業負担が要求されていた。なお、照準用のレーザビーム
を照射しない場合には、照射口２に正対するワーク面上
の位置を加工点と考えて教示を行なうが、その場合にも
同様あるいはそれ以上の困難を伴うことは明らかであ
る。
合には照射点５が隠れて視認困難となる。また、照射点
５の位置を正確に確認する為に照射点５に目を近付ける
ことは当然危険を伴うことになる。従って、ジョグ送り
を利用して教示を行なう為には、細心の注意と大きな作
業負担が要求されていた。なお、照準用のレーザビーム
を照射しない場合には、照射口２に正対するワーク面上
の位置を加工点と考えて教示を行なうが、その場合にも
同様あるいはそれ以上の困難を伴うことは明らかであ
る。
【００１３】そこで、本願発明は上記従来技術の問題点
を解決する為に、ジョグ送りの方式を用いてレーザロボ
ットの教示を行なう際に、レーザツールの先端（照射
口）とワーク面の間の距離を実際の加工に適した距離よ
りも大きくとることが出来る教示方法を提供しようとす
るものである。
を解決する為に、ジョグ送りの方式を用いてレーザロボ
ットの教示を行なう際に、レーザツールの先端（照射
口）とワーク面の間の距離を実際の加工に適した距離よ
りも大きくとることが出来る教示方法を提供しようとす
るものである。
【００１４】また、本願発明はそのことを通して、ジョ
グ送り方式を利用した加工プログラム作成時に、作業負
担を軽減し、短時間で正確な教示を行い易くしようとす
るものである。
グ送り方式を利用した加工プログラム作成時に、作業負
担を軽減し、短時間で正確な教示を行い易くしようとす
るものである。
【００１５】
【問題点を解決するための手段】本願発明は、ソフトウ
ェア処理能力を有するロボット制御装置によって制御さ
れるとともに加工用のレーザビームと照準用のレーザビ
ームを選択的に出射するレーザツールを搭載したレーザ
ロボットについて上記課題を解決する。
ェア処理能力を有するロボット制御装置によって制御さ
れるとともに加工用のレーザビームと照準用のレーザビ
ームを選択的に出射するレーザツールを搭載したレーザ
ロボットについて上記課題を解決する。
【００１６】本願発明の方法では、教示に先だって加工
対象ワーク面に関連させた姿勢を有する座標系が設定さ
れる。
対象ワーク面に関連させた姿勢を有する座標系が設定さ
れる。
【００１７】そして、レーザロボットのジョグ送り操作
によって照準用のレーザビームの照射点を希望する加工
点Ｐ1'に一致させる。更に、照準用のレーザビームの照
射点を前記加工点Ｐ1'に一致させた時点におけるツール
先端点の位置Ｐ1 を表わすデータと前記設定された座標
系とワーク面との関係を表わすデータに基づいて、前記
照準用のレーザビームに対応した直線に沿って前記加工
点Ｐ1'から希望する加工ギャップに相当する距離ｄだけ
離隔した位置Ｐd に関するデータを作成して加工プログ
ラム用のデータとして前記ロボット制御装置内のメモリ
に書き込む。
によって照準用のレーザビームの照射点を希望する加工
点Ｐ1'に一致させる。更に、照準用のレーザビームの照
射点を前記加工点Ｐ1'に一致させた時点におけるツール
先端点の位置Ｐ1 を表わすデータと前記設定された座標
系とワーク面との関係を表わすデータに基づいて、前記
照準用のレーザビームに対応した直線に沿って前記加工
点Ｐ1'から希望する加工ギャップに相当する距離ｄだけ
離隔した位置Ｐd に関するデータを作成して加工プログ
ラム用のデータとして前記ロボット制御装置内のメモリ
に書き込む。
【００１８】加工点Ｐ1'を指定する際のツール先端点位
置Ｐ1 は、加工点Ｐ1'から見て前記位置Ｐd より遠方と
される。ロボット制御装置内のメモリに書き込まれるデ
ータは、（１）前記位置Ｐd 自体を表わすデータ、ある
いは（２）位置Ｐ1 を表わすデータと、前記位置Ｐ1 と
前記位置Ｐ2 位置関係を表わすデータ（シフト量デー
タ）に分かれた形態とすることが出来る。また、前記距
離ｄがｄ＝０に設定する場合も有り得る。
置Ｐ1 は、加工点Ｐ1'から見て前記位置Ｐd より遠方と
される。ロボット制御装置内のメモリに書き込まれるデ
ータは、（１）前記位置Ｐd 自体を表わすデータ、ある
いは（２）位置Ｐ1 を表わすデータと、前記位置Ｐ1 と
前記位置Ｐ2 位置関係を表わすデータ（シフト量デー
タ）に分かれた形態とすることが出来る。また、前記距
離ｄがｄ＝０に設定する場合も有り得る。
【００１９】
【作用】本願発明に従えば、教示を行なう準備として、
加工対象ワーク面に関連させた姿勢を有する座標系が設
定される。この座標系はワーク面に即して、通常、ユー
ザによって設定される。典型的には、ＸA 軸とＹA 軸で
張られる平面がワーク面と一致するようにユーザ座標系
が設定される。
加工対象ワーク面に関連させた姿勢を有する座標系が設
定される。この座標系はワーク面に即して、通常、ユー
ザによって設定される。典型的には、ＸA 軸とＹA 軸で
張られる平面がワーク面と一致するようにユーザ座標系
が設定される。
【００２０】レーザツールから照準用のレーザビームを
出射させ、ジョグ送りを利用して加工点位置Ｐ1'を選択
する。ワーク面とレーザツールの距離は、照準用のレー
ザビーム３の照射点が視認し易い余裕を持った適当な距
離とすることが出来る。
出射させ、ジョグ送りを利用して加工点位置Ｐ1'を選択
する。ワーク面とレーザツールの距離は、照準用のレー
ザビーム３の照射点が視認し易い余裕を持った適当な距
離とすることが出来る。
【００２１】この時のツール先端点位置Ｐ1 とＰ1'を結
ぶ直線の方程式に基づき、位置Ｐ1'から直線Ｐ1 Ｐ1'に
沿ってＰ1 方向へ距離ｄ離れた点Ｐd の位置を表わすデ
ータがロボット制御装置のソフトウェア処理によって計
算される。
ぶ直線の方程式に基づき、位置Ｐ1'から直線Ｐ1 Ｐ1'に
沿ってＰ1 方向へ距離ｄ離れた点Ｐd の位置を表わすデ
ータがロボット制御装置のソフトウェア処理によって計
算される。
【００２２】加工プログラムのデータの書き込み形態と
して２つの方式が可能である。第１の方式では、計算さ
れた点Ｐd の位置のデータ自体が加工プログラム用の位
置データとして書き込まれる。第２の方式では、位置Ｐ
1 のデータと、位置Ｐ1 と位置Ｐd との間の位置シフト
量を表わすデータに分けて加工プログラムのデータが書
き込まれる。第２の方式を採用した場合には、再生運転
時に位置Ｐd を実現させる為の計算処理が行なわれる。
して２つの方式が可能である。第１の方式では、計算さ
れた点Ｐd の位置のデータ自体が加工プログラム用の位
置データとして書き込まれる。第２の方式では、位置Ｐ
1 のデータと、位置Ｐ1 と位置Ｐd との間の位置シフト
量を表わすデータに分けて加工プログラムのデータが書
き込まれる。第２の方式を採用した場合には、再生運転
時に位置Ｐd を実現させる為の計算処理が行なわれる。
【００２３】いずれの方式を採用した場合も、実際の加
工時の加工ギャップにとらわれることなく、余裕を持っ
た位置から照準用のレーザビームを照射して加工点を指
定することが出来る。従って、教示作業の精度と効率が
改善される。
工時の加工ギャップにとらわれることなく、余裕を持っ
た位置から照準用のレーザビームを照射して加工点を指
定することが出来る。従って、教示作業の精度と効率が
改善される。
【００２４】
【実施例】図３は、本願発明で使用可能なレーザロボッ
トのシステム構成の概要を要部ブロック図で例示したも
のである。これを説明すると、１０はロボット制御機能
とレーザツールの制御機能を兼備したロボット制御装置
である。ロボット制御装置１０は中央演算処理装置（以
下、ＣＰＵという。）１１を有し、該ＣＰＵ１１には、
ＲＯＭからなるメモリ１２、ＲＡＭからなるメモリ１
３、不揮発性メモリ１４、液晶ディスプレイとキーボー
ドを備えた教示操作盤１５、サーボ回路１７を経てレー
ザロボット本体３０に接続されたロボット軸制御部１
６、レーザツール１の電源部２０に接続された汎用信号
インターフェイス１５、が各々バス１９を介して接続さ
れている。
トのシステム構成の概要を要部ブロック図で例示したも
のである。これを説明すると、１０はロボット制御機能
とレーザツールの制御機能を兼備したロボット制御装置
である。ロボット制御装置１０は中央演算処理装置（以
下、ＣＰＵという。）１１を有し、該ＣＰＵ１１には、
ＲＯＭからなるメモリ１２、ＲＡＭからなるメモリ１
３、不揮発性メモリ１４、液晶ディスプレイとキーボー
ドを備えた教示操作盤１５、サーボ回路１７を経てレー
ザロボット本体３０に接続されたロボット軸制御部１
６、レーザツール１の電源部２０に接続された汎用信号
インターフェイス１５、が各々バス１９を介して接続さ
れている。
【００２５】レーザツール１は、例えば炭酸ガスレーザ
とＨｅ−Ｎｅレーザを備えた周知の構造のものであり、
そのオン・オフ及び両レーザの切換は電源部２０に対し
てロボット制御装置１０から指令を送ることによって行
なわれる。ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１がシステムの全
体の制御に必要な各種のプログラムが格納される。ＲＡ
Ｍ１３はデ−タの一時記憶や演算の為に利用出来るメモ
リである。
とＨｅ−Ｎｅレーザを備えた周知の構造のものであり、
そのオン・オフ及び両レーザの切換は電源部２０に対し
てロボット制御装置１０から指令を送ることによって行
なわれる。ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１がシステムの全
体の制御に必要な各種のプログラムが格納される。ＲＡ
Ｍ１３はデ−タの一時記憶や演算の為に利用出来るメモ
リである。
【００２６】不揮発性メモリ１４には、レーザロボット
の動作内容を定める各種プログラム及び設定値が格納さ
れる。ここでは、特に、以下に説明する方式１または方
式２に従って、加工プログラムデータを自動作成する為
のプログラム並びに作成されるプログラムデータを格納
する為の領域が設定されている。また、最適の加工ギャ
ップｄの値や、ロボットに設定される各種座標系のデー
タも不揮発性メモリ１４内に格納される。
の動作内容を定める各種プログラム及び設定値が格納さ
れる。ここでは、特に、以下に説明する方式１または方
式２に従って、加工プログラムデータを自動作成する為
のプログラム並びに作成されるプログラムデータを格納
する為の領域が設定されている。また、最適の加工ギャ
ップｄの値や、ロボットに設定される各種座標系のデー
タも不揮発性メモリ１４内に格納される。
【００２７】以下、図４を参照図に加え、このようなレ
ーザロボットシステムを用いて、本願発明の方法を実施
する手順並びにロボット制御装置１０内で実行される処
理について順を追って説明する。なお、ツール座標系Σ
B は従来と同様に、レーザツール１の照射口付近にレー
ザビーム３の照射光路とＺB 軸方向を一致させて設定済
みであるものとする。
ーザロボットシステムを用いて、本願発明の方法を実施
する手順並びにロボット制御装置１０内で実行される処
理について順を追って説明する。なお、ツール座標系Σ
B は従来と同様に、レーザツール１の照射口付近にレー
ザビーム３の照射光路とＺB 軸方向を一致させて設定済
みであるものとする。
【００２８】［１］ユーザ座標系の設定 先ず、教示を行なう準備として、図４に示したように、
ユーザ座標ΣA を設定する。この座標系は、ワーク面４
と関連させた姿勢で設定されるが、ワーク面４との関係
は簡単であることが好ましい。ここでは、一例として、
ＸA 軸とＹA 軸で張られる平面がワーク面４と一致する
ユーザ座標系ΣA を設定する（ワーク面４に立てた法線
方向をＺA 軸方向と一致させる）。
ユーザ座標ΣA を設定する。この座標系は、ワーク面４
と関連させた姿勢で設定されるが、ワーク面４との関係
は簡単であることが好ましい。ここでは、一例として、
ＸA 軸とＹA 軸で張られる平面がワーク面４と一致する
ユーザ座標系ΣA を設定する（ワーク面４に立てた法線
方向をＺA 軸方向と一致させる）。
【００２９】［２］ジョグ送りによる加工点の指定 教示操作盤１５を操作して、レーザツール１から照準用
のレーザビーム３を出射させる。そして、ジョグ送りを
利用しながら希望する加工点位置に照準用のレーザビー
ム３の照射点を一致させる。ここで重要なことは、従来
技術のように、レーザツール１の照射口とワーク面４の
間の距離を加工実行時の小さな加工ギャップＤと一致さ
せる必要がないことである。
のレーザビーム３を出射させる。そして、ジョグ送りを
利用しながら希望する加工点位置に照準用のレーザビー
ム３の照射点を一致させる。ここで重要なことは、従来
技術のように、レーザツール１の照射口とワーク面４の
間の距離を加工実行時の小さな加工ギャップＤと一致さ
せる必要がないことである。
【００３０】即ち、オペレータに要求されることは、照
準用のレーザビーム３の照射点を希望する加工点に正確
に一致させることと、ワーク面４に対するレーザロボッ
ト１の姿勢（レーザビーム３の照射方向）を正しく決め
ることだけである。即ち、ワーク面４とレーザツール１
の距離は、照準用のレーザビーム３の照射点が視認し易
い程度の適当な距離（例えば数ｃｍ）とすれば良い。
準用のレーザビーム３の照射点を希望する加工点に正確
に一致させることと、ワーク面４に対するレーザロボッ
ト１の姿勢（レーザビーム３の照射方向）を正しく決め
ることだけである。即ち、ワーク面４とレーザツール１
の距離は、照準用のレーザビーム３の照射点が視認し易
い程度の適当な距離（例えば数ｃｍ）とすれば良い。
【００３１】［３］再生運転時（加工時）に実現される
べきツール先端点位置の計算 ジョグ送りにより、照準用のレーザビーム３の照射点が
希望する加工点に正確に一致し、ワーク面４に対するレ
ーザロボット１の姿勢が正しく選ばれた状態における照
準用のレーザビーム３の照射点（加工点）の位置をＰ1'
とする。また、その時のツール座標系ΣB の原点位置を
Ｐ1 、位置・姿勢をユーザ座標系ΣA で表わした行列を
記号ＴB で各々表わすこととする。
べきツール先端点位置の計算 ジョグ送りにより、照準用のレーザビーム３の照射点が
希望する加工点に正確に一致し、ワーク面４に対するレ
ーザロボット１の姿勢が正しく選ばれた状態における照
準用のレーザビーム３の照射点（加工点）の位置をＰ1'
とする。また、その時のツール座標系ΣB の原点位置を
Ｐ1 、位置・姿勢をユーザ座標系ΣA で表わした行列を
記号ＴB で各々表わすこととする。
【００３２】行列ＴB は、ノーマルベクトル、オリエン
テーションベクトル、アプローチベクトル、位置ベクト
ルの各成分を（ｎx ，ｎy ，ｎz ），（ｏx ，ｏy ，ｏ
z ），（ａx ，ａy ，ａz ），（ｐx ，ｐy ，ｐz ）と
して、図４中に併記したように表わされる。
テーションベクトル、アプローチベクトル、位置ベクト
ルの各成分を（ｎx ，ｎy ，ｎz ），（ｏx ，ｏy ，ｏ
z ），（ａx ，ａy ，ａz ），（ｐx ，ｐy ，ｐz ）と
して、図４中に併記したように表わされる。
【００３３】今、加工ギャップＤを照射口付近に設定さ
れているＴＣＰ（ツール座標系ΣBの原点ＯB ）と照射
点Ｐ1'の間の距離で測ることにすれば、図４に示されて
いるように、実際の加工実行時にレーザロボットのツー
ル先端点が位置すべき点は、レーザビーム３上で点Ｐ1'
から点Ｐ1 へ向かって距離ｄだけ隔たった点Ｐd とな
る。この点Ｐd の位置は次のように計算される。点Ｐ1
とＰ1'を直線で結び、その直線上の任意の点をＰ2 （ｐ
1x，ｐ1y，ｐ1z）とする。この直線の方程式は、パラメ
ータｔを用いたパラメータ表示によって、次式（１）の
ように書ける。
れているＴＣＰ（ツール座標系ΣBの原点ＯB ）と照射
点Ｐ1'の間の距離で測ることにすれば、図４に示されて
いるように、実際の加工実行時にレーザロボットのツー
ル先端点が位置すべき点は、レーザビーム３上で点Ｐ1'
から点Ｐ1 へ向かって距離ｄだけ隔たった点Ｐd とな
る。この点Ｐd の位置は次のように計算される。点Ｐ1
とＰ1'を直線で結び、その直線上の任意の点をＰ2 （ｐ
1x，ｐ1y，ｐ1z）とする。この直線の方程式は、パラメ
ータｔを用いたパラメータ表示によって、次式（１）の
ように書ける。
【００３４】 （ｐ2x−ｐ1x）／ａx ＝（ｐ2y−ｐ1y）／ａy ＝（ｐ2z−ｐ1z）／ａz ・・・（１） この（１）式から、直ちに次式（２）〜（４）の関係が
得られる。 ｐ2x＝ｐ1x＋ａx ｔ ・・・（２） ｐ2y＝ｐ1y＋ａy ｔ ・・・（３） ｐ2z＝ｐ1z＋ａz ｔ ・・・（４） （４）式で、ｐ2z＝０とした時のｔの値を式（１），
（２）に代入すれば、点Ｐ1'の位置が求まる（一般に
は、ワーム面と直線Ｐ1 Ｐ1'の交点位置として計算され
る）。
得られる。 ｐ2x＝ｐ1x＋ａx ｔ ・・・（２） ｐ2y＝ｐ1y＋ａy ｔ ・・・（３） ｐ2z＝ｐ1z＋ａz ｔ ・・・（４） （４）式で、ｐ2z＝０とした時のｔの値を式（１），
（２）に代入すれば、点Ｐ1'の位置が求まる（一般に
は、ワーム面と直線Ｐ1 Ｐ1'の交点位置として計算され
る）。
【００３５】次いで、位置Ｐ1'から直線Ｐ1 Ｐ1'に沿っ
てＰ1 方向へ距離ｄ離れた点Ｐd の位置（ｐdx，ｐdy，
ｐdz）を計算すれば、それが求める点の位置をユーザ座
標系ΣA 上で表わしたものである。上記求められたＰ1'
の位置を（ｐ1x' ，ｐ1y'，０）とし、 （ｐ1x＋ａx ｔ−ｐ1x' ）2 ＋（ｐ1y＋ａy ｔ−ｐ1y' ）2 ＋（ｐ1z＋ａz ） ＝ｄ2 ・・・（５） をｔに関して解き、点Ｐ1 に近い方の点を与えるｔを選
ぶ。このｔをｔd として式（２）〜（４）を計算すれ
ば、点Ｐd の位置（ｐdx，ｐdy，ｐdz）が次式（６）〜
（８）で求められる。
てＰ1 方向へ距離ｄ離れた点Ｐd の位置（ｐdx，ｐdy，
ｐdz）を計算すれば、それが求める点の位置をユーザ座
標系ΣA 上で表わしたものである。上記求められたＰ1'
の位置を（ｐ1x' ，ｐ1y'，０）とし、 （ｐ1x＋ａx ｔ−ｐ1x' ）2 ＋（ｐ1y＋ａy ｔ−ｐ1y' ）2 ＋（ｐ1z＋ａz ） ＝ｄ2 ・・・（５） をｔに関して解き、点Ｐ1 に近い方の点を与えるｔを選
ぶ。このｔをｔd として式（２）〜（４）を計算すれ
ば、点Ｐd の位置（ｐdx，ｐdy，ｐdz）が次式（６）〜
（８）で求められる。
【００３６】 ｐdx＝ｐ1x＋ａx ｔd ・・・（６） ｐdy＝ｐ1y＋ａy ｔd ・・・（７） ｐdz＝ｐ1z＋ａz ｔd ・・・（８） ［４］加工プログラムデータの作成／書込 上記［３］で求められた位置Ｐd を表わすデータから加
工プログラムに書き込むデータを作成する際には、次の
２つの方式がある。
工プログラムに書き込むデータを作成する際には、次の
２つの方式がある。
【００３７】（方式１）上記［３］で計算された点Ｐd
の位置（ｐdx，ｐdy，ｐdz）を表わすデータ自体を加工
プログラムに書き込む方式。姿勢につては、行列ＴB の
データ（ノーマルベクトル、オリエンテーションベクト
ル、アプローチベクトルのデータ）を書き込む。
の位置（ｐdx，ｐdy，ｐdz）を表わすデータ自体を加工
プログラムに書き込む方式。姿勢につては、行列ＴB の
データ（ノーマルベクトル、オリエンテーションベクト
ル、アプローチベクトルのデータ）を書き込む。
【００３８】（方式２）教示時の位置Ｐ1 （ｐ1x，ｐ1
y，ｐ1z）のデータと、Ｐ1 からＰd へ位置を修正する
に必要な位置シフト量を表わすデータに分けて加工プロ
グラムに書き込む方式。姿勢につては、方式１と同様、
行列ＴB のデータ（ノーマルベクトル、オリエンテーシ
ョンベクトル、アプローチベクトルのデータ）を書き込
む。
y，ｐ1z）のデータと、Ｐ1 からＰd へ位置を修正する
に必要な位置シフト量を表わすデータに分けて加工プロ
グラムに書き込む方式。姿勢につては、方式１と同様、
行列ＴB のデータ（ノーマルベクトル、オリエンテーシ
ョンベクトル、アプローチベクトルのデータ）を書き込
む。
【００３９】両方式は数学的には等価であるが実際のデ
ータ処理上は若干の差異が生じる。即ち、方式２では、
位置Ｐ1 のデータと、位置シフト量を表わすデータに基
づいて位置Ｐd を定める処理が再生運転時に必要となる
のに対し、方式１では加工プログラムの位置データ自体
が再生時に位置Ｐd を与えるものとして作成されるの
で、再生運転時にそのような計算を行なう必要がない。
従って、この観点から見れば、方式１の方が好ましい。
ータ処理上は若干の差異が生じる。即ち、方式２では、
位置Ｐ1 のデータと、位置シフト量を表わすデータに基
づいて位置Ｐd を定める処理が再生運転時に必要となる
のに対し、方式１では加工プログラムの位置データ自体
が再生時に位置Ｐd を与えるものとして作成されるの
で、再生運転時にそのような計算を行なう必要がない。
従って、この観点から見れば、方式１の方が好ましい。
【００４０】以上説明した手順で必要となる処理の概略
をフローチャートまとめて示せば図５のようになる。各
ステップの処理は次の通りである。 ステップＳ１；教示時のＴＣＰの位置・姿勢を表わす行
列ＴA のデータを記憶する。
をフローチャートまとめて示せば図５のようになる。各
ステップの処理は次の通りである。 ステップＳ１；教示時のＴＣＰの位置・姿勢を表わす行
列ＴA のデータを記憶する。
【００４１】ステップＳ２；位置Ｐ1'の位置を計算す
る。計算内容は上記説明した通りである。
る。計算内容は上記説明した通りである。
【００４２】ステップＳ３；設定されているｄの値を用
い、位置Ｐd を表わすデータ（方式１の場合）あるいは
位置Ｐ1 から位置Ｐd へ位置をシフトさせる為のデータ
を求める。
い、位置Ｐd を表わすデータ（方式１の場合）あるいは
位置Ｐ1 から位置Ｐd へ位置をシフトさせる為のデータ
を求める。
【００４３】ステップＳ４；求められたデータを加工プ
ログラムデータとして所定のメモリ領域（不揮発性メモ
リ内）に書き込む。書き込まれる位置データは、方式１
の場合には点Ｐd の位置を表わすデータである。また、
方式２の場合には、位置Ｐ1の位置データと、位置Ｐ1
から位置Ｐd へツール先端点の位置をシフトさせるに必
要な位置シフト量を表わすデータが書き込まれる。
ログラムデータとして所定のメモリ領域（不揮発性メモ
リ内）に書き込む。書き込まれる位置データは、方式１
の場合には点Ｐd の位置を表わすデータである。また、
方式２の場合には、位置Ｐ1の位置データと、位置Ｐ1
から位置Ｐd へツール先端点の位置をシフトさせるに必
要な位置シフト量を表わすデータが書き込まれる。
【００４４】なお、本願発明の方法の適用の有無（位置
補正機能の有効／無効）、最適の加工ギャップｄの設定
等は、教示操作盤１５に付属の液晶ディスプレイ上にこ
れら設定画面を表示させ、画面入力方式で実行出来るよ
うにすることが好ましい。また、この設定画面上で方式
１／方式２の選択設定を行なう方式としても良い。
補正機能の有効／無効）、最適の加工ギャップｄの設定
等は、教示操作盤１５に付属の液晶ディスプレイ上にこ
れら設定画面を表示させ、画面入力方式で実行出来るよ
うにすることが好ましい。また、この設定画面上で方式
１／方式２の選択設定を行なう方式としても良い。
【００４５】更に特殊なケースとして、ツール先端点を
レーザツール１の照射口から加工ギャップ相当距離だけ
離隔した位置に設定した場合には、前記距離ｄはｄ＝０
（場合によってはｄ＜０）に設定されることも有り得
る。
レーザツール１の照射口から加工ギャップ相当距離だけ
離隔した位置に設定した場合には、前記距離ｄはｄ＝０
（場合によってはｄ＜０）に設定されることも有り得
る。
【００４６】
【発明の効果】本願発明によれば、ジョグ送りの方式を
用いてレーザロボットの教示を行なう際に、レーザツー
ルの先端（レーザビーム照射口）とワーク面の間の距離
を実際の加工に適した距離よりも大きくとることが出来
る。これにより、照準用のレーザビームの有効性が高ま
り、加工点の確認が短時間で容易に行えるようになっ
た。
用いてレーザロボットの教示を行なう際に、レーザツー
ルの先端（レーザビーム照射口）とワーク面の間の距離
を実際の加工に適した距離よりも大きくとることが出来
る。これにより、照準用のレーザビームの有効性が高ま
り、加工点の確認が短時間で容易に行えるようになっ
た。
【００４７】また、望ましい加工ギャップを実現する為
のプログラムデータが自動的に計算されるので、加工ギ
ャップを適正に維持した移動経路を与える加工プログラ
ムが容易に作成される。その結果、レーザロボットの教
示作業が小さな負担で正確に行えるようになった。
のプログラムデータが自動的に計算されるので、加工ギ
ャップを適正に維持した移動経路を与える加工プログラ
ムが容易に作成される。その結果、レーザロボットの教
示作業が小さな負担で正確に行えるようになった。
【図１】レーザロボットに四角形をなす移動経路の教示
を行なう方法について説明する為の図である。
を行なう方法について説明する為の図である。
【図２】従来技術において、ワーク上のレーザビーム照
射位置と教示点との対応関係を正確に見極めることの難
かしさを説明する為の図である。
射位置と教示点との対応関係を正確に見極めることの難
かしさを説明する為の図である。
【図３】本願発明で使用可能なレーザロボットのシステ
ム構成の概要を要部ブロック図で例示したものである。
ム構成の概要を要部ブロック図で例示したものである。
【図４】図３に示したレーザロボットシステムを用い
て、本願発明の方法を実施する手順について説明する為
の図である。
て、本願発明の方法を実施する手順について説明する為
の図である。
【図５】実施例で実行される処理を説明するフローチャ
ートである。
ートである。
１ レーザツール ２ 照射口 ３ レーザビーム（加工用／照準用） ４ ワーク面 ５ 照射点（加工点） １０ ロボット制御装置 １１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） １２ メモリ（ＲＯＭ） １３ メモリ（ＲＡＭ） １４ 不揮発性メモリ １５ 教示操作盤 １６ ロボット軸制御部 １７ サーボ回路 １８ 汎用インターフェイス １９ バス ２０ 電源部 ３０ ロボット本体 Ｐ1 教示時のＴＣＰの位置 Ｐ1' 加工点に指定された点 Ｐd 再生運転時に実現されるべき位置
Claims (4)
- 【請求項１】 ソフトウェア処理能力を有するロボット
制御装置によって制御されるとともに加工用のレーザビ
ームと照準用のレーザビームを選択的に出射するレーザ
ツールを搭載したレーザロボットについて、加工プログ
ラム用のデータを教示するレーザロボットの教示方法に
おいて、 加工対象ワーク面に関連させた姿勢を有する座標系を設
定する段階と、 前記レーザロボットのジョグ送り操作によって前記照準
用のレーザビームの照射点を希望する加工点Ｐ1'に一致
させる段階と、 前記照準用のレーザビームの照射点を前記加工点Ｐ1'に
一致させた時点におけるツール先端点の位置Ｐ1 を表わ
すデータと前記設定された座標系とワーク面との関係を
表わすデータに基づいて、前記照準用のレーザビームに
対応した直線に沿って前記加工点Ｐ1'から希望する加工
ギャップに相当する距離ｄだけ離隔した位置Ｐd に関す
るデータを作成して加工プログラム用のデータとして前
記ロボット制御装置内のメモリに書き込む段階を含み、 前記位置Ｐ1 が前記加工点Ｐ1'から見て前記位置Ｐd よ
り遠方にある、前記レーザロボットの教示方法。 - 【請求項２】 ソフトウェア処理能力を有するロボット
制御装置によって制御されるとともに加工用のレーザビ
ームと照準用のレーザビームを選択的に出射するレーザ
ツールを搭載したレーザロボットについて、加工プログ
ラム用のデータを教示するレーザロボットの教示方法に
おいて、 加工対象ワーク面に関連させた姿勢を有する座標系を設
定する段階と、 前記レーザロボットのジョグ送り操作によって前記照準
用のレーザビームの照射点を希望する加工点Ｐ1'に一致
させる段階と、 前記照準用のレーザビームの照射点を前記加工点Ｐ1'に
一致させた時点におけるツール先端点の位置Ｐ1 を表わ
すデータと前記設定された座標系とワーク面との関係を
表わすデータに基づいて、前記照準用のレーザビームに
対応した直線に沿って前記加工点Ｐ1'から希望する加工
ギャップに相当する距離ｄだけ離隔した位置Ｐd に関す
るデータを作成して加工プログラム用のデータとして前
記ロボット制御装置内のメモリに書き込む段階を含み、 前記位置Ｐ1 が前記加工点Ｐ1'から見て前記位置Ｐd よ
り遠方にあり、 前記ロボット制御装置内のメモリに書き込まれるデータ
が、前記位置Ｐd 自体を表わすデータである、前記レー
ザロボットの教示方法。 - 【請求項３】 ソフトウェア処理能力を有するロボット
制御装置によって制御されるとともに加工用のレーザビ
ームと照準用のレーザビームを選択的に出射するレーザ
ツールを搭載したレーザロボットについて、加工プログ
ラム用のデータを教示するレーザロボットの教示方法に
おいて、 加工対象ワーク面に関連させた姿勢を有する座標系を設
定する段階と、 前記レーザロボットのジョグ送り操作によって前記照準
用のレーザビームの照射点を希望する加工点Ｐ1'に一致
させる段階と、 前記照準用のレーザビームの照射点を前記加工点Ｐ1'に
一致させた時点におけるツール先端点の位置Ｐ1 を表わ
すデータと前記設定された座標系とワーク面との関係を
表わすデータに基づいて、前記照準用のレーザビームに
対応した直線に沿って前記加工点Ｐ1'から希望する加工
ギャップに相当する距離ｄだけ離隔した位置Ｐd に関す
るデータを作成して加工プログラム用のデータとして前
記ロボット制御装置内のメモリに書き込む段階を含み、 前記位置Ｐ1 が前記加工点Ｐ1'から見て前記位置Ｐd よ
り遠方にあり、 前記ロボット制御装置内のメモリに書き込まれるデータ
が、前記位置Ｐ1 を表わすデータと、前記位置Ｐ1 と前
記位置Ｐ2 位置関係を表わすデータを含んでいる、前記
レーザロボットの教示方法。 - 【請求項４】 前記距離ｄがｄ＝０に設定される請求項
１〜請求項３のいずれか１項に記載されたレーザロボッ
トの教示方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7037788A JPH08211921A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | レーザロボットの教示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7037788A JPH08211921A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | レーザロボットの教示方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08211921A true JPH08211921A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=12507236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7037788A Pending JPH08211921A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | レーザロボットの教示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08211921A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021019644A1 (ja) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | 株式会社ニコン | 加工システム、加工方法、制御装置、コンピュータプログラム、記録媒体及び加工装置 |
| JP6921354B1 (ja) * | 2021-05-24 | 2021-08-18 | Dmg森精機株式会社 | 情報処理装置 |
| JP2022179892A (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-06 | Dmg森精機株式会社 | 情報処理装置 |
| US11597093B2 (en) | 2018-10-24 | 2023-03-07 | Fanuc Corporation | Calibration method for laser processing robot |
-
1995
- 1995-02-03 JP JP7037788A patent/JPH08211921A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11597093B2 (en) | 2018-10-24 | 2023-03-07 | Fanuc Corporation | Calibration method for laser processing robot |
| WO2021019644A1 (ja) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | 株式会社ニコン | 加工システム、加工方法、制御装置、コンピュータプログラム、記録媒体及び加工装置 |
| JP6921354B1 (ja) * | 2021-05-24 | 2021-08-18 | Dmg森精機株式会社 | 情報処理装置 |
| JP2022179892A (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-06 | Dmg森精機株式会社 | 情報処理装置 |
| JP2022179893A (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-06 | Dmg森精機株式会社 | 情報処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040817 |