JPH0823766B2 - Robot teaching method - Google Patents

Robot teaching method

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JPH0823766B2
JPH0823766B2 JP1168188A JP1168188A JPH0823766B2 JP H0823766 B2 JPH0823766 B2 JP H0823766B2 JP 1168188 A JP1168188 A JP 1168188A JP 1168188 A JP1168188 A JP 1168188A JP H0823766 B2 JPH0823766 B2 JP H0823766B2
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JP
Japan
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data
teaching
torch
work
robot
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栄三 津田
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Shinmaywa Industries Ltd
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Shinmaywa Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ワークの表面上におけるエンドエェクタ
の位置および姿勢情報を、ロボットに教示するためのロ
ボットのティーチング方法に関する。
The present invention relates to a robot teaching method for teaching a robot the position and orientation information of an end effector on the surface of a work.

〔従来の技術とその課題〕[Conventional technology and its problems]

プレス成形された板金などのような複雑な立体形状を
有するワークを切断して所望の形状とすることのできる
切断ロボットとしては、本件出願人によって出願され、
特開昭57−96791号公報において開示されたプラズマ切
断ロボットなど、種々のものが既に提案されて実用化さ
れている。
As a cutting robot capable of cutting a work having a complicated three-dimensional shape such as a press-formed sheet metal into a desired shape, the present applicant has filed an application,
Various types such as the plasma cutting robot disclosed in JP-A-57-96791 have already been proposed and put into practical use.

そして、このようなロボットにおいては、切断線をロ
ボットに教示するために、あらかじめワークやティーチ
ングモデル上の所定の位置の情報をティーチングデータ
としてロボットに教示する必要がある。
In such a robot, in order to teach the cutting line to the robot, it is necessary to previously teach the robot, as teaching data, information on a predetermined position on a work or a teaching model.

そして、このようなティーチングデータを作成する方
法として、他のNC工作機械の制御装置等で作成されたNC
データに基づいてロボットのエンドエフェクタを移動さ
せ、NCデータに含まれていないティーチングデータは運
転員が調整し、設定する方法がある。
Then, as a method of creating such teaching data, NC created by a control device of another NC machine tool, etc.
There is a method in which the end effector of the robot is moved based on the data, and the operator adjusts and sets the teaching data not included in the NC data.

第8図は、このようなNCデータを用いたティーチング
データ作成方法を示す説明図である。図において、立体
形状を有するワークWの表面上には切断線Cと教示点P
i-1〜Pi+2が仮想的に設けられている。なお、これらの
教示点は簡単のため実際よりも相互の距離が大きくとら
れている。NCデータはX軸及びY軸の2次元データであ
り、NCデータにより指定されるX−Y表面上のNCデータ
点Qi-1〜Qi+2及びNCデータ線DがワークWの上方に示さ
れている。なお、NCデータ線DはロボットのトーチTと
ワークWが干渉しないようにするため、ワークWに対し
て十分高いZ座標位置におけるX−Y平面上に設定され
ている。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a teaching data creating method using such NC data. In the figure, a cutting line C and a teaching point P are provided on the surface of the work W having a three-dimensional shape.
i-1 to P i + 2 are virtually provided. Since these teaching points are simple, the distance between them is larger than the actual distance. The NC data is two-dimensional data of X axis and Y axis, and NC data points Q i-1 to Q i + 2 and NC data line D on the XY surface specified by the NC data are located above the work W. It is shown. The NC data line D is set on the XY plane at the Z coordinate position sufficiently high with respect to the work W so that the torch T of the robot and the work W do not interfere with each other.

切断線CはNCデータ曲線DをワークW上に投影したも
のであり、NCデータ点Qi-1〜Qi+2と教示点Pi-1〜Pi+2
がそれぞれ対応している。
The cutting line C is a projection of the NC data curve D on the work W, and the NC data points Q i-1 to Q i + 2 and the teaching points P i-1 to P i + 2 correspond to each other. .

また、図にはロボットのエンドエフェクタとしてのト
ーチT及びトーチTの概略の移動経路Rを併せて示して
いる。
Further, in the figure, a torch T as an end effector of the robot and a schematic movement path R of the torch T are also shown.

従来の方法でティーチングデータを作成するには、ま
ずNCデータに基づいてトーチTを最初のNCデータ点Qi-1
に自動的に移動させる。このとき、トーチTは一定の
(例えば鉛直下向きの)姿勢をとるようにする。次に、
手動モードに切換えて、トーチTをワークW上の教示点
Pi-1に下降させ、教示点Pi-1におけるトーチTのZ座標
位置と姿勢とを調整し、教示点情報としてロボットに記
憶させることによってティーチングデータを作成する。
To create teaching data by the conventional method, first set the torch T to the first NC data point Q i-1 based on the NC data.
Automatically move to. At this time, the torch T takes a constant (for example, vertically downward) posture. next,
Switch to the manual mode and move the torch T to the teaching point on the work W.
It is lowered to P i-1, to adjust the Z-coordinate position and orientation of the torch T in the teaching point P i-1, to create a teaching data by storing in the robot as a teaching point information.

教示点Pi-1のティーチングデータ作成後は、自動モー
ドに切換え、トーチTを次のNCデータ点Qiの位置に自動
的に移動させるとともにその姿勢を鉛直下向きに直す。
このときトーチTを最初の教示点Pi-1から次の教示点Pi
に直接移動させないのは、この時点においてロボットが
有しているティーチングデータはNCデータ点Qi-1〜Qi+2
の2次元データのみであり、そのZ座標やトーチTの姿
勢を規定するデータがないからである。NCデータ点Qi
ら教示点PiへのトーチTの移動は、前記と同様に手動モ
ードに切換え、トーチTを手動により教示点Piに近づけ
てトーチTのZ座標位置及び姿勢を調整する、そして、
教示点情報としてロボットに記憶させることにより、テ
ィーチングデータの作成を行なう。
After the teaching data of the teaching point P i-1 is created, the mode is switched to the automatic mode, the torch T is automatically moved to the position of the next NC data point Q i , and its attitude is corrected vertically downward.
In this case the next teaching point from the first teaching point P i-1 torch T P i
The teaching data possessed by the robot at this point is NC data points Q i-1 to Q i + 2.
This is because there is no data that defines the Z coordinate and the attitude of the torch T. The movement of the torch T from the NC data point Q i to the teaching point P i is switched to the manual mode as described above, and the torch T is manually brought close to the teaching point P i to adjust the Z coordinate position and attitude of the torch T. , And then
Teaching data is created by storing the teaching point information in the robot.

以上のように、従来は教示点Pi-1〜Pi+2毎に一旦対応
するNCデータ点Qi-1〜Qi+2にトーチTを自動的に移動さ
せ、次に手動によりトーチTを動かしてZ座標位置と姿
勢とを調整することによりティーチングデータの作成を
行なっていた。
As described above, conventionally, the torch T is automatically moved to the corresponding NC data points Q i-1 to Q i + 2 once for each teaching point P i-1 to P i + 2 , and then the torch T is manually operated. Teaching data was created by moving T to adjust the Z coordinate position and posture.

このときトーチTの姿勢は、トーチTまわりの回転軸
を回転させて調整するので、例えば教示点Piから次のNC
データ点Qi+1にトーチTを自動的に移動させると、トー
チTまわりの回転軸も自動的にまわってトーチTを一定
姿勢(鉛直下向き)に戻す。ところが、この移動は自動
的に行なわれるので、トーチTの回転の仕方や移動経路
及びワークWの形状によってはトーチTがワークWに衝
突する危険性がある。また、教示点Pi-1〜Pi+2における
トーチ姿勢によってはトーチTが鉛直下向きの姿勢に戻
る際に伴って、トーチTが急激な動きをするので特に危
険性が高いという問題があった。
At this time, the attitude of the torch T is adjusted by rotating the rotary shaft around the torch T, so that, for example, from the teaching point P i to the next NC
When the torch T is automatically moved to the data point Q i + 1 , the rotation axis around the torch T is also automatically rotated to return the torch T to a fixed posture (vertically downward). However, since this movement is performed automatically, there is a risk that the torch T collides with the work W depending on the rotation method of the torch T, the movement path, and the shape of the work W. Further, depending on the torch postures at the teaching points P i-1 to P i + 2, there is a problem that the torch T makes an abrupt movement as the torch T returns to the vertically downward posture, which is particularly dangerous. It was

また、相互に隣接する教示点(例えばPi-1とPi)はそ
の座標位置及びトーチ姿勢が似通っているので、隣接す
る教示点に対してトーチTを順次移動していけば、トー
チTの位置及び姿勢を調整するのも容易である。ところ
が、ティーチングデータとして限られた(上記の場合、
X軸,Y軸のみの)データに基いてトーチTを移動させる
ので、教示点Pi-1〜Pi+2毎にトーチTを一旦NCデータ点
Qi-1〜Qi+2に戻している。従って、トーチTを教示点毎
に所望の位置及び姿勢に調整するために手間と時間を要
し、ティーチングデータを効率的に作成できないという
問題があった。
Also, since the teaching points (for example, P i-1 and P i ) that are adjacent to each other have similar coordinate positions and torch postures, if the torch T is moved sequentially with respect to the neighboring teaching points, the torch T It is also easy to adjust the position and posture of the. However, the teaching data is limited (in the above case,
Since the torch T is moved based on the data (X-axis and Y-axis only), the torch T is temporarily moved to the NC data point for each teaching point P i-1 to P i + 2.
Q i-1 to Q i + 2 . Therefore, there is a problem that it takes time and time to adjust the torch T to a desired position and posture for each teaching point, and teaching data cannot be efficiently created.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

この発明は上記のように課題を解決するためになされ
たもので、NCデータ等の、他のデータ作成手段によって
予め作成された所定の自由度のみについての座標データ
に基いてティーチングを行なう際に、エンドエフェクタ
の自動的な動作によって、エンドエフェクタとワークと
が衝突するなどの危険性がなく、また、多数の教示点に
係るティーチングを行なうことができるロボットのティ
ーチング方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve the problems as described above, and when performing teaching based on coordinate data for only predetermined degrees of freedom created in advance by another data creating means such as NC data. The present invention provides a teaching method for a robot, which does not have a risk of collision between an end effector and a work due to automatic movement of the end effector, and can perform teaching related to a large number of teaching points.

〔目的を達成するための手段〕[Means for achieving the purpose]

上述の目的を達成するため、この発明は、ワークの表
面上におけるロボットのエンドンエフェクタの動作を教
示するに当たって、所定のデータ作成手段によって予め
作成された一部の自由度のみについての教示点座標デー
タを用いて前記ロボットのティーチングを行なう方法で
あって、(a)前記ワークの表面と前記エンドエフェク
タの相互の位置関係を、前記ロボットが備える相互位置
検出手段によって検出し、その検出結果に基づいて前記
ワークの表面と前記エンドエフェクタとの相互の位置関
係を所定の関係に保ちつつ、移動制御手段を用いて前記
教示点座標データが指示する場所へ前記エンドエフェク
タを移動させ、(b)前記移動後または移動中に前記エ
ンドエフェクタの姿勢を所望の姿勢とした後に、前記エ
ンドエフェクタの位置情報及び姿勢情報を取込み、
(c)以上の(a)および(b)の処理を繰返してティ
ーチングを進める。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention teaches the movement of an endon effector of a robot on the surface of a work, and teaches coordinate data of only some of the degrees of freedom created in advance by a predetermined data creating means. A method of teaching the robot by using (a), the mutual positional relationship between the surface of the workpiece and the end effector is detected by mutual position detecting means included in the robot, and based on the detection result. While maintaining the mutual positional relationship between the surface of the work and the end effector in a predetermined relationship, the movement control means is used to move the end effector to the location indicated by the teaching point coordinate data, and (b) the movement. After or after moving the end effector to the desired position, move the position of the end effector. Captures the information and attitude information,
(C) The above processes (a) and (b) are repeated to advance the teaching.

〔実施例〕〔Example〕

A.実施例の構成の概要 第1図は、この発明を適用してティーチングを行なわ
せるべきロボットの一例としての、直角座標型レーザ切
断ロボットの機構的構成を示す概略斜視図である。同図
において、このレーザ切断ロボットRBは、基台1の上
に、図示しないモータM1によってX方向(水平方向)に
移動自在な移動台2を有しており、この移動台2の上に
ワーク(図示せず)を載置する。基台1の両側方に垂直
に立設されたコラム3の頂部にはビーム4が架設され、
このビーム4には、図のZ方向(垂直方向)に延びると
ともに、モータM2によってY方向に移動自在な移動コラ
ム5が設けられている。
A. Outline of Configuration of Embodiment FIG. 1 is a schematic perspective view showing a mechanical configuration of a Cartesian laser cutting robot as an example of a robot to which the present invention is applied to perform teaching. In FIG. 1, the laser cutting robot RB has a movable base 2 which is movable on the base 1 in the X direction (horizontal direction) by a motor M 1 (not shown). A work (not shown) is placed. A beam 4 is installed on the top of a column 3 which is vertically erected on both sides of the base 1.
The beam 4 is provided with a moving column 5 extending in the Z direction (vertical direction) in the figure and movable in the Y direction by the motor M 2 .

また、この移動コラム5の下端には、モータM3によっ
てZ方向に上下するモータM4が設けられている。これに
よって、移動コラム5の中心軸から偏心した位置に設け
られているアーム6が図のθ方向に回転する。また、こ
のアーム6の下端側方にはモータM5が設けられており、
これによってエンドエフェクタとしてのレーザトーチT
が図のψ方向に回動する。さらに、このレーザトーチT
を利用して、レーザトーチTとワークWの表面との距離
を検出するハイトセンサHS(後述する。)が形成されて
いる。
Further, a motor M 4 which moves up and down in the Z direction by the motor M 3 is provided at the lower end of the moving column 5. Accordingly, the arm 6 provided at a position eccentric from the center axis of the moving column 5 rotates in the θ direction in the drawing. Further, a motor M 5 is provided on the lower side of the arm 6,
This allows the laser torch T as an end effector.
Rotates in the ψ direction in the figure. Furthermore, this laser torch T
A height sensor HS (to be described later) that detects the distance between the laser torch T and the surface of the work W is formed by utilizing.

レーザトーチTには、レーザ発振装置7からのレーザ
ビームがレーザガイドパイプ8を通して与えられる。ま
た、制御装置9には、後述するトーチ距離検出器やマイ
クロコンピュータなどが内臓されており、操作盤10に
は、キーボードやディスプレイ等が設けられている。さ
らに、外部コンピュータ11は種々のデータの入出力やデ
ータ処理を行なうためのものであり、CRT12やキーボー
ド13などを備えている。
The laser beam from the laser oscillator 7 is applied to the laser torch T through the laser guide pipe 8. The control device 9 has a torch distance detector, a microcomputer, and the like, which will be described later, built therein, and the operation panel 10 has a keyboard, a display, and the like. Further, the external computer 11 is for performing input / output of various data and data processing, and includes a CRT 12, a keyboard 13, and the like.

第2図は、第1図に示したロボットRBの電気的構成の
概略図である。第2図において、制御装置9に内臓され
たマイクロコンピュータ21には、バスBLを介して、以下
の各機器などが接続されている。
FIG. 2 is a schematic diagram of an electrical configuration of the robot RB shown in FIG. In FIG. 2, a microcomputer 21 built into the control device 9 is connected with the following devices via a bus BL.

上記モータM1〜M5や、これらのモータM1〜M5の回転角
を検知するエンコーダE1〜E5(第1図中には図示せず)
を含んだ機構駆動系23 レーザ発振装置7 操作盤10 外部コンピュータ11 レーザトーチTには、レーザ発振装置7からレーザビ
ームが与えられるほか、レーザトーチTの先端部に設け
られたハイトセンサHSを用いてレーザトーチTとワーク
Wとの相対的距離がトーチ距離検出装置22によって検出
され、上記相対的距離を示すデータがマイクロコンピュ
ータ21に与えられる。なお、このシステムは、上位のホ
ストシステム(図示せず)の制御下で動作させることも
できる。
The motor M 1 ~M 5 and, (not shown in FIG. 1) encoder E 1 to E 5 for detecting the rotation angle of the motor M 1 ~M 5
Laser drive device 7 Operation panel 10 External computer 11 Laser beam is supplied from the laser oscillator device 7 to the laser torch T, and a laser beam torch is generated by using a height sensor HS provided at the tip of the laser torch T. The relative distance between T and the work W is detected by the torch distance detection device 22, and the data indicating the relative distance is given to the microcomputer 21. This system can be operated under the control of a host system (not shown).

B.レーザトーチTの詳細構造 第3図は、上述したレーザトーチTの詳細を示す部分
断面図である。図において、レーザトーチTの円筒状の
ハウジング40の下部は、その下端にあるトーチ孔43に向
かって円錘状に内外径が減小するノズルチップ41となっ
ている。トーチ孔43部分におけるノズルチップ41の外周
部は、ワークWと対向する平面積を大きくしたハイトセ
ンサHSとされている。また、ハウジング40内にはレンズ
42が設けられており、レーザ発振装置7から与えられた
レーザビームLBがレンズ42で絞られてワークWに照射さ
れる。
B. Detailed Structure of Laser Torch T FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing details of the laser torch T described above. In the figure, the lower portion of the cylindrical housing 40 of the laser torch T serves as a nozzle tip 41 whose inner and outer diameters are reduced in a conical shape toward a torch hole 43 at the lower end thereof. An outer peripheral portion of the nozzle tip 41 in the torch hole 43 portion is a height sensor HS having a large plane area facing the work W. In addition, the lens inside the housing 40
42 is provided, and the laser beam LB provided from the laser oscillation device 7 is focused by the lens 42 and is applied to the work W.

ハイトセンサHSは、レーザトーチTがワークWに向け
られると、ワークWとノズルチップ41のクリアランスh
の差を静電容量の変化で検知するセンサである。すなわ
ち、予め設定したレーザトーチTとワークWの相対的距
離に対して、両者が互いに近づくと静電容量が増大し、
逆に両者が互いに離れると静電容量が減少する。従っ
て、レーザトーチTとアーム6とを電気的に絶縁してお
き、第2図に示すトーチ距離検出装置23によってハイト
センサHSの静電容量を検出すれば、レーザトーチTとワ
ークWとの実際の相対的距離が予め設定された相対的距
離に対して小さいか大きいかを判断することができる。
When the laser torch T is aimed at the work W, the height sensor HS has a clearance h between the work W and the nozzle tip 41.
Is a sensor that detects a difference between the two by a change in capacitance. That is, with respect to a predetermined relative distance between the laser torch T and the work W, the capacitance increases when they approach each other,
Conversely, when they are separated from each other, the capacitance decreases. Therefore, if the laser torch T and the arm 6 are electrically insulated and the electrostatic capacitance of the height sensor HS is detected by the torch distance detection device 23 shown in FIG. 2, the actual relative relation between the laser torch T and the work W is obtained. It is possible to determine whether the target distance is smaller or larger than the preset relative distance.

この発明においては、このハイトセンサHSによる検出
データに基づいてレーザトーチTとワークWとの相対的
距離が常に一定となるようにマイクロコンピュータ21が
レーザトーチTの動作を制御する。
In the present invention, the microcomputer 21 controls the operation of the laser torch T so that the relative distance between the laser torch T and the work W is always constant based on the detection data by the height sensor HS.

C.ティーチングデータの構成 上記のように、レーザ切断ロボットRBは自由度として
直角座標系3軸(X,Y,Z)、レーザトーチTまわり回転
として2軸(θ,ψ)を有する5軸のロボットである
が、NCデータとして得られるのは、このうち直角座標系
の2軸(X,Y)又は3軸(X,Y,Z)だけである場合が多
い。
C. Structure of teaching data As described above, the laser cutting robot RB is a five-axis robot having three axes (X, Y, Z) in the Cartesian coordinate system as degrees of freedom and two axes (θ, ψ) as rotation around the laser torch T. However, in many cases, only 2-axis (X, Y) or 3-axis (X, Y, Z) of the Cartesian coordinate system is obtained as NC data.

そこで、まずNCデータから最終的なティーチングデー
タを作成する場合のデータ構成について説明する。
Therefore, first, the data structure when the final teaching data is created from the NC data will be described.

第4図はNCデータからティーチングデータに至るまで
のデータ構成の違いを示したものである。図において、
NCデータとしては、xi,yiの2軸データが得られている
(第4図(a))。ここで添字のiは各教示点毎のデー
タであることを示す。この発明による実施例においてテ
ィーチングデータを作成するためのロボットRBの動作モ
ードを「倣いモード」と呼ぶ。第4図(b)は倣いモー
ドにおいてロボットRBに与える倣いモードデータの構成
を示すものである。倣いモードデータはX軸、Y軸のデ
ータ(Xi,Yi)としてNCデータ(xi,yi)をそのまま用い
ている。またZ軸のデータ(Zi)は上述したハイトセン
サHSによりレーザトーチTとワークWとの相対的距離を
一定に保つことによって決定する。
Fig. 4 shows the difference in data structure from NC data to teaching data. In the figure,
As NC data, biaxial data of x i and y i are obtained (Fig. 4 (a)). Here, the subscript i indicates that it is data for each teaching point. In the embodiment according to the present invention, the operation mode of the robot RB for creating teaching data is called "scanning mode". FIG. 4B shows the structure of the copying mode data given to the robot RB in the copying mode. As the scanning mode data, NC data (x i , y i ) is used as it is as X-axis and Y-axis data (X i , Y i ). The Z-axis data (Z i ) is determined by keeping the relative distance between the laser torch T and the work W constant by the height sensor HS described above.

レーザトーチTまわりの回転軸データ(θi
は、各教示点において運転員がレーザトーチTの姿勢を
適宜調節することによって決定する。但し、一つの教示
点から次の教示点にレーザトーチTを自動的に移動させ
る際には、これらの回転軸データを一定に保つこととす
る。そこで、第4図(b)では、θ=θi-1およびψ
=ψi-1(iは教示点の順番を示す。)としている。
さらに、ティーチング時におけるレーザトーチTの動作
を規定するものとして、その移動速度データViを指定す
る必要があるが、倣いモードにおいては、これを一定の
比較的ゆっくりした速度V0に設定している。
Rotation axis data (θ i , ψ i ) around the laser torch T
Is determined by the operator appropriately adjusting the attitude of the laser torch T at each teaching point. However, when the laser torch T is automatically moved from one teaching point to the next teaching point, these rotation axis data are kept constant. Therefore, in FIG. 4B, θ i = θ i−1 and ψ
i = ψ i−1 (i indicates the order of teaching points).
Further, it is necessary to specify the moving speed data V i in order to define the operation of the laser torch T during teaching, but in the copying mode, this is set to a constant and relatively slow speed V 0 . .

倣いモードでは、以上のように作成する5軸のデータ
(Xi,Yi,Zii)および速度データViに基づいて
レーザトーチTを自動的に移動させ、各教示点において
運転員がレーザトーチTの姿勢(すなわち回転軸θi
)を調整することにより、各教示点についての5軸の
データをティーチングデータとして作成していく。第4
図(C)は最終的なティーチングデータの構成を示して
おり、倣いモードで作成された5軸のデータの他に、再
生動作時のための速度データViとして各教示点毎に適切
な値を改めて設定するとともに、レーザのオン/オフ等
のデータを含む他のティーチングデータSi各教示点毎に
設定される。
In the scanning mode, the laser torch T is automatically moved based on the 5-axis data (X i , Y i , Z i , θ i , ψ i ) and velocity data V i created as described above, and each teaching point is moved. At the operator, the posture of the laser torch T (that is, the rotation axes θ i , ψ
By adjusting i ), 5-axis data for each teaching point is created as teaching data. Fourth
FIG. (C) shows the final teaching data structure. In addition to the data of the five axes created in the scanning mode, the speed data V i for reproduction operation is an appropriate value for each teaching point. Is newly set, and other teaching data S i including data such as laser on / off is set for each teaching point.

次に、倣いモードにおけるティーチングデータの作成
方法について説明する。
Next, a method of creating teaching data in the copying mode will be described.

D.倣いモードにおけるティーチングデータ作成方法 第5図は、この発明の実施例による倣いモードにおけ
るティーチングデータ作成方法を示す説明図である。図
においてワークW、切断線Cと切断線C上の教示点Pi-1
〜Pi+2,NCデータ点Qi-1〜Qi+2およびNCデータ線Dは第
8図に示す従来のティーチングデータ作成方法における
ものと同一である。なお、NCデータ(xi,yi)によって
規定されるのはNCデータ点Qi-1〜Qi+2とこれを結ぶXY平
面上のNCデータ線Dであって、教示点Pi-1〜Pi+2はNCデ
ータ点Qi-1〜Qi+2をワークWの表面上に投影したもの、
また切断線CはNCデータ線DをワークWの表面上に投影
したものとなっている。
D. Teaching Data Creating Method in Copying Mode FIG. 5 is an explanatory diagram showing a teaching data creating method in the copying mode according to the embodiment of the present invention. In the figure, the workpiece W, the cutting line C, and the teaching point P i-1 on the cutting line C
.About.P i + 2 , NC data points Q i-1 to Q i + 2 and NC data line D are the same as those in the conventional teaching data creating method shown in FIG. Note that the NC data (x i , y i ) is defined by the NC data points Q i-1 to Q i + 2 and the NC data line D on the XY plane that connects them, and the teaching point P i- 1 to P i + 2 are NC data points Q i-1 to Q i + 2 projected on the surface of the work W,
The cutting line C is a projection of the NC data line D on the surface of the work W.

第6図は第5図の状況下においてロボットRBの動作を
教示するために、各教示点Pi-1〜Pi+2のティーチングデ
ータを作成する手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flow chart showing a procedure for creating teaching data of each teaching point P i-1 to P i + 2 in order to teach the operation of the robot RB under the situation of FIG.

まずステップS1では各教示点Pi-1〜Pi+2につき、ロボ
ットRBの一部の自由度についての座標データが教示され
る。但し、この発明の実施例においてはNCデータにより
この座標データが与えられるものとしており、従って、
ここで与えられる座標データは2軸の座標データ(xi,y
i)のみである。
First, in step S1, coordinate data for some degrees of freedom of the robot RB is taught for each of the teaching points P i-1 to P i + 2 . However, in the embodiment of the present invention, it is assumed that this coordinate data is given by NC data.
The coordinate data given here is the coordinate data of two axes (x i , y
i ) only.

次にステップS2で示すテストモードに移行する。テス
トモードは作成された座標データを加工するモードであ
る。テストモードにおけるステップS21において、倣い
モードか修正モードかを選択する。この修正モードは、
一応完成したティーチングデータに従ってエンドエフェ
クタを移動させ、これに修正を加える通常の修正モード
であり、本発明の特徴とは関係しないのでその説明は省
略する。
Next, the test mode shown in step S2 is entered. The test mode is a mode for processing the created coordinate data. In step S21 in the test mode, the copy mode or the correction mode is selected. This correction mode is
This is a normal correction mode in which the end effector is moved according to the completed teaching data and a correction is made to this, and its description is omitted because it is not related to the features of the present invention.

倣いモードを選択すると、次のステップS22でレーザ
トーチTをNCデータで指示された始点(第5図の例では
点Qi-1)に自動的に移動させる。このとき使用されるの
はNCデータ(xi-1,yi-1)のみであり、レーザトーチT
がワークWと干渉しないようにするため、Z座標位置は
十分高いものとしている。また、レーザトーチTの姿勢
は特に規定する必要はないが、ここでは鉛直下向きとし
ている。
When the scanning mode is selected, in the next step S22, the laser torch T is automatically moved to the starting point (point Q i-1 in the example of FIG. 5) designated by the NC data. At this time, only the NC data (x i-1 , y i-1 ) is used and the laser torch T
In order not to interfere with the work W, the Z coordinate position is set sufficiently high. Further, the posture of the laser torch T does not need to be specified in particular, but is set to be vertically downward here.

次に、ステップS23でレーザトーチTが下向きにゆっ
くり下降し、レーザトーチTとワークwの相対的距離が
予め設定された一定値になったところで停止する。これ
は前述したハイトセンサHSを用いることにより自動的に
行なわれ、この結果、ワークW上の教示点Pi-1に対して
トーチTのX,Y,Z座標が所望の値に一致するようにレー
ザトーチTが位置決めされる。
Next, in step S23, the laser torch T slowly descends downward, and stops when the relative distance between the laser torch T and the work w reaches a preset constant value. This is automatically performed by using the height sensor HS described above, and as a result, the X, Y, Z coordinates of the torch T with respect to the teaching point P i-1 on the work W match the desired values. The laser torch T is positioned at.

なお、この場合におけるレーザトーチTのX、Y、Z
座標は、レーザビームLBがレンズ42で絞られて集光され
る焦点位置のX、Y、Z座標として処理されるように制
御されており、この焦点位置(後述の作業点Cpに対応)
のX、Y、Z座標位置が教示点Pi-1に対して所望の値に
一致するようにレーザトーチTが位置決めされることと
なる。
In this case, the laser torch T X, Y, Z
The coordinates are controlled so as to be processed as X, Y, and Z coordinates of a focus position where the laser beam LB is focused by the lens 42 and focused, and this focus position (corresponding to a working point Cp described later)
The laser torch T is positioned so that the X, Y, and Z coordinate positions of the above coincide with desired values with respect to the teaching point P i-1 .

次にステップS24では、このレーザトーチTの前記X,
Y,Z座標位置を変更することなく、レーザトーチTの姿
勢のみを運転員が手動で調節してθ軸、ψ軸のデータを
修正する。この場合、レーザトーチTは前記X、Y、Z
座標位置回り姿勢が修正されることとなる。
Next, in step S24, the X,
The operator manually adjusts only the attitude of the laser torch T without changing the Y and Z coordinate positions to correct the θ axis and ψ axis data. In this case, the laser torch T is the X, Y, Z
The posture around the coordinate position will be corrected.

レーザトーチTの姿勢の修正後、ステップS25におい
て、このようにして設定された5軸のデータをティーチ
ングデータとしてロボットRBに教示する。
After the posture of the laser torch T is corrected, the data of the 5 axes thus set is taught to the robot RB as teaching data in step S25.

以上が最初の教示点Pi-1についてのティーチングデー
タ作成方法であるが、この発明は、特に2番目の教示点
以降についてのティーチングデータ作成方法に特徴があ
る。すなわち、次の教示点PiにレーザトーチTを移動さ
せるために、第4図(b)に示したように、X軸、Y軸
の座標データとしてNCデータ(xi,yi)が用いられ、ま
たZ軸はハイトセンサHSによりワークWに対して一定距
離に設定される。さらに、レーザトーチTの回転軸デー
タθiは一つ手前の教示点における回転軸データθ
i-1i-1が用いられる。またレーザトーチTの移動速
度Viはゆっくりした一定速度V0に設定されている。
The above is the teaching data creating method for the first teaching point P i−1 , but the present invention is particularly characterized in the teaching data creating method for the second teaching point and thereafter. That is, in order to move the laser torch T to the next teaching point P i , NC data (x i , y i ) is used as the coordinate data of the X axis and the Y axis, as shown in FIG. 4 (b). Further, the Z-axis is set at a constant distance from the work W by the height sensor HS. Further, the rotation axis data θ i , ψ i of the laser torch T is the rotation axis data θ at the teaching point immediately before.
i-1 and ψ i-1 are used. The moving speed V i of the laser torch T is set to a slow constant speed V 0 .

ステップS26ではこのように設定された倣いモードデ
ータに基づいて、レーザトーチTがマイクロコンピュー
タ21による移動制御により、ワークWの表面付近に沿っ
て前の教示点Pi-1から次の教示点Piへと移動する。な
お、ハイトセンサHSを用いたZ座標位置の制御は第7図
に示すように、レーザトーチTの作業点CpがワークWの
表面に対して所定の深さ位置にくるようレーザトーチT
とワークWとの距離を一定値hに保ちつつ、レーザトー
チTのZ座標位置のみを変化させることにより行なわれ
る。従ってレーザトーチTの作業点CpはNCデータで規定
されるX軸とY軸の座標データを保持したまま、Z軸座
標のみがハイトセンサHSの働きによって設定される。こ
のように、レーザトーチTとワークWとが一定距離hを
保ちつつ、ワークWの表面に沿って教示点Pi-1から教示
点PiへとレーザトーチTが速度V0でゆっくりと移動す
る。
In step S26, based on the scanning mode data set in this way, the laser torch T is moved by the microcomputer 21 and is moved along the vicinity of the surface of the work W from the previous teaching point P i-1 to the next teaching point P i. Move to. The control of the Z coordinate position using the height sensor HS is performed as shown in FIG. 7 so that the working point Cp of the laser torch T is at a predetermined depth position with respect to the surface of the work W.
It is performed by changing only the Z coordinate position of the laser torch T while keeping the distance between the workpiece W and the work W at a constant value h. Therefore, the working point Cp of the laser torch T is set by the action of the height sensor HS while holding the X-axis and Y-axis coordinate data defined by the NC data. In this manner, the laser torch T and the work W maintain a constant distance h, and the laser torch T slowly moves along the surface of the work W from the teaching point P i-1 to the teaching point P i at the speed V 0 .

ステップS27では教示点PiにおけるレーザトーチTの
姿勢を手動で調整し、ステップS28では設定された5軸
の座標データをロボットRBにティーチングデータとして
教示する。
In step S27, the attitude of the laser torch T at the teaching point P i is manually adjusted, and in step S28, the coordinate data of the set 5 axes is taught to the robot RB as teaching data.

次のステップS29では全教示点が終了したか否かを判
定し、終了していなければステップS26に戻り、次の教
示点におけるティーチングデータの作成を続行する。
In the next step S29, it is determined whether or not all the teaching points have finished. If not, the process returns to step S26 to continue the creation of teaching data at the next teaching point.

以上の繰返しによってティーチングが進み、それによ
って全教示点が終了すると、ステップS30においてレー
ザトーチTの速度Vi及びその他のティーチングデータSi
が設定され、ティーチングデータの作成が終了する。
When the teaching is advanced by repeating the above process and all teaching points are completed, the speed V i of the laser torch T and other teaching data S i are calculated in step S30.
Is set, and the creation of teaching data is completed.

こうしてすべてのティーチングデータが作成される
と、実際にワークWを切断する再生モード(ステップS
3)へと移行する。
When all the teaching data are created in this way, the reproduction mode (step S
Go to 3).

以上のように、この実施例ではハイトセンサHSにより
レーザトーチTとワークWとが常に一定距離を保つよう
にレーザトーチTが自動的に移動するので、従来のよう
にレーザトーチTとワークWとが衝突するようなことが
なく、しかも教示点間の移動が簡単にかつ早く行なえ
る。また、通常は、隣り合う教示点におけるレーザトー
チTの姿勢が似通っているので、これを運転員が手動に
より調整するのも容易で手間がかからないという利点が
ある。レーザトーチTの姿勢を所定の姿勢に毎回戻す動
作は存在しないため、レーザトーチTの無用の回転によ
る危険もない。
As described above, in this embodiment, since the laser torch T is automatically moved by the height sensor HS so that the laser torch T and the work W always keep a constant distance, the laser torch T and the work W collide as in the conventional case. There is no such problem, and the movement between teaching points can be performed easily and quickly. Moreover, since the postures of the laser torches T at the adjacent teaching points are usually similar to each other, there is an advantage that it is easy and labor-free for an operator to manually adjust them. Since there is no operation for returning the attitude of the laser torch T to the predetermined attitude every time, there is no danger of unnecessary rotation of the laser torch T.

E.変形例 以上、この発明の一実施例について説明したが、この
発明は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば
次のような変形も可能である。
E. Modifications One embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications are possible.

ハイトセンサHSとしては、静電容量を検出する方式の
ものでなく、磁気や光によるものであってもよい。例え
ばアーム6にレーザトーチTと隣接して光学的センサヘ
ッドを設け、それによって相対位置検出を行なってもよ
い。このような目的に使用される光学的センサヘッドと
しては、たとえば、特願昭60−153072に示されているも
のを用いることができる。この光学的センサヘッドは、
ワークWに対す距離を一定値に保つとともに、センサの
姿勢を一定方向に制御するために使用できるものであ
る。従って相対位置検出手段としてこの光学的センサヘ
ッドを用いてこの発明を実施すれば、エンドエフェクタ
の座標位置(X,Y,Z)のみならず、その姿勢(θ,ψ)
もロボットが自動的に調節設定する。従って、運転員に
よる姿勢調整が不要となり、NCデータのみに基づいてロ
ボットRBが教示点を自ら次々に設定していくことも可能
である。
The height sensor HS is not limited to the type that detects electrostatic capacitance, but may be a type that uses magnetism or light. For example, the arm 6 may be provided with an optical sensor head adjacent to the laser torch T to detect the relative position. As the optical sensor head used for such a purpose, for example, the one shown in Japanese Patent Application No. 60-153072 can be used. This optical sensor head
It can be used for keeping the distance to the work W at a constant value and controlling the attitude of the sensor in a constant direction. Therefore, if the present invention is carried out by using this optical sensor head as the relative position detecting means, not only the coordinate position (X, Y, Z) of the end effector but also its posture (θ, ψ)
Also the robot automatically adjusts and sets. Therefore, the posture adjustment by the operator is not necessary, and the robot RB can set the teaching points one after another based on only the NC data.

複数の教示点によって動作を教示するPTP制御のロボ
ットのみでなく、連続した作業線によって動作を教示す
るCP制御のロボットにも適用可能である。このときNCデ
ータは例えばXY平面上の連続曲線となる。
The present invention can be applied not only to PTP control robots that teach movements with multiple teaching points but also to CP control robots that teach movements with continuous work lines. At this time, the NC data becomes, for example, a continuous curve on the XY plane.

予め座標データとして与えられるのは、X軸とY軸の
NCデータである場合に限られず、一般に複数の自由度の
一部の座標データであって、他の自由度のデータについ
てはセンサによりエンドエフェクタとワークとの相互の
位置関係を一定に保つことにより決定する方法であれ
ば、この発明が適用可能である。
The X-axis and Y-axis are given in advance as coordinate data.
Not limited to NC data, it is generally a part of coordinate data of multiple degrees of freedom.For other degrees of freedom data, the sensor maintains a constant mutual positional relationship between the end effector and the workpiece. The present invention can be applied to any method of determining.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、この発明によれば、予め準備さ
れた一部の座標データを用いるとともに、センサによっ
てエンドエフェクタとワークとの相互の位置関係を自動
的に設定するようにして、エンドエフェクタを動作させ
るので、エンドエフェクタとワークとの衝突などによる
危険もなく、また多量のティーチングデータの作成を効
率良く行うことができる効果がある。
As described above, according to the present invention, a part of the coordinate data prepared in advance is used, and the mutual positional relationship between the end effector and the work is automatically set by the sensor so that the end effector is set. Since it is operated, there is no danger of collision between the end effector and the work, and a large amount of teaching data can be efficiently created.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明を適用する産業用ロボットの機構的
構成の概略を示す斜視図、 第2図は、第1図のロボットの電気的構成を示す概略ブ
ロック図、 第3図は、レーザトーチの詳細構成を示す部分断面図、 第4図は、ティーチングデータのデータ構成を示す図、 第5図は、実施例の動作を示す説明図、 第6図は、実施例の動作を示すフローチャート、 第7図は、ハイトセンサの働きを示す説明図、 第8図は、従来のティーチング方法を示す説明図であ
る。 RB……レーザ切断ロボット、 9……制御装置、10……操作盤、 11……外部コンピュータ、 T……レーザトーチ、W……ワーク、 HS……ハイトセンサ
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a mechanical structure of an industrial robot to which the invention is applied, FIG. 2 is a schematic block diagram showing an electric structure of the robot of FIG. 1, and FIG. 3 is a laser torch. 4 is a partial sectional view showing the detailed configuration of FIG. 4, FIG. 4 is a diagram showing the data configuration of teaching data, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment, FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the embodiment, FIG. 7 is an explanatory view showing the function of the height sensor, and FIG. 8 is an explanatory view showing a conventional teaching method. RB ... Laser cutting robot, 9 ... Control device, 10 ... Control panel, 11 ... External computer, T ... Laser torch, W ... Work, HS ... Height sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ワークの表面上におけるロボットのエンド
エフェクタの動作を教示するに当たって、所定のデータ
作成手段によって予め作成された一部の自由度のみにつ
いての教示点座標データを用いて前記ロボットのティー
チングを行なう方法であって、 (a)前記ワークの表面と前記エンドエフェクタの相互
の位置関係を、前記ロボットが備える相互位置検出手段
によって検出し、その検出結果に基づいて前記ワークの
表面と前記エンドエフェクタとの相互の位置関係を所定
の関係に保ちつつ、移動制御手段を用いて前記教示点座
標データが指示する場所へ前記エンドエフェクタを移動
させ、 (b)前記移動後または移動中に前記エンドエフェクタ
の姿勢を所望の姿勢とした後に、前記エンドエフェクタ
の位置情報及び姿勢情報を取込み、 (c)以上の(a)および(b)の処理を繰返してティ
ーチングを進めることを特徴とするロボットのティーチ
ング方法。
1. Teaching of the robot using teaching point coordinate data for only a part of the degrees of freedom created in advance by a predetermined data creating means in teaching the operation of the end effector of the robot on the surface of a work. (A) The mutual positional relationship between the surface of the work and the end effector is detected by mutual position detection means included in the robot, and the surface of the work and the end are detected based on the detection result. While maintaining the mutual positional relationship with the effector in a predetermined relationship, the movement control means is used to move the end effector to a location indicated by the teaching point coordinate data, and (b) the end effector after or during the movement. After setting the posture of the effector to the desired posture, take in the position information and posture information of the end effector. (C) more than (a) and teaching method of the robot, characterized in that by repeating the process of (b) advancing the teaching.
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