JPH11169762A - Coating robot - Google Patents

Coating robot

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Publication number
JPH11169762A
JPH11169762A JP34817997A JP34817997A JPH11169762A JP H11169762 A JPH11169762 A JP H11169762A JP 34817997 A JP34817997 A JP 34817997A JP 34817997 A JP34817997 A JP 34817997A JP H11169762 A JPH11169762 A JP H11169762A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coating
flow rate
discharge flow
gun
paint
Prior art date
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Pending
Application number
JP34817997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Uchiumi
典之 内海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokico Ltd filed Critical Tokico Ltd
Priority to JP34817997A priority Critical patent/JPH11169762A/en
Publication of JPH11169762A publication Critical patent/JPH11169762A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten an instructing work time while enhancing coating quality without being affected by the skillfulness of an instructor. SOLUTION: The coating robot is provided with a coating gun 10 attached to the wrist unit 9 of an articlated manipulator 1, a coating material flow rate regulator 15 controlling the discharge flow rate of the coating material from the coating gun 10 and a controller 11 for controlling respective apparatus parts and the controller 11 applies correction to the discharge flow rate corresponding to the posture of the coating gun 10 so that the thickness of the coating film on the surface 2a of an article 2 to be coated becomes constant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、被塗装物
に対する塗装に用いられる塗装ロボットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a painting robot used for painting an object to be painted, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ティーチングプレイバック型
の塗装ロボットにおいては、多関節型のマニピュレータ
の先端部に取り付けられた塗装ガンから塗料を被塗装物
の被塗装面に対して吐出することにより塗装作業が行わ
れている。また、塗装ロボットにおいては、塗膜厚を均
一にすべく、塗装ガンからの塗料の吐出流量を予め教示
している。この場合には、塗装ガンの向きが下向きであ
るとき吐出流量を少なく、上向きであるとき吐出流量を
多く、塗装ガンの向きが被塗装面に対して斜めであると
き吐出流量を多くするように教示される。また、塗膜厚
を均一にする方法としては、塗装ガンの移動速度の変化
に応じて上記吐出流量を制御する方法が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a teaching playback type coating robot, a coating gun is mounted on the tip of an articulated manipulator to discharge the coating onto a surface to be coated. Work is taking place. Further, the coating robot teaches in advance the discharge flow rate of the coating material from the coating gun in order to make the coating film thickness uniform. In this case, when the direction of the coating gun is downward, the discharge flow rate is small, when it is upward, the discharge flow rate is large, and when the direction of the coating gun is oblique to the surface to be coated, the discharge flow rate is increased. Taught. Further, as a method of making the coating film thickness uniform, a method of controlling the discharge flow rate according to a change in the moving speed of the coating gun is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の塗料
の吐出流量を予め教示する塗装ロボットにおいては、塗
装ガンの移動経路である塗装パス毎にきめ細かく教示を
行わなければならないため、使い勝手が悪く、しかも教
示作業に長時間を要するという欠点があった。また、上
記塗装ロボットにおいては、教示者間で吐出流量の教示
内容が異なるため、教示者によって塗装品質にばらつき
が生じるという問題があった。さらに、上記塗装ロボッ
トにおいては、教示作業に熟練を要するため、特に初心
者が教示作業を行った場合、教示ミスが生じやすいとい
う問題をもあった。加えて、塗装ガンの移動速度に対応
させて塗料の吐出流量を制御する塗装ロボットにおいて
は、塗装ガンの向きが考慮されていないことから、例え
ば、塗装ガンの向きが上向きおよび被塗装面に対して斜
めのときの塗装面の塗膜厚が、塗装ガンの向きが下向き
のときの塗装面の塗膜厚に比して薄くなってしまい、ひ
いては被塗装面における塗膜厚が不均一になってしまう
という問題があった。
However, in a conventional painting robot which preliminarily teaches the discharge flow rate of the paint, it is necessary to give a detailed instruction for each painting path which is a moving path of the painting gun, so that it is inconvenient to use. In addition, there is a disadvantage that the teaching operation requires a long time. Further, in the above-mentioned coating robot, there is a problem that the coating quality varies depending on the teacher because the teaching content of the discharge flow rate differs between the teachers. Furthermore, in the above-mentioned painting robot, since the teaching operation requires skill, there is also a problem that a teaching error is likely to occur particularly when a beginner performs the teaching operation. In addition, in a painting robot that controls the discharge rate of paint in accordance with the moving speed of the paint gun, since the direction of the paint gun is not considered, for example, the direction of the paint gun is upward and with respect to the surface to be painted. The film thickness on the painted surface when slanted is thinner than the film thickness on the painted surface when the direction of the paint gun is downward, and as a result, the film thickness on the surface to be painted becomes uneven. There was a problem that would.

【0004】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、教示者の熟練度に左右されることなく、教示作業
時間を短縮することができるとともに塗装品質を向上さ
せることができる塗装ロボットを提供することを目的と
する。
The present invention has been made under such a background, and a coating robot capable of shortening the teaching work time and improving the coating quality without being influenced by the skill of the teacher. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、被塗装物に対してマニピュレータの先端に取り付け
られた塗装ガンにより塗装を行う塗装ロボットにおい
て、前記塗装ガンから吐出される塗料の吐出流量を制御
する吐出流量制御手段と、前記塗装ガンの姿勢に関する
姿勢情報を求める姿勢情報算出手段と、前記被塗装物の
塗装面において塗膜厚が一定となる前記吐出流量と前記
塗装ガンの姿勢との関係を表す関数を記憶する記憶手段
と、前記姿勢情報算出手段の算出結果と前記関数とを用
いて、前記吐出流量に対して補正をかける吐出流量補正
手段とを具備することを特徴とする。また、請求項1に
記載の発明によれば、被塗装物の塗装面において塗膜厚
が一定となるように、塗装ガンの姿勢に応じて、吐出流
量補正手段により吐出流量に対して補正がかけられるの
で、教示者の熟練度に左右されることなく、教示作業時
間を短縮することができるとともに塗装品質を向上させ
ることができる。また、請求項2に記載の発明は、被塗
装物に対してマニピュレータの先端に取り付けられた塗
装ガンにより塗装を行う塗装ロボットにおいて、前記塗
装ガンから吐出される塗料の吐出流量を制御する吐出流
量制御手段と、前記塗装ガンの姿勢に関する姿勢情報を
求める姿勢情報算出手段と、前記被塗装物の塗装面にお
いて塗膜厚が一定となる前記吐出流量と前記塗装ガンの
姿勢との関係を表すデータベースを記憶する記憶手段
と、前記姿勢情報算出手段の算出結果と前記データベー
スとを用いて、前記吐出流量に対して補正をかける吐出
流量補正手段とを具備することを特徴とする。また、請
求項2に記載の発明によれば、データベースを用いて吐
出流量に対して補正がかけられることから、データベー
スの量を増やすことにより、塗装品質をさらに向上させ
ることができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a coating robot for coating an object to be coated with a coating gun attached to a tip of a manipulator. Discharge flow rate control means for controlling a discharge flow rate; attitude information calculating means for obtaining attitude information relating to the attitude of the coating gun; and the discharge flow rate and the coating gun in which the coating film thickness is constant on the coating surface of the workpiece. Storage means for storing a function representing a relationship with the attitude, and discharge flow rate correction means for correcting the discharge flow rate using the calculation result of the attitude information calculation means and the function. And According to the first aspect of the present invention, the discharge flow rate is corrected by the discharge flow rate correction means in accordance with the position of the coating gun so that the coating film thickness is constant on the coating surface of the object to be coated. As a result, the teaching operation time can be shortened and the coating quality can be improved without being influenced by the skill of the teacher. According to a second aspect of the present invention, there is provided a coating robot which performs coating on an object to be coated by a coating gun attached to a tip of a manipulator, wherein a discharge flow rate of the paint discharged from the coating gun is controlled. Control means, attitude information calculating means for obtaining attitude information on the attitude of the coating gun, and a database representing the relationship between the discharge flow rate and the attitude of the coating gun at which the coating film thickness is constant on the coating surface of the workpiece. And a discharge flow rate correcting means for correcting the discharge flow rate using the calculation result of the attitude information calculating means and the database. According to the second aspect of the invention, since the discharge flow rate is corrected using the database, the coating quality can be further improved by increasing the amount of the database.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1は本発明の第一実施形態
による塗装ロボットの外観構成を示す斜視図である。こ
の図において、1は、多関節型のマニピュレータであ
り、被塗装物2に対して塗装を行う。このマニピュレー
タ1において、3は、工場の床(図示略)に設置された
ベースである。ここで、ベース3に固定されたベース座
標系ΣBを定義する。このベース座標系ΣBにおいて、x
bはx軸方向の単位ベクトル、ybはy軸方向の単位ベク
トル、zbはz軸方向の単位ベクトルである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a painting robot according to the first embodiment of the present invention. In this drawing, reference numeral 1 denotes a multi-joint type manipulator, which applies a coating to an object 2 to be coated. In the manipulator 1, reference numeral 3 denotes a base installed on a floor (not shown) of a factory. Here, a base coordinate system ΣB fixed to the base 3 is defined. In this base coordinate system ΣB, x
b is a unit vector in the x-axis direction, yb is a unit vector in the y-axis direction, and zb is a unit vector in the z-axis direction.

【0007】4は、ベース3に回動自在に取り付けられ
た回動部材であり、同図に示す矢印θ1方向に駆動され
る。5は、回動部材4と第1のアーム6との間に設けら
れた第1の駆動ユニットであり、第1のアーム6を同図
に示す矢印θ2方向へ駆動する。
Reference numeral 4 denotes a rotating member rotatably mounted on the base 3, which is driven in the direction of the arrow θ1 shown in FIG. Reference numeral 5 denotes a first drive unit provided between the rotating member 4 and the first arm 6, and drives the first arm 6 in the direction of the arrow θ2 shown in FIG.

【0008】7は、第1のアーム6と第2のアーム8と
の間に取り付けられた第2の駆動ユニットであり、第2
のアーム8を同図に示す矢印θ3方向へ駆動する。9
は、第2のアーム8の先端部8aに取り付けられた手首
ユニットであり、3自由度をもって動く。10は、手首
ユニット9の先端部に取り付けられた塗装ガンであり、
図2に示す被塗装物2の被塗装面2aに対してミスト状
の塗料Tを略偏平円錐形状に吐出する。塗料Tが被塗装
面2aに付着する塗料付着面Tsは、楕円形である。
[0008] Reference numeral 7 denotes a second drive unit mounted between the first arm 6 and the second arm 8;
Is driven in the direction of arrow θ3 shown in FIG. 9
Is a wrist unit attached to the tip 8a of the second arm 8, and moves with three degrees of freedom. Reference numeral 10 denotes a coating gun attached to the tip of the wrist unit 9,
The mist-shaped paint T is discharged in a substantially flat conical shape onto the surface 2a to be coated of the object 2 shown in FIG. The paint adhered surface Ts on which the paint T adheres to the painted surface 2a is elliptical.

【0009】ここで、塗装ガン10の先端部に固定され
た手首座標系Σhを定義する。この手首座標系Σhの姿勢
は、塗装ガン10の姿勢に追従して変化する。すなわ
ち、手首座標系Σhの姿勢は、固定されたベース座標系
ΣBに対して相対的に変化する。この座標系Σhにおい
て、xhはx軸方向の単位ベクトルであり、この単位ベ
クトルxhの方向は、塗装ガン10からの塗料Tの吐出
方向と同一である。すなわち、単位ベクトルxhは、塗
料Tの吐出方向を表す。yhはy軸方向の単位ベクトル
であり、この単位ベクトルyhの方向は、塗料付着面T
sの短軸JS方向と同一である。zhはz軸方向の単位ベ
クトルであり、この単位ベクトルzhの方向は、塗料付
着面Tsの長軸JL方向と同一である。また、上述した
単位ベクトルxh、yhおよびzhは、塗装ガン10の姿
勢に追従して時間的に変化するため、時間の関数として
単位ベクトルxh(t)、yh(t)およびzh(t)と
表すことができる。
Here, a wrist coordinate system Δh fixed to the tip of the coating gun 10 is defined. The posture of the wrist coordinate system Δh changes following the posture of the coating gun 10. That is, the posture of the wrist coordinate system Σh changes relatively to the fixed base coordinate system ΣB. In this coordinate system Δh, xh is a unit vector in the x-axis direction, and the direction of the unit vector xh is the same as the direction in which the paint T is discharged from the paint gun 10. That is, the unit vector xh indicates the direction in which the paint T is discharged. yh is a unit vector in the y-axis direction, and the direction of the unit vector yh
s is the same as the short axis JS direction. zh is a unit vector in the z-axis direction, and the direction of the unit vector zh is the same as the direction of the major axis JL of the paint adhesion surface Ts. Further, since the above-described unit vectors xh, yh, and zh change over time following the attitude of the coating gun 10, the unit vectors xh (t), yh (t), and zh (t) are expressed as a function of time. Can be represented.

【0010】さらに、図2において、距離l、重力加速
度ベクトルg、速度ベクトルv(t)、角度α、角度β
および角度γを定義する。上記距離lは、手首座標系Σ
hの原点から被塗装面2aまでのx軸方向の距離であ
る。重力加速度ベクトルgは、重力加速度の大きさおよ
び方向を表すベクトルである。速度ベクトルv(t)
は、塗装ガン10の移動方向における速度を表すベクト
ルであって、x軸と被塗装面2aとが交わる狙い点Pに
おける速度を表すベクトルである。。
Further, in FIG. 2, distance l, gravitational acceleration vector g, velocity vector v (t), angle α, angle β
And the angle γ are defined. The distance l is expressed in the wrist coordinate system Σ
This is the distance in the x-axis direction from the origin of h to the surface to be coated 2a. The gravitational acceleration vector g is a vector representing the magnitude and direction of the gravitational acceleration. Velocity vector v (t)
Is a vector representing the speed in the moving direction of the coating gun 10, and is a vector representing the speed at the target point P where the x-axis and the surface 2a to be coated intersect. .

【0011】角度αは、重力加速度ベクトルgと単位ベ
クトルxhとのなす角度である。言い換えれば、角度α
は、重力加速度ベクトルgと塗料Tの吐出方向とのなす
角度である。角度βは、単位ベクトルxhと速度ベクト
ルv(t)とのなす角度である。言い換えれば、角度β
は、塗料Tの吐出方向と速度ベクトルv(t)とのなす
角度である。角度γは、単位ベクトルzhと速度ベクト
ルv(t)とのなす角度である。言い換えれば、角度γ
は、塗料付着面Tsの長軸JLと速度ベクトルv(t)
とのなす角度である。
The angle α is the angle between the gravitational acceleration vector g and the unit vector xh. In other words, the angle α
Is the angle between the gravitational acceleration vector g and the paint T discharge direction. Is the angle between the unit vector xh and the velocity vector v (t). In other words, the angle β
Is the angle between the discharge direction of the paint T and the velocity vector v (t). The angle γ is an angle between the unit vector zh and the velocity vector v (t). In other words, the angle γ
Is the major axis JL of the paint adhesion surface Ts and the velocity vector v (t).
And the angle between them.

【0012】図1に示す11は、ケーブル12を介して
マニピュレータ1に接続されたコントローラあり、マニ
ピュレータ1の動作制御および塗装ガン10から吐出さ
れる塗料の吐出流量を制御する。このコントローラ11
の構成については、詳述する。13は、ホース14を介
して塗装ガン10へ塗料を供給する塗料供給装置であ
る。15は、第2のアーム8に取り付けられかつホース
14の途中に介挿された塗料流量調節器であり、コント
ローラ11の制御により、塗装ガン10へ供給すべき塗
料の流量、言い換えれば、塗装ガン10からの塗料の吐
出流量を調節する。
1 is a controller connected to the manipulator 1 via a cable 12, and controls the operation of the manipulator 1 and controls the discharge flow rate of the paint discharged from the coating gun 10. This controller 11
Will be described in detail. Reference numeral 13 denotes a paint supply device that supplies paint to the coating gun 10 via a hose 14. Reference numeral 15 denotes a paint flow controller which is attached to the second arm 8 and inserted in the middle of the hose 14, and under the control of the controller 11, the flow rate of the paint to be supplied to the coating gun 10, in other words, the coating gun. The discharge flow rate of the paint from 10 is adjusted.

【0013】図3は、本発明の一実施形態による塗装ロ
ボットの電気的構成を示すブロック図である。この図に
おいて、図1の各部に対応する部分には同一の符号を付
ける。図3に示すコントローラ11において、16はマ
ニピュレータ1の駆動制御および塗装ガン10から吐出
される塗料の吐出流量を制御する制御部であり、この制
御部16の動作の詳細については後述する。17は、制
御部16において実行される塗装プログラムを記憶する
塗装プログラム記憶部である。ここで、上記塗装プログ
ラムは、塗装ガン10の位置、姿勢に関するデータ(以
下、位置・姿勢データDiと称する)、および塗装ガン
10の動作制御、塗料の吐出流量に関するデータ(以
下、塗装データDtと称する)を生成するためのプログ
ラムである。
FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the painting robot according to one embodiment of the present invention. In this figure, parts corresponding to respective parts in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the controller 11 shown in FIG. 3, reference numeral 16 denotes a control unit for controlling the driving of the manipulator 1 and controlling the discharge flow rate of the paint discharged from the coating gun 10. The operation of the control unit 16 will be described later in detail. Reference numeral 17 denotes a coating program storage unit that stores a coating program executed by the control unit 16. Here, the coating program includes data relating to the position and posture of the coating gun 10 (hereinafter, referred to as position / posture data Di), operation control of the coating gun 10, and data relating to the discharge flow rate of the paint (hereinafter referred to as coating data Dt and Dt). ) Is generated.

【0014】18は、制御部16より入力される位置・
姿勢データDiから、時刻tにおける塗装ガン10の目
標軌道のデータを生成する。ここで、上記目標軌道は、
位置ベクトルp(t)およびR(t)で表される。この
位置ベクトルp(t)は、時刻tにおいて図1に示すベ
ース座標系ΣBからみた手首座標系Σhの原点位置を表す
ベクトルである。また、R(t)は、時刻tにおいてベ
ース座標系ΣBからみた手首座標系Σhの姿勢を表す回転
行列であり、次の(1)式に示す回転行列で表される。 R(t)=[xh(t)yh(t)zh(t)] ・・・・・(1)
Reference numeral 18 denotes a position input from the control unit 16.
From the attitude data Di, data of the target trajectory of the coating gun 10 at time t is generated. Here, the target trajectory is
It is represented by position vectors p (t) and R (t). This position vector p (t) is a vector representing the origin position of the wrist coordinate system Σh as viewed from the base coordinate system ΣB shown in FIG. 1 at time t. R (t) is a rotation matrix representing the posture of the wrist coordinate system Σh viewed from the base coordinate system ΣB at the time t, and is represented by a rotation matrix shown in the following equation (1). R (t) = [xh (t) yh (t) zh (t)] (1)

【0015】19は、マニピュレータ駆動制御部であ
り、軌道生成部18より入力される目標軌道のデータ
(位置ベクトルp(t)、回転行列R(t))に基づい
て、上記位置ベクトルp(t)および回転行列R(t)
が得られるようにマニピュレータ1を駆動制御する。2
0は、操作信号生成部であり、制御部16より入力され
る塗装データDtから、時刻tにおける塗料の吐出流量
の目標値(以下、吐出流量目標値q(t)と称する)を
求める。また、操作信号生成部20は、塗装データDt
から、塗装ガン10をオン/オフするオン/オフ信号d
(t)を生成する。このオン/オフ信号d(t)がオフ
であるとき、塗装ガン10からは塗料が吐出されず、一
方オン/オフ信号d(t)がオンであるときには、塗装
ガン10から塗料が吐出される。
Reference numeral 19 denotes a manipulator drive control unit, based on the target trajectory data (position vector p (t), rotation matrix R (t)) input from the trajectory generation unit 18, and the position vector p (t). ) And rotation matrix R (t)
The drive of the manipulator 1 is controlled so as to obtain. 2
Reference numeral 0 denotes an operation signal generation unit that obtains a target value of the paint discharge flow rate at time t (hereinafter, referred to as a discharge flow target value q (t)) from the coating data Dt input from the control unit 16. Further, the operation signal generation unit 20 outputs the coating data Dt.
From the on / off signal d for turning on / off the coating gun 10
(T) is generated. When the on / off signal d (t) is off, the paint is not discharged from the coating gun 10, while when the on / off signal d (t) is on, the paint is discharged from the coating gun 10. .

【0016】21は、被塗装物2に付着された塗料の塗
膜厚を一定にすべく、塗装ガン10の姿勢に応じて吐出
流量目標値q(t)に対して補正をかけ、補正結果を補
正吐出流量目標値q’(t)として求める。この吐出流
量補正部21の動作の詳細については、後述する。22
は、吐出流量補正部21における補正時に用いられる関
数f(α、β、γ)を記憶する塗装データベース部であ
る。この関数f(α、β、γ)の詳細については後述す
る。
A correction unit 21 corrects the discharge flow rate target value q (t) in accordance with the attitude of the coating gun 10 in order to make the coating film thickness of the paint adhered to the workpiece 2 constant. As the corrected discharge flow target value q ′ (t). Details of the operation of the discharge flow rate correction unit 21 will be described later. 22
Is a coating database unit that stores a function f (α, β, γ) used at the time of correction in the discharge flow rate correction unit 21. Details of the function f (α, β, γ) will be described later.

【0017】23は、塗装ガン10からの塗料吐出流量
が補正吐出流量目標値q’(t)となるように、塗料流
量調節器15を制御する吐出流量制御部である。24
は、I/O制御部であり、オン/オフ信号d(t)がオ
フであるとき、塗装ガン10から塗料が吐出されないよ
うに塗装ガン10をオフ状態とする。一方、I/O制御
部24は、オン/オフ信号d(t)がオンであるときに
は、塗装ガン10から塗料が吐出されるように、塗装ガ
ン10をオン状態とする。
Reference numeral 23 denotes a discharge flow controller for controlling the paint flow controller 15 so that the paint discharge flow from the coating gun 10 becomes the corrected discharge flow target value q '(t). 24
Is an I / O control unit, and when the on / off signal d (t) is off, the paint gun 10 is turned off so that paint is not discharged from the paint gun 10. On the other hand, when the on / off signal d (t) is on, the I / O control unit 24 turns the coating gun 10 on so that the paint is discharged from the coating gun 10.

【0018】次に、上述した一実施形態による塗装ロボ
ットの動作について図4を参照しつつ説明する。図4
は、図2に示す吐出流量補正部21の動作を説明するP
AD図である。今、図示しない運転開始スイッチが押さ
れたとすると、図3に示す制御部16は、塗装プログラ
ム記憶部17から塗装プログラムを読み出す。次いで、
制御部16は、上記塗装プログラムを実行することによ
り、位置・姿勢データDiおよび塗装データDtを生成
した後、これらを軌道生成部18および操作信号生成部
20へ各々出力する。
Next, the operation of the painting robot according to the above-described embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
Is a P that explains the operation of the discharge flow rate correction unit 21 shown in FIG.
It is an AD diagram. Now, assuming that an operation start switch (not shown) is pressed, the control unit 16 shown in FIG. Then
The control unit 16 generates the position / posture data Di and the coating data Dt by executing the above-mentioned coating program, and then outputs these to the trajectory generating unit 18 and the operation signal generating unit 20, respectively.

【0019】これにより、軌道生成部18は、位置・姿
勢データDiから、時刻tにおける塗装ガン10の目標
軌道のデータ(位置ベクトルp(t)および回転行列R
(t))を生成して、これをマニピュレータ駆動制御部
19および吐出流量補正部21へ各々出力する。
Thus, the trajectory generating section 18 obtains the data (the position vector p (t) and the rotation matrix R) of the target trajectory of the coating gun 10 at the time t from the position / posture data Di.
(T)) is generated and output to the manipulator drive control unit 19 and the discharge flow rate correction unit 21, respectively.

【0020】この結果、マニピュレータ1は、マニピュ
レータ駆動制御部19により、上記位置ベクトルp
(t)および回転行列R(t)が得られるように駆動制
御される。
As a result, the manipulator 1 controls the position vector p by the manipulator drive control unit 19.
(T) and the rotation matrix R (t) are controlled.

【0021】一方、操作信号生成部20は、塗装データ
Dtから、時刻tにおける塗料の吐出流量目標値q
(t)を求めた後、これを吐出流量補正部21へ出力す
る。また、操作信号生成部20は、塗装データDtか
ら、オン/オフ信号d(t)を生成した後、これをI/
O制御部24へ出力する。今の場合、上記オン/オフ信
号d(t)は、オンであるものとする。
On the other hand, from the coating data Dt, the operation signal generator 20 calculates the target value q of the paint discharge flow rate at time t.
After obtaining (t), it is output to the discharge flow rate correction unit 21. Further, the operation signal generation unit 20 generates an on / off signal d (t) from the coating data Dt, and then outputs the on / off signal d / t.
Output to the O control unit 24. In this case, it is assumed that the on / off signal d (t) is on.

【0022】そして、吐出流量補正部21は、図4に示
すステップS1へ進み、位置ベクトルp(t)、回転行
列R(t)および吐出流量目標値q(t)の各データを
各々入力した後、ステップS2へ進む。
Then, the flow rate correction unit 21 proceeds to step S1 shown in FIG. 4, and inputs each data of the position vector p (t), the rotation matrix R (t), and the target value q (t) of the flow rate. Thereafter, the process proceeds to step S2.

【0023】ステップS2では、吐出流量補正部21
は、時刻tが0であるか否かを判断する。今、時刻tが
0であるものとすると、吐出流量補正部21は、ステッ
プS2の判断結果を「YES」としてステップS3へ進
む。ステップS3では、吐出流量補正部21は、吐出流
量目標値q(0)に対する補正係数ηを1とした後、ス
テップS7へ進む。
In step S2, the discharge flow rate correction unit 21
Determines whether the time t is 0. Now, assuming that the time t is 0, the discharge flow rate correction unit 21 sets the determination result of step S2 to "YES" and proceeds to step S3. In step S3, the discharge flow rate correction unit 21 sets the correction coefficient η for the discharge flow rate target value q (0) to 1, and then proceeds to step S7.

【0024】ステップS7では、吐出流量補正部21
は、次の(2)式に補正係数ηとして「1」、”q
(t)”として時刻0のときの吐出流量目標値q(0)
を各々代入して、時刻0のときの補正吐出流量目標値
q’(0)を求めた後、ステップS8へ進む。 q’(t)=η・q(t) ・・・・・・・・・・・・・・・(2)
In step S7, the discharge flow rate corrector 21
Are expressed as “1”, “q” as the correction coefficient η in the following equation (2).
(T) "as the discharge flow rate target value q (0) at time 0
To obtain the corrected discharge flow rate target value q ′ (0) at time 0, and then proceed to step S8. q ′ (t) = η · q (t) (2)

【0025】ステップS8では、吐出流量補正部21
は、求めた補正吐出流量目標値q’(0)のデータを吐
出流量制御部23へ出力した後、ステップS1へ戻り上
述した処理を繰り返す。これにより、図2に示す塗装ガ
ン10の吐出口(図示略)からは、被塗装物2の被塗装
面2aへ向けて円錐形状の塗料Tが吐出される。
In step S8, the discharge flow rate corrector 21
Outputs the obtained data of the corrected discharge flow target value q ′ (0) to the discharge flow control unit 23, and returns to step S1 to repeat the above-described processing. Thereby, the conical paint T is discharged from the discharge port (not shown) of the coating gun 10 shown in FIG.

【0026】そして、図4に示すステップS2では、吐
出流量補正部21は再び時刻が0であるか否かを判断す
る。今の場合、時刻がtであるものとすると、吐出流量
補正部21は、ステップS2の判断結果を「NO」とし
て、ステップS4へ進む。ステップS4では、吐出流量
補正部21は、次の(3)式から図2に示す狙い点Pに
おける速度ベクトルv(t)を求めた後、ステップS5
へ進む。 v(t)=((p(t)+l・xh(t)−p(t−1)−l・xh(t−1 ))/Ts ・・・・・・・・・・・・・・・(3)
Then, in step S2 shown in FIG. 4, the discharge flow rate correction unit 21 determines again whether or not the time is zero. In this case, assuming that the time is t, the discharge flow rate correction unit 21 sets the determination result of step S2 to "NO" and proceeds to step S4. In step S4, the discharge flow rate correction unit 21 calculates the velocity vector v (t) at the target point P shown in FIG. 2 from the following equation (3), and then proceeds to step S5.
Proceed to. v (t) = ((p (t) + 1.xh (t) -p (t-1) -l.xh (t-1)) / Ts・ (3)

【0027】上記(3)式において、”p(t)”は時
刻tにおけるベース座標系ΣBからみた手首座標系Σhの
原点位置を表す位置ベクトルp、”l”は図2に示す距
離l、”xh(t)”は時刻tにおける図2に示す単位
ベクトルである。また、”p(t−1)”は時刻t−1
におけるベース座標系ΣBからみた手首座標系Σhの原点
位置を表す位置ベクトルであり、”xh(t−1)”は
時刻t−1における図2に示す単位ベクトルであり、”
Ts”は時刻t−1から時刻tまでの時間である。ここ
で、(3)式の距離lは時間tの関数であるが、今の場
合には、教示時にl(t)=l0(一定値)として教示
されるので、一定値l0である。
In the above equation (3), "p (t)" is a position vector p representing the origin position of the wrist coordinate system Σh as viewed from the base coordinate system ΣB at time t, and "l" is the distance l shown in FIG. “Xh (t)” is a unit vector shown in FIG. 2 at time t. “P (t−1)” is the time t−1
Is a position vector representing the origin position of the wrist coordinate system Σh viewed from the base coordinate system ΣB, and “xh (t−1)” is a unit vector shown in FIG.
Ts "is the time from time t-1 to time t. Here, the distance l in equation (3) is a function of the time t, but in this case, l (t) = l0 ( (Constant value), the constant value l0.

【0028】ステップS5では、吐出流量補正部21
は、塗装ガン10の姿勢を表す図2に示す角度α、角度
βおよび角度γを次の(4)式〜(6)式から求めた
後、ステップS6へ進む。 α=cos-1(xh(t)T・g) ・・・・・・・・・・・・(4) β=cosー1(xh(t)T・v(t)/|v(t)|)・・・(5) γ=cos-1(zh(t)T・v(t)/|v(t)| ) ・・(6)
In step S5, the discharge flow rate corrector 21
Calculates the angle α, angle β, and angle γ shown in FIG. 2 representing the attitude of the coating gun 10 from the following equations (4) to (6), and then proceeds to step S6. α = cos −1 (xh (t) T · g) (4) β = cos −1 (xh (t) T · v (t) / | v (t ) |) (5) γ = cos −1 (zh (t) T・ v (t) / | v (t) |) (6)

【0029】上記(4)式〜(6)式において、”xh
(t)”は時刻tにおける図2に示す単位ベクトルx
h、”xh(t)T”の添え字Tは転置、”g”は重力加
速度ベクトルg、”v(t)”はステップS4において
求められた速度ベクトルv(t)、”zh(t)”は時
刻tにおける図2に示す単位ベクトルzh、”zh(t)
T”の添え字Tは転置を各々表す。
In the above equations (4) to (6), "xh
(T) "is the unit vector x shown in FIG.
h, the subscript T of “xh (t) T ” is transposed, “g” is the gravitational acceleration vector g, “v (t)” is the velocity vector v (t), “zh (t)” obtained in step S4. "Is the unit vector zh shown in FIG. 2 at time t, and" zh (t)
The suffix T of T ″ represents transposition, respectively.

【0030】ステップS6では、吐出流量補正部21
は、塗装データベース部22から関数f(α、β、γ)
のデータを読み出す。ここで、この関数f(α、β、
γ)は、塗装ガン10の姿勢を表す角度α、角度βおよ
び角度γの関数であって、補正係数ηを求めるための関
数である。また、上記補正係数ηは、被塗装物2の被塗
装面2aにおいて標準塗膜厚δ0を得るための標準塗料
流量qsに乗じる係数である。
In step S6, the discharge flow rate corrector 21
Is a function f (α, β, γ) from the coating database unit 22.
Is read. Here, the function f (α, β,
γ) is a function of the angle α, the angle β, and the angle γ representing the attitude of the coating gun 10, and is a function for obtaining the correction coefficient η. The correction coefficient η is a coefficient that is multiplied by a standard paint flow rate qs for obtaining a standard coating thickness δ0 on the surface 2a of the workpiece 2 to be coated.

【0031】次に、吐出流量補正部21は、関数f
(α、β、γ)にステップS5において求められた角度
α、角度βおよび角度γを各々代入して、補正係数ηを
求めた後、ステップS7へ進む。
Next, the discharge flow rate correction unit 21 calculates the function f
After substituting the angles α, β, and γ obtained in step S5 into (α, β, γ) to obtain the correction coefficient η, the process proceeds to step S7.

【0032】ステップS7では、吐出流量補正部21
は、上述した(2)式に補正係数ηとしてステップS6
において求められた値と、”q(t)”として時刻tの
ときの吐出流量目標値q(t)を各々代入して、時刻t
のときの補正吐出流量目標値q’(t)を求めた後、ス
テップS8へ進む。
In step S7, the discharge flow rate correction unit 21
Is calculated as the correction coefficient η in the above-described equation (2) in step S6.
And the discharge flow target value q (t) at time t as “q (t)”, respectively,
After the corrected discharge flow target value q ′ (t) at the time of is obtained, the process proceeds to step S8.

【0033】ステップS8では、吐出流量補正部21
は、求めた補正吐出流量目標値q’(t)のデータを吐
出流量制御部23へ出力した後、ステップS1へ戻り上
述した処理を繰り返す。これにより、図2に示す塗装ガ
ン10の吐出口(図示略)からは、塗装ガン10の姿勢
に応じた吐出流量の塗料Tが被塗装物2の被塗装面2a
へ向けて噴射される。従って、上述した一実施形態によ
る塗装ロボットによれば、被塗装面2aにおける塗料T
の塗膜厚が常に標準塗膜厚δ0とされる。
In step S8, the discharge flow rate correction unit 21
Outputs the obtained data of the corrected discharge flow target value q ′ (t) to the discharge flow controller 23, and returns to step S1 to repeat the above-described processing. As a result, the paint T having a discharge flow rate corresponding to the posture of the coating gun 10 is applied from the discharge port (not shown) of the coating gun 10 shown in FIG.
Injected toward. Therefore, according to the painting robot according to the above-described embodiment, the paint T
Is always the standard coating thickness δ0.

【0034】以上説明したように、上述した一実施形態
による塗装ロボットによれば、塗装ガン10の姿勢(角
度α、角度βおよび角度γ)に応じて、塗装ガン10か
ら吐出される塗料Tの吐出流量を制御するようにしたの
で、被塗装面2aにおける塗膜厚を一定にすることがで
きる。さらに、上述した一実施形態による塗装ロボット
によれば、次のような効果が得られる。 (a) 塗装ガンの移動経路である塗装パス毎にきめ細
かく教示を行なう必要がないので、使い勝手を向上させ
ることができ、しかも教示作業時間を短縮することがで
きる。 (b) 吐出流量の教示内容が教示者によらず一定であ
るため、教示者の熟練度によらず、常に高い塗装品質を
得ることができる。 (c) 初心者であっても簡単に教示作業できるので、
教示ミスを防止することができる。
As described above, according to the painting robot according to the above-described embodiment, the paint T discharged from the painting gun 10 is changed according to the posture (angle α, angle β, and angle γ) of the painting gun 10. Since the discharge flow rate is controlled, the coating thickness on the surface to be coated 2a can be made constant. Further, according to the coating robot according to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. (A) Since there is no need to give detailed instructions for each painting pass, which is a moving path of the painting gun, the usability can be improved and the teaching operation time can be shortened. (B) Since the teaching content of the discharge flow rate is constant regardless of the instructor, it is possible to always obtain high coating quality regardless of the instructor's skill level. (C) Even beginners can teach easily,
Teaching mistakes can be prevented.

【0035】以上図面を参照して本発明の一実施形態に
ついて説明してきたが、具体的な構成はこれに限られる
ものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更
等ががあっても本発明に含まれる。例えば、上述した塗
装ロボットにおいては、関数f(α、β、γ)を用いて
補正係数ηを求めた例について説明したが、これに限定
されることなく、関数f(α、β、γ)に代えて、補正
係数ηと角度α、角度βおよび角度γとの関係をデータ
ベース化して、このデータベースを用いて補正係数ηを
求めるようにしてもよい。この場合には、データベース
の量を増やすことにより、関数f(α、β、γ)を用い
た場合に比して、塗装品質をさらに向上させることがで
きる。
Although one embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. Included in the present invention. For example, in the above-described painting robot, an example in which the correction coefficient η is obtained using the function f (α, β, γ) has been described. However, the present invention is not limited to this, and the function f (α, β, γ) may be used. Alternatively, the relationship between the correction coefficient η and the angles α, β, and γ may be stored in a database, and the correction coefficient η may be obtained using this database. In this case, by increasing the amount of the database, the coating quality can be further improved as compared with the case where the function f (α, β, γ) is used.

【0036】[0036]

【発明の効果】請求項1、2に記載の発明によれば、被
塗装物の塗装面において塗膜厚が一定となるように、塗
装ガンの姿勢に応じて、吐出流量補正手段により吐出流
量に対して補正がかけられるので、教示者の熟練度に左
右されることなく、教示作業時間を短縮することができ
るとともに塗装品質を向上させることができるという効
果が得られる。また、請求項2に記載の発明によれば、
データベースの量を増やすことにより、塗装品質をさら
に向上させることができるという効果が得られる。
According to the first and second aspects of the present invention, the discharge flow rate is corrected by the discharge flow rate correction means in accordance with the position of the coating gun so that the coating film thickness is constant on the surface to be coated. Therefore, the effect is obtained that the teaching work time can be shortened and the coating quality can be improved without depending on the skill of the teacher. According to the second aspect of the present invention,
By increasing the amount of the database, there is an effect that the coating quality can be further improved.

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

【図1】 本発明の一実施形態による塗装ロボットの外
観構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a painting robot according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す被塗装物2および塗装ガン10近
傍の構成を示す拡大斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a configuration near an object to be coated 2 and a coating gun 10 shown in FIG.

【図3】 本発明の一実施形態による塗装ロボットの電
気的構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of a painting robot according to one embodiment of the present invention.

【図4】 図3に示す吐出流量補正部21の動作を説明
するPAD図である。
FIG. 4 is a PAD illustrating the operation of the discharge flow rate correction unit 21 shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マニピュレータ 2 被塗装物 2a 被塗装面 9 手首ユニット 10 塗装ガン 11 コントローラ 13 塗料供給装置 15 塗料流量調節器 16 制御部 18 軌道生成部 19 マニピュレータ駆動制御部 20 操作信号生成部 21 吐出流量補正部 22 塗装データベース部 23 吐出流量制御部 REFERENCE SIGNS LIST 1 Manipulator 2 Workpiece 2a Workpiece surface 9 Wrist unit 10 Painting gun 11 Controller 13 Paint supply device 15 Paint flow controller 16 Control unit 18 Trajectory generation unit 19 Manipulator drive control unit 20 Operation signal generation unit 21 Discharge flow correction unit 22 Painting database unit 23 Discharge flow rate control unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被塗装物に対してマニピュレータの先端
に取り付けられた塗装ガンにより塗装を行う塗装ロボッ
トにおいて、 前記塗装ガンから吐出される塗料の吐出流量を制御する
吐出流量制御手段と、 前記塗装ガンの姿勢に関する姿勢情報を求める姿勢情報
算出手段と、 前記被塗装物の塗装面において塗膜厚が一定となる前記
吐出流量と前記塗装ガンの姿勢との関係を表す関数を記
憶する記憶手段と、 前記姿勢情報算出手段の算出結果と前記関数とを用い
て、前記吐出流量に対して補正をかける吐出流量補正手
段と、 を具備することを特徴とする塗装ロボット。
1. A coating robot which performs coating on an object to be coated by a coating gun attached to a tip of a manipulator, wherein a discharge flow rate control means for controlling a discharge flow rate of the coating material discharged from the coating gun; Attitude information calculating means for obtaining attitude information relating to the attitude of the gun, and storage means for storing a function representing a relationship between the discharge flow rate and the attitude of the coating gun at which the coating film thickness is constant on the coating surface of the object to be coated. And a discharge flow rate correcting means for correcting the discharge flow rate using the calculation result of the attitude information calculating means and the function.
【請求項2】 被塗装物に対してマニピュレータの先端
に取り付けられた塗装ガンにより塗装を行う塗装ロボッ
トにおいて、 前記塗装ガンから吐出される塗料の吐出流量を制御する
吐出流量制御手段と、 前記塗装ガンの姿勢に関する姿勢情報を求める姿勢情報
算出手段と、 前記被塗装物の塗装面において塗膜厚が一定となる前記
吐出流量と前記塗装ガンの姿勢との関係を表すデータベ
ースを記憶する記憶手段と、 前記姿勢情報算出手段の算出結果と前記データベースと
を用いて、前記吐出流量に対して補正をかける吐出流量
補正手段と、 を具備することを特徴とする塗装ロボット。
2. A coating robot for coating an object to be coated with a coating gun attached to a tip of a manipulator, comprising: a discharge flow rate control means for controlling a discharge flow rate of the coating material discharged from the coating gun; Attitude information calculation means for obtaining attitude information on the attitude of the gun, and storage means for storing a database representing a relationship between the discharge flow rate and the attitude of the coating gun at which the coating film thickness is constant on the coating surface of the workpiece. And a discharge flow rate correcting means for correcting the discharge flow rate using the calculation result of the attitude information calculating means and the database.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100706542B1 (en) 2005-07-15 2007-04-13 현대자동차주식회사 Spraying device of a sealer
JP2015186800A (en) * 2014-03-26 2015-10-29 安川(中国)機器人有限公司 Cleaning robot system, cleaning control method, coating robot system, and coating control method

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KR100706542B1 (en) 2005-07-15 2007-04-13 현대자동차주식회사 Spraying device of a sealer
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