JPH11305820A - 金型スプレイロボットの教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 正確で、短時間に簡便容易に、かつ、効率的
に実施できる金型スプレイロボットおよび小型姿勢制御
機構へのスプレイ作業教示方法をうること。 【解決手段】 金型スプレイロボットの制御装置の２次
元表示画面に予めパソコンでオフラインで金型形状を入
力して表示した後、画面上に設定したスプレイ点及び経
路にスプレイ距離、姿勢等のスプレイ条件を与える一
方、ロボット手首先端部に備えた小型姿勢制御機構の動
作手順から演算した金型スプレイロボット手首先端部の
動作手順をもとに、金型スプレイロボットを単独動作さ
せることによって、金型スプレイロボットの各スプレイ
経路で測定した所要動作時間をもとに小型姿勢制御機構
の動作手順を演算・作成することによって、金型スプレ
イロボットと小型姿勢制御機構とを同期させた動作を得
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、アルミ
ニウム合金またはマグネシウム合金を金型に鋳込み高圧
鋳造するダイカストマシン等の成形装置における金型ス
プレイロボットの教示方法に係り、特に垂直多関節ロボ
ットまたは直交３軸機構のほかに、ロボット手首先端部
に取り付けられたスプレイノズルの位置・姿勢を自由に
制御できる小型姿勢制御機構を保有した金型スプレイロ
ボットの教示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ダイカストマシンの金型キャ
ビティ面へ離型剤や保温剤などのスプレイ剤を噴霧塗布
するのに金型スプレイロボットが使用されている。この
場合には、金型スプレイロボットに付属のロボット制御
装置にスプレイ作業の動作を前もって教示しておく必要
があった。このような金型スプレイロボットの教示方法
は、通常は、オンラインティーチング、いわゆる、ティ
ーチングプレイバックにより教示することが多い。しか
しながら、この作業は極めて煩雑でしかも長時間を要す
る作業である。 また、多品種少量生産形態に適用する
場合は、このティーチング作業は製品が変わる度毎に毎
回事前にスプレイ作業のティーチング作業が必要となる
ので、生産性が悪く、このようなオンラインティーチン
グタイプの金型スプレイロボットの使用は得策ではなか
った。このため、最近ではコンピュータとロボットを接
続し、オフラインによる教示方法が主流となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなオフライン
教示方式のひとつに、ロボット手首先端部に金型スプレ
ロボットとは独立して自由自在に動作可能な小型姿勢制
御機構を備えたダイカストマシンの金型スプレイロボッ
トを対象としたものがある。この小型姿勢制御機構は、
金型スプレイロボット手首先端部に設置していることか
ら、金型スプレイロボットの動作に同期して小型姿勢制
御機構を動作させる必要がある。同期の絶対条件は、金
型スプレイロボットの動作時間を確実に把握して、この
動作時間をもとに小型姿勢制御機構の動作手順を求める
ことが必要である。金型スプレイロボットの動作時間
は、計算式によって得ることができるが、実際の動作時
間とは誤差がある。特に、金型スプレイロボットは市販
ロボットを使用しているため、制御装置がブラックボッ
クスとなっていることから、正確な動作時間を得ること
は容易でない。現状（特願平０８−３０７７７９や特願
平０９−０５６５７１）では、金型スプレイロボットの
動作時間は経験値から演算しており、この演算した動作
時間から小型姿勢制御機構の動作データを作成してい
た。このため、両者を同期させるためには小型姿勢制御
機構の動作時間が金型スプレイロボットの動作時間と一
致することが条件であり、小型姿勢制御機構の動作時間
が金型スプレイロボットの動作時間以上になると、金型
スプレイロボットの動作が終了しても小型姿勢制御機構
の動作は終了せず、同期できないことになる。また、小
型姿勢制御機構の動作時間が金型スプレイロボットの動
作時間よりも短い場合は、小型姿勢制御機構の動作が早
期に終了し、同期できない。従って、金型スプレイロボ
ットと小型姿勢制御機構を完全に同期させるためには、
金型スプレイロボットの動作時間を正確に得ることが課
題となっていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、第１の発明では、金型スプレ
イロボッの手首先端部に該金型スプレイロボットとは別
に自由自在に動作可能な小型姿勢制御機構を備え、該小
型姿勢制御機構を制御する小型姿勢制御機構制御装置と
ともに、該金型スプレイロボットを制御するロボット制
御装置へダイカストマシンの金型キャビティ面にスプレ
イ剤を噴霧するスプレイ作業手順を教示する方法であっ
て、該金型スプレイロボットおよび該小型姿勢制御機構
へオフラインでスプレイ作業指令を与えるパーソナルコ
ンピュータの２次元表示画面に予め入力した金型形状を
表示した後、該２次元表示画面上に設定したスプレイ点
とスプレイ経路にスプレイ距離およびスプレイ姿勢等の
スプレイ条件を与えて、該小型姿勢制御機構の３次元空
間上の動作を前記小型姿勢制御機構制御装置に演算させ
て動作プログラムを作成し、ついでロボット制御装置に
金型スプレイロボット手首先端部の動作を演算させて動
作プログラムを作成した後、金型スプレイロボットを単
独動作させて金型スプレイロボットの各スプレイ経路で
の所要動作時間を測定し、該所要動作時間を小型姿勢制
御機構の計算動作時間として小型姿勢制御機構の動作プ
ログラムを再度演算、作成することによって、金型スプ
レイロボットと小型姿勢制御機構とを同期させた動作を
得ることとした。また、第２の発明では、第１の発明に
おいて、金型スプレイロボットを単独動作させて該金型
スプレイロボットの各スプレイ経路での所要動作時間を
測定し、ついで該所要動作時間を小型姿勢制御機構の計
算動作時間として小型姿勢制御機構の動作プログラムを
作成し、引続き小型姿勢制御機構を単独動作させること
によって、小型姿勢制御機構の各スプレイ経路での所要
動作時間を測定し、該金型スプレイロボットの所要動作
時間と該小型姿勢制御機構の所要動作時間とを比較し、
該小型姿勢制御機構の所要動作時間が該金型スプレイロ
ボットの所要動作時間より長いか、または短い場合には
再度小型姿勢制御機構の計算動作時間を補正して小型姿
勢制御機構の動作プログラムを再設定することによっ
て、金型スプレイロボットと小型姿勢制御機構とを同期
させた動作を得ることとした。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
例について詳細に説明する。図１〜図６は本発明の実施
例に係り、図１はダイカストマシンの金型スプレイロボ
ットの全体構成図、図２は本発明の請求項１に係る金型
スプレイロボットおよび小型姿勢制御機構への教示方法
を示すフローチャート、図３は本発明の請求項２に係る
金型スプレイロボットおよび小型姿勢制御機構への教示
方法を示すフローチャート、図４は従来のスプレイ動作
における金型スプレイロボットと小型姿勢制御機構との
同期方法の説明図、図５は本発明でのスプレイ動作にお
ける金型スプレイロボットと小型姿勢制御機構との同期
方法の説明図、図６は本発明に係る金型スプレイロボッ
ト手首先端部の概略側面図である。

【０００６】図１は本発明のダイカストマシンの金型ス
プレイロボット１００の全体構成の１実施例を示すもの
で、ダイカストマシン１００は、金型スプレイロボット
２００と、金型スプレイロボット２００の手首先端部に
接続される小型姿勢制御機構３００と、金型スプレイロ
ボット２００および小型姿勢制御機構３００の制御を司
る制御装置４００とが付帯装置として装備される。金型
スプレイロボット２００は、多関節型のスプレイロボッ
トであり、固定プラテン１１Ａの頂部に立設され、モー
タ２１０ａにより竪軸回りに旋回する回転座２１０と、
これに水平軸でピン接合された第１アーム２２０および
第２アーム２３０と、第２アーム２３０の下端にピン接
合されたモータ２４０およびこれに接続され竪軸回りに
旋回自在な竪軸２５０とからなり、この下端には金型ス
プレイロボット２００とは独立して傾動自在な小型姿勢
制御機構３００が連結されたスプレイヘッド３１０があ
り、スプレイヘッド３１０にはスプレイノズル（スプレ
イガンともいう）３１０ａが金型表面に対向して左右一
対または複数対取り付けられている。そして、図示した
スプレイ配管によって所要のスプレイ流量でスプレイ剤
を金型キャビティ面に向けて噴霧塗布する。

【０００７】一方、金型スプレイロボット２００の作動
と小型姿勢制御機構３００の作動を司る制御装置４００
は、金型スプレイロボット２００の操作を司るロボット
制御装置４１０と、小型姿勢制御機構の操作を司る小型
姿勢制御機構制御装置４２０と、ロボット制御装置４１
０ならびに小型姿勢制御機構制御装置４２０へオフライ
ンでスプレイ作業指令を与えるパーソナルコンピュータ
（パソコン）４３０と、金型スプレイロボット２００の
起動順序を制御するシーケンサ４４０と、シーケンサ４
４０の操作指令の基づいてスプレイ剤ならびに圧縮エア
の供給の連通遮断を行なう流量制御装置４５０とダイカ
ストマシン操作盤４６０等から構成される。

【０００８】以上のように構成された図１の金型スプレ
イロボット２００や小型姿勢制機構３００へ与えるスプ
レイ作業のオフライン教示方法の概要を図２、図３に基
づいて説明する。

【０００９】このオフライン教示方法は、金型スプレイ
ロボット用オフライン教示システムと小型姿勢制御機構
用オフライン教示システムの２つのシステムを使用して
金型スプレイロボット制御装置４１０と小型姿勢制御機
構制御装置４２０へ動作指令を与えて所望のスプレイ作
業を実施させるようになっている。

【００１０】以下に、小型姿勢制御機構３００の動作経
路演算手順を説明する。ここで、小型姿勢制御機構ツー
ル座標系はノズル先端点（小型姿勢制御機構ツール先端
点Ｑ）で構成され、一方、金型スプレイロボットツール
座標系は小型姿勢制御機構３００を金型スプレイロボッ
ト２００の部品の一部である竪軸２５０の先端に固定さ
れた基準点（いわゆる小型姿勢制御機構原点座標）で構
成されており、それぞれ座標系の原点が、小型姿勢制御
機構ツール先端点Ｑ、および、金型スプレイロボットツ
ール先端点Ｐとなる。この状況を、図６に示す。なお、
金型スプレイロボットツール先端点の姿勢（角度）は、
常に一定（水平金型方向、たとえば、図６中の金型スプ
レイロボットツール座標系）とし、以下の手順どおりに
作業を行なう。

【００１１】小型姿勢制御機構ツール先端点Ｑの位
置、姿勢演算 パーソナルコンピュータの２次元表示画面上（ワーク上
と同じ）のスプレイ経路の２点（始点および終点）か
ら、スプレイ距離、スプレイ姿勢をもとに小型姿勢制御
機構ツール先端点Ｑの座標および姿勢を計算させる。 金型スプレイロボットツール先端点Ｐの位置、姿勢演
算 小型姿勢制御機構ツール座標系と金型スプレイロボット
ツール座標系との関係から、金型スプレイロボットツー
ル先端点Ｐの位置、姿勢（姿勢は固定されている）を演
算する。 小型姿勢制御機構動作判定 で求めた小型姿勢制御機構ツール先端点Ｑの位置、姿
勢で指定のスプレイ経路タイプで経路を動作させたと
き、小型姿勢制御機構および金型スプレイロボット先端
点が滑らかに動作可能であるか判定する。もし、滑らか
に動作できないとき（たとえば、位置が急激に変化した
り位置が右往左往するなど）には、金型スプレイロボッ
トツール先端点Ｐの位置を、たとえば、Ｚ方向（金型面
方向）に補正し、再度動作判定を行ない、滑らかに動作
できるように繰り返し演算する。

【００１２】小型姿勢制御機構動作速度演算 ワーク上に設定したスプレイ経路両端２点間の経路長Ｌ
ｓおよび小型姿勢制御機構ツール先端点の経路長Ｌｗを
計算し、スプレイ経路両端２点間の動作速度Ｖｓより、
小型姿勢制御機構ツール先端点経路２点間の動作速度Ｖ
ｗを計算する。計算式は、下記のとおりである。 Ｖｗ＝Ｖｓ×（Ｌｗ／Ｌｓ） 小型姿勢制御機構動作プログラムの記述 経路間の小型姿勢制御機構の動作に関するプログラムを
作成する。プログラムには、経路２点間の座標Ｘｗ、Ｙ
ｗ、Ｚｗ、姿勢Ｗｗ、Ｐｗ、Ｒｗ、動作速度Ｖｗのほか
に、スプレイ装置制御および流量制御に関する情報も記
述する。

【００１３】金型スプレイロボット動作速度演算 小型姿勢制御機構ツール先端点経路２点間の経路長Ｌｗ
および金型スプレイロボットツール先端点経路２点間の
経路長Ｌｍを計算し、小型姿勢制御機構先端点経路２点
間の動作速度Ｖｗより、金型スプレイロボットツール先
端点経路２点間の動作速度Ｖｍを計算する。計算式は、
下記のとおりである。 Ｖｍ＝Ｖｗ×（Ｌｍ／Ｌｗ） 金型スプレイロボット動作プログラムの記述 経路間の金型スプレイロボットの動作に関するプログラ
ムを記述する。プログラムには、経路２点間の座標Ｘ
ｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、姿勢Ｗｍ、Ｐｍ、Ｒｍ、動作速度Ｖｍ
を記述する。 金型スプレイロボットの所要動作時間の実測 以上のデータを金型スプレイロボットに転送し、金型ス
プレイロボットを単独動作させて、各スプレイ経路間の
所要動作時間Ｔｍを実測する。なお、所要動作時間Ｔｍ
の測定はパソコン内部のクロック等を使用して行なう。 小型姿勢制御機構動作プログラムの作成 実測した金型スプレイロボットの所要動作時間Ｔｍをも
とに、小型姿勢制御機構の動作プログラムを演算・作成
することにより、金型スプレイロボット２００と小型姿
勢制御機構３００の両動作を同期させることができる。
以上が本発明の請求項１に係る金型スプレイロボットお
よび小型姿勢制機構への教示方法である。

【００１４】次に、本発明の請求項２に係る金型スプレ
イロボットおよび小型姿勢制機構への教示方法について
説明する。金型スプレイロボット２００と小型姿勢制御
機構３００の両動作の同期させるタイミング精度を更に
向上させるために、本発明の請求項１に係る教示方法に
下記のプロセスを追加することにした。即ち、金型スプ
レイロボットの実測所要動作時間Ｔｍをもとにして作成
した小型姿勢制御機構動作プログラムを小型姿勢制御機
構に転送し、小型姿勢制御機構を単独動作させて、各ス
プレイ経路間の所要動作時間Ｔｗを測定する。ここで、
各スプレイ経路における所要動作時間ＴｍとＴｗとを比
較して、Ｔｍ＜ＴｗまたはＴｍ＞Ｔｗの場合について
は、Ｔｗ’＝Ｔｗ’＋（Ｔｗ’−Ｔｗ）として再度、小
型姿勢制御機構の動作プログラムを作成する。作成した
この小型姿勢制御機構の動作プログラムをもとに、再度
小型姿勢制御機構を単独動作させて、小型姿勢制御機構
の所要動作時間Ｔｗを測定する。この操作をＴｍとＴｗ
とが一致するまで行なうことにより、金型スプレイロボ
ットの動作と小型姿勢制御機構の動作が精度良く同期し
たものとなる。なお、この方法は、小型姿勢制御機構の
動作遅れを考慮し、これを補正するためのものである。
小型姿勢制御機構動作プログラムおいては、下記に示し
た３つの動作を実行している。 （１）小型姿勢制御機構の位置・姿勢制御 （２）スプレイ装置の制御 （３）スプレイ流量制御 以上で金型スプレイロボットと小型姿勢制御機構への教
示が完了する。

【００１５】次に、金型スプレイロボット２００と小型
姿勢制御機構３００との同期方法について、従来方法、
本発明の請求項１に係る方法と本発明の請求項２に係る
方法の比較を図４、図５に基づいて説明する。図４は従
来のスプレイ動作における金型スプレイロボットと小型
姿勢制御機構との同期方法を図解したものである。従来
のスプレイ動作における金型スプレイロボットと小型姿
勢制御機構との同期方法は、金型スプレイロボットの各
スプレイ経路での所要動作時間Ｔｍ’を経験値から算出
していた。例えば、図４の右側に示すように、実際の金
型スプレイロボットの各スプレイ経路での所要動作時間
Ｔｍと経験値から算出したＴｍ’とは△Ｔの誤差があっ
た。小型姿勢制御機構の動作プログラムは小型姿勢制御
機構の所要動作時間Ｔｗ’をＴｍ’として作成されるた
め、△Ｔだけ小型姿勢制御機構の動作が遅れるので同期
できないことになる。上述のことを順次、各スプレイ動
作経路について行っている状態を図４の左側に記載して
ある。各スプレイ動作経路における各所要動作時間は添
字１、２、を付している。

【００１６】一方、本発明の請求項１に係る方法では、
図５（１）に示すように金型スプレイロボットの各スプ
レイ経路での所要動作時間Ｔｍを実測の上、この金型ス
プレイロボットの各スプレイ経路での所要動作時間Ｔｍ
をもとに小型姿勢制御機構の動作プログラムを作成して
いるのでＴｍ＝Ｔｗ’となり、従来の同期方法より格段
に精度が向上している。

【００１７】更に、本発明の請求項２に係る方法では、
図５（２）に示すように金型スプレイロボットの各スプ
レイ経路での所要動作時間Ｔｍを実測の上、この金型ス
プレイロボットの各スプレイ経路での所要動作時間Ｔｍ
をもとに小型姿勢制御機構の動作プログラムを作成する
とともに、小型姿勢制御機構を単独動作させて所要動作
時間Ｔｗを測定している。この実測所要動作時間Ｔｗと
金型スプレイロボットの各スプレイ経路での所要動作時
間Ｔｍとを比較して、異なっておれば一致するまで補正
動作を繰り返し行っている。こうすることにより、金型
スプレイロボットの動作と小型姿勢制御機構の動作を精
度良く、確実に同期させることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、金型スプレイロボットの動作に確実に同期連動した
スプレイノズルの姿勢制御を容易に実施できるので、複
雑な金型形状に効率よくスプレイ剤を塗布することがて
きる。従って、必要最小量のスプレイ剤（離型剤や保温
剤など）で金型スプレイの目的を達成できるので、次の
ような優れた考課を奏することができる。 （１）金型スプレイロボットの動作と小型姿勢制御機構
の動作を、所望の位置や所望の時間で確実に同期して行
うことができるので、安定した肌理の細かいスプレイ作
業が実施できる。 （２）必要最小限のスプレイ量で金型スプレイの目的を
達成できるので、ブリスタ発生を抑制することができ、
成形品欠陥を少なくすることができる。 （３）上記の結果、鋳造成形品の品質が向上するととも
に、金型寿命の延命を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るダイカストマシンの金型
スプレイロボットの全体構成図である。

【図２】本発明の請求項１に係る金型スプレイロボット
および小型姿勢制機構への教示方法を示すフローチャー
トである。

【図３】本発明の請求項２に係る金型スプレイロボット
および小型姿勢制機構への教示方法を示すフローチャー
トである。

【図４】従来のスプレイ動作における金型スプレイロボ
ットと小型姿勢制御機構との同期方法の説明図である。

【図５】本発明の実施例に係るスプレイ動作における金
型スプレイロボットと小型姿勢制御機構との同期方法の
説明図である。

【図６】本発明に係る金型スプレイロボット手首先端部
の概略側面図である。

【符号の説明】

１１Ａ 固定プラテン １１Ｂ 可動プラテン １２ 金型 １２Ａ 固定金型 １２Ｂ 可動金型 １００ ダイカストマシンの金型スプレイロボット装置 ２００ スプレイロボット ２１０ 回転座 ２１０ａ モータ ２２０ 第１アーム ２３０ 第２アーム ２４０ モータ ２５０ 竪軸 ３００ 小型姿勢制御機構 ３１０ スプレイヘッド ３１０ａ スプレイノズル ４００ 制御装置 ４１０ ロボット制御装置 ４２０ 小型姿勢制御機構制御装置 ４３０ パーソナルコンピュータ（パソコン） ４４０ シーケンサ ４５０ 流量制御装置 ４６０ ダイカストマシン操作盤 Ｐ 金型スプレイロボットツール先端点（座標系原点） Ｑ 小型姿勢制御機構ツール先端点 Ｔｍ 金型スプレイロボットの所要動作時間 Ｔｍ’ 金型スプレイロボットの計算動作時間 Ｔｗ 小型姿勢制御機構の所要動作時間 Ｔｗ’ 小型姿勢制御機構の計算動作時間 Ｖｍ 金型スプレイロボットツール先端点の動作速度 Ｖｗ 小型姿勢制御機構ツール先端点の動作速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｃ 45/76 Ｂ２９Ｃ 45/76 // Ｂ２９Ｃ 33/58 33/58

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型スプレイロボッの手首先端部に該金
   型スプレイロボットとは別に自由自在に動作可能な小型
   姿勢制御機構を備え、該小型姿勢制御機構を制御する小
   型姿勢制御機構制御装置とともに、該金型スプレイロボ
   ットを制御するロボット制御装置へダイカストマシンの
   金型キャビティ面にスプレイ剤を噴霧するスプレイ作業
   手順を教示する方法であって、 該金型スプレイロボットおよび該小型姿勢制御機構へオ
   フラインでスプレイ作業指令を与えるパーソナルコンピ
   ュータの２次元表示画面に予め入力した金型形状を表示
   した後、該２次元表示画面上に設定したスプレイ点とス
   プレイ経路にスプレイ距離およびスプレイ姿勢等のスプ
   レイ条件を与えて、該小型姿勢制御機構の３次元空間上
   の動作を前記小型姿勢制御機構制御装置に演算させて動
   作プログラムを作成し、ついでロボット制御装置に金型
   スプレイロボット手首先端部の動作を演算させて動作プ
   ログラムを作成した後、金型スプレイロボットを単独動
   作させて金型スプレイロボットの各スプレイ経路での所
   要動作時間を測定し、該所要動作時間を小型姿勢制御機
   構の計算動作時間として小型姿勢制御機構の動作プログ
   ラムを再度演算、作成することによって、金型スプレイ
   ロボットと小型姿勢制御機構とを同期させた動作を得る
   ことを特徴とする金型スプレイロボットの教示方法。
2. 【請求項２】 金型スプレイロボットを単独動作させて
   該金型スプレイロボットの各スプレイ経路での所要動作
   時間を測定し、ついで該所要動作時間を小型姿勢制御機
   構の計算動作時間として小型姿勢制御機構の動作プログ
   ラムを作成し、引続き小型姿勢制御機構を単独動作させ
   ることによって、小型姿勢制御機構の各スプレイ経路で
   の所要動作時間を測定し、該金型スプレイロボットの所
   要動作時間と該小型姿勢制御機構の所要動作時間とを比
   較し、該小型姿勢制御機構の所要動作時間が該金型スプ
   レイロボットの所要動作時間より長いか、または短い場
   合には再度小型姿勢制御機構の計算動作時間を補正して
   小型姿勢制御機構の動作プログラムを再設定することに
   よって、金型スプレイロボットと小型姿勢制御機構とを
   同期させた動作を得るようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の金型スプレイロボットの教示方法。