JPWO2016021130A1 - オフラインティーチング装置 - Google Patents

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Abstract

本開示に係るオフラインティーチング装置は、表示部と、記憶部と、制御部とを有する。表示部は、ティーチングプログラムと、モデル図とを表示する。記憶部は、ティーチングプログラムを構成する命令と、モデル図のモデルデータとを記憶する。制御部は、表示部および記憶部を制御する。ティーチングプログラムは、複数の位置検出命令で構成される位置検出プログラム、および、複数の溶接命令で構成される溶接プログラムを含む。制御部は、モデル図に、ティーチングプログラムを実行したときのロボットの動作軌跡を表示する。制御部は、モデル図に、複数の位置検出命令の一部および複数の溶接命令の一部を表示する。

Description

本開示は、オフラインティーチング装置に関し、特に、ティーチングプログラムを構成する命令の表示に関する。
オフラインティーチングソフトを用いて、コンピュータ上で産業用のロボットのティーチングプログラムの作成や編集等を行うオフラインティーチング装置が知られている。オフラインティーチング装置では、液晶ディスプレイなどの表示装置に三次元もしくは二次元でロボットやワーク等のモデルを表示し、表示されたモデル上で、ロボットの動きを確認しながらティーチングプログラムを作成や編集する。なお、ティーチングは、教示ともいう。
特許文献1には、工具軌跡を表示するグラフィックディスプレイ装置において、カーソルで指定した部位の工具軌跡に対応する数値制御(NC)加工プログラムの内容を表示することについて、記載されている。
また、特許文献2には、ティーチングポイント図を表示するティーチングポイント情報表示装置において、ティーチング点近傍に、ティーチング点のポイント番号を表示することについて記載されている。そして、溶接ロボットのプログラムは、始点検出プログラム、溶接条件が設定されたプログラム、クレータ条件が設定されたプログラムを有しており、これらのプログラムが順に実行されることが記載されている。
また、特許文献3には、ロボットの指令プログラムを描画させる、ロボットのオフライン描画方法において、描画された線の色彩を変更することについて、記載されている。
特開昭59−71515号公報 特開昭59−194214号公報 特開昭62−286106号公報
ロボットを用いて溶接を行う溶接システムは、ティーチングプログラムに従って、ロボットの動作や溶接機の出力などを制御しながら作業を実行する。ティーチングプログラムは、溶接前にワークの位置ズレを検出するための位置検出プログラムと、溶接を実行する溶接プログラムとの2つのプログラムに大別される。位置検出プログラムは、複数の位置検出命令で構成され、溶接プログラムは、複数の溶接命令で構成されている。
位置検出プログラムは、実際に溶接を行う前に実行されることが一般的である。つまり、ティーチングプログラムにおいて、位置ズレを検出するための位置検出命令と、溶接出力の制御を行うための溶接命令とは、プログラム内の登録位置が遠く離れている。そのため、位置検出命令を実行し、検出して記憶した検出結果(理想位置との位置ずれ)は、溶接命令を表示させている状態では表示されない。そのため、位置検出命令と溶接命令との対応を確認することは、作業者の労力を増大させ、また、ティーチングミスの原因になっていた。
上記問題を解決するために、本開示に係るオフラインティーチング装置は、表示部と、記憶部と、制御部とを有する。表示部は、ティーチングプログラムと、モデル図とを表示する。記憶部は、ティーチングプログラムを構成する命令と、モデル図のモデルデータとを記憶する。制御部は、表示部および記憶部を制御する。ティーチングプログラムは、複数の位置検出命令で構成される位置検出プログラム、および、複数の溶接命令で構成される溶接プログラムを含む。制御部は、モデル図に、ティーチングプログラムを実行したときのロボットの動作軌跡を表示する。制御部は、モデル図に、複数の位置検出命令の一部および複数の溶接命令の一部を表示する。
以上のように、本開示は、モデル図に表示されている動作軌跡の対応する位置に、この動作軌跡に対応する命令を表示することができる。従って、ティーチングプログラムを作成する際の編集箇所の特定を容易にし、編集ミスを低減させ、プログラムの正確性とプログラムの作成効率を高めることができる。
図1は、実施の形態1におけるオフラインティーチング装置の概略構成を示す図である。 図2は、実施の形態1の表示部30を示す図である。 図3は、実施の形態1の変形例の表示部30を示す図である。 図4は、実施の形態2におけるオフラインティーチング装置の概略構成を示す図である。 図5は、実施の形態3におけるオフラインティーチング装置のモデル表示部32であり、編集前の状態を示す図である。 図6は、実施の形態3におけるオフラインティーチング装置のモデル表示部32であり、編集中の状態を示す図である。
(実施の形態1)
以下、本開示の実施の形態1について、図1および図2を用いて説明する。
図1は、本実施の形態におけるオフラインティーチング装置の概略構成を示す図である。なお、オフラインティーチング装置は、例えば、パソコンとディスプレイ等から構成される。図2は、本実施の形態の表示部30を示す図である。
図1に示すように、オフラインティーチング装置は、様々な情報を記憶する記憶部10と、様々な情報を表示する表示部30と、表示部30上の位置を指定できるポインティングデバイス40と、記憶部10や表示部30やポインティングデバイス40の制御を行う制御部20とを有する。
記憶部10は、ティーチングプログラム記憶部11と、モデルデータ記憶部12と、命令組合せ情報記憶部13とを有する。ティーチングプログラム記憶部11は、ティーチングプログラムを記憶している。ティーチングプログラムは、位置検出プログラムと、溶接プログラムとを含み、ティーチングプログラム記憶部11は、位置検出プログラムを記憶する位置検出プログラム記憶部14と、溶接プログラムを記憶する溶接プログラム記憶部15とを有する。位置検出プログラム記憶部14には位置検出を実行するための複数の位置検出命令が記憶されており、溶接プログラム記憶部15には溶接を実行するための複数の溶接命令が記憶されている。モデルデータ記憶部12は、モデルデータを記憶している。モデルデータとは、ロボットや外部軸(ポジショナ)やワークのモデル情報、および、ロボットが保持する溶接トーチの先端の動作軌跡である。命令組合せ情報記憶部13は、ティーチングプログラム中の位置検出命令や溶接命令と、溶接トーチの先端の動作軌跡との対応関係を示す命令組合せ情報を記憶する。
制御部20は、記憶部10に記憶された、ティーチングプログラムやモデルデータや命令組合せ情報を読み出し、表示部30に表示する。さらに制御部20は、命令組合せ情報を生成し、命令組合せ情報記憶部13に記憶する。さらに、制御部20は、ティーチングプログラムを構成する位置検出命令や溶接命令、および、モデルデータを変更し、ティーチングプログラム記憶部11やモデルデータ記憶部12に記憶(更新)する。また、制御部20は、ポインティングデバイス40による入力(表示部30上の指定位置)に応じて表示部30の表示や記憶部10の情報を制御する。
表示部30は、ティーチングプログラムを表示するティーチングプログラム表示部31と、モデル図を表示するモデル表示部32とを有する。ティーチングプログラム表示部31は、位置検出プログラムを表示する位置検出プログラム表示部34と、溶接プログラムを表示する溶接プログラム表示部35とを有する。
ポインティングデバイス40は、マウスやタッチパッドなどであり、表示部30上の位置を指定するものである。
次に、図2を用いて、表示部30のより具体的な表示とともに、記憶部10や制御部20やポインティングデバイス40の機能について説明する。図2は、本実施の形態の表示部30を示す図である。
図2に示すように、ティーチングプログラム表示部31には、記憶部10のティーチングプログラム記憶部11に記憶されたティーチングプログラムが表示される。ティーチングプログラムは、位置検出プログラムと溶接プログラムを有し、それぞれは、位置検出プログラム表示部34と溶接プログラム表示部35とに表示される。ティーチングプログラムに含まれる命令の数は、通常は数十から数百あるため、一度にすべてを表示することはできない。そのため、通常は、作業者がティーチングプログラム全体を上下にスクロールさせるか、位置検出プログラムと溶接プログラムのそれぞれを上下にスクロールさせることで、命令を確認する必要がある。
位置検出プログラム表示部34には、複数の位置検出命令36が表示される。位置検出命令36の数は、1つのティーチングプログラムを実行するときに位置検出すべき箇所の数に応じているため、例えば、複雑な形状のワークを溶接する場合は、位置検出命令36の数も多くなる。図2は、最初の4つの位置検出命令36を表示した例である。位置検出命令36には、例えば、溶接トーチ先端の動作を指示する「MOVE_P001」や、溶接トーチの先端とワークとの接触によってワークの実際の位置(理想位置からのずれ)を検出する「TCHSNS_1」といった命令が含まれている。実際にワークに対して位置検出作業を行うときには、位置検出命令36に含まれる命令がロボットや溶接機に送られ、ロボットや溶接機を動作させる。また、実際に位置検出命令36によって得られた結果(理想位置からのずれ)は、動作を行ったロボットや溶接機のコントローラーに記憶される。また、位置検出プログラム上においても、位置検出の結果が記録される領域が設定されており、位置検出命令36ごとに検出結果が追加される。
溶接プログラム表示部35には、複数の溶接命令37が表示される。溶接命令37の数は、1つのティーチングプログラムを実行するときに溶接すべき箇所の数に応じているため、例えば、複雑な形状のワークを溶接する場合は、溶接命令37の数も多くなる。図2は、最初の4つの溶接命令37を表示した例である。溶接命令37には、例えば、溶接トーチ先端の動きを指示する「MOVE_P001」や、溶接条件を指示するための「Arc−start」や「WELD_1」といった命令が含まれている。実際にワークに対して溶接を行うときには、溶接命令37に含まれる命令がロボットや溶接機に送られ、ロボットや溶接機を動作させる。また、溶接命令37には、位置検出プログラムによって検出した結果を反映した位置補正命令である「SHIFT_1」を追加することができる。
位置検出命令36や溶接命令37に含まれる個別の命令について、さらに具体的に説明する。例えば、「MOVE_P001」は、溶接トーチの先端をP001という位置に移動させる命令である。このとき、使用されるロボットが垂直多関節ロボットであれば、各軸の角度などを指示するものである。また、溶接トーチの移動速度に関しては、ロボットの各軸の回転速度などが指定されたものである。また、例えば、「WELD_1」や「Arc−start」は、接続される溶接機に溶接電圧、溶接電流、溶接ワイヤ送給速度などの溶接条件を指定する命令である。また、「SHIFT_1」は、位置検出の結果を反映するように溶接トーチの先端位置を補正する命令である。
また、図2に示すように、モデル表示部32には、記憶部10のモデルデータ記憶部12に記憶されたモデルデータによって描かれるモデル図が表示される。モデル図は、ロボットの情報(図1の「ROBOT」に該当し、ロボットの形状や寸法や型番や溶接トーチなどの情報)、ワークの情報(図1の「WORKPIECE」に該当し、ワークの形状や寸法や材質や継手形状などの情報)、外部軸の情報(図1の「POSITIONER」に該当し、外部軸の形状や寸法などの情報)に基づいて、制御部20によって生成される。すなわち、モデル図は、ティーチングプログラム作成のための仮想モデルであり、3次元データを用いて表示される。なお、図2のモデル表示部32において、外部軸の表示は省略している。
また、図2に示すように、表示部30には、ポインティングデバイス40によって移動されるポインタ41が表示される。ポインティングデバイス40とポインタ41を用いることで、表示部30に表示された情報(モデル図中の位置、ティーチングプログラム内の命令など)を指定できる。
また、制御部20は、ティーチングプログラム記憶部11に記憶されているティーチングプログラムに基づいて、ロボットが保持する溶接トーチの先端の移動情報である動作軌跡データ(図1のTRAJECTORY)を生成し、モデルデータ記憶部12に記憶する。そして、図2には図示していないが、モデル表示部32に表示されるモデル図に、溶接トーチの先端の動作軌跡を表示できる。
さらに、制御部20は、ティーチングプログラム記憶部11に記憶されているティーチングプログラムに基づいて、位置検出命令や溶接命令と、動作軌跡との対応関係を示す命令組合せ情報を生成し、命令組合せ情報記憶部13に記憶する。なお、位置検出命令や溶接命令に含まれる個別の命令と、動作軌跡との対応関係を示す命令組合せ情報を生成し、命令組合せ情報記憶部13に記憶してもよい。
そして、制御部20は、モデル表示部32に三次元表示された動作軌跡上に、命令組合せ情報に基づいて、動作軌跡に対応する位置検出命令や溶接命令を表示する。また、制御部20が表示する命令は、位置検出命令や溶接命令に含まれる個別の命令であってもよい。図2では、位置検出プログラムの最初の位置検出命令、および、溶接プログラムの最初の溶接命令が表示されている。この表示は、位置検出命令や溶接命令のすべてを表示しても良いし、位置検出命令や溶接命令に含まれる個別の命令(例えば、「TCHSNS_1」という接触動作の命令や、「Arc−start」という溶接条件の命令)だけを表示しても良い。このように、制御部20は、命令組合せ情報に基づいて、動作軌跡に対応した命令を表示する。
次に、図1および図2を用いて、具体的なオフラインティーチングの方法について説明する。
まず、作業者は、ロボット、外部軸(ポジショナ)、ワークに関するモデルデータを記憶部10のモデルデータ記憶部12に記憶させる。これにより、制御部20は、表示部30のモデル表示部32にモデル図を表示できる。
次に、作業者は、モデル図を見ながら、位置検出プログラムを作成する。すなわち、記憶部10の位置検出プログラム記憶部14に位置検出命令36を記憶させる。なお、位置検出命令36は、位置検出の結果が追加で記憶される領域を有する。具体的には、図2に示されている「MOVE_P001」の後の「TCHSNS_1」という位置検出のための接触動作の命令を実行した結果を追加できる領域が、「TCHSNS_1」の中に設けられている。
次に、作業者は、モデル図を見ながら、溶接プログラムを作成する。すなわち、記憶部10の溶接プログラム記憶部15に溶接命令37を記憶させる。このとき、作業者は、モデル図に表示される位置検出命令36を見ながら溶接命令37を作成することが可能である。作業者は、溶接命令37を作成する際に、位置検出命令36で得た結果を溶接命令37に反映させていく。具体的には、作業者は、「MOVE_P001」の後に、検出結果が追記された「TCHSNS_1」の検出結果を反映するように、図2に示されている「SHIFT_1」という位置補正命令を追加する。すなわち、実際のティーチングプログラムが実行されるときは、ワークごとに「TCHSNS_1」の命令による位置検出結果が更新されるが、それに合わせて「SHIFT_1」の位置補正命令も更新される。
なお、位置検出プログラムにおいて溶接トーチが位置ずれを検出するために移動する経路と、溶接プログラムにおいて溶接トーチが溶接を行う経路とは同じとは限らない。なぜなら、位置検出プログラムでは、検出すべき複数の位置をできる限り効率的に検出することが好ましい。すなわち、位置検出プログラムにおいて溶接トーチが移動する距離が最短となるような順番に位置検出を行うことが好ましい。それに対し、溶接プログラムでは、決められた溶接線に沿って溶接を行う必要がある。そこで、本開示のオフラインティーチング装置では、モデル図の動作軌跡に位置検出命令36が表示される。そのため、位置検出プログラム表示部34をスクロールして見つけ出す必要がない。これにより、作業者は、溶接命令37に反映させるべき位置検出結果を間違って選択することはなく、また、容易に見つけることができる。
また、作業者は、溶接プログラムを作成するときに、すべての溶接命令37を一通り作成してから、それぞれの溶接命令37に対して、位置検出命令36の検出結果を反映するように位置補正命令(「SHIFT_1」など)を追加しても良い。もしくは、作業者は、溶接プログラムを作成するときに、1つの溶接命令37を作成するたびごとに位置検出命令36の検出結果を反映するように位置補正命令を追加しても良い。
以上のように、本実施の形態によれば、モデル表示部32に位置検出命令36を表示できるので、ティーチングプログラムの理解や編集が容易になり、また、溶接プログラム作成時のティーチングミスを減らすことができる。
(実施の形態1の変形例)
次に、実施の形態1の変形例について、図3を用いて説明する。図3は、本変形例の表示部30を示す図である。
実施の形態1のティーチングプログラムにおいては、図2に示すように、すべての位置検出命令36を位置検出プログラムとして先に実行し、そのあと、すべての溶接命令37を溶接プログラムとして後に実行した。しかし、これに限らず、図3に示すように、位置検出命令36と溶接命令37とのそれぞれが途中で実行されるように構成されたティーチングプログラムでも構わない。この場合は、途中で実行される溶接命令37よりも前に、その溶接命令37の位置補正命令を取得するために必要な位置検出命令36が実行されていればよい。このように、位置検出命令と溶接命令を交互に実行させることで、溶接トーチをより効率的に移動させることが可能となる。
なお、この場合は、ティーチングプログラムを構成する位置検出命令36や溶接命令37を確認するためには、位置検出プログラムと溶接プログラムはまとまっていないため、ティーチングプログラム表示部31全体を上下してスクロールさせることになる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について、図4を用いて説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図4は、本実施の形態におけるオフラインティーチング装置の概略構成を示す図である。図1と異なるのは、表示部50が入力機能を有する点であり、例えば、タッチパネルなどである。
本実施の形態では、実施の形態1のポインティングデバイス40を有していない。その代わりに、表示部50に入力機能を持たせ、表示部50から制御部20に入力情報が送られる。これにより、表示部50の表示位置をタッチペン51で直接指定することができる。なお、タッチペン51に変えて、作業者の指や、普通のペンでも構わない。
本実施の形態では、実施の形態1の効果に加えて、作業者による入力がさらに簡単になり、また、制御部20にポインティングデバイスを接続する必要がない。
(実施の形態3)
本実施の形態について、図5および図6を用いて説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態1や2と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図5は、本実施の形態におけるオフラインティーチング装置のモデル表示部32であり、編集前の状態を示す図である。図6は、本実施の形態におけるオフラインティーチング装置のモデル表示部32であり、編集中の状態を示す図である。なお、本実施の形態のオフラインティーチング装置のその他の構成は、実施の形態1または2と同様であるため、説明は省略する。
実施の形態1や実施の形態2では、モデル表示部32において、動作軌跡に対応する命令を表示させることができたが、命令の編集は、ティーチングプログラム表示部31で行うものである。これに対し、本実施の形態のオフラインティーチング装置は、モデル表示部32内に命令の編集画面を表示できる点である。
まず、例として、図5に示すように、単純なプログラムを用いて説明する。図5では、位置検出プログラムによる溶接トーチの先端の動作軌跡を点線で表し、溶接プログラムによる溶接トーチの先端の動作軌跡を太線で表している。また、図5では、溶接トーチによるワークへの接触検出による接触点を黒丸で示している。
具体的には、位置検出プログラムでは、溶接トーチがワークの上方から位置P001に移動し、位置P001から位置P002、P003、P004に向けて、溶接トーチがワークへの接触検出動作を行う。続いて、溶接トーチが位置P011に移動し、位置P011から位置P012、P013に向けて、溶接トーチがワークへの接触検出動作を行う。最後に、溶接トーチが位置P021に移動し、位置P021から位置P022に向けて、溶接トーチがワークへの接触検出動作を行う。位置P002、P003、P004、P012、P013、P022に向かう接触検出動作では、実際に接触を検出した位置と理想位置との位置ずれが検出される。これらの検出結果に基づいて、溶接命令における位置情報が補正されることになる。
次に、溶接プログラムについて具体的に説明する。溶接プログラムでは、まず溶接トーチが位置P101で溶接を開始する。続いて、溶接トーチは位置P103まで移動しながらワークの溶接を行う。最後に、溶接トーチは、位置P103で溶接を終了する。
本実施の形態では、図5に示すように、モデル表示部32に表示された命令(例えば、図5の「WELD_1」)をポインタ41で指定し、ダブルクリックなどの入力を行う。この操作により、図6に示すように、指定された命令の編集ウインドウ60がモデル表示部32内に表示される。作業者は、この編集ウインドウ60を用いて、選択した命令を編集(変更)することができる。図6では、溶接速度(図6の「WELD_SPEED」に該当)を編集できる状態を示している。そして、編集を終了すると、制御部20は、命令の編集内容に基づいて、ティーチングプログラム記憶部11の記憶内容と、命令組合せ情報記憶部13の記憶内容と、モデルデータ記憶部12の記憶内容を更新する。
以上のように、本実施の形態によれば、選択した命令の内容だけを編集(変更)するようになるため、従来のように、ティーチングプログラム表示部31をスクロールする必要がない。これにより、作業者の労力と、編集命令の選択ミスを低減することができる。
また、実施の形態1〜3では、位置検出命令や溶接命令に含まれる命令すべてを表示していたが、特定の命令だけを表示するように設定することも可能である。また、実施の形態1〜3では、ポインタ41によって特定された動作軌跡に対応した命令だけを表示していたが、特定された場所から一定範囲内の命令をすべて表示するように設定することも可能である。
また、本開示では、溶接を加工の例とし、溶接トーチをツールの例として説明したが、スプレーガンを用いた塗装作業や、ハンドリングユニットを用いた搬送作業などのティーチングプログラムを作成するオフラインティーチング装置にも適用できる。
本開示によれば、モデル図に表示されている動作軌跡の対応する位置に、この動作軌跡に対応する命令を表示することができる。従って、ティーチングプログラムを作成する際の編集箇所の特定を容易にし、編集ミスを低減させ、プログラムの正確性とプログラムの作成効率を高めることができる。これにより、ロボットや加工機のティーチングプログラムの編集等を行うオフラインティーチング装置として産業上有用である。
10 記憶部
11 ティーチングプログラム記憶部
12 モデルデータ記憶部
13 命令組合せ情報記憶部
14 位置検出プログラム記憶部
15 溶接プログラム記憶部
20 制御部
30 表示部
31 ティーチングプログラム表示部
32 モデル表示部
34 位置検出プログラム表示部
35 溶接プログラム表示部
36 位置検出命令
37 溶接命令
40 ポインティングデバイス
41 ポインタ
50 表示部
51 タッチペン
60 編集ウインドウ

Claims (5)

  1. ティーチングプログラムと、モデル図とを表示する表示部と、
    前記ティーチングプログラムを構成する命令と、前記モデル図のモデルデータとを記憶する記憶部と、
    前記表示部および前記記憶部を制御する制御部と、を備え、
    前記ティーチングプログラムは、複数の位置検出命令で構成される位置検出プログラム、および、複数の溶接命令で構成される溶接プログラムを含み、
    前記制御部は、前記モデル図に、前記ティーチングプログラムを実行したときのロボットの動作軌跡を表示し、
    前記制御部は、前記モデル図に、前記複数の位置検出命令の一部および前記複数の溶接命令の一部を表示するオフラインティーチング装置。
  2. 前記モデル図の前記動作軌跡上の所定の位置を指示する指示装置をさらに備え、
    前記制御部は、前記所定の位置に対応する、前記位置検出命令および前記溶接命令を前記モデル図に表示する請求項1に記載のオフラインティーチング装置。
  3. 前記指示装置が前記モデル図に表示された前記溶接命令を指示すると、前記制御部は、前記モデル図に、前記指示装置によって指示された前記溶接命令を編集する編集画面を表示する請求項2に記載のオフラインティーチング装置。
  4. 前記制御部は、前記指示装置によって指示された前記溶接命令を、編集された内容に変更する請求項3に記載のオフラインティーチング装置。
  5. 前記表示部に表示させる命令を設定することで、設定された命令のみを前記表示部に表示する請求項1から4のいずれか1項に記載のオフラインティーチング装置。
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