JP2001328087A - Off-line teaching system of working robot - Google Patents
Off-line teaching system of working robotInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、加工用ロボットの
オフライン教示システムに関し、特にロボットをワーク
の軸方向に移動させる走行軸とワークを回転させるポジ
ショナを備えた鋼管加工装置における鋼管加工用ロボッ
トのオフライン教示システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an off-line teaching system for a machining robot, and more particularly, to an off-line teaching system for a steel pipe machining robot in a steel pipe machining apparatus having a traveling axis for moving the robot in the axial direction of the workpiece and a positioner for rotating the workpiece. It relates to an offline teaching system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えば６軸の溶接ロボットにおい
て、姿勢教示するためには、オペレータが実機を操作し
ながら、あるいはＣＲＴ画面でシミュレートしながら、
トーチ角度または角関節角を入力し修正してトーチ角度
を調整する方法がある。この方法は、オペレータの試行
錯誤により目的のトーチ角度を得るものであって、操作
性が悪く時間がかかる。また、教示作業の簡易化、製造
ラインの無停止化などを目的として、オフラインでロボ
ットの教示を行うオフライン教示システムが注目されて
いる。このような要請に応えるものとして、トーチ角、
前進角、トーチ先端座標を入力し逆変換によりロボット
の関節角を求めて姿勢教示するオフライン教示方法もあ
る。しかし、この方法では、５個のパラメータに基づい
て６軸の回転角を指定するためロボットの姿勢を一義的
に決定することができない。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a six-axis welding robot, in order to teach a posture, an operator operates an actual machine or simulates a CRT screen.
There is a method of adjusting the torch angle by inputting and correcting a torch angle or a corner joint angle. In this method, a target torch angle is obtained by trial and error of an operator, and operability is poor and time is required. In addition, for the purpose of simplifying the teaching operation, making the production line non-stop, and the like, an offline teaching system that teaches a robot offline has attracted attention. In response to such demands, the torch angle,
There is also an off-line teaching method in which the advance angle and the coordinates of the tip of the torch are input, and the joint angle of the robot is obtained by inverse transformation to teach the posture. However, in this method, since the rotation angles of the six axes are specified based on the five parameters, the posture of the robot cannot be uniquely determined.
【０００３】なお、特開平４−２３２５１２には、トー
チ先端の座標値に加えて、作業線を含む基準面に対する
トーチの傾斜角、作業線に対するトーチの前進後退角、
トーチの軸芯に対する手首の回転角を入力して、６軸の
溶接ロボットの各関節角を決定するようにしたロボット
姿勢教示方法が開示されている。しかし、従来のオフラ
イン教示システムでは、ＣＲＴ画面上に対象ワークの図
形とロボットの図形を表示して、ロボットが把持する作
業ツールの作業姿勢や移動軌跡のポイント毎に例えばマ
ウスカーソル等で指示し、演算装置によりこれら教示デ
ータを補間して作業における工具の位置と姿勢を指定す
る。ところが、工具の移動軌跡が３次元曲線である場合
には、工具を滑らかに移動させるために多数の教示デー
タが必要となり、データの入力作業に多大の労力が必要
であり、非効率的である。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-232512 discloses, in addition to the coordinate value of the tip of the torch, an inclination angle of the torch with respect to a reference plane including a work line, a forward and backward angle of the torch with respect to the work line,
A robot posture teaching method is disclosed in which a rotation angle of a wrist with respect to an axis of a torch is input to determine each joint angle of a six-axis welding robot. However, in the conventional offline teaching system, the graphic of the target work and the graphic of the robot are displayed on the CRT screen, and the work posture of the work tool held by the robot and the points of the movement trajectory are designated by, for example, a mouse cursor or the like. The position and orientation of the tool in the work are specified by interpolating the teaching data by the arithmetic unit. However, when the movement trajectory of the tool is a three-dimensional curve, a large amount of teaching data is required to smoothly move the tool, and a large amount of labor is required for inputting the data, which is inefficient. .
【０００４】これに対して、特開平４−５２９０９に
は、入力作業を簡略にしたオフライン教示システムが開
示されている。この公報に開示された発明は、円周面に
対して所定の角度で突き合わせる円筒部材の突き合わせ
部分を加工する場合に、実際の表面形状ではなく形状を
指定するパラメータを入力して演算処理することによ
り、教示データを作成するようにしたものである。ここ
には、突き合わせ部分において被加工管の外周部分と内
周部分の座標値を算出して、これらに基づいてツールの
姿勢を決めることが開示されている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-52909 discloses an off-line teaching system in which the input operation is simplified. According to the invention disclosed in this publication, when a butted portion of a cylindrical member that is to be butted at a predetermined angle with respect to a circumferential surface is processed, a parameter for designating a shape, not an actual surface shape, is input and an arithmetic process is performed. Thus, the teaching data is created. It discloses that the coordinate values of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the pipe to be processed are calculated at the butted portion, and the posture of the tool is determined based on the calculated values.
【０００５】しかし、この方法を用いる場合は、ツール
に繋がっているケーブルや特に溶接ワイヤなどの取り回
しに対する配慮がないため、ケーブル類の絡みや、張力
異常によるロボット装置の緊急停止、あるいはケーブル
類の切断などの事故が起こるおそれがある。また、ワー
クは一定の位置に静置されていることが前提であり、ツ
ールを移動させる走行装置や回転ポジショナにより座標
軸を変化させることは考慮されていない。このように、
ロボットをワークの軸方向に移動させる走行軸とワーク
を回転させるポジショナを備えた鋼管加工装置を用い
て、加工データに応じて走行軸と回転ポジショナとツー
ルを協調して動作させて、鋼管の罫書きや切断などを行
う場合に適用することができない。However, when this method is used, there is no consideration to the handling of cables connected to the tool and particularly to the welding wires, so that the cables are entangled, the robot device is stopped immediately due to abnormal tension, or the cables are disconnected. Accidents such as cutting may occur. In addition, it is assumed that the work is settled at a fixed position, and no consideration is given to changing the coordinate axes by a traveling device for moving the tool or a rotary positioner. in this way,
Using a steel pipe processing device equipped with a traveling axis that moves the robot in the axial direction of the workpiece and a positioner that rotates the workpiece, the traveling axis, the rotary positioner, and the tool are operated in cooperation with each other according to the processing data, and the steel pipe is creased. It cannot be applied to writing or cutting.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、作業ツールを把持したロボットア
ームを被加工体の軸方向に移動させる走行軸と被加工体
を回転させる回転ポジショナを備えた加工用ロボットセ
ルに用いることができて、加工データに応じて走行軸と
回転ポジショナとロボットアームを協調して動作させる
プログラムを出力するオフライン教示システムを提供す
るところにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a traveling axis for moving a robot arm holding a work tool in the axial direction of a workpiece and a rotary positioner for rotating the workpiece. It is an object of the present invention to provide an offline teaching system which can be used for a machining robot cell provided and outputs a program for operating a traveling axis, a rotary positioner and a robot arm in cooperation with each other according to machining data.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、被加工体を芯軸の周りに回転させる回転機構と、作
業ツールを把持したロボットアームを被加工体の軸方向
に移動させる走行軸を備えた加工用ロボットセルに用い
る本発明の加工用ロボットのオフライン教示システム
は、データ入力部と、回転機構動作データ生成部と、ロ
ボットアーム動作データ生成部と、走行軸動作データ生
成部と、動作プログラム生成部を備える。データ入力部
が被加工体の加工データを入力して回転機構動作データ
生成部とロボットアーム動作データ生成部と走行軸動作
データ生成部に配分する。In order to solve the above problems, a rotating mechanism for rotating a workpiece around a core axis and a traveling axis for moving a robot arm holding a work tool in the axial direction of the workpiece. The processing robot offline teaching system of the present invention used for a processing robot cell having a data input unit, a rotation mechanism operation data generation unit, a robot arm operation data generation unit, a traveling axis operation data generation unit, An operation program generator is provided. The data input unit inputs the processing data of the workpiece and distributes the data to the rotation mechanism operation data generation unit, the robot arm operation data generation unit, and the traveling axis operation data generation unit.
【０００８】そして、回転機構動作データ生成部が被加
工体の加工位置を表すデータから加工位置が、たとえば
切断や罫書きの場合には上方など、加工内容に基づく適
当な位置となるように移動させるための回転角を算出
し、走行軸動作データ生成部が加工位置に従って走行軸
の移動量を算出し、ロボットアーム動作データ生成部が
加工データに従って作業ツールの位置と姿勢を指定する
操作量を算出する。さらに、動作プログラム生成部が各
動作データ生成部で算出された回転角、移動量、操作量
を統合して、目的とする加工を行うように回転機構、走
行軸、ロボットアームの制御を決定する動作プログラム
を出力することを特徴とする。Then, the rotation mechanism operation data generator moves the processing position from the data representing the processing position of the workpiece to an appropriate position based on the processing content, for example, in the case of cutting or scoring, above. The rotation axis for calculating the position of the work tool is calculated in accordance with the machining position by the travel axis motion data generation unit, and the operation amount for specifying the position and orientation of the work tool in accordance with the processing data is calculated by the robot arm motion data generation unit. calculate. Further, the operation program generation unit integrates the rotation angle, the movement amount, and the operation amount calculated by each operation data generation unit, and determines the control of the rotation mechanism, the traveling axis, and the robot arm so as to perform a target processing. An operation program is output.
【０００９】本発明における被加工体として、鋼管など
の管体を対象とすることができる。また、加工位置が加
工内容に適した所定の位置となるように回転機構の操作
量を決定することが、加工品質を向上させるために好ま
しい。加えて、それぞれのワーク径について予め実験等
により得た、作業ツールの動作範囲が広く取れて最も自
由に制御できるような基本姿勢を取るように、ロボット
アームの各軸の操作量を決定することが作業ツールの作
業領域を確保し作業ツールの接続ケーブルを上手に取り
回すために好ましい。さらに、作業ツールの軸とロボッ
トアームの軸を含む面内にあって作業ツール軸と垂直な
線が、回転機構の回転軸を含む鉛直面に対して平行な
ど、所定の角度になるように操作量を決定することが、
作業ツールの接続ケーブルの取り回しのために好まし
い。[0009] The workpiece in the present invention may be a tubular body such as a steel pipe. Further, it is preferable to determine the operation amount of the rotating mechanism so that the processing position is a predetermined position suitable for the processing content, in order to improve the processing quality. In addition, the amount of operation of each axis of the robot arm must be determined so that the work tool has a wide operating range and has a basic posture that can be controlled most freely, obtained by experiments in advance for each work diameter. Is preferable for securing the work area of the work tool and properly managing the connection cable of the work tool. In addition, the operation is performed such that a line perpendicular to the work tool axis in a plane including the axis of the work tool and the axis of the robot arm is at a predetermined angle, such as parallel to a vertical plane including the rotation axis of the rotation mechanism. Determining the amount
Preferred for the routing of the connection cable of the work tool.
【００１０】本発明の加工用ロボットのオフライン教示
システムによれば、回転ポジショナと走行軸を備えて相
対的位置が自由に決定できる加工用ロボットセルにおい
て、加工データを入力することによりロボットセル全体
を制御して目的の加工を行うことができるような動作プ
ログラムをほぼ自動的に生成することができるようにな
るので、従来のように作業員がオンラインで教示する場
合と比較して、労力の節約と生産中断により生産性劣化
を防止することができる。また、加工データを３次元Ｃ
ＡＤデータから直接入力するようにすれば、作業の合理
化と加工精度の向上ができる。According to the off-line teaching system for a machining robot of the present invention, in a machining robot cell having a rotary positioner and a traveling axis, the relative position of which can be freely determined, inputting machining data to the entire robot cell. Since an operation program that can be controlled to perform the target machining can be almost automatically generated, labor is saved compared to the conventional case where workers teach online. In addition, it is possible to prevent productivity degradation due to interruption of production. In addition, processing data is converted to 3D C
By directly inputting from the AD data, the work can be rationalized and the processing accuracy can be improved.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
管の加工装置に用いるロボットセルのオフライン教示シ
ステムを適用した例について説明する図面である。ロボ
ットセル１０は、被加工管を芯軸の周りに回転させる管
回転機構１と、作業ツールを取り付ける多軸式ロボット
アーム２と、ロボットアームを管の軸方向に走行させる
走行軸３を備えて、自動加工機を構成している。管回転
機構１は、被加工管４を回転可能に載置する管体受台１
１と、管体の端部を掴んで軸心を中心に回転させる回転
ポジショナ１２と、管体受台１１の位置を調整するため
受台を載せるレール１３から構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which an off-line teaching system for a robot cell used in a pipe processing apparatus according to the present invention is applied. The robot cell 10 includes a pipe rotating mechanism 1 for rotating a pipe to be processed around a core axis, a multi-axis robot arm 2 for attaching a work tool, and a traveling axis 3 for moving the robot arm in the axial direction of the pipe. , Constituting an automatic processing machine. The tube rotating mechanism 1 includes a tube receiving table 1 on which a workpiece 4 is rotatably mounted.
1, a rotary positioner 12 for gripping the end of the tube and rotating about the axis, and a rail 13 for mounting the tube for adjusting the position of the tube receiver 11.
【００１２】多軸式ロボットアーム２は、作業ツール２
１の作業位置を調整する６軸の駆動機構を備えた公知の
装置である。端末の軸にはボルト、アダプタなどにより
作業ツール２１を取り付けることができる。作業ツール
２１は、管体を切断する切断ツールや、管体の表面に情
報印を記入する罫書きツールなど、管体の加工を行うツ
ールである。作業ツール２１の端部にはエネルギー供給
や切断ガス供給に用いられるケーブル２２が接続されて
いる。走行軸３は、走行台車３１と台車を走行させる走
行レール３２から構成され、ロボットアーム２を支持す
るロボット支持台３３と、ロボットを制御するロボット
コントローラ３４、作業ツールを制御する作業ツール制
御盤３５、走行軸の制御を行う走行軸制御盤３６などの
機器類を搭載している。走行レール３２は、被加工管４
の軸に平行になるように敷設されており、走行台車３１
は走行レール３２上を被加工管４と平行に走行すること
ができる。The multi-axis robot arm 2 includes a work tool 2
1 is a known device provided with a six-axis drive mechanism for adjusting a work position. The work tool 21 can be attached to the shaft of the terminal with a bolt, an adapter, or the like. The work tool 21 is a tool for processing the pipe, such as a cutting tool for cutting the pipe, a scoring tool for writing an information mark on the surface of the pipe, and the like. A cable 22 used for supplying energy or cutting gas is connected to an end of the work tool 21. The traveling axis 3 is composed of a traveling carriage 31 and a traveling rail 32 for traveling the carriage. The traveling support 3 supports the robot arm 2, a robot controller 34 for controlling the robot, and a work tool control panel 35 for controlling the work tool. And equipment such as a traveling axis control panel 36 for controlling the traveling axis. The traveling rail 32 includes
And is laid so as to be parallel to the axis of
Can travel on the running rail 32 in parallel with the pipe 4 to be processed.
【００１３】この自動加工機では、走行台車３１を被加
工管に対して並進させて加工位置まで移動し、回転ポジ
ショナ１２により管体４を回転させて作業ツールを作用
させるべき位置が頂点付近に来るようにする。管の加工
位置が管体の周方向に移動するときは回転ポジショナ１
２が回転して軌跡に追従し、軸方向に移動するときには
ロボットアーム２が伸縮して軌跡に追従する。ロボット
アーム２の伸縮で足りないときには走行軸３の移動によ
り対応することができる。In this automatic processing machine, the traveling carriage 31 is translated with respect to the pipe to be processed and moved to the processing position, and the rotating positioner 12 rotates the pipe 4 so that the position where the work tool is to be operated is located near the vertex. To come. When the processing position of the pipe moves in the circumferential direction of the pipe, the rotary positioner 1
When the robot arm 2 rotates and follows the trajectory, and moves in the axial direction, the robot arm 2 expands and contracts and follows the trajectory. When the expansion and contraction of the robot arm 2 is insufficient, the movement of the traveling shaft 3 can cope with the situation.
【００１４】このように、回転ポジショナ１２の回転と
ロボットアーム２の伸縮さらに走行軸３の移動を協働さ
せて目的に応じるように駆動制御することにより、予め
決められた軌跡１５に沿って加工することができる。な
お、作業ツール２１の姿勢はロボットアーム２を制御す
ることにより決められる。罫書きなども同様にして施す
ことができる。この管加工装置は、走行軸３と回転ポジ
ショナ１２とロボットアーム２が協調動作して加工する
ため、径の大きなワークについても連続加工が可能で、
効率よく加工作業を行うことができる。As described above, the rotation of the rotary positioner 12 and the expansion and contraction of the robot arm 2 and the movement of the traveling shaft 3 are controlled in cooperation with each other to control the drive according to the purpose, thereby processing along the predetermined locus 15. can do. Note that the posture of the work tool 21 is determined by controlling the robot arm 2. Scribing can be performed in the same manner. In this pipe processing apparatus, since the traveling shaft 3, the rotary positioner 12, and the robot arm 2 perform processing in cooperation with each other, continuous processing is possible even for a workpiece having a large diameter.
Processing can be performed efficiently.
【００１５】ここで、ロボットセル１０の動作プログラ
ムを生成するためのオフライン教示システムについて説
明する。図２は本実施例のオフライン教示システムを示
すブロック図、図３は管の切断を例にとって説明する加
工工程図である。オフライン教示システム４０は、加工
データを入力するデータ入力部４１と、走行軸３の操作
量を決定する走行軸動作データ生成部４２と、ポジショ
ナ１２の操作量を決定するポジショナ動作データ生成部
４３と、ロボット２の操作量を決定するロボット動作デ
ータ生成部４４と、これら動作データ生成部から出力さ
れる各動作データを統合してロボットセル１０の動作プ
ログラムを生成する動作プログラム生成部４５で構成さ
れる。Here, an off-line teaching system for generating an operation program for the robot cell 10 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an off-line teaching system according to the present embodiment, and FIG. 3 is a processing step diagram for explaining an example of pipe cutting. The offline teaching system 40 includes a data input unit 41 for inputting machining data, a traveling axis operation data generation unit 42 for determining an operation amount of the traveling axis 3, and a positioner operation data generation unit 43 for determining an operation amount of the positioner 12. , A robot operation data generation unit 44 that determines the operation amount of the robot 2, and an operation program generation unit 45 that integrates each operation data output from these operation data generation units to generate an operation program of the robot cell 10. You.
【００１６】データ入力部４１には、鋼管などのワーク
４に対して行おうとする加工のデータ、すなわち罫書き
線や切断線を表すデータが入力される。たとえば図３
（１）（ａ）に示すように、肉のある鋼管５１を切断す
る場合は、管の切断位置を表す線５２の代わりに、図３
（１）（ｂ）に示すように、管の外周部に現れる切断線
と内周部に現れる切断線の点列を座標値で表示すること
により開先情報を含ませたデータが加工データとして使
用される。ここで使用される座標は、たとえば図１に図
示したように、ワーク４を搭載する管回転機構１に固定
された座標系であって、搭載したワーク４の水平面内半
径方向にＸ軸、ワーク４の軸方向にＹ軸、鉛直方向にＺ
軸を取ったものである。The data input section 41 receives data of processing to be performed on the work 4 such as a steel pipe, that is, data representing a score line or a cutting line. For example, FIG.
(1) As shown in FIG. 3A, when cutting a thick steel pipe 51, instead of the line 52 indicating the cutting position of the pipe, FIG.
(1) As shown in (b), by displaying a point sequence of a cutting line appearing on the outer peripheral portion of the pipe and a cutting line appearing on the inner peripheral portion as coordinate values, data including groove information is processed data. used. The coordinates used here are, for example, a coordinate system fixed to the pipe rotating mechanism 1 on which the work 4 is mounted, as shown in FIG. Y axis in the axial direction and Z in the vertical direction
It is an axis.
【００１７】なお、罫書き線の場合は表面のみが対象と
なるので、ワークの外周部の座標点列があればよい。こ
れらの加工データは、接合部材の形状、接合位置など加
工部材の組み立て方法により決定され、教示システム４
０の上位に設けられたＣＡＤシステムなどで作成して直
接に入力することができる。また、オフライン教示シス
テム４０にこれら加工データを生成する加工データ作成
機能を持たせることもできる。In the case of a ruled line, only the front surface is targeted, so it is only necessary to have a coordinate point sequence on the outer peripheral portion of the work. These processing data are determined by the method of assembling the processing member such as the shape and the bonding position of the bonding member.
It can be created and input directly by a CAD system or the like provided above 0. Further, the offline teaching system 40 may be provided with a processing data creation function for generating these processing data.
【００１８】データ入力部４１に入力されたデータ点列
の１点ずつを順に着目し、各動作データ生成部４２，４
３，４４でそれぞれ対象とする装置の操作を行うための
動作データを生成する。図３（２）に示すように、デー
タ点列の１点５５が与えられたとき、ポジショナ動作デ
ータ生成部４４はその点が鋼管の頂点５６に来るように
回転ポジショナ１２の回転角度を決める。回転角は、外
周部座標とワークの径から容易に算出できる。回転ポジ
ショナ１２を算出された回転角度だけ回転したときに、
先の点が移動先５６で持つ座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を作業
ツールの位置を示す教示点として使用する。このように
することにより、ワークの罫書きや切断加工は常にワー
クの上部で行われるようになる。Each point of the data point sequence input to the data input unit 41 is sequentially focused on, and each operation data generation unit 42, 4
At 3 and 44, operation data for operating the target device is generated. As shown in FIG. 3B, when one point 55 of the data point sequence is given, the positioner operation data generation unit 44 determines the rotation angle of the rotary positioner 12 so that the point comes to the vertex 56 of the steel pipe. The rotation angle can be easily calculated from the coordinates of the outer periphery and the diameter of the work. When the rotation positioner 12 is rotated by the calculated rotation angle,
The coordinate values (X, Y, Z) that the previous point has at the destination 56 are used as teaching points indicating the position of the work tool. In this way, the scoring and cutting of the work are always performed on the upper part of the work.
【００１９】次に、走行軸動作データ生成部４３で、教
示点のＹ座標に基づいて走行軸３の動作データを生成す
る。予め、実験等によりワーク４の直径Ｄ毎に動作範囲
が広く取れてツール２１の制御が最も自由になるような
ロボット２の基本姿勢を求めておく。本実施例のロボッ
トセル１０においては、ロボット支持台３３により規制
されるロボットアーム２の根元軸の高さは変わらない。
したがって、ロボット２の基本姿勢は、図４（ａ）およ
び（ｂ）に示すように、ロボット原点である根元軸に対
するツールの相対的位置、すなわち走行軸３の位置とツ
ールの間の距離Ｌにより規定することができる。このよ
うに、ロボット２の基本姿勢のデータは、ワーク４の直
径Ｄと走行軸３と作業ツール２１の距離Ｌの関係式ある
いは参照表の形で与えられる。走行軸動作データ生成部
４３は、ワーク４の直径と教示点のＹ座標に基づいて走
行軸３の位置を決定する。Next, the traveling axis operation data generating section 43 generates operation data of the traveling axis 3 based on the Y coordinate of the teaching point. The basic posture of the robot 2 is determined in advance by experiment or the like so that the operation range can be widened for each diameter D of the work 4 and the control of the tool 21 is most free. In the robot cell 10 of the present embodiment, the height of the root axis of the robot arm 2 regulated by the robot support 33 does not change.
Therefore, as shown in FIGS. 4A and 4B, the basic posture of the robot 2 is determined by the relative position of the tool with respect to the root axis which is the robot origin, that is, the distance L between the position of the traveling axis 3 and the tool. Can be specified. As described above, the data of the basic posture of the robot 2 is given in the form of a relational expression or a lookup table between the diameter D of the work 4 and the distance L between the traveling axis 3 and the work tool 21. The traveling axis operation data generation unit 43 determines the position of the traveling axis 3 based on the diameter of the work 4 and the Y coordinate of the teaching point.
【００２０】以上の処理により、回転ポジショナ１２と
走行軸３の操作量が決定され、図３（３）（ａ）に示す
ように、作業ポイントが加工位置の外周部座標５３に対
応するように作業ツール２１の位置が決まる。次に、作
業ツール２１の姿勢を決めてロボット２の操作量を決定
する。作業ツール２１の姿勢は、たとえば図３（３）
（ｂ）に示すように、ツール先端を原点とし、ツール軸
の方向にＵ軸、ロボット２の軸Ｕｒとツール２１の軸を
含む面内でＵ軸に垂直の方向にＶ軸、Ｕ軸とＶ軸に垂直
の方向にＷ軸を取った直交座標系により規定することが
できる。ツール２１の駆動用電線や溶接ワイヤなどを収
納したツール用ケーブル２２は軸方向に接続されてい
る。罫書き加工の場合には、罫書き位置の外周部座標に
基づいて罫書きツール２１にとって適当なツール軸方向
とＵ座標が決定される。By the above processing, the operation amounts of the rotary positioner 12 and the traveling shaft 3 are determined, and as shown in FIG. 3 (3) (a), the operation point corresponds to the outer periphery coordinate 53 of the machining position. The position of the work tool 21 is determined. Next, the attitude of the work tool 21 is determined, and the operation amount of the robot 2 is determined. The posture of the work tool 21 is, for example, as shown in FIG.
As shown in (b), the origin of the tool is the origin, the U axis is in the direction of the tool axis, the V axis and the U axis are perpendicular to the U axis in a plane including the axis Ur of the robot 2 and the axis of the tool 21. It can be defined by an orthogonal coordinate system taking the W axis in a direction perpendicular to the V axis. A tool cable 22 containing a driving wire, a welding wire, and the like for the tool 21 is connected in the axial direction. In the case of the scoring process, the appropriate tool axis direction and the U coordinate for the scoring tool 21 are determined based on the outer peripheral coordinates of the scoring position.
【００２１】切断加工の場合には、図３（４）に示すよ
うに、加工データの開先情報から求められる外周部座標
５３と内周部座標５４を加味して最適なツール軸方向と
Ｕ座標が決定される。すなわち、加工点外周部座標と対
応する内周部座標を結ぶ直線に切断ツール２１の軸を合
わせるようにする。また、Ｕ座標位置は使用する切断ト
ーチに最適な火口高さとなるように決定される。また、
Ｖ軸方向は、経験的な指針に基づいて、ワークとの干渉
のおそれが少なく、かつツール先端の動作範囲ができる
だけ広くなるような方向に決定される。たとえば、図３
（５）（ａ）に示すように、Ｕ軸方向を外周部座標５３
と内周部座標５４を結ぶ線上に保持したまま回転させ
る。そして、図３（５）（ｂ）に示すように、作業ツー
ル２１に固定されたＶ軸方向が、ワーク４のＹ軸すなわ
ち回転ポジショナ１２の回転軸と鉛直のＺ軸を含む面に
平行になるように決める。すると、加工面の向きが変化
してもツールの姿勢がほぼ一定に保たれるため、ツール
用ケーブル２２の接続方向の変化が小さくなって、ケー
ブルの取り回しが容易になりケーブルの絡みや異常張力
の発生を防ぐことができる。また、ツール２１とワーク
４が干渉するおそれが少ない。In the case of cutting, as shown in FIG. 3 (4), the optimum tool axis direction and U are determined by taking into account the outer peripheral coordinate 53 and the inner peripheral coordinate 54 obtained from the groove information of the processing data. The coordinates are determined. That is, the axis of the cutting tool 21 is aligned with a straight line connecting the coordinates of the outer periphery of the processing point and the coordinates of the inner periphery. Further, the U coordinate position is determined so that the crater height is optimal for the cutting torch to be used. Also,
The V-axis direction is determined based on an empirical guideline in such a manner that there is little possibility of interference with the workpiece and the operating range of the tool tip is as wide as possible. For example, FIG.
(5) As shown in FIG.
The rotation is made while keeping the line on the line connecting the inner peripheral coordinate 54 and. Then, as shown in FIGS. 3 (5) and 3 (b), the direction of the V axis fixed to the work tool 21 is parallel to the plane including the Y axis of the work 4, that is, the rotation axis of the rotary positioner 12 and the vertical Z axis. Decide to be. Then, even if the direction of the machined surface changes, the posture of the tool is kept substantially constant, so that the change in the connection direction of the tool cable 22 becomes small, the cable can be easily routed, and the cable entanglement and abnormal tension Can be prevented. Further, there is little possibility that the tool 21 and the work 4 interfere with each other.
【００２２】動作プログラム生成部４５が、各動作デー
タ生成部４２，４３，４４から供給されるデータを統合
して、管回転機構１、ロボットアーム２、走行軸３の動
作を規定し、相互に協働して位置姿勢を調整することに
より目的の動作を行うようにする動作プログラムを作成
して、各制御装置に伝送する。各制御装置がそれぞれの
装置を指令通りに駆動制御することにより、切断加工や
罫書き加工を所定の通りに行うことができる。本実施例
のオフライン教示システムでは、オペレータがごく僅か
の情報を入力しただけで、走行軸とポジショナを有する
鋼管加工用ロボットの動作プログラムを生成することが
できる。An operation program generation unit 45 integrates the data supplied from the operation data generation units 42, 43, and 44 to define the operations of the tube rotating mechanism 1, the robot arm 2, and the traveling axis 3, and mutually An operation program for performing a desired operation by cooperatively adjusting the position and orientation is created and transmitted to each control device. Each control device drives and controls each device as instructed, so that cutting and scoring can be performed as predetermined. In the off-line teaching system according to the present embodiment, an operation program of a steel pipe machining robot having a traveling axis and a positioner can be generated by inputting very little information by an operator.
【００２３】本発明により、従来はオペレータによる実
機を用いた教示作業が必須であった、走行軸とポジショ
ナを備えた鋼管加工用ロボットに対してオフラインで教
示することができるようになった。なお、上記実施例の
説明では、走行軸の操作量を決定してから作業ツールの
姿勢を決定しているが、作業ツールの姿勢を初めに決定
してもよい。また、管体、特に鋼管を加工対象として説
明したが、回転ポジショナに固定して回転させることに
より位置を変化させた上で、姿勢を保持した作業ツール
で加工できるものであれば同じ手法を適用することがで
きることはいうまでもない。According to the present invention, teaching can be performed off-line to a steel pipe machining robot having a traveling axis and a positioner, which conventionally requires an operator to perform a teaching operation using an actual machine. In the description of the above embodiment, the attitude of the work tool is determined after determining the operation amount of the traveling axis. However, the attitude of the work tool may be determined first. In addition, the explanation was made with the pipe, especially the steel pipe as the processing target, but the same method is applied as long as it can be processed with the work tool holding the posture after changing the position by fixing it to the rotating positioner and rotating it It goes without saying that you can do it.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の加工用ロボ
ットのオフライン教示システムは、作業ツールを把持し
たロボットアームを被加工体の軸方向に移動させる走行
軸と被加工体を回転させる回転ポジショナを備えた加工
用ロボットセルに適用することにより、加工データに応
じて走行軸と回転ポジショナと作業ツールを協調して動
作させる動作プログラムを、データ入力の労力を省いて
容易に生成することができる。As described above, the off-line teaching system for a processing robot according to the present invention comprises a traveling axis for moving a robot arm holding a work tool in the axial direction of a workpiece and a rotary positioner for rotating the workpiece. By applying the present invention to a machining robot cell provided with a machining tool, an operation program for operating a traveling axis, a rotary positioner, and a work tool in cooperation with each other in accordance with machining data can be easily generated without labor for data input. .
【図１】本発明のオフライン教示システムを適用したロ
ボットセルの例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot cell to which an off-line teaching system of the present invention is applied.
【図２】本発明のオフライン教示システムのブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram of the offline teaching system of the present invention.
【図３】本発明において、管の切断を例にとって説明す
る加工工程図である。FIG. 3 is a process diagram illustrating a process of cutting a pipe in the present invention.
【図４】本発明において、ロボットアームの基準姿勢を
示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a reference posture of a robot arm in the present invention.
１ 管回転機構 ２ 多軸式ロボットアーム ３ 走行軸 ４ 被加工管 １０ ロボットセル １１ 管体受台 １２ 回転ポジショナ １３ レール ２１ 作業ツール ２２ ツール用ケーブル ３１ 走行台車 ３２ 走行レール ３３ ロボット支持台 ３４ ロボットコントローラ ３５ 作業ツール制御盤 ３６ 走行軸制御盤 ４０ オフライン教示システム ４１ データ入力部 ４２ 走行軸動作データ生成部 ４３ ポジショナ動作データ生成部 ４４ ロボット動作データ生成部 ４５ 動作プログラム生成部 ５１ 鋼管 ５２ 切断線 ５３ 加工点の外周部座標 ５４ 加工点の内周部座標 ５５ 加工点 ５６ 加工点の移動先 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pipe rotation mechanism 2 Multi-axis type robot arm 3 Travel axis 4 Pipe to be processed 10 Robot cell 11 Tube receiving stand 12 Rotation positioner 13 Rail 21 Work tool 22 Tool cable 31 Traveling trolley 32 Travel rail 33 Robot support 34 Robot controller 35 work tool control panel 36 traveling axis control panel 40 offline teaching system 41 data input unit 42 traveling axis operation data generation unit 43 positioner operation data generation unit 44 robot operation data generation unit 45 operation program generation unit 51 steel pipe 52 cutting line 53 cutting point Outer circumference coordinates of processing point 54 Inner circumference coordinates of processing point 55 Processing point 56 Destination of processing point
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 雅司 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 赤松 政彦 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 Ｆターム(参考） 3F059 AA05 AA06 BA02 BA10 BB05 BC07 CA06 DA02 DA05 DA08 DD01 FA03 FA08 FB01 FB05 FB15 FB22 FC02 FC03 FC04 FC07 FC13 FC14 5H269 AB12 AB19 AB33 CC09 CC11 SA10 9A001 HH19 JJ48 KK54 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masashi Koike 118 Notsuka, Noda-shi, Chiba Prefecture Kawasaki Heavy Industries Noda Factory Co., Ltd. Terms (reference) 3F059 AA05 AA06 BA02 BA10 BB05 BC07 CA06 DA02 DA05 DA08 DD01 FA03 FA08 FB01 FB05 FB15 FB22 FC02 FC03 FC04 FC07 FC13 FC14 5H269 AB12 AB19 AB33 CC09 CC11 SA10 9A001 HH19 JJ48 KK54
Claims (5)
機構と、作業ツールを把持したロボットアームを被加工
体の軸方向に移動させる走行軸を備えた加工用ロボット
セルにおいて、データ入力部と、回転機構動作データ生
成部と、ロボットアーム動作データ生成部と、走行軸動
作データ生成部と、動作プログラム生成部を備え、前記
データ入力部が被加工体の加工データを入力して前記回
転機構動作データ生成部とロボットアーム動作データ生
成部と走行軸動作データ生成部に配分し、前記回転機構
動作データ生成部が前記被加工体の加工位置を表すデー
タから該加工位置を所定の位置に移動させるための回転
角を算出し、前記走行軸動作データ生成部が前記加工位
置に従って走行軸の移動量を算出し、前記ロボットアー
ム動作データ生成部が前記加工データに従って作業ツー
ルの位置と姿勢を指定する操作量を算出し、前記動作プ
ログラム生成部が前記算出された回転角、移動量、操作
量を統合して、目的とする加工を行うように前記回転機
構、走行軸、ロボットアームの制御を決定する動作プロ
グラムを出力することを特徴とする加工用ロボットのオ
フライン教示システム。1. A machining robot cell having a rotation mechanism for rotating a workpiece around a core axis and a traveling axis for moving a robot arm holding a work tool in the axial direction of the workpiece. Unit, a rotation mechanism operation data generation unit, a robot arm operation data generation unit, a traveling axis operation data generation unit, and an operation program generation unit, wherein the data input unit inputs processing data of a workpiece and The rotation mechanism operation data generation unit, the robot arm operation data generation unit, and the traveling axis operation data generation unit are distributed to each other, and the rotation mechanism operation data generation unit determines the processing position from data representing the processing position of the workpiece by a predetermined position. Calculating a rotation angle for moving the robot arm, and the traveling axis operation data generating unit calculates a moving amount of the traveling axis according to the machining position, and the robot arm operation data generating unit Calculates an operation amount that specifies the position and orientation of the work tool according to the processing data, and the operation program generation unit integrates the calculated rotation angle, movement amount, and operation amount to perform a target processing. And an operation program for determining the control of the rotation mechanism, the traveling axis, and the robot arm.
る請求項１記載の加工用ロボットのオフライン教示シス
テム。2. The offline teaching system for a machining robot according to claim 1, wherein the workpiece is a tube.
なるように前記回転機構の操作量を決定することを特徴
とする請求項１または２記載の加工用ロボットのオフラ
イン教示システム。3. The offline teaching system for a processing robot according to claim 1, wherein the operation amount of the rotation mechanism is determined so that the processing position is a position suitable for the processing content.
サイズに基づいて予め実験的に求められた姿勢であって
前記ロボットアームの動作範囲が広く取れて前記作業ツ
ールの制御における自由度が大きい基本姿勢となるよう
に決定されることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かに記載の加工用ロボットのオフライン教示システム。4. The moving amount of the traveling axis is a posture experimentally obtained in advance based on the size of the workpiece, and the operating range of the robot arm can be widened so that the working tool can be freely controlled. 4. The offline teaching system for a processing robot according to claim 1, wherein the basic posture is determined so as to have a large degree.
持するロボットアームの軸を含む面内にあって前記作業
ツールの軸と垂直な線が、前記回転機構の回転軸を含む
鉛直面に対して所定の角度を有するように操作量を決定
することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載
の加工用ロボットのオフライン教示システム。5. A line, which is in a plane including the axis of the work tool and the axis of a robot arm gripping the work tool and perpendicular to the axis of the work tool, is perpendicular to a vertical plane including a rotation axis of the rotation mechanism. 5. The offline teaching system for a processing robot according to claim 1, wherein the operation amount is determined so as to have a predetermined angle with respect to the operation amount.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000153671A JP2001328087A (en) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Off-line teaching system of working robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000153671A JP2001328087A (en) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Off-line teaching system of working robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001328087A true JP2001328087A (en) | 2001-11-27 |
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ID=18658882
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| JP (1) | JP2001328087A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010046753A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Kobe Steel Ltd | Method of preparing offline teaching data, and robot system |
| US7904201B2 (en) | 2005-08-04 | 2011-03-08 | Fanuc Ltd | Robot programming device |
| US11325257B2 (en) | 2018-11-16 | 2022-05-10 | Fanuc Corporation | Operation program creation device |
-
2000
- 2000-05-24 JP JP2000153671A patent/JP2001328087A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7904201B2 (en) | 2005-08-04 | 2011-03-08 | Fanuc Ltd | Robot programming device |
| JP2010046753A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Kobe Steel Ltd | Method of preparing offline teaching data, and robot system |
| US11325257B2 (en) | 2018-11-16 | 2022-05-10 | Fanuc Corporation | Operation program creation device |
| DE102019130008B4 (en) | 2018-11-16 | 2022-09-29 | Fanuc Corporation | ACTIVITY PROGRAM CREATION INSTALLATION |
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