JP2598186B2 - ティーチングデータ作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのティ
ーチングデータ作成方法に関し、一層詳細には、オフラ
インティーチングによって得られたティーチングデータ
に基づき、実機によるオンラインティーチング作業の際
に、所望のティーチングデータを容易に得ることのでき
るティーチングデータ作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業界においては溶接等の目的でロボッ
トが多用されているが、この場合、オフラインティーチ
ング装置によって作成されたオフラインティーチングデ
ータをロボット制御装置に記憶させて、該記憶されたオ
フラインティーチングデータに基づいてロボットを動作
させながら、前記オフラインティーチングデータを修正
することによって最適なティーチングデータを得る方法
が用いられている。

【０００３】すなわち、オフラインティーチング装置に
予め入力された治具の形状、ワークの形状および周辺装
置の形状等からなる作業環境データと、ロボットのアー
ムの軸数、アーム軸間の長さおよびアーム軸の加減速デ
ータ等の作動性能データと、溶接ロボットの作業位置デ
ータ等によって、この作業位置におけるツールの位置姿
勢データあるいはロボットの姿勢データであるオフライ
ンティーチングデータを作成し、このティーチングデー
タを記憶する。

【０００４】一方、溶接ロボットでは治具およびワーク
等が有する固有の寸法誤差に起因するティーチング誤
差、およびツールが複数のティーチングポイントを順次
位置決めするときに発生する累積誤差等を補正するため
のキャリブレーションが行われ、このキャリブレーショ
ンデータを記憶する。

【０００５】そこで、オペレータは前記オフラインティ
ーチングデータをキャリブレーションデータによって補
正することにより得られる新ティーチングデータに基づ
いて、溶接ロボットを駆動する。さらに、夫々のティー
チングポイントにおいてティーチングボックスを操作し
てツール等を駆動し、ティーチングポイントの補正を行
い、補正された最終的なティーチングデータを作成す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術において、産業用ロボットを操作してキャリブ
レーションデータを作成するためには、コンピュータシ
ステムおよびロボットシステムに関する専門的な知識を
必要とするとともに、複雑なオペレーション操作が必要
であるために、キャリブレーションデータを作成するこ
とができるのはシステムエンジニア等のごく少数の技術
者に限られ、これらの少数の技術者に多大の負担が掛か
るという不都合がある。

【０００７】さらに、前記キャリブレーションによって
得られたキャリブレーションデータはロボット固有の寸
法差、配置誤差、治具、ワーク等の寸法誤差等の一定の
傾向を持たない誤差を完全には補正することができない
ために、オフラインティーチングデータをキャリブレー
シヨンデータによって補正して得られた新たなティーチ
ングデータでは精度を満足させることができないという
不都合がある。

【０００８】また、キャリブレーション処理を行ったに
もかかわらず、生産ライン上で行う打点不可能、治具と
の干渉および他のロボットとの干渉等の問題を解消する
ための試行錯誤の調整作業に多大の時間を必要とすると
いう問題がある。

【０００９】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、オフラインティーチングによって得られた基準と
なる目標教示点データの周辺に複数の仮想教示点データ
を設定することにより、専門的な知識を必要とするキャ
リブレーションを行うことなく、且つ、実機による軽微
なオンラインティーチング作業によって容易、且つ、迅
速に最適なティーチングデータを得ることのできるティ
ーチングデータ作成方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ロボットに取着されたツールの目標教示
点データが設定されたオフラインティーチング装置によ
り、前記目標教示点データが示す教示点の近傍に、前記
ロボットの種類、ワークの種類等を含む作業条件に基づ
き、１または複数の教示点を生成し、これを仮想教示点
データとして保持する第１のステップと、オフラインテ
ィーチング装置上で、前記仮想教示点データが示す教示
点に前記ツールが到達可能であるかどうかを判定するた
めのシミュレーションを行い、到達不能である仮想教示
点を示す前記仮想教示点データを修正する第２のステッ
プと、前記目標教示点データおよび前記第２ステップ処
理後の仮想教示点データをオフライン教示データとする
第３のステップと、を備え、前記オフライン教示データ
を用いて前記ロボットを使用したオンラインティーチン
グ作業を行ない、このオンラインティーチング作業によ
り前記オフライン教示データが示す教示点が所望位置と
なるように前記オフライン教示データを修正し、修正し
たオフライン教示データをティーチングデータとするこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に係るティーチングデータ作成方法で
は、基準となる目標教示点データの近傍に１または複数
の仮想教示点データを設定し、これらの目標教示点およ
び仮想教示点にシミュレーションを行い、ツールの先端
部がワークの所望の作業点に到達することができる複数
の教示点データを作成する。

【００１２】前記複数の教示点データをオフラインティ
ーチングデータとして記憶し、このオフラインティーチ
ングデータによってオンラインティーチングを行うこと
により、最適の教示点からティーチングデータの補正を
行うことが可能となるため、迅速にオンラインティーチ
ングデータを得ることができる。

【００１３】

【実施例】本発明に係るティーチングデータ作成方法に
ついて実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

【００１４】図１は本発明を実施する溶接ロボットシス
テムの全体構成を示す図である。

【００１５】図中、参照符号１０は溶接ロボットシステ
ムを示し、参照符号１２はオフラインティーチング装置
であり、参照符号１４は溶接ロボット装置である。

【００１６】オフラインティーチング装置１２は制御回
路１６と、ロボットの三次元画像等を表示する表示手段
であるＣＲＴ１８と、各種命令の入力手段であるキーボ
ード２０と、記憶手段としてのＦＤＤ２２とを備える。

【００１７】溶接ロボット装置１４は操作盤２４と、ロ
ボットコントローラ２６ａ、２６ｂと、前記ロボットコ
ントローラ２６ａ、２６ｂに接続されるティーチングボ
ックス２８ａ、２８ｂと、ワークＷに対して溶接処理を
行う溶接ロボット３０ａ、３０ｂとを有する。

【００１８】ロボットコントローラ２６ａ、２６ｂはＦ
ＤＤ３２ａ、３２ｂと、キーボード３４ａ、３４ｂと、
表示器３６ａ、３６ｂと、制御回路３８ａ、３８ｂとか
ら構成され、ティーチングボックス２８ａ、２８ｂは表
示器４０ａ、４０ｂと、前記溶接ロボット３０ａ、３０
ｂを駆動するためのジョイスティック４２ａ、４２ｂ
と、キーボード４４ａ、４４ｂとを備える。

【００１９】以上のように構成される溶接ロボットシス
テム１０において、予め設定された目標教示点データか
ら複数の仮想教示点データを作成する方法について、図
１乃至図６を参照しながら説明する。

【００２０】図２に示す如く、目標教示点Ｐ１、Ｐ２、
Ｐ３が設定されるワークＷ１と、目標教示点Ｐ９および
Ｐ１０が設定されるワークＷ２とにおいて、夫々の目標
教示点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ９およびＰ１０に対して仮
想教示点データを作成する場合について例示する。

【００２１】この場合、ワークＷ１に溶接を行うための
溶接ガンの種類を示す記号は「１」であり、溶接ロボッ
ト３０ａの機種を示す記号は「Ａ」であり、ロボットコ
ントローラ２６ａの機種を示す記号は「１」である。同
様にワークＷ２に溶接を行うための溶接ガンの種類は
「３」であり、溶接ロボット３０ｂの機種は「Ｂ」であ
り、ロボットコントローラ２６ｂの機種は記号「２」で
ある。

【００２２】オフラインティーチング装置１２のキーボ
ード２０から、例えば、目標教示点Ｐ１におけるデータ
の読み込み命令がオペレータによって入力されると、制
御回路１６によって図示しないハードディスクから目標
教示点データが読み出されるとともに、溶接ロボット３
０ａの機種Ａを示す情報と、ロボットコントローラ２６
ａの機種１を示す情報と、溶接ガンの種類１を示す情報
等からなる仮想教示点作成データ（図４（ａ）参照）を
前記ハードディスクから読み出す（ステップＳ１）。

【００２３】この場合、仮想教示点作成データが記憶さ
れるルックアップテーブル（ＬＵＴ）は、図４（ａ）に
示すように、目標教示点Ｐ１乃至Ｐ１０を示す情報に対
する溶接ロボット３８ａ、３８ｂの機種ＡおよびＢを示
す情報と、ロボットコントローラ３６ａ、３６ｂの機種
１および２を示す情報と、溶接ガンの機種１乃至３を示
す情報と、厚さ等のワークの種類１および２を示す情報
と、鉄およびアルミニウム等の材質の種類１および２を
示す情報と、通電時間および通電電流値等の溶接条件２
乃至６を示す情報とからなる。

【００２４】次いで、制御回路１６はキーボード２０等
から入力される仮想教示点データを自動的に作成するか
否かの情報を判別して（ステップＳ２）、自動作成モー
ドを示す情報が入力された場合は目標教示点Ｐ１の仮想
教示点作成データである溶接ロボット３０ａの機種Ａ、
ロボットコントローラ３６ａの機種１、溶接ガンの機種
１、ワークの種類１、ワークの材質１、溶接条件２等の
データに従って、条件マップ（図５参照）を参照し（ス
テップＳ３）、該条件マップから判定結果３を読み取り
（図４（ｂ）参照）、この判定結果３に基づいて、再び
条件マップを参照して、判定結果３における判定内容を
読み取る（図５参照）（ステップＳ４）。

【００２５】前記判定結果３における判定内容は領域形
状１、配置方法２、配置数４を示しており（図４
（ｃ）、図５参照）、この場合、領域形状１は仮想教示
点の領域形状、例えば、円形を示し、配置方法２は仮想
教示点の配置、例えば、正方形を示し、配置数４は仮想
教示点のポイント数４を示す。

【００２６】前記領域形状１には半径Ｒを示す情報と、
Ｘ軸およびＹ軸から角度を示す情報とが含まれているた
め、仮想教示点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４の座標デー
タを作成することができ（図６参照）（ステップＳ
５）、該仮想教示点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４にロボ
ットのツールが到達することが可能か否かの判定をする
（ステップＳ６）。

【００２７】ツールの到達が可能であれば、ツールの姿
勢データを含むロボットの姿勢データを作成して（ステ
ップＳ７）、これをＦＤＤ２２によってフロッピーディ
スクに記憶し（ステップＳ８）、次の目標教示点、例え
ば、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ９、Ｐ１０等の指定があればステッ
プＳ２に戻り、全ての指定ポイントについて仮想教示点
データの作成が終了すれば（ステップＳ９）、この処理
ステップは終了する。

【００２８】このとき、ステップＳ２において、キーボ
ード２０から入力された情報が仮想教示点データをマニ
ュアルで作成するマニュアル入力モードを示す場合は、
オペレータによってキーボード２０等を用いて入力され
る仮想教示点作成のためのパラメータを読み取り（ステ
ップＳ１０）、ステップＳ４に進み、前記マニュアルで
入力されたパラメータに基づいて判定内容が決定され
る。

【００２９】また、ステップＳ６において、仮想教示点
にツールの先端部の到達が不可能である仮想教示点デー
タが発生した場合は、不具合仮想教示点の座標データの
み修正して（ステップＳ１１）、この修正した仮想教示
点にツールの先端部の到達が可能か否かを再び判定し
（ステップＳ１２）、到達可能であればステップＳ７に
よってアームの姿勢データを作成し、到達不可であれば
エラーメッセージをＣＲＴ１８に表示して（ステップＳ
１３）、仮想教示点データの作成を終了する。

【００３０】以上のステップによってツールがワークに
到達可能な仮想教示点データの作成が終了する。

【００３１】次に、前記基準となる目標教示点Ｐ１およ
び仮想教示点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４のオフライン
ティーチングデータを用いたオンラインティーチング作
業によって、所望のティーチングデータを得るための手
順について図７を参照しながら説明する。

【００３２】ＦＤＤ２２によってフロッピーディスクに
記憶された基準となる目標教示点Ｐ１および仮想教示点
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４からなるオフラインティー
チングデータは、ロボットコントローラ２６ａのＦＤＤ
３２ａを介して、制御回路３８ａに読み取られる。

【００３３】制御回路３８ａの制御下に溶接ロボット３
０ａが駆動され、ツールの先端部が第１の目標教示点Ｐ
１に移動したとき、前記目標教示点Ｐ１は溶接したいポ
イントＥ１との間に距離ｆ１の誤差を有することがオペ
レータによって確認され、この距離ｆ１の補正を行うた
めにオペレータはティーチングボックス２８ａの操作を
行う（図７（ａ）参照）。

【００３４】すなわち、オペレータはティーチングボッ
クス２８ａを操作して、ツールの先端部を仮想教示点Ｄ
１乃至Ｄ４へ順次変位させ、最もポイントＥ１に近接し
た仮想教示点Ｄ１を選択して、ツールの先端部を仮想教
示点Ｄ１に変位させ、次いで、ティーチングボックス２
８ａのジョイスティック４２ａを操作して、ツールの先
端部を前記仮想教示点Ｄ１から溶接したいポイントＥ１
へ変位させ、仮想教示点Ｄ１の座標からポイントＥ１へ
の変位量を演算することにより、目標教示点Ｐ１の補正
ティーチングを終了する。

【００３５】この場合、仮想教示点Ｄ１は他の仮想教示
点Ｄ２乃至Ｄ４および基準となる目標教示点Ｐ１よりも
溶接したいポイントＥ１に最も近接しているため、ティ
ーチング作業を迅速、且つ容易に行うことが可能とな
る。

【００３６】図７（ｂ）にオンラインティーチングを行
う際の他の実施例を示す。

【００３７】この場合においても、ツールの先端部は目
標教示点Ｐ２に変位し、該目標教示点Ｐ２は溶接したい
ポイントＥ２との間に距離ｆ２の誤差を有することが確
認され、さらに、仮想教示点Ｄ２が溶接したいポイント
Ｅ２に最も近接していることが判明したが、仮想教示点
Ｄ２と溶接したいポイントＥ２の間には障害物Ｇが存在
する。

【００３８】前記障害物Ｇを介して、ツールの先端部を
仮想教示点Ｄ２から溶接したいポイントＥ２に変位させ
るには複数のアームを駆動させなければならず、ティー
チングが煩雑になるとともに、ツールの先端部を変位さ
せるために多大な時間を必要とする。

【００３９】そこで、溶接したいポイントＥ２に対して
仮想教示点Ｄ２の次に近い目標教示点Ｐ２からツールの
先端部を変位させることにより、単一のアームの駆動に
より、迅速、且つ容易に補正のためのティーチングを終
了させることが可能となる。

【００４０】このように、複数の仮想教示点を設定する
ことで、溶接したいポイントに最も近接しているか、若
しくは駆動しなければならないアームの数量が最少であ
る等の操作性の良い仮想教示点を得ることができる。

【００４１】以上説明したように本実施例によれば、オ
フラインティーチングによって得られた基準となる目標
教示点データに、複数の仮想教示点データを付加したオ
フラインティーチングデータを作成し、このオフライン
ティーチングデータに基づいてオンラインティーチング
による作業点の補正をするとき、最適と思われる仮想教
示点からの補正量を求めることにより、オンラインティ
ーチングを迅速、且つ、容易に遂行することができる。

【００４２】さらに、複数の仮想教示点データを付加す
ることにより、専門的な知識を必要とするキャリブレー
ション作業を削除することができるため、オンラインテ
ィーチングを生産ラインのオペレータによって行うこと
ができ、システムエンジニアの負担を軽減することが可
能となる。

【００４３】また、オンラインティーチングによる作業
点の補正を最適の仮想教示点から行うことができるた
め、シミュレーション作業に要する工数の削減を図るこ
とができ、オンラインティーチング作業全体の効率化を
遂行することが可能となる。

【００４４】本実施例では、目標教示点データに仮想教
示点データを設定する場合について述べたが、オフライ
ンティーチング装置１２によって目標教示点データを作
成する際に同時に仮想教示点データを作成することも可
能である。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係るティーチングデータ作成方
法では、基準となる目標教示点データに仮想教示点デー
タを付加した新オフラインティーチングデータを作成
し、該新オフラインティーチングデータによってオンラ
インティーチングを行うことにより、キャリブレーショ
ン作業を削除することができるとともに、オンラインに
よるオフラインティーチングデータの補正作業の際に目
標教示点からの補正にこだわることなく、最適な仮想教
示点から補正を行うことが可能であるため、迅速、且つ
容易にオンラインティーチングデータを作成することが
可能となる。

【００４６】さらに、キャリブレーション作業を削除す
ることができるために、ごく少数のシステムエンジニア
等の技術者に多大の負担をかけることなく、生産ライン
のオペレータによってオンラインティーチングを行うこ
とが可能となるとともに、目標教示点データに仮想教示
点データを付加することで、これまで生産ラインのオペ
レータの経験に頼って多大な時間を費やしていたティー
チング作業を軽減することができるため、オンラインテ
ィーチング作業全体に要する時間および労力を大幅に抑
止することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るティーチングデータ作成方法を実
施する溶接ロボットシステムの全体構成を示す図であ
る。

【図２】図１に示すオフラインティーチング装置によっ
て仮想教示点データを作成する場合の説明図である。

【図３】図１に示すオフラインティーチング装置によっ
て仮想教示点データを作成する動作を示すフローチャー
トである。

【図４】図１に示すオフラインティーチング装置によっ
て仮想教示点データを作成する場合の経過を説明する図
である。

【図５】図４に示す仮想教示点データを作成する場合の
経過において、参照する条件マップを示す図である。

【図６】図１に示すオフラインティーチング装置によっ
て得られた複数の仮想教示点を示す一実施例を説明する
図である。

【図７】図６に示す複数の仮想教示点データを含む新テ
ィーチングデータによって、オンラインティーチングを
行う動作を説明する一態様を示す図である。

【符号の説明】

１０…溶接ロボットシステム １２…オフラインティーチング装置 １４…溶接ロボット装置 １６、３８ａ、３８ｂ…制御回路 １８…ＣＲＴ ２０、３４ａ、３４ｂ…キーボード ２２、３２ａ、３２ｂ…ＦＤＤ ２６ａ、２６ｂ…ロボットコントローラ ２８ａ、２８ｂ…ティーチングボックス ３０ａ、３０ｂ…溶接ロボット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−155188（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−98404（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−112211（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−268607（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−4182（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットに取着されたツールの目標教示点
   データが設定されたオフラインティーチング装置によ
   り、前記目標教示点データが示す教示点の近傍に、前記
   ロボットの種類、ワークの種類等を含む作業条件に基づ
   き、１または複数の教示点を生成し、これを仮想教示点
   データとして保持する第１のステップと、オフラインティーチング装置上で、前記仮想教示点デー
   タが示す教示点に前記ツールが到達可能であるかどうか
   を判定するための シミュレーションを行い、到達不能で
   ある仮想教示点を示す前記仮想教示点データを修正する
   第２のステップと、前記 目標教示点データおよび前記第２ステップ処理後の
   仮想教示点データをオフライン教示データとする第３の
   ステップと、 を備え、前記オフライン教示データを用いて前記ロボッ
   トを使用したオンラインティーチング作業を行ない、こ
   のオンラインティーチング作業により前記オフライン教
   示データが示す教示点が所望位置となるように前記オフ
   ライン教示データを修正し、修正したオフライン教示デ
   ータをティーチングデータとすることを特徴とするティ
   ーチングデータ作成方法。