JPH03210603A - ロボット教示点変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロボット教示点変更装置に関し、詳しくはロ
ボットの教示点を一括して変更する装置に関する。

［従来の技術］ 近年、例えばアーク溶接等には溶接用のロボットが用い
られており、第７図に示す様１：、車両等の部材の溶接
を行う場合に１上溶接を行うトーチの座標や、伏角及び
進行角等のトーチ角が最も好ましい値に設定されている
。例え（戴座標を最適な値に設定する技術の一つとして
、作業対象であるワークの歪みに応じて、座標の値を変
更する技術が提案されている（特開昭６１−２５０７０
５号公報参照）。

また、上記ロボットの溶接に際して１友通常溶接の質を
高めるため１：％　オフラインプログラミング装置を使
用して、第７図におけるＰ（１）〜Ｐ（ｎ）等の様に多
くの教示点を設定し、この教示点でトーチ角匠調整して
溶接を行ってい翫例えば、教示点Ｐ（１）〜Ｐ　（ｎ）
においてトチ角を変更する場合に（友第８図に示す様に
、まず変更対象教示点を指定しくＳｌ）、次に、変更回
転軸を指定しくＳ２）、更に各軸の回転角値を入力しく
Ｓ３）、変更ＯＫか否かをチエツクして（Ｓ４）、ＯＫ
の場合にはトーチ角の変更の処理を実行していた（Ｓ５
）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記オフラインプログラミング装置を使
用して行われる教示点の教示作業法　１回の教示作業で
は必ずしも品質のよい溶接姿勢が得られないため、通常
数回の教示点作業が必要であり、教示作業に時間がかか
るという問題があつｈ更に、実際の溶接作業においては
、所定の溶接線に沿って、トーチ角を修正したい場合、
その溶接動作にかかわる全ての教示点の角度の修正が必
要となり非常に操作が面倒になるという問題があった。

つまり、教示点が多い場合には、角度を変更するための
作業時間が長くなり、更にトーチ角変更忘れ確認等の作
業時間が非常に長くなるという問題があった。

本発明は、教示点の修正の操作を簡易化するとともに、
良好な溶接を行うことができるロボット教示点変更装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明（友第１図に
例示するように、 溶接を行うロボットＭ１のトーチ角を含む教示点のデー
タを、オフラインプログラミング装置Ｍ２によって変更
するロボット教示点変更装置において、 上記変更する教示点を選択する教示点選択手段Ｍ３と、 上記変更するトーチ角の種類を選択するトーチ角選択手
段Ｍ４と、 上記入力されたトーチ角に基づいて、姿勢変換行列を作
成する姿勢変換行列作成手段Ｍ５と、表備えるとともに
、 上記入力された教示点について、姿勢行列を上記姿勢変
換行列に置換することにより、絶対的に姿勢を一括して
変更する絶対的姿勢変更手段Ｍ６、或は、上記入力され
た教示点について、上記姿勢変換行列に変換行列を積算
することにより、相対的に姿勢を一括変更する相対的姿
勢変更手段Ｍ７、 のうち、少なくとも一方の変更手段を備えたことを特徴
とするロボット教示点変更装置を要旨とするものである
。

［作用］ 本発明のロボット教示点変更装置１上第１図に例示する
ように、 溶接を行うロボットＭ１のトーチ角を含む教示点のデー
タを、オフラインプログラミング装置Ｍ２によって変更
する。

そして、教示点選択手段Ｍ３によって、変更する教示点
を選択し、トーチ角選択手段Ｍ４によって、変更するト
ーチ角の種類を選択し、更に姿勢変換行列作成手段Ｍ５
によって、入力されたトーチ角に基づいて姿勢変換行列
を作成する。

それとともに、絶対的姿勢変更手段Ｍ６によって、入力
された教示点について、実際に溶接を行うトーチの教示
点データである姿勢行列を、姿勢変換行列に置換するこ
とにより、絶対的に姿勢を一括して変更する。又ＩＡ　
相対的姿勢変更手段Ｍ７によって、入力された教示点に
ついて、姿勢変換行列に変換行列を積算することにより
、相対的に姿勢を一括変更する。

尚、本発明で１友上記両変更手段Ｍ６．Ｍ７の少なくと
も一方を備えていればよいが、両方の変更手段Ｍ６．Ｍ
７を備えて、姿勢を絶対的に変更するとともに相対的に
変更してもよＬＸ。

［実施例］ 次に、本発明のロボット教示点変更装置の好適な実施例
を図面に基づいて詳細に説明する。第２図は本発明の一
実施例のロボット教示点変更装置をシステム全体ととも
に示しており、同図においてロボット教示点変更装置１
表　オフラインブログラミング装置に内蔵されている。

図に示すごとく、オフラインプログラミング装置１は工
業用の溶接ロボット２に接続されており、溶接ロボット
２は、溶接ロボット２を固定するための固定ベース４及
び溶接ロボット２を回転させるための旋回ベース６を備
え、更に第１アーム８、第２アーム１０、曲げ軸１２、
振り軸１４、ひねり軸１６及び制御対象となる溶接トー
チ１８等を備えている。

更に、上記ロボット教示点変更装置（友教示点における
データの変更等の制御を行うために、第３図に示す電子
制御装置（ＥＣＵ）２０を備えており、このＥＣＵ２０
は、周知のＣＰ　Ｕ　２０　ａ。

ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃ、　　バックアップＲＡＭ
　２０　ｄ、　　入出力ポート２０ｅ、パスライン２０
ｆ等から構成されている。

そして上記ＥＣＵ２０は、上記教示点のデータに関する
行列演寛　その演算結果の記憶及びデータの変更等の処
理を行うとともに、溶接ロボット２の各駆動軸の駆動位
置を検出する位置センサ２１等からの入力や、溶接トー
チ１８等の駆動を行う駆動モータ２２等を制御する出力
などを行う。

この溶接ロボット２によって実際に溶接を行う場合には
、教示点の（ｘ、　　ｙｔ　　ｚ）の座標を設定する。

そして、位置や姿勢の座標を設定することで進行角や伏
角等のトーチ角を設定することができる。つまり、第４
図に示すように、上板２３と下板２４を溶接で接合する
場合に１よ接合する位置から所定の間隔（ワイヤエクス
テンション）に溶接トーチ１８を配置し、板材２３．２
４からの角度である伏角を定めるとともに、前進角又は
後退角などの進行角を定める。

次に、上記溶接ロボット２の制御について、第５図及び
第６図のフローチャートに基づいて説明する。

最初に第５図に基づいて、オフラインプログラミング装
置１を用いて行われる教示点変更の操作の概略を説明す
る。

まず、オフラインプログラミング装置１を立ち上げ（ス
テップ１００）、溶接の方向等を設定する教示点を作成
しくステップ１１０）、登録済みの教示点を呼び出す（
ステップ１２０）。次いで、溶接ロボット２の各輪形状
や動作の形式やスピード等のロボット形状属性データを
作成しくステップ１３０）、登録済みのロボット形状属
性データを呼び出す（ステップ１４０）。次に、後に詳
述する本実施例の特徴部分である教示点−柄変更を行い
（ステップ１５０）、オフラインプログラミング装置１
から溶接ロボット２に制御動作のデータを出力しくステ
ップ１６０）、−旦本処理を終了する。

次に、教示点のデータを一括変換する処理で使用するデ
ータの変換の式について説明する。

溶接ロボット２の教示点Ｐ（ｉ）における教示姿勢のデ
ータは、下記０式で表現される。

ＮＸｙ　、＊　　Ｚ　’ノーマルベクトルｏｘ、　　９
ｔ　　ｚ　”オリエントベクトルＡＸｗ　、＊　　Ｚ　
’アプローチベクトルＸ、　　Ｙ、　　Ｚ：位置ベクト
ル ここで、進行角は６まわりの回転であるので、その絶対
値（絶対角）θだけ変更させたときの教示マトリック１
上　下記０式で表現される。

又、進行角を相対値（相対角）八〇だけ回転させる場合
の変換行列１よ下記０式で表現される。

よって、上記相対角へ〇回転させる時の教示点のマトリ
ックスは、Ｐ　（ｉ）θ’　＝Ｐ　（ｉ）　＊にである
ので、下記０式で表現される。

Ｐ（１）θ°＝ ・・・■ 一方、伏角は汀まわりの回転であるため、その絶対値（
絶対角）αに変更した時の教示点マトリックスは、下記
０式で表現される。

また、伏角を相対値（相対角）Δαだけ回転させる変換
行列１よ下記０式で表現される。

よって、相対角Δαだけ回転させる時の教示点マトリッ
クス１表　Ｐ　（ｉ）α’　＝Ｐ　（ｉ）＊Ｔであるの
で、下記０式で表現される。

Ｐ　（ｉ）α°＝ 次に、第６図に基づいて、上記０〜０式を用いて行われ
る、進行角や伏角等のトーチ角の一括変更の制御の処理
について説明する。

まず、ステップ２００で（表トーチ角−括変更命令が入
力されたか否かを判定し、トーチ角−柄変更命令が入力
されたと判断された場合に（友　ステップ２１０に進む
。ステップ２１０では、トーチ角を変更する溶接ロボッ
ト２を指定する。

続くステップ２２０で１上変更の対象となる全ての教示
点Ｐ（１）〜Ｐ　（ｎ）を指定し、ステップ２３０に進
む。

ステップ２３０では、変更角が進行角か或は伏角かを判
定し、進行角であると判断されるとステップ２４０に進
む。

このステップ２４０で１ｔ、、進行角が絶対角θか或は
相対角へ〇かを判定し、絶対角θであると判断されると
ステップ２５０に進む。

このステップ２５０では、絶対角θの値を入力し、続く
ステップ２６０では、教示点の位置の順番を示す１の値
を初期値の１に設定し、ステップ２７０で（上上記■式
を用いて、Ｐ　（ｉ）をＰ（ｉ）θに変更する。

更に、ステップ２８０で１ヨｉをインクリメントし、ス
テップ２９０で１友ｉが教示点の最後を示すｎに至った
か否かを判定する。ここで、ｉがｎでないと判断された
場合に１上　ステップ２７０に戻り、次の教示点である
（　ｉ　＋１　）におけるＰ（ｉ　＋　１　）θを算出
し、一方、　ｉ＝ｎと判断された場合に１よ　ステップ
３００に進む。

このステップ３００では、上記の様にして求めた変更す
るデータを採用して、実際に変更してもよいか否かをチ
エツクし、変更してよい場合には一旦本処理を終了し、
変更してはいけない場合には再びステップ２００に戻る
処理を行う。

一方、上記ステップ２４０で、進行角が相対角へ〇であ
ると判断されて進むステップ３１０で１友相対角Δθの
値を入力し、続くステップ３２０では、教示点の位置の
順番を示すｉの値を初期値の１に設定し、ステップ３２
０で１友上記■式を用いて、Ｐ　（ｉ）をＰ　（ｉ）　
　θ°　に変更する。

更に、ステップ３４０で＋２　１をインクリメントし、
ステップ３５０で１上ｉが教示点の最後を示すｎに至っ
たか否かを判定する。ここで、ｉがｎでないと判断され
た場合に１よ　ステップ３３０に戻り、次の教示点であ
る（ｉ＋１）におけるＰ（ｉ　＋　１　）θを算出し、
一方、　ｉ＝ｎと判断された場合には、上記ステップ３
００に進む。

また、上記ステップ２３０にて、変更角が伏角であると
判断されて進むステップ３６０で（よ伏角が絶対角αか
相対角Δαかを判定して、絶対角αである場合にはステ
ップ３７０に進む。

以下、ステップ３７０ないしステップ４１０の処理は、
上記ステップ２５０ないしステップ２９０の処理におい
て、進行角の絶対角θか伏角の絶対角αかの違いだけで
、他はステップ３９０の演算の処理を除いてほぼ同様の
処理であるので説明は省略する。尚、このステップ３９
０では、上記■の式を用いて、Ｐ（１）をＰ　（ｉ）α
に変更する。

一方、上記ステップ３６０で、伏角が相対角Δαである
と判断された場合にはステップ４２０に進む。

以下、ステップ４２０ないしステップ４６０の処理は、
上記ステップ３１０ないしステップ３５０の処理におい
て、進行角の相対角へ〇か伏角の相対角Δαかの違いだ
けで、他はステップ４４０の演算の処理を除いてほぼ同
様の処理であるので説明は省略する。尚、このステップ
４４０で１友上記■の式を用いて、Ｐ　（ｉ）をＰ　（
ｉ）α°に変更する。

上述した様に、本実施例で１友上記■式〜■式を用いて
、各教示点におけるデータを一括して変更しているので
、教示工数が大幅に削減できるという効果がある。また
、トーチ角を変更することで、変更したトーチ角の姿勢
を持ちつつ教示点に到達できない場合が、実際に作業者
が教示する前にわかるので工数が削減でき、試行錯誤す
る手間が著しく低減するという利点がある。

更に、絶対角と相対角との２通りの変更方法を持つので
、各々指示角度が決っている時や角度微調整をする時な
ど使い分けら札能率のよい作業ができるという特徴があ
る。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
ような実施例に何隻限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し
得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明のロボット教示点変更装置は
、変更する教示点を選択し、変更するトーチ角の種類を
選択し、更に入力されたトーチ角に基づいて姿勢変換行
列を作成するとともに、入力された教示点について、姿
勢行列を姿勢変換行列に置換することにより絶対的に姿
勢を一括するか、或は姿勢変換行列に変換行列を積算す
ることにより相対的に姿勢を一括変更するので、ロボッ
トにデータを教示する工数が大幅に削減できる。

また、そのデータに基づいて、実際にその教示点のデー
タが適切か否かをチエツクできるので、作業者が試行錯
誤する手間が低減するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成の例示図、第２図は実施例
のシステム構成図、第３図は電子制御装置を示すブロッ
ク図、第４図（ａ）は伏角を示す説明図、第４図（ｂ）
は進行角を示す説明図、第５図は姿勢教示の方法の概略
を示すフローチャート第６図は姿勢教示の詳細な制御を
示すフローチャート、第７図は従来の溶接方法を示す説
明図、第８図は従来の姿勢教示の方法を示すフローチャ
ートである。 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ０ボツト オフラインプログラミン装置 教示点選択手段 トーチ角選択手段 姿勢変換行列作成手段 絶対的姿勢変更手段 相対的姿勢変更手段 オフラインプログラミング装置 溶接ロボット 溶接トーチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶接を行うロボットのトーチ角を含む教示点のデー
   タを、オフラインプログラミング装置によって変更する
   ロボット教示点変更装置において、上記変更する教示点
   を選択する教示点選択手段と、 上記変更するトーチ角の種類を選択するトーチ角選択手
   段と、 上記入力されたトーチ角に基づいて、姿勢変換行列を作
   成する姿勢変換行列作成手段と、を備えるとともに、上
   記入力された教示点について、姿勢行列を上記姿勢変換
   行列に置換することにより、絶対的に姿勢を一括して変
   更する絶対的姿勢変更手段、或は、上記入力された教示
   点について、上記姿勢変換行列に変換行列を積算するこ
   とにより、相対的に姿勢を一括変更する相対的姿勢変更
   手段、のうち、少なくとも一方の変更手段を備えたこと
   を特徴とするロボット教示点変更装置。