(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットとワークを含む周辺設備との干渉確認を確実にかつ容易に行う。【解決手段】ロボットに取り付けられる新品時の工具モデルと磨耗時の工具モデルとを作成し、ロボットの作業点においては新品時の工具モデルと磨耗時の工具モデルとをロボットに適用し、取り付けたそれぞれの工具モデルを用いてワーク対して所望の作業を行う際に、工具モデルとワークとの間に一定の隙間を形成し、隙間が形成されている状態でロボットとワークを含めた周辺設備との干渉を確認する。【選択図】図５
2005122428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットとワークを含めた周辺設備との干渉をシミュレーションにより確認する干渉確認方法であって、
当該ロボットに適用される新品時の工具モデルと磨耗時の工具モデルとを作成し、
前記ロボットの作業点においては前記新品時の工具モデルと前記磨耗時の工具モデルとを前記ロボットに適用し、
取り付けたそれぞれの工具モデルを用いて前記ワーク対して所望の作業を行う際に、前記工具モデルと前記ワークとの間に一定の隙間を形成し、
当該隙間が形成されている状態で前記ロボットとワークを含めた周辺設備との干渉を確認することを特徴とするシミュレーションにおける干渉確認方法。
【請求項２】
前記工具モデルは、スポット溶接ガンに装着される固定電極または可動電極であることを特徴とする請求項１記載のシミュレーションにおける干渉確認方法。
【請求項３】
前記隙間は、干渉を確認できるようにするために前記工具モデルと前記ワークとの間に仮想的に設けられることを特徴とする請求項１記載のシミュレーションにおける干渉確認方法。
【請求項４】
前記工具モデルがスポット溶接ガンに装着される固定電極または可動電極であり、前記ワークが当該固定電極および当該可動電極で挟まれる板状ワークであるときには、前記隙間は、当該板状ワークの厚みよりも小さく設定されることを特徴とする請求項１記載のシミュレーションにおける干渉確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットとワークとの干渉確認を確実にかつ容易に行うことができる、シミュレーションにおける干渉確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットのティーチング作業を効率化するためにオフラインティーチングが行われている。オフラインティーチングとは、コンピュータ上にロボット、ワークおよび周辺設備のモデルを作成し、ロボットをコンピュータ上で動作させてティーチングデータを作成するために行われる。また、ティーチングデータを作成するに当たり、作業を正常に行うことができるように、ロボットとワークとの間、ロボットと周辺設備との間の干渉有無の確認も行われる。
【０００３】
ロボットとワークと間の干渉を確認する際、通常の作業が行われる場合であっても、ロボットの作業要素とワークとが干渉する（たとえば、溶接ロボットの場合溶接時に溶接ガンの電極チップとワークとが接触するため）。オフラインティーチングにおいては、ロボットの干渉を認識すると警告を発しこれを記録するようになっており、場合によってはシミュレーション作業を停止してしまうこともある。
【０００４】
このため、下記特許文献１に記載されている発明では、通常の作業が行われる場合、たとえばワークに溶接を行うときにだけ作業要素である電極チップを干渉確認の対象から除外するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１０３４８３号公報（たとえば段落番号「００２１」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記引用文献１に記載されている発明のように、通常の作業が行われる場合、ロボットの作業要素を干渉確認の対象から除外するものにあっては、規定作業範囲を設定しておかなければならず、また、作業要素がこの規定作業範囲に入ったか否かを常に監視する必要があるので、シミュレーション装置の処理負担が大きいという問題がある。
【０００６】
また、たとえば、溶接ロボットの場合、電極チップ自体を作業要素として除外してしまうため、溶接打点位置での電極チップの側面（溶接を行う部分ではない）とワークとの干渉確認が行えないという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットとワークを含む周辺設備との干渉確認を確実にかつ容易に行うことができる、シミュレーションにおける干渉確認方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、ロボットとワークを含めた周辺設備との干渉をシミュレーションにより確認する干渉確認方法であって、当該ロボットに取り付けられる新品時の工具モデルと磨耗時の工具モデルとを作成し、前記ロボットの作業点においては前記新品時の工具モデルと前記磨耗時の工具モデルとを前記ロボットに適用し、取り付けたそれぞれの工具モデルを用いて前記ワーク対して所望の作業を行う際に、前記工具モデルと前記ワークとの間に一定の隙間を形成し、当該隙間が形成されている状態で前記ロボットとワークを含めた周辺設備との干渉を確認することを特徴とするシミュレーションにおける干渉確認方法である。
【０００９】
このように、作業点における干渉の確認のときには、工具モデルとワークとの間に仮想的に一定の隙間を形成させて、ロボットとワークを含めた周辺設備との干渉を確認すれば、スポット溶接作業のように、工具モデル（電極）とワークとが接触した状態でも、両者の間では仮想的に隙間が形成されることになるので、確実かつ容易に干渉の確認をすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかるシミュレーションにおける干渉確認方法によれば、工具モデルとワークとの間に一定の隙間を形成させた状態で干渉の確認ができるので、従来の方法と比較してシミュレーション装置の処理負担を大きく増加させることなく、ロボットとワークを含む周辺設備との干渉確認を確実にかつ容易に行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる干渉確認方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態における干渉確認方法を実施する干渉確認装置の概略構成図である。干渉確認装置は、ロボットとワークとの干渉確認を作業点である溶接打点位置をも含め確実にかつ容易に行うことができるようにしたものである。
【００１２】
この干渉確認装置１０は、スポット溶接作業を行う溶接ロボット２０と、溶接ロボット２０の動作を制御するロボット制御装置３０と、溶接ロボット２０のオフラインティーチングを行うシミュレーション装置４０とから構成される。
【００１３】
溶接ロボット２０はＪ１〜Ｊ６の軸を有する６軸ロボットであり、その手首にはスポット溶接ガン２５が取り付けられている。スポット溶接ガン２５は固定電極２６と可動電極２７とを備え、ワークをスポット溶接するときにはこれら両電極２６、２７でワークを挟み、両電極２６、２７間に大電流を流す。
【００１４】
ロボット制御装置３０は、シミュレーション装置４０から出力されたティーチングデータを記憶し、このティーチングデータに基づいて溶接ロボット２０の動作を制御する。
【００１５】
シミュレーション装置４０は、図示されていないＣＡＤ装置から溶接ロボット２０に関するデータ（両電極２６、２７の先端形状を含む）およびその設置場所周辺の設備（ワークを含む）に関するデータを取得し、溶接ロボット２０とその周辺の設備との干渉を確認しながら、溶接ロボット２０の動作シミュレーションを行って、最終的に溶接ロボット２０のティーチングデータを作成する。
【００１６】
図２はシミュレーション装置４０の制御系のブロック図である。シミュレーション装置４０は、この装置全体の動作を制御するＣＰＵ４１、オフラインティーチング時のデータを記憶するメモリー４２、ＣＰＵ４１とメモリー４２との間で行われるデータのやり取りを制御する制御チップセット４３、図示されていないＣＡＤ装置から溶接ロボット２０に関するデータおよびその設置場所周辺の設備に関するデータを取得する一方、ロボット制御装置４０にティーチングデータを出力するネットワーク装置４４、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＰＣカードなどの外部記憶装置を駆動する外部記憶装置駆動部４５、データを入力するキーボード、マウスなどの入力装置４６、この装置を動作させるための基本ＯＳ、オフラインティーチングを行うためのオフラインティーチングプログラムが記憶されているハードディスク４７を備えている。
【００１７】
図３は、シミュレーション装置４０によって行われるオフラインティーチングの概略の手順を示すフローチャートである。
【００１８】
まず、シミュレーション装置４０は、ネットワーク装置４４を介してＣＡＤ装置から溶接ロボット２０に関するデータ（溶接ロボット、スポット溶接ガン（電極の先端形状）、ワーク、溶接打点位置など）およびその設置場所周辺の設備に関するデータを取得する（Ｓ１）。次に、取得した溶接ロボット２０に関するデータおよびその設置場所周辺の設備に関するデータに基づいて仮想ロボットおよび仮想周辺設備を作成する（Ｓ２）。仮想ロボットをシミュレーション動作させ仮想周辺設備との干渉を確認する（Ｓ３）。干渉を確認しながら作成したティーチングデータを実際のロボット制御装置毎に定められたデータフォーマットに変換してロボット制御装置３０に向けて出力する（Ｓ４）。ロボット制御装置３０は、シミュレーション装置４０から出力されたティーチングデータを入力する（Ｓ５）。ロボット制御装置３０は入力したティーチングデータに基づいて溶接ロボット２０を動作させ、溶接ロボット２０の実際の動作と周辺設備との干渉を確認する（Ｓ６）。
【００１９】
図４および図５は、図３のＳ３のステップの処理、すなわち仮想ロボットを動作させて周辺設備との干渉を確認する処理の詳細な手順を示すフローチャートである。このフローチャートの説明をする前に、図示されていないＣＡＤ装置にあらかじめ入力しておく固定電極２６と可動電極２７との先端形状データおよびシミュレーション装置４０のオフラインティーチングプログラムにあらかじめ設定しておく動作定義ついて説明する。
【００２０】
本実施の形態では、固定電極２６と可動電極２７の先端形状データとして、図６に示すように、電極が新品であるときの工具モデルである電極モデル（プリミティブ１）と、電極が磨耗したときの工具モデルである電極モデル（プリミティブ２）とを用意し、たとえば固定電極２６にプリミティブ１とプリミティブ２の両方を持たせる。
【００２１】
また、２つのプリミティブ間に電極の加圧軸方向に伸縮自在な動作定義（キネマティクス）を設定しておく。したがって、固定電極２６と可動電極２７の両方にプリミティブ１を適用させたときには動作定義は最も伸びたものとなり、プリミティブ２を適用させたときには動作定義は最も縮んだものとなる。また、最も縮んだ動作定義においては、プリミティブ１がプリミティブ２の内部に埋まった状態となるようにしておき、電極の磨耗状態をシミュレーションできるようにしている。
【００２２】
以上のような先端形状データと動作定義が設定されている状態において、シミュレーション装置４０によって、図７Ａに示すような開状態のスポット溶接ガン、図７Ｂに示すような閉１状態（電極新品状態）のスポット溶接ガンおよび図７Ｃに示すような閉２状態（電極磨耗状態）のスポット溶接ガンの動作を設定する。なお、これらの各状態において、取り付ける電極モデルにはプリミティブ１とプリミティブ２を使用し、図８に示すように、プリミティブ１を使用したときの電極部の長さがＬ１となるように、また、プリミティブ２を使用したときの電極部の長さがＬ３となるようにしておく（Ｓ１１）。次に、キーボード、マウスなどの入力装置４６を用いて仮想ロボットをシミュレーション動作させるために必要なデータを入力する。具体的には、図９に示すように、仮想ロボットのスタートポイントから溶接打点に至る経路に必要な目標ポイントの姿勢を設定する（Ｓ１２）。そして、仮想ロボット（溶接ロボット）、スポット溶接ガン（電極を含む）、ワークを干渉確認対象として設定する（Ｓ１３）。シミュレーション装置４０は、以上のＳ１１からＳ１３で行われた各種の設定に基づいて仮想ロボットのシミュレーション動作を実施する（Ｓ１４）。
【００２３】
シミュレーション動作において目標ポイントまでの経路途中で仮想ロボットがワークまたは周辺設備と干渉を起こさないか否かが判断される（Ｓ１５）。干渉を起こすと判断された場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）処理を終了する。一方、干渉を起こさないと判断された場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、シミュレーション動作が全ての目標ポイント、経路のシミュレーションを実行したか否かが判断される（Ｓ１６）。全ての目標ポイント、経路のシミュレーションが実行されていれば（Ｓ１６：Ｎｏ）処理を終了する。全ての目標ポイント、経路のシミュレーションが実行されていなければ（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、到達した目標ポイントが溶接打点位置であるか否かが判断される（Ｓ１７）。到達した目標ポイントが溶接打点位置でなければ（Ｓ１７：Ｎｏ）Ｓ１５のステップに戻る。一方、到達した目標ポイントが溶接打点位置であれば（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、まずスポット溶接ガン２５を図７Ｂに示したように新品電極を取り付けた閉１状態にする。閉１状態とは、図１０Ａに示してあるように、プリミティブ１を使用したときの電極部の長さＬ１からＬ２の長さを引いたものを仮想的な新品電極の長さとする（Ｓ１８）。この状態でスポット溶接ガン２５および両電極２６、２７がワーク２８と干渉を起こすか否かが判断される（Ｓ１９）。干渉を起こすと判断された場合には（Ｓ１９：Ｎｏ）処理を終了する。一方、干渉を起こさないと判断された場合には（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、次にスポット溶接ガン２５を図７Ｃに示したように磨耗電極が取り付けられた閉２状態にする。閉２状態とは、図１０Ｂに示してあるように、プリミティブ２を使用したときの電極部の長さＬ３からＬ２の長さを引いたものを仮想的な磨耗電極の長さとする（Ｓ２０）。スポット溶接ガン２５および両電極２６、２７がワーク２８と干渉を起こすか否かが判断される（Ｓ２１）。干渉を起こすと判断された場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）処理を終了する。一方、干渉を起こさないと判断された場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、スポット溶接ガン２５を図７Ａに示すように開状態に設定する（Ｓ２２）。
【００２４】
以上のように、本発明にかかるシミュレーションにおける干渉確認方法では、まず、スポット溶接ガンを開状態にしたままワークや周辺設備との干渉を確認し、溶接打点位置においては、新品電極が取り付けられた状態と交換直前の磨耗電極が取り付けられた状態でワークや周辺設備との干渉を確認している。そして、溶接打点位置ではワークと電極とが接触しないように、取り付けられている電極の長さからＬ２の長さを差し引いて仮想的に隙間を形成し、この状態で仮想的に溶接作業を行わせることによって干渉確認ができるようにしている。なお、干渉確認のため仮想的に設けられた隙間であるＬ２の長さは、スポット溶接の対象となるワーク２８（板状ワーク）の厚みよりも小さな値とすることによって干渉の検出精度を落とすことなく干渉検出が可能となる。
【００２５】
たとえば、図１０Ａに示すように新品の電極が取り付けられているときに干渉を起こさなくとも、その電極が磨耗すると図１０Ｂに示すように、電極の側面とワーク１８とが、またスポット溶接ガン２５とワーク２８とが干渉することを検出することができる。逆に、図１０Ｃに示すように電極が磨耗しているときには干渉を起こさなくとも新品の電極が取り付けられているときに干渉を起こすということも検出することができる。
【００２６】
以上、本実施の形態では、スポット溶接装置を例示して説明したが、これに限られず、作業回数とともに工具が磨耗する装置において本発明の適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかるシミュレーションにおける干渉確認方法を用いればロボットとワークを含む周辺設備との干渉確認を確実にかつ容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態における干渉確認方法を実施する干渉確認装置の概略構成図である。
【図２】シミュレーション装置の制御系のブロック図である。
【図３】シミュレーション装置によって行われるオフラインティーチングの概略の手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のＳ３のステップの処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図５】図３のＳ３のステップの処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図６】電極モデルと動作定義の説明に供する図である。
【図７】シミュレーション装置に設定されるスポット溶接ガンの動作の説明に供する図である。
【図８】スポット溶接ガンに取り付ける電極モデルの説明に供する図である。
【図９】仮想ロボットのシミュレーション動作の説明に供する図である。
【図１０】仮想ロボットのシミュレーション動作の説明に供する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    干渉確認装置、
２０    溶接ロボット、
２５    スポット溶接ガン、
２６    固定電極、
２７    可動電極、
２８    ワーク、
３０    ロボット制御装置、
４０    シミュレーション装置、
４１    ＣＰＵ、
４２    メモリー、
４３    制御チップセット、
４４    ネットワーク装置、
４５    外部記憶装置駆動部、
４６    入力装置、
４７    ハードディスク。
【図１】
2005122428.tif 000003
【図２】
2005122428.tif 000004
【図３】
2005122428.tif 000005
【図４】
2005122428.tif 000006
【図５】
2005122428.tif 000007
【図６】
2005122428.tif 000008
【図７】
2005122428.tif 000009
【図８】
2005122428.tif 000010
【図９】
2005122428.tif 000011
【図１０】
2005122428.tif 000012