(57)【要約】【課題】所定の製造ラインで作業される新たなワークに対し、この製造ラインの特性を考慮したティーチングデータを効率的に作成することを可能にする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法およびティーチングデータ作成装置を提供すること。【解決手段】ワークに設定された複数の作業点のそれぞれでエンドエフェクタにより作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、ティーチングデータ供給対象の多関節ロボットが前記作業点のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタの各姿勢の制御データを取得し（ステップＳ３）、制御データの中から、ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点を特定し（ステップＳ７）、当該作業点での前記エンドエフェクタの姿勢の制御データに基づいて前記ティーチングデータを作成する（ステップＳ９）ことを特徴とする。【選択図】図４
2012091304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに設定された複数の作業点のそれぞれでエンドエフェクタにより作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
ティーチングデータ供給対象の前記多関節ロボットが前記作業点のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタの各姿勢の制御データを取得し、
前記制御データの中から、ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点を特定し、当該作業点での前記エンドエフェクタの姿勢の制御データに基づいて前記ティーチングデータを作成することを特徴とするティーチングデータ作成方法。
【請求項２】
前記多関節ロボットの前記作業点のそれぞれでの実動作時間を取得し、
前記ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点での実動作時間に基づいてサイクルタイムを計算することを特徴とする請求項１に記載のティーチングデータ作成方法。
【請求項３】
前記実動作時間は、作業点の違いにかかわらず一定となる固定時間と、作業点及び作業種別ごとに異なる非一定時間とを含み、当該非一定時間を各作業点ごとに加算した値に基づいて前記サイクルタイムを計算することを特徴とする請求項２に記載のティーチングデータ作成方法。
【請求項４】
ワークに設定された複数の作業点のそれぞれでエンドエフェクタにより作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成装置において、
ティーチングデータ供給対象の前記多関節ロボットが前記作業点のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタの各姿勢の制御データを取得する取得手段と、
前記制御データの中から、ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点を特定するマッチング手段と、
前記作業点での前記エンドエフェクタの姿勢の制御データに基づいて前記ティーチングデータを作成するデータ作成手段とを備えたことを特徴とするティーチングデータ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの各作業点におけるロボットの姿勢を含むティーチングデータを作成するティーチングデータ作成方法およびティーチングデータ作成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製造ラインに設置された多関節ロボットのティーチング作業の効率化を図るため、あるいは、製造ラインの稼働率を向上させるために、オフラインによるティーチング（以下、オフラインティーチングという）が行われている。オフラインティーチングでは、コンピュータ上に多関節ロボット並びに作業対象物であるワーク及び周辺構造物のモデルを構築し、このモデルを用いてティーチングデータを作成した後、上記ティーチングデータを現場の多関節ロボットに供給することにより、製造ラインを停止させることなくティーチングデータを作成することができる。
【０００３】
しかし、１つの製造ライン上において上記多関節ロボットにより作業されるワークは１種類とは限らず、当該製造ライン上を流れるワークが変更された場合には、この変更に合わせた新たなティーチングデータを作成する必要があり、ティーチングデータの作成作業を行うオペレータの負担が大きい。
これを解消するために、既存のワークに対してすでに作成済みである既存のティーチングデータを、新規のワークに合わせて変換して新規のティーチングデータを作成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、既存のティーチングデータがある場合に、変換先の作業点におけるエンドエフェクタの姿勢を示す複数のパラメータのうち１つを固定設定しておき、既存のティーチングデータにおける対応する作業点におけるエンドエフェクタの姿勢を固定設定した上記パラメータが一致するように変換している。このような技術によれば、既存のティーチングデータを有効に利用することができ、コンピュータの使用時間やオペレータの負担を軽減することができて好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４０００３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、新規のティーチングデータは、あくまで既存のティーチングデータを新規ワークの形状に合わせて変換して一様に作成されたものであるため、これらティーチングデータが供給される多関節ロボットが配置される製造ラインの特性を考慮したものとはなっていない。このため、多関節ロボットが配置される環境（例えばロボットの動作範囲に壁がある、または、チューブやケーブルが配置されている等）によっては、製造ラインごとに当該製造ラインの環境に合わせてティーチングデータを補正する必要があり、ティーチング作業が繁雑になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、所定の製造ラインで作業される新たなワークに対し、この製造ラインの特性を考慮したティーチングデータを効率的に作成することを可能にする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法およびティーチングデータ作成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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、ワークに設定された複数の作業点のそれぞれでエンドエフェクタにより作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、ティーチングデータ供給対象の前記多関節ロボットが前記作業点のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタの各姿勢の制御データを取得し、前記制御データの中から、ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点を特定し、当該作業点での前記エンドエフェクタの姿勢の制御データに基づいて前記ティーチングデータを作成することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、多関節ロボットがワークに設定された複数の作業点のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタの各姿勢の制御データを取得し、制御データの中から、新たなワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点を特定し、当該作業点でのエンドエフェクタの姿勢の制御データに基づいてティーチングデータを作成するため、例えば、所定の製造ラインで量産実績のあるワークの作業点に対するエンドエフェクタの各姿勢の制御を、当該製造ラインで作業される新たなワークの作業点に反映することができ、この製造ラインの特性を考慮したティーチングデータを効率的に作成することができる。
【０００９】
この構成において、本発明は、前記多関節ロボットの前記作業点のそれぞれでの実動作時間を取得し、前記ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点での実動作時間に基づいてサイクルタイムを計算することを特徴とする。この構成によれば、所定の製造ラインで量産実績のあるワークに即したサイクルタイムを算出することができる。
【００１０】
さらに、前記実動作時間は、作業点の違いにかかわらず一定となる固定時間と、作業点及び作業種別ごとに異なる可変時間とを含み、当該可変時間を各作業点ごとに加算した値に基づいて前記サイクルタイムを計算することを特徴とする。この構成によれば、より正確なサイクルタイムを算出することができる。
【００１１】
また、異なる製造ラインに設置されて同一ワークを加工する各多関節ロボットのそれぞれから前記制御データを取得し、各多関節ロボットについて前記ティーチングデータを作成し供給することを特徴とする。本構成によれば、製造ラインごとにティーチングデータを補正する必要がなくなるため、この補正作業を行う者の技量にかかわらず画一的なティーチングデータを作成することができる。
【００１２】
また、本発明は、ワークに設定された複数の作業点のそれぞれでエンドエフェクタにより作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成装置において、ティーチングデータ供給対象の前記多関節ロボットが前記作業点のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタの各姿勢の制御データを取得する取得手段と、前記制御データの中から、ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点を特定するマッチング手段と、前記作業点での前記エンドエフェクタの姿勢の制御データに基づいて前記ティーチングデータを作成するデータ作成手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ティーチングデータ作成対象のワーク多関節ロボットがワークに設定された複数の作業点のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタの各姿勢の制御データを取得し、制御データの中から、新たなワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点を特定し、当該作業点でのエンドエフェクタの姿勢の制御データに基づいてティーチングデータを作成するため、例えば、所定の製造ラインで量産実績のあるワークの作業点に対するエンドエフェクタの各姿勢の制御を、当該製造ラインで作業される新たなワークの作業点に反映することができ、この製造ラインの特性を考慮したティーチングデータを効率的に作成することができる。
また、本発明によれば、前記多関節ロボットの前記作業点のそれぞれでの実動作時間を取得し、前記ティーチングデータ作成対象のワークに設定された作業点にほぼ一致する作業点での実動作時間に基づいてサイクルタイムを計算するため、所定の製造ラインで量産実績のあるワークに即したサイクルタイムを算出することができる。
また、本発明によれば、前記実動作時間は、作業点の違いにかかわらず一定となる固定時間と、作業点及び作業種別ごとに異なる可変時間とを含み、当該可変時間を各作業点ごとに加算した値に基づいて前記サイクルタイムを計算するため、より正確なサイクルタイムを算出することができる。
また、本発明によれば、異なる製造ラインに設置されて同一ワークを加工する各多関節ロボットのそれぞれから前記制御データを取得し、各多関節ロボットについて前記ティーチングデータを作成し供給するため、製造ラインごとにティーチングデータを補正する必要がなくなることにより、この補正作業を行う者の技量にかかわらず画一的なティーチングデータを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態の多関節ロボットのオフラインティーチング装置を示す斜視図である。
【図２】車両の製造ライン及びロボットシステムの斜視図である。
【図３】オフラインティーチング装置のブロック構成図である。
【図４】ティーチングデータの作成手順を示すフローチャートである。
【図５】既存のドア枠に設定された作業点を示す模式図である。
【図６】実際の作業点と図面上の作業点とのマッチング手順を説明する図である。
【図７】実際の作業点に対する制御データを示すテーブルである。
【図８】ティーチングデータを作成する対象となる新規なドア枠に設定された作業点を示す模式図である。
【図９】新規なドア枠と参考のドア枠とのマッチング処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】参考のドア枠に設定された作業点の制御データから新規なドア枠に設定された作業点の制御データへの変換を示す模式図である。
【図１１】参考のドア枠に設定された作業点の制御データから新規なドア枠に設定された作業点の制御データに変換する様子を示す模式斜視図である。
【図１２】既存のドア枠に設定された作業点の制御データと、新規なドア枠に設定された作業点の制御データとのマッチング処理を示す模式図である。
【図１３】新規なドア枠に設定された作業点の制御データを示すテーブルである。
【図１４】ロボットのサイクルタイムの見積もり動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法が適用されるオフラインティーチング装置１０と、このオフラインティーチング装置１０によって作成されたティーチングデータが適用される多関節ロボット１２の構成を示す。
【００１６】
多関節ロボット１２は、産業用の多関節型のロボットであり、ベース部１４と、該ベース部１４を基準にして順に、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０とを有し、該第３アーム２０の先端に溶接ガンであるエンドエフェクタ２２が設けられている。エンドエフェクタ２２は、第３アーム２０に対して着脱自在である。第１アーム１６はベース部１４に対して水平及び垂直に回動可能な軸Ｊ１、Ｊ２によって回動可能である。第２アーム１８は第１アーム１６と軸Ｊ３で回動可能に連結されている。第２アーム１８は軸Ｊ４によって捻れ回転が可能になっている。第３アーム２０は第２アーム１８と軸Ｊ５で回動可能に連結されている。第３アーム２０は軸Ｊ６によって捻れ回転が可能になっている。軸Ｊ４及び軸Ｊ６はそれぞれ３６０°以上の捻れ回動が可能である。
【００１７】
エンドエフェクタ２２は、軸線Ｌ上に開閉する一対の電極２２ａ、２２ｂを有するＣ型溶接ガンであり、この電極２２ａ、２２ｂは閉状態では軸線Ｌ上の作業点（溶接点、打点、ＴＣＰ（Tool Center Point））でワークに接触する。作業点から本体側の電極２２ａ、２２ｂの軸心に一致する方向をパラメータＺとし、このパラメータＺに直交しエンドエフェクタ２２であるＣ形溶接ガンの開口部方向をパラメータＸとする。また、パラメータＸ、パラメータＺに互いに直交する方向をパラメータＹとする。
【００１８】
軸Ｊ１〜Ｊ６の駆動機構並びに電極２２ａ、２２ｂの開閉機構はそれぞれ図示しないアクチュエータにより駆動され、作業点の座標は軸Ｊ１〜Ｊ６の回動角度及び多関節ロボット１２の各部の寸法により決定される。
【００１９】
このような６軸構成の多関節ロボット１２の動作によって、先端部に接続されたエンドエフェクタ２２は搬送される車両の近傍における任意の位置に移動可能であって、且つ、任意の向きに設定可能である。換言すれば、エンドエフェクタ２２は６自由度の移動が可能である。多関節ロボット１２は、回転動作以外にも伸縮動作、平行リンク動作等の動作部を有するものであってもよい。多関節ロボット１２は、ロボット制御部２４に設定されたティーチングデータに従って動作する。
【００２０】
図２に示すように、多関節ロボット１２は、車両の製造ライン２５の近傍に隣接して２台が配設されており、それぞれロボット制御部２４の作用下に同時に動作し、ワークである車両の溶接をする。この場合、例えば、各多関節ロボット１２，１２は、互いに干渉しない範囲内で協同して車両の前列側及び後列側のドア枠１０２を溶接するように作業分担されている。この２台の多関節ロボット１２の配列方向Ｃは、製造ライン２５の搬送方向と並列に設定されているが、多関節ロボット１２やワークの仕様によって配列方向Ｃは、搬送方向に対して非平行に設定される場合もある。例えば、天井つり下げ型のロボットを２台用いて溶接をする場合には、搬送方向と直角に配列する場合もある。
【００２１】
オフラインティーチング装置１０は、コンピュータによって構成されるものであり、図３に示すように、制御部２６は、オフラインティーチング装置１０の全体の制御を行うＣＰＵ２８と、記録部であるＲＯＭ３０及びＲＡＭ３２と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３４によってデータが読み書きされるハードディスク３６と、フレキシブルディスクやコンパクトディスク等の外部記録媒体３８に対してティーチングデータ等の読み書きを行う記録媒体ドライブ４０と、多関節ロボット１２のティーチングデータを作成するティーチングデータ作成回路（データ作成手段）４２と、作成されたティーチングデータに基づいて多関節ロボット１２の動作シミュレーションを行うシミュレーション回路４４とを備える。
なお、制御部２６には、オペレータによるティーチング作業の補助、シミュレーション画像の表示等を行うためのディスプレイ４６が描画制御回路４８を介して接続されるとともに、インタフェース５０を介して入力装置としてのキーボード５２及びマウス５４が接続される。
【００２２】
ハードディスク３６には、多関節ロボット１２のティーチングデータを作成するためのティーチングデータ作成プログラム５６と、多関節ロボット１２、作業対象物及びその他の設備に係る形状データ５８と、多関節ロボット１２の各軸の動作仕様を含むロボット仕様データ６０と、上記した製造ライン２５を流れる既存の車両（ワーク）に設定された作業点に対して、多関節ロボット１２が作業する場合にエンドエフェクタ２２のそれぞれの姿勢を示す制御データが格納されたデータベース６２とが記録される。
このデータベース６２には、既存の車両（ワーク）ごとに当該ワークに設定された各作業点に対応するエンドエフェクタ２２の姿勢を示す制御データがそれぞれ格納されている。ここで、エンドエフェクタ２２の姿勢を示す制御データとは、各作業点における多関節ロボット１２の各軸Ｊ１〜Ｊ６の回動角度、および、エンドエフェクタ２２及び作業点の向きを３次元的に規定するパラメータＸ、Ｙ、Ｚの向きをいう。
また、本実施形態では、ＣＰＵ２８は、上記したデータベース６２から作業点に対応するエンドエフェクタ２２の姿勢を示す制御データを取得する取得手段として機能する。さらに、ＣＰＵ２８は、新規な車両について新規のティーチングデータを作成する際に、取得した制御データの中から当該新規な車両の作業点と略一致する作業点を特定するマッチング手段としても機能する。ここで、略一致するとは、各作業点が完全に一致する場合の他、所定の閾値内に近接配置されるものを含む。
なお、本実施形態では、制御部２６が上述した各回路を備える構成としたが、これら各回路の機能を、コンピュータプログラムによりコンピュータに実行させる構成としても良い。
【００２３】
次に、新規なワークについて多関節ロボット１２が溶接を行う場合、このワークに対応するティーチングデータを作成する手順について説明する。一般に、ティーチングデータは、ワークに対する多関節ロボットの作業点及び作業順を設定し、各作業点におけるロボット姿勢及びエンドエフェクタの向き（姿勢）を求め、各作業点でのワークに対する作業内容を作業属性として設定するとともに作業点間の動作方法を動作属性として設定するという作業を要する。
この場合、既存のワークに対する既存のティーチングデータを利用して新規のワークに対応する新規のティーチングデータを作成する手法があるが、この手法は、多関節ロボット１２が配置される製造ライン２５の特性を考慮したものとはなっていない。このため、多関節ロボット１２が配置される環境（例えばロボットの動作範囲に壁がある、または、チューブやケーブルが配置されている等）によっては、作業点においてロボットの各アームやエンドエフェクタ２２が干渉するおそれがある。従って、製造ライン２５ごとに当該製造ライン２５の環境に合わせて、各作業点におけるロボット姿勢及びエンドエフェクタの姿勢を別途補正する必要が生じ、ティーチング作業が繁雑になるという問題がある。
本実施形態では、実際に製造ライン２５で量産実績のある既存のワークに設定された作業点に対するエンドエフェクタの向き（姿勢）を、新規ワークに設定された作業点であって、上記既存ワークの作業点と略一致する位置に設けられた作業点に対して反映させることで、当該製造ライン２５の特性を考慮したティーチングデータを容易に作成することができる。
【００２４】
図４は、新規なワークに対するティーチングデータの作成手順を示すフローチャートである。
ティーチングデータを作成するに先立って、まず、ＣＰＵ２８は、既存機種（ワーク）に対する多関節ロボット１２のジョブデータ（ＪＯＢ）を取得する（ステップＳ１）。このジョブデータとは、多関節ロボット１２が既存のワークに設定された作業点に対して溶接作業を行う際の制御データをいい、具体的には、各作業点の打順（溶接順番）、各作業点の位置、各作業点におけるエンドエフェクタ２２の姿勢（面直角度）を含む。この制御データは、多関節ロボットごとに取得される。
図５は、既存のワークの一例である車両のドア枠１００に設定された作業点（溶接点、打点）Ｐ１〜Ｐ７を示す図である。このドア枠１００については、作業基準点Ｏを始点及び終点とし、７つの作業点Ｐ１〜Ｐ７に対して順に溶接を行う。最初の作業点Ｐ１に到達する前に、作業点Ｐ１に到達しやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ０１を経由する。また、最後の作業点Ｐ７の後に、エンドエフェクタ２２を抜取りやすいような姿勢を示す仮の作業点Ｔ０２を経由する。さらに、仮の作業点Ｔ０２から作業基準点Ｏに戻りやすいように仮の作業点Ｔ０３を経由する。
【００２５】
次に、ＣＰＵ２８は、ドア枠１００に設定された作業点Ｐ１〜Ｐ７位置と、このドア枠１００の設計図面上の作業点位置とをマッチング（ステップＳ２）させることにより、各作業点Ｐ１〜Ｐ７の位置関係を整理する。
このマッチング作業は、例えば、図６に示すような手法で行われる。具体的には、図６Ａに示すように、既存ワーク（実機）から取得した作業点（打点）と、図面上の作業点（打点）位置とをコンピュータ上に取り込み、これらを同一の画面上に表示する。次に、図６Ｂに示すように、ＣＰＵ２８は、所定距離（例えば、２００ｍｍ）内に存在する実機の打点１〜３同士をグルーピングし、これらグルーピング化した上所定の閾値（例えば、各打点から１００ｍｍ以内）を設定（図６Ｃ）して、この閾値内の打点群を抽出する（図６Ｄ）。
次に、ＣＰＵ２８は、上記のようにグルーピング化された打点グループ（打点群）の中で、打順（打点番号）が一番小さいものを基準に打点位置及び面直角度と比較する。具体的には、図６Ｅに示すように、ＣＰＵ２８は、各打点１〜３をグルーピング化したまま、打点１と近接する図面上の打点とがそれぞれ一致するように、打点グループを画面上で移動して補正させ、他の打点２、３を図面上の打点と比較する。
この場合、ＣＰＵ２８は、図６Ｆ〜Ｈに示すように、補正候補の数分、打点グループを移動し、それぞれについて近似打点との差分を比較する。そして、各打点グループの打点位置平均を算出し、このバラツキ及び直距離差分の小さな打点グループを同一の打点グループとして、これらに既存ワーク（実機）から取得した制御データを継承する。
【００２６】
次に、ＣＰＵ２８は、マッチングにより整理された作業点（実機打点）Ｐ１〜Ｐ７の制御データを上記したデータベース６２に登録する（ステップＳ３）。具体的には、データベース６２には、図７に示すように、既存のワークとしてのドア枠１００と対応づけて、「順番」、「番号」、「エンドエフェクタの向き」、「各軸角度」が登録される。「順番」の欄は、溶接作業を行う際に多関節ロボット１２のエンドエフェクタ２２の作業点を順番に登録したものであり、「番号」の欄には、打点としての作業点Ｐ１〜Ｐ７、及び、溶接を効率良く行うためにエンドエフェクタ２２の姿勢を変更するための作業点Ｔ０１〜Ｔ０３が登録されている。「エンドエフェクタの向き」欄は、エンドエフェクタ２２の姿勢を示す座標、つまりツール座標データであり、上記のパラメータＸ、Ｙ、Ｚが記録されている。「各軸角度」欄は回転角θ１〜θ６から構成されており、それぞれの回転角θ１〜θ６は、各軸Ｊ１〜Ｊ６の回転角を示している。
また、１つのワークに対して２台の多関節ロボット１２，１２により協同して溶接作業を行う場合には、各作業点のおける「エンドエフェクタの向き」、「各軸角度」がどちらの多関節ロボットのものかを登録し、作業点をロボットごとに配分するようにしてもよい。
本実施形態では、既存のワークとしてドア枠１００の作業点における制御データをデータベース６２に登録する場合を説明したが、これら制御データはより多く登録されていることが望ましい。このため、データベース６２には、製造ライン２５にて量産の実績のある複数のワーク（例えば、形状の異なる他のドア枠、車両のフロント部分、リア部分など）に関する制御データが登録されている。これらステップＳ１〜Ｓ３が本構成でティーチングデータを作成するにあたり前処理として行われる手順である。
【００２７】
次に、ＣＰＵ２８は、ティーチングデータが作成されるワークであるドア枠１０２について溶接点（作業点）情報をリスト化する（ステップＳ４）。この溶接点情報は、図８に示すように、ドア枠１０２に対して予め設定されており、このドア枠１０２に設定される作業点（溶接点）Ｑ１〜Ｑ９について、各作業点Ｑ１〜Ｑ９の位置情報及び面直角度が設定されている。このため、ドア枠１０２に対するティーチングデータを作成するためには、各作業点Ｑ１〜Ｑ９における多関節ロボット１２の姿勢及びエンドエフェクタ２２の向き（姿勢）を求め、各作業点間の動作方法を動作属性として設定すれば良い。
次に、各作業点における多関節ロボット１２の姿勢及びエンドエフェクタ２２の向き（姿勢）を求めるために、ＣＰＵ２８は、上記リスト化された溶接点情報と参考機種の溶接点情報とのマッチング処理を行う（ステップＳ５）。ここで、参考機種とは、ドア枠１０２と似た形状のワークとしてのドア枠１０４（図１０）をいい、このドア枠１０４に設定される作業点Ｒ１〜Ｒ７における制御データ（「順番」、「番号」、「エンドエフェクタの向き」、及び、「各軸角度」）が設定されているものである。これら作業点Ｒ１〜Ｒ７は、ドア枠１０２の作業点Ｑ１〜Ｑ９に対して位置及び数が異なるが、ドア枠部に対する作業点であるという点、及び、下方から上方へ向かって順に溶接を行うという点で共通している。
【００２８】
マッチング処理手順として、ＣＰＵ２８は、図９に示すように、ドア枠１０４の作業点（溶接点）Ｒ１〜Ｒ７における制御データのうち、「エンドエフェクタの向き」に関する制御データを、リスト化されたドア枠１０２の作業点Ｑ１〜Ｑ７における「エンドエフェクタの向き」欄に複写して回転変換する（ステップＳ２１）。つまり、作業点Ｒ１のデータを作業点Ｑ１に複写する場合（図１１）、この作業点Ｒ１におけるパラメータＸＲ１、ＹＲ１、ＺＲ１を作業点Ｑ１に平行に移動させた後、パラメータＺＲ１を予め設定されているパラメータＺＱ１に合うように回転変換する。このとき、パラメータＸＲ１及びＹＲ１も同様に回転変換されることによりパラメータＸＱ１及びＹＱ１に変換される。また、図１０に示すように、作業点Ｑ２〜Ｑ７についても同様に作業点Ｒ２〜Ｒ７のデータを複写して回転変換する。
【００２９】
次に、ドア枠１０４の作業点（溶接点）Ｒ１〜Ｒ７における制御データに軸の回転情報が含まれていれば、その回転情報を複写する（ステップＳ２２）。この回転情報は、例えば、軸Ｊ４及び軸Ｊ６のように３６０°以上回転可能な軸では、軸Ｊ４の回転角θ４が見かけ上２４０°の角度を示している場合であっても、この角度が、基準位置（０°）から２４０°回転した位置なのか、そこから更に１回転した位置なのかが分からなくなる。このため、３６０°以上回転した場合には、例えばフラグを立てるなどにより、回転情報を付加することにより、多関節ロボット１２のケーブルが捻れることを防ぐとともに、各作業点間において、軸Ｊ４及び軸Ｊ６が過大に回転することを防止することができる。
次に、作業点Ｑ１〜Ｑ７における「エンドエフェクタの向き」に関する制御データおよび各作業点Ｑ１〜Ｑ７の位置情報に基づき、多関節ロボット１２の各軸Ｊ１〜Ｊ６の角度を行列式を用いた逆変換処理により算出する（ステップＳ２３）。この処理によって、多関節ロボット１２の姿勢は、複数求められることがある。この場合、複数求められた多関節ロボット１２の姿勢のうち、回転情報に適合する姿勢を１つ選択する（ステップＳ２４）。これにより、例えば、作業点Ｑ１に関してはθ１〜θ６に対応する角度であるθＱ１１、θＱ２１、θＱ３１、θＱ４１、θＱ５１及びθＱ６１が求まるので、「各軸角度」欄のθ１〜θ６の各欄に記録することができる。
【００３０】
再び、図４のフローチャートに戻り、ＣＰＵ２８は、参考機種であるドア枠１０４の溶接点（作業点）情報からドア枠１０２の溶接点（作業点）情報を抽出する（ステップＳ６）。すなわち、上記したステップＳ２１〜Ｓ２４の処理によって、作業点Ｒ１〜Ｒ７に関する制御データから作業点Ｑ１〜Ｑ７に関する制御データを変換して取得する。この場合、取得した作業点の一部を一の多関節ロボット１２が担当し、残りを他の多関節ロボット１２が担当する場合には、これらロボットの打点配分についても抽出される。
一方、上記作業点Ｑ１〜Ｑ７にかかる制御データでは、製造ラインの特性が考慮されていないため、当該制御データに上述した既存のワーク（ドア枠１００）から取得した制御データを反映させる。
【００３１】
次に、ＣＰＵ２８は、既存のワーク（ドア枠１００）とドア枠１０２とのマッチング処理を行う（ステップＳ７）。具体的には、ＣＰＵ２８は、データベース６２に登録された制御データの中からドア枠１０２に設定された作業点Ｑ１〜Ｑ９にほぼ一致する作業点Ｐ１〜Ｐ７を特定する。そして、特定した作業点情報からドア枠１０２の作業点情報を抽出する（ステップＳ８）。この実施形態では、図１２に示すように、ドア枠１０２の作業点Ｑ１〜Ｑ３とドア枠１００の作業点Ｐ１〜Ｐ３とがほぼ一致している。このため、図１３に示すように、作業点Ｑ１〜Ｑ３について設定されたエンドエフェクタ２２の向き、及び、各軸角度の情報に変えて、作業点Ｐ１〜Ｐ３でのエンドエフェクタ２２の向き（ＸＰ１〜ＸＰ３、ＹＰ１〜ＹＰ３、ＺＰ１〜ＺＰ３）、及び各軸角度（θＰ１１〜θＰ１３、θＰ２１〜θＰ２３、θＰ３１〜θＰ３３、θＰ４１〜θＰ４３、θＰ５１〜θＰ５３、θＰ６１〜θＰ６３）の情報を反映させて上記リストを作成する。
このドア枠１００の作業点Ｐ１〜Ｐ３に関する制御データは、製造ライン２５において多関節ロボット１２を実際に動作させることにより量産実績のある制御データである。このため、量産実績のある作業点Ｐ１〜Ｐ３に関する制御データを、当該作業点Ｐ１〜Ｐ３とほぼ一致する位置に設定された新たなドア枠１０２の作業点Ｑ１〜Ｑ３に関する制御データに反映させることで、製造ライン２５の特性が十分に考慮された制御データを簡単に作業点Ｑ１〜Ｑ３に設定することができる。
本実施形態では、既存のワークとしてドア枠１００しか説明していないが、製造ライン２５で製造される多種多様なワークの作業点における制御データをデータベース６２に登録することにより、ステップＳ７でマッチングされる作業点が増加するため、より一層、製造ライン２５の特性が考慮された制御データを取得することができる。
【００３２】
次に、抽出しきれない作業点（溶接点）があれば、この作業点を手動により配分する（ステップＳ９）。この実施形態では、図１０に示すように、作業点Ｑ８及び作業点Ｑ９については、制御データが記録されていない。この場合には、オペレータは、作業点Ｑ８及び作業点Ｑ９を設定する作業を行う。この場合、周知の手法を採用すれば良いが、例えば、作業点Ｑ７に対する制御データを再び作業点Ｑ８及び作業点Ｑ９に複写して回転変換することにより、当該作業点Ｑ８及び作業点Ｑ９に対する制御データを取得しても良い。
次に、ＣＰＵ２８は、ハードディスク３６からティーチングデータ作成プログラム５６を読み込み、ティーチングデータ作成回路４２にロードする。次いで、多関節ロボット１２、作業対象物及びその他の設備に係る形状データ５８と、多関節ロボット１２の各軸の最高速度、最大加速度、可動範囲等のロボット仕様データ６０とをハードディスク３６から読み込む。描画制御回路４８は、形状データ５８に基づいて、ディスプレイ４６に多関節ロボット１２、溶接対象となるワーク、治具を含む設備等の画像を描画する。
そして、各作業点Ｑ１〜Ｑ９の位置情報、及び、制御データに基づき、各作業点Ｑ１〜Ｑ９での作業特性及び各作業点Ｑ１〜Ｑ９間の動作方法を動作特性として設定し、ドア枠１０２のティーチングデータを作成する（ステップＳ１０）。
これにより、製造ライン２５の特性が考慮されたティーチングデータを作成することができるため、このティーチングデータを製造ライン２５に配置される多関節ロボット１２に供給した後に、当該ティーチングデータを修正する作業が低減され、ティーチング作業の軽減を図ることができる。
【００３３】
次に、作成されたティーチングデータは、シミュレーション回路４４によって動作確認され、この際にサイクル見積もりを実行する（ステップＳ１１）。従来の構成では、多関節ロボット１２が配置されるステーションにおけるサイクルの見積もりは、各作業数に所定に時間（例えば２秒）を単純に乗じて算出していたので、動作が複雑であったり、移動距離が長いものの場合には、実際のサイクルタイムが所望の処理時間を超えることが想定されていた。
本実施形態では、ＣＰＵ２８は、多関節ロボット１２の作業点Ｐ１〜Ｐ７のそれぞれでの実動作時間を取得し、ドア枠１０２に設定された作業点Ｑ１〜Ｑ３にほぼ一致する作業点Ｐ１〜Ｐ３での実動作時間に基づいてサイクルタイムを算出している。このため、作業点Ｑ１〜Ｑ３までの作業時間は取得した実動作時間を反映すればよく、所定の製造ライン２５で量産実績のあるドア枠１００に即したサイクルタイムを算出することができる。
また、作業点Ｐ４〜Ｐ７に略一致しない作業点Ｑ４〜Ｑ９については、図１４に示すように、作業点の違いにかかわらず一定となる固定時間（ワーク搬送時間、溶接（ＳＰＯＴ）時間、溶接通電サイクル時間、エンドエフェクタ開閉時間等）と、作業点及び作業種別ごとに異なる可変時間（短ピッチ、中ピッチ、長ピッチの作業点間移動時間、面変化動作時間、エンドエフェクタ回転動作時間等）とに分解される。そして、この可変時間については、作業種別ごとに設定された所定のパラメータ時間を各動作に乗じることで、当該作業種別に該当する時間を算出し、これら可変時間と固定時間とを作業点ごとに加算することでサイクルタイムを計算している。これによれば、より実際の動作に即した正確なサイクルタイムを算出することができる。
【００３４】
次に、ＣＰＵ２８は、サイクル判断を実行する（ステップＳ１２）。この場合、ステップＳ１１で見積もられたサイクル時間が、該当する工程に与えられた所望の処理時間（αｓｅｃ）以内であれば（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ティーチングデータの作成処理を終了し、作成されたティーチングデータが記録媒体ドライブ４０を介して外部記録媒体３８に記録される。そして、外部記録媒体３８に記録されたティーチングデータは、ロボット制御部２４にダウンロードされ、多関節ロボット１２の制御に供される。
一方、見積もられたサイクル時間が該当する工程に与えられた所望の処理時間（αｓｅｃ）よりも長ければ（ステップＳ１２；Ｎｏ）、各多関節ロボット１２、１２による作業点の再配分を行い、あるいは、各多関節ロボット１２、１２による作業点の処理順の入れ替えを行い、ステップＳ４からの処理を繰り返す（ステップＳ１３）。この場合、配分されている作業点群の中から作業点位置および面直角度が他の作業点と大きく差異がある作業点を放出候補とし、サイクルタイムに余裕のある各多関節ロボット１２に配分する。
【００３５】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ワークに設定された複数の作業点のそれぞれでエンドエフェクタ２２により作業を行う多関節ロボット１２のティーチングデータ作成方法において、ティーチングデータが供給される多関節ロボット１２が既存のワークとしてのドア枠１００に設定された作業点Ｐ１〜Ｐ７のそれぞれに対して作業するときのエンドエフェクタ２２の各姿勢の制御データを取得し、制御データの中から、ティーチングデータを作成する対象となるドア枠１０２に設定された作業点Ｑ１〜Ｑ９にほぼ一致する作業点を特定し、当該作業点Ｐ１〜Ｐ３でのエンドエフェクタ２２の姿勢の制御データ（エンドエフェクタ２２の向き（ＸＰ１〜ＸＰ３、ＹＰ１〜ＹＰ３、ＺＰ１〜ＺＰ３）、及び各軸角度（θＰ１１〜θＰ１３、θＰ２１〜θＰ２３、θＰ３１〜θＰ３３、θＰ４１〜θＰ４３、θＰ５１〜θＰ５３、θＰ６１〜θＰ６３））に基づいてティーチングデータを作成するため、例えば、所定の製造ライン２５で量産実績のあるドア枠１００の作業点Ｐ１〜Ｐ７に対するエンドエフェクタ２２の各姿勢の制御を、当該製造ライン２５で作業される新たなドア枠１０２の作業点Ｑ１〜Ｑ９に反映することができ、この製造ライン２５の特性を考慮したティーチングデータを効率的に作成することができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、多関節ロボット１２の作業点Ｐ１〜Ｐ７のそれぞれでの実動作時間を取得し、ティーチングデータ作成対象のドア枠１０２に設定された作業点Ｑ１〜Ｑ３にほぼ一致する作業点Ｐ１〜Ｐ３での実動作時間に基づいてサイクルタイムを計算するため、所定の製造ライン２５で量産実績のあるドア枠１００に即したサイクルタイムを算出することができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、実動作時間は、作業点の違いにかかわらず一定となる固定時間と、作業点及び作業種別ごとに異なる可変時間とを含み、当該可変時間を各作業点ごとに加算した値に基づいてサイクルタイムを計算するため、正確なサイクルタイムを算出することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。例えば、本実施形態では、多関節ロボット１２がＴＣＰでのワークに対する作業内容を溶接としたが、ティーチングデータに基づいて多関節ロボットを作業させるものであれば、作業内容はこれに限るものではない。
また、本実施形態では、単一の製造ライン２５に設置されてドア枠を加工する多関節ロボット１２に供給されるティーチングデータを作成する構成について説明したが、これに限るものではなく、異なる製造ラインにそれぞれ設置されて同一のワークを加工する多関節ロボットのそれぞれから制御データを取得し、各多関節ロボットについてティーチングデータを作成し供給する構成としてもよい。この構成によれば、製造ラインごとにティーチングデータを補正する必要がなくなるため、この補正作業を行う者の技量にかかわらず画一的なティーチングデータを作成することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  オフラインティーチング装置（ティーチングデータ作成装置）
１２  多関節ロボット
２２  エンドエフェクタ
２５  製造ライン
２８  ＣＰＵ（取得手段、マッチング手段）
３６  ハードディスク
４２  ティーチングデータ作成回路（データ作成手段）
６２  データベース
１００  ドア枠
１０２  ドア枠
１０４  ドア枠
Ｏ  作業基準点
Ｘ  パラメータ
Ｙ  パラメータ
Ｚ  パラメータ
Ｐ１〜Ｐ７  作業点
Ｑ１〜Ｑ９  作業点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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