(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する産業用ロボットの教示方法において、
教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点におけるマニピュレータの先端に取り付けられたツールの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成ステップを有する次教示点作成ステップと、
前記教示済最終点から前記次教示点作成ステップで算出された教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動ステップを有する次教示点移動ステップとを含むことを特徴とする産業用ロボットの教示方法。
【請求項２】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成ステップを有する次教示点作成ステップと、
前記教示済最終点から前記次教示点作成ステップで算出された教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動ステップを有する次教示点移動ステップとを含むことを特徴とする溶接用ロボットの教示方法。
【請求項３】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離を設定する次教示点移動パラメータ設定ステップと、
教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成ステップを有する次教示点作成ステップと、
前記教示済最終点において前記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き上げ、さらに前記次教示点作成ステップで算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き下す次教示点退避移動ステップと、前記教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動ステップとを有する次教示点移動ステップとを含むことを特徴とする溶接用ロボットの教示方法。
【請求項４】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離を設定する次教示点移動パラメータ設定ステップと、
前記教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ並びに、前記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動距離及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成ステップを有する次教示点作成ステップと、
前記教示済最終点から前記次教示点作成ステップで算出された教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動ステップを有する次教示点移動ステップとを含むことを特徴とする溶接用ロボットの教示方法。
【請求項５】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離とを設定する次教示点移動パラメータ設定ステップと、
前記教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ並びに、前記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動距離及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成ステップを有する次教示点作成ステップと、
前記教示済最終点において前記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き上げ、さらに前記次教示点作成ステップで算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き下す次教示点退避移動ステップと、前記教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動ステップとを有する次教示点移動ステップとを含むことを特徴とする溶接用ロボットの教示方法。
【請求項６】
次教示点作成ステップが、教示済最終点を含む複数の教示点及び前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法に応じて次に教示すべき教示候補点を自動的に算出し、前記教示候補点へ移動する補間方法及び補間速度を前記教示済最終点へ移動した補間方法及び補間速度と異なる補間方法及び補間速度を設定する補間速度変更ステップを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５記載の教示方法。
【請求項７】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する産業用ロボットの教示装置において、
教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点におけるマニピュレータの先端に取り付けられたツールの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
前記教示済最終点から前記次教示点作成回路で算出された教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動回路を有する次教示点移動回路とを含むことを特徴とする産業用ロボットの教示装置。
【請求項８】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
前記教示済最終点から前記次教示点作成回路で算出された教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動回路を有する次教示点移動回路とを含むことを特徴とする産業用ロボットの教示装置。
【請求項９】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離を設定する次教示点移動パラメータ設定回路と、
教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
前記教示済最終点において前記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き上げ、さらに前記次教示点作成回路で算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き下す次教示点退避移動回路と、前記教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動回路とを有する次教示点移動回路とを含むことを特徴とする溶接用ロボットの教示装置。
【請求項１０】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離を設定する次教示点移動パラメータ設定回路と、
前記教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路並びに、前記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動距離及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
前記教示済最終点から前記次教示点作成回路で算出された教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動回路を有する次教示点移動回路とを含むことを特徴とする溶接用ロボットの教示装置。
【請求項１１】
マニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチと、ロボット制御装置に接続しマニピュレータの動作を教示するティーチペンダントとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離と、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離とを設定する次教示点移動パラメータ設定回路と、
前記教示済最終点がいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路並びに、前記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動距離及び前記教示済最終点を含む複数の教示点と前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置と前記教示候補点における溶接トーチの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
前記教示済最終点において前記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き上げ、さらに前記次教示点作成回路で算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチを引き下す次教示点退避移動回路と、前記教示候補点に前記マニピュレータを移動させる次教示点直接移動回路とを有する次教示点移動回路とを含むことを特徴とする溶接用ロボットの教示装置。
【請求項１２】
次教示点作成回路が、教示済最終点を含む複数の教示点及び前記教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法に応じて次に教示すべき教示候補点を自動的に算出し、前記教示候補点へ移動する補間方法及び補間速度を前記教示済最終点へ移動した補間方法及び補間速度と異なる補間方法及び補間速度を選択する補間方法変更回路を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１記載の教示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボット、特に溶接ロボットシステムの教示方法及び教示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ティーチングプレイバック方式のロボットシステムでは、ロボットに作業するための動作軌跡、手順等を予めロボットシステムに記憶させ、自動運転においてロボットシステムに記憶させた通りの動作、作業等を繰り返させるのが一般的な使用方法である。この作業をティーチング作業又はロボットプログラミング作業と称し、ロボットシステムを使用する側にとって、大きな負担となっている。
【０００３】
前述したティーチング作業の負担を減らすためにオフラインプログラミング、センサシステム等が数多く提案され、一部開発され製品化されている。しかし、オフラインプログラミングを行なうための装置、ソフトウェア等が別途必要であり、これらはまだ期待する効果が得られない割に高価である。センサシステムについても同様で、高価であり調整、保守等もコストがかかる上に、ティーチング作業又はオフラインプログラミングで作成された作業プログラムのプレイバックの上に成り立っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、ティーチング作業は依然手放せないものであり、そのための支援機能は重要である。溶接用ロボットの場合、ティーチング作業で最も煩雑な作業は、ティーチペンダントに装備されたキー、ジョイスティック等を操作して、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチ先端の位置及び溶接トーチのワークに対する角度（以下、姿勢という）を望ましい状態に移動し、ウィービング、溶接条件等のデータとともにロボット制御装置内の記憶装置に記憶する方法を順次繰り返していく。これは、溶接トーチとティーチペンダントとの間の視線の移し替え、ティーチペンダント上のキー操作等が頻繁に行なわれ、オペレータに多大な疲労感を与えている。
【０００５】
溶接用ロボットの動作を大きく分けると、２つの動作に大別できる。一つは、ある溶接箇所から別の溶接箇所に移動するエアーカットと呼ばれる位置決め（ＰＴＰ）動作である。もう一つは、溶接箇所における溶接トーチの移動軌跡を重視した補間（ＣＰ）動作である。前者は、比較的広い空間における動作で、ある程度のラフな移動軌跡が許容できるので、教示作業に精神的な負担がかかる度合いが小さい。一方、後者はワークの形状に沿って細かな移動軌跡のティーチング作業が必要である。
【０００６】
さらに、ある程度の溶接線長を持ったワークでは、直線軌跡と円弧軌跡とを繋ぎあわせた滑らかな連続線となる部分が多く、円周部のみならず直線部であっても一般的に複数点に分割して教示を行なう場合が多い。この理由は、多関節型マニピュレータに特有のアームリンク組み付け誤差から生じる直線補間精度の保証限界を超えないようにするためであったり、溶接線のギャップ変化、開先形状の変化等に応じて溶接条件を細かく変化させるためである。そのために、補間動作の教示作業における精神的な負担が多い。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するための教示支援機能を提供し、オペレータの負担を軽減しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
出願時の請求項１記載の産業用ロボットの教示方法は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する産業用ロボットの教示方法において、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ（Ｓ１０１）及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点におけるマニピュレータの先端に取り付けられたツールの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成ステップ（Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１１０）を有する次教示点作成ステップと、
上記教示済最終点から図６に示す上記次教示点作成ステップで算出された教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動ステップ（Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６）を有する次教示点移動ステップとから成る方法である。
なお、上記の複数の教示点とは図４に示す直線補間のＰn、Ｐn-1、図８に示す円弧補間のＰn、Ｐn-1、Ｐn-2である。
【０００９】
また、出願時の請求項２記載の溶接用ロボットの教示方法は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ（Ｓ１０１）及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成ステップ（Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１１０）を有する次教示点作成ステップと、
上記教示済最終点から図６に示す上記次教示点作成ステップで算出された教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動ステップ（Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６）を有する次教示点移動ステップとから成る方法である。
【００１０】
さらに、出願時の請求項３記載の溶接用ロボットの教示方法は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
図７に示すように、マニピュレータＭＰの先端に取付けられた溶接トーチＷＴを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離を設定する次教示点移動パラメータ設定ステップと、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ（Ｓ１０１）及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成ステップ（Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１１０）を有する次教示点作成ステップと、
上記教示済最終点において上記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き上げ、さらに上記次教示点作成ステップで算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き下す次教示点退避移動ステップ（Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０８、Ｓ２０９）と、この教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動ステップ（Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６）とを有する次教示点移動ステップとから成る方法である。
【００１１】
さらに、出願時の請求項４記載の溶接用ロボットの教示方法は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
図５に示すように教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離を設定する次教示点移動パラメータ設定ステップと、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ（Ｓ１０１）並びに、上記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動距離及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成ステップ（Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０）を有する次教示点作成ステップと、
上記教示済最終点から図６に示す上記次教示点作成ステップで算出された教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動ステップ（Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６）を有する次教示点移動ステップとから成る方法である。
【００１２】
さらに、出願時の請求項５記載の溶接用ロボットの教示方法は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示方法において、
図５に示すように教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離と、図７に示すようにマニピュレータＭＰの先端に取付けられた溶接トーチＷＴを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離とを設定する次教示点移動パラメータ設定ステップと、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップ（Ｓ１０１）並びに、上記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動距離及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成ステップ（Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０）を有する次教示点作成ステップと、
上記教示済最終点において上記次教示点移動パラメータ設定ステップで設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き上げ、さらに上記次教示点作成ステップで算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き下す次教示点退避移動ステップ（Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０８、Ｓ２０９）と、この教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動ステップ（Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６）とを有する次教示点移動ステップとから成る方法である。
【００１３】
さらに、出願時の請求項６記載の教示方法は、請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５記載の次教示点作成ステップが、教示済最終点を含む複数の教示点及びこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法に応じて次に教示すべき教示候補点を自動的に算出し、この教示候補点へ移動する補間方法及び補間速度を教示済最終点へ移動した補間方法及び補間速度と異なる補間方法及び補間速度を設定する補間方法変更ステップを含む方法である。
【００１４】
出願時の請求項７記載の産業用ロボットの教示装置は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する産業用ロボットの教示装置において、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点におけるマニピュレータの先端に取り付けられたツールの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
上記教示済最終点から図６に示す上記次教示点作成回路で算出された教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動回路を有する次教示点移動回路とから成る装置である。
【００１５】
また、出願時の請求項８記載の溶接用ロボットの教示装置は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
上記教示済最終点から図６に示す上記次教示点作成回路で算出された教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動回路を有する次教示点移動回路とから成る装置である。
【００１６】
さらに、出願時の請求項９記載の溶接用ロボットの教示装置は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
図７に示すように、マニピュレータＭＰの先端に取付けられた溶接トーチＷＴを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離を設定する次教示点移動パラメータ設定回路と、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する教示点利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
上記教示済最終点において上記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き上げ、さらに上記次教示点作成回路で算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き下す次教示点退避移動回路と、この教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動回路とを有する次教示点移動回路とから成る装置である。
【００１７】
さらに、出願時の請求項１０記載の溶接用ロボットの教示装置は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
図５に示すように教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離を設定する次教示点移動パラメータ設定回路と、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路並びに、上記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動距離及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
上記教示済最終点から図６に示す上記次教示点作成回路で算出された教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動回路を有する次教示点移動回路とから成る装置である。
【００１８】
さらに、出願時の請求項１１記載の溶接用ロボットの教示装置は、マニピュレータＭＰと、マニピュレータＭＰの動作を制御するロボット制御装置ＲＣと、マニピュレータの先端に取付けられた溶接トーチＷＴと、ロボット制御装置ＲＣに接続しマニピュレータＭＰの動作を教示するティーチペンダントＴＰとを使用する溶接用ロボットの教示装置において、
図５に示すように教示済最終点から次教示候補点までの次教示点移動距離と、図７に示すようにマニピュレータＭＰの先端に取付けられた溶接トーチＷＴを引き上げる方向に退避させる次教示点移動時の溶接トーチ退避距離とを設定する次教示点移動パラメータ設定回路と、
図３に示すように、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別回路並びに、上記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動距離及びこの教示済最終点を含む複数の教示点とこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法とを使用して次に教示すべき教示候補点の位置とこの教示候補点における溶接トーチＷＴの姿勢とを自動的に算出する設定値利用次教示点作成回路を有する次教示点作成回路と、
上記教示済最終点において上記次教示点移動パラメータ設定回路で設定された次教示点移動時の溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き上げ、さらに上記次教示点作成回路で算出された次教示候補点において溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き下す次教示点退避移動回路と、この教示候補点にマニピュレータＭＰを移動させる次教示点直接移動回路とを有する次教示点移動回路とから成る装置である。
【００１９】
さらに、出願時の請求項１２記載の教示装置は、請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１記載の次教示点作成回路が、教示済最終点を含む複数の教示点及びこの教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法に応じて次に教示すべき教示候補点を自動的に算出し、この教示候補点へ移動する補間方法及び補間速度を教示済最終点へ移動した補間方法及び補間速度と異なる補間方法及び補間速度を設定する補間方法変更回路を含む装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る一実施例である溶接用ロボットの教示方法について説明する。
図１は、本実施例の溶接ロボットシステム全体図である。ＲＣはロボット制御装置、ＭＰはロボット制御装置ＲＣによって動作制御されるマニピュレータ、ＴＰはティーチペンダントである。Ｍはロボット制御装置ＲＣに内蔵されるメモリで、ロボット作業プログラム、各種パラメータ等が記憶される。ＷＴはマニピュレータＭＰの先端に取付けられた溶接トーチである。この他、マニピュレータ以外の図示していないポジショナ、スライダ等の外部軸が存在しても、マニピュレータ単独でワーク上にプレイバック軌跡を教示する場合も含んでいる。
【００２１】
図２は、図１に示す溶接ロボットシステムを使用し、オペレータが２つのワークの重ね合わせ部を溶接するためにティーチングする教示点を示す図である。Ｐ１乃至Ｐ６は同一直線上に位置する教示候補点を示し、Ｐ６乃至Ｐ１０は同一円弧上に位置する教示候補点を示している。オペレータは次の順でティーチング作業を行う。
【００２２】
教示候補点Ｐ１及びＰ２のティーチング作業は、従来どおり、オペレータがティーチペンダントＴＰを操作し、マニピュレータＭＰを各教示候補点の位置に移動させ、溶接トーチＷＴの姿勢、位置決め、補間動作等の動作方法、溶接電流値、溶接速度等の溶接条件等をロボット制御装置ＲＣ内のメモリＭに記憶する。ちなみに、図２に示すワークでは、教示候補点Ｐ１までの動作方法は位置決めで、教示候補点Ｐ２までの動作方法は直線補間となる。
【００２３】
次教示候補点Ｐ３のティーチング作業は、後述する図３及び図６に示すように、本発明を実施するための教示機能を使って次の順序で行う。なお、下記ステップの（  ）内に、そのステップの特徴あるステップ番号を表示する。
（１）次教示点移動パラメータ設定ステップ（図５及び図７）
（２）次教示点作成ステップ（図３）
（ａ）教示済最終点教示方法判別ステップ（Ｓ１０１)
（ｂ１）教示点利用次教示点作成ステップ（Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１１０）
（ｂ２）設定値利用次教示点作成ステップ（Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０）
（ｃ）補間パラメータ変更ステップ（Ｓ１１３）
（３）次教示点移動ステップ（図６）
（ａ）次教示点直接移動ステップ（Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６）
（ｂ）次教示点退避移動ステップ（Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０８、Ｓ２０９）
【００２４】
（１）次教示点移動パラメータ設定ステップ
後述する次教示点移動距離及び次教示点移動時の溶接トーチ退避距離を、教示点を記憶する前に、オペレータがティーチペンダントＴＰを使ってロボット制御装置ＲＣに内蔵されているメモリＭに記憶する。
【００２５】
（２）次教示点作成ステップ
（ａ）教示済最終点教示方法判別ステップ
次教示候補点Ｐ３の位置は、図３に示す次教示候補点の作成処理フロー図に従って算出される。図３のステップＳ１０１は、教示済最終点が直線補間、円弧補間、その他のいずれかの方法で教示されたかを判別する教示済最終点教示方法判別ステップである。このステップにおいて、教示済最終点Ｐ２の種類が直線補間なのでステップＳ１０３の直線軌跡を延長する処理を行う。
【００２６】
ステップＳ１０６において、次教示候補点の位置を予め設定された次教示点移動距離から算出する設定値利用次教示点作成ステップか、教示済最終点とその１つ前の教示点との２点間の距離と同じ距離の位置に次教示候補点を設定する教示点利用次教示点作成ステップかを判別する。
【００２７】
（ｂ１）教示点利用次教示点作成ステップ
教示済最終点とその１つ前の教示点との２点間の距離と同じ距離の位置に次教示候補点を設定する場合、すなわち、設定値から算出しない場合はステップＳ１０７に進む。
【００２８】
図４は、ステップＳ１０７において次教示候補点の算出方法を示している。図４において、Ｐn-1は教示済最終点Ｐnよりもひとつ前の教示点を示し、それぞれの位置をＰn-1（Ｘn-1，Ｙn-1，Ｚn-1）、Ｐn（Ｘn，Ｙn，Ｚn）とし、教示済最終点への移動が直線補間であること示している。Ｐn+1は次の教示候補点を示し、その位置をＰn+1（Ｘn+1，Ｙn+1，Ｚn+1）とし、この教示候補点Ｐn+1は教示済最終点Ｐnとその１つ前の教示点Ｐn-1の２点を通る直線の延長上に存在する。
【００２９】
すなわち、次の教示候補点Ｐn+1（Ｘn+1，Ｙn+1，Ｚn+1）は、教示済最終点よりもひとつ前の教示点Ｐn-1（Ｘn-1，Ｙn-1，Ｚn-1）から教示済最終点Ｐnへの移動ベクトルＡ＝（Ｘn−Ｘn-1，Ｙn−Ｙn-1，Ｚn−Ｚn-1）を、教示済最終点を基点した次の移動目標点の算出に適用し、これを次教示候補点とする。算出式はＰn+1
＝（Ｘn+1，Ｙn+1，Ｚn+1）
＝Ｐn＋Ａ
＝Ｐn＋Ｐn−Ｐn-1
＝（２Ｘn−Ｘn-1，２Ｙn−Ｙn-1，２Ｚn−Ｚn-1）
で与えられる。
【００３０】
（ｂ２）設定値利用次教示点作成ステップ
予め設定された次教示点移動距離から次教示候補点を算出する場合はステップＳ１０８に進む。
【００３１】
図５は、ステップＳ１０８において次教示候補点の算出方法を示している。図５において、Ｐn-1は教示済最終点Ｐnよりもひとつ前の教示点であり、またＰn+1は次教示候補点を示している。教示済最終点Ｐnと次教示候補点Ｐn+1との距離が次教示点移動距離を示している。次教示候補点Ｐn+1の位置は、教示済最終点よりもひとつ前の教示点Ｐn-1と教示済最終点Ｐnとの２点を通る直線式を算出し、これに次教示移動距離を代入し算出する。
【００３２】
ステップＳ１１０において、直線補間を延長するので次教示候補点での溶接トーチの姿勢は、教示済最終点での溶接トーチの姿勢と同じ値が設定される。また、次教示候補点への移動速度も、教示済最終点への移動速度と同じ値が設定される。
【００３３】
ステップＳ１１１及びステップＳ１１２において、ティーチペンダントＴＰに次教示候補点が算出されたことを表示し、その候補点を採用するか否かの問合せも同時に行う。採用する場合はステップＳ１１４に進み、次教示候補点Ｐ３をロボット制御装置ＲＣ内のメモリＭに記憶する。
【００３４】
（ｃ）補間パラメータ変更ステップ
ステップＳ１１２において算出された候補点を採用する場合、ステップＳ１１４において次教示候補点への移動速度すなわち補間速度は最終教示点と同じ値が初期値として設定され、また、次教示候補点への補間方法は教示済最終点と同じ補間方法が設定される。
補間速度、補間方法等の補間パラメータを変更する場合はステップＳ１１３に進み、
オペレータの操作によって補間速度及び補間方法を変更することもできる。
【００３５】
なお、教示候補点Ｐ２をティーチングする際も上述した図３の次教示候補点の作成処理フロー図に従って処理されるが、図３に示すステップＳ１０１において教示済最終点Ｐ１の種類が位置決めなのでステップＳ１０５に進み、ティーチペンダントＴＰに次教示候補点の自動作成が不可能であることが表示されたために、次教示点Ｐ２のティーチング作業は前述した教示点Ｐ１と同じように、オペレータがマニピュレータＭＰを移動しティーチング作業をする。
【００３６】
（３）次教示点移動ステップ
図６は、教示済最終点Ｐ２から前述した（２）項の次教示点作成ステップで算出された次教示候補点Ｐ３にマニピュレータＭＰが移動する場合の次教示候補点の移動処理フロー図である。ステップＳ２０１において、溶接トーチＷＴの退避動作を行うか否かをチェックする。
【００３７】
（ａ）次教示点直接移動ステップ
溶接トーチＷＴの退避動作を行わない場合はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において、マニピュレータＭＰの移動速度は、予め設定された移動速度となるように設定する。次いで、ステップＳ２０５において、マニピュレータＭＰは教示候補点に向かって動作し、ステップＳ２０６で次教示候補点に到達し停止する。ステップＳ２０７において、溶接トーチＷＴの退避動作を行っていたかどうかをチェックして、行っていないので処理を終了する。
【００３８】
（ｂ）次教示点退避移動ステップ
溶接トーチＷＴの退避動作を行う場合は処理がステップＳ２０２に進む。図７は、教示済最終点Ｐnから次教示候補点Ｐn+1にマニピュレータＭＰが移動する際の溶接トーチＷＴの軌跡図である。Ａn及びＡn+1は、教示済最終点Ｐn及び次教示候補点Ｐn+1から溶接トーチＷＴを予め設定した溶接トーチ退避距離だけ引き上げた位置である。▲１▼乃至▲３▼は、溶接トーチＷＴが教示済最終点から次教示候補点へ移動する際の移動順序を示している。
【００３９】
ステップＳ２０２において、マニピュレータＭＰを予め設定された溶接トーチ退避距離だけ溶接トーチＷＴを引き上げる方向に移動させる。すなわち、図７において、▲１▼溶接トーチＷＴをＡnの位置へ移動させる。次いで、ステップＳ２０３において、溶接トーチＷＴを引き上げた距離だけ、メモリＭに記憶された溶接トーチ長を伸ばした機構演算に切り替える。すなわち、図７に示すように、実際の溶接トーチＷＴの先端位置はＡnであるが、既に、メモリＭに記憶されている溶接トーチＷＴの先端位置はＰnとなっている。
【００４０】
ステップＳ２０４乃至ステップＳ２０６において、前述した（ａ）項の次教示点直接移動ステップと同様の処理を行う。すなわち、図７において、▲２▼溶接トーチＷＴをＡn+1の位置へ移動させる。
【００４１】
次いで、溶接トーチＷＴが退避動作を行ったのでステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８において、溶接トーチＷＴを予め設定された溶接トーチ退避距離だけ引き下げる方向にマニピュレータＭＰを移動させる。すなわち、図７において、▲３▼溶接トーチＷＴをＰn+1の位置へ移動させる。最後に、ステップＳ２０９において、溶接トーチＷＴを引き下げた距離だけ、メモリＭに記憶された溶接トーチ長を縮めた機構演算に切り替える。すなわち、実際の溶接トーチＷＴの先端位置とメモリＭに記憶されている溶接トーチＷＴの先端位置とを合わせる。
上述した処理を実行することによって、マニピュレータＭＰは図２における次教示候補点Ｐ３の位置まで移動し、Ｐ３が教示済最終点になる。
【００４２】
図２において、教示候補点Ｐ４乃至Ｐ６のティーチング作業は、上述した（２）項の次教示点作成ステップと（３）項の次教示点移動ステップとを順次に繰返し実行される。これによって、教示点Ｐ１乃至Ｐ６の直線補間部分のティーチング作業を終了する。
また、オペレータは、前述した次教示移動距離及び次教示点移動時の溶接トーチ退避距離を各教示点ごとに変更でき、さらに、変更したパラメータで次教示候補点を再計算することも可能である。
【００４３】
次に、教示候補点Ｐ７のティーチング作業を行う。教示候補点Ｐ７は教示点Ｐ５及び教示点Ｐ６を結ぶ直線上に存在しないで、教示点Ｐ６を始点とする円弧補間上の軌跡上に存在するので、前述した（２）項の次教示点作成ステップにおいて算出された次教示候補点を採用しないで、教示点Ｐ１のティーチングと同様に、オペレータはティーチペンダントＴＰを操作してマニピュレータＭＰを教示候補点Ｐ７の位置まで移動させ、補間方法が円弧補間であることを制御装置ＲＣ内のメモリＭに記憶する。
【００４４】
次に、教示候補点Ｐ８のティーチング作業を行う。前述した（２）項の次教示点作成ステップにおいて、図３に示すステップＳ１０１で教示済最終点Ｐ７が円弧補間なのでステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、教示済最終点の１つ前の教示点の種類が円弧補間で、かつ教示済最終点の２つ前の教示点が存在し、それらの３点による円弧軌跡が定義できるかどうかチェックする。教示済最終点の１つ前の教示点Ｐ６が円弧補間でないので、ステップＳ１０５に進み、教示点Ｐ７と同様にオペレータが教示候補点Ｐ８のティーチング作業をする。
【００４５】
さらに、教示候補点Ｐ９のティーチング作業を行う。前述した（２）項の次教示点作成ステップにおいて、図３に示すステップＳ１０１では、教示済最終点Ｐ８及び１つ前の教示点Ｐ７の種類が円弧補間で、かつ、教示済最終点を含む３点Ｐ８、Ｐ７及びＰ６によって円弧軌跡が定義できるので、ステップＳ１０４の円弧軌跡を延長する処理を行う。
【００４６】
ステップＳ１０６乃至Ｓ１０８において、円弧軌跡上の次教示候補点の位置を次のように算出する。図８は、同一円弧上に位置する次教示候補点の位置算出方法を示し、簡単のために、教示３点で決まる平面上にできる２次元の円弧軌跡に写像している。Ｐnは教示済最終点、Ｐn-1は教示済最終点の１つ前の教示点、Ｐn-2は教示済最終点の２つ前の教示点を示す。これらの教示点３点を通る円の中心点を原点とする極座標で表すと、Ｐn-2（ｒ，θn-2）、Ｐn-1（ｒ，θn-1）、Ｐn（ｒ，θn）となる。ここでｒは、教示３点を通る円弧軌跡の半径である。次教示候補点Ｐn+1（ｒ，θn+1）は、Δθ＝θn−θn-1とすると、θn+1＝θn＋Δθとなる。
【００４７】
次いで、ステップＳ１１０において、次教示候補点での溶接トーチの姿勢は、教示済最終点での円弧軌跡の接線に対する溶接トーチの姿勢と同じ値が、教示候補点における円弧軌跡の接線に対する値として設定される。
【００４８】
ステップＳ１１１及びステップＳ１１２において、ティーチペンダントＴＰに次教示候補点が算出されたことを表示し、その候補点を採用するか否かの問合せも同時に行なわれる。採用する場合はステップＳ１１４に進み、次教示候補点Ｐ９をロボット制御装置ＲＣ内のメモリＭに記憶する。教示済最終点Ｐ８から次教示候補点Ｐ９へのマニピュレータＭＰの移動は、前述した（３）項の次教示点移動ステップと同様に処理される。
【００４９】
また、ステップＳ１１２において、教示済最終点と同じ補間方法が第一候補として算出されるが、補間方法を変更する場合は補間パラメータ変更ステップＳ１１３に進み、円弧補間を直線補間に変更することもできる。
【００５０】
最後に、教示候補点Ｐ１０のティーチング作業を行う。これは前述した教示候補点Ｐ９のティーチングと同様に処理され教示点Ｐ１０はロボット制御装置ＲＣ内のメモリＭに記憶される。
【００５１】
【本発明の効果】
本発明によれば、従来のように、ロボット又はワーク設置方向を意識しながら、ロボットの複数軸を動かして目的とする溶接トーチＷＴの先端位置及び溶接トーチＷＴの姿勢を確保する煩雑な操作に代わって、教示済最終点を含む複数の教示点と、この教示済最終点を補間した方法と同一の補間方法に応じて次に教示すべき教示候補点を自動的に算出し、上記教示済最終点から算出された教示候補点にマニピュレータを移動させるので、教示作業が非常に簡単なものとなり、教示作業における負担を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ロボットシステム全体の例を示す図である。
【図２】図２は、溶接対象ワークの例を示す図である。
【図３】図３は、次教示候補点の作成処理フロー図である。
【図４】      図４は、教示済最終点への移動が直線補間で、教示済最終点とその１つ前の教示点との２点間の距離と同じ距離の位置に次教示点を設定する場合の例を示す図である。
【図５】図５は、教示済最終点への移動が直線補間で、予め設定された次教示点移動距離から次教示候補点を算出する場合の例を示す図である。
【図６】図６は、次教示候補点の移動処理フロー図である。
【図７】図７は、教示候補点へのロボットの移動時に、溶接トーチとワークとの干渉を未然に回避する動作軌跡の例を示す図である。
【図８】図８は、教示済最終点への移動が円弧補間である場合の例を示す図である。
【符号の説明】
ＲＣ            ロボット制御装置
ＭＰ            マニピュレータ
ＴＰ            ティーチペンダント
Ｍ            メモリ
ＷＴ            溶接トーチ
【図１】
0004354608.tif 000002
【図２】
0004354608.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004354608.tif 000006
【図６】
0004354608.tif 000007
【図７】
0004354608.tif 000008
【図８】
0004354608.tif 000009