JP6826153B2 - ロボットの教示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットの教示装置に関するものである。

従来、ロボットの教示装置として、手首先端に取り付けたティーチハンドルと押しボタンとを備え、ティーチハンドルを操作者が把持して力を加えることにより、加えた力に応じてロボットを所望の位置まで移動させ、押しボタンによって教示点の位置および速度を記録する、いわゆるリードスルーティーチ方式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−６２３３４号公報

しかしながら、ロボットの教示においては、教示点の位置および速度のみを記憶するのみならず、教示点間の経路形状、待機時間、速度設定、あるいは、アーク溶接の場合にはインチング命令や加工条件の切替命令等の種々の設定や命令を教示する必要があるが、特許文献１の教示装置では、そのような複雑な教示を行うことができないという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、リードスルーティーチ可能なロボットにおいて複雑な動作プログラムを簡易に教示することができるロボットの教示装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ロボットに取り付けられ、作業者がリードスルーティーチにより前記ロボットを教示可能なロボット教示装置であって、前記作業者が前記ロボットを移動することにより移動指令を入力可能な移動指令入力部と、第１ステップとして、前記作業者が前記ロボットを移動している際の前記移動指令に基づく前記ロボットの移動経路上に移動軌跡を定義するための複数の教示点を設定する命令、および前記移動軌跡を定義するための前記教示点間の軌跡を設定する命令を入力可能であり、第２ステップとして、前記移動軌跡の任意の位置に待機命令および速度変更命令のうち少なくとも１つを入力可能な命令入力部と、を備え、該命令入力部が、前記第１ステップおよび前記第２ステップの２以上の前記命令を択一的に切り替えて設定可能な１以上の入力操作部を備え、前記ステップ毎に同じ表示位置に前記入力操作部を表示し、前記ステップ毎に前記入力操作部に表示される前記命令を切り替え可能であるロボットの教示装置を提供する。

本発明によれば、リードスルーティーチ可能なロボットにおいて複雑な動作プログラムを簡易に教示することができるという効果を奏する。

本発明開示の一実施形態に係るロボットの教示装置を示す全体構成図である。 図１の教示装置を用いた教示点および移動軌跡の一例を示す図である。 図１の教示装置の第１ステップにおける命令入力部の表示内容の一例を示す図である。 図１の教示装置の第２ステップにおける命令入力部の表示内容の一例を示す図である。 図１の教示装置の第３ステップにおける命令入力部の表示内容の一例を示す図である。 図１の教示装置の変形例を示す図である。

本発明の一実施形態に係るロボットの教示装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットの教示装置１は、図１に示されるように、例えば、アーク溶接用のロボット１００のリードスルーティーチを行うための教示装置であって、移動指令入力部２と、命令入力部３とを備え、ロボット１００を制御する制御装置２００に接続されている。

移動指令入力部２は、ロボット１００の手首先端に６軸の力センサ１０１を介してアーク溶接用のトーチ１０２を固定することにより構成されている。操作者Ａがトーチ１０２に力を加えることにより、力センサ１０１によって加えた力の方向および大きさが検出され、検出された力の方向に力の大きさに応じた速度でロボット１００を移動させるための移動指令を入力することができるようになっている。

命令入力部３は、例えば、タッチパネル式の液晶表示装置（入力装置）であって、図３に示されるように、移動軌跡を定義する命令、待機命令、速度変更命令および作業条件切替命令のうち少なくとも１つを設定するための入力ボタン（入力操作部）４を表示するようになっている。また、命令入力部３には、入力した設定内容を確認するための設定表示部５が設けられている。

本実施形態においては、教示作業を３つのステップに分けて行う場合を例示して説明する。
第１ステップでは、ロボット１００の動作軌跡を教示する。したがって、命令入力部３に表示される入力ボタン４としては、図３に示されるように、教示点の位置を記録する「教示」ボタン４１と、各教示点とその前段の教示点との間の軌跡を直線で補間するか円弧で補間するかを切り替える「直線・円弧」ボタン４２とが表示されるようになっている。「直線・円弧」ボタン４２は、「直線」または「円弧」のいずれかの文字を択一的に表示し、「教示」ボタン４１を押下した時点で、教示点の位置および表示されているいずれかの動作軌跡を定義する命令が記憶されるようになっている。

また、命令入力部３には、教示した教示点間のロボット１００の動作を確認するための「再生」ボタン６、設定内容を取り消す「取消」ボタン７および次のステップへ移動する矢印ボタン８が表示されるようになっている。

図２に示す例では、教示点Ｐ７から教示点Ｐ９までが円弧補間、その他の教示点Ｐ１から教示点Ｐ７、教示点Ｐ９から教示点Ｐ１０は直線補間が行われるように設定されている。

第２ステップは、第１ステップにおいて動作軌跡が設定された後に実施されるステップであって、図４に示されるように、設定された動作軌跡上の任意の位置における待機命令および速度変更命令を入力するための「待機命令」ボタン４３および「速度変更命令」ボタン４４が表示されるようになっている。図４に示す例では、第１ステップの「教示」ボタン４１の位置に「待機命令」ボタン４３が表示され、「直線・円弧」ボタン４２の位置に「速度変更命令」ボタン４４が表示されるようになっている。

図２に示す例では、教示点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ７，Ｐ９において３秒間の待機命令が設定され、教示点Ｐ３から教示点Ｐ４、教示点Ｐ７から教示点Ｐ９の間が２０ｍｍ／ｓ、その他の区間では１００ｍｍ／ｓに設定されている。

第３ステップは、動作軌跡が設定された後に実施されるステップであって、図５に示されるように、設定された動作軌跡上の任意の位置において、作業条件を切り替える命令等を入力するためボタン４５，４６が表示される。図５に示す例では、第２ステップの「待機命令」ボタン４３の位置に「インチング命令」ボタン４５が表示され、「速度変更命令」ボタン４４の位置に「溶接条件切替命令」ボタン４６が表示されるようになっている。

図２に示す例では、教示点Ｐ３および教示点Ｐ７において、インチング命令が設定され、トーチ１０２の溶接ワイヤの長さが微調整される。また、教示点Ｐ３から教示点Ｐ４の区間で第１溶接条件、教示点Ｐ７から教示点Ｐ９の区間で第２溶接条件が設定される。

このように構成された本実施形態に係るロボットの教示装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボットの教示装置１を用いてロボット１００の動作プログラムを教示するには、操作者Ａがロボット１００の手首先端に取り付けられた溶接用のトーチ１０２を把持してロボット１００を移動させたい方向に力をかけると、かけた力の大きさおよび方向が力センサ１０１により検出され、検出された力の方向に、力の大きさに応じた速度でトーチ１０２を移動させるようにロボット１００が動作させられる。

操作者Ａは、第１ステップとして、図２に示される教示点Ｐ１から教示点Ｐ１０を順に辿るように移動させ、「直線・円弧」ボタン４２の表示を「直線」または「円弧」に切り替えながら、各教示点Ｐ１から教示点Ｐ１０の位置において命令入力部３の「教示」ボタン４１を押下することにより、各教示点Ｐ１から教示点Ｐ１０の位置座標と「直線」補間あるいは「円弧」補間のいずれかの命令が各教示点Ｐ１から教示点Ｐ１０の情報として入力される。

具体的には、図３に示されるように、命令入力部３上の「直線・円弧」ボタン４２を「直線」に設定しておき、教示点Ｐ１から教示点Ｐ７および教示点Ｐ１０の位置で「教示」ボタン４１を押下することにより、これらの点に向かう教示点Ｐ１から教示点Ｐ７の区間および教示点Ｐ９から教示点Ｐ１０の区間でのトーチ１０２の移動軌跡を直線補間により生成するように設定する。また、教示点Ｐ８および教示点Ｐ９の位置で「直線・円弧」ボタン４２を「円弧」に切り替えて、「教示」ボタン４１を押下することにより、これらの点に向かう教示点Ｐ７から教示点Ｐ９の区間でトーチ１０２の移動軌跡を円弧補間により生成するように設定する。

操作者Ａは必要に応じて「再生」ボタン６を押下してロボット１００の動作軌跡を確認し、修正したい場合には、修正したい教示点Ｐ１から教示点Ｐ１０の位置で「取消」ボタン７を押した後、正しい位置に修正して再度「教示」ボタン４１を押下することにより、簡易に修正することができる。各教示点Ｐ１から教示点Ｐ１０における設定内容は設定表示部５の表示内容を確認すればよい。

操作軌跡を定義する情報、すなわち、各教示点Ｐ１から教示点Ｐ１０の位置座標および「直線」補間または「円弧」補間の別の入力が終了した後には、操作者Ａが矢印ボタン８によって第２ステップに移行すると、図４に示されるように、第１ステップにおいて命令入力部３に表示されていた「教示」ボタン４１の位置に「待機命令」ボタン４３が表示され、「直線・円弧」ボタン４２の位置に「速度変更命令」ボタン４４が表示される。

操作者Ａは、第２ステップとして、「再生」ボタン６を押しながら、定義された動作軌跡に従ってトーチ１０２を移動させ、動作軌跡上の所望の位置において、図４に示される「待機命令」ボタン４３を押下する。これにより、その位置において待機する待機命令が設定される。待機命令が設定されることによる待機時間は予め設定しておけばよい。
具体的には、図２に示される教示点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ７，Ｐ９において「待機命令」ボタン４３を押下することにより、予め設定されている３秒間の待機命令が設定される。

また、操作者Ａは、第２ステップとして、「再生」ボタン６を押しながら、定義された動作軌跡に従ってトーチ１０２を移動させ、動作軌跡上の所望の位置において、図４に示される「速度変更命令」ボタン４４を押下する。これにより、その位置において速度を変更することができる。「速度変更命令」ボタン４４を押すことにより設定される速度の値は、予め設定しておけばよい。

具体的には、「速度変更命令」が設定されていない教示点への動作速度は１００ｍｍ／ｓに設定され、図２に示される教示点Ｐ４，Ｐ８，Ｐ９において「速度変更命令」ボタン４４を押下することにより、教示点Ｐ３から教示点Ｐ４および教示点Ｐ７から教示点Ｐ９の間が２０ｍｍ／ｓに設定される。
操作者Ａは必要に応じて、矢印ボタン８を押下して前のステップに戻ることができる。

次に、操作者Ａが矢印ボタン８を押して第３ステップに移行すると、図５に示されるように、第２ステップにおいて命令入力部３に表示されていた「待機命令」ボタン４３の位置に「インチング命令」ボタン４５が表示され、「速度変更命令」ボタン４４の位置に「溶接条件切替命令」ボタン４６が表示される。

操作者Ａは、第３ステップとして、「再生」ボタン６を押しながら、定義された動作軌跡に従ってトーチ１０２を移動させ、動作軌跡上の所望の位置において図５に示される「インチング命令」ボタン４５を押下する。これにより、その位置で溶接ワイヤが送り出される設定が行われる。
具体的には、図２に示される教示点Ｐ３，Ｐ７の位置で「インチング命令」ボタン４５を押下することにより、インチングの設定が行われる。

また、操作者Ａは、第３ステップとして、「再生」ボタン６を押しながら、定義された動作軌跡に従ってトーチ１０２を移動させ、動作軌跡上の所望の位置において図５に示される「溶接条件切替命令」ボタン４６を押下する。溶接条件には、例えば、溶接時の溶接ワイヤに供給する電流値、電圧値等の設定が含まれる。これらの組合せを予めパターンとして用意しておいて選択することにすればよい。これにより、溶接条件が切り替えられ、その位置に設定される。

具体的には、図２に示される教示点Ｐ４において「溶接条件切替命令」ボタン４６を１回押下することにより、教示点Ｐ３から教示点Ｐ４の区間に第１溶接条件が設定される。また、教示点Ｐ８および教示点Ｐ９において「溶接条件切替命令」ボタン４６を２回押下することにより、教示点Ｐ７から教示点Ｐ９の区間に第２溶接条件が設定される。

このように、本実施形態に係るロボットの教示装置１によれば、教示点の位置座標の設定のみならず、種々の命令を含む複雑な動作プログラムを簡易に教示することができるという利点がある。
そして、この場合において、本実施形態に係るロボットの教示装置１によれば、液晶表示装置によって命令入力部３を構成し、３つのステップにおいて、同じ表示位置に表示されるボタン（入力操作部）４を切り替えているので、ボタン４の数以上の命令の入力を行うことができる。

その結果、命令入力部３を小型化して、大きな設置スペースの確保が困難なロボット１００の手首近傍に容易に設置することができる。
また、ステップ毎に必要な命令のみを入力でき、誤操作を防止することができるという利点もある。

なお、本実施形態に係るロボットの教示装置１においては、移動指令入力部２として、手首の先端と溶接用のトーチ１０２との間に力センサ１０１を配置して、トーチ１０２に加えた操作者Ａの力の大きさと方向を検出するものを例示したが、これに代えて、図６に示されるように、ジョイスティックやトラックボール（図示略）のように操作者Ａの力の大きさと方向を検出できる他の移動指令入力部を採用してもよい。

また、命令入力部３として液晶表示装置を例示したが、これに限定されるものではなく、図６に示されるように複数のボタン９を配列してもよい。例えば、入力可能な命令の数と同じ数のボタン９を配列し、ステップ毎に必要な命令のボタン９のみを点灯して入力可能であることを知らせることにしてもよい。これにより、液晶表示装置と同様に誤操作を防止することができる。
本願発明の参考例としての発明の実施例では、ステップに分けずに、一回のステップの中ですべてのボタンからの入力を可能にしてもよい。この方法であればステップを選ばずに任意の入力設定ができる。
また、入力可能な命令の数より少ないボタン９を配列し、ボタン９により入力される命令をステップ毎に切り替えることにしてもよい。

また、本実施形態においてはアーク溶接用のロボット１００を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、レーザ加工用ロボット、シーリング用ロボットおよびへリング用ロボットに適用してもよい。用意する命令の内容は各ロボットの用途に応じて適宜設定することにすればよい。

以上の実施形態により、以下の参考例としての開示の参考態様が導かれる。
参考例としての開示の一参考態様は、ロボットに取り付けられ該ロボットの移動指令を入力する移動指令入力部と、該移動指令入力部により入力された前記移動指令に対応する方向への前記ロボットの移動経路上の任意の位置において移動軌跡を定義する命令、待機命令、速度変更命令および作業条件切替命令のうち少なくとも１つを設定可能な命令入力部とを備え、該命令入力部が、２以上の前記命令を択一的に切り替えて設定可能な１以上の入力操作部を備え、教示作業を複数のステップに分け、前記入力操作部により入力可能な前記命令を前記ステップ毎に切り替えるロボットの教示装置である。

本態様によれば、ロボットに取り付けられた移動指令入力部を操作者が操作してロボットの移動指令を入力すると、移動指令に基づいてロボットを移動させることができる。そして、ロボットの移動経路上の任意の位置において、命令入力部により移動軌跡を定義する命令、待機命令、速度変更命令および作業条件切替命令のうち少なくとも１つを設定することができる。これにより、リードスルーティーチ可能なロボットにおいて、教示点以外の命令を含む複雑な動作プログラムを簡易に教示することができる。

上記態様においては、前記命令入力部が、２以上の前記命令を択一的に切り替えて設定可能な１以上の入力操作部を備えている。
このようにすることで、命令入力部における入力操作部の数を、入力可能な命令の数より少なくすることができ、ロボット上の限られた領域に取り付けられる教示装置を小型化することができる。

また、上記態様においては、前記入力操作部が、前記移動指令入力部を用いた前記ロボットの移動を伴う教示中には、前記移動軌跡を定義する命令を設定可能となり、前記移動軌跡が設定された後に、前記待機命令、前記速度変更命令および前記作業条件切替命令のうち少なくとも１つを設定可能となってもよい。

このようにすることで、移動指令入力部を用いてロボットを移動させながら、教示点および教示点間の補間方法のような移動軌跡を定義する命令を設定することで、簡易に移動軌跡を設定することができ、移動軌跡が設定された後に、移動軌跡上の任意の点に、移動軌跡の設定には関係しない他の命令を設定することができる。これにより、入力操作部を使用して命令を設定する段階を移動軌跡の設定段階とそれ以降の段階とに分けることができる。その結果、各段階において入力可能な命令の数を減らすことで、入力操作部の数を、入力可能な命令の数より少なくすることができ、ロボット上の限られた領域に取り付けられる教示装置を小型化することができる。

また、上記態様においては、前記命令入力部が、前記入力操作部を切り替えて表示可能なタッチパネル式の入力装置であってもよい。
このようにすることで、異なる種類の命令を入力するための入力操作部を同一の位置に容易に切り替えて表示することができ、命令入力部の小型化を図ることができる。

１ 教示装置
２ 移動指令入力部
３ 命令入力部（入力装置）
４ 入力ボタン（ボタン、入力操作部）
１００ ロボット

Claims (6)

1. ロボットに取り付けられ、作業者がリードスルーティーチにより前記ロボットを教示可能なロボット教示装置であって、
   前記作業者が前記ロボットを移動することにより移動指令を入力可能な移動指令入力部と、
   第１ステップとして、前記作業者が前記ロボットを移動している際の前記移動指令に基づく前記ロボットの移動経路上に移動軌跡を定義するための複数の教示点を設定する命令、および前記移動軌跡を定義するための前記教示点間の軌跡を設定する命令を入力可能であり、第２ステップとして、前記移動軌跡の任意の位置に待機命令および速度変更命令のうち少なくとも１つを入力可能な命令入力部と、を備え、
   該命令入力部が、前記第１ステップおよび前記第２ステップの２以上の前記命令を択一的に切り替えて設定可能な１以上の入力操作部を備え、前記ステップ毎に同じ表示位置に前記入力操作部を表示し、前記ステップ毎に前記入力操作部に表示される前記命令を切り替え可能であるロボットの教示装置。
2. 前記入力操作部が、前記第１ステップの前記命令が設定された後に前記第２ステップの前記命令を設定可能である請求項１に記載のロボットの教示装置。
3. 前記命令入力部が、第３ステップとして、前記移動軌跡の任意の位置に作業条件切替命令を入力可能である請求項１または請求項２に記載のロボットの教示装置。
4. 前記入力操作部が、前記第１ステップと前記第２ステップを設定した後に前記第３ステップを設定可能である請求項３に記載のロボットの教示装置。
5. 前記命令入力部が、前記入力操作部を切り替えて表示可能なタッチパネル式の入力装置である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
6. ロボットに取り付けられ、作業者がリードスルーティーチにより前記ロボットを教示可能なロボット教示装置であって、
   第１ステップとして、前記作業者が前記ロボットを移動している際の移動指令入力部による移動指令に基づく前記ロボットの移動経路上に移動軌跡を定義するための複数の教示点を設定する命令、および前記移動軌跡を定義するための前記教示点間の軌跡を設定する命令を入力可能であり、第２ステップとして、前記移動軌跡の任意の位置に待機命令および速度変更命令のうち少なくとも１つを入力可能な命令入力部を備え、
   該命令入力部が、前記第１ステップおよび前記第２ステップの２以上の前記命令を択一的に切り替えて設定可能な１以上の入力操作部を備え、前記ステップ毎に同じ表示位置に前記入力操作部を表示し、前記ステップ毎に前記入力操作部に表示される前記命令を切り替え可能であるロボットの教示装置。

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