JP2008137143A - Teaching method of painting robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車ボディや自動車部品の塗装に適用される塗装ロボットの教示(以下、ティーチングともいう。)方法に関する。 The present invention relates to a painting robot teaching method (hereinafter also referred to as teaching) applied to the painting of automobile bodies and automobile parts.
ロボットの教示点間の補間方法として、各軸補間や直線補間等が従来から知られているが、自動車ボディや自動車部品の塗装工程では、塗装ガンと被塗物の間の塗装距離や、被塗物に対する塗装ガンの塗装角度を一定にして塗装品質を確保するため、直線補間が採用されている。 Interpolation methods such as axis interpolation and linear interpolation are conventionally known as interpolation methods between robot teaching points. However, in the painting process of automobile bodies and parts, the painting distance between the painting gun and the workpiece, Linear interpolation is used to ensure the coating quality by keeping the coating angle of the coating gun with respect to the coating.
この直線補間では、教示点の座標点からロボットの各軸のパラメータを算出するので、ロボットの姿勢が一意的に定まらない特異点が物理的に発生する(例えば、特許文献1参照)。 In this linear interpolation, since the parameters of each axis of the robot are calculated from the coordinate points of the teaching points, a singular point where the posture of the robot is not uniquely determined is physically generated (see, for example, Patent Document 1).
こうした特異点は、教示点を変更することで回避することができる。しかしながら、このような回避手法では、塗装上最適な姿勢位置として設定されている教示点を変更することとなるため、塗装品質上必ずしも好ましくない。 Such singular points can be avoided by changing the teaching points. However, such an avoidance technique changes the teaching point set as the optimum posture position for painting, and is not necessarily preferable in terms of painting quality.
また、コンティニュアスラインを流れる被塗物に塗装ロボットが追従しながら塗装作業を行うトラッキング動作に対応した塗装ロボットでは、教示時と再生時(実際の塗装作業時)で塗装ロボットの姿勢が変化するため、教示時に発生しなかった特異点が再生時に発生する場合もあり、上記のような一時的な教示点の変更では特異点を完全に取り除くことは困難である。 Also, with a painting robot that supports the tracking operation in which the painting robot follows the coating material flowing through the continuous line and performs the painting operation, the posture of the painting robot changes during teaching and during reproduction (during actual painting work). Therefore, singular points that did not occur during teaching may occur during reproduction, and it is difficult to completely remove singular points by temporarily changing the teaching points as described above.
さらに、実際の生産現場にてランダムなタイミングで発生するコンベアの一旦停止や、不具合発生時のプログラム修正等によっても、塗装ロボットの姿勢が変化して特異点が新たに生じる場合もある。 Furthermore, the pose of the painting robot may change and a new singularity may be generated by temporarily stopping the conveyor that occurs at random timing in the actual production site or by correcting the program when a problem occurs.
本発明は、塗装品質に維持しつつ特異点を回避することが可能な塗装ロボットの教示方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for teaching a painting robot capable of avoiding singularities while maintaining the painting quality.
上記目的を達成するために、本発明によれば、塗装ガンを備えた塗装ロボットの教示方法であって、教示点の間を補間する際に、直線補間した前記塗装ロボットの姿勢を予め算出し、その姿勢が特異点をとる場合に、前記塗装ガンの中心軸を中心として前記塗装ガンを回転させて、前記特異点を回避する姿勢に前記塗装ロボットの姿勢を変更することを特徴とする塗装ロボットの教示方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a teaching method for a painting robot equipped with a painting gun, wherein a linearly interpolated posture of the painting robot is calculated in advance when interpolating between teaching points. When the posture takes a singular point, the coating gun is rotated about the central axis of the coating gun, and the posture of the painting robot is changed to a posture that avoids the singular point. A robot teaching method is provided.
本発明では、教示点の間を直線補間した塗装ロボットの姿勢を予め算出し、その姿勢が特異点となる場合に塗装ガンを回転させて塗装ロボットの姿勢を変更する。塗装ガンを回転させることにより、塗装ロボットの各軸の値が修正されるので、特異点を回避することができる。また、塗装ガンを回転させることで塗装ロボットの姿勢を変更するので、塗装品質は維持される。 In the present invention, the posture of the painting robot that is linearly interpolated between the teaching points is calculated in advance, and when the posture becomes a singular point, the posture of the painting robot is changed by rotating the painting gun. By rotating the painting gun, the value of each axis of the painting robot is corrected, so that singular points can be avoided. Also, since the posture of the painting robot is changed by rotating the painting gun, the painting quality is maintained.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態における塗装ロボットが設けられた塗装ラインを示す概略図、図2は本発明の実施形態における塗装ロボットを示す概略側面図、図3は図2に示す塗装ロボットに装着された塗装ガンによる塗装パターンを示す平面図である。 FIG. 1 is a schematic view showing a painting line provided with a painting robot in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic side view showing the painting robot in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is attached to the painting robot shown in FIG. It is a top view which shows the coating pattern by the made coating gun.
本実施形態における塗装ロボット10は、自動車のボディBの塗装を行う塗装ラインLの塗装ブースS内に設置されている。この塗装ロボット10の先端には、エンドエフェクタとして塗装ガン20が装着されている。この塗装ガン20は、塗料ホース31を介して塗料供給装置30に連結されており、塗料供給装置30から供給される塗料を塗装ガン20から塗布することにより自動車ボディBを静電塗装することが可能となっている。塗装ロボット10及び塗料供給装置30には、制御装置40が制御可能に接続されている。
The
被塗物である自動車ボディBは、移動台車Dにより塗装ブースS内を移動可能となっており、塗装ロボット10は、移動する自動車ボディBに追従しながら塗装作業(トラッキング動作)を行うことが可能となっている。
The car body B, which is the object to be coated, can be moved in the paint booth S by the moving carriage D, and the
本実施形態における塗装ロボット10は、図2に示すような第1軸11〜第6軸16から成る6つの関節を備えた多関節ロボットであり、先端に装着された塗装ガン20を3次元空間上で任意に移動及び姿勢制御することが可能となっている。
The
なお、このような骨格系を有する塗装ロボット10に教示した教示点間を直線補間する場合、逆変換の方程式を用いて、教示点の座標TPm(Xm、Ym、Zm、αm、βm、γm)から塗装ロボット10の第1軸〜第6軸11〜16の角度(S1、S2、S3、S4、S5、S6)が算出される。この際、第5軸15の角度S5が0度近傍(具体的には、例えば−5度≦S5≦+5度)となると、塗装ロボット10の姿勢の解が無限大となってしまい、塗装ロボット10の姿勢が一意的に定まらない特異点となってしまう場合がある。
In addition, when linear interpolation is performed between teaching points taught to the
塗装ガン20は、特に図示しないが、塗料を微粒化して噴霧するために回転可能に支持されたベルカップ(霧化頭)を備えた回転霧化式塗装ガン(ベル式塗装ガン)である。塗装ガン20のベルカップは、実質的に真円形状の開口を有するカップ形状を有している。塗装時には、このベルカップがその軸心を中心として回転しながら塗料を噴霧し、周囲から噴射されるシェーピングエアにより噴霧パターンを整えながら塗装を行う。
Although not particularly illustrated, the
図3に示すように、この塗装ガン10から噴霧された塗料は、被塗物である自動車ボディBの表面に実質的に真円形状の塗装パターンを形成する。塗装パターンが真円形状であるので、塗装ガン20のγの値が任意であっても塗装品質上特に影響はなく、塗装品質のために塗装ガン20のγ回転を制御する必要がない。なお、本発明においては、塗装ガンの形態は回転霧化式塗装ガンに特に限定されず、被塗物に塗着した際の塗装パターンが実質的に真円形状であれば、例えばエア霧化式塗装ガンであっても良い。
As shown in FIG. 3, the paint sprayed from the
図4は本発明の実施形態に係る塗装ロボットの教示方法を示すフローチャート、図5は本発明の実施形態における塗装ロボットへの教示点を説明するための自動車ボディの正面図、図6Aは変更前の塗装ガンの姿勢を示す概念図、図6Bは変更後の塗装ガンの姿勢を示す概念図である。 FIG. 4 is a flowchart showing a method for teaching a painting robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a front view of an automobile body for explaining teaching points to the painting robot in the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6B is a conceptual diagram showing the posture of the paint gun after change.
以下に、本発明の実施形態における塗装ロボットの教示方法について説明する。 Below, the teaching method of the painting robot in embodiment of this invention is demonstrated.
先ず、図5に示すように、自動車ボディBを塗装するのに必要な教示点TPm(図5に示す例ではTP1〜TP8)を塗装ロボット10に教示する。なお、塗装品質を確保するために、各教示点TPmは、自動車ボディBの表面から塗装ガン20までの距離が一定となっており、自動車ボディBの表面に対する塗装ガン20の姿勢も一定となっている。
First, as shown in FIG. 5, teaching points TP m (TP 1 to TP 8 in the example shown in FIG. 5) necessary for painting the automobile body B are taught to the
次に、図4のステップS10に示すように、ある教示点TPm(例えば図5のTP1)と、次の教示点TPm+1(例えば図5のTP2)との間を結ぶ直線上に、仮想の教示点TQiをN個作成して、当該直線上の塗装ロボット10の姿勢を計算する。
Next, as shown in step S10 of FIG. 4, on a straight line connecting a certain teaching point TP m (for example, TP 1 in FIG. 5) and the next teaching point TP m + 1 (for example, TP 2 in FIG. 5). Then, N virtual teaching points TQ i are created, and the posture of the
次いで、先ずi=1の場合において(ステップS20)、教示点TPmの座標と次の教示点TPm+1の座標とから、仮想教示点TQ1の直線補間時の塗装ロボット10の各軸11〜16の角度(S1、S2、S3、S4、S5、S6)の値を算出する(ステップS30)。
Then, first, i = 1 for when (step S20), from the coordinate and the next teaching point TP m + 1 of the coordinates of the taught point TP m, each axis of the
次いで、ステップS30にて算出した塗装ロボット10の姿勢において、第5軸15の角度S5が0度近傍であるか否かの判断を行う(ステップS40)。
Next, it is determined whether or not the angle S5 of the
ステップS40の判断において、第5軸15の角度S5が0度近傍であると判断された場合(ステップS40にてYES)には、図6Aに示す仮想教示点TQ1における塗装ガン20の姿勢をγ方向に回転させて、図6Bに示す仮想教示点TQ1’のように変更する(ステップS50)。ここで、図6Aでは、変更前の仮想教示点TQ1のγ値がγiとなっているのに対し、図6Bでは、変更後の仮想教示点TQ1’のγ値がγi’に変更されている。塗装ガン20の姿勢をγ方向に回転させることにより、塗装ロボット10の第5軸15の角度S5が0度近傍から遠ざかるので、塗装ロボット10の姿勢が特異点となるのを回避することができる。
In the determination of step S40, in a case where the angle S5 in the
次いで、変更後の仮想教示点TQ1’における塗装ロボット10の姿勢(S1、S2、S3、S4、S5、S6)の値を算出し(ステップS30)、塗装ロボット10の姿勢において第5軸15の角度S5が0度近傍であるか否かの判断を再度行う(ステップS40)。
Next, the value of the posture (S1, S2, S3, S4, S5, S6) of the
第5軸15の角度S5が未だ0度近傍である場合(ステップS40にてYES)には、再度、仮想教示点の変更を行う(ステップS50)。
If the angle S5 of the
一方、ステップS40の判断において、第5軸15の角度S5が、例えば10度のように0度近傍でない場合(ステップS40にてNO)には、仮想教示点TQ1において塗装ロボット10が特異点をとっていないと判断して、その仮想教示点TQ1を新たな教示点として記憶する(ステップS60)。なお、ステップS50にて仮想教示点TQ1がTQ1’に変更されている場合には、ステップS60においては変更後の仮想教示点TQ1’が新たな教示点として記憶される。
On the other hand, in the determination of step S40, the angle S5 in the
ステップS10において教示点TP1、TP2の間に作成されたTQ2〜TQNについても(ステップS70及びS80)、以上の処理(ステップS30〜S60)を繰り返し、特異点を回避した仮想教示点を新たな教示点として記憶する。次いで、ステップS90において、新教示点TQ1〜TQN(仮想教示点の変更が行われている場合にはTQi’)について通常の直線補間を行って、教示点TPm、TPm+1間の教示を完了する。
For TQ 2 to TQ N created between the teaching points TP 1 and TP 2 in step S 10 (steps S 70 and S 80), the above processing (
図5に示す動作軌跡を例にした場合には、以上の処理を、TP1とTP2の間、TP3とTP4の間、TP5とTP6の間、及び、TP7とTP8の間についてそれぞれ行って、それぞれの教示点間における特異点を回避する。 Taking the motion trajectory shown in FIG. 5 as an example, the above processing is performed between TP 1 and TP 2 , between TP 3 and TP 4 , between TP 5 and TP 6 , and between TP 7 and TP 8. To avoid singular points between each teaching point.
また、トラッキング動作の再生時や、コンベアの一旦停止、プログラム修正等により塗装ロボット10の姿勢が変化している場合に、上記の処理を行って特異点を取り除いても良い。
Further, the singular point may be removed by performing the above processing when the tracking operation is replayed or when the posture of the
以上のように本実施形態では、塗装ガン20を回転させることにより、塗装ロボット10の各軸11〜16の値(S1、S2、S3、S4、S5、S6)が修正されるので、特異点を回避することができる。また、塗装パターンが実質的に真円であるので、塗装ガン20を回転させても、塗装品質は維持される。
As described above, in this embodiment, by rotating the
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、教示点間における塗装ロボットの姿勢が特異点をとる場合について説明したが、本発明においては、特にこれに限定されず、教示点TPm(図5におけるTP1〜TP8)において塗装ロボットの姿勢が特異点となる場合に、当該教示点TPmにおける塗装ガン20の姿勢をγ方向に回転させて教示点TPm’に変更しても良く、さらに変更後の教示点TPm’を新教示点として教示しても良い。
For example, in the above-described embodiment, the case where the posture of the painting robot between the teaching points takes a singular point has been described. However, the present invention is not particularly limited to this, and the teaching point TP m (TP 1 to TP 1 in FIG. when the posture of the painting robot is a singular point in the TP 8), it may be changed the attitude of the
10…塗装ロボット
11…第1〜第6の関節
20…塗装ガン
30…塗料供給装置
31…塗料配管
40…制御装置
B…自動車ボディ
D…移動台車
L…塗装ライン
S…塗装ブース
DESCRIPTION OF
Claims (5)
教示点の間を補間する際に、直線補間した前記塗装ロボットの姿勢を予め算出し、その姿勢が特異点をとる場合に、前記塗装ガンの中心軸を中心として前記塗装ガンを回転させて、前記特異点を回避する姿勢に前記塗装ロボットの姿勢を変更することを特徴とする塗装ロボットの教示方法。 A method for teaching a painting robot equipped with a painting gun,
When interpolating between teaching points, calculate the posture of the painting robot that has been linearly interpolated in advance, and when the posture takes a singular point, rotate the painting gun around the central axis of the painting gun, A method for teaching a painting robot, wherein the posture of the painting robot is changed to a posture that avoids the singular point.
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- 2006-12-05 JP JP2006328509A patent/JP2008137143A/en active Pending
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