脱机编程装置制造方法
脱机编程装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种脱机编程装置（10），其包含：根据选择的动作图形全部涂抹所选择的立体形状的曲面或者连续的多个平面，并使向工件模型的面投影动作图形地在虚拟空间内配置立体形状的立体形状配置部（27）；向工件模型的面投影动作图形来生成刀具的加工路径的加工路径生成部（28）；以及根据生成的加工路径和工件模型的面的法线方向，自动决定刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部（29）。
【专利说明】脱机编程装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及示教具有加工在作业空间内配置的工件、即被加工部件的刀具的机器人的程序的脱机编程装置。
【背景技术】
[0002]在使用在机器人上装备的刀具加工工件时，需要事前示教机器人的动作。日本特开平5 - 289722号公报公开了在工件的涂装对称面中示教用于加工工件的刀具的移动开起点和移动结束点，生成刀具的加工路径的方法。
[0003]另外，在日本特许第3500739号公报中公开了从指定的示教点的数目判断工件的要加工的一部分，生成加工路径的方法。进而，在日本特许第3903617号公报中公开了用平行线区分机器人的作业区域，把机器人的往复动作的动作点作为展开往复数据计算的方法。进而，在日本特许第4246324号公报中公开了根据在实际作业时存储的刀具的位置姿势生成作业者的动作图形，在机器人的示教中利用的方法。
[0004]但是，在现有技术中为完全加工工件的表面全体，需要在工件上的极多的地方求刀具的位置或者位置姿势。进而，在工件的要加工的面包含弯曲部的情况下，使适合工件的表面那样生成刀具的加工路径困难。因此，为生成那样的加工路径需要许多工时。
【发明内容】
[0005]鉴于上述情形而提出本发明，其目的在于提供一种脱机编程装置，其能够大幅削减为求出加工工件的刀具的位置或者位置姿势而要求的工时。
[0006]为实现上述目的，根据第一方式，提供一种脱机编程装置，其示教具有对在作业空间内配置的工件进行加工的刀具的机器人的程序，其特征在于，具有:生成以三维方式表现上述作业空间的虚拟空间的虚拟空间生成部；在通过上述虚拟空间生成部生成的上述虚拟空间内配置上述工件的工件模型、上述机器人的机器人模型以及上述刀具的刀具模型的模型配置部；存储由表示上述刀具的周期性动作的连续的轨迹形成的多种动作图形的动作图形存储部；存储包含曲面的立体形状以及包含连续的多个平面的立体形状的立体形状存储部；从在上述动作图形存储部中存储的上述多种动作图形中选择一种动作图形的动作图形选择部；从上述立体形状存储部中选择包含上述曲面的立体形状或者包含上述连续的多个平面的立体形状的立体形状选择部；根据通过上述动作图形选择部选择的一种动作图形全部涂抹通过上述立体形状选择部选择的上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面，并使向上述工件模型的至少一个面投影上述动作图形地在上述虚拟空间内配置上述立体形状的立体形状配置部；向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形，来生成上述刀具的加工路径的加工路径生成部；和根据通过该加工路径生成部生成的上述加工路径和上述工件模型的上述至少一个面的法线方向，自动决定上述刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部。[0007]根据第二方式，在第一方式中，还具有:投影方向指定部，其指定向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形的方向。
[0008]根据第三方式，在第一方式中，还具有变更上述立体形状的尺寸的尺寸变更部。
[0009]根据第四方式，在第一方式中，还具有变更上述动作图形中的上述周期性动作的间距间隔的间距间隔变更部。
[0010]根据第五方式，在第一方式中，还具有指定通过上述动作图形表示的上述刀具的行进方向以及往复方向中的至少一方的方向指定部。
[0011]根据第六方式，在第一方式中，还具有变更上述动作图形中的往复运动的起点以及终点的位置的位置变更部。
[0012]根据第七方式，在第一方式中，还具有在上述虚拟空间内指定接触上述工件的上述刀具的接触区域的接触区域指定部，上述刀具位置姿势决定部根据通过上述接触区域指定部指定的上述接触区域，从上述加工路径自动求出与上述工件模型接触时的上述刀具模型的位置或者位置姿势。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]从在附图中表示的本发明的典型的实施方式的详细的说明中，能够更加明了本发明的这些目的、特征和优点以及其他的目的、特征和优点。
[0014]图1是基于本发明的第一实施方式的脱机编程装置的概念图。
[0015]图2是表示动作图形存储部的细节的图。
[0016]图3是表示立体形状存储部的细节的图。
[0017]图4是表示图1表示的脱机编程装置的动作的流程图。
[0018]图5A是第一工件模型的第一立体图。
[0019]图5B是第一工件模型的第二立体图。
[0020]图5C是第一工件模型的第三立体图。
[0021]图是第一工件模型的第四立体图。
[0022]图6是图表示的第一工件模型的纵断面图。
[0023]图7是表示基于本发明的第二实施方式的脱机编程装置的显示部的图。
[0024]图8A是第二工件模型的第一立体图。
[0025]图8B是第二工件模型的第二立体图。
[0026]图8C是第二工件模型的第三立体图。
[0027]图9A是第一工件模型的第五立体图。
[0028]图9B是第一工件模型的第六立体图。
[0029]图9C是第一工件模型的第七立体图。
[0030]图9D是第一工件模型的第八立体图。
[0031]图10是图9D表示的第一工件模型的纵断面图。
[0032]图11是立体形状以及第一工件模型的立体图。
[0033]图12是立体形状以及第二工件模型的立体图。
[0034]图13是立体形状以及第一工件模型的立体图。[0035]图14是用于说明变更立体形状的长度、宽度以及纵深的图。
[0036]图15是用于说明变更立体形状的半径以及中心角的图。
[0037]图16是用于说明变更动作图形的间距间隔的图。
[0038]图17A是用于说明变更动作图形的行进方向的第一图。
[0039]图17B是用于说明变更动作图形的行进方向的第二图。
[0040]图18A是用于说明变更动作图形的行进方向的第三图。
[0041]图18B是用于说明变更动作图形的行进方向的第四图。
[0042]图19A是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的轴线方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第一图。
[0043]图19B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的轴线方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第二图。
[0044]图20A是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的圆周方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第一图。
[0045]图20B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的圆周方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第二图。
[0046]图21A是第一工件模型的另一立体图。
[0047]图21B是图21A表示的第一工件模型的纵断面图。
[0048]图22A是第一工件模型的再另一立体图。
[0049]图22B是图22A表示的第一工件模型的纵断面图。
[0050]图23是表示基于本发明的第三实施方式的脱机编程装置的显示部的图。
[0051]图24A是刀具的接触区域小的情况下的刀具的侧面图。
[0052]图24B是图24A表示的刀具以及工件的侧面图。
[0053]图25A是刀具的接触区域大的情况下的刀具的侧面图。
[0054]图25B是图25A表示的刀具以及工件的侧面图。
【具体实施方式】
[0055]下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式，在以下的附图中，给同样的构件附以同样的参照符号。为容易理解，适当变更这些附图的比例尺。
[0056]图1是基于本发明的第一实施方式的脱机编程装置的概念图。如图1所示，脱机编程装置10主要包含显示部11，例如液晶显示器或者CRT等，和控制装置12例如数字计算机。
[0057]根据图1可知，在显示部11上，分别表示具有刀具15的机器人13的模型和工件W的模型。这些刀具15、机器人13以及工件W的模型间的位置关系与现实的位置关系对应。因此，脱机编程装置10在脱机示教具有刀具15的机器人13加工工件W时的程序中使用。此外，有时把刀具15、机器人13以及工件W等的模型简称为刀具15、机器人13以及工件W
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[0058]这里，第一实施方式中的刀具15是射出研磨剂等的粒子进行清洁的喷射装置。另夕卜，工件W是有底的箱形形状，其断面是具有圆形的角部的矩形。下面把这样形状的工件W称为第一工件Wl。[0059]如图1所示，控制装置12，作为生成以三维方式表现机器人13的作业空间的虚拟空间的虚拟空间生成部21、和在通过虚拟空间生成部21生成的虚拟空间内配置工件W的工件模型、机器人13的机器人模型以及刀具15的刀具模型的模型配置部22起作用。如上述，刀具模型、机器人模型以及工件模型之间的位置关系与现实的作业空间中的刀具15、机器人13以及工件W的位置关系对应。
[0060]进而，控制装置12，作为存储由表示刀具15的周期性动作的连续的轨迹形成的多种动作图形的动作图形存储部23、存储包含曲面的立体形状A2以及包含多个连续的平面的立体形状Al的立体形状存储部24、从在动作图形存储部23中存储的多种动作图形中选择一种动作图形的动作图形选择部25、从立体形状存储部24中选择包含曲面的立体形状A2或者包含多个连续的平面的立体形状Al的立体形状选择部26起作用。
[0061]进而，控制装置12，作为根据通过动作图形选择部25选择的一种动作图形全部涂抹通过立体形状选择部26选择的立体形状的曲面或者多个连续的平面，并在虚拟空间内配置立体形状使向工件模型的至少一个面投影动作图形的立体形状配置部27起作用。
[0062]进而，控制装置12，作为向工件模型的至少一个面投影用于全部涂抹立体形状的曲面或者多个连续的平面的动作图形来生成刀具的加工路径的加工路径生成部28 ;和根据通过加工路径生成部28生成的加工路径和工件模型的至少一个面的法线方向，自动决定刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部29起作用。
[0063]进而，控制装置12作为投影方向指定部30起作用，即，指定向工件模型的至少一个面投影用于全部涂抹立体形状的曲面或者多个连续的平面的动作图形的方向。进而，控制装置12作为变更立体形状Al、A2的尺寸的尺寸变更部31、和变更动作图形中的周期性动作的间距间隔的间距间隔变更部32起作用。
[0064]进而，控制装置12作为方向指定部33起作用，即指定通过动作图形表示的刀具15的行进方向以及往复方向中的至少一方。进而，控制装置12作为位置变更部34起作用，SP变更动作图形中的往复运动的起点以及终点的位置。进而，控制装置12作为接触区域指定部35起作用，即在虚拟空间内指定接触工件W的刀具15的接触区域。此外，假定控制装置12当然也具有存储各种数据以及各种程序的存储部、鼠标、键盘等输入部。
[0065]图2是表示动作图形存储部的细节的图。动作图形存储部23存储表示刀具15的动作的多个动作图形。如图2所示，动作图形是表示刀具周期性动作的连续的轨迹。动作图形例如包含伴随在一个方向的勻速运动同时在大体与该方向垂直的另一方向上的往复运动的重复。在图2中表示出大致V字形状、大致N字形状、大致U字形状以及大致旋涡形状的动作图形。只要是使刀具15在一个方向行进同时在大体与该方向垂直的另一方向上往复运动的动作图形，则也可以存储其他形状的图形。
[0066]图3是表示立体形状存储部的细节的图。如图3所示，立体形状存储部24主要存储包含多个连续的平面的立体形状Al和包含曲面的立体形状A2。在图3中立体形状Al具有三个连续的平面，但是立体形状Al也可以仅具有两个连续的平面。另外，立体形状Al的互相邻接的平面成直角，但是也可以是和直角不同的角度。
[0067]另外，图3等表示的立体形状A2是圆筒的圆周面的一部分，具有扇形的端面。在图3中，扇形的端面的中心角是90°。但是，立体形状A2也可以具有与圆筒的圆周面不同的曲面。此外，假定上述的尺寸变更部31能够变更立体形状A1、A2的各种尺寸。[0068]一旦选择，就根据多个动作图形中的一个动作图形全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面。同样，根据多个动作图形中的一个动作图形全部涂抹立体形状A2的曲面。但是，假定不根据动作图形全部涂抹立体形状A2的其他的面。
[0069]图4是表示图1表示的脱机编程装置的动作的流程图。下面参照图4说明本发明的脱机编程装置10的动作。
[0070]首先，在图4的步骤SI，虚拟空间生成部21生成作业空间的虚拟空间，在显示部11上显示。进而，模型配置部22生成刀具15、机器人13以及工件W的各个的模型，在显示部11的虚拟空间内如上述配置。
[0071]接着，在步骤S2，操作者通过动作图形选择部25从动作图形存储部23中选择一个动作图形。进而，在步骤S3，操作者通过立体形状选择部26从立体形状存储部24中同样选择包含多个连续的平面的立体形状Al或者包含曲面的立体形状A2。以下，作为选择大致U字形状的动作图形同时选择包含多个连续的平面的立体形状Al继续说明。
[0072]接着，在步骤S4，立体形状配置部27根据大致U字形状的动作图形全部涂抹所选择的立体形状Al的多个连续的平面。然后，立体形状配置部27还在显示部11的虚拟空间内配置那样的立体形状Al。
[0073]图5A?图是第一工件模型的立体图。如图5A所示，立体形状配置部27仅简单地在显示部11的虚拟空间内配置立体形状Al，有时立体形状Al相对于第一工件模型Wl不是适当的朝向。
[0074]在这样的情况下，如图5A以及图5B所示，立体形状配置部27变更立体形状Al的朝向，使适合第一工件模型W1。具体说，定位立体形状Al，使立体形状Al的多个连续的平面相对于第一工件模型Wl的多个连续的内表面的各个平行。
[0075]再次参照图4，在步骤S5，加工路径生成部28向第一工件模型Wl的内表面投影要全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面的动作图形。如图5C所示，向对应的第一工件模型Wl的各个内表面投影立体形状Al的各平面的动作图形。其结果，如图所示，在第一工件模型Wl的多个连续的平面上，被投影的立体形状Al作为加工路径BI显示。进而，当参照作为图表示的第一工件模型的纵断面图的图6时，可知加工路径BI是选择的大致U字形状的动作图形的相似形。
[0076]根据图可知，因为第一工件模型Wl的断面是具有圆形的角部的矩形，所以特别在角部生成加工路径BI困难。但是在本发明中，通过简单地向工件W的内表面投影动作图形生成加工路径BI，所以即使在工件W的角部也能够容易地生成加工路径BI。
[0077]接着，在图4的步骤S6，根据加工路径BI和第一工件模型Wl的连续的多个内表面的法线方向，刀具位置姿势决定部29自动地决定刀具15的模型的位置或者位置姿势。在刀具15相对于工件W是希望的角度时，例如在刀具15相对于第一工件Wl的内表面垂直时，刀具15能够有效地发挥其功能。因此，在步骤S6，关于加工路径BI的某个地方的刀具15的位置姿势，如果使刀具15相对于工件W成为希望的角度那样配置，则自动地决定。刀具位置姿势决定部29沿加工路径BI依次实施那样的作业，由此，能够历经加工路径BI全体决定刀具15的位置或者位置姿势。
[0078]这样，在第一实施方式中，向工件W的内表面投影用于全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面的动作图形来生成刀具15的加工路径BI。因此，生成的加工路径BI适合工件W的内表面的形状。进而，在本发明中，能够根据这样的加工路径BI自动地决定刀具15的位置或者位置姿势。因此，即使在工件W的要加工的面是包含弯曲部例如角部的情况下，也能够容易地求出加工路径BI，其结果，能够大幅削减为求出刀具15的位置或者位置姿势要求的工时。
[0079]图7是表示基于本发明的第二实施方式的脱机编程装置的显示部的图。根据图7可知，在显示部11中，分别表示具有刀具16的机器人13的模型和工件W的模型。第二实施方式中的刀具16是大体圆锥形的研磨机。另外，在图7中表示出圆筒型的工件W，通过固定部17固定。以下把这样形状的工件W称为第二工件W2。
[0080]进而，图8A?图8C是第二工件模型的立体图。下面参照图4以及图7到图8C，说明本发明的第二实施方式中的脱机编程装置10的动作。在图4的步骤SI，如图7所示在显示部11上显示机器人13、刀具16以及第二工件W2。另外，在第二实施方式中，操作者从动作图形存储部23中选择大致W字形状的图形，并从立体形状存储部24中选择包含曲面的立体形状A2 (步骤S2、步骤S3)。
[0081 ] 接着，在步骤S4，立体形状配置部27根据大致W字形状的动作图形全部涂抹所选择的立体形状A2的曲面。但是，为简洁的目的，在图8A等中未表示动作图形。并且，如图8A所示，立体形状配置部27在显示部11的虚拟空间内配置那样的立体形状A2。
[0082]在图8A中，虽然立体形状A2的轴线方向与第二工件W2的轴线方向一致，但是立体形状A2相对于第二工件W2的周面的一部分没有被配置在适当的朝向。因此，立体形状配置部27把立体形状A2的位置姿势相对于第二工件W2适当变更。由此，如图SB所示，立体形状A2的曲面相对于第二工件W2的圆周面的一部分平行。
[0083]然后，在步骤S5，加工路径生成部28向第二工件W2的外表面投影用于全部涂抹立体形状A2的曲面的动作图形。由此，如图8C所示，立体形状A2的动作图形，作为加工路径B2向第二工件W2的圆周面投影。关于步骤S6，因为和上述大体相同，所以省略再次的说明。
[0084]这样，在第二实施方式中，向工件W的外表面投影用于全部涂抹立体形状A2的曲面的动作图形来生成刀具16的加工路径B2。因此，生成的加工路径B2适合工件W的圆周面的形状。进而，能够根据那样的加工路径B2决定刀具16的位置或者位置姿势。因此，SP使工件W自身是圆筒形，也能够容易地求出加工路径B2，其结果，能够大幅削减为求出刀具16的位置或者位置姿势要求的工时。
[0085]图9A?图9D是第一工件模型的立体图。另外，图10是图9D中表示的第一工件模型的纵断面图。以下，参照图4以及图9A到图10，说明本发明的另一实施方式。
[0086]在图4的步骤SI，如图1所示在显示部11上显示机器人13、刀具15以及第一工件W1。然后，在该另一实施方式中，操作者从动作图形存储部23中选择大致U字形状的图形，并从立体形状存储部24中选择包含曲面的立体形状A2(步骤S2、步骤S3)。此时，比较图8A和图9A可知，假定如后述可以变更立体形状A2的尺寸，例如半径、轴向长度、中心角。
[0087]接着，在步骤S4，立体形状配置部27根据大致U字形状的动作图形全部涂抹所选择的立体形状A2的曲面。然后，如图9A所示，立体形状配置部27在显示部11的虚拟空间中的第一工件Wl内部配置那样的立体形状A2。
[0088]在图9A中，立体形状A2没有被配置在相对于第一工件Wl适当的朝向上。因此，立体形状配置部27相对于第一工件Wl适当变更立体形状A2的位置姿势。由此，如图9B所示，面对立体形状A2的曲面的底面相对于第一工件Wl的底面平行。
[0089]然后，在步骤S5，如图9C所示，加工路径生成部28向第一工件Wl的内表面投影用于全部涂抹立体形状A2的曲面的动作图形。由此，立体形状A2的动作图形被作为加工路径B3向第一工件Wl的内表面投影(希望参照图9D)。
[0090]另外，当参照图10时，可知加工路径B3与所选择的大致U字形状的动作图形是相似形。关于步骤S6，因为与上述大体相同，所以省略再次的说明。这样，可知即使在另一实施方式中也能够得到与上述同样的效果。
[0091]可是，在图5C中，在从内侧朝向外侧的方向上在第一工件Wl的外表面上投影用于全部涂抹立体形状Al的动作图形。但是，也可以通过投影方向指定部30指定该投影方向。
[0092]图11是立体形状以及第一工件模型的立体图。在图11中，立体形状Al被配置在第一工件Wl的外侧。如图所示，立体形状Al比第一工件Wl大，根据大致U字形状的图形全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面。
[0093]在图11中如黑箭头所示，通过投影方向指定部30把投影方向指定为从外侧朝向内侧的方向。由此，在第一工件Wl的外表面上形成加工路径B4。与此相对，在投影方向是从内侧朝向外侧的方向的情况下，如图所示，加工路径BI在第一工件Wl的内表面上形成。
[0094]图12是立体形状以及第二工件模型的立体图。在图12中，立体形状A2被配置在第二工件W2的内部。如图所示，立体形状A2比第二工件W2小，根据大致W字形状的图形全部涂抹立体形状A2的曲面。
[0095]在图12中如箭头所示，通过投影方向指定部30把投影方向指定为从内侧朝向外侧的方向。由此，在第二工件W2的内表面上形成加工路径B5。与此相对，在投影方向是从外侧朝向内侧的方向的情况下，如图8C所示，加工路径B2在第二工件W2的外表面上形成。
[0096]进而，图13是立体形状以及第一工件模型的立体图。在图13中，立体形状A2被配置在第一工件Wl的外侧。如图所示，立体形状A2比第一工件Wl大，根据大致U字形状的图形全部涂抹立体形状A2的曲面。
[0097]在图13中如黑箭头所示，通过投影方向指定部30把投影方向指定为从外侧朝向内侧的方向。由此，在第一工件Wl的外表面上形成加工路径B6。与此相对，在投影方向是从内侧朝向外侧的方向的情况下，如图9D所示，加工路径B3在第一工件Wl的内表面上形成。
[0098]图14是用于说明变更立体形状的长度、宽度以及纵深的图。立体形状Al具有三个连续的平面。如图14所示，当操作者使用尺寸变更部31时，可以变更立体形状Al的高度，另外也可以变更位于立体形状Al的两端的两个平面的长度。
[0099]另外，图15是用于说明变更立体形状的半径以及中心角的图。图15中表示的立体形状A2的中心角大致为180°。然后，当操作者使用尺寸变更部31时，例如能够把立体形状A2的中心角变更为90°。另外，根据图15可知，通过尺寸变更部31，也能够变更立体形状A2的轴向长度。这样，在本发明中，能够根据工件的形状变更动作图形被投影的立体形状。
[0100]图16是用于说明变更动作图形的间距间隔的图。当沿形成的加工路径进行加工时，有时根据刀具15、16的性能加工密度过小，或者过大。在那样的情况下，优选通过间距间隔变更部32进行动作图形的变更。在图16中，关于大致U字形状的图形，表示使其间距间隔减小的情况或者增大的情况。通过这样的操作，可知能够变更工件的要加工的面的加
工密度。
[0101]图17A、图17B、图18A以及图18B是用于说明变更动作图形的前进方向的图。在图17A中，表示具有根据大致U字形状的图形全部涂抹的多个连续的平面的立体形状Al。如图17A所示，立体形状Al的大致U字形状的动作图形由在水平方向重复的往复运动、和在往复运动的行程的端部交替进行的微小距离的铅直方向的移动构成。
[0102]图17A表示的动作图形的铅直方向的移动，从下方朝向上方。操作者可以使用方向指定部33指定该方向。在图17B中，表示通过方向指定部33指定了从上方朝向下方的铅直方向的移动的动作图形。
[0103]同样在图18A中表示具有根据大致U字形状图形全部涂抹的多个连续的平面的立体形状Al。在图18A中，通过方向指定部33把往复运动指定为铅直方向同时把以微小距离的移动指定在水平方向上，这一点与图17A表示的立体形状Al不同。
[0104]另外，图18A中的水平方向的移动从右方向左方延伸。当通过方向指定部33把水平方向的移动指定为从左方向右方时，得到图18B表示的立体形状Al。可知当这样使用方向指定部33时，能够根据工件W的面的形状指定立体形状Al的动作图形的方向。
[0105]图19A以及图19B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的轴线方向平行的情况下变更动作图形的前进方向的图。在这些图中，根据大致W字形状的动作图形全部涂抹与第二工件W2对应配置的立体形状A2的曲面。另外，根据图可知，立体形状A2的大致W字形状的动作图形由相对于轴线方向大体平行重复的往复运动、和在往复运动的行程的端部交替地进行的微小距离的圆周方向的移动构成。
[0106]图19A表示的动作图形的圆周方向移动是反时针。另外，在图19B中，表示通过方向指定部33指定顺时针的圆周方向的移动的动作图形。
[0107]进而，图20A以及图20B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的圆周方向平行的情况下变更动作图形的前进方向的图。在这些图中，同样表示了具有根据大致W字形状图形全部涂抹的曲面的立体形状A2。另外，根据图可知，立体形状A2的大致W字形状的动作图形由相对于圆周方向大体平行重复的往复运动、和在往复运动的行程的端部交替进行的微小距离的轴线方向的移动构成。在图20A中，通过方向指定部33把往复运动指定为圆周方向同时把微小距离的移动指定为轴线方向这一点，与图19A中表示的立体形状A2不同。
[0108]另外，图20A中的轴线方向的移动从第二工件W2的基端朝向前端延伸。当通过方向指定部33把轴线方向的移动指定为从前端朝向基端时，得到图20B中表示的立体形状A2。可知通过这样使用方向指定部33，能够根据工件W的面的形状指定立体形状A2的动作图形的方向。
[0109]图21A以及图22A是第一工件模型的另一立体图。在图21A中，通过大致U字形状图形形成的加工路径BI在第一工件Wl的内表面上形成。如在图21A中用黑圆圈所示，大致U字形状图形的端部，位于第一工件W的互相面对的两个内表面的各个上。
[0110]图21B是图21A表示的第一工件模型的纵断面图。在图21B中，仅表示出第一工件模型Wl的三个连续的内表面中的正中间的内表面。因此，在图21B中，仅表示加工路径BI的一部分，在图21A中未表不用黑圆圈表不的大致U字形状的图形的端部。
[0111]这里，位置变更部34，使动作图形的端部的位置、即往复运动的起点和终点的位置如所希望的那样变更。操作者操作位置变更部34，由此使图21A中用黑圆圈表示的动作图形的一部分的端部分别在用白箭头表示的方向上在显示部11上移动。
[0112]在图22A中用虚线围起来的地方，变更动作图形的往复运动的端部的位置。图22B是表示图22A中表示的第一工件模型的纵断面图的与图21B同样的图。如图22B的虚线所示，使动作图形的被变更的一部分的端部，向第一工件Wl的三个连续的内表面中的正中间的内表面移动。可知通过使用这样的位置变更部34，能够根据工件的面的形状进行加工路径BI的微调整。
[0113]图23是表示基于本发明的第三实施方式的脱机编程装置的显示部的图。根据图23可知，在显示部11上，分别表示具有刀具17的机器人13的模型和工件W3的模型。第三实施方式中的刀具17是大致圆板状的研磨机。另外，图23中的工件W是具有弯曲的上表面的板。下面把这样形状的工件W称为第三工件W3。
[0114]进而，图24A是刀具的接触区域小的情况下的刀具的侧面图。另外，图24B是图24A表示的刀具以及工件的侧面图。在图24A中，刀具17相对于工件的接触区域通过接触区域指定部35预先指定为接触区域Z1。如图所示，接触区域Zl被指定为刀具17的加工面的中心附近，相对于刀具17自身非常小。
[0115]在刀具17加工第三工件W3时，刀具17相对于第三工件W3的加工部位需要成为预定的角度，例如直角。因此，在接触区域Zl小的情况下，如图24B所示，根据加工路径自动地决定刀具17加工第三工件W3时的刀具17的位置姿势。
[0116]另外，图25A是刀具的接触区域大的情况下的刀具的侧面图。另外，图25B是图25A表示的刀具以及工件的侧面图。在图25A中，假定刀具17的接触区域通过接触区域指定部35变更为接触区域Z2。根据图25A可知，接触区域Z2被指定为刀具17的加工面的几乎全体。
[0117]在图25B中，表示了在第三工件W3的中央部和两个边缘部的各部的刀具17。在第三工件W3的中央，因为接触区域Z2的大部分接触第三工件W3，所以刀具17的位置姿势根据加工路径自动地决定。
[0118]与此相对，在刀具17位于第三工件W3的边缘附近时，因为接触区域Z2大所以有时刀具17的一部分接触配置有第三工件W3的表面L。在本发明中，在第三工件W3的边缘附近，刀具17在最接近接触区域Z2中的表面L的部分接触第三工件W3。由此，能够根据加工路径自动地决定刀具17的位置姿势，同时也能够避免加工第三工件W3时刀具17接触表面L0
[0119]在第一方式中，向工件的面投影用于全部涂抹立体形状的曲面或者多个连续的平面的动作图形来生成刀具的加工路径。因此，生成的加工路径适合工件的面的形状。进而，能够根据那样的加工路径自动地决定刀具的位置或者位置姿势。因此，即使在工件的要被加工的面包含弯曲部的情况下或者在工件自身是筒形的情况下，也容易求出加工路径，其结果，能够大幅削减为求出刀具的位置或者位置姿势要求的工时。
[0120]在第二方式中，能够根据工件的要被加工的面的形状变更投影动作图形的方向。[0121]在第三方式中，能够变更包含曲面的立体形状或者包含多个连续的平面的立体形状的尺寸。因此，能够根据工件的形状变更要根据动作图形全部涂抹的立体形状。
[0122]在第四方式中，能够根据工件的面的形状变更动作图形的间距间隔。因此，能够变更工件的要被加工的面的加工密度。此外，动作图形例如包含伴随在一个方向上的匀速移动的同时，在与其大体垂直的另一方向上的往复运动的重复。
[0123]在第五方式中，能够根据工件的面的形状指定动作图形的方向。
[0124]在第六方式中，能够根据工件的面的形状进行加工路径的微调整。
[0125]在第七方式中，能够削减调整通过接触区域指定部指定的区域接触工件模型时的工件模型的位置或者位置姿势的工时。
[0126]使用典型的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员理解，在不脱离本发明的范围的情况下，能够进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。
【权利要求】
1.一种脱机编程装置(10)，其示教具有对在作业空间内配置的工件进行加工的刀具的机器人(13)的程序，其特征在于，具有: 生成以三维方式表现上述作业空间的虚拟空间的虚拟空间生成部(21); 在通过上述虚拟空间生成部生成的上述虚拟空间内配置上述工件的工件模型、上述机器人的机器人模型以及上述刀具的刀具模型的模型配置部(22)； 存储由表示上述刀具的周期性动作的连续的轨迹形成的多种动作图形的动作图形存储部(23)； 存储包含曲面的立体形状以及包含连续的多个平面的立体形状的立体形状存储部(24)； 从在上述动作图形存储部中存储的上述多种动作图形中选择一种动作图形的动作图形选择部(25)； 从上述立体形状存储部中选择包含上述曲面的立体形状或者包含上述连续的多个平面的立体形状的立体形状选择部(26)； 根据通过上述动作图形选择部选择的一种动作图形全部涂抹通过上述立体形状选择部选择的上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面，并使向上述工件模型的至少一个面投影上述动作图形地在上述虚拟空间内配置上述立体形状的立体形状配置部(27); 向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形，来生成上述刀具的加工路径的加工路径生成部(28);和 根据通过该加工路径生成部生成的上述加工路径和上述工件模型的上述至少一个面的法线方向，自动决定上述刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部(29)。
2.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有:投影方向指定部(30)，其指定向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形的方向。
3.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有变更上述立体形状的尺寸的尺寸变更部(31)。
4.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有变更上述动作图形中的上述周期性动作的间距间隔的间距间隔变更部(32)。
5.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有指定通过上述动作图形表示的上述刀具的行进方向以及往复方向中的至少一方的方向指定部(33)。
6.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有变更上述动作图形中的往复运动的始点以及终点的位置的位置变更部(34)。
7.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有在上述虚拟空间内指定接触上述工件的上述刀具的接触区域的接触区域指定部(35)， 上述刀具位置姿势决定部，根据通过上述接触区域指定部指定的上述接触区域，从上述加工路径自动求与上述工件模型接触时的上述刀具模型的位置或者位置姿势。
【文档编号】G05B19/4093GK103454971SQ201310207145
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】后平宽之 申请人:发那科株式会社
【专利摘要】本发明提供一种脱机编程装置（10），其包含：根据选择的动作图形全部涂抹所选择的立体形状的曲面或者连续的多个平面，并使向工件模型的面投影动作图形地在虚拟空间内配置立体形状的立体形状配置部（27）；向工件模型的面投影动作图形来生成刀具的加工路径的加工路径生成部（28）；以及根据生成的加工路径和工件模型的面的法线方向，自动决定刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部（29）。
【专利说明】脱机编程装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及示教具有加工在作业空间内配置的工件、即被加工部件的刀具的机器人的程序的脱机编程装置。
【背景技术】
[0002]在使用在机器人上装备的刀具加工工件时，需要事前示教机器人的动作。日本特开平5 - 289722号公报公开了在工件的涂装对称面中示教用于加工工件的刀具的移动开起点和移动结束点，生成刀具的加工路径的方法。
[0003]另外，在日本特许第3500739号公报中公开了从指定的示教点的数目判断工件的要加工的一部分，生成加工路径的方法。进而，在日本特许第3903617号公报中公开了用平行线区分机器人的作业区域，把机器人的往复动作的动作点作为展开往复数据计算的方法。进而，在日本特许第4246324号公报中公开了根据在实际作业时存储的刀具的位置姿势生成作业者的动作图形，在机器人的示教中利用的方法。
[0004]但是，在现有技术中为完全加工工件的表面全体，需要在工件上的极多的地方求刀具的位置或者位置姿势。进而，在工件的要加工的面包含弯曲部的情况下，使适合工件的表面那样生成刀具的加工路径困难。因此，为生成那样的加工路径需要许多工时。
【发明内容】
[0005]鉴于上述情形而提出本发明，其目的在于提供一种脱机编程装置，其能够大幅削减为求出加工工件的刀具的位置或者位置姿势而要求的工时。
[0006]为实现上述目的，根据第一方式，提供一种脱机编程装置，其示教具有对在作业空间内配置的工件进行加工的刀具的机器人的程序，其特征在于，具有:生成以三维方式表现上述作业空间的虚拟空间的虚拟空间生成部；在通过上述虚拟空间生成部生成的上述虚拟空间内配置上述工件的工件模型、上述机器人的机器人模型以及上述刀具的刀具模型的模型配置部；存储由表示上述刀具的周期性动作的连续的轨迹形成的多种动作图形的动作图形存储部；存储包含曲面的立体形状以及包含连续的多个平面的立体形状的立体形状存储部；从在上述动作图形存储部中存储的上述多种动作图形中选择一种动作图形的动作图形选择部；从上述立体形状存储部中选择包含上述曲面的立体形状或者包含上述连续的多个平面的立体形状的立体形状选择部；根据通过上述动作图形选择部选择的一种动作图形全部涂抹通过上述立体形状选择部选择的上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面，并使向上述工件模型的至少一个面投影上述动作图形地在上述虚拟空间内配置上述立体形状的立体形状配置部；向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形，来生成上述刀具的加工路径的加工路径生成部；和根据通过该加工路径生成部生成的上述加工路径和上述工件模型的上述至少一个面的法线方向，自动决定上述刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部。[0007]根据第二方式，在第一方式中，还具有:投影方向指定部，其指定向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形的方向。
[0008]根据第三方式，在第一方式中，还具有变更上述立体形状的尺寸的尺寸变更部。
[0009]根据第四方式，在第一方式中，还具有变更上述动作图形中的上述周期性动作的间距间隔的间距间隔变更部。
[0010]根据第五方式，在第一方式中，还具有指定通过上述动作图形表示的上述刀具的行进方向以及往复方向中的至少一方的方向指定部。
[0011]根据第六方式，在第一方式中，还具有变更上述动作图形中的往复运动的起点以及终点的位置的位置变更部。
[0012]根据第七方式，在第一方式中，还具有在上述虚拟空间内指定接触上述工件的上述刀具的接触区域的接触区域指定部，上述刀具位置姿势决定部根据通过上述接触区域指定部指定的上述接触区域，从上述加工路径自动求出与上述工件模型接触时的上述刀具模型的位置或者位置姿势。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]从在附图中表示的本发明的典型的实施方式的详细的说明中，能够更加明了本发明的这些目的、特征和优点以及其他的目的、特征和优点。
[0014]图1是基于本发明的第一实施方式的脱机编程装置的概念图。
[0015]图2是表示动作图形存储部的细节的图。
[0016]图3是表示立体形状存储部的细节的图。
[0017]图4是表示图1表示的脱机编程装置的动作的流程图。
[0018]图5A是第一工件模型的第一立体图。
[0019]图5B是第一工件模型的第二立体图。
[0020]图5C是第一工件模型的第三立体图。
[0021]图是第一工件模型的第四立体图。
[0022]图6是图表示的第一工件模型的纵断面图。
[0023]图7是表示基于本发明的第二实施方式的脱机编程装置的显示部的图。
[0024]图8A是第二工件模型的第一立体图。
[0025]图8B是第二工件模型的第二立体图。
[0026]图8C是第二工件模型的第三立体图。
[0027]图9A是第一工件模型的第五立体图。
[0028]图9B是第一工件模型的第六立体图。
[0029]图9C是第一工件模型的第七立体图。
[0030]图9D是第一工件模型的第八立体图。
[0031]图10是图9D表示的第一工件模型的纵断面图。
[0032]图11是立体形状以及第一工件模型的立体图。
[0033]图12是立体形状以及第二工件模型的立体图。
[0034]图13是立体形状以及第一工件模型的立体图。[0035]图14是用于说明变更立体形状的长度、宽度以及纵深的图。
[0036]图15是用于说明变更立体形状的半径以及中心角的图。
[0037]图16是用于说明变更动作图形的间距间隔的图。
[0038]图17A是用于说明变更动作图形的行进方向的第一图。
[0039]图17B是用于说明变更动作图形的行进方向的第二图。
[0040]图18A是用于说明变更动作图形的行进方向的第三图。
[0041]图18B是用于说明变更动作图形的行进方向的第四图。
[0042]图19A是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的轴线方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第一图。
[0043]图19B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的轴线方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第二图。
[0044]图20A是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的圆周方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第一图。
[0045]图20B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的圆周方向平行的情况下变更动作图形的行进方向的第二图。
[0046]图21A是第一工件模型的另一立体图。
[0047]图21B是图21A表示的第一工件模型的纵断面图。
[0048]图22A是第一工件模型的再另一立体图。
[0049]图22B是图22A表示的第一工件模型的纵断面图。
[0050]图23是表示基于本发明的第三实施方式的脱机编程装置的显示部的图。
[0051]图24A是刀具的接触区域小的情况下的刀具的侧面图。
[0052]图24B是图24A表示的刀具以及工件的侧面图。
[0053]图25A是刀具的接触区域大的情况下的刀具的侧面图。
[0054]图25B是图25A表示的刀具以及工件的侧面图。
【具体实施方式】
[0055]下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式，在以下的附图中，给同样的构件附以同样的参照符号。为容易理解，适当变更这些附图的比例尺。
[0056]图1是基于本发明的第一实施方式的脱机编程装置的概念图。如图1所示，脱机编程装置10主要包含显示部11，例如液晶显示器或者CRT等，和控制装置12例如数字计算机。
[0057]根据图1可知，在显示部11上，分别表示具有刀具15的机器人13的模型和工件W的模型。这些刀具15、机器人13以及工件W的模型间的位置关系与现实的位置关系对应。因此，脱机编程装置10在脱机示教具有刀具15的机器人13加工工件W时的程序中使用。此外，有时把刀具15、机器人13以及工件W等的模型简称为刀具15、机器人13以及工件W
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[0058]这里，第一实施方式中的刀具15是射出研磨剂等的粒子进行清洁的喷射装置。另夕卜，工件W是有底的箱形形状，其断面是具有圆形的角部的矩形。下面把这样形状的工件W称为第一工件Wl。[0059]如图1所示，控制装置12，作为生成以三维方式表现机器人13的作业空间的虚拟空间的虚拟空间生成部21、和在通过虚拟空间生成部21生成的虚拟空间内配置工件W的工件模型、机器人13的机器人模型以及刀具15的刀具模型的模型配置部22起作用。如上述，刀具模型、机器人模型以及工件模型之间的位置关系与现实的作业空间中的刀具15、机器人13以及工件W的位置关系对应。
[0060]进而，控制装置12，作为存储由表示刀具15的周期性动作的连续的轨迹形成的多种动作图形的动作图形存储部23、存储包含曲面的立体形状A2以及包含多个连续的平面的立体形状Al的立体形状存储部24、从在动作图形存储部23中存储的多种动作图形中选择一种动作图形的动作图形选择部25、从立体形状存储部24中选择包含曲面的立体形状A2或者包含多个连续的平面的立体形状Al的立体形状选择部26起作用。
[0061]进而，控制装置12，作为根据通过动作图形选择部25选择的一种动作图形全部涂抹通过立体形状选择部26选择的立体形状的曲面或者多个连续的平面，并在虚拟空间内配置立体形状使向工件模型的至少一个面投影动作图形的立体形状配置部27起作用。
[0062]进而，控制装置12，作为向工件模型的至少一个面投影用于全部涂抹立体形状的曲面或者多个连续的平面的动作图形来生成刀具的加工路径的加工路径生成部28 ;和根据通过加工路径生成部28生成的加工路径和工件模型的至少一个面的法线方向，自动决定刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部29起作用。
[0063]进而，控制装置12作为投影方向指定部30起作用，即，指定向工件模型的至少一个面投影用于全部涂抹立体形状的曲面或者多个连续的平面的动作图形的方向。进而，控制装置12作为变更立体形状Al、A2的尺寸的尺寸变更部31、和变更动作图形中的周期性动作的间距间隔的间距间隔变更部32起作用。
[0064]进而，控制装置12作为方向指定部33起作用，即指定通过动作图形表示的刀具15的行进方向以及往复方向中的至少一方。进而，控制装置12作为位置变更部34起作用，SP变更动作图形中的往复运动的起点以及终点的位置。进而，控制装置12作为接触区域指定部35起作用，即在虚拟空间内指定接触工件W的刀具15的接触区域。此外，假定控制装置12当然也具有存储各种数据以及各种程序的存储部、鼠标、键盘等输入部。
[0065]图2是表示动作图形存储部的细节的图。动作图形存储部23存储表示刀具15的动作的多个动作图形。如图2所示，动作图形是表示刀具周期性动作的连续的轨迹。动作图形例如包含伴随在一个方向的勻速运动同时在大体与该方向垂直的另一方向上的往复运动的重复。在图2中表示出大致V字形状、大致N字形状、大致U字形状以及大致旋涡形状的动作图形。只要是使刀具15在一个方向行进同时在大体与该方向垂直的另一方向上往复运动的动作图形，则也可以存储其他形状的图形。
[0066]图3是表示立体形状存储部的细节的图。如图3所示，立体形状存储部24主要存储包含多个连续的平面的立体形状Al和包含曲面的立体形状A2。在图3中立体形状Al具有三个连续的平面，但是立体形状Al也可以仅具有两个连续的平面。另外，立体形状Al的互相邻接的平面成直角，但是也可以是和直角不同的角度。
[0067]另外，图3等表示的立体形状A2是圆筒的圆周面的一部分，具有扇形的端面。在图3中，扇形的端面的中心角是90°。但是，立体形状A2也可以具有与圆筒的圆周面不同的曲面。此外，假定上述的尺寸变更部31能够变更立体形状A1、A2的各种尺寸。[0068]一旦选择，就根据多个动作图形中的一个动作图形全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面。同样，根据多个动作图形中的一个动作图形全部涂抹立体形状A2的曲面。但是，假定不根据动作图形全部涂抹立体形状A2的其他的面。
[0069]图4是表示图1表示的脱机编程装置的动作的流程图。下面参照图4说明本发明的脱机编程装置10的动作。
[0070]首先，在图4的步骤SI，虚拟空间生成部21生成作业空间的虚拟空间，在显示部11上显示。进而，模型配置部22生成刀具15、机器人13以及工件W的各个的模型，在显示部11的虚拟空间内如上述配置。
[0071]接着，在步骤S2，操作者通过动作图形选择部25从动作图形存储部23中选择一个动作图形。进而，在步骤S3，操作者通过立体形状选择部26从立体形状存储部24中同样选择包含多个连续的平面的立体形状Al或者包含曲面的立体形状A2。以下，作为选择大致U字形状的动作图形同时选择包含多个连续的平面的立体形状Al继续说明。
[0072]接着，在步骤S4，立体形状配置部27根据大致U字形状的动作图形全部涂抹所选择的立体形状Al的多个连续的平面。然后，立体形状配置部27还在显示部11的虚拟空间内配置那样的立体形状Al。
[0073]图5A?图是第一工件模型的立体图。如图5A所示，立体形状配置部27仅简单地在显示部11的虚拟空间内配置立体形状Al，有时立体形状Al相对于第一工件模型Wl不是适当的朝向。
[0074]在这样的情况下，如图5A以及图5B所示，立体形状配置部27变更立体形状Al的朝向，使适合第一工件模型W1。具体说，定位立体形状Al，使立体形状Al的多个连续的平面相对于第一工件模型Wl的多个连续的内表面的各个平行。
[0075]再次参照图4，在步骤S5，加工路径生成部28向第一工件模型Wl的内表面投影要全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面的动作图形。如图5C所示，向对应的第一工件模型Wl的各个内表面投影立体形状Al的各平面的动作图形。其结果，如图所示，在第一工件模型Wl的多个连续的平面上，被投影的立体形状Al作为加工路径BI显示。进而，当参照作为图表示的第一工件模型的纵断面图的图6时，可知加工路径BI是选择的大致U字形状的动作图形的相似形。
[0076]根据图可知，因为第一工件模型Wl的断面是具有圆形的角部的矩形，所以特别在角部生成加工路径BI困难。但是在本发明中，通过简单地向工件W的内表面投影动作图形生成加工路径BI，所以即使在工件W的角部也能够容易地生成加工路径BI。
[0077]接着，在图4的步骤S6，根据加工路径BI和第一工件模型Wl的连续的多个内表面的法线方向，刀具位置姿势决定部29自动地决定刀具15的模型的位置或者位置姿势。在刀具15相对于工件W是希望的角度时，例如在刀具15相对于第一工件Wl的内表面垂直时，刀具15能够有效地发挥其功能。因此，在步骤S6，关于加工路径BI的某个地方的刀具15的位置姿势，如果使刀具15相对于工件W成为希望的角度那样配置，则自动地决定。刀具位置姿势决定部29沿加工路径BI依次实施那样的作业，由此，能够历经加工路径BI全体决定刀具15的位置或者位置姿势。
[0078]这样，在第一实施方式中，向工件W的内表面投影用于全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面的动作图形来生成刀具15的加工路径BI。因此，生成的加工路径BI适合工件W的内表面的形状。进而，在本发明中，能够根据这样的加工路径BI自动地决定刀具15的位置或者位置姿势。因此，即使在工件W的要加工的面是包含弯曲部例如角部的情况下，也能够容易地求出加工路径BI，其结果，能够大幅削减为求出刀具15的位置或者位置姿势要求的工时。
[0079]图7是表示基于本发明的第二实施方式的脱机编程装置的显示部的图。根据图7可知，在显示部11中，分别表示具有刀具16的机器人13的模型和工件W的模型。第二实施方式中的刀具16是大体圆锥形的研磨机。另外，在图7中表示出圆筒型的工件W，通过固定部17固定。以下把这样形状的工件W称为第二工件W2。
[0080]进而，图8A?图8C是第二工件模型的立体图。下面参照图4以及图7到图8C，说明本发明的第二实施方式中的脱机编程装置10的动作。在图4的步骤SI，如图7所示在显示部11上显示机器人13、刀具16以及第二工件W2。另外，在第二实施方式中，操作者从动作图形存储部23中选择大致W字形状的图形，并从立体形状存储部24中选择包含曲面的立体形状A2 (步骤S2、步骤S3)。
[0081 ] 接着，在步骤S4，立体形状配置部27根据大致W字形状的动作图形全部涂抹所选择的立体形状A2的曲面。但是，为简洁的目的，在图8A等中未表示动作图形。并且，如图8A所示，立体形状配置部27在显示部11的虚拟空间内配置那样的立体形状A2。
[0082]在图8A中，虽然立体形状A2的轴线方向与第二工件W2的轴线方向一致，但是立体形状A2相对于第二工件W2的周面的一部分没有被配置在适当的朝向。因此，立体形状配置部27把立体形状A2的位置姿势相对于第二工件W2适当变更。由此，如图SB所示，立体形状A2的曲面相对于第二工件W2的圆周面的一部分平行。
[0083]然后，在步骤S5，加工路径生成部28向第二工件W2的外表面投影用于全部涂抹立体形状A2的曲面的动作图形。由此，如图8C所示，立体形状A2的动作图形，作为加工路径B2向第二工件W2的圆周面投影。关于步骤S6，因为和上述大体相同，所以省略再次的说明。
[0084]这样，在第二实施方式中，向工件W的外表面投影用于全部涂抹立体形状A2的曲面的动作图形来生成刀具16的加工路径B2。因此，生成的加工路径B2适合工件W的圆周面的形状。进而，能够根据那样的加工路径B2决定刀具16的位置或者位置姿势。因此，SP使工件W自身是圆筒形，也能够容易地求出加工路径B2，其结果，能够大幅削减为求出刀具16的位置或者位置姿势要求的工时。
[0085]图9A?图9D是第一工件模型的立体图。另外，图10是图9D中表示的第一工件模型的纵断面图。以下，参照图4以及图9A到图10，说明本发明的另一实施方式。
[0086]在图4的步骤SI，如图1所示在显示部11上显示机器人13、刀具15以及第一工件W1。然后，在该另一实施方式中，操作者从动作图形存储部23中选择大致U字形状的图形，并从立体形状存储部24中选择包含曲面的立体形状A2(步骤S2、步骤S3)。此时，比较图8A和图9A可知，假定如后述可以变更立体形状A2的尺寸，例如半径、轴向长度、中心角。
[0087]接着，在步骤S4，立体形状配置部27根据大致U字形状的动作图形全部涂抹所选择的立体形状A2的曲面。然后，如图9A所示，立体形状配置部27在显示部11的虚拟空间中的第一工件Wl内部配置那样的立体形状A2。
[0088]在图9A中，立体形状A2没有被配置在相对于第一工件Wl适当的朝向上。因此，立体形状配置部27相对于第一工件Wl适当变更立体形状A2的位置姿势。由此，如图9B所示，面对立体形状A2的曲面的底面相对于第一工件Wl的底面平行。
[0089]然后，在步骤S5，如图9C所示，加工路径生成部28向第一工件Wl的内表面投影用于全部涂抹立体形状A2的曲面的动作图形。由此，立体形状A2的动作图形被作为加工路径B3向第一工件Wl的内表面投影(希望参照图9D)。
[0090]另外，当参照图10时，可知加工路径B3与所选择的大致U字形状的动作图形是相似形。关于步骤S6，因为与上述大体相同，所以省略再次的说明。这样，可知即使在另一实施方式中也能够得到与上述同样的效果。
[0091]可是，在图5C中，在从内侧朝向外侧的方向上在第一工件Wl的外表面上投影用于全部涂抹立体形状Al的动作图形。但是，也可以通过投影方向指定部30指定该投影方向。
[0092]图11是立体形状以及第一工件模型的立体图。在图11中，立体形状Al被配置在第一工件Wl的外侧。如图所示，立体形状Al比第一工件Wl大，根据大致U字形状的图形全部涂抹立体形状Al的多个连续的平面。
[0093]在图11中如黑箭头所示，通过投影方向指定部30把投影方向指定为从外侧朝向内侧的方向。由此，在第一工件Wl的外表面上形成加工路径B4。与此相对，在投影方向是从内侧朝向外侧的方向的情况下，如图所示，加工路径BI在第一工件Wl的内表面上形成。
[0094]图12是立体形状以及第二工件模型的立体图。在图12中，立体形状A2被配置在第二工件W2的内部。如图所示，立体形状A2比第二工件W2小，根据大致W字形状的图形全部涂抹立体形状A2的曲面。
[0095]在图12中如箭头所示，通过投影方向指定部30把投影方向指定为从内侧朝向外侧的方向。由此，在第二工件W2的内表面上形成加工路径B5。与此相对，在投影方向是从外侧朝向内侧的方向的情况下，如图8C所示，加工路径B2在第二工件W2的外表面上形成。
[0096]进而，图13是立体形状以及第一工件模型的立体图。在图13中，立体形状A2被配置在第一工件Wl的外侧。如图所示，立体形状A2比第一工件Wl大，根据大致U字形状的图形全部涂抹立体形状A2的曲面。
[0097]在图13中如黑箭头所示，通过投影方向指定部30把投影方向指定为从外侧朝向内侧的方向。由此，在第一工件Wl的外表面上形成加工路径B6。与此相对，在投影方向是从内侧朝向外侧的方向的情况下，如图9D所示，加工路径B3在第一工件Wl的内表面上形成。
[0098]图14是用于说明变更立体形状的长度、宽度以及纵深的图。立体形状Al具有三个连续的平面。如图14所示，当操作者使用尺寸变更部31时，可以变更立体形状Al的高度，另外也可以变更位于立体形状Al的两端的两个平面的长度。
[0099]另外，图15是用于说明变更立体形状的半径以及中心角的图。图15中表示的立体形状A2的中心角大致为180°。然后，当操作者使用尺寸变更部31时，例如能够把立体形状A2的中心角变更为90°。另外，根据图15可知，通过尺寸变更部31，也能够变更立体形状A2的轴向长度。这样，在本发明中，能够根据工件的形状变更动作图形被投影的立体形状。
[0100]图16是用于说明变更动作图形的间距间隔的图。当沿形成的加工路径进行加工时，有时根据刀具15、16的性能加工密度过小，或者过大。在那样的情况下，优选通过间距间隔变更部32进行动作图形的变更。在图16中，关于大致U字形状的图形，表示使其间距间隔减小的情况或者增大的情况。通过这样的操作，可知能够变更工件的要加工的面的加
工密度。
[0101]图17A、图17B、图18A以及图18B是用于说明变更动作图形的前进方向的图。在图17A中，表示具有根据大致U字形状的图形全部涂抹的多个连续的平面的立体形状Al。如图17A所示，立体形状Al的大致U字形状的动作图形由在水平方向重复的往复运动、和在往复运动的行程的端部交替进行的微小距离的铅直方向的移动构成。
[0102]图17A表示的动作图形的铅直方向的移动，从下方朝向上方。操作者可以使用方向指定部33指定该方向。在图17B中，表示通过方向指定部33指定了从上方朝向下方的铅直方向的移动的动作图形。
[0103]同样在图18A中表示具有根据大致U字形状图形全部涂抹的多个连续的平面的立体形状Al。在图18A中，通过方向指定部33把往复运动指定为铅直方向同时把以微小距离的移动指定在水平方向上，这一点与图17A表示的立体形状Al不同。
[0104]另外，图18A中的水平方向的移动从右方向左方延伸。当通过方向指定部33把水平方向的移动指定为从左方向右方时，得到图18B表示的立体形状Al。可知当这样使用方向指定部33时，能够根据工件W的面的形状指定立体形状Al的动作图形的方向。
[0105]图19A以及图19B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的轴线方向平行的情况下变更动作图形的前进方向的图。在这些图中，根据大致W字形状的动作图形全部涂抹与第二工件W2对应配置的立体形状A2的曲面。另外，根据图可知，立体形状A2的大致W字形状的动作图形由相对于轴线方向大体平行重复的往复运动、和在往复运动的行程的端部交替地进行的微小距离的圆周方向的移动构成。
[0106]图19A表示的动作图形的圆周方向移动是反时针。另外，在图19B中，表示通过方向指定部33指定顺时针的圆周方向的移动的动作图形。
[0107]进而，图20A以及图20B是用于说明在动作图形的往复运动相对于立体形状的圆周方向平行的情况下变更动作图形的前进方向的图。在这些图中，同样表示了具有根据大致W字形状图形全部涂抹的曲面的立体形状A2。另外，根据图可知，立体形状A2的大致W字形状的动作图形由相对于圆周方向大体平行重复的往复运动、和在往复运动的行程的端部交替进行的微小距离的轴线方向的移动构成。在图20A中，通过方向指定部33把往复运动指定为圆周方向同时把微小距离的移动指定为轴线方向这一点，与图19A中表示的立体形状A2不同。
[0108]另外，图20A中的轴线方向的移动从第二工件W2的基端朝向前端延伸。当通过方向指定部33把轴线方向的移动指定为从前端朝向基端时，得到图20B中表示的立体形状A2。可知通过这样使用方向指定部33，能够根据工件W的面的形状指定立体形状A2的动作图形的方向。
[0109]图21A以及图22A是第一工件模型的另一立体图。在图21A中，通过大致U字形状图形形成的加工路径BI在第一工件Wl的内表面上形成。如在图21A中用黑圆圈所示，大致U字形状图形的端部，位于第一工件W的互相面对的两个内表面的各个上。
[0110]图21B是图21A表示的第一工件模型的纵断面图。在图21B中，仅表示出第一工件模型Wl的三个连续的内表面中的正中间的内表面。因此，在图21B中，仅表示加工路径BI的一部分，在图21A中未表不用黑圆圈表不的大致U字形状的图形的端部。
[0111]这里，位置变更部34，使动作图形的端部的位置、即往复运动的起点和终点的位置如所希望的那样变更。操作者操作位置变更部34，由此使图21A中用黑圆圈表示的动作图形的一部分的端部分别在用白箭头表示的方向上在显示部11上移动。
[0112]在图22A中用虚线围起来的地方，变更动作图形的往复运动的端部的位置。图22B是表示图22A中表示的第一工件模型的纵断面图的与图21B同样的图。如图22B的虚线所示，使动作图形的被变更的一部分的端部，向第一工件Wl的三个连续的内表面中的正中间的内表面移动。可知通过使用这样的位置变更部34，能够根据工件的面的形状进行加工路径BI的微调整。
[0113]图23是表示基于本发明的第三实施方式的脱机编程装置的显示部的图。根据图23可知，在显示部11上，分别表示具有刀具17的机器人13的模型和工件W3的模型。第三实施方式中的刀具17是大致圆板状的研磨机。另外，图23中的工件W是具有弯曲的上表面的板。下面把这样形状的工件W称为第三工件W3。
[0114]进而，图24A是刀具的接触区域小的情况下的刀具的侧面图。另外，图24B是图24A表示的刀具以及工件的侧面图。在图24A中，刀具17相对于工件的接触区域通过接触区域指定部35预先指定为接触区域Z1。如图所示，接触区域Zl被指定为刀具17的加工面的中心附近，相对于刀具17自身非常小。
[0115]在刀具17加工第三工件W3时，刀具17相对于第三工件W3的加工部位需要成为预定的角度，例如直角。因此，在接触区域Zl小的情况下，如图24B所示，根据加工路径自动地决定刀具17加工第三工件W3时的刀具17的位置姿势。
[0116]另外，图25A是刀具的接触区域大的情况下的刀具的侧面图。另外，图25B是图25A表示的刀具以及工件的侧面图。在图25A中，假定刀具17的接触区域通过接触区域指定部35变更为接触区域Z2。根据图25A可知，接触区域Z2被指定为刀具17的加工面的几乎全体。
[0117]在图25B中，表示了在第三工件W3的中央部和两个边缘部的各部的刀具17。在第三工件W3的中央，因为接触区域Z2的大部分接触第三工件W3，所以刀具17的位置姿势根据加工路径自动地决定。
[0118]与此相对，在刀具17位于第三工件W3的边缘附近时，因为接触区域Z2大所以有时刀具17的一部分接触配置有第三工件W3的表面L。在本发明中，在第三工件W3的边缘附近，刀具17在最接近接触区域Z2中的表面L的部分接触第三工件W3。由此，能够根据加工路径自动地决定刀具17的位置姿势，同时也能够避免加工第三工件W3时刀具17接触表面L0
[0119]在第一方式中，向工件的面投影用于全部涂抹立体形状的曲面或者多个连续的平面的动作图形来生成刀具的加工路径。因此，生成的加工路径适合工件的面的形状。进而，能够根据那样的加工路径自动地决定刀具的位置或者位置姿势。因此，即使在工件的要被加工的面包含弯曲部的情况下或者在工件自身是筒形的情况下，也容易求出加工路径，其结果，能够大幅削减为求出刀具的位置或者位置姿势要求的工时。
[0120]在第二方式中，能够根据工件的要被加工的面的形状变更投影动作图形的方向。[0121]在第三方式中，能够变更包含曲面的立体形状或者包含多个连续的平面的立体形状的尺寸。因此，能够根据工件的形状变更要根据动作图形全部涂抹的立体形状。
[0122]在第四方式中，能够根据工件的面的形状变更动作图形的间距间隔。因此，能够变更工件的要被加工的面的加工密度。此外，动作图形例如包含伴随在一个方向上的匀速移动的同时，在与其大体垂直的另一方向上的往复运动的重复。
[0123]在第五方式中，能够根据工件的面的形状指定动作图形的方向。
[0124]在第六方式中，能够根据工件的面的形状进行加工路径的微调整。
[0125]在第七方式中，能够削减调整通过接触区域指定部指定的区域接触工件模型时的工件模型的位置或者位置姿势的工时。
[0126]使用典型的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员理解，在不脱离本发明的范围的情况下，能够进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。
【权利要求】
1.一种脱机编程装置(10)，其示教具有对在作业空间内配置的工件进行加工的刀具的机器人(13)的程序，其特征在于，具有: 生成以三维方式表现上述作业空间的虚拟空间的虚拟空间生成部(21); 在通过上述虚拟空间生成部生成的上述虚拟空间内配置上述工件的工件模型、上述机器人的机器人模型以及上述刀具的刀具模型的模型配置部(22)； 存储由表示上述刀具的周期性动作的连续的轨迹形成的多种动作图形的动作图形存储部(23)； 存储包含曲面的立体形状以及包含连续的多个平面的立体形状的立体形状存储部(24)； 从在上述动作图形存储部中存储的上述多种动作图形中选择一种动作图形的动作图形选择部(25)； 从上述立体形状存储部中选择包含上述曲面的立体形状或者包含上述连续的多个平面的立体形状的立体形状选择部(26)； 根据通过上述动作图形选择部选择的一种动作图形全部涂抹通过上述立体形状选择部选择的上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面，并使向上述工件模型的至少一个面投影上述动作图形地在上述虚拟空间内配置上述立体形状的立体形状配置部(27); 向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形，来生成上述刀具的加工路径的加工路径生成部(28);和 根据通过该加工路径生成部生成的上述加工路径和上述工件模型的上述至少一个面的法线方向，自动决定上述刀具模型的位置或者位置姿势的刀具位置姿势决定部(29)。
2.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有:投影方向指定部(30)，其指定向上述工件模型的上述至少一个面投影用于全部涂抹上述立体形状的上述曲面或者上述连续的多个平面的上述动作图形的方向。
3.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有变更上述立体形状的尺寸的尺寸变更部(31)。
4.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有变更上述动作图形中的上述周期性动作的间距间隔的间距间隔变更部(32)。
5.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有指定通过上述动作图形表示的上述刀具的行进方向以及往复方向中的至少一方的方向指定部(33)。
6.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有变更上述动作图形中的往复运动的始点以及终点的位置的位置变更部(34)。
7.根据权利要求1所述的编程装置，其特征在于， 还具有在上述虚拟空间内指定接触上述工件的上述刀具的接触区域的接触区域指定部(35)， 上述刀具位置姿势决定部，根据通过上述接触区域指定部指定的上述接触区域，从上述加工路径自动求与上述工件模型接触时的上述刀具模型的位置或者位置姿势。
【文档编号】G05B19/4093GK103454971SQ201310207145
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】后平宽之 申请人:发那科株式会社
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