JP6311421B2 - ティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法に関する。

従来、３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）データなどに基づいてロボットやワークの３次元モデル画像を表示装置上に表示し、かかる３次元モデル画像を用いて教示データを生成するティーチングシステムが種々提案されている。

かかるティーチングシステムを用いると、ロボットや、ロボットとは独立した外部軸などを実際に動作させることなく、オペレータが教示データを生成することが可能となる。

また、自動車のボディなどのワークに対して溶接作業を行うにあたって、溶接ロボットや溶接ロボットに保持されたレーザ射出装置の位置や姿勢に関する教示データの生成をオフラインで行うティーチングシステムも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−２４７６７７号公報

しかしながら、上記した従来のティーチングシステムを用いた場合であっても、加工内容によってはロボットの教示作業が煩雑となる場合があり、教示作業を容易化する観点からは更なる改善の余地がある。

たとえば、金属板などのワークから円形の部品を切り出す場合、部品の外縁を滑らかにするためには、円とは別の位置にレーザ射出の開始点を設定する必要がある。そして、設定した開始点から上記した円までの経路についてもロボットの教示を行う必要がある。

このように、ロボットの教示を行うべき経路が複雑な場合、経路全体についてロボットの位置や姿勢を教示する必要があり、教示作業が煩雑となってしまう。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、ロボットに対する教示作業を容易化することができるティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るティーチングシステムは、画像生成部と、始点指定部と、経由点指定部と、生成部とを備える。前記画像生成部は、ロボットの加工対象であるワーク上に設定された閉じた加工線を含む仮想画像を生成する。前記始点指定部は、前記仮想画像上で前記加工線以外の位置に始点を指定する。前記経由点指定部は、前記加工線上に経由点を指定する。前記生成部は、前記始点から前記経由点を経由して前記加工線をたどり再び当該経由点に戻る経路について前記ロボットに対する教示データを生成する。

本願の開示するティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法の一つの態様によれば、ロボットに対する教示作業を容易化することができる。

図１は、実施形態に係るティーチングシステムを含むロボットシステムの全体構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係るティーチングシステムの構成を示すブロック図である。 図３Ａは、分割線を選択する手順の説明図である。 図３Ｂは、経由点、加工終了点および始点を指定する手順の説明図である。 図３Ｃは、アプローチ経路を生成する手順の説明図である。 図３Ｄは、ティーチングの目標点を抽出する手順の説明図である。 図４Ａは、レーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その１）である。 図４Ｂは、レーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その２）である。 図４Ｃは、レーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その３）である。 図４Ｄは、穴あけ加工後のワークの形状を示す説明図である。 図５Ａは、分割線を選択する手順の説明図である。 図５Ｂは、経由点、加工終了点および始点を指定する手順の説明図である。 図５Ｃは、アプローチ経路を生成する手順の説明図である。 図５Ｄは、ティーチングの目標点を抽出する手順の説明図である。 図６Ａは、レーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その１）である。 図６Ｂは、レーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その２）である。 図６Ｃは、レーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その３）である。 図６Ｄは、トリミング加工後のワークの形状を示す説明図である。 図７Ａは、始点指定部が指定する始点のその他の位置について説明する説明図（その１）である。 図７Ｂは、始点指定部が指定する始点のその他の位置について説明する説明図（その２）である。 図７Ｃは、始点指定部が指定する始点のその他の位置について説明する説明図（その３）である。 図７Ｄは、加工線の形状の変形例を示す説明図である。 図８は、表示部へ表示される仮想画像の一例を示す模式図である。 図９Ａは、切断内容を設定する操作画面の一例を示す図である。 図９Ｂは、図９Ａに示す操作画面の一部を示す図である。 図１０Ａは、図９Ａに示す操作画面の一部を示す図である。 図１０Ｂは、図９Ａに示す操作画面の一部を示す図である。 図１１は、ティーチングシステムが実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、ディスプレイなどの表示部に対し、ロボットの３次元モデルのグラフィック画像を表示するティーチングシステムを例に挙げて説明を行う。なお、かかる３次元モデルのグラフィック画像については、以下、「仮想画像」と記載する場合がある。

また、以下では、レーザ切断ロボットおよびワーク位置決め装置（以下、「ポジショナ」と記載する）を含むレーザ切断ロボットシステムを例に挙げて説明を行うが、レーザ切断ロボットシステムに限定されるものではない。たとえば、レーザ切断ロボットシステムを、ガス切断やプラズマ切断といった切断が可能な切断ロボットおよびポジショナを含む切断ロボットシステムへ置換することも可能である。なお、以下では、レーザ切断ロボットについては「ロボット」と、レーザ切断ロボットシステムについては「ロボットシステム」と、それぞれ記載する。

図１は、実施形態に係るティーチングシステム１０を含むロボットシステム１の全体構成を示す模式図である。

図１に示すように、ロボットシステム１は、ティーチングシステム１０と、ロボット制御装置２０と、ロボット３０と、ポジショナ５０とを備える。また、ティーチングシステム１０は、ティーチング制御装置１１と、表示部１２と、操作部１３と、ジョブ情報ＤＢ（データベース）１４とを備える。

ティーチング制御装置１１は、ティーチングシステム１０全体を制御するコントローラであり、演算処理装置や記憶装置などを含んで構成される。なお、ティーチング制御装置１１は、表示部１２をはじめとするティーチングシステム１０の各種装置と情報伝達可能に接続される。

また、ティーチング制御装置１１は、操作部１３を介したオペレータの操作に基づいてロボット３０およびポジショナ５０の動作をシミュレートした結果を含む仮想画像を、表示部１２に対して出力する。なお、仮想画像には、ポジショナ５０によって位置決めされたロボット３０の加工対象である被加工面を有するワークＷの仮想画像がさらに含まれる。

また、ティーチング制御装置１１は、同じく操作部１３を介したオペレータの操作に基づいて仮想画像からロボット３０およびポジショナ５０を動作させるジョブプログラムを生成し、ジョブ情報ＤＢ１４へ登録する。

表示部１２は、いわゆるディスプレイなどの表示デバイスである。また、操作部１３は、マウスなどの入力デバイスである。なお、操作部１３は、必ずしもハードウェア部品として構成される必要はなく、たとえば、タッチパネルディスプレイに表示されたタッチキーなどのソフトウェア部品であってもよい。

ジョブ情報ＤＢ１４は、ロボット３０およびポジショナ５０を動作させるジョブプログラムや、ジョブプログラムに含まれる「教示点」など、ティーチングに関する情報が登録されるデータベースである。

ここで、「教示点」とは、ロボット３０およびポジショナ５０を動作させる際に、これらの各関節や回転機構が経由するべき目標位置を示す情報である。この「教示点」は、たとえば、ロボット３０およびポジショナ５０の各軸を駆動させるサーボモータに設けられた各エンコーダのパルス値として記憶される。ロボット３０およびポジショナ５０は複数の教示点の情報に基づいて動作するため、ジョブ情報ＤＢ１４にはロボット３０およびポジショナ５０の動き（ジョブ）毎に複数の教示点が関連付けられて記憶されている。

換言すると、ロボット３０およびポジショナ５０のジョブプログラムには、複数の教示点および各教示点間の補間動作命令や後述するレーザ射出装置への動作命令などが組み合わされた情報が含まれている。なお、ジョブ情報ＤＢ１４は、ロボット３０およびポジショナ５０のジョブプログラム毎にそれに含まれる教示点の情報を記憶するようになっている。したがって、たとえば、ロボット３０を再生動作させる際には、かかるジョブプログラムに基づいてロボット３０が動作される。

ジョブ情報ＤＢ１４は、実際のロボット３０およびポジショナ５０の動作を制御するコントローラであるロボット制御装置２０と情報伝達可能に接続されている。ロボット制御装置２０は、かかるジョブ情報ＤＢ１４に登録されたジョブプログラムに基づいてロボット３０およびポジショナ５０の各種動作を制御する。

なお、図１では、ティーチングシステム１０内に設けられたジョブ情報ＤＢ１４とロボット制御装置２０とを接続しているが、ジョブ情報ＤＢ１４とロボット制御装置２０とは必ずしも接続されている必要はない。

ジョブ情報ＤＢ１４とロボット制御装置２０とを接続しない構成としては、ティーチングシステム１０にて生成されたジョブプログラムをロボット制御装置２０内の所定の記憶部（図示省略）に保存する構成がある。具体的には、ティーチングシステム１０にて生成されたジョブプログラムを、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリなどの媒体にコピーした後、かかる媒体をロボット制御装置２０に接続して、所定の操作によりロボット制御装置２０内の所定の記憶部（図示省略）に保存する。

なお、図１では、説明を分かりやすくする観点から、ジョブ情報ＤＢ１４とティーチング制御装置１１とを別体で構成した例を示しているが、ジョブ情報ＤＢ１４に記憶されている情報を、ティーチング制御装置１１内部の記憶部に記憶させることとしてもよい。

ロボット３０は、基台部３１と、第１アーム３２と、第２アーム３３と、手首部３４と、レーザ射出装置４０とを備える。基台部３１は床面などに固定され、第１アーム３２の基端部を軸Ｓまわりに回転可能に（図１中の矢印１０１参照）、かつ、軸Ｌまわりに回転可能に（図１中の矢印１０２参照）支持する。

第１アーム３２は、基端部を基台部３１に上述のように支持されるとともに、その先端部において第２アーム３３の基端部を軸Ｕまわりに回転可能に支持する（図１中の矢印１０３参照）。

第２アーム３３は、基端部を第１アーム３２に上述のように支持されるとともに、その先端部において手首部３４の基端部を軸Ｂまわりに回転可能に支持する（図１中の矢印１０４参照）。また、第２アーム３３は、軸Ｒまわりに回転可能に設けられている（図１中の矢印１０５参照）。

手首部３４は、基端部を第２アーム３３に上述のように支持されるとともに、その先端部において手首部３４とレーザ射出装置４０とを連結する連結部材３５の基端部を軸Ｔまわりに回転可能に設けられている（図１中の矢印１０６参照）。

レーザ射出装置４０は、連結部材３５の先端部に固定支持されており、ワークＷの被加工面に対してレーザを射出するレーザ射出ノズル４１を備えている。また、レーザ射出装置４０は、レーザ切断中に溶融した被加工物を効率よく除去するためのガスがレーザ射出ノズル４１の先端から吹き付けられるようになっている。

ポジショナ５０は、基台部５１と、載荷台５２とを備える。基台部５１は、床面などに固定され、載荷台５２を軸ＥＸ１まわりに傾動可能に支持する（図１中の矢印１０７参照）。

載荷台５２は、加工対象であるワークＷを載荷する荷台であり、軸ＥＸ２まわりに回転可能に設けられ（図１中の矢印１０８参照）、載荷されたワークＷを回転させる。なお、ポジショナ５０の軸ＥＸ１、ＥＸ２は、ロボット３０の外部軸として取り扱われ、ロボット制御装置２０によって制御される。

なお、ロボット３０の各関節や、ポジショナ５０の有する回転機構には、サーボモータのような駆動源が搭載されており、ロボット制御装置２０からの動作指示に基づいてロボット３０の各関節やポジショナ５０の回転機構を駆動する。

また、実際のロボットシステム１では、レーザ射出装置４０にはケーブルを介してレーザ発振器が接続されているが、図１においては、かかるケーブルなどの各種ケーブルやレーザ発振器を適宜省略している。

次に、実施形態に係るティーチングシステム１０のブロック構成について、図２を用いて説明する。図２は、実施形態に係るティーチングシステム１０のブロック図である。なお、図２では、ティーチングシステム１０の説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

また、図２を用いた説明では、主としてティーチング制御装置１１の内部構成について説明することとし、既に図１で示した表示部１２、操作部１３およびジョブ情報ＤＢ１４については説明を簡略化する。

図２に示すように、ティーチング制御装置１１は、制御部１１１と、記憶部１１２とを備える。制御部１１１は、画像生成部１１１ａと、表示制御部１１１ｂと、操作受付部１１１ｃと、始点指定部１１１ｄと、経由点指定部１１１ｅと、教示データ生成部１１１ｆと、ジョブ生成部１１１ｇとを備える。記憶部１１２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、モデル情報１１２ａと、教示点情報１１２ｂとを記憶する。

画像生成部１１１ａは、モデル情報１１２ａに基づいてロボット３０、ワークＷおよびかかるワークＷを保持するポジショナ５０を含むロボットシステム１の仮想画像を生成する。モデル情報１１２ａは、ロボット３０、ワークＷおよびポジショナ５０の種別毎にあらかじめ定義された描画情報を含む情報である。

また、画像生成部１１１ａは、ワークＷの被加工面に設けられた、閉じた「加工線」を含む仮想画像を生成する。ここで、加工線とは、レーザ射出装置４０によってワークＷを切断する際の切断線のことを指す。なお、本実施形態では、ワークＷに任意の形状の穴を開けて穴以外の部分を部品として使用する「穴あけ切断（穴あけ加工）」、または、かかる穴の部分を部品として使用する「トリミング切断（トリミング加工）」のいずれかを行う場合について説明する。

このため、本実施形態では、「閉じた加工線」のように加工線が閉曲線である旨の表現を用いる。しかし、ここでいう「閉じた加工線」という文言は、ワークＷの一部を切り出すことができれば、完全な閉曲線であることを要しない。たとえば、スリットが設けられたワークＷから円形の部品を切り出す場合には、加工線がスリットで分断されることもあるが、このような場合も「閉じた加工線」と呼ぶこととする。

また、画像生成部１１１ａは、生成した仮想画像を表示制御部１１１ｂに対して出力する。表示制御部１１１ｂは、画像生成部１１１ａから受け取った仮想画像を表示部１２へ表示させる。

操作受付部１１１ｃは、操作部１３を介して入力されるオペレータの各種の入力操作を受け付け、入力操作の種類に応じて始点指定部１１１ｄ、経由点指定部１１１ｅ、教示データ生成部１１１ｆおよびジョブ生成部１１１ｇに対して操作に応じた信号を出力する。

また、操作受付部１１１ｃは、上記した加工線の選択操作を受け付ける。ここで、加工線の選択操作とは、ワークＷ上にあらかじめ設定された複数の加工線の中から少なくとも１つの加工線を選択する操作のことを指す。具体的には、オペレータが操作部１３を用いて仮想画像における所望の加工線上の点を指定することで、指定された点を含む加工線が選択される。ところで、本実施形態では、加工線が複数の分割線に分割されている場合について説明する。このため、操作受付部１１１ｃは、各分割線の選択操作を併せて受け付ける。なお、分割線の選択順序は、加工方向が時計回り、反時計回りのいずれかであるかの指定や、後述する経由点を設ける分割線の指定に用いられる。

始点指定部１１１ｄは、仮想画像のワークＷ上における加工線以外の位置に、レーザ射出装置４０による切断開始点となる始点を指定する。始点指定部１１１ｄは、操作受付部１１１ｃから始点を指定する操作信号を受け取った場合に、受け取った操作信号に基づいて始点を指定する。

経由点指定部１１１ｅは、仮想画像のワークＷ上における加工線上に経由点を指定する。ここで、経由点とは、レーザ射出ノズル４１が加工線上で最初にアクセスする点のことを指す。経由点指定部１１１ｅは、操作受付部１１１ｃから経由点を指定する操作信号を受け取った場合に、受け取った操作信号に基づいて経由点を指定する。

なお、経由点指定部１１１ｅは、上記した加工線上に、加工終了点を指定する。加工終了点は、レーザ射出ノズル４１が経由点をオーバーラップして、ワークＷに対する加工を終了する地点である。レーザ射出ノズル４１が経由点以降の経路を重複して切断することで、ワークＷから部品を確実に切り出すことができる。なお、加工終了点は、経由点と同一の点であってもよい。

教示データ生成部１１１ｆは、始点から経由点を経由して加工線をたどり再び経由点に戻る経路における目標点を抽出し、抽出した各目標点におけるロボット３０の教示データを生成する。

ここで、教示データ生成部１１１ｆは、加工対象となる加工線と、かかる加工線以外の位置にある始点とが指定された場合に、レーザ射出ノズル４１が、始点から加工線へ近づく際の経路であるアプローチ経路を生成する。ここで、アプローチ経路は、少なくとも加工線の近傍では加工線の接線となるように、あるいは経由点付近の加工線がアプローチ経路の接線となるように、すなわち、アプローチ経路が滑らかに加工線と重なるように生成される。

なお、教示データ生成部１１１ｆは、加工線上に経由点が指定された場合には、始点と経由点とを結ぶように上記したアプローチ経路を生成する。そして、教示データ生成部１１１ｆは、始点から経由点までのアプローチ経路と、経由点を経由して加工線をたどり再び経由点に戻る経路とについて、ロボット３０に対する教示データを生成する。

このように、教示データ生成部１１１ｆは、アプローチ経路を含む経路全体についてロボット３０の教示データを自動的に生成することとした。このため、加工線以外の位置に始点を指定する必要がある切断加工の場合に、特に複雑となりがちな教示作業を容易化することができる。また、加工線の形状が複雑な場合であってもアプローチ経路を自動的に生成するので、アプローチ経路の決定に伴う作業を省略することができる。

なお、教示データ生成部１１１ｆは、生成した教示データを教示点情報１１２ｂへ登録する。また、教示データ生成部１１１ｆは、抽出した目標点を画像生成部１１１ａへ出力し、目標点を含んだワークＷの仮想画像を画像生成部１１１ａに再生成させる。

また、教示データ生成部１１１ｆは、各目標点におけるレーザ射出装置４０の位置および姿勢を逆キネマティクス演算することによって、ロボット３０の有する各関節軸に対する教示値を演算する。

ジョブ生成部１１１ｇは、操作受付部１１１ｃからジョブ生成を指示する操作信号を受け取った場合に、教示点情報１１２ｂに基づいて実際のロボット３０およびポジショナ５０を動作させるジョブプログラムを生成し、ジョブ情報ＤＢ１４へ登録する。

なお、図２を用いた説明では、ティーチング制御装置１１があらかじめ登録されたモデル情報１１２ａに基づいてロボット３０およびポジショナ５０を含む仮想画像を生成する場合を例示した。しかしながら、これに限らず、ティーチング制御装置１１がティーチング制御装置１１と相互通信可能に接続された上位装置から画像生成に必要となる情報を逐次取得することとしてもよい。

次に、上記のように構成されたティーチング制御装置１１における一連の具体的な処理について説明する。なお、以下の説明では、図３Ａ〜図３Ｄ、図４Ａ〜図４Ｄ、図５Ａ〜図５Ｄおよび図６Ａ〜図６Ｄを適宜参照して説明することとする。また、実際のワークＷなどと区別するため、図３〜図６において、図１に示した要素に対応した仮想画像を示すものについては符合に「´」を付加する。

また、以下に説明する処理手順は、画像生成部１１１ａによってロボット３０、ワークＷおよびポジショナ５０を含むロボットシステム１の仮想画像を生成した後に、ティーチング制御装置１１が実行する処理手順を示したものである。

また、ティーチング制御装置１１は、始点指定部１１１ｄにより指定される始点の位置が、加工線で囲まれた領域の内部であればワークＷに対して穴あけ加工の処理を行い、加工線で囲まれた領域の外部であればワークＷに対してトリミング加工の処理を行う。以下では、まず穴あけ加工の処理手順について説明し、次にトリミング加工の処理手順について説明する。

オペレータは、加工線におけるロボット３０の加工方向を決定するために、操作部１３を介して仮想画像におけるワークＷの被加工面に設定された加工線の中から分割線を選択する。ここで、分割線の選択について図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、分割線を選択する手順の説明図である。

図３Ａに示すように、本実施形態におけるワークＷは、たとえば、長方形の金属板である。ワークＷ´の被加工面上には、たとえば、平面視矩形状の加工線Ｖが予め設定されており、この加工線Ｖは４つの分割線Ｖ１〜Ｖ４に分割されている。

なお、図３Ａでは、オペレータが、分割線Ｖ１を最初に選択し、分割線Ｖ２、Ｖ３およびＶ４の順序で選択した場合について示している。このような指定順序とした場合には、加工方向が反時計回りに指定される。逆に、分割線Ｖ１を最初に選択し、分割線Ｖ４、Ｖ３およびＶ２の順序で選択した場合には、加工方向が時計回りに指定される。なお、最初に選択するものは、分割線Ｖ１〜Ｖ４のいずれでも構わない。

このように、分割線の選択順序で、加工線Ｖにおけるレーザ射出装置４０の加工方向を容易に決定することができる。

なお、オペレータが最初に分割線Ｖ１を選択し、次に分割線Ｖ２を選択した場合には、分割線Ｖ１における加工方向とは反対側の端が基点ｔとして設定される。ここで、基点ｔとは、分割線Ｖ１において経由点を指定するための基準となる点である。なお、オペレータが最初に分割線Ｖ１を選択し、次に分割線Ｖ４を選択した場合には、分割線Ｖ１における加工方向とは反対側の端が基点ｔとして設定される。

なお、図３Ａでは、平面視矩形状の加工線Ｖが、４つの分割線Ｖ１〜Ｖ４に分割されている場合を例示したが、分割数は、２以上の任意の数とすることができる。また、図３Ａでは、加工線Ｖの形状が矩形の場合を例示したが、かかる形状は矩形状に限られず、たとえば、三角形状、台形状、円形状、楕円形状などであってもよい。

次に、経由点指定部１１１ｅは、操作受付部１１１ｃから経由点を指定する操作信号を受け取ると、ワークＷ´の被加工面上に設定された加工線Ｖ上に経由点を指定する。ここで、経由点の指定について図３Ｂを用いて詳細に説明する。図３Ｂは、経由点、加工終了点および始点を指定する操作の説明図である。

図３Ｂに示すように、経由点指定部１１１ｅは、図３Ａで最初に選択された分割線Ｖ１上に経由点Ｅを指定する。分割線Ｖ１上における経由点Ｅの位置は、分割線Ｖ１の基点ｔから経由点Ｅまでの距離を指定することで決定される。

続いて、経由点指定部１１１ｅは、操作受付部１１１ｃから加工終了点を指定する操作信号を受け取ると、分割線Ｖ１上に加工終了点Ｆを指定する。ここで、分割線Ｖ１上における加工終了点Ｆの位置は、経由点Ｅから加工終了点Ｆまでの距離であるオーバーラップ量を指定することで決定される。

次に、始点指定部１１１ｄは、操作受付部１１１ｃから始点を指定する操作信号を受け取ると、加工線Ｖ以外の位置に始点を指定する。なお、ここでは、「穴あけ加工」であるため、図３Ｂに示すように、始点指定部１１１ｄは、ワークＷ´における加工線Ｖで囲まれた領域の内部に始点Ｇを指定する。なお、同図では、加工方向が反時計回りに決定されているため、始点Ｇは、経由点Ｅよりも基点ｔ寄りに指定される。すなわち、始点Ｇは、経由点Ｅにおけるレーザ射出装置４０の加工方向とは反対側の位置に指定される。

次に、教示データ生成部１１１ｆは、操作受付部１１１ｃからアプローチ経路を生成する操作信号を受け取ると、始点Ｇから経由点Ｅまでの経路であるアプローチ経路を生成する。アプローチ経路の生成について図３Ｃを用いて説明する。図３Ｃは、アプローチ経路を生成する手順の説明図である。

図３Ｃに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、レーザ射出装置４０が始点Ｇを出発して経由点Ｅに到達するまでのアプローチ経路Ｈを生成する。具体的には、アプローチ経路Ｈは、始点Ｇから分割線Ｖ１へ真っ直ぐ向う経路が途中まで生成され、分割線Ｖ１の手前で加工方向と同じ方向に経路が徐々に折れ、そして経由点Ｅへ近づくにつれてなめらかな経路となるように生成される。

すなわち、教示データ生成部１１１ｆは、分割線Ｖ１が、始点Ｇから経由点Ｅまでの経路であるアプローチ経路Ｈの少なくとも経由点Ｅ付近に対する接線となるようにアプローチ経路Ｈを生成する。

このように、教示データ生成部１１１ｆは、分割線Ｖ１が、少なくとも経由点Ｅ付近のアプローチ経路Ｈに対する接線となるようにアプローチ経路Ｈを生成する。したがって、経由点ＥにおけるワークＷをきれいに切断することが可能となる。

また、教示データ生成部１１１ｆは、経由点Ｅ付近におけるアプローチ経路Ｈの向きが加工線Ｖにおけるレーザ射出装置４０の加工方向と同じ向きとなるアプローチ経路Ｈを生成する。したがって、レーザ射出装置４０が移動動作を止めることなく経由点Ｅを通過することが可能となる。

そして、教示データ生成部１１１ｆは、操作受付部１１１ｃからティーチングの目標点を抽出する操作信号を受け取ると、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとからなる加工経路におけるティーチングの目標点を抽出する。加工経路におけるティーチングの目標点の抽出について図３Ｄを用いて詳細に説明する。図３Ｄは、ティーチングの目標点を抽出する手順の説明図である。

図３Ｄに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとからなる加工経路において、ロボット３０に対するティーチングの目標点Ｑを抽出する。なお、図３Ｄでは、同図に示す各矢印の先端が目標点Ｑをあらわしており、各矢印の向きがレーザ射出装置４０の姿勢をあらわしている。

加工線Ｖ上においては、ワークＷに対し安定した加工を行うために、目標点Ｑが一定の間隔で抽出される。アプローチ経路Ｈ上においては、ワークＷに対しなめらかな加工を行うために、加工線Ｖ上よりも短い間隔で抽出され、さらに経由点Ｅに近づくにつれて目標点Ｑの間隔が短くなるようにしてもよい。

続いて、教示データ生成部１１１ｆは、各目標点Ｑにおけるレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。各目標点Ｑにおけるレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データの生成について、図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、レーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その１）〜（その３）である。

図４Ａに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、始点ＧにおいてワークＷに対して穴をあけるピアス加工を行う際のレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。具体的には、レーザ射出ノズル４１の先端と始点ＧにおけるワークＷの被加工面との間の距離がワークＷに穴をあけることができる距離ｄとなるようにレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データが生成される。

このように、レーザ射出ノズル４１の先端と始点Ｇとの距離を距離ｄに設定することで、ピアス加工の際に発生する溶融した被加工物の飛散などを局所的なものに抑えることができる。このことから、被加工物の飛散によってワークＷが損傷するといった事態を防ぐことができる。

次に、図４Ｂに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、始点ＧにおけるワークＷに対してピアス加工が終わったあとのレーザ射出装置４０の位置および姿勢について教示データを生成する。具体的には、レーザ射出ノズル４１の先端と始点Ｇとの間の距離が距離ｄよりも短く、かつ、ワークＷをレーザで切断できる距離ｃとなるようにレーザ射出装置４０の位置および姿勢について教示データが生成される。

また、図４Ｃに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとからなる加工経路において抽出された各目標点Ｑ（図３Ｄ参照）に対して、レーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。具体的には、レーザ射出ノズル４１の先端と各目標点ＱにおけるワークＷの被加工面との間の距離がワークＷをレーザで切断できる距離ｃとなるようにレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データが生成される。

このようにして生成された教示データに基づき、レーザ射出ノズル４１が、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとからなる加工経路にしたがって移動することによって穴あけ加工されたワークＷの形状を図４Ｄに示しておく。図４Ｄは、穴あけ加工後のワークＷの形状を示す説明図である。図４Ｄに示すように、ワークＷにおける加工線Ｖで囲まれた領域が切り取られてワークＷの表面中央部に平面視矩形状の穴６０が形成される。

次に、ティーチング制御装置１１が実行するトリミング加工の処理手順について、図５Ａ〜図５Ｄを用いて説明する。なお、上述の図３Ａ〜図３Ｄおよび図４Ａ〜図４Ｄの処理の説明で述べた手順と同じ手順については、その説明を簡略化する。

図５Ａは、分割線Ｖ１〜Ｖ４を選択する手順の説明図である。オペレータは、図５Ａに示すように、ワークＷ´上における加工線Ｖに対して、たとえば、反時計回りに分割線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４の順に選択する。

これにより、加工線Ｖ上におけるレーザ射出装置４０の加工方向が反時計回りに指定される。また、この例では、最初に選択された分割線Ｖ１における紙面手前側の端が基点ｔとして設定される。

次に、図５Ｂは、経由点Ｅ、加工終了点Ｆおよび始点Ｇを指定する手順の説明図である。経由点指定部１１１ｅは、図５Ｂに示すように、最初に選択された分割線Ｖ１上における基点ｔから所定の距離離れた位置に経由点Ｅを指定する。

続いて、経由点指定部１１１ｅは、図５Ｂに示すように、最初に選択された分割線Ｖ１上における経由点Ｅから加工方向に所定の距離離れた位置に加工終了点Ｆを指定する。

そして、ここでは、「トリミング加工」であるため、図５Ｂに示すように、始点指定部１１１ｄは、ワークＷ´における加工線Ｖで囲まれた領域の外部に始点Ｇを指定する。具体的には、始点Ｇは、例えば経由点Ｅおよび基点ｔを通る直線とワークＷ´の周縁との交点として指定される。

次に、図５Ｃは、アプローチ経路Ｈを生成する手順の説明図である。図５Ｃに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、始点Ｇから経由点Ｅまでの経路であるアプローチ経路Ｈを生成する。具体的には、アプローチ経路Ｈは、例えば始点Ｇから基点ｔを経由して経由点Ｅへ至る直線状の経路として形成される。

そして、図５Ｄに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとを含む加工経路におけるティーチングの目標点Ｑを抽出する。図５Ｄは、ティーチングの目標点Ｑを抽出する手順の説明図である。例えば、図５Ｄに示すように、目標点Ｑは、ワークＷに対し安定した加工を行うために、アプローチ経路Ｈ上、分割線Ｖ１上および分割線Ｖ３上において同じ間隔で抽出され、分割線Ｖ２上および分割線Ｖ４上において同じ間隔で抽出される。

続いて、教示データ生成部１１１ｆは、各目標点Ｑにおけるレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。この点について図６Ａ〜図６Ｃを用いて詳細に説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、レーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する手順の説明図（その１）〜（その３）である。

図６Ａに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、ワークＷに対してレーザ切断を行う際の始点Ｇにおけるレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。具体的には、レーザ射出ノズル４１の先端とワークＷの被加工面との間の距離がピアス加工時の距離ｄ（図４Ａ参照）よりも短く、かつ、ワークＷをレーザで切断できる距離ｃとなるように、レーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データが生成される。

また、教示データ生成部１１１ｆは、基点ｔ（図５Ｄ参照）から始点Ｇへ向けた直線の延長線上にあるワークＷ外側の所定の位置から始点Ｇまでの経路についても、レーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。この経路においても、レーザ射出ノズル４１の先端とワークＷの被加工面との間の距離は、距離ｃに設定される。

このように、レーザ射出ノズル４１が、ワークＷの被加工面に対して所定の距離ｃを維持しながら基点ｔから始点Ｇへ向けた直線の延長線にしたがって始点Ｇに進入することで、穴あけ加工することなく、始点ＧにおいてワークＷを容易に切断することができる。

また、レーザ射出ノズル４１が、経由点Ｅから基点ｔへ向けた直線の延長線にしたがって基点ｔに進入することで、分割線Ｖ１におけるワークＷの被加工面をきれいに切断することができる。

また、図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、教示データ生成部１１１ｆは、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとを含む加工経路において抽出された各目標点Ｑ（図５Ｄ参照）におけるレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。具体的には、教示データ生成部１１１ｆは、レーザ射出ノズル４１の先端と各目標点ＱにおけるワークＷの被加工面との間の距離が上述の距離ｃとなるように、レーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。

このようにして生成された教示データに基づき、レーザ射出ノズル４１が、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとからなる加工経路にしたがって移動することによってトリミング加工されたワークＷの形状を図６Ｄに示しておく。

図６Ｄは、トリミング加工後のワークＷａの形状を示す説明図である。図６Ｄに示すように、ワークＷにおける加工線Ｖで囲まれた領域以外の領域が切り取られてワークＷよりも小さい平面視矩形状のワークＷａが形成される。

なお、上述したトリミング加工の処理手順において、始点指定部１１１ｄは、経由点Ｅおよび基点ｔを通る直線とワークＷ´の周縁との交点を始点Ｇとして指定しているが、始点Ｇを指定する位置はこの位置に限られない。

この点について、図７Ａ〜７Ｃを用いて詳細に説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、始点指定部１１１ｄが指定する始点Ｇのその他の位置について説明する説明図（その１）〜（その３）である。なお、図７〜図８においても、実際のワークＷなどと区別するため、図１に示した要素に対応した仮想画像を示すものについては符合に「´」を付加する。

図７Ａに示すように、始点指定部１１１ｄは、経由点Ｅおよび基点ｔを通る直線上であり、かつ、ワークＷ´の周縁内側の位置に始点Ｇを指定してもよい。この場合、教示データ生成部１１１ｆは、かかるワークＷの周縁内側の始点Ｇにおいてピアス加工を行うためのレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成することとなる。

このように、始点指定部１１１ｄが、始点Ｇを基点ｔに近い位置に指定することによって、アプローチ経路Ｈを短くすることができるので、ワークＷに対する不必要な加工を抑えることができる。

また、図７Ｂに示すように、始点指定部１１１ｄは、ワークＷ´の周縁上の位置であり、かつ、最初に選択した分割線Ｖ４の延長線と交わらない位置に始点Ｇを指定してもよい。図７Ｂに示す例の場合、教示データ生成部１１１ｆは、始点Ｇから分割線Ｖ１へ真っ直ぐ向かう経路が途中まで生成され、分割線Ｖ１の手前で加工方向と同じ方向に経路が徐々に折れ、そして経由点Ｅに近づくにつれてなめらかな経路となるようにアプローチ経路Ｈを生成する。なお、レーザ射出ノズル４１は、ワークＷの外側に設定された位置から始点Ｇへ向かって直線的に進入する（図６Ａ参照）。

また、図７Ｃに示すように、始点指定部１１１ｄは、ワークＷ´の周縁内側の位置であり、かつ、最初に選択した分割線Ｖ４の延長線と交わらない位置に始点Ｇを指定してもよい。図７Ｃに示す例の場合、教示データ生成部１１１ｆは、始点Ｇにおけるピアス加工のためのレーザ射出装置４０の位置および姿勢についての教示データを生成する。また、教示データ生成部１１１ｆは、始点Ｇから経由点Ｅへ近づくにつれて経路がなめらかとなるようにアプローチ経路Ｈを生成する。

ここで、図７Ｄを用いてワークＷ´上に設定される加工線Ｖが円形状である場合について説明しておく。図７Ｄは、加工線Ｖの形状の変形例を示す説明図である。

図７Ｄに示すように、ワークＷ´上には、平面視円形状の加工線Ｖが予め設定されており、この加工線Ｖは４つの分割線Ｖ１〜Ｖ４に分割されている。なお、図７Ｄでは、加工線Ｖの分割箇所を分かりやすくするため各分割線Ｖ１〜Ｖ４の連結部分に区切り線を付している。

経由点指定部１１１ｅは、最初に選択された分割線Ｖ１上に上記のように経由点Ｅおよび加工終了点Ｆを指定する。そして、「トリミング加工」を行う場合、始点指定部１１１ｄは、ワークＷ´における加工線Ｖで囲まれた領域の外部に始点Ｇを指定する。具体的には、分割線Ｖ１上の経由点Ｅにおける接線上に始点Ｇを指定する。

かかる指定の後、教示データ生成部１１１ｆは、レーザ射出装置４０が始点Ｇを出発して経由点Ｅに到達するまでのアプローチ経路Ｈを生成する。具体的には、アプローチ経路Ｈは、始点Ｇから分割線Ｖ１上の経由点Ｅへ真っ直ぐ向う経路が生成される。

すなわち、教示データ生成部１１１ｆは、アプローチ経路Ｈを曲線である分割線Ｖ１に対して接線となるように生成する。

このように、教示データ生成部１１１ｆは、アプローチ経路Ｈの経由点Ｅ付近が分割線Ｖ１に対する接線となるようにアプローチ経路Ｈを生成するので、経由点ＥにおけるワークＷをきれいに切断することが可能となる。

次に、図８を用いて、画像生成部１１１ａが生成し、表示制御部１１１ｂを介して表示部１２へ表示される仮想画像の一例について説明する。

図８は、表示部１２へ表示される仮想画像の一例を示す模式図である。図８に示すように、ロボット３０´およびポジショナ５０´を含むロボットシステム１の仮想画像は、表示部１２の表示領域の一つである表示ウィンドウ１２０上に表示される。

具体的には、仮想画像は、表示ウィンドウ１２０上の仮想画像領域１２１に表示される。また。表示ウィンドウ１２０は、ボタン１２２やダイアログボックス１２３などを含むＧＵＩ(Graphical User Interface)ウィジェットを有する。

なお、仮想画像領域１２１の左下には直交座標系が表示されているが、これは仮想画像内の基準座標系であり、水平方向や垂直方向の基準となる。具体的には、基準座標系のＸ軸とＹ軸とで規定されるＸＹ平面と平行な方向が水平方向となり、基準座標系のＺ軸と平行な方向が垂直方向となる。

オペレータは、かかるＧＵＩウィジェットや仮想画像上の操作可能部品（たとえば、ワークＷ´上に設定される加工線Ｖ）を操作することによって、ティーチングシステム１０に対する指示操作を行う。

ティーチングシステム１０は、操作部１３を介したオペレータの指示操作にしたがって、表示部１２上の仮想画像であるロボット３０´の各関節やポジショナ５０´の回転機構を駆動させたり、仮想画像をどの方向からみた状態で表示するかといった視点の変更や表示の拡大／縮小を行ったりすることができる。

また、仮想画像内の特定点にレーザ射出ノズル４１´が到達するようなロボット３０´の各関節位置を逆キネマティクス演算により求めて、到達した状態のロボット３０´の仮想画像を生成、表示することも可能である。

さらに、オペレータの指示操作にしたがって、ジョブ情報ＤＢ１４に登録された教示点やジョブプログラムを読み出し、特定の教示点に到達した状態のロボット３０´およびポジショナ５０´を表示したり、ジョブプログラムによるロボット３０´およびポジショナ５０´の一連の動作を表示部１２上で再現したりすることもできる。

続いて、表示部１２に表示される画面において、オペレータが具体的にワークＷに対して加工方法を決定する操作や加工条件を決定する操作などについて、図９Ａ〜図１０Ｂを用いて説明する。図９Ａは、切断内容を設定する操作画面の一例を示す図である。図９Ｂ、図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９Ａに示す操作画面の一部を示す図である。

図９Ａに示すように、オペレータは、加工方法を決定する場合、ダイアログボックス１２３に表示された「穴あけ切断」もしくは「トリミング切断」のいずれかをポインタ１２７で選択する。

オペレータが「穴あけ切断」を選択した場合には、表面に閉じた加工線Ｖが設定されたワークＷと表面中央部に穴６０が形成されたワークＷとがダイアログボックス１２３に同時に表示される。このように、加工前のワークＷと加工後のワークＷとが同時に表示されることによって、オペレータは視覚的に「穴あけ切断」が選択されたことを確認することができる。

また、始点指定部１１１ｄは、「穴あけ切断」が選択されると、ワークＷにおいて加工線Ｖで囲まれた領域の内部が始点Ｇの候補領域である旨をダイアログボックス１２３に表示する。具体的には、ダイアログボックス１２３に表示された加工前のワークＷにおいて加工線Ｖで囲まれた領域の内部を、たとえば、色付けし、色付けしたところを始点Ｇの候補領域として表示する。

一方、始点指定部１１１ｄは、「トリミング切断」が選択されると、ワークＷにおいて加工線Ｖで囲まれた領域の外部が始点Ｇの候補領域である旨をダイアログボックス１２３に表示する。具体的には、ダイアログボックス１２３に表示された加工前のワークＷにおいて加工線Ｖで囲まれた領域の外部を、たとえば、色付けし、色付けしたところを始点Ｇの候補領域として表示する。

このように、ダイアログボックス１２３に表示された加工前のワークＷにおいて加工線Ｖで囲まれた領域の内部あるいは外部を色付けすることで、オペレータは始点Ｇの候補領域を容易にかつ迅速に確認することができる。

加工方法を決定した後、オペレータは加工条件を決定する操作であるアプローチ経路Ｈの設定を行う。具体的には、図９Ａに示すように、オペレータは、ダイアログボックス１２３に表示された「直線＋円弧」もしくは「直線」のいずれかをポインタ１２７で選択する。

オペレータが「直線＋円弧」を選択した場合には、ダイアログボックス１２３の表示欄１２４に加工線Ｖの一部分とアプローチ経路Ｈとが表示される。図９Ｂには、「直線＋円弧」を選択した場合の表示欄１２４に表示されるアプローチ経路Ｈの具体的な形状を示している。

ここで、図９Ｂに示すように、始点Ｇから経由点Ｅを結ぶアプローチ経路Ｈは、始点Ｇから加工線Ｖに対して垂直に向かう直線部Ｈ１と、直線部Ｈ１の一端から経由点Ｅに弧を描くように向かう円弧部Ｈ２とを有する。

直線部Ｈ１の長さＩは、図９Ａに示したダイアログボックス１２３の「直線長さＩ」の入力欄に任意の数値を入力することによって決定される。また、円弧部Ｈ２における円弧の長さは、同じくダイアログボックス１２３の「円弧半径ｒ」および「円弧角度θ」の入力欄に任意の数値を入力することによって決定される。

したがって、オペレータは、「直線長さＩ」、「円弧半径ｒ」および「円弧角度θ」の各入力欄に任意の数値を入力する簡単な操作によって、始点Ｇから経由点Ｅを結ぶなめらかなアプローチ経路Ｈを容易に生成することができる。

また、「直線＋円弧」を選択した場合、続けてオペレータは、加工条件を決定する操作であるアプローチ方向の設定を行う。具体的には、オペレータは、図９Ａに示すダイアログボックス１２３に表示された「＋Ｘ側」もしくは「−Ｘ側」のいずれかをポインタ１２７で選択する。

ここで、オペレータが「＋Ｘ側」を選択した場合には、ダイアログボックス１２３の表示欄１２５にアプローチ経路Ｈの経由点Ｅへのアプローチ方向が表示される。図１０Ａには、「＋Ｘ側」を選択した場合に表示欄１２５へ表示されるアプローチ経路Ｈの経由点Ｅへのアプローチ方向を示している。

図１０Ａに示すように、表示欄１２５では、加工線Ｖ上に指定された経由点Ｅが原点０として規定される。また、表示欄１２５の左下には、アプローチ経路Ｈの経由点Ｅへのアプローチ方向を特定するためのＸＹ座標系が表示される。アプローチ経路Ｈは、「＋Ｘ側」の選択によって、加工線Ｖに対して上側の領域に位置する始点Ｇから経由点Ｅへ向かう方向がアプローチ方向として決定される。

また、オペレータが「−Ｘ側」を選択した場合には、図１０Ａに示すように、アプローチ経路Ｈ´は加工線Ｖに対して下側の領域に位置する始点Ｇ´から経由点Ｅへ向かう方向がアプローチ方向として決定される。

したがって、オペレータは、ダイアログボックス１２３に表示された「＋Ｘ側」もしくは「−Ｘ側」のいずれかをポインタ１２７で選択する簡単な操作によって、アプローチ経路Ｈの経由点Ｅへのアプローチ方向を容易に設定することができる。

オペレータは、このようにアプローチ方向を決定した後、加工条件を決定する操作であるツールの高さ調整の設定を行う。具体的には、オペレータは、図９Ａに示すダイアログボックス１２３に表示された「ピアス加工点Ｏ」、「円弧始点Ｍ」および「円弧中間点Ｎ」の各入力欄に任意の数値を入力する。これにより、アプローチ経路Ｈの各点におけるレーザ射出ノズル４１の先端とワークＷの被加工面との間の距離がそれぞれ設定される。

図１０Ｂには、表示欄１２６に示す各点におけるレーザ射出ノズル４１の先端とワークＷの被加工面との間の距離を線画により示している。図１０Ｂに示すように、アプローチ経路Ｈ上には、始点Ｇにおけるピアス加工を行う位置に点Ｏ、直線部Ｈ１と円弧部Ｈ２との接続位置に点Ｍ、円弧部Ｈ２の長手方向における中間位置に点Ｎが設定されている。

これら点Ｏ、Ｍ、Ｎにおけるレーザ射出ノズル４１の先端とワークＷの被加工面との間の距離ｏ、ｍ、ｎは、オペレータが、ダイアログボックス１２３の「ピアス加工点Ｏ」、「円弧始点Ｍ」および「円弧中間点Ｎ」の各入力欄に任意の数値を入力することによってそれぞれ設定される。なお、図１０Ｂに示す「Ｋ」は、レーザ射出ノズル４１がアプローチ経路Ｈ上を設定された高さで移動するときの軌跡である。

したがって、オペレータは、「ピアス加工点Ｏ」、「円弧始点Ｍ」および「円弧中間点Ｎ」の各入力欄に任意の数値を入力する簡単な操作によって、アプローチ経路Ｈにおけるレーザ射出ノズル４１の先端とワークＷの被加工面との間の距離ｏ、ｍ、ｎを容易に設定することができる。

なお、オペレータは、「ピアス加工点Ｏ」、「円弧始点Ｍ」および「円弧中間点Ｎ」の順に入力する数値を小さくすることで、ワークＷの被加工面に対して垂直方向からレーザ射出ノズル４１を経由点Ｅへ徐々に近づけることができる。これによってワークＷはスムーズに切断される。

また、オペレータが、「トリミング切断」を選択した場合には、ダイアログボックス１２３に表示された「ピアス加工有り」をポインタ１２７で選択することができる。

なお、オペレータが「トリミング切断」のみを選択し、「ピアス加工有り」を選択しなかった場合には、レーザ射出ノズル４１がワークＷの外側の位置からワークＷの周縁に指定された始点Ｇに向かって進入することになる。また、オペレータが「ピアス加工有り」をあわせて選択した場合には、始点ＧがワークＷにおける加工線Ｖで囲まれた領域の外部で、かつ、ワークＷの内側に指定されることになる。

次に、図１１を参照し、本実施形態に係るティーチングシステム１０の制御部１１１が実行する処理について説明する。図１１は、ティーチングシステム１０が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、制御部１１１は、まず、仮想画像におけるワークＷ（ワークＷ´）の被加工面上に設定された閉じた加工線Ｖの中から分割線Ｖ１〜Ｖ４を選択する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１１１は、仮想画像のワークＷ（ワークＷ´）における加工線Ｖ上に経由点Ｅを指定する（ステップＳ１０２）。

かかる指定の後、制御部１１１は、仮想画像のワークＷ（ワークＷ´）における加工線Ｖ上に加工終了点Ｆを指定する（ステップＳ１０３）。そして、制御部１１１は、仮想画像におけるワークＷ（ワークＷ´）の被加工面上における加工線Ｖ以外の位置に始点Ｇを指定する（ステップＳ１０４）。

かかる指定の後、制御部１１１は、始点Ｇから経由点Ｅまでの経路であるアプローチ経路Ｈを生成する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１１１は、アプローチ経路Ｈと加工線Ｖとからなる加工経路においてロボット３０に対するティーチングの目標点Ｑを抽出する（ステップＳ１０６）。

そして、制御部１１１は、各目標点Ｑにおけるロボット３０の位置および姿勢についての教示データを生成する（ステップＳ１０７）。

なお、上述したティーチングシステム１０が実行する処理手順では、ワークＷ´における加工線Ｖ上に経由点Ｅを指定した後、ワークＷ´における加工線Ｖ以外の位置に始点Ｇを指定する手順を示しているが、この手順に限られない。その他の手順としては、ワークＷ´における加工線Ｖ以外の位置に始点Ｇを指定した後、ワークＷ´における加工線Ｖ上に経由点Ｅを指定してもよい。

上述してきたように、実施形態に係るティーチングシステムおよびロボットシステムは、画像生成部と、始点指定部と、経由点指定部と、教示データ生成部とを備える。

上記画像生成部は、ロボットの加工対象であるワーク上に設定された閉じた加工線を含む仮想画像を生成する。上記始点指定部は、上記仮想画像上で上記加工線以外の位置に始点を指定する。

上記経由点指定部は、上記加工線上に経由点を指定する。上記教示データ生成部は、上記始点から上記経由点を経由して上記加工線をたどり再びこの経由点に戻る経路について上記ロボットに対する教示データを生成する。

また、上述してきたように、実施形態に係るティーチング方法は、仮想画像を生成する工程と、始点を指定する工程と、経由点を指定する工程と、教示データを生成する工程とを含む。

画像生成工程は、ロボットの加工対象であるワーク上に設定された閉じた加工線を含む仮想画像を生成する。始点指定工程は、仮想画像上で加工線以外の位置に始点を指定する。経由点指定工程は、加工線上に経由点を指定する。生成工程は、始点から経由点を経由して加工線をたどり再び経由点に戻る経路についてロボットに対する教示データを生成する。

したがって、本実施形態に係るティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法によれば、ロボットに対する教示作業を容易化することができる。

なお、上述した実施形態では、ワークの被加工面が平面であり、平面に対してレーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、ワークの被加工面が曲面であってもよく、曲面に対して同様にレーザ射出装置の位置および姿勢についての教示データを生成することができる。

また、上述した実施形態では、ロボットが６軸の単腕ロボットである例を示しているが、軸数や腕の数を限定するものではない。

また、上述した実施形態では、オペレータが主に操作部としてマウスを用い、オペレータはかかるマウスによって入力操作などを行う場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、表示部をいわゆるマルチタッチ対応のタッチパネルなどで構成し、かかるタッチパネルに対するマルチタッチ操作を含むこととしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
１０ ティーチングシステム
１１ ティーチング制御装置
１２ 表示部
１３ 操作部
１４ ジョブ情報ＤＢ
２０ ロボット制御装置
３０ ロボット
３１ 基台部
３２ 第１アーム
３３ 第２アーム
３４ 手首部
４０ レーザ射出装置
４１ レーザ射出ノズル
５０ ポジショナ
５１ 基台部
５２ 載荷台
６０ 穴
１１１ 制御部
１１１ａ 画像生成部
１１１ｂ 表示制御部
１１１ｃ 操作受付部
１１１ｄ 始点指定部
１１１ｅ 経由点指定部
１１１ｆ 教示データ生成部
１１１ｇ ジョブ生成部
１１２ 記憶部
１１２ａ モデル情報
１１２ｂ 教示点情報
１２０ 表示ウィンドウ
１２１ 仮想画像領域
１２２ ボタン
１２３ ダイアログボックス
１２４、１２５、１２６ 表示欄
１２７ ポインタ
Ｂ 軸
Ｅ 経由点
ＥＸ１ 軸
ＥＸ２ 軸
Ｆ 加工終了点
Ｇ 始点
Ｈ アプローチ経路
Ｌ 軸
Ｑ 目標点
Ｒ 軸
Ｓ 軸
Ｔ 軸
ｔ 基点
Ｕ 軸
Ｖ 加工線
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ 分割線
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. ロボットの加工対象であるワーク上に設定された閉じた加工線を含む仮想画像を生成する画像生成部と、
   前記仮想画像上で前記加工線以外の位置に始点を指定する始点指定部と、
   前記加工線上に経由点を指定する経由点指定部と、
   前記始点から前記経由点を経由して前記加工線をたどり再び当該経由点に戻る経路について前記ロボットに対する教示データを生成する生成部と
   を備え、
   前記加工線は、
   複数の分割線に分割されており、
   前記経由点指定部は、
   隣接する前記分割線のうち最初に選択された分割線から次に選択された分割線へ向かう向きを前記加工線における前記ロボットの加工方向として決定して、前記分割線上に前記経由点を指定し、
   前記始点指定部は、
   前記分割線上に指定された前記経由点に対して前記始点を前記加工方向とは反対側の位置に指定すること
   を特徴とするティーチングシステム。
2. 前記ロボットは、
   多関節アームの先端にレーザ射出装置を有しており、
   前記生成部は、
   前記ロボットが前記ワークに対して前記レーザ射出装置により加工を行う際の前記教示データを生成すること
   を特徴とする請求項１に記載のティーチングシステム。
3. 前記始点指定部は、
   前記ワーク上に前記始点が指定された場合には、当該始点における加工を、レーザ射出位置を固定したまま前記ワークへ穴をあけるピアス加工に設定すること
   を特徴とする請求項２に記載のティーチングシステム。
4. 前記始点指定部は、
   前記ワークへの穴あけ加工が指定された場合には、前記加工線で囲まれた領域の内部を前記始点の候補領域として提示し、前記ワークへのトリミング加工が指定された場合には、前記領域の外部を前記始点の候補領域として提示すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載のティーチングシステム。
5. 前記生成部は、
   前記始点から前記経由点までの経路であるアプローチ経路のうち少なくとも該経由点付近と前記経由点付近の前記加工線との関係が、一方が他方の接線となるように前記教示データを生成すること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のティーチングシステム。
6. 前記生成部は、
   前記経由点付近における前記アプローチ経路の向きが前記加工線における前記ロボットの加工方向と同じ向きとなるように前記教示データを生成すること
   を特徴とする請求項５に記載のティーチングシステム。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載のティーチングシステムによって生成された前記教示データに従って前記ワークに対して加工を行うこと
   を特徴とするロボットシステム。
8. ロボットの加工対象であるワーク上に設定された、複数の分割線に分割された閉じた加工線を含む仮想画像を生成する画像生成工程と、
   隣接する前記分割線のうち最初に選択された分割線から次に選択された分割線へ向かう向きを前記加工線における前記ロボットの加工方向として決定する決定工程と、
   前記分割線上に経由点を指定する経由点指定工程と、
   前記仮想画像上で前記加工線以外の位置における始点を前記分割線上に指定された前記経由点に対して前記加工方向とは反対側の位置に指定する始点指定工程と、
   前記始点から前記経由点を経由して前記加工線をたどり再び当該経由点に戻る経路について前記ロボットに対する教示データを生成する生成工程と
   を含むことを特徴とするティーチング方法。

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