(57)【要約】本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットの一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとし、溶接条件だし作業におけるマスタロボットとスレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報として記憶し、教示作業時に、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、マスタロボットの位置に対してスレーブロボットを動作させる、または、スレーブロボットの位置に対してマスタロボットを動作させる方法である。
2011096185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報として記憶する記憶ステップと、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記マスタロボットの位置に対して前記スレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記スレーブロボットの位置に対して前記マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、
を備えたロボットシステムの制御方法。
【請求項２】
前記マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、前記スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、
記憶する前記一組の情報は、前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である請求項１記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項３】
記憶する前記一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、前記適正な溶接条件を決めた際の前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報であり、
前記溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現する請求項２記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項４】
２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報としたものを複数組記憶する記憶ステップと、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、前記記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記マスタロボットの位置に対して前記スレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、前記記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記スレーブロボットの位置に対して、前記マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、を備えたロボットシステムの制御方法。
【請求項５】
前記マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、前記スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、
記憶する前記一組の情報は、前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットとが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である請求項４記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項６】
記憶する前記一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、前記適正な溶接条件を決めた際の前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報であり、
前記溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するものであり、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に前記相対位置および前記相対姿勢の関係を示す情報を記憶し、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に前記相対位置および前記相対姿勢の関係を示す情報を再現する請求項５記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項７】
一方の溶接ロボットによる溶接電極の移動に他方の溶接ロボットによる溶接電極の移動を追従させ、前記一方の溶接ロボットの溶接電極と前記他方の溶接ロボットの溶接電極とが、同一溶接線に対して、同一方向に同時に溶接を行う請求項２、３、５、６のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項８】
前記一方の溶接ロボットの溶接電極と溶接対象物との間に発生するアークと、前記他方の溶接ロボットの溶接電極と前記溶接対象物との間に発生するアークとにより、前記溶接対象物に１つの溶融プールを形成しながら溶接を行う請求項７記載のロボットシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、与えられたプログラムに従って作業を行う産業用ロボットを２式（２セット）使用し、１つの対象物に対して作業を行う場合のロボットシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、溶接工程のような生産現場において、溶接作業を行う溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットを導入し、自動化、省人化が進められてきた。ここで「産業用ロボット」とは、例えば、マニピュレータ、制御装置、作業用のツール、および、その他周辺機器などを相互に接続して構成したものの総称としている。なお、「溶接ロボット」は、マニピュレータ、制御装置、溶接機、溶接トーチ、溶接電極等の機器や部品、および、その他周辺機器などを相互に接続して構成したものの総称として使用している。近年では、溶接作業の更なる高効率化、例えば溶接作業にかかる時間の短縮などを狙い、１つの作業対象物（一般の呼称にあわせて以下「ワーク」と呼ぶ。）に対して複数台の産業用ロボットを使用し、複数台の産業用ロボットで同時かつ共同して作業が行われる傾向にある。【０００３】
このような場合、ワークを把持したハンドリングロボットが、適正な溶接ができる継手姿勢となるようにワーク姿勢を変える動作をまず行い、それに協調して、溶接ロボットが溶接トーチを運棒して溶接を行うというロボット間の協調制御が使用される例が多い。この様な例では、ワークを把持したハンドリングロボットの作業用ツール（例えば、ワークを把持するためのグリップ機構）と、溶接ロボットの作業用ツール（溶接トーチ内の溶接電極の先端）の相対位置および相対姿勢の関係（以下、「相対関係」と称す。）を制御することが重要である。例えば、ワークを把持したロボットを手動操作させたとき、相対関係を保ったまま溶接トーチを把持したロボットを動作させる制御を行うものである。このような制御は、所謂、「つれ動き制御」と称されるものであり、広く知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
あるいは、２式のロボットで、片方のロボットにＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ：タングステン−イナートガス）電極を持たせ、他方のロボットにフィラワイヤを持たせ、両者を近接して協調動作によるＴＩＧ溶接を行う例が知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、溶接中のＴＩＧ電極、フィラワイヤおよび溶接線の相互の位置関係が重要である。そこで、特許文献２では、外部からの信号に従って相対位置を保ったまま動作軌跡をシフトし、さらに、相対位置を微調整する例が示されている。このような例の制御も「つれ動き制御」の一種と言える。【０００５】
溶接工程の時間短縮などの高効率化を行う方法として、１つの電極をそれぞれ有する溶接ロボットを２式使用し、１つの溶接線に対する２電極溶接が考えられる。【０００６】
一般に溶接を行うための溶接条件には、「溶接電流」、「溶接電圧」、「溶接速度」、「ウィービングの仕方」、「溶接継手に対するねらい位置」等の多数の要素がある。ここで、「溶接継手に対するねらい位置」とは、溶接継手に対する溶接電極先端の位置および溶接継手に対する溶接電極の角度を表す表現である。【０００７】
２式の溶接ロボットによる溶接においては、２式の溶接ロボットの相対関係が異なると溶接結果が異なることになる。なお、２式の溶接ロボットの相対関係は、具体的には、２式の溶接ロボットの２つの溶接電極先端の相対位置および２つの溶接電極先端の相対姿勢の関係である。この場合は、「溶接継手に対するねらい位置」に加えて、「相対関係」も溶接条件を構成する要素の一つであり、２つの溶接電極が発生させる２つのアークが相互に干渉を起こさず、安定したアークで所望のビードを形成する溶接を行うためには適正な相対関係が必要である。【０００８】
上述のような多数の要素から成る溶接条件は、各要素を色々に変更しながらトライアンドエラーで何度も溶接を行って適正な組み合わせを決めていくことが多い。なお、以下では、これを「溶接条件だし作業」と呼ぶ。「溶接条件だし作業」は、実際の溶接対象ワークで行なうのではなく、溶接継手のみを再現したテストピースを用意して行うのが一般的である。２式の溶接ロボットによる溶接においては、「相対関係」も「溶接条件だし作業」を通じて決めていくことになる。【０００９】
実際の溶接対象のワークに対して行う溶接作業は、与えられたプログラムを溶接ロボットが実行することによって行われる。溶接ロボットが行う溶接作業は多数の動作の連続であり、その動作に合わせ、必要に応じて溶接機等の機器を制御して進められる。このため、プログラムには、溶接作業に必要な動作１つ１つを示す指令とデータの連なり、および、溶接機等の機器を制御するために必要な指令とパラメータ等が登録されている。【００１０】
プログラムを作成する作業は、これらの指令、データおよびパラメータを、溶接ロボットの制御装置のメモリ等の記憶媒体に記憶させていく作業である。動作１つ１つを示す指令とデータの中には、１動作ごとの座標と姿勢を現すデータが含まれている。これらは、溶接ロボットを実際にその座標と姿勢へ移動操作し、まさに溶接ロボットに対して作業を教え込むようにプログラムを作成していくことになる。これを、「教示」と呼ぶ。このことから、一般に、プログラム作成作業を「教示作業」と呼ぶ。なお、溶接ロボットの座標と姿勢の意味については後述する。【００１１】
ワークの溶接部位の溶接継手に対する教示作業では、溶接条件だし作業で得られた溶接条件をプログラムに反映していかなければならない。溶接条件のうち、溶接電流や溶接電圧等の数値パラメータは、溶接条件だし作業で得られたものと同じ値をプログラム中に設定する。これにより、溶接条件だし作業で得られた溶接を再現することは比較的容易にできる。これに対し、溶接時の「相対関係」については、実際の溶接時の１つ１つの動作ごとに、実際に２式の溶接ロボットを操作してワークの対象の溶接部位での２式のロボットの相対関係が再現されて教示されなければならない。【００１２】
相対関係を教示するために考えられる方法としては、まず一方の「溶接継手に対するねらい位置」を再現し、続いて他方を操作して「相対関係」を再現する。あるいは、まず、溶接継手の近傍で「相対関係」を再現し、その上で、相対関係を保ったまま双方を動かして（ここで、上述の「つれ動き制御」を使用することになる。）「溶接継手に対するねらい位置」を再現する方法がある。このうち、相対関係を再現するために考えられる方法としては、溶接条件だし作業時の各溶接ロボットの座標系で見た座標と姿勢をメモしておき、実際のワークの対象の溶接部位に対する教示時には、そのメモを見ながら再現していく方法がある。当然、そのときは、溶接ロボットの座標系で見た位置は、溶接条件だし作業時のそれとは全く異なり、溶接線の向きも同じとは限らない。したがって、メモに書かれた座標と姿勢の値を現在の座標と姿勢に換算し、溶接ロボットを操作して相対関係を再現していくことになる。これは、実際には非常に面倒な作業となる。なお、各溶接ロボットの座標系で見た座標と姿勢に関しては、通常の溶接ロボットの制御装置には、その制御点の座標と姿勢を表示する機能があるので、この機能を用いて知ることができる。そして、通常、制御点は溶接電極の先端に設けている。【００１３】
一旦相対関係を確立すれば、それを保ったまま片方の動作に合わせて他方を動かす「つれ動き制御」は、有用な機能となる。溶接部位での教示においては、２式の溶接ロボットの「つれ動き制御」を駆使して進めることになる。しかし、その制御を始める時点で、溶接条件だし作業で得られた「相対関係」をどのように再現して確立するかという点に課題がある。「つれ動き制御」に先立って、相対関係をいかに容易に確立することができるかは、溶接ロボットだけに限らず、「つれ動き制御」を使用する全ての産業用ロボットにとって共通の課題と言える。【００１４】
さらに、溶接作業の対象とするワークに複数の溶接線があり、複数の溶接継手に対して溶接する必要がある場合、溶接継手ごとに溶接条件だし作業が行われる。その結果、複数の「相対関係」が得られることになる。教示作業では、溶接部位ごとの溶接継手に合わせ、それら複数の相対関係を使い分ける必要が生じる。ここでは、上で述べた面倒な作業を複数回行なわなければならないことになる。一旦、相対関係を確立すれば、それを保ったまま片方の動作に合わせて他方を動かす「つれ動き制御」は有用な機能となる。しかしながら、その制御を始める時点で、「溶接条件だし作業」で得られた複数の中から１組の相対関係をどのように再現して確立するかという点に課題がある。これも、溶接ロボットに限らず「つれ動き制御」を使用するすべての産業用ロボットにとっての課題と言えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平０２−２７１４０２号公報
【特許文献２】特開平１１−３４２４７３号公報
【発明の概要】
【００１６】
本発明は、「つれ動き制御」を行うに先立って、「相対関係」を確立するための操作の手間を軽減する、または、複数の相対関係の中から一つを選択し、その「相対関係」を確立するための操作の手間を軽減することのできるロボットシステムの制御方法、特に、溶接ロボットからなるロボットシステムの制御方法を提供する。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、上記マスタロボットと上記スレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報として記憶する記憶ステップと、上記マスタロボットと上記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した上記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、上記マスタロボットの位置に対して上記スレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、上記マスタロボットと上記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、上記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、上記スレーブロボットの位置に対して上記マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。
【００１８】
この方法により、溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの相対関係を記憶しておき、任意の時点でそれを再現することにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つの溶接電極で２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００１９】
また、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、マスタロボットとスレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報としたものを複数組だけ記憶する記憶ステップと、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、マスタロボットの位置に対してスレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、スレーブロボットの位置に対して、マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。
【００２０】
この方法により、溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの複数の相対関係を記憶しておき、その複数の相対関係の中から一つを選択し、任意の時点でそれを再現することにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における溶接システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を行うためのプログラムの一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における記憶の処理を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における溶接システムの２つの単電極溶接トーチの溶接電極の先端の位置の位置関係について示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１における再現の処理を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１におけるマスタ基準の再現の処理例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１におけるスレーブ基準再現の処理例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２における記憶の処理を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２における再現の処理を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３における複数の情報の記憶の処理を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態３における複数の情報の再現の処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における溶接システムの概略構成を示す図であり、周辺機器等を備えた溶接ロボットを２式用いて溶接システムを構成した例を示している。構成する機器の仕様によっては構成機器間の接続方法は異なる場合があり、図１の構成はあくまでも一例を示すものである。
【００２４】
なお、実用上の溶接システムは、溶接トーチ等のツールを保持するマニピュレータを搭載して、マニピュレータの位置を移動させるシフト移動装置や、溶接対象である母材を搭載してその姿勢を変えるポジショナや、母材を搭載するための冶具などを構成要素として溶接ロボットを構成している場合が多い。しかし、本実施の形態の内容とは直接関連しないため、図示および説明を省略する。
【００２５】
また、図１において、説明の都合上、２式の溶接ロボットのうち一方の溶接ロボットを溶接ロボットＡと呼ぶこととし、溶接ロボットＡの各部の番号および記号には添え字ａを付す。また、他方の溶接ロボットを溶接ロボットＢと呼ぶこととし、溶接ロボットＢの各部の番号および記号には添え字ｂを付す。これにより２つの溶接ロボットを構成する機器や部品を区別して図示および説明をする。
【００２６】
先ず、溶接ロボットＡの構成について説明する。溶接ロボットＡは、マニピュレータ１１ａと溶接電源装置１２ａとを備えている。溶接電源装置１２ａに設けられているトーチ端子１２１ａには、ケーブル１２３ａが接続されている。溶接電源装置１２ａに設けられている母材端子１２２ａには、母材Ｗがケーブル１２４ａを介して接続されている。マニピュレータ１１ａには、ワイヤ送給装置１４ａが取り付けられている。マニピュレータ１１ａは、制御装置１０ａにより動作が制御される。ケーブル１２３ａは、図１に示すようにタッチセンサユニット１３ａを用いる場合にはこれを経由して、ワイヤ送給装置１４ａに設けられた給電端子１４１ａに接続される。このケーブル１２３ａは、タッチセンサユニット１３ａを用いない場合には、給電端子１４１ａに直接接続される。
【００２７】
ワイヤ送給装置１４ａと単電極溶接トーチ１６ａとは、トーチケーブル１５ａで接続されている。トーチケーブル１５ａの中を消耗式の溶接ワイヤである溶接電極１８ａが通る。溶接対象物である母材Ｗに一端が接続されているケーブル１２４ａは、他端が溶接電源装置１２ａに設けられている母材端子１２２ａに接続されている。
【００２８】
溶接を行う際は、溶接電源装置１２ａにより溶接電極１８ａと母材Ｗとの間に電力を供給してアークを発生させる。アークが発生することにより、トーチ端子１２１ａから、溶接電極１８ａと母材Ｗを経由して、母材端子１２２ａにつながる溶接電流の回路を構成する。この溶接電流の回路に溶接電流が流れる。
【００２９】
また、溶接電源装置１２ａがワイヤ送給装置１４ａを制御することにより、溶接電極１８ａが母材Ｗへ連続的に送給される。そして、マニピュレータ１１ａが制御装置１０ａにより、その動作を制御されることで、溶接電極１８ａが母材Ｗの溶接線に沿って移動する。このことによりアーク溶接が行われる。
【００３０】
制御装置１０ａは、例えば、図１に示すメモリ４０ａに予め記憶された動作プログラムに基づいてマニピュレータ１１ａの動作を制御する。さらに、制御装置１０ａは、溶接電源装置１２ａに溶接電流や溶接電圧などの指令を与える。溶接電源装置１２ａは、その指令に応じて溶接電流や溶接電圧を制御する。
【００３１】
アークセンサ処理部１７ａは、溶接電源装置１２ａの内部または上述した溶接電流の回路のいずれかの部位で計測した溶接電流および溶接電圧のうちの少なくともいずれかに、制御装置１０ａの要求に応じて所定の処理を加えて溶接位置の溶接線からのずれに相当するデータに変換し、制御装置１０ａに送る。制御装置１０ａは、受信した溶接線からのずれに相当するデータに基づいてマニピュレータ１１ａの動作を制御し、溶接位置の溶接線からのずれを修正する。なお、アークセンサ処理部１７ａは、必ずしも用いる必要はないが、本実施の形態１では用いている。
【００３２】
なお、溶接ロボットＢは、溶接ロボットＡと共通の母材Ｗに対して溶接を行うものであり、溶接ロボットＡと同一の構成を有している。従って、溶接ロボットＢを構成する個々の機器の説明は省略する。
【００３３】
また、図１において、制御装置１０ａと制御装置１０ｂとは、ロボット間通信ケーブルＸで接続されている。
【００３４】
本実施の形態１では、各々の溶接ロボットＡ、Ｂが単電極溶接トーチ１６ａ、１６ｂを保持しており、従来のタンデムアーク溶接のように、２つの溶接電極１８ａ、１８ｂを溶接線近傍で溶接進行方向に互いに近接して並べるように配置させている。そして、溶接線上の溶接進行方向に対して、一方が先行し他方が後行して追従している状態で、溶接進行方向に移動しながら両方の溶接電極１８ａ、１８ｂにアークを発生させる。すなわち、一方のマニピュレータによる溶接電極の移動に、他方のマニピュレータによる溶接電極の移動を追従させる。そして、２つの溶接電極１８ａ、１８ｂと母材Ｗとの間に発生する近接した２つのアークにより、溶融プールを形成しながら溶接が行われる。これにより、従来のタンデム溶接のような溶接を行うことができる。すなわち、図１に即して説明すると、マニピュレータ１１ａにより移動する溶接電極１８ａと母材Ｗとの間に発生するアークと、マニピュレータ１１ｂにより移動する溶接電極１８ｂと母材Ｗとの間に発生するアークの２つのアークにより、１つの溶融プールを形成しながら溶接が行われる。なお、２つのアークで１つの溶融プールを形成するのではなく、２つのアークで２つの近接した溶融プールを形成し、２つの溶融プール状態で溶接が行われるようにしても良い。
【００３５】
また、上述のような溶接を行うに際し、本実施の形態１における以下に説明する処理は、一方の溶接ロボットの制御装置が主体になって行うものである。その一方の溶接ロボットをマスタロボット（以下、「マスタ」とする。）と呼び、他方の溶接ロボットをスレーブロボット（以下、「スレーブ」とする。）と呼ぶことにする。マスタで処理を行うため、プログラムおよび溶接条件等のパラメータは、マスタの制御装置の図示しないメモリ内に格納されている。さらに、処理を行うにあたって必要な操作も、マスタの制御装置の図示しない操作パネルを通じて行うものである。
【００３６】
ここで、マスタとスレーブとの違いは、制御を主となって行うものと、それに従うものという役割の違いである。２式の溶接ロボットのうち、どちらの溶接ロボットがマスタ、または、スレーブであるかは、以下に説明する処理に先立って決めておけば、どちらの溶接ロボットもマスタにもスレーブにもすることができる。そして、２式の溶接ロボットを構成する機器の仕様上に本質的な違いは必要ない。さらに、溶接制御上、マスタが先行であっても後行であっても、確定していればどちらでもかまわない。
【００３７】
以下の説明では、溶接ロボットＡがマスタであり、溶接ロボットＢがスレーブであるものとし、かつ、マスタが先行であるとして説明する。すなわち、制御装置１０ａが先行およびマスタの制御装置であり、制御装置１０ｂが後行およびスレーブの制御装置である。
【００３８】
次に、図１に示す溶接システムの動作について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を示す図である。１つの溶接線に対する溶接とその溶接の前後における溶接電極１８ａおよび溶接電極１８ｂの動作が図２に示されている。ここで、破線で囲まれたＰ２１０、Ｐ２１１、Ｐ２１２、Ｐ２１３は、溶接ロボットの動作としてプログラムされている教示ポイントを表している。各教示ポイントは、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂの先端に設けられた２つの制御点の各々の座標およびその姿勢（以下、単に「位置」という。）を特定するために必要なデータ（以下、単に「位置データ」という。）で構成されている。すなわち、各教示ポイントは両方の溶接電極１８ａ、１８ｂの位置の組であり、両方の溶接電極１８ａ、１８ｂの位置データで構成されている。
【００３９】
一般に、溶接ロボットを含めた産業用ロボットの位置を現す位置データの表現方法には、種々の方式がある。例えば、産業用ロボットを構成する各動作軸の位置で表す方式や、各軸の関係から求めるマトリクスで表す方式などがある。なお、どの方式を採っても、他の方式へ変換は可能である。よく使われるのは、溶接電極の先端位置を所定の直交座標系における座標値、例えば座標値Ａ０：（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で表し、その溶接電極の直交座標上で定義されるオイラー角、例えばオイラー角Ｂ０：(Ｕ、Ｖ、Ｗ)で姿勢を表す方式である。しかし、直交座標系をどのように規定するかは、個々の産業用ロボットに応じて異なる。さらに直交座標系を複数規定することも可能である。１つの直交座標系しか持たないならば、あるいは、複数の直交座標系がある場合でもそのうちの一つに固定するならば、「位置データ」を一意に表すことが出来る。しかし、複数の直交座標系が有り、そのうちの任意の直交座標系を使うなら、どの直交座標系を使うかを特定するための情報もあわせて必要になる。この直交座標系を特定するための方法も種々ある。これらについては、新規な内容ではなく、また、本実施の形態１においてどのような方式でも特に関係がないので、ここでの説明は割愛する。
【００４０】
なお、以下では、マニピュレータの取り付け部の中心に置いた直交座標系（以下、「ロボット座標系」と呼ぶ。）を使用し、溶接電極の先端の位置座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と溶接電極の姿勢のオイラー角（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の組みせで溶接ロボットの「位置データ」を表現するものとして説明を進める。
【００４１】
さらに、溶接ロボットがシフト移動装置やポジショナを有しており、シフト軸やポジショナ軸がある場合は、それらの位置を特定する情報も「位置データ」に含むことになるが、このことも本実施の形態１においては重要ではないので、特に言及しない。
【００４２】
図２において、例えば、実行開始信号が制御装置１０ａと制御装置１０ｂとに入力され、プログラムの実行開始が指定される。そうすると、制御装置１０ａにより動作が制御されるマニピュレータ１１ａと制御装置１０ｂにより動作が制御されるマニピュレータ１１ｂが動作を開始する。そして、やがて、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは、Ｐ２１０で示す各々の位置に到達する。この位置は溶接を行う前の時点の位置であり、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは必ずしも近接している必要はない。マニピュレータ１１ａとマニピュレータ１１ｂの動作が続き、Ｐ２１１に示すように溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは、溶接線２０上に到達して近接した状態となる。そして、両方とも溶接を開始してアークを発生し（Ｐ２１１は溶接始点位置）、各々に指定された溶接条件で溶接が行われる。溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは、溶接条件として指定された溶接速度で溶接線２０に沿って移動する。そして、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとがＰ２１２で示す各々の位置に到達すると、両方の溶接ロボットとも溶接を終了する（Ｐ２１２は溶接終点位置）。そして、溶接線２０から退避移動し、Ｐ２１３に示すように、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは近接状態を解消し、空中で別々に離れた位置に移動する。
【００４３】
このような動作を行うためのプログラムの一例を、ＰＲＧ２として図３に示す。図３は、本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を行うためのプログラムの一例を示す図である。なお、このプログラムは、制御装置１０ａと制御装置１０ｂのいずれかに記憶されるものであり、例えば、マスタの制御装置１０ａ内の図示しない記憶部に記憶されるものである。
【００４４】
図３において、Ｌ２０１の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとがＰ２１０で示す各々の位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０２の命令は、溶接を行う際に使用する溶接条件を指定するものである。Ｌ２０３の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂがＰ２１１で示す各々の位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０４の命令は、先行電極である溶接電極１８ａが溶接を開始することを指令するものである。Ｌ２０５の命令は、後行電極である溶接電極１８ｂが溶接を開始することを指令するものである。Ｌ２０６の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂの２つの電極がＰ２１２で示す各々の位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０７の命令は、先行電極である溶接電極１８ａが溶接を終了することを指令するものである。Ｌ２０８の命令は、後行電極である溶接電極１８ｂが溶接を終了することを指定するものである。Ｌ２０９の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂの２つの電極が、Ｐ２１３で示す各々の位置に移動することを指令するものである。
【００４５】
本実施の形態１の１つの技術的な特徴要素は、上述の溶接電極１８ａの先端の制御点と溶接電極１８ｂの先端の制御点との相対関係を示す情報として両溶接ロボットの「位置データ」を記憶する「記憶の処理」を行う点である。本実施の形態１における「記憶の処理」について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１における情報の処理を示す図である。
【００４６】
図４に示す「記憶の処理」は、マスタとスレーブとが溶接条件だし作業で得られた相対関係となっている状態で、後述する所定の操作αを行う。これにより、マスタの制御装置１０ａまたはスレーブの制御装置１０ｂのいずれかにおいて実行される処理が「記憶の処理」である。いずれの制御装置１０ａ、１０ｂで実行してもよいが、ここでは、マスタの制御装置１０ａで実行するものとして説明する。これに伴い、操作αは、マスタの制御装置１０ａに接続された図示しない操作パネルを通じて行なわれることを想定して説明する。なお、何を使ってどのように操作するかも、本実施の形態１には直接関係がない。この操作は、単に「記憶の処理」を開始するためだけのものであり、それができればどのような操作でも構わない。
【００４７】
ここで、図４を用いて、溶接条件だし作業時の溶接ロボットの動作例を示す。Ｐ２１１およびＰ２１２の教示ポイントを構成する両溶接ロボットＡ、Ｂの位置データを調整していくことで、Ｐ２１１からＰ２１２への動作中に所望の溶接結果を得るために必要な「相対関係」を確定することが、溶接条件だし作業の目的の一つとなる。そして、最終的に適正な溶接が得られたとすると、Ｐ２１１およびＰ２１２に教示ポイントを構成する両溶接ロボットＡ、Ｂの位置データ、あるいは、Ｐ２１１からＰ２１２への動作中の両溶接ロボットＡ、Ｂの位置データが、所望の溶接結果を得るために必要な相対関係を示すものとなる。すなわち、「記憶の処理」を始めるに当たってのマスタとスレーブが溶接条件だし作業で得られた相対関係となっている状態とは、例えば、Ｐ２１１からＰ２１２への動作の途中で停止させた、図４に示す実線で囲んだ状態２１である。図４はその状態で操作αを行って「記憶の処理」を開始した場合の例を示している。
【００４８】
「記憶の処理」を開始したときのマスタの「ロボット座標系」から見たマスタの位置データＰａと、マスタの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データＰｂは、以下のように表される。なお、位置データＰａ、Ｐｂ（：座標値、オイラー角）は、図４に示すように、小さい丸で囲まれた溶接電極１８ａ、１８ｂの先端の位置の、座標系における位置データを表している。
【００４９】
Ｐａ：（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ），（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
Ｐｂ：（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ），（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）
図５は、本発明の実施の形態１における溶接システムの２つの単電極溶接トーチ１６ａ、１６ｂの溶接電極１８ａ、１８ｂの先端の位置の位置関係について示す図である。図５の左側の図の丸で囲まれた部分を拡大したものが右側の図である。位置データＰａ、Ｐｂの座標系における位置が座標値（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ）、（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）を示し、位置データＰａ、Ｐｂの位置から溶接電極１８ａ、１８ｂが配置された方向に沿った直線が、座標系となす角度が、オイラー角（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）、（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）を示している。
【００５０】
また、図５に示すように、継ぎ手にあわせて単電極溶接トーチ１６ａ、１６ｂにそれぞれ別個の姿勢をとらせることができ、溶接施工上の利便性が向上する。図５では、レ形開先のある隅肉溶接継ぎ手を溶接する場合を示している。開先部Ｇ１の上に、一定の脚長の隅肉溶接ビードを盛る必要があることを想定している。図５では、先行の溶接電極１８ａが開先部Ｇ１の第１溶接Ｗ１を行い、後行の溶接電極１８ｂが隅肉部分の第２溶接Ｗ２を行っている。その際に、後行の溶接電極１８ｂを溶接電極１８ａに対して傾きを大きくすることにより、平坦に近いビード形状が得られることを示している。
【００５１】
また、複数の電極で溶接することが難しい狭隘部などに対しては、２台の溶接システムではなく、１台の溶接システムで溶接を行うことができるので、システム全体としての自動化率を低下させずに済む。
【００５２】
また、本実施の形態１の溶接システムは、タンデム溶接用トーチや２トーチ溶接用の取り付け機構といった特殊な機器を使用せずに、単電極溶接トーチで溶接を行う標準的な溶接システムである。これにより、標準的な機器で構成されるので、交換部品等を安価に入手し易く、メンテナンス性がよい溶接システムとすることができる。
【００５３】
さらに、タンデム溶接用トーチや２トーチ溶接用の取り付け機構といった特殊な機器を使用する場合と比べて、溶接トーチ周辺がコンパクトな構成とすることができる。これにより、タンデム溶接用トーチや２トーチ溶接用の取り付け機構を使用した場合には、溶接箇所の周辺部材等に当たってしまうために溶接ができなかった部位の溶接も可能となり、利便性が高いものとなる。
【００５４】
ところで、位置データＰａ、Ｐｂの座標系における座標値やオイラー角などの情報を、例えば、図４におけるマスタの制御装置１０ａの記憶部であるメモリ４０ａの中に記憶する処理が、本実施の形態１における「記憶の処理」である。なお、記憶媒体は、必ずしもマスタの制御装置１０ａ内のメモリ４０ａに限るものではなく、他の場所にあるメモリであってもよい。情報を記憶でき、後述する「再現の処理」の過程でその情報を使用できるようになっていればよく、メモリカード等の外部メモリでもかまわないし、スレーブの制御装置１０ｂに設けられたメモリでもかまない。
【００５５】
本実施の形態１のもう一つの技術的な特徴要素は、マスタおよびスレーブのいずれか一方のロボットに対して、他方のロボットを動作させて相対関係を再現する点である。図６を用いて、本実施の形態１における「再現の処理」の過程について説明する。図６は、本発明の実施の形態１における再現の処理を示す図である。
【００５６】
「再現の処理」は、マスタおよびスレーブが任意の位置にいる状態で実施する。例えば、マスタまたはスレーブが、相対関係を再現する必要のある場所ないしはその近傍にいる状態で、所定の操作β１または操作β２を行うことで開始される。なお、以下では、操作β１または操作β２が、マスタの制御装置１０ａに接続された図示しない操作パネルを通じて行なわれることを想定して説明している。そして、操作パネルを有する機器としては、例えばロボットの教示等に用いられるティーチングペンダント等が挙げられる。しかし、何を使ってどのように操作するかは、本実施の形態１とは直接関係はない。この操作は、単に「再現の処理」を開始するためだけのものであり、それができれば、どのような機器によるどのような操作でもかまわない。ここで、操作β１と操作β２の違いは、どちらのロボットを基準にして相対関係を再現するかの違いである。例えば、操作β１は、マスタ基準で相対関係を再現する操作であり、操作β２は、スレーブ基準で相対関係を再現する操作である。
【００５７】
「再現の処理」を開始する時点において、マスタの「ロボット座標系」から見たマスタの位置データＱａと、マスタの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データＱｂは、以下のように表される。
【００５８】
Ｑａ：（Ｘｑａ、Ｙｑａ、Ｚｑａ），（Ｕｑａ、Ｖｑａ、Ｗｑａ）
Ｑｂ：（Ｘｑｂ、Ｙｑｂ、Ｚｑｂ），（Ｕｑｂ、Ｖｑｂ、Ｗｑｂ）
図６に示すように、「再現の処理」は、操作β１またはβ２を行うことにより開始される。そして、ステップＳ１０で、まず、マスタの制御装置１０ａのメモリ４０ａから、「記憶の処理」で記憶した情報のＰａとＰｂを読みだす。
【００５９】
図６におけるステップＳ２０では、位置データＰａと位置データＰｂとの差、すなわち、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗとを計算する。ここで、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗは、以下のように表される。
【００６０】
△ｘｙｚ＝（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）−（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ）
△ｕｖｗ＝（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）−（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
次に、どちらのロボットを基準にして相対関係を再現するかに応じて、ステップＳ３０で分岐する。操作β１で「再現の処理」を開始している場合、ステップＳ３０においてマスタ基準と判断し、ステップＳ４０へ分岐する。ステップＳ４０では、マスタの位置に対して相対関係を再現したスレーブの位置を計算する。すなわち、マスタの位置データＱａに対して相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗとなる位置データＱａｂを次のように計算する。
【００６１】
Ｑａｂ：（Ｘｑａ、Ｙｑａ、Ｚｑａ）＋（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）−（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ），（Ｕｑａ、Ｖｑａ、Ｗｑａ）＋（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）−（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
ステップＳ５０では、ステップＳ４０で求めた位置データＱａｂをスレーブの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データに変換する。このとき、マスタとスレーブとの位置関係を表す変換マトリクスを使用した変換処理を行うが、この変換処理は周知の技術であり、ここでは特に言及しない。
【００６２】
ステップＳ６０では、ステップＳ５０で求めたスレーブの位置データを目標にスレーブを動作させる。このとき、ロボット間通信ケーブルＸを介して、マスタからスレーブへの位置データの転送やマスタからスレーブに対する動作指示等の処理が行なわれる。
【００６３】
このようにして、マスタとスレーブとが各々任意の位置にいるときに、マスタの位置に対して相対関係を再現したスレーブの位置にスレーブを動作させることができる。この様子を図７に示す。図７は、本発明の実施の形態１におけるマスタ基準の再現の処理例を示す図である。なお、図７において、単電極溶接トーチ１６ａがマスタ側のトーチであり、単電極溶接トーチ１６ｂがスレーブ側のトーチである。
【００６４】
一方、操作β２で「再現の処理」を開始している場合、ステップＳ３０においてスレーブ基準と判断し、ステップＳ８０へ分岐する。ステップＳ８０では、スレーブの位置に対して相対関係を再現したマスタの位置を計算する。すなわち、マスタの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データＱｂに対して相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗとなる位置データＱｂａを次のように計算する。
【００６５】
Ｑｂａ：（Ｘｑｂ、Ｙｑｂ、Ｚｑｂ）−（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）＋（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ），（Ｕｑｂ、Ｖｑｂ、Ｗｑｂ）−（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）＋（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
ステップＳ８０で求めた位置データＱｂａは、マスタの「ロボット座標系」から見た位置データなので、ステップＳ１００では、この位置データを目標にマスタを動作させる。
【００６６】
このようにして、マスタとスレーブとが各々任意の位置にいるときに、スレーブの位置に対して相対関係を再現したマスタの位置にマスタを動作させることができる。この様子を図８に示す。図８は、本発明の実施の形態１におけるスレーブ基準再現の処理例を示す図である。なお、図８において、単電極溶接トーチ１６ａがマスタ側のトーチであり、単電極溶接トーチ１６ｂがスレーブ側のトーチである。
【００６７】
本実施の形態１においては、このようにして、「溶接条件だし作業」で所望の溶接を可能にする相対関係が得られたら、その時の相対関係を表す情報を記憶する。そして、「教示作業」時に、記憶している相対関係を再現する。これにより、「教示作業」時において容易に相対位置および相対姿勢を確立することができる。
【００６８】
そして、１つの溶接電極を有する溶接ロボットを２式使用し、従来のタンデムアーク溶接のように、２つの溶接電極を溶接線近傍で溶接進行方向に互いに近接して並べて溶接する場合、相対位置と相対姿勢である相対関係が重要であるので、このような溶接を行う際に、特に本実施の形態１は有効である。
【００６９】
すなわち、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、記憶ステップと、第１の動作ステップ、あるいは、第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。ここで、記憶ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報として記憶するステップである。第１の動作ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、マスタロボットの位置に対してスレーブロボットを動作させるステップである。第２の動作ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、スレーブロボットの位置に対してマスタロボットを動作させるステップである。
【００７０】
この方法により、溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの相対関係を記憶しておき、任意の時点でそれを再現することにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００７１】
また、マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットである。そして、記憶する一組の情報は、マスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である方法としてもよい。
【００７２】
この方法により、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間をさらに軽減することができる。
【００７３】
また、記憶する一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、適正な溶接条件を決めた際のマスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である。そして、溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現する方法としてもよい。
【００７４】
この方法により、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間をさらに軽減することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における記憶の処理を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態２における再現の処理を示す図である。図９および図１０を用いて、本発明のロボットシステムの制御方法について具体的に説明する。本実施の形態２において、実施の形態１と異なる主な点は、「記憶の処理」で記憶する情報の形態である。
【００７６】
実施の形態１に示した「記憶の処理」で記憶する情報は、「再現の処理」で相対関係を再現するための情報である。相対関係を再現できさえすればよいので、実施の形態１に示したようにＰａ、Ｐｂのような位置データではなく、図８および下記に示すように相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの計算結果でもよい。
【００７７】
△ｘｙｚ：（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）−（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ）
△ｕｖｗ：（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）−（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
実施の形態１においては、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの計算は「再現の処理」で行なっていた。しかし、本実施の形態２では、「記憶の処理」の中で計算して記憶する。このため、「再現の処理」の過程は、図１０のように、ステップＳ２５で「記憶の処理」でメモリ内に記憶した相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの計算結果を使用するところから始まる。なお、図１０のステップＳ３０からステップＳ１００までの処理は、実施の形態１の図６のステップＳ３０からステップＳ１００までの処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態２では、このようにして「溶接条件だし作業」で所望の溶接を可能にする相対関係を得られたら、その相対関係を表す情報を記憶する。そして、「教示作業」時に、これを再現する。これにより、「教示作業」時に、容易に相対位置・相対姿勢を確立することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００７９】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における複数の情報の記憶の処理を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態３における複数の情報の再現の処理を示す図である。図１１および図１２を用いて、本発明のロボットシステムの制御方法について具体的に説明する。本実施の形態３において、実施の形態１や実施の形態２と異なる主な点は、「記憶の処理」として両ロボットの相対関係を示す情報を複数記憶する点と、「再現の処理」としてこの複数記憶した情報から１つの情報を選択して再現するようにした点である。
【００８０】
実施の形態１や実施の形態２では、両ロボットの相対関係を示す１組の情報（位置データＰａと位置データＰｂの組、あるいは、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの組）を記憶し、それを使用して再現する内容であった。これに対し、本実施の形態３では、複数組の相対関係を示す情報の記憶を行うと共に、記憶してある複数組の情報から選択した１組の情報を使ってその相対関係の再現を行うものである。
【００８１】
なお、以下の説明では、実施の形態１で示した位置データそのものを記憶する方式で説明しているが、実施の形態２で説明した相対位置差と相対姿勢差を記憶する方式であってもかまわないことは言うまでもない。
【００８２】
本実施の形態３における「記憶の処理」を、図１１に示す。「記憶の処理」を開始するための操作αは、記憶する情報を識別するための識別コードｎ（例えば、識別番号）の設定と共に行なわれ、マスタロボットの制御装置１０ａのメモリ４０ａの中に、複数の情報をその識別コードｎによって特定できるように管理して記憶する。識別コードｎは、例えば、番号「１、２、・・・」といったものであり、記憶する情報に対応付けられてメモリ４０ａに記憶される。図１１はこの様子を示しており、識別コードｎを１からｎとしたｎ個の情報を記憶している例を示している。
【００８３】
さらに、図１２に示す「再現の処理」においては、「再現の処理」を開始するための操作β１または操作β２は、使用する情報を識別するための識別コードｎの設定と共に行なわれる。なお、識別コードｎについては後述する。図１２に示すステップＳ１５において、メモリ４０ａの中の複数組の情報から、この識別コードｎに従って１つの位置データの組を選択して使用する。なお、図１２のステップＳ２０からステップＳ１００までの処理は、実施の形態１において図６を用いて説明したステップＳ２０からステップＳ１００までの処理と同様であるので、説明は省略する。
【００８４】
本実施の形態３においては、複数の相対関係を表す情報を記憶し、「教示作業」時には、これらの中から１つを選択して再現することが出来る。
【００８５】
例えば、複数の異なる溶接継手に対して溶接条件だし作業を行い、各々の溶接継手に対する所望の溶接を可能にする相対関係が得られた場合、これら複数の相対関係を各溶接継手に対応付けたコードｎに対応付けてメモリ４０ａに記憶しておく。そして、ある溶接継手について「教示作業」を行う場合、「再現の処理」を開始するための操作β１または操作β２を行う際、この溶接継手に対応付けた識別コードｎを入力することでこの溶接継手に適した相対関係を再現することがきる。
【００８６】
すなわち、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、記憶ステップと、第１の動作ステップ、あるいは、第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。ここで、記憶ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報としたものを複数組記憶するステップである。第１の動作ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、マスタロボットの位置に対してスレーブロボットを動作させるステップである。第２のステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、スレーブロボットの位置に対して、マスタロボットを動作させるステップである。
【００８７】
この方法により溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの複数の相対関係を記憶しておき、その複数の相対関係の中から一つを選択し、任意の時点でそれを再現する。これにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００８８】
また、マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットである。そして、記憶する一組の情報は、マスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットとが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である方法としてもよい。
【００８９】
この方法により、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間をさらに軽減することができる。
【００９０】
また、記憶する一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、適正な溶接条件を決めた際のマスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である。そして、溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するものである。そして、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に相対位置および相対姿勢の関係を示す情報を記憶し、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に相対位置および相対姿勢の関係を示す情報を再現する方法としてもよい。
【００９１】
この方法により、各溶接継手に対して必要な相対位置および相対姿勢を容易に再現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の産業用ロボットの制御方法は、上記で説明したような２式の溶接ロボットを使ってタンデム溶接を行う場合の「溶接条件だし作業」で得られた相対関係を実際のワークの対象の溶接部位に対してのプログラムを教示する作業において再現する際の作業の手間を軽減することができ、さらに、例えば、ハンドリングロボットで把持したワークに対して溶接ロボットが溶接を行う場合や、２式のハンドリングロボットで１つのワークを搬送する場合等の２式の産業用ロボットを使用する作業において、２式の産業用ロボットの相対関係が作業を行う上で重要となる用途で、操作負荷を軽減することができるものであり、産業上有用である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ａ，１０ｂ    制御装置
１１ａ，１１ｂ    マニピュレータ
１２ａ，１２ｂ    溶接電源装置
１３ａ，１３ｂ    タッチセンサユニット
１４ａ，１４ｂ    ワイヤ送給装置
１５ａ，１５ｂ    トーチケーブル
１６ａ，１６ｂ    単電極溶接トーチ
１７ａ，１７ｂ    アークセンサ処理部
１８ａ，１８ｂ    溶接電極
２０    溶接線
２１    状態
４０ａ    メモリ
１２１ａ，１２１ｂ    トーチ端子
１２２ａ，１２２ｂ    母材端子
１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂ    ケーブル
１４１ａ，１４１ｂ    給電端子
【図１】
2011096185.tif 000003
【図２】
2011096185.tif 000004
【図３】
2011096185.tif 000005
【図４】
2011096185.tif 000006
【図５】
2011096185.tif 000007
【図６】
2011096185.tif 000008
【図７】
2011096185.tif 000009
【図８】
2011096185.tif 000010
【図９】
2011096185.tif 000011
【図１０】
2011096185.tif 000012
【図１１】
2011096185.tif 000013
【図１２】
2011096185.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月15日(2011.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、与えられたプログラムに従って作業を行う産業用ロボットを２式（２セット）使用し、１つの対象物に対して作業を行う場合のロボットシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、溶接工程のような生産現場において、溶接作業を行う溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットを導入し、自動化、省人化が進められてきた。ここで「産業用ロボット」とは、例えば、マニピュレータ、制御装置、作業用のツール、および、その他周辺機器などを相互に接続して構成したものの総称としている。なお、「溶接ロボット」は、マニピュレータ、制御装置、溶接機、溶接トーチ、溶接電極等の機器や部品、および、その他周辺機器などを相互に接続して構成したものの総称として使用している。近年では、溶接作業の更なる高効率化、例えば溶接作業にかかる時間の短縮などを狙い、１つの作業対象物（一般の呼称にあわせて以下「ワーク」と呼ぶ。）に対して複数台の産業用ロボットを使用し、複数台の産業用ロボットで同時かつ共同して作業が行われる傾向にある。
【０００３】
このような場合、ワークを把持したハンドリングロボットが、適正な溶接ができる継手姿勢となるようにワーク姿勢を変える動作をまず行い、それに協調して、溶接ロボットが溶接トーチを運棒して溶接を行うというロボット間の協調制御が使用される例が多い。この様な例では、ワークを把持したハンドリングロボットの作業用ツール（例えば、ワークを把持するためのグリップ機構）と、溶接ロボットの作業用ツール（溶接トーチ内の溶接電極の先端）の相対位置および相対姿勢の関係（以下、「相対関係」と称す。）を制御することが重要である。例えば、ワークを把持したロボットを手動操作させたとき、相対関係を保ったまま溶接トーチを把持したロボットを動作させる制御を行うものである。このような制御は、所謂、「つれ動き制御」と称されるものであり、広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
あるいは、２式のロボットで、片方のロボットにＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ：タングステン−イナートガス）電極を持たせ、他方のロボットにフィラワイヤを持たせ、両者を近接して協調動作によるＴＩＧ溶接を行う例が知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、溶接中のＴＩＧ電極、フィラワイヤおよび溶接線の相互の位置関係が重要である。そこで、特許文献２では、外部からの信号に従って相対位置を保ったまま動作軌跡をシフトし、さらに、相対位置を微調整する例が示されている。このような例の制御も「つれ動き制御」の一種と言える。
【０００５】
溶接工程の時間短縮などの高効率化を行う方法として、１つの電極をそれぞれ有する溶接ロボットを２式使用し、１つの溶接線に対する２電極溶接が考えられる。
【０００６】
一般に溶接を行うための溶接条件には、「溶接電流」、「溶接電圧」、「溶接速度」、「ウィービングの仕方」、「溶接継手に対するねらい位置」等の多数の要素がある。ここで、「溶接継手に対するねらい位置」とは、溶接継手に対する溶接電極先端の位置および溶接継手に対する溶接電極の角度を表す表現である。
【０００７】
２式の溶接ロボットによる溶接においては、２式の溶接ロボットの相対関係が異なると溶接結果が異なることになる。なお、２式の溶接ロボットの相対関係は、具体的には、２式の溶接ロボットの２つの溶接電極先端の相対位置および２つの溶接電極先端の相対姿勢の関係である。この場合は、「溶接継手に対するねらい位置」に加えて、「相対関係」も溶接条件を構成する要素の一つであり、２つの溶接電極が発生させる２つのアークが相互に干渉を起こさず、安定したアークで所望のビードを形成する溶接を行うためには適正な相対関係が必要である。
【０００８】
上述のような多数の要素から成る溶接条件は、各要素を色々に変更しながらトライアンドエラーで何度も溶接を行って適正な組み合わせを決めていくことが多い。なお、以下では、これを「溶接条件だし作業」と呼ぶ。「溶接条件だし作業」は、実際の溶接対象ワークで行なうのではなく、溶接継手のみを再現したテストピースを用意して行うのが一般的である。２式の溶接ロボットによる溶接においては、「相対関係」も「溶接条件だし作業」を通じて決めていくことになる。
【０００９】
実際の溶接対象のワークに対して行う溶接作業は、与えられたプログラムを溶接ロボットが実行することによって行われる。溶接ロボットが行う溶接作業は多数の動作の連続であり、その動作に合わせ、必要に応じて溶接機等の機器を制御して進められる。このため、プログラムには、溶接作業に必要な動作１つ１つを示す指令とデータの連なり、および、溶接機等の機器を制御するために必要な指令とパラメータ等が登録されている。
【００１０】
プログラムを作成する作業は、これらの指令、データおよびパラメータを、溶接ロボットの制御装置のメモリ等の記憶媒体に記憶させていく作業である。動作１つ１つを示す指令とデータの中には、１動作ごとの座標と姿勢を現すデータが含まれている。これらは、溶接ロボットを実際にその座標と姿勢へ移動操作し、まさに溶接ロボットに対して作業を教え込むようにプログラムを作成していくことになる。これを、「教示」と呼ぶ。このことから、一般に、プログラム作成作業を「教示作業」と呼ぶ。なお、溶接ロボットの座標と姿勢の意味については後述する。
【００１１】
ワークの溶接部位の溶接継手に対する教示作業では、溶接条件だし作業で得られた溶接条件をプログラムに反映していかなければならない。溶接条件のうち、溶接電流や溶接電圧等の数値パラメータは、溶接条件だし作業で得られたものと同じ値をプログラム中に設定する。これにより、溶接条件だし作業で得られた溶接を再現することは比較的容易にできる。これに対し、溶接時の「相対関係」については、実際の溶接時の１つ１つの動作ごとに、実際に２式の溶接ロボットを操作してワークの対象の溶接部位での２式のロボットの相対関係が再現されて教示されなければならない。
【００１２】
相対関係を教示するために考えられる方法としては、まず一方の「溶接継手に対するねらい位置」を再現し、続いて他方を操作して「相対関係」を再現する。あるいは、まず、溶接継手の近傍で「相対関係」を再現し、その上で、相対関係を保ったまま双方を動かして（ここで、上述の「つれ動き制御」を使用することになる。）「溶接継手に対するねらい位置」を再現する方法がある。このうち、相対関係を再現するために考えられる方法としては、溶接条件だし作業時の各溶接ロボットの座標系で見た座標と姿勢をメモしておき、実際のワークの対象の溶接部位に対する教示時には、そのメモを見ながら再現していく方法がある。当然、そのときは、溶接ロボットの座標系で見た位置は、溶接条件だし作業時のそれとは全く異なり、溶接線の向きも同じとは限らない。したがって、メモに書かれた座標と姿勢の値を現在の座標と姿勢に換算し、溶接ロボットを操作して相対関係を再現していくことになる。これは、実際には非常に面倒な作業となる。なお、各溶接ロボットの座標系で見た座標と姿勢に関しては、通常の溶接ロボットの制御装置には、その制御点の座標と姿勢を表示する機能があるので、この機能を用いて知ることができる。そして、通常、制御点は溶接電極の先端に設けている。
【００１３】
一旦相対関係を確立すれば、それを保ったまま片方の動作に合わせて他方を動かす「つれ動き制御」は、有用な機能となる。溶接部位での教示においては、２式の溶接ロボットの「つれ動き制御」を駆使して進めることになる。しかし、その制御を始める時点で、溶接条件だし作業で得られた「相対関係」をどのように再現して確立するかという点に課題がある。「つれ動き制御」に先立って、相対関係をいかに容易に確立することができるかは、溶接ロボットだけに限らず、「つれ動き制御」を使用する全ての産業用ロボットにとって共通の課題と言える。
【００１４】
さらに、溶接作業の対象とするワークに複数の溶接線があり、複数の溶接継手に対して溶接する必要がある場合、溶接継手ごとに溶接条件だし作業が行われる。その結果、複数の「相対関係」が得られることになる。教示作業では、溶接部位ごとの溶接継手に合わせ、それら複数の相対関係を使い分ける必要が生じる。ここでは、上で述べた面倒な作業を複数回行なわなければならないことになる。一旦、相対関係を確立すれば、それを保ったまま片方の動作に合わせて他方を動かす「つれ動き制御」は有用な機能となる。しかしながら、その制御を始める時点で、「溶接条件だし作業」で得られた複数の中から１組の相対関係をどのように再現して確立するかという点に課題がある。これも、溶接ロボットに限らず「つれ動き制御」を使用するすべての産業用ロボットにとっての課題と言えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平０２−２７１４０２号公報
【特許文献２】特開平１１−３４２４７３号公報
【発明の概要】
【００１６】
本発明は、「つれ動き制御」を行うに先立って、「相対関係」を確立するための操作の手間を軽減する、または、複数の相対関係の中から一つを選択し、その「相対関係」を確立するための操作の手間を軽減することのできるロボットシステムの制御方法、特に、溶接ロボットからなるロボットシステムの制御方法を提供する。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、上記マスタロボットと上記スレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報として記憶する記憶ステップと、上記マスタロボットと上記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した上記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、上記マスタロボットの位置に対して上記スレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、上記マスタロボットと上記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、上記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、上記スレーブロボットの位置に対して上記マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。
【００１８】
この方法により、溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの相対関係を記憶しておき、任意の時点でそれを再現することにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つの溶接電極で２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００１９】
また、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、マスタロボットとスレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報としたものを複数組だけ記憶する記憶ステップと、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、マスタロボットの位置に対してスレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、スレーブロボットの位置に対して、マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。
【００２０】
この方法により、溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの複数の相対関係を記憶しておき、その複数の相対関係の中から一つを選択し、任意の時点でそれを再現することにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における溶接システムの概略構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を行うためのプログラムの一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における記憶の処理を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における溶接システムの２つの単電極溶接トーチの溶接電極の先端の位置の位置関係について示す図
【図６】本発明の実施の形態１における再現の処理を示す図
【図７】本発明の実施の形態１におけるマスタ基準の再現の処理例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１におけるスレーブ基準再現の処理例を示す図
【図９】本発明の実施の形態２における記憶の処理を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２における再現の処理を示す図
【図１１】本発明の実施の形態３における複数の情報の記憶の処理を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３における複数の情報の再現の処理を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における溶接システムの概略構成を示す図であり、周辺機器等を備えた溶接ロボットを２式用いて溶接システムを構成した例を示している。構成する機器の仕様によっては構成機器間の接続方法は異なる場合があり、図１の構成はあくまでも一例を示すものである。
【００２４】
なお、実用上の溶接システムは、溶接トーチ等のツールを保持するマニピュレータを搭載して、マニピュレータの位置を移動させるシフト移動装置や、溶接対象である母材を搭載してその姿勢を変えるポジショナや、母材を搭載するための冶具などを構成要素として溶接ロボットを構成している場合が多い。しかし、本実施の形態の内容とは直接関連しないため、図示および説明を省略する。
【００２５】
また、図１において、説明の都合上、２式の溶接ロボットのうち一方の溶接ロボットを溶接ロボットＡと呼ぶこととし、溶接ロボットＡの各部の番号および記号には添え字ａを付す。また、他方の溶接ロボットを溶接ロボットＢと呼ぶこととし、溶接ロボットＢの各部の番号および記号には添え字ｂを付す。これにより２つの溶接ロボットを構成する機器や部品を区別して図示および説明をする。
【００２６】
先ず、溶接ロボットＡの構成について説明する。溶接ロボットＡは、マニピュレータ１１ａと溶接電源装置１２ａとを備えている。溶接電源装置１２ａに設けられているトーチ端子１２１ａには、ケーブル１２３ａが接続されている。溶接電源装置１２ａに設けられている母材端子１２２ａには、母材Ｗがケーブル１２４ａを介して接続されている。マニピュレータ１１ａには、ワイヤ送給装置１４ａが取り付けられている。マニピュレータ１１ａは、制御装置１０ａにより動作が制御される。ケーブル１２３ａは、図１に示すようにタッチセンサユニット１３ａを用いる場合にはこれを経由して、ワイヤ送給装置１４ａに設けられた給電端子１４１ａに接続される。このケーブル１２３ａは、タッチセンサユニット１３ａを用いない場合には、給電端子１４１ａに直接接続される。
【００２７】
ワイヤ送給装置１４ａと単電極溶接トーチ１６ａとは、トーチケーブル１５ａで接続されている。トーチケーブル１５ａの中を消耗式の溶接ワイヤである溶接電極１８ａが通る。溶接対象物である母材Ｗに一端が接続されているケーブル１２４ａは、他端が溶接電源装置１２ａに設けられている母材端子１２２ａに接続されている。
【００２８】
溶接を行う際は、溶接電源装置１２ａにより溶接電極１８ａと母材Ｗとの間に電力を供給してアークを発生させる。アークが発生することにより、トーチ端子１２１ａから、溶接電極１８ａと母材Ｗを経由して、母材端子１２２ａにつながる溶接電流の回路を構成する。この溶接電流の回路に溶接電流が流れる。
【００２９】
また、溶接電源装置１２ａがワイヤ送給装置１４ａを制御することにより、溶接電極１８ａが母材Ｗへ連続的に送給される。そして、マニピュレータ１１ａが制御装置１０ａにより、その動作を制御されることで、溶接電極１８ａが母材Ｗの溶接線に沿って移動する。このことによりアーク溶接が行われる。
【００３０】
制御装置１０ａは、例えば、図１に示すメモリ４０ａに予め記憶された動作プログラムに基づいてマニピュレータ１１ａの動作を制御する。さらに、制御装置１０ａは、溶接電源装置１２ａに溶接電流や溶接電圧などの指令を与える。溶接電源装置１２ａは、その指令に応じて溶接電流や溶接電圧を制御する。
【００３１】
アークセンサ処理部１７ａは、溶接電源装置１２ａの内部または上述した溶接電流の回路のいずれかの部位で計測した溶接電流および溶接電圧のうちの少なくともいずれかに、制御装置１０ａの要求に応じて所定の処理を加えて溶接位置の溶接線からのずれに相当するデータに変換し、制御装置１０ａに送る。制御装置１０ａは、受信した溶接線からのずれに相当するデータに基づいてマニピュレータ１１ａの動作を制御し、溶接位置の溶接線からのずれを修正する。なお、アークセンサ処理部１７ａは、必ずしも用いる必要はないが、本実施の形態１では用いている。
【００３２】
なお、溶接ロボットＢは、溶接ロボットＡと共通の母材Ｗに対して溶接を行うものであり、溶接ロボットＡと同一の構成を有している。従って、溶接ロボットＢを構成する個々の機器の説明は省略する。
【００３３】
また、図１において、制御装置１０ａと制御装置１０ｂとは、ロボット間通信ケーブルＸで接続されている。
【００３４】
本実施の形態１では、各々の溶接ロボットＡ、Ｂが単電極溶接トーチ１６ａ、１６ｂを保持しており、従来のタンデムアーク溶接のように、２つの溶接電極１８ａ、１８ｂを溶接線近傍で溶接進行方向に互いに近接して並べるように配置させている。そして、溶接線上の溶接進行方向に対して、一方が先行し他方が後行して追従している状態で、溶接進行方向に移動しながら両方の溶接電極１８ａ、１８ｂにアークを発生させる。すなわち、一方のマニピュレータによる溶接電極の移動に、他方のマニピュレータによる溶接電極の移動を追従させる。そして、２つの溶接電極１８ａ、１８ｂと母材Ｗとの間に発生する近接した２つのアークにより、溶融プールを形成しながら溶接が行われる。これにより、従来のタンデム溶接のような溶接を行うことができる。すなわち、図１に即して説明すると、マニピュレータ１１ａにより移動する溶接電極１８ａと母材Ｗとの間に発生するアークと、マニピュレータ１１ｂにより移動する溶接電極１８ｂと母材Ｗとの間に発生するアークの２つのアークにより、１つの溶融プールを形成しながら溶接が行われる。なお、２つのアークで１つの溶融プールを形成するのではなく、２つのアークで２つの近接した溶融プールを形成し、２つの溶融プール状態で溶接が行われるようにしても良い。
【００３５】
また、上述のような溶接を行うに際し、本実施の形態１における以下に説明する処理は、一方の溶接ロボットの制御装置が主体になって行うものである。その一方の溶接ロボットをマスタロボット（以下、「マスタ」とする。）と呼び、他方の溶接ロボットをスレーブロボット（以下、「スレーブ」とする。）と呼ぶことにする。マスタで処理を行うため、プログラムおよび溶接条件等のパラメータは、マスタの制御装置の図示しないメモリ内に格納されている。さらに、処理を行うにあたって必要な操作も、マスタの制御装置の図示しない操作パネルを通じて行うものである。
【００３６】
ここで、マスタとスレーブとの違いは、制御を主となって行うものと、それに従うものという役割の違いである。２式の溶接ロボットのうち、どちらの溶接ロボットがマスタ、または、スレーブであるかは、以下に説明する処理に先立って決めておけば、どちらの溶接ロボットもマスタにもスレーブにもすることができる。そして、２式の溶接ロボットを構成する機器の仕様上に本質的な違いは必要ない。さらに、溶接制御上、マスタが先行であっても後行であっても、確定していればどちらでもかまわない。
【００３７】
以下の説明では、溶接ロボットＡがマスタであり、溶接ロボットＢがスレーブであるものとし、かつ、マスタが先行であるとして説明する。すなわち、制御装置１０ａが先行およびマスタの制御装置であり、制御装置１０ｂが後行およびスレーブの制御装置である。
【００３８】
次に、図１に示す溶接システムの動作について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を示す図である。１つの溶接線に対する溶接とその溶接の前後における溶接電極１８ａおよび溶接電極１８ｂの動作が図２に示されている。ここで、破線で囲まれたＰ２１０、Ｐ２１１、Ｐ２１２、Ｐ２１３は、溶接ロボットの動作としてプログラムされている教示ポイントを表している。各教示ポイントは、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂの先端に設けられた２つの制御点の各々の座標およびその姿勢（以下、単に「位置」という。）を特定するために必要なデータ（以下、単に「位置データ」という。）で構成されている。すなわち、各教示ポイントは両方の溶接電極１８ａ、１８ｂの位置の組であり、両方の溶接電極１８ａ、１８ｂの位置データで構成されている。
【００３９】
一般に、溶接ロボットを含めた産業用ロボットの位置を現す位置データの表現方法には、種々の方式がある。例えば、産業用ロボットを構成する各動作軸の位置で表す方式や、各軸の関係から求めるマトリクスで表す方式などがある。なお、どの方式を採っても、他の方式へ変換は可能である。よく使われるのは、溶接電極の先端位置を所定の直交座標系における座標値、例えば座標値Ａ０：（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で表し、その溶接電極の直交座標上で定義されるオイラー角、例えばオイラー角Ｂ０：(Ｕ、Ｖ、Ｗ)で姿勢を表す方式である。しかし、直交座標系をどのように規定するかは、個々の産業用ロボットに応じて異なる。さらに直交座標系を複数規定することも可能である。１つの直交座標系しか持たないならば、あるいは、複数の直交座標系がある場合でもそのうちの一つに固定するならば、「位置データ」を一意に表すことが出来る。しかし、複数の直交座標系が有り、そのうちの任意の直交座標系を使うなら、どの直交座標系を使うかを特定するための情報もあわせて必要になる。この直交座標系を特定するための方法も種々ある。これらについては、新規な内容ではなく、また、本実施の形態１においてどのような方式でも特に関係がないので、ここでの説明は割愛する。
【００４０】
なお、以下では、マニピュレータの取り付け部の中心に置いた直交座標系（以下、「ロボット座標系」と呼ぶ。）を使用し、溶接電極の先端の位置座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と溶接電極の姿勢のオイラー角（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の組みせで溶接ロボットの「位置データ」を表現するものとして説明を進める。
【００４１】
さらに、溶接ロボットがシフト移動装置やポジショナを有しており、シフト軸やポジショナ軸がある場合は、それらの位置を特定する情報も「位置データ」に含むことになるが、このことも本実施の形態１においては重要ではないので、特に言及しない。
【００４２】
図２において、例えば、実行開始信号が制御装置１０ａと制御装置１０ｂとに入力され、プログラムの実行開始が指定される。そうすると、制御装置１０ａにより動作が制御されるマニピュレータ１１ａと制御装置１０ｂにより動作が制御されるマニピュレータ１１ｂが動作を開始する。そして、やがて、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは、Ｐ２１０で示す各々の位置に到達する。この位置は溶接を行う前の時点の位置であり、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは必ずしも近接している必要はない。マニピュレータ１１ａとマニピュレータ１１ｂの動作が続き、Ｐ２１１に示すように溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは、溶接線２０上に到達して近接した状態となる。そして、両方とも溶接を開始してアークを発生し（Ｐ２１１は溶接始点位置）、各々に指定された溶接条件で溶接が行われる。溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは、溶接条件として指定された溶接速度で溶接線２０に沿って移動する。そして、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとがＰ２１２で示す各々の位置に到達すると、両方の溶接ロボットとも溶接を終了する（Ｐ２１２は溶接終点位置）。そして、溶接線２０から退避移動し、Ｐ２１３に示すように、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとは近接状態を解消し、空中で別々に離れた位置に移動する。
【００４３】
このような動作を行うためのプログラムの一例を、ＰＲＧ２として図３に示す。図３は、本発明の実施の形態１における溶接システムの動作を行うためのプログラムの一例を示す図である。なお、このプログラムは、制御装置１０ａと制御装置１０ｂのいずれかに記憶されるものであり、例えば、マスタの制御装置１０ａ内の図示しない記憶部に記憶されるものである。
【００４４】
図３において、Ｌ２０１の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂとがＰ２１０で示す各々の位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０２の命令は、溶接を行う際に使用する溶接条件を指定するものである。Ｌ２０３の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂがＰ２１１で示す各々の位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０４の命令は、先行電極である溶接電極１８ａが溶接を開始することを指令するものである。Ｌ２０５の命令は、後行電極である溶接電極１８ｂが溶接を開始することを指令するものである。Ｌ２０６の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂの２つの電極がＰ２１２で示す各々の位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０７の命令は、先行電極である溶接電極１８ａが溶接を終了することを指令するものである。Ｌ２０８の命令は、後行電極である溶接電極１８ｂが溶接を終了することを指定するものである。Ｌ２０９の命令は、溶接電極１８ａと溶接電極１８ｂの２つの電極が、Ｐ２１３で示す各々の位置に移動することを指令するものである。
【００４５】
本実施の形態１の１つの技術的な特徴要素は、上述の溶接電極１８ａの先端の制御点と溶接電極１８ｂの先端の制御点との相対関係を示す情報として両溶接ロボットの「位置データ」を記憶する「記憶の処理」を行う点である。本実施の形態１における「記憶の処理」について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１における情報の処理を示す図である。
【００４６】
図４に示す「記憶の処理」は、マスタとスレーブとが溶接条件だし作業で得られた相対関係となっている状態で、後述する所定の操作αを行う。これにより、マスタの制御装置１０ａまたはスレーブの制御装置１０ｂのいずれかにおいて実行される処理が「記憶の処理」である。いずれの制御装置１０ａ、１０ｂで実行してもよいが、ここでは、マスタの制御装置１０ａで実行するものとして説明する。これに伴い、操作αは、マスタの制御装置１０ａに接続された図示しない操作パネルを通じて行なわれることを想定して説明する。なお、何を使ってどのように操作するかも、本実施の形態１には直接関係がない。この操作は、単に「記憶の処理」を開始するためだけのものであり、それができればどのような操作でも構わない。
【００４７】
ここで、図４を用いて、溶接条件だし作業時の溶接ロボットの動作例を示す。Ｐ２１１およびＰ２１２の教示ポイントを構成する両溶接ロボットＡ、Ｂの位置データを調整していくことで、Ｐ２１１からＰ２１２への動作中に所望の溶接結果を得るために必要な「相対関係」を確定することが、溶接条件だし作業の目的の一つとなる。そして、最終的に適正な溶接が得られたとすると、Ｐ２１１およびＰ２１２に教示ポイントを構成する両溶接ロボットＡ、Ｂの位置データ、あるいは、Ｐ２１１からＰ２１２への動作中の両溶接ロボットＡ、Ｂの位置データが、所望の溶接結果を得るために必要な相対関係を示すものとなる。すなわち、「記憶の処理」を始めるに当たってのマスタとスレーブが溶接条件だし作業で得られた相対関係となっている状態とは、例えば、Ｐ２１１からＰ２１２への動作の途中で停止させた、図４に示す実線で囲んだ状態２１である。図４はその状態で操作αを行って「記憶の処理」を開始した場合の例を示している。
【００４８】
「記憶の処理」を開始したときのマスタの「ロボット座標系」から見たマスタの位置データＰａと、マスタの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データＰｂは、以下のように表される。なお、位置データＰａ、Ｐｂ（：座標値、オイラー角）は、図４に示すように、小さい丸で囲まれた溶接電極１８ａ、１８ｂの先端の位置の、座標系における位置データを表している。
Ｐａ：（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ），（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
Ｐｂ：（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ），（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）
図５は、本発明の実施の形態１における溶接システムの２つの単電極溶接トーチ１６ａ、１６ｂの溶接電極１８ａ、１８ｂの先端の位置の位置関係について示す図である。図５の左側の図の丸で囲まれた部分を拡大したものが右側の図である。位置データＰａ、Ｐｂの座標系における位置が座標値（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ）、（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）を示し、位置データＰａ、Ｐｂの位置から溶接電極１８ａ、１８ｂが配置された方向に沿った直線が、座標系となす角度が、オイラー角（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）、（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）を示している。
【００４９】
また、図５に示すように、継ぎ手にあわせて単電極溶接トーチ１６ａ、１６ｂにそれぞれ別個の姿勢をとらせることができ、溶接施工上の利便性が向上する。図５では、レ形開先のある隅肉溶接継ぎ手を溶接する場合を示している。開先部Ｇ１の上に、一定の脚長の隅肉溶接ビードを盛る必要があることを想定している。図５では、先行の溶接電極１８ａが開先部Ｇ１の第１溶接Ｗ１を行い、後行の溶接電極１８ｂが隅肉部分の第２溶接Ｗ２を行っている。その際に、後行の溶接電極１８ｂを溶接電極１８ａに対して傾きを大きくすることにより、平坦に近いビード形状が得られることを示している。
【００５０】
また、複数の電極で溶接することが難しい狭隘部などに対しては、２台の溶接システムではなく、１台の溶接システムで溶接を行うことができるので、システム全体としての自動化率を低下させずに済む。
【００５１】
また、本実施の形態１の溶接システムは、タンデム溶接用トーチや２トーチ溶接用の取り付け機構といった特殊な機器を使用せずに、単電極溶接トーチで溶接を行う標準的な溶接システムである。これにより、標準的な機器で構成されるので、交換部品等を安価に入手し易く、メンテナンス性がよい溶接システムとすることができる。
【００５２】
さらに、タンデム溶接用トーチや２トーチ溶接用の取り付け機構といった特殊な機器を使用する場合と比べて、溶接トーチ周辺がコンパクトな構成とすることができる。これにより、タンデム溶接用トーチや２トーチ溶接用の取り付け機構を使用した場合には、溶接箇所の周辺部材等に当たってしまうために溶接ができなかった部位の溶接も可能となり、利便性が高いものとなる。
【００５３】
ところで、位置データＰａ、Ｐｂの座標系における座標値やオイラー角などの情報を、例えば、図４におけるマスタの制御装置１０ａの記憶部であるメモリ４０ａの中に記憶する処理が、本実施の形態１における「記憶の処理」である。なお、記憶媒体は、必ずしもマスタの制御装置１０ａ内のメモリ４０ａに限るものではなく、他の場所にあるメモリであってもよい。情報を記憶でき、後述する「再現の処理」の過程でその情報を使用できるようになっていればよく、メモリカード等の外部メモリでもかまわないし、スレーブの制御装置１０ｂに設けられたメモリでもかまない。
【００５４】
本実施の形態１のもう一つの技術的な特徴要素は、マスタおよびスレーブのいずれか一方のロボットに対して、他方のロボットを動作させて相対関係を再現する点である。図６を用いて、本実施の形態１における「再現の処理」の過程について説明する。図６は、本発明の実施の形態１における再現の処理を示す図である。
【００５５】
「再現の処理」は、マスタおよびスレーブが任意の位置にいる状態で実施する。例えば、マスタまたはスレーブが、相対関係を再現する必要のある場所ないしはその近傍にいる状態で、所定の操作β１または操作β２を行うことで開始される。なお、以下では、操作β１または操作β２が、マスタの制御装置１０ａに接続された図示しない操作パネルを通じて行なわれることを想定して説明している。そして、操作パネルを有する機器としては、例えばロボットの教示等に用いられるティーチングペンダント等が挙げられる。しかし、何を使ってどのように操作するかは、本実施の形態１とは直接関係はない。この操作は、単に「再現の処理」を開始するためだけのものであり、それができれば、どのような機器によるどのような操作でもかまわない。ここで、操作β１と操作β２の違いは、どちらのロボットを基準にして相対関係を再現するかの違いである。例えば、操作β１は、マスタ基準で相対関係を再現する操作であり、操作β２は、スレーブ基準で相対関係を再現する操作である。
【００５６】
「再現の処理」を開始する時点において、マスタの「ロボット座標系」から見たマスタの位置データＱａと、マスタの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データＱｂは、以下のように表される。
Ｑａ：（Ｘｑａ、Ｙｑａ、Ｚｑａ），（Ｕｑａ、Ｖｑａ、Ｗｑａ）
Ｑｂ：（Ｘｑｂ、Ｙｑｂ、Ｚｑｂ），（Ｕｑｂ、Ｖｑｂ、Ｗｑｂ）
図６に示すように、「再現の処理」は、操作β１またはβ２を行うことにより開始される。そして、ステップＳ１０で、まず、マスタの制御装置１０ａのメモリ４０ａから、「記憶の処理」で記憶した情報のＰａとＰｂを読みだす。
【００５７】
図６におけるステップＳ２０では、位置データＰａと位置データＰｂとの差、すなわち、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗとを計算する。ここで、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗは、以下のように表される。
△ｘｙｚ＝（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）−（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ）
△ｕｖｗ＝（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）−（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
次に、どちらのロボットを基準にして相対関係を再現するかに応じて、ステップＳ３０で分岐する。操作β１で「再現の処理」を開始している場合、ステップＳ３０においてマスタ基準と判断し、ステップＳ４０へ分岐する。ステップＳ４０では、マスタの位置に対して相対関係を再現したスレーブの位置を計算する。すなわち、マスタの位置データＱａに対して相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗとなる位置データＱａｂを次のように計算する。
Ｑａｂ：（Ｘｑａ、Ｙｑａ、Ｚｑａ）＋（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）−（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ），（Ｕｑａ、Ｖｑａ、Ｗｑａ）＋（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）−（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
ステップＳ５０では、ステップＳ４０で求めた位置データＱａｂをスレーブの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データに変換する。このとき、マスタとスレーブとの位置関係を表す変換マトリクスを使用した変換処理を行うが、この変換処理は周知の技術であり、ここでは特に言及しない。
【００５８】
ステップＳ６０では、ステップＳ５０で求めたスレーブの位置データを目標にスレーブを動作させる。このとき、ロボット間通信ケーブルＸを介して、マスタからスレーブへの位置データの転送やマスタからスレーブに対する動作指示等の処理が行なわれる。
【００５９】
このようにして、マスタとスレーブとが各々任意の位置にいるときに、マスタの位置に対して相対関係を再現したスレーブの位置にスレーブを動作させることができる。この様子を図７に示す。図７は、本発明の実施の形態１におけるマスタ基準の再現の処理例を示す図である。なお、図７において、単電極溶接トーチ１６ａがマスタ側のトーチであり、単電極溶接トーチ１６ｂがスレーブ側のトーチである。
【００６０】
一方、操作β２で「再現の処理」を開始している場合、ステップＳ３０においてスレーブ基準と判断し、ステップＳ８０へ分岐する。ステップＳ８０では、スレーブの位置に対して相対関係を再現したマスタの位置を計算する。すなわち、マスタの「ロボット座標系」から見たスレーブの位置データＱｂに対して相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗとなる位置データＱｂａを次のように計算する。
Ｑｂａ：（Ｘｑｂ、Ｙｑｂ、Ｚｑｂ）−（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）＋（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ），（Ｕｑｂ、Ｖｑｂ、Ｗｑｂ）−（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）＋（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
ステップＳ８０で求めた位置データＱｂａは、マスタの「ロボット座標系」から見た位置データなので、ステップＳ１００では、この位置データを目標にマスタを動作させる。
【００６１】
このようにして、マスタとスレーブとが各々任意の位置にいるときに、スレーブの位置に対して相対関係を再現したマスタの位置にマスタを動作させることができる。この様子を図８に示す。図８は、本発明の実施の形態１におけるスレーブ基準再現の処理例を示す図である。なお、図８において、単電極溶接トーチ１６ａがマスタ側のトーチであり、単電極溶接トーチ１６ｂがスレーブ側のトーチである。
【００６２】
本実施の形態１においては、このようにして、「溶接条件だし作業」で所望の溶接を可能にする相対関係が得られたら、その時の相対関係を表す情報を記憶する。そして、「教示作業」時に、記憶している相対関係を再現する。これにより、「教示作業」時において容易に相対位置および相対姿勢を確立することができる。
【００６３】
そして、１つの溶接電極を有する溶接ロボットを２式使用し、従来のタンデムアーク溶接のように、２つの溶接電極を溶接線近傍で溶接進行方向に互いに近接して並べて溶接する場合、相対位置と相対姿勢である相対関係が重要であるので、このような溶接を行う際に、特に本実施の形態１は有効である。
【００６４】
すなわち、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、記憶ステップと、第１の動作ステップ、あるいは、第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。ここで、記憶ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報として記憶するステップである。第１の動作ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、マスタロボットの位置に対してスレーブロボットを動作させるステップである。第２の動作ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、スレーブロボットの位置に対してマスタロボットを動作させるステップである。
【００６５】
この方法により、溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの相対関係を記憶しておき、任意の時点でそれを再現することにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００６６】
また、マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットである。そして、記憶する一組の情報は、マスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である方法としてもよい。
【００６７】
この方法により、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間をさらに軽減することができる。
【００６８】
また、記憶する一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、適正な溶接条件を決めた際のマスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である。そして、溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現する方法としてもよい。
【００６９】
この方法により、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間をさらに軽減することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における記憶の処理を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態２における再現の処理を示す図である。図９および図１０を用いて、本発明のロボットシステムの制御方法について具体的に説明する。本実施の形態２において、実施の形態１と異なる主な点は、「記憶の処理」で記憶する情報の形態である。
【００７１】
実施の形態１に示した「記憶の処理」で記憶する情報は、「再現の処理」で相対関係を再現するための情報である。相対関係を再現できさえすればよいので、実施の形態１に示したようにＰａ、Ｐｂのような位置データではなく、図８および下記に示すように相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの計算結果でもよい。
△ｘｙｚ：（Ｘｐｂ、Ｙｐｂ、Ｚｐｂ）−（Ｘｐａ、Ｙｐａ、Ｚｐａ）
△ｕｖｗ：（Ｕｐｂ、Ｖｐｂ、Ｗｐｂ）−（Ｕｐａ、Ｖｐａ、Ｗｐａ）
実施の形態１においては、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの計算は「再現の処理」で行なっていた。しかし、本実施の形態２では、「記憶の処理」の中で計算して記憶する。このため、「再現の処理」の過程は、図１０のように、ステップＳ２５で「記憶の処理」でメモリ内に記憶した相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの計算結果を使用するところから始まる。なお、図１０のステップＳ３０からステップＳ１００までの処理は、実施の形態１の図６のステップＳ３０からステップＳ１００までの処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７２】
本実施の形態２では、このようにして「溶接条件だし作業」で所望の溶接を可能にする相対関係を得られたら、その相対関係を表す情報を記憶する。そして、「教示作業」時に、これを再現する。これにより、「教示作業」時に、容易に相対位置・相対姿勢を確立することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００７３】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における複数の情報の記憶の処理を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態３における複数の情報の再現の処理を示す図である。図１１および図１２を用いて、本発明のロボットシステムの制御方法について具体的に説明する。本実施の形態３において、実施の形態１や実施の形態２と異なる主な点は、「記憶の処理」として両ロボットの相対関係を示す情報を複数記憶する点と、「再現の処理」としてこの複数記憶した情報から１つの情報を選択して再現するようにした点である。
【００７４】
実施の形態１や実施の形態２では、両ロボットの相対関係を示す１組の情報（位置データＰａと位置データＰｂの組、あるいは、相対位置差△ｘｙｚと相対姿勢差△ｕｖｗの組）を記憶し、それを使用して再現する内容であった。これに対し、本実施の形態３では、複数組の相対関係を示す情報の記憶を行うと共に、記憶してある複数組の情報から選択した１組の情報を使ってその相対関係の再現を行うものである。
【００７５】
なお、以下の説明では、実施の形態１で示した位置データそのものを記憶する方式で説明しているが、実施の形態２で説明した相対位置差と相対姿勢差を記憶する方式であってもかまわないことは言うまでもない。
【００７６】
本実施の形態３における「記憶の処理」を、図１１に示す。「記憶の処理」を開始するための操作αは、記憶する情報を識別するための識別コードｎ（例えば、識別番号）の設定と共に行なわれ、マスタロボットの制御装置１０ａのメモリ４０ａの中に、複数の情報をその識別コードｎによって特定できるように管理して記憶する。識別コードｎは、例えば、番号「１、２、・・・」といったものであり、記憶する情報に対応付けられてメモリ４０ａに記憶される。図１１はこの様子を示しており、識別コードｎを１からｎとしたｎ個の情報を記憶している例を示している。
【００７７】
さらに、図１２に示す「再現の処理」においては、「再現の処理」を開始するための操作β１または操作β２は、使用する情報を識別するための識別コードｎの設定と共に行なわれる。なお、識別コードｎについては後述する。図１２に示すステップＳ１５において、メモリ４０ａの中の複数組の情報から、この識別コードｎに従って１つの位置データの組を選択して使用する。なお、図１２のステップＳ２０からステップＳ１００までの処理は、実施の形態１において図６を用いて説明したステップＳ２０からステップＳ１００までの処理と同様であるので、説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態３においては、複数の相対関係を表す情報を記憶し、「教示作業」時には、これらの中から１つを選択して再現することが出来る。
【００７９】
例えば、複数の異なる溶接継手に対して溶接条件だし作業を行い、各々の溶接継手に対する所望の溶接を可能にする相対関係が得られた場合、これら複数の相対関係を各溶接継手に対応付けたコードｎに対応付けてメモリ４０ａに記憶しておく。そして、ある溶接継手について「教示作業」を行う場合、「再現の処理」を開始するための操作β１または操作β２を行う際、この溶接継手に対応付けた識別コードｎを入力することでこの溶接継手に適した相対関係を再現することがきる。
【００８０】
すなわち、本発明のロボットシステムの制御方法は、２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、記憶ステップと、第１の動作ステップ、あるいは、第２の動作ステップと、を備えた方法からなる。ここで、記憶ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報としたものを複数組記憶するステップである。第１の動作ステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、マスタロボットの位置に対してスレーブロボットを動作させるステップである。第２のステップは、マスタロボットとスレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、スレーブロボットの位置に対して、マスタロボットを動作させるステップである。
【００８１】
この方法により溶接ロボットをはじめとする産業用ロボットが２式ある場合に、それらの複数の相対関係を記憶しておき、その複数の相対関係の中から一つを選択し、任意の時点でそれを再現する。これにより、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間を軽減することができる。これにより、２つのトーチで２つのアークを発生させ、２つのアークが干渉しない所定の位置で溶接を行うことができるので、ビード形状を最適化することができる。その結果、接続強度が十分で信頼性の高い溶接を実施することができる。
【００８２】
また、マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットである。そして、記憶する一組の情報は、マスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットとが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である方法としてもよい。
【００８３】
この方法により、「つれ動き制御」を行うに先立っての２式の産業用ロボットの相対関係を確立するための操作の手間をさらに軽減することができる。
【００８４】
また、記憶する一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、適正な溶接条件を決めた際のマスタロボットが保持する溶接電極とスレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である。そして、溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するものである。そして、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に相対位置および相対姿勢の関係を示す情報を記憶し、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に相対位置および相対姿勢の関係を示す情報を再現する方法としてもよい。
【００８５】
この方法により、各溶接継手に対して必要な相対位置および相対姿勢を容易に再現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の産業用ロボットの制御方法は、上記で説明したような２式の溶接ロボットを使ってタンデム溶接を行う場合の「溶接条件だし作業」で得られた相対関係を実際のワークの対象の溶接部位に対してのプログラムを教示する作業において再現する際の作業の手間を軽減することができ、さらに、例えば、ハンドリングロボットで把持したワークに対して溶接ロボットが溶接を行う場合や、２式のハンドリングロボットで１つのワークを搬送する場合等の２式の産業用ロボットを使用する作業において、２式の産業用ロボットの相対関係が作業を行う上で重要となる用途で、操作負荷を軽減することができるものであり、産業上有用である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ａ，１０ｂ  制御装置
１１ａ，１１ｂ  マニピュレータ
１２ａ，１２ｂ  溶接電源装置
１３ａ，１３ｂ  タッチセンサユニット
１４ａ，１４ｂ  ワイヤ送給装置
１５ａ，１５ｂ  トーチケーブル
１６ａ，１６ｂ  単電極溶接トーチ
１７ａ，１７ｂ  アークセンサ処理部
１８ａ，１８ｂ  溶接電極
２０  溶接線
２１  状態
４０ａ  メモリ
１２１ａ，１２１ｂ  トーチ端子
１２２ａ，１２２ｂ  母材端子
１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂ  ケーブル
１４１ａ，１４１ｂ  給電端子
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報として記憶する記憶ステップと、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、記憶した前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記マスタロボットの位置に対して前記スレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記スレーブロボットの位置に対して前記マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、
を備えたロボットシステムの制御方法。
【請求項２】
前記マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、前記スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、
記憶する前記一組の情報は、前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である請求項１記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項３】
記憶する前記一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、前記適正な溶接条件を決めた際の前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報であり、
前記溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現する請求項２記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項４】
２式の産業用ロボットを用い、一方をマスタロボットとし、他方をスレーブロボットとするロボットシステムの制御方法であって、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとの相対位置および相対姿勢の関係を示すデータを一組の情報としたものを複数組記憶する記憶ステップと、
前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、前記記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記マスタロボットの位置に対して前記スレーブロボットを動作させる第１の動作ステップ、あるいは、前記マスタロボットと前記スレーブロボットとが任意の位置にいる状態で、前記記憶した複数組の情報のうちの一組の情報が示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するように、前記スレーブロボットの位置に対して、前記マスタロボットを動作させる第２の動作ステップと、を備えたロボットシステムの制御方法。
【請求項５】
前記マスタロボットは１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、前記スレーブロボットも１つの溶接電極を保持する溶接ロボットであり、
記憶する前記一組の情報は、前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットとが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報である請求項４記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項６】
記憶する前記一組の情報は、溶接条件の項目の内容を変更しながら何度も溶接を行って適正な溶接条件を決める溶接条件だし作業を行い、前記適正な溶接条件を決めた際の前記マスタロボットが保持する溶接電極と前記スレーブロボットが保持する溶接電極との相対位置および相対姿勢の関係を示す情報であり、
前記溶接ロボットの教示作業を行う際に、記憶した前記一組の情報の示す相対位置および相対姿勢の関係を再現するものであり、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に前記相対位置および前記相対姿勢の関係を示す情報を記憶し、複数の溶接線に要求される複数の溶接継手毎に前記相対位置および前記相対姿勢の関係を示す情報を再現する請求項５記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項７】
一方の溶接ロボットによる溶接電極の移動に他方の溶接ロボットによる溶接電極の移動を追従させ、前記一方の溶接ロボットの溶接電極と前記他方の溶接ロボットの溶接電極とが、同一溶接線に対して、同一方向に同時に溶接を行う請求項２、３、５、６のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項８】
前記一方の溶接ロボットの溶接電極と溶接対象物との間に発生するアークと、前記他方の溶接ロボットの溶接電極と前記溶接対象物との間に発生するアークとにより、前記溶接対象物に１つの溶融プールを形成しながら溶接を行う請求項７記載のロボットシステムの制御方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011096185.tif 000015
【図２】
2011096185.tif 000016
【図３】
2011096185.tif 000017
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011096185.tif 000021
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2011096185.tif 000027
2011096185.tif 000028
2011096185.tif 000029
2011096185.tif 000030