(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物上の複数の教示点から構成される加工線上に、加工進行方向の順に、第１の教示点と、第２の教示点と、第３の教示点と、第４の教示点と、第５の教示点とを設定し、前記第３の教示点を前記加工線の折れ曲がり点として設定する教示工程と、
作業ツールの前記加工進行に取り付けられたセンサを用いて、前記作業ツールの前記加工線に対する位置を補正する倣い補正制御を行いながら、前記第１の教示点から、第２の教示点に向かって前記加工物を加工する第１の加工工程と、
前記第２の教示点と、前記第１の加工工程における前記倣い補正制御によって到達した、前記第２の教示点に対応する第１の補正点との差分量に基づいて、前記第３の教示点を第２の補正点に、前記第４の教示点を第３の補正点に、前記第５の教示点を第４の補正点に変更する補正工程と、
前記第１の補正点から前記第２の補正点を通過して前記第３の補正点まで、前記加工物を加工し、この間では前記作業ツールの姿勢が変更される第２の加工工程と、
前記倣い補正制御を行いながら、前記第３の補正点から、前記第４の補正点に向かって、前記加工物を加工する第３の加工工程と、
を備えたロボット制御方法。
【請求項２】
前記第１の補正点は、前記第１の加工工程における前記倣い補正制御により発生したずれ成分と、前記加工物の端部を前記センサを用いて検出した点と第３教示点とのずれ成分とを合成した点である請求項１に記載のロボット制御方法。
【請求項３】
前記第２の教示点と前記第３の教示点との距離は、前記作業ツールと前記センサとの距離よりも小さい請求項１または２に記載のロボット制御方法。
【請求項４】
前記作業ツールはアーク溶接用トーチであり、前記センサはレーザセンサであり、前記加工線は溶接線である請求項１〜３のいずれかに記載のロボット制御方法。
【請求項５】
前記作業ツールはレーザ溶接用レーザヘッドであり、前記センサはレーザセンサであり、前記加工線は溶接線である請求項１〜３のいずれかに記載のロボット制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、作業ツールに取り付けられ、加工物の形状を認識するセンサの情報に基づいて、折れ曲がった加工線に沿って作業ツールを移動させるロボット制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用ロボットは、より高品質な作業の実現が求められている。そのため、ロボットの先端に取り付けられた作業ツールに、加工物の形状を認識できるセンサがさらに取り付けられている。このセンサにより、加工中に発生する、加工前に設定した教示位置との誤差を認識し、リアルタイムで加工位置の補正が行われる。【０００３】
特許文献１および特許文献２には、レーザセンサおよび溶接トーチが先端に取り付けられた、溶接ロボットの制御方法について、記載されている。【０００４】
図１７を用いて、従来のロボット制御方法について説明する。図１７は、従来の溶接ロボットを示す概略図である。従来の溶接ロボット４０１は、溶接トーチ４０２とレーザセンサ４０３を有する。レーザセンサ４０３は、溶接トーチ４０２よりも溶接進行方向の前方に設けられ、加工物Ｗの形状を検出する。溶接ロボット４０１は、加工物Ｗを溶接する場合、溶接前に設定された教示点Ａ１から教示点Ｂ１まで、レーザセンサ４０３の出力をＯＮにした状態で、溶接トーチ４０２およびレーザセンサ４０３を移動させる。レーザセンサ４０３は、加工物Ｗの形状が変化した位置（段差が発生した位置）を溶接開始位置Ａ２とし、溶接開始位置Ａ２から溶接トーチ４０２による溶接を開始する。また、レーザセンサ４０３は、加工物Ｗの形状が変化した位置（段差が消滅した位置）を溶接終了位置Ｂ２とし、溶接終了位置Ｂ２で溶接トーチ４０２による溶接を終了する。【０００５】
さらに、溶接トーチ４０２による加工物Ｗの溶接中も、レーザセンサ４０３は加工物Ｗの形状を検出し、溶接トーチ４０２による溶接位置を修正する。これにより、溶接中に発生する溶接位置のずれにも対応した溶接を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３９４７０号公報
【特許文献２】特開２００７−１８５６６６号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかし、従来のロボット制御方法は、レーザセンサ４０３によって検出される加工物Ｗの形状が一定であり、直線の溶接しか行うことができない。そのため、例えば、図１８に示すように、加工物Ｗに対して、位置Ｃから位置Ｄを介して位置Ｅに至る、Ｌ字形の溶接線で溶接を行う場合、２回の溶接を行う必要があった。すなわち、第１のステップとして、位置Ｃから位置Ｄまでの溶接を行い、その後、第２のステップとして、位置Ｄから位置Ｅまでの溶接を行う必要があった。そのため、Ｌ字形の溶接線を連続して溶接することができず、Ｌ字形の折れ曲がり部では所望のビード形状を得ることができず、また、作業効率も低い。
【０００８】
本開示は、Ｌ字形のような折れ曲がり部が存在する加工線であっても、連続して加工を行い、所望の仕上がりを得ることができ、さらに作業効率が高いロボット制御方法を提供する。
【０００９】
上記課題を解決するために、本開示のロボット制御方法は、教示工程と、第１の加工工程と、補正工程と、第２の加工工程と、第３の加工工程と、を有する。教示工程では、加工物の折れ曲がった加工線上に、第１の教示点と、第２の教示点と、第３の教示点と、第４の教示点と、第５の教示点とをこの順に設定する。第１の加工工程では、第１の教示点から、第１の補正点まで、加工物を加工する。補正工程では、第２の教示点と第１の補正点との差分量に基づいて、第３の教示点を第２の補正点に、第４の教示点を第３の補正点に、第５の教示点を第４の補正点に変更する。第２の加工工程では、第１の補正点から、第２の補正点を経由して、第３の補正点まで加工物を加工する。第３の加工工程では、第３の補正点から、第４の補正点に向かって、加工物を加工する。第３の教示点は加工線の折れ曲がり点である。第１の加工工程および第３の加工工程では、作業ツールの加工進行方向側に取り付けられたセンサを用いて作業ツールの位置を変更する倣い補正制御が行われる。第１の補正点は、第２の教示点に基づき、第１の加工工程における倣い補正制御によって到達した点である。第２の加工工程の間は、作業ツールの姿勢が変更される。
【００１０】
以上のように、本開示のロボット制御方法によれば、折れ曲がり部が存在する加工線であっても、連続して加工を行い、所望の仕上がりを得ることができ、さらに作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態におけるロボットシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態における、加工工程を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態における、ロボット制御装置およびセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態における、センサによる加工物の形状の検出結果を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態における、センサによる加工物の形状の検出を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態における、センサによる加工物の形状の検出結果を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態における、教示点について説明するための斜視図である。
【図８】図８は、実施の形態における、加工物に対する溶接トーチの姿勢を説明するための断面図である。
【図９】図９は、実施の形態における、各教示点での加工物に対する溶接トーチの姿勢を説明するための斜視図である。
【図１０】図１０は、実施の形態における、ロボット制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態における、教示点から異常判定点を作成する方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、実施の形態における、センサで検出した加工物の形状から溶接位置の補正量を算出する処理を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施の形態における、溶接位置の補正量をロボット制御装置に通知する処理を説明するための図である。
【図１４】図１４は、実施の形態における、溶接位置の補正量からロボット制御装置が補間点を補正する処理を説明するための図である。
【図１５】図１５は、実施の形態における、センサが加工物の端部を検出してから終了点通知をロボット制御装置に送るまでの間の補正量の送信について説明するための図である。
【図１６】図１６は、実施の形態における、教示点の補正を説明するための図であり、（ａ）は、終了点通知が教示点よりも溶接進行方向の後方にある場合の図であり、（ｂ）は、終了点通知が教示点よりも溶接進行方向の前方にある場合の図である。
【図１７】図１７は、従来の溶接ロボットを示す概略図である。
【図１８】図１８は、従来のロボットシステムにおける問題点を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態）
実施の形態について、図１〜図１６を用いて説明する。
【００１３】
（ロボットシステム１００の構成について）
図１は、ロボットシステム１００の概略構成を示す図である。図１において、ロボットシステム１００は、ロボット制御装置１１０と、マニピュレータ１２０と、センサ制御装置１３０と、溶接電源装置１４０と、を有する。マニピュレータ１２０には、溶接ワイヤ送給装置１２１と、溶接ワイヤ１２２と、溶接トーチ１２３（作業ツール）と、センサ１３１とが設けられている。
【００１４】
ロボット制御装置１１０は、内部に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、図示せず）やメモリ（図示せず）等を有し、様々な演算を高速に行うことができる。ロボット制御装置１１０は、マニピュレータ１２０と接続され、マニピュレータ１２０の動作を制御する。ロボット制御装置１１０は、センサ制御装置１３０と接続され、センサ制御装置１３０を制御する。ロボット制御装置１１０は、溶接電源装置１４０と接続され、溶接電源装置１４０を制御する。
【００１５】
マニピュレータ１２０は、複数のサーボモータによって構成されており、ロボット制御装置１１０の制御により様々な動作を行う。また、マニピュレータ１２０の先端には、溶接トーチ１２３が設けられており、溶接トーチ１２３は、先端にガスノズル（図示せず）を有している。ガスノズルは、溶接電源装置１４０からの指令に基づいて、ガスボンベ（図示せず）から供給されたシールドガスを、加工物Ｗの溶接箇所に供給する。また、溶接トーチ１２３は、先端に、コンタクトチップ（図示せず）が取り付けられている。溶接ワイヤ１２２は、溶接トーチ１２３のコンタクトチップを通じて送給および給電される。
【００１６】
溶接電源装置１４０は、溶接電圧を印加して溶接電流を流すための出力部（図示せず）と、溶接電圧を検出するための電圧検出部（図示せず）と、溶接ワイヤ送給装置１２１を制御する溶接ワイヤ制御部（図示せず）等を有する。溶接電源装置１４０の出力部は、溶接トーチ１２３と加工物Ｗとに電気的に接続されている。溶接電源装置１４０の出力部は、ロボット制御装置１１０からの指令に基づいて、消耗電極である溶接ワイヤ１２２と加工物Ｗとの間に溶接電圧を印加する。
【００１７】
溶接ワイヤ送給装置１２１は、マニピュレータ１２０の上部に取り付けられている。溶接ワイヤ送給装置１２１は、ガイドローラ付きの送給モータと、図示しないエンコーダなどの角度センサにより送給モータの回転角度を検出するための角度検出部を有している。溶接ワイヤ送給装置１２１は、溶接電源装置１４０に制御され、消耗電極である溶接ワイヤ１２２を溶接トーチ１２３に送給する。
【００１８】
ロボット制御装置１１０からの指令に基づいて溶接が開始されると、溶接電源装置１４０は、加工物Ｗと溶接ワイヤ１２２との間に溶接電圧を印加するとともに、指令電流に応じて定まる送給速度で溶接ワイヤ１２２が送給されるように、溶接ワイヤ送給装置１２１を制御する。これにより、送給された溶接ワイヤ１２２と加工物Ｗとの間でアークが発生し、溶接ワイヤ１２２から加工物Ｗに対して溶滴移行することで溶接が行われる。
【００１９】
センサ制御装置１３０は、センサ１３１と接続され、センサ１３１を制御する。センサ１３１は、加工物Ｗの形状（表面形状）を、非接触で、二次元または三次元として検出できる。センサ１３１が非接触で加工物Ｗの形状を検出する方法として、レーザ光を用いた方法が知られている。レーザ光を用いた検出方法では、センサ１３１が、パルス波形のレーザ光を出力してから加工物Ｗに反射して戻ってくるまでの時間や、レーザ光が加工物Ｗに反射して戻ってきたときの角度から、距離を算出する方法などがある。通常、センサ１３１は、揺動ミラーを用いてレーザ光を広範囲にスキャンすることで、加工物Ｗの形状を検出する。
【００２０】
（センサ１３１による溶接位置の補正について）
さらに、センサ１３１の制御について、図２〜図６を用いて説明する。図２は、本実施の形態における、加工工程を示す斜視図である。図３は、本実施の形態における、ロボット制御装置１１０およびセンサ制御装置１３０の構成を示すブロック図である。図４は、本実施の形態における、センサによる加工物の形状の検出結果を示す図である。図５は、本実施の形態における、センサによる加工物の形状検出を説明するための図である。図６は、本実施の形態における、センサによる加工物の形状の検出結果を示す図である。
【００２１】
図２に示すように、センサ１３１は、溶接トーチ１２３の溶接進行方向の前方に設けられている。また、センサ１３１と溶接トーチ１２３との距離Ｌは、センサ１３１によって走査される加工物Ｗ上の位置から溶接ワイヤ１２２の先端である溶接箇所までの距離と等しい。
【００２２】
図３に示すように、ロボット制御装置１１０は、センサ制御部１１１と、軌跡演算部１１２と、補間量算出部１１３と、第１のデータ通信部１１４と、を有する。センサ制御部１１１は、ロボット制御装置１１０に記憶されている教示プログラム内の命令に基づいて、第１のデータ通信部１１４を介して、センサ制御装置１３０にセンサ出力指令を送信する。
【００２３】
図３に示すように、センサ制御装置１３０は、レーザ出力制御部１３２と、レーザ入力制御部１３３と、入力データ処理部１３４と、補正量算出部１３５と、データバッファ部１３６と、第２のデータ通信部１３７と、を有する。センサ制御装置１３０は、ロボット制御装置１１０からセンサ出力指令を受信すると、レーザ出力制御部１３２が、センサ１３１の一例であるレーザセンサ１３８を制御し、レーザセンサ１３８がレーザ光を出力する。また、このとき、センサ制御装置１３０は、図示しない揺動ミラーを用いることで、図２に示すように、レーザ光を放射状に加工物Ｗに向けて出力する。レーザ入力制御部１３３は、放射状に出力されたレーザ光の反射光を受光したレーザセンサ１３８から、受光したレーザ光（反射光）に関する情報を入力する。入力データ処理部１３４は、受光したレーザ光（反射光）について演算処理を行う。入力データ処理部１３４は、それぞれの要素点をセンサ座標系上の座標として表現し、それらをプロットする。これにより、図４に示すように、加工物Ｗの形状が検出され、特徴点Ｐの座標を算出することができる。なお、図２および図４に示すように、本実施の形態では、溶接進行方向をＺ軸、溶接進行方向に対する左右方向（加工物Ｗの面内）をＸ軸、溶接進行方向に対して上下方向（加工物Ｗの上下方向）をＹ軸としている。また、この特徴点Ｐは、溶接トーチ１２３による溶接の狙い位置である。
【００２４】
なお、図５に示す位置でレーザセンサ１３８によるレーザ光の出力を行った場合は、図６に示すように、加工物Ｗの形状が検出される。この場合、特徴点Ｐは検出することができない。そして、特徴点Ｐの有無が切り替わる場所が、２つの加工物Ｗの片方の端部であることがわかる。
【００２５】
（ロボットシステム１００の動作について）
以上のように構成されたロボットシステム１００の動作について、図７〜図１５を用いて、説明する。図７は、本実施の形態における、教示点Ｐ１〜Ｐ５について説明するための斜視図である。図８は、本実施の形態における、加工物Ｗに対する溶接トーチ１２３の姿勢を説明するための断面図である。図９は、本実施の形態における、教示点Ｐ２〜Ｐ４での加工物Ｗに対する溶接トーチ１２３の姿勢を説明するための斜視図である。図１０は、本実施の形態における、ロボット制御方法を示すフローチャートである。図１１は、本実施の形態における、教示点Ｐ２から異常判定点Ｐ２ａを作成する方法を説明するための図である。図１２は、本実施の形態における、センサ１３１で検出した加工物Ｗの形状から溶接位置の補正量を算出する処理を説明するための図である。図１３は、本実施の形態における、溶接位置の補正量をロボット制御装置１１０に通知する処理を説明するための図である。図１４は、本実施の形態における、溶接位置の補正量からロボット制御装置１１０が補間点を補正する処理を説明するための図である。図１５は、本実施の形態における、センサ１３１が加工物Ｗの端部を検出してから終了点通知をロボット制御装置１１０に送るまでの間の補正量の送信について説明するための図である。図１６は、本実施の形態における、教示点の補正を説明するための図であり、（ａ）は、終了点通知が教示点よりも溶接進行方向の後方にある場合の図であり、（ｂ）は、終了点通知が教示点よりも溶接進行方向の前方にある場合の図である。
【００２６】
本実施の形態のロボットの制御方法は、センサ１３１によって得られた加工物Ｗの形状に基づいて、マニピュレータ１２０の動作をリアルタイムに補正するものである。さらに、本実施の形態のロボット制御方法は、センサ１３１によって加工物Ｗの端部を検出した場合には、端部（エッジ部）のずれを考慮した上で、加工物Ｗのコーナー部を、溶接トーチ１２３の角度を変えながら溶接する。これにより、加工物Ｗのコーナー部であっても高品質な溶接を実現でき、さらに、コーナー部で停止することなく継続して溶接作業が行える。以下、本実施の形態のロボット制御方法の各工程について、具体的に説明する。
【００２７】
（教示工程について）
図７は、加工物Ｗに対して、溶接による熱ひずみが発生しない、または、熱ひずみが無視できるほど小さい場合の教示（ティーチング）の例を示す図である。図７において、溶接進行方向の順に、教示点Ｐ１〜Ｐ５が設定（教示）される。教示工程とは、溶接工程の前に行われ、教示点Ｐ１〜Ｐ５の位置（溶接位置）、教示点における溶接トーチ１２３の姿勢、２つの教示点間での溶接線の軌跡（直線や円弧）、２つの教示点間での溶接トーチ１２３の姿勢を設定するものである。これにより、溶接工程における溶接トーチ１２３の動きのプログラムが作成される。また、教示工程では、自動的に、２つの教示点間の軌跡に基づいて、２つの教示点間に一定間隔で補間点が設定され、より細かく溶接トーチ１２３の動きが設定される。なお、本実施の形態では、各教示点の間の溶接線の軌跡は全て直線である。
【００２８】
次に、図７および図８を用いて、本実施の形態の溶接トーチ１２３の姿勢の教示について具体的に説明する。
【００２９】
図７に示すように、本実施の形態では、Ｌ字状の溶接線で加工物Ｗを溶接し、加工物Ｗの端である教示点Ｐ１から溶接を開始する。図８は、教示点Ｐ１から教示点Ｐ２までの間に、溶接トーチ１２３がとる姿勢を、溶接進行方向側から見た図である。図８に示すように、溶接トーチ１２３は、加工物Ｗに対して、加工物Ｗのサイズや溶接条件などによって定まる適切な角度を保って動作（移動）するように教示する。教示点Ｐ１から教示点Ｐ２までの間と同様に、教示点Ｐ４から教示点Ｐ５の間も、加工物Ｗに対して、適切な角度を保って移動するように教示する。
【００３０】
次に、コーナー部である教示点Ｐ２から教示点Ｐ３を介して教示点Ｐ４までの溶接トーチ１２３の姿勢の教示について、図９を用いて説明する。図９は、加工物Ｗのコーナー部を拡大した斜視図である。教示点Ｐ２および教示点Ｐ４は、加工物Ｗの端部である教示点Ｐ３に対してそれほど離れていない教示点である。具体的には、教示点Ｐ２と教示点Ｐ３との距離Ｄ、および、教示点Ｐ４と教示点Ｐ３との距離Ｄは、溶接トーチ１２３とセンサ１３１との間の距離Ｌよりも小さい。前述したように、教示点Ｐ１から教示点Ｐ２までの間、および、教示点Ｐ４から教示点Ｐ５までの間は、溶接トーチ１２３は、加工物Ｗに対して一定の姿勢を保って移動するように教示される。しかし、教示点Ｐ１から教示点Ｐ２までの間と、教示点Ｐ４から教示点Ｐ５まで間とでは、溶接トーチ１２３の姿勢が大きく異なる。本実施の形態では、溶接トーチ１２３の姿勢が９０度回転されている。そのため、図９に示すように、教示点Ｐ２から教示点Ｐ３を介して教示点Ｐ４までの間、溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）を連続的に変化させる。教示点Ｐ３では、教示点Ｐ１から教示点Ｐ２までの間の溶接トーチ１２３の姿勢と、教示点Ｐ４から教示点Ｐ５までの間の溶接トーチ１２３の姿勢との、ちょうど中間の姿勢となるように教示してもよい。また、教示点Ｐ２における溶接トーチ１２３の姿勢から教示点Ｐ４における溶接トーチ１２３の姿勢までは、加工物Ｗに垂直な軸の周りを回転するように溶接トーチ１２３の姿勢を変化させてもよい。そして、教示点Ｐ２から教示点Ｐ３にかけて、ロボット制御装置１１０に記憶された教示プログラムに基づいて、連続的に溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）を変化させる。同様に、教示点Ｐ３から教示点Ｐ４にかけても、溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）を連続的に変えていくことで、教示点Ｐ４への到着時に適切な姿勢（トーチ角度）となる。このように溶接トーチ１２３の姿勢を教示することで、加工物Ｗのコーナー部をスムーズに溶接をすることができる。また、教示点Ｐ２における溶接トーチ１２３の姿勢から教示点Ｐ４における溶接トーチ１２３の姿勢までは、加工物Ｗに垂直な軸の周りを回転するように溶接トーチ１２３の姿勢を変化させてもよい。すなわち、溶接トーチ１２３と加工物Ｗとのなす角度を一定に維持して回転させてもよい。また、そのときの回転速度は、一定であっても構わないし、教示点Ｐ２から教示点Ｐ３までは加速し、教示点Ｐ３から教示点Ｐ４までは減速させても良い。
【００３１】
（溶接工程について）
次に、以上のような教示工程を行った後に、溶接を行う場合、溶接の熱によって発生する加工物Ｗのひずみに柔軟に対応したロボット制御方法について説明する。
【００３２】
図１０は、本実施の形態のロボットシステム１００によるロボット制御方法の一連の処理をまとめたフローチャートである。教示が行われたロボットシステム１００は、自動運転を始めると、初めに溶接トーチ１２３を教示点Ｐ１に移動させる。その後、教示点Ｐ２ではなく、図１１に示すように、教示点Ｐ２から所定の距離Ｍだけ溶接進行方向に伸ばした異常判定点Ｐ２ａを軌跡演算部１１２が作成する。そして、教示点Ｐ１から異常判定点Ｐ２ａに向う直線の軌跡を軌跡演算部１１２が生成し、溶接トーチ１２３が移動を開始する。また、このとき、軌跡演算部１１２は、教示点Ｐ２点から教示点Ｐ３までの距離Ｄを計算し、センサ制御装置１３０に通知する。また、溶接トーチ１２３の移動速度ｖも、軌跡演算部１１２からセンサ制御部１１１および第１のデータ通信部１１４を介して、センサ制御装置１３０に通知される（ＳＴＥＰ１）。
【００３３】
次に、ロボットシステム１００は溶接トーチ１２３の移動を開始するとともに、溶接を開始する（ＳＴＥＰ２）。また、このとき、ロボットシステム１００は、センサ１３１を用いた倣い補正制御を開始する（ＳＴＥＰ３）。倣い補正制御を開始すると、センサ１３１による加工物Ｗの形状検出が開始される。図１２は、加工物Ｗの形状検出の一例を示す図である。例えば、センサ１３１が、図１２の実線で示す形状を検出すると、補正量算出部１３５は、教示工程で教示された形状と比較する。と、センサ１３１が検出した特徴点Ｐと教示工程で教示された特徴点Ｑとは、センサ座標系においてずれが生じている場合がある。このずれは、溶接による加工物Ｗの熱ひずみなどによって発生したずれである。このずれを、溶接中に補正することで、溶接中の熱ひずみなどについても対応することができる。なお、加工物Ｗを設置してから教示を行う場合は、加工物Ｗの設置誤差は発生しない。しかし、１度教示されたプログラムによって、複数の加工物Ｗを溶接する場合は、熱ひずみに加えて、加工物Ｗの設置誤差によるずれが発生するが、センサ１３１によって、設置誤差によるずれにも対応できる。
【００３４】
この特徴点のずれ量は、センサ座標系の値で表現することができる。通常、図１２に示すような２次元のセンサ座標系（Ｘ軸およびＹ軸）は、溶接進行方向（Ｚ軸）に対してそれぞれ垂直となるように教示が行われる。そのため、図１２に示すような、特徴点Ｑに対する特徴点Ｐのずれ量が得られた場合、Ｘ軸のずれは、溶接進行方向に対する左右方向のずれとなる。また、Ｙ軸のずれは、溶接進行方向に対して高さ方向（上下方向）のずれとなる。溶接進行方向に対して左右方向および上下方向のずれが補正量算出部１３５において算出された後、センサ制御装置１３０において、これらのずれ量が、データバッファ部１３６に格納される。
【００３５】
図１３は、ずれ量を格納するデータバッファ部１３６が保持しているずれ量を示す図である。図１３に示すように、データバッファ部１３６は、溶接線に対する左右方向用のバッファと、上下方向用のバッファを有する。また、それぞれのバッファは、センサ制御装置１３０がロボット制御装置１１０に補正量を送信するサンプリング間隔Ｔｓごとであり、データバッファ全体で時間Ｔ分のバッファを有する。ここで、時間Ｔは、予めセンサ制御装置１３０に設定されているセンサ１３１と溶接トーチ１２３との間の距離Ｌを、溶接トーチ１２３の移動速度ｖで除した値である。
【００３６】
これにより、センサ１３１で検出された左右方向のずれ量および上下方向のずれ量は、時間Ｔだけ遅延され、その後、第２のデータ通信部１３７を通じてロボット制御装置１１０に送信される。ロボット制御装置１１０は、第１のデータ通信部１１４を介して補正量を受信すると、受け取った溶接進行方向に対する左右方向のずれ量と上下方向のずれ量を、ロボット座標系におけるずれ量に変換する。さらに、ロボット制御装置１１０は、補正された軌跡（溶接線）を実現するために、分割して設定された補間点にずれ量を加算し、補間点を補正する。そして、補間量算出部１１３は、補正された補間点で溶接を行うように、マニピュレータ１２０の各軸の姿勢について、逆運動学を解くことで算出する。そして、補正量算出部１３５は、マニピュレータ１２０の各軸を構成するモータへ、算出された姿勢をとるように指令を行う。
【００３７】
上記の効果について説明する。センサ１３１は、常に、溶接トーチ１２３に対して距離Ｌだけ先行して加工物Ｗの形状を検出している。そのため、センサ１３１が検出したずれ量は、溶接トーチ１２３がさらに距離Ｌだけ進んだときに発生するずれ量である。そこで、センサ制御装置１３０は、センサ１３１と溶接トーチ１２３との間の距離Ｌを溶接トーチ１２３の移動速度ｖで除した時間Ｔ分だけ、データバッファによって遅延させ、時間Ｔだけ遅延させた後に、ロボット制御装置１１０に補正量を送信する。ロボット制御装置１１０は、受け取った補正量を前記した補間量算出部１１３が行う処理により軌跡（溶接線）に反映させる。これにより、図１４に示すように、センサ１３１が検出したずれ量を反映し、溶接トーチ１２３は、溶接中の加工物Ｗのずれ量を考慮した位置を溶接することができる。
【００３８】
次に、加工物Ｗの端部を検出する仕組みについて説明する。溶接トーチ１２３は、ＳＴＥＰ３で説明した倣い補正制御に基づいて、ＳＴＥＰ１で作成した異常判定点Ｐ２ａに向って移動する。なお、異常判定点Ｐ２ａに溶接トーチ１２３が到達しても、加工物Ｗの端部を検出できなかった場合は、大幅に加工物Ｗの端部がずれていると考えられるため、エラーとしてロボットシステム１００は停止する（ＳＴＥＰ４でＹｅｓ判定）。
【００３９】
センサ１３１は、常に、溶接トーチ１２３に対して距離Ｌだけ先行して動作する。そのため、加工物Ｗの端部を、溶接トーチ１２３に先行して検出することが可能である。図６を用いて説明した通り、センサ１３１が加工物Ｗの端部に達した場合、センサ１３１は、特徴点のない加工物Ｗの形状を検出する。所定の時間を経過しても特徴点がない形状を検出した場合、センサ制御装置１３０は、加工物Ｗの端部に達したと判断し、バッファへの補正量の格納を停止し、代わりに端部検出フラグをオン（ＯＮ）にする。センサ制御装置１３０は、加工物Ｗの端部を検出した後も、しばらくは、ロボット制御装置１１０への補正量の送信を継続する。その理由は、センサ１３１が加工物Ｗの端部を検出した時点でも、溶接トーチ１２３は、まだ加工物Ｗの端部の手前の位置を移動しているためである。また、加工物Ｗの端部の手前におけるずれ量は、センサ制御装置１３０のデータバッファに格納されている。そのため、図１５に示すように、データバッファの補正量を順次、ロボット制御装置１１０に送信することで、倣い補正制御を継続する。
【００４０】
その後、センサ制御装置１３０は、加工物Ｗの端部検出フラグをＯＮし、センサ１３１と溶接トーチ１２３との間の距離である距離Ｌと、教示点Ｐ２と教示点Ｐ３との間の距離である距離Ｄと、溶接トーチ１２３の移動速度ｖとから、時間Ｔｅ＝（Ｌ−Ｄ）／ｖを算出する。そして、センサ制御装置１３０は、時間Ｔｅが経過した時点で、第２のデータ通信部１３７を通じてロボット制御装置１１０に加工物Ｗの端部を検出したこと、すなわち、溶接トーチ１２３が教示点Ｐ２に相当する位置へ到着したことを通知する。教示点Ｐ２に相当する、補正された位置を第１の補正点とする。
【００４１】
ここで、時間Ｔｅの効果について説明する。本来、センサ１３１が検出した加工物Ｗの端部は、教示点Ｐ３を検出したことを意味する。センサ１３１が教示点Ｐ３を検出した後、溶接トーチ１２３は、溶接トーチ１２３とセンサ１３１との間の距離である距離Ｌを、移動速度ｖで移動し、教示点Ｐ３に到着する。そのため、距離Ｌ／移動速度ｖで求まる時間の経過後に、溶接トーチ１２３が教示点Ｐ３に相当する位置に到着したことを通知すればよい。しかし、本実施の形態では、教示点Ｐ３の手前から溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）の変更を開始させるため、加工物Ｗの端部である教示点Ｐ３よりも距離Ｄだけ手前にある教示点Ｐ２に到着したことを検出する。そのために、距離Ｌから距離Ｄを減じた距離だけ溶接トーチ１２３を移動させるために、加工物Ｗの端部検出から溶接トーチ１２３が教示点Ｐ２に到着するまでの時間Ｔｅを算出している。
【００４２】
次に、センサ制御装置１３０から終了点通知を受けた後の（ＳＴＥＰ５でＹｅｓ判定）ロボット制御装置１１０の処理について、図１６を用いて説明する。図１６は、図７の上面図であり、教示点Ｐ１〜Ｐ５を図示したものである。なお、説明の都合上、上下方向のずれについては、図１６では省略する。
【００４３】
図１６の（ａ）は、終了点通知を受けた位置が、教示点Ｐ２に対して溶接進行方向よりも手前であった場合の例を示す図である。終了点通知を受けた位置は、倣い補正制御によって発生したずれと、終端検出機能によって発生したずれを合成した成分だけ、教示点Ｐ２からずれた補正点（第１の補正点）となる。本実施の形態では、終了点通知を受けた時点の補正点Ｐ２ｂ（第１の補正点）を、教示点Ｐ２へ到着した位置とみなす。そして、教示点Ｐ２で倣い補正制御を停止するので、同様に、終了点通知を受けた補正点Ｐ２ｂでも、倣い補正制御を停止する（ＳＴＥＰ６）。
【００４４】
そして、軌跡演算部１１２は、教示点Ｐ２に対する補正点Ｐ２ｂのずれである差分量（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、軌跡演算部１１２は、同じ差分量を教示点Ｐ３に加算した補正点Ｐ３ｂ（第２の補正点）を作成する（ＳＴＥＰ７）。さらに、軌跡演算部１１２は、補正点Ｐ２ｂから補正点Ｐ３ｂに溶接トーチ１２３が移動するように軌跡を再生成し、溶接トーチ１２３の移動を継続する（ＳＴＥＰ８）。なお、教示点Ｐ２から教示点Ｐ３への溶接トーチ１２３の移動は、溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）を連続的に変化させながら行う。これと同様に、補正点Ｐ２ｂから補正点Ｐ３ｂへの溶接トーチ１２３の移動は、溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）を連続的に変化させながら行う。
【００４５】
溶接トーチ１２３が補正点Ｐ３ｂに到着すると（ＳＴＥＰ９でＹｅｓ判定）、軌跡演算部１１２は、補正点Ｐ２ｂの場合と同様に、教示点Ｐ２と補正点Ｐ２ｂとの差分量を教示点Ｐ４に加算した補正点Ｐ４ｂ（第３の補正点）を生成し、補正点Ｐ３ｂから補正点Ｐ４ｂへの軌跡を生成する。補正点Ｐ３ｂから補正点Ｐ４ｂへの溶接トーチ１２３の移動も、教示点Ｐ３から教示点Ｐ４への移動と同様に、溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）を連続的に変化させながら行う。そして、補正点Ｐ４ｂに到着すると（ＳＴＥＰ１０でＹｅｓ判定）、再び、教示点Ｐ５に差分量を加算した補正点Ｐ５ｂ（第４の補正点）に対しての軌跡生成を行い、補正点Ｐ５ｂに向って溶接トーチ１２３を移動する。また、ここでは、教示点Ｐ４で倣い補正制御を再開するのと同様に、補正点Ｐ４ｂから補正点Ｐ５ｂに向って、倣い補正制御を再開する（ＳＴＥＰ１１）。そして、倣い補正制御を行いながら、溶接トーチ１２３の位置Ｐ５ｂへの移動を行い、溶接トーチ１２３が補正点Ｐ５ｂに相当する位置（第５の補正点）に到着すると（ＳＴＥＰ１２でＹｅｓ判定）、作業の終了となる。なお、補正点Ｐ４ｂおよび補正点Ｐ５ｂの算出は、教示点Ｐ２と補正点Ｐ２ｂの差分量が算出されたときに行っても構わない。
【００４６】
また、教示点Ｐ１から補正点Ｐ２ｂまでの溶接工程を第１の加工工程とし、教示点Ｐ２〜Ｐ５を補正点Ｐ２ｂ〜Ｐ５ｂに補正する工程を補正工程とし、補正点Ｐ２ｂから補正点Ｐ４ｂまでの溶接を第２の加工工程とし、補正点Ｐ４ｂから補正点Ｐ５ｂに相当する位置までの溶接を第３の加工工程とする。
【００４７】
図１６の（ｂ）は、終了点通知を受けた位置が、教示点Ｐ２に対して溶接進行方向よりも前方側であった場合の例を示す図である。このときの制御方法に関しても、図１６の（ａ）で説明した場合と同様の制御を行うことで実現することができる。
【００４８】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００４９】
本実施の形態では、加工物Ｗの端部から距離Ｄだけ手前の位置で、センサ１３１による倣い補正制御を停止する。そして、ロボット制御装置１１０に記憶されている動作プログラムに基づいて溶接トーチ１２３の姿勢（トーチ角度）を変更しながら、加工物Ｗのコーナー部を溶接する。倣い補正制御を行ったまま加工物Ｗのコーナー部で溶接トーチ１２３の姿勢を変更すると、溶接トーチ１２３に固定されているセンサ１３１と加工物Ｗとの位置関係も変更されてしまい、そのため、加工物Ｗの位置を正しく認識ができなくなる。そこで、本実施の形態のように、倣い補正制御を停止して溶接トーチ１２３の姿勢を変更しながら加工物Ｗのコーナー部を溶接することで、加工物Ｗの正しい位置を把握することができる。ただし、教示点Ｐ２と教示点Ｐ３との距離Ｄを大きくすると、倣い補正制御の期間が短くなってしまう。そのため、距離Ｄは、溶接トーチ１２３の姿勢を変更するために必要となる距離に抑えておくことが好ましい。
【００５０】
このように、センサ１３１による倣い補正制御を一時停止し、加工物Ｗのコーナー部を溶接トーチ１２３の姿勢を変更しながら溶接を行うことで、加工物Ｗのコーナー部のビードを、所望の形状にできる。なお、加工物Ｗのコーナー部の溶接は、加工物Ｗ全体の溶接区間に対して一部の区間となる。従って、コーナー部の区間の溶接により発生するひずみなどによるずれは無視できる程度であり、倣い補正制御を一時停止することは問題にはならない。
【００５１】
また、本実施の形態では、距離Ｌと距離Ｄを、予めセンサ制御装置１３０に記憶させている。なお、距離Ｌは、溶接トーチ１２３とセンサ１３１との間の距離である。距離Ｄは、加工物Ｗの端部である教示点Ｐ３と端部の手前の教示点Ｐ２との間の距離である。そして、センサ１３１が加工物Ｗの端部である教示点Ｐ３を検出した時点で、距離Ｌと距離Ｄと速度ｖに基づいて、溶接トーチ１２３が教示点Ｐ２に相当する補正点Ｐ２ｂに到着する時刻を計算し、ロボット制御装置１１０に通知する。これにより、加工物Ｗの端部が、溶接による熱ひずみなどによってずれた場合であっても、センサ１３１によって検出した位置に対して所定の距離Ｄだけ手前の位置から、教示通りの動作を行うことができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、終了点の通知を受けたい異常判定点Ｐ２ａは、教示点Ｐ２に対して溶接進行方向に進めた点に作成し、異常判定点Ｐ２ａに対して軌跡制御を行っている。これにより、図１６の（ｂ）に示すように、終了点通知を受けるべき点が教示点Ｐ２よりも前方となる場合であっても、溶接トーチ１２３の移動を継続できる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、加工物Ｗの端部である教示点Ｐ３と、端部から距離Ｄだけ手前の教示点Ｐ２と、距離Ｄを、センサ制御装置１３０に記憶しておくことで、教示点Ｐ２に相当する補正点Ｐ２ｂの算出をセンサ制御装置１３０で実現した。しかし、距離Ｄに関しては、ロボット制御装置１１０に記憶しても構わない。これにより、センサ制御装置１３０は、センサ１３１が加工物Ｗの終了点を検出した時点でロボット制御装置１１０に対して終了点通知を行い、ロボット制御装置１１０は、終了点通知を受けた時点から距離Ｄだけ進んだ位置を補正点Ｐ２ｂとみなす。
【００５４】
なお、本実施の形態では、加工物Ｗを認識するための検出器として、レーザ光を用いたセンサ１３１を使用した。しかし、加工物Ｗの形状を認識できるものであれば、検出器として、レーザ光を用いたセンサ１３１でなくても構わない。検出器の例としては、カメラを用いた画像認識を行う機器や、超音波を用いた機器などが考えられる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、センサ１３１が溶接トーチ１２３に取り付けられた例を示した。しかし、センサ１３１は、溶接トーチ１２３に先行するように、そして、溶接トーチ１２３と所定の距離Ｌとなるように、マニピュレータ１２０に取り付けるようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態において、さらに、溶接トーチ１２３にウィービングの動作を追加しても構わない。これにより、さらに溶接の位置ずれに対応できる。
【００５７】
また、本実施の形態では、１つのコーナー部を有する溶接線（１回の折れ曲がり）について説明したが、複数のコーナー部を有する溶接線においても、コーナーごとに本実施の形態の制御を行うことが可能である。これにより、さらに効率的に溶接を行うことができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、「作業ツール」の一例として「アーク溶接用トーチ」を挙げて説明したが、「作業ツール」はレーザ光によって溶接を行う「レーザ溶接用レーザヘッド」であっても構わない。さらに、本実施の形態では、「加工」の一例として「溶接」を例として説明したが、「加工」は「塗料による塗装」や「接着剤の塗布」であっても構わず、その場合の「作業ツール」の一例としては「スプレーガン」などが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本開示のロボット制御方法によれば折れ曲がり部が存在する加工線であっても、連続して加工を行い、所望の仕上がりを得ることができ、さらに作業効率を高めることができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００６０】
Ｐ１〜Ｐ５  教示点
Ｐ２ａ  異常判定点
Ｐ２ｂ〜Ｐ５ｂ  補正点
１００  ロボットシステム
１１０  ロボット制御装置
１１１  センサ制御部
１１２  軌跡演算部
１１３  補間量算出部
１１４  第１のデータ通信部
１２０  マニピュレータ
１２１  溶接ワイヤ送給装置
１２２  溶接ワイヤ
１２３，４０２  溶接トーチ
１３０  センサ制御装置
１３１  センサ
１３２  レーザ出力制御部
１３３  レーザ入力制御部
１３４  入力データ処理部
１３５  補正量算出部
１３６  データバッファ部
１３７  第２のデータ通信部
１３８，４０３  レーザセンサ
１４０  溶接電源装置
【図１】
0006467646.tif 000002
【図２】
0006467646.tif 000003
【図３】
0006467646.tif 000004
【図４】
0006467646.tif 000005
【図５】
0006467646.tif 000006
【図６】
0006467646.tif 000007
【図７】
0006467646.tif 000008
【図８】
0006467646.tif 000009
【図９】
0006467646.tif 000010
【図１０】
0006467646.tif 000011
【図１１】
0006467646.tif 000012
【図１２】
0006467646.tif 000013
【図１３】
0006467646.tif 000014
【図１４】
0006467646.tif 000015
【図１５】
0006467646.tif 000016
【図１６】
0006467646.tif 000017
【図１７】
0006467646.tif 000018
【図１８】
0006467646.tif 000019