(57)【要約】【課題】溶接ロボットの無駄な動作を削減できる溶接ロボットの姿勢決定方法を提供すること。【解決手段】溶接ロボットの姿勢決定方法では、溶接打点ＯＯについて、まず、溶接ガン１８が溶接可能な場合に取り得る姿勢の範囲である溶接可能範囲Ｏ１を等角度で３分割する位置を、分割位置ＧＯ１〜ＧＯ４として抽出する。次に、分割位置ＧＯ１〜ＧＯ４における溶接ガン１８の姿勢に応じて溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢としてそれぞれ１つ抽出する。次に、溶接打順の前後での溶接ガン１８の姿勢の変化が小さくなるように、分割位置ＧＯ１〜ＧＯ４の中から１つを選択する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワークに設定された複数の溶接打点で溶接する溶接ガンを備えた溶接ロボットの姿勢決定方法であって、
前記各溶接打点について、前記溶接ガンが前記溶接ワークおよび周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の前記溶接ガンが取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する第１ステップと、
前記分割位置のそれぞれについて、前記溶接ガンの姿勢に応じて前記溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として抽出する第２ステップと、
前記複数の溶接打点を溶接する順番を溶接打順として決定し、当該溶接打順に従って溶接する場合に、前記溶接打順の前後での前記溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、前記各溶接打点について、前記分割位置の中から１つを選択する第３ステップと、を備えることを特徴とする溶接ロボットの姿勢決定方法。
【請求項２】
溶接ワークに設定された複数の溶接打点で溶接する溶接ガンを備えた溶接ロボットの姿勢決定方法であって、
前記各溶接打点について、前記溶接ガンが前記溶接ワークおよび周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の前記溶接ガンが取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する第１ステップと、
前記分割位置のそれぞれについて、前記溶接ガンの姿勢に応じて前記溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として抽出する第２ステップと、
前記溶接ロボットの基本となる姿勢を溶接ロボット基本姿勢として決定し、当該溶接ロボット基本姿勢から前記溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、前記溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する第３ステップと、
前記複数の溶接打点を溶接する順番を溶接打順として決定し、当該溶接打順に従って溶接する場合に、前記溶接打順の前後での前記溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、かつ、前記第３ステップで決定した優先順位が高くなるように、前記各溶接打点について、前記分割位置の中から１つを選択する第４ステップと、を備えることを特徴とする溶接ロボットの姿勢決定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶接ロボットの姿勢決定方法において、
前記第１ステップでは、前記各溶接打点について、前記溶接可能範囲が複数ある場合、当該複数の溶接可能範囲ごとに、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出することを特徴とする溶接ロボットの姿勢決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットの姿勢決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、自動車の生産ラインの溶接工程では、溶接ガンを備えた溶接ロボットが複数用いられる。これら複数の溶接ロボットは、それぞれ、溶接ガンにより、溶接対象である溶接ワークを、予め設定された複数の溶接打点で溶接する。
【０００３】
ところで、このような溶接工程を実施するために、自動車の数千に及ぶ溶接打点を各溶接ロボットに割り当てる作業が必要となる。ここで、溶接ワークを確実に溶接するためには、溶接ロボットと溶接ワークとの干渉や溶接ロボットと周辺構造物との干渉を考慮しつつ、各溶接打点について、溶接ワークに対して溶接ガンをできるだけ垂直に当てるように、各溶接打点を各溶接ロボットに割り当てる必要がある。このため、この割り当て作業では、人手に頼らざるをえず、検討作業に時間がかかっていた。
【０００４】
この問題点を解決するため、溶接ロボットの姿勢を自動的に決定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示された方法では、コンピュータにより、まず、各溶接打点について、溶接ワークに対する溶接ガンの姿勢のうち、溶接ワークや周辺構造物に干渉することなく溶接ガンが溶接できる溶接可能角度領域を決定する。次に、この決定した溶接可能角度領域の中央の位置に溶接ガンを配置するように、溶接ロボットの姿勢を決定する。この方法によれば、溶接ロボットの姿勢を自動的に決定できるから、溶接打点の割り当ての検討作業にかかる時間を短縮できる。
【特許文献１】特開２００２−２３９９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に示された方法では、溶接打点ごとに、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定しているため、各溶接打点については最適であるが、溶接工程における溶接ロボットの一連の動作については最適であるとはいえない場合がある。つまり、溶接ロボットで複数の溶接打点を連続して溶接する際に、溶接ロボットの姿勢を大きく変化させることになる場合があり、溶接ロボットの無駄な動作が増加して、溶接工程のサイクルタイムが長くなってしまう場合がある。よって、特許文献１に示された方法により決定した溶接ロボットの姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用するのは難しく、人手による微調整作業が必要な場合があった。
【０００６】
本発明は、溶接ロボットの無駄な動作を削減できる溶接ロボットの姿勢決定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶接ロボットの姿勢決定方法は、溶接ワークに設定された複数の溶接打点で溶接する溶接ガンを備えた溶接ロボットの姿勢決定方法であって、前記各溶接打点について、前記溶接ガンが前記溶接ワークおよび周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の前記溶接ガンが取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する第１ステップと、前記分割位置のそれぞれについて、前記溶接ガンの姿勢に応じて前記溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として抽出する第２ステップと、前記複数の溶接打点を溶接する順番を溶接打順として決定し、当該溶接打順に従って溶接する場合に、前記溶接打順の前後での前記溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、前記各溶接打点について、前記分割位置の中から１つを選択する第３ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、各溶接打点について、複数の分割位置を抽出し、さらに、これら分割位置のそれぞれについて、溶接ロボット可能姿勢を抽出する。そして、溶接打順の前後での溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、各溶接打点について、分割位置の中から１つを選択する。
すなわち、従来のように、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定するのではなく、溶接可能範囲を複数の分割位置で分割して、この分割位置を用いて溶接ガンの姿勢や溶接ロボットの姿勢を決定する。このため、溶接可能範囲の角度が大きくても、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合の溶接ガンの姿勢の変化や溶接ロボットの姿勢の変化を小さくできるので、溶接ロボットの無駄な動作を削減できる。よって、溶接ロボットの動作を円滑にして、溶接工程のサイクルタイムを短縮できるので、本発明により決定した溶接ロボットの姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用でき、人手による微調整作業の工数を大幅に削減できる。
【０００９】
本発明の溶接ロボットの姿勢決定方法は、溶接ワークに設定された複数の溶接打点で溶接する溶接ガンを備えた溶接ロボットの姿勢決定方法であって、前記各溶接打点について、前記溶接ガンが前記溶接ワークおよび周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の前記溶接ガンが取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する第１ステップと、前記分割位置のそれぞれについて、前記溶接ガンの姿勢に応じて前記溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として抽出する第２ステップと、前記溶接ロボットの基本となる姿勢を溶接ロボット基本姿勢として決定し、当該溶接ロボット基本姿勢から前記溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、前記溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する第３ステップと、前記複数の溶接打点を溶接する順番を溶接打順として決定し、当該溶接打順に従って溶接する場合に、前記溶接打順の前後での前記溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、かつ、前記第３ステップで決定した優先順位が高くなるように、前記各溶接打点について、前記分割位置の中から１つを選択する第４ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、各溶接打点について、複数の分割位置を抽出し、さらに、これら分割位置のそれぞれについて、溶接ロボット可能姿勢を抽出する。また、溶接ロボット基本姿勢から溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。そして、溶接打順の前後での溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、かつ、優先順位が高くなるように、各溶接打点について、分割位置の中から１つを選択する。
よって、１つの溶接打点に対する溶接ロボット可能姿勢が複数あっても、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を用いることで、１つの溶接打点に対して１つの溶接ロボット可能姿勢を抽出できる。
【００１１】
この場合、前記第１ステップでは、前記各溶接打点について、前記溶接可能範囲が複数ある場合、当該複数の溶接可能範囲ごとに、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出することが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、第１ステップでは、各溶接打点ついて、溶接可能範囲が複数ある場合、それぞれの溶接可能範囲ごとに、溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する。
よって、１つの溶接打点に溶接可能範囲が複数ある場合でも、全ての溶接可能範囲から分割位置を抽出できるので、溶接ガンや溶接ロボットについて最適な姿勢を確実に選択できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来のように、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定するのではなく、溶接可能範囲を複数の分割位置で分割して、この分割位置を用いて溶接ガンの姿勢や溶接ロボットの姿勢を決定する。このため、溶接可能範囲の角度が大きくても、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合の溶接ガンの姿勢の変化や溶接ロボットの姿勢の変化を小さくできるので、溶接ロボットの無駄な動作を削減できる。よって、溶接ロボットの動作を円滑にして、溶接工程のサイクルタイムを短縮できるので、本発明により決定した溶接ロボットの姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用でき、人手による微調整作業の工数を大幅に削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る溶接ロボット１０の概略構成を示す図である。
【００１５】
溶接ロボット１０は、いわゆる６軸であり、溶接ガン１８と、この溶接ガン１８の向きや３次元空間内での位置を変化させるアーム１２、１３、１４、１５、１６、１７と、これらアーム１２〜１７を支持する溶接ロボット本体１１と、を備える。
この溶接ロボット１０は、制御装置２０から送信される制御信号に応じて動作する。
【００１６】
制御装置２０は、溶接ロボット姿勢決定装置３０（図２参照）により決定された溶接ロボットの姿勢に応じて、溶接ロボット１０に制御信号を送信する。
【００１７】
溶接ガン１８は、いわゆるＸ型溶接ガンであり、一対のガンアーム１８２、１８３と、これら一対のガンアーム１８２、１８３をそれぞれ回動可能に軸支する回動軸１８１と、一対のガンアーム１８２、１８３を駆動するアクチュエータ（図示省略）と、を備える。
回動軸１８１は、ガンアーム１８２およびガンアーム１８３の基端側に設けられている。
また、ガンアーム１８２およびガンアーム１８３の先端側には、回動軸１８１が延びる方向と略直交する方向に延びる一対の溶接電極１８４、１８５が対向して設けられている。
この溶接ガン１８では、アクチュエータからの駆動力により、ガンアーム１８２、１８３のそれぞれが回動軸１８１を中心に回動して、ガンアーム１８２の先端とガンアーム１８３の先端とが開閉する。
【００１８】
以上の溶接ロボット１０は、以下のように動作する。
すなわち、制御装置２０から送信される制御信号に応じて、アーム１２〜１７をそれぞれ駆動して、溶接ガン１８の向きや３次元空間内での位置、すなわち溶接ガン１８の姿勢を変化させる。また、制御装置２０から送信される制御信号に応じて、溶接ガン１８を駆動して、ガンアーム１８２の先端とガンアーム１８３の先端とを開閉させる。
以上により、図１に示すように、溶接打点ＯＯにおいて、溶接ワーク２００の表面に溶接電極１８４を略垂直に当てるとともに、溶接ワーク３００の表面に溶接電極１８５を略垂直に当てて、溶接ワーク２００、３００を挟むことができる。そして、この状態で、一対の溶接電極１８４、１８５にそれぞれ電圧を印加して、溶接ワーク２００、３００に電流を流すことで、溶接打点ＯＯで、溶接ワーク２００と溶接ワーク３００とを溶接できる。
【００１９】
図２は、溶接ロボット姿勢決定装置３０の概略構成を示すブロック図である。溶接ロボット姿勢決定装置３０は、分割位置抽出手段３１、溶接ロボット可能姿勢抽出手段３２、溶接ロボット基本姿勢決定手段３３、優先順位決定手段３４、溶接打順決定手段３５、溶接ガン最適姿勢決定手段３６、および溶接ロボット最適姿勢決定手段３７を備える。
この溶接ロボット姿勢決定装置３０は、溶接ロボット１０、溶接ワーク、および周辺構造物の仮想モデルを構築して、これら仮想モデルを用いて溶接ロボット１０の姿勢を決定する。そして、決定した溶接ロボット１０の姿勢に基づいて、オフラインティーチングを行うためのティーチングデータを生成して、制御装置２０に送信する。
【００２０】
分割位置抽出手段３１は、溶接打点について、溶接ガン１８が溶接ワークや周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の溶接ガン１８が取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、この溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する。ここでは、分割位置で溶接可能範囲を等角度で３つに分割するものとする。
【００２１】
例えば、図１で示した溶接打点ＯＯについて、図３を参照しながら分割位置を検討する。
【００２２】
図３中、溶接打点ＯＯに対する全ての溶接ガン１８の進入方向を、溶接打点ＯＯを中心とする円Ｏで表す。ここで、溶接ガン１８の進入方向とは、円Ｏの中心から円周に向かう方向となる。
この円Ｏは、到達不可能範囲Ｏ４および到達可能範囲Ｏ３の２つの領域に分割される。
【００２３】
到達不可能範囲Ｏ４は、溶接ガン１８が溶接打点ＯＯに到達できない場合の、溶接ガン１８の姿勢の範囲である。これは、円Ｏの中心から到達不可能範囲Ｏ４の円弧に向かう方向であれば、どの方向に溶接ガン１８が進入しても、溶接ガン１８が溶接打点ＯＯに到達できないことを意味している。
すなわち、到達不可能範囲Ｏ４では、溶接ロボット１０の構造上の問題や、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７や溶接ガン１８が溶接ワーク２００、３００や周辺構造物に干渉することにより、溶接ガン１８が溶接打点ＯＯに到達できない。
【００２４】
また、到達可能範囲Ｏ３は、溶接ガン１８が溶接打点ＯＯに到達できる場合の、溶接ガン１８の姿勢の範囲である。これは、円Ｏの中心から到達可能範囲Ｏ３の円弧に向かう方向であれば、どの方向に溶接ガン１８が進入しても、溶接ガン１８が溶接打点ＯＯに到達できることを意味している。
【００２５】
この到達可能範囲Ｏ３には、溶接可能範囲Ｏ１が含まれる。
溶接可能範囲Ｏ１は、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７や溶接ガン１８が、溶接ワーク２００、３００や周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の、溶接ガン１８が取り得る姿勢の範囲である。これは、円Ｏの中心から溶接可能範囲Ｏ１の円弧に向かう方向に溶接ガン１８が進入するのであれば、どの方向でも、溶接ガン１８が溶接ワーク２００、３００や周辺構造物に干渉することなく、溶接打点ＯＯに到達できることを意味している。
この溶接可能範囲Ｏ１は、分割位置ＧＯ１〜ＧＯ４により、等角度で３分割されている。
【００２６】
したがって、到達可能範囲Ｏ３のうち溶接可能範囲Ｏ１を除いた残りの領域は、溶接ガン１８が溶接打点ＯＯに到達できるものの、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７や溶接ガン１８が溶接ワーク２００、３００や周辺構造物に干渉してしまう領域となる。
【００２７】
図２に戻って、溶接ロボット可能姿勢抽出手段３２は、各溶接打点について、分割位置における溶接ガン１８の姿勢に応じて溶接ロボット１０が取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として複数抽出するとともに、溶接ロボット１０が各溶接ロボット可能姿勢を取った場合の、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７の姿勢をそれぞれ算出する。
【００２８】
溶接ロボット基本姿勢決定手段３３は、各溶接打点について、溶接ロボット１０の基本となる姿勢を溶接ロボット基本姿勢として決定するとともに、溶接ロボット１０が溶接ロボット基本姿勢を取った場合の、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７の姿勢をそれぞれ算出する。
【００２９】
優先順位決定手段３４は、各溶接打点について、溶接ロボット基本姿勢から溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、複数の溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。
すなわち、溶接ロボット１０が複数の溶接ロボット可能姿勢を取った場合の溶接ロボット１０のアーム１２〜１７のそれぞれの姿勢と、溶接ロボット１０が溶接ロボット基本姿勢を取った場合の溶接ロボット１０のアーム１２〜１７の姿勢と、を比較する。そして、溶接ロボット基本姿勢を取った場合の溶接ロボット１０のアーム１２〜１７の姿勢に近いものから順に、溶接ロボット可能姿勢に高い優先順位を付与する。
【００３０】
溶接打順決定手段３５は、複数の溶接打点について、溶接する順番を溶接打順として決定する。
【００３１】
溶接ガン最適姿勢決定手段３６は、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合に、溶接打順の前後での溶接ガン１８の姿勢の変化が小さくなるように、各溶接打点について、複数の分割位置の中から１つを選択し、選択した分割位置における溶接ガン１８の姿勢を溶接ガン１８の最適姿勢として決定する。
【００３２】
溶接ロボット最適姿勢決定手段３７は、各溶接打点における溶接ガン１８の最適姿勢に対応する溶接ロボット可能姿勢を、溶接ロボット１０の最適姿勢として決定する。また、各溶接打点における溶接ガン１８の最適姿勢が複数ある場合は、溶接ロボット可能姿勢の優先順位に従って、溶接ロボット１０の最適姿勢を決定する。
【００３３】
以下に、溶接ロボット１０の姿勢を決定する手順を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３４】
図５は、溶接ロボット１０の溶接対象である溶接ワーク４００、５００の斜視図である。
溶接ワーク４００と溶接ワーク５００とは、一部が重なっており、この重なった部分には、溶接ロボット１０に割り当てられた複数の溶接打点ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤが予め設定されている。
【００３５】
図４に戻って、まず、ステップＳ１において、溶接打順決定手段３５により、溶接打順を決定する。
すなわち、図５に示した溶接ワーク４００、５００について、溶接打点ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤの順番に溶接するように、溶接打順を決定する。
【００３６】
ステップＳ２において、分割位置抽出手段３１により、溶接可能範囲を決定する。
すなわち、溶接打点ＡＡについて、図６（Ａ）に示すように、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７や溶接ガン１８が溶接ワーク２００、３００や周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の、溶接ガン１８が取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲Ａ１として決定する。また、溶接打点ＢＢ、ＣＣ、ＤＤについても、上述の溶接打点ＡＡと同様に、図６（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、溶接可能範囲Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ１、Ｄ２を決定する。
ここで、溶接打点ＡＡ、ＣＣについては、それぞれ、溶接可能範囲が１つであり、溶接打点ＢＢ、ＤＤについては、それぞれ、溶接可能範囲が２つとなっている。
【００３７】
ステップＳ３において、図７に示すように、分割位置抽出手段３１により、分割位置を抽出する。
すなわち、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、溶接可能範囲Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ１、Ｄ２を等角度で３分割する位置を、それぞれ、分割位置ＧＡ１〜ＧＡ４、ＧＢ１〜ＧＢ４、ＧＢ５〜ＧＢ８、ＧＣ１〜ＧＣ４、ＧＤ１〜ＧＤ４、ＧＤ５〜ＧＤ８として抽出する。
【００３８】
ステップＳ４において、溶接ロボット可能姿勢抽出手段３２により、溶接ロボット可能姿勢を抽出する。
すなわち、溶接打点ＡＡの分割位置ＧＡ１について、まず、分割位置ＧＡ１における溶接ガン１８の姿勢に応じて溶接ロボット１０が取りうる姿勢を、インバースキネマティクスロジックに基づいて、溶接ロボット１０の最適な溶接ロボット可能姿勢として１つだけ抽出する。次に、この溶接ロボット可能姿勢を取った場合の溶接ロボット１０の各軸値をそれぞれ算出する。
【００３９】
また、分割位置ＧＡ２〜ＧＡ４、ＧＢ１〜ＧＢ８、ＧＣ１〜ＧＣ４、ＧＤ１〜ＧＤ８についても、分割位置ＧＡ１と同様に、溶接ロボット１０の最適な溶接ロボット可能姿勢を１つずつ抽出し、これら溶接ロボット可能姿勢を取った場合の溶接ロボット１０の各軸値をそれぞれ算出する。
【００４０】
ステップＳ５において、溶接ロボット基本姿勢決定手段３３により、溶接ロボット基本姿勢を決定する。
すなわち、溶接ロボット１０の所定の姿勢を、溶接ロボット１０の基本となる姿勢である溶接ロボット基本姿勢として決定し、溶接ロボット基本姿勢を取った場合の溶接ロボット１０の各軸値を算出する。
【００４１】
ステップＳ６において、図８に示すように、優先順位決定手段３４により、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。
すなわち、溶接打点ＡＡの分割位置ＧＡ１〜ＧＡ４について、まず、ステップＳ４において算出した溶接ロボット可能姿勢のそれぞれに係る溶接ロボット１０の各軸値と、ステップＳ５において算出した溶接ロボット基本姿勢に係る溶接ロボット１０の各軸値と、を比較する。次に、比較した結果に基づいて、溶接ロボット基本姿勢に係る溶接ロボット１０の各軸値からの変化が小さいものから順に、溶接ロボット可能姿勢に高い優先順位ＲＡ１〜ＲＡ４を付与する。つまり、溶接ロボット可能姿勢ＲＡ１〜ＲＡ４のうち、溶接ロボット基本姿勢に係る溶接ロボット１０の各軸値からの変化が最も小さいのは、溶接ロボット可能姿勢ＲＡ１であり、最も変化が大きいのは、溶接ロボット可能姿勢ＲＡ４である。
また、溶接打点ＢＢ、ＣＣ、ＤＤについても、溶接打点ＡＡと同様に、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。このように、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７の姿勢の優先順位を決定するため、溶接ガン１８の姿勢も含めて優先順位を決定できる。
【００４２】
ステップＳ７において、図９に示すように、溶接ガン最適姿勢決定手段３６により、溶接ガン１８の最適姿勢を決定する。
【００４３】
すなわち、溶接打順が１番である溶接打点ＡＡについて、前の溶接打点における溶接ガン１８の姿勢に基づいて、溶接ガン１８の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置ＧＡ１〜ＧＡ４における溶接ガン１８の姿勢のうち、前の溶接打点における溶接ガン１８の姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点ＡＡでの溶接ガン１８の最適姿勢とする。
ここでは、図９のハッチング領域に示すように、溶接打点ＡＡでの溶接ガン１８の最適姿勢を、分割位置ＧＡ３における溶接ガン１８の姿勢とする。
【００４４】
また、溶接打順が２番である溶接打点ＢＢについて、溶接打順が１番である溶接打点ＡＡでの溶接ガン１８の最適姿勢に基づいて、溶接ガン１８の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置ＧＢ１〜ＧＢ８における溶接ガン１８の姿勢のうち、分割位置ＧＡ３における溶接ガン１８の最適姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点ＢＢでの溶接ガン１８の最適姿勢とする。
【００４５】
図６（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、分割位置ＧＢ１〜ＧＢ８のうち分割位置ＧＡ３の向きに最も近いのは、分割位置ＧＢ６である。よって、図９のハッチング領域に示すように、溶接打点ＢＢでの溶接ガン１８の最適姿勢を、分割位置ＧＢ６における溶接ガン１８の姿勢とする。
【００４６】
また、溶接打順が３番である溶接打点ＣＣについて、溶接打順が２番である溶接打点ＢＢでの溶接ガン１８の最適姿勢に基づいて、溶接ガン１８の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置ＧＣ１〜ＧＣ４における溶接ガン１８の姿勢のうち、分割位置ＧＢ６における溶接ガン１８の最適姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点ＣＣでの溶接ガン１８の最適姿勢とする。
【００４７】
図６（Ｂ）、（Ｃ）を参照すると、分割位置ＧＣ１〜ＧＣ４のうち分割位置ＧＢ６の向きに最も近いのは、分割位置ＧＣ４である。よって、図９のハッチング領域に示すように、溶接打点ＣＣでの溶接ガン１８の最適姿勢を、分割位置ＧＣ４における溶接ガン１８の姿勢とする。
【００４８】
また、溶接打順が４番である溶接打点ＤＤについて、溶接打順が３番である溶接打点ＣＣでの溶接ガン１８の最適姿勢に基づいて、溶接ガン１８の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置ＧＤ１〜ＧＤ８における溶接ガン１８の姿勢のうち、分割位置ＧＣ４における溶接ガン１８の最適姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点ＤＤでの溶接ガン１８の最適姿勢とする。
【００４９】
図６（Ｃ）、（Ｄ）を参照すると、分割位置ＧＤ１〜ＧＤ８のうち分割位置ＧＣ４の向きに最も近いのは、分割位置ＧＤ６である。よって、図９のハッチング領域に示すように、溶接打点ＤＤでの溶接ガン１８の最適姿勢を、分割位置ＧＤ６における溶接ガン１８の姿勢とする。
【００５０】
ステップＳ８において、図９に示すように、溶接ロボット最適姿勢決定手段３７により、溶接ロボット１０の最適姿勢を決定する。
すなわち、ステップＳ７で決定された、各溶接打点における溶接ガン１８の最適姿勢に対応する溶接ロボット可能姿勢を、溶接ロボット１０の最適姿勢として決定する。また、ステップＳ７で決定された各溶接打点における溶接ガン１８の最適姿勢が複数ある場合には、ステップＳ６で決定された溶接ロボット可能姿勢の優先順位に基づいて決定する。
【００５１】
ステップＳ９において、溶接打点ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤの全てについて、溶接ロボット１０の最適姿勢を決定したか否かを判別する。この判別がＹＥＳであれば、溶接ロボット１０の姿勢を決定する手順を終了し、ＮＯであれば、ステップＳ８に移る。
【００５２】
本実施の形態によれば、以下のような効果がある。
（１）本実施の形態における溶接ロボット１０の姿勢決定方法によれば、溶接打点ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤのそれぞれについて、複数の分割位置を抽出し、さらに、これら分割位置のそれぞれについて、溶接ロボット可能姿勢を１つ抽出する。そして、溶接打順の前後での溶接ガン１８の姿勢の変化が小さくなるように、溶接打点ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤのそれぞれについて、複数の分割位置の中から１つを選択する。この選択した分割位置における溶接ガン１８の姿勢を、溶接ガン１８の最適姿勢とし、この選択した分割位置における溶接ロボット１０の姿勢を、溶接ロボット１０の最適姿勢とする。
【００５３】
すなわち、従来のように、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定するのではなく、溶接可能範囲を複数の分割位置で分割して、この分割位置を用いて溶接ガン１８の最適姿勢や溶接ロボット１０の最適姿勢を決定する。このため、溶接可能範囲の角度が大きくても、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合の溶接ガン１８の姿勢の変化や溶接ロボット１０の姿勢の変化を小さくできるので、溶接ロボット１０の無駄な動作を削減できる。よって、溶接ロボット１０の動作を円滑にして、溶接工程のサイクルタイムを短縮できる。したがって、本実施の形態において決定した溶接ロボット１０の最適姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用でき、人手による微調整作業の工数を大幅に削減できる。
【００５４】
（２）また、溶接打点ＢＢ、ＤＤについて、溶接可能範囲がそれぞれ２つある。この場合、２つの溶接可能範囲Ｂ１、Ｂ２ごとに、それぞれを等角度で３等分する位置を分割位置として抽出するとともに、２つの溶接可能範囲Ｄ１、Ｄ２ごとに、それぞれを等角度で３等分する位置を分割位置として抽出する。
よって、１つの溶接打点に複数の溶接可能範囲がある場合でも、全ての溶接可能範囲から分割位置を抽出できるので、溶接ガン１８や溶接ロボット１０について最適な姿勢を確実に決定できる。
【００５５】
（３）また、各溶接打点における溶接ガン１８の最適姿勢が複数ある場合には、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。そして、溶接打順の前後での溶接ガン１８の姿勢の変化が小さくなるように、かつ、優先順位が高くなるように、各溶接打点について、分割位置の中から１つを選択する。
よって、各溶接打点に対する溶接ロボット可能姿勢が複数あっても、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を用いることで、１つの溶接打点に対して１つの溶接ロボット可能姿勢を抽出できる。
【００５６】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
例えば、ステップＳ４において、溶接打点ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤについて分割位置を決定する際に、溶接可能範囲Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ１、Ｄ２を等角度で３分割したが、これに限らない。例えば、５分割や６分割してもよいし、また、５°や１０°等、所定角度ごとに分割位置を決定してもよい。また、溶接打点ＢＢ、ＤＤについて、２つの溶接可能範囲Ｂ１、Ｂ２ごとに、分割数や分割する角度を設定したり、２つの溶接可能範囲Ｄ１、Ｄ２ごとに、分割数や分割する角度を設定したりしてもよい。
【００５７】
また、ステップＳ６において、溶接ロボット１０の所定の姿勢を、溶接ロボット基本姿勢として決定したが、これに限らない。例えば、溶接ロボット１０の各軸値が溶接ロボット１０の各軸の可動範囲の中央値となる姿勢や、溶接ロボット１０のアーム１２〜１７のたわみ量が少ない姿勢を、溶接ロボット基本姿勢として決定してもよい。また、溶接打点の近くに既にティーチングされている姿勢を参考にして、溶接ロボット基本姿勢を決定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの概略構成を示す図である。
【図２】溶接ロボット姿勢決定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】分割位置を説明するための模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの姿勢を決定する手順を示すフローチャートである。
【図５】溶接ロボットの溶接対象である溶接ワークの斜視図である。
【図６】溶接打点ごとの分割位置を説明するための模式図である。
【図７】溶接打点ごとの分割位置を示す図である。
【図８】溶接打点ごとの溶接ロボット可能姿勢の優先順位を示す図である。
【図９】溶接打点ごとの溶接ロボットの最適な姿勢を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…溶接ロボット
１８…溶接ガン
３０…溶接ロボット姿勢決定装置
３１…分割位置抽出手段
３２…溶接ロボット可能姿勢抽出手段
３３…溶接ロボット基本姿勢決定手段
３４…優先順位決定手段
３５…溶接打順決定手段
３６…溶接ガン最適姿勢決定手段
３７…溶接ロボット最適姿勢決定手段
１８２，１８３…ガンアーム
１８４，１８５…溶接電極
２００，３００，４００，５００…溶接ワーク
ＡＡ，ＢＢ，ＣＣ，ＤＤ，ＯＯ…溶接打点
ＧＡ１〜ＧＡ４，ＧＢ１〜ＧＢ８，ＧＣ１〜ＧＣ４，ＧＤ１〜ＧＤ８，ＧＯ１〜ＧＯ４…分割位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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