(57)【要約】【課題】作業ツールの種類に応じた最適なピッチ移動量が自動的に設定されるロボット制御装置を提供すること。【解決手段】ロボット２Ａ／２Ｂ／２Ｃの手首部に取り付けた作業ツール１Ａ／１Ｂ／１Ｃの制御点を、ティーチペンダントＴＰの手動操作によって所定のピッチ移動量だけ移動させるロボット制御装置ＲＣにおいて、作業ツール１Ａ／１Ｂ／１Ｃの種類に応じてピッチ移動量を自動的に設定するピッチ移動量自動設定部２２を備えた。作業ツール情報記憶部２３を参照し、現在の作業ツールが消耗電極アーク溶接トーチであると判定したときは、ワイヤ径記憶部２４に予め設定された溶接ワイヤ直径値に、割合記憶部２５に記憶された割合を乗じてピッチ移動量を算出して自動的に設定するようにした。これによって、教示作業時間を低減することができ、操作性を向上させることができる。【選択図】図１
2008290216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの手首部に取り付けた作業ツールの制御点を手動操作によって所定のピッチ移動量だけ移動させるロボット制御装置において、
前記作業ツールの種類に応じて前記ピッチ移動量を自動的に設定するピッチ移動量自動設定部を備えたことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記ピッチ移動量自動設定部は、前記作業ツールが消耗電極アーク溶接トーチであるときは、予め設定された溶接ワイヤ直径値に予め定めた割合を乗じて前記ピッチ移動量を算出し設定することを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記割合は、１／２であることを特徴とする請求項２記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記割合を任意に指定するための割合設定部を備えたことを特徴とする請求項２記載のロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業ツールの制御点を所定の微細量だけ移動させるロボット制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、産業用ロボットの手首部に取り付けた作業ツールの制御点を予め定めた微細量だけ移動させて、加工ワークに対する狙い位置を微調整しながら教示することが行われている。一般的に、微調整する際の操作のことをピッチ操作、微細量のことをピッチ移動量と呼ぶ（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、作業ツールとして消耗電極式のアーク溶接トーチを取り付けたアーク溶接ロボットを例にして、従来技術について説明する。
【０００４】
図３は、従来のアーク溶接ロボットのブロック図である。同図において、アーク溶接ロボット２はロボット制御装置ＲＣに接続されている。アーク溶接ロボット２の手首部には、作業ツールとして消耗電極式のアーク溶接トーチ１（以下、単に溶接トーチ１という。）が取り付けられている。溶接トーチ１には、溶加材としての溶接ワイヤ５が挿通され、溶接トーチ１から所定長さだけ突き出した状態になっている。
【０００５】
制御点Ｃは、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）とも呼ばれる動作制御の対象となる位置のことであり、アーク溶接ロボット２の場合、制御点Ｃは溶接トーチ１から突き出した溶接ワイヤ５の先端部に相当する。
【０００６】
ロボット制御装置ＲＣは、制御中枢となるＣＰＵ１１、一時的な記憶領域としてのＲＡＭ１２、各制御ソフトウェアが格納されたＲＯＭ１３、不揮発性記憶領域としてのハードディスク１４、アーク溶接ロボット２を駆動するための駆動制御部９を備えている。可搬式の操作部であるティーチペンダントＴＰは、ロボット制御装置ＲＣに接続されており、アーク溶接ロボット２を手動操作したり、後述する作業ツール情報、ワイヤ径、ピッチ移動量等の各種制御定数を設定したりすることができる。
【０００７】
ＲＯＭ１３は、アーク溶接ロボット２を動作制御するための信号を駆動制御部９に出力する動作制御部２１を備えている。ハードディスク１４は、作業ツール情報記憶部２３、ワイヤ径記憶部２４及びピッチ移動量記憶部２６を備えている。
【０００８】
作業ツール情報記憶部２３には、作業ツールの種類、ツールの形状を定義するツールパラメータ等、動作制御に必要な制御定数が記憶されている。ワイヤ径記憶部２４には、アーク溶接に必要な制御定数の１つとして溶接ワイヤの直径値（以下、ワイヤ径という）が記憶されている。ピッチ移動量記憶部２６にはピッチ移動量が記憶されている。ピッチ移動量は、初期値として適当な微細量（例えば０．５ｍｍ等）が予め設定されているが、作業者が所望値に変更することも可能である。
【０００９】
次に動作を説明する。作業者がティーチペンダントＴＰでピッチ操作を行うモードを選択し、所定のキー操作を行うことによってロボット制御装置ＲＣにピッチ操作信号Ｐｓが入力されると、アーク溶接ロボット２の制御点Ｃは、設定されたピッチ移動量だけ移動して停止する。
【００１０】
上述したように、ピッチ移動量は作業者自身が所望値を設定することが可能になっている。この所望値としては、上記したアーク溶接ロボットの場合はワイヤ径を１／２倍した値がよく使用される。例えば、現在使用中の溶接ワイヤのワイヤ径が１．６ｍｍなら、０．８ｍｍがピッチ移動量として設定される。以下、ワイヤ径の１／２倍を目安にする理由について説明する。
【００１１】
図４は、狙い位置を微調整する様子を説明するための図である。同図において、狙い位置Ｋは、作業者が溶接ワイヤ５の先端（制御点Ｃ）を移動させて教示したい位置である。しかし、同図（ａ）に示すように、溶接ワイヤ５の制御点Ｃが狙い位置Ｋに完全に一致するように移動させることは、ロボットの制御性能上の制限のために、困難である場合が多い。このため、同図（ｂ）に示すように、作業者は溶接品質に影響を及ぼさない範囲すなわち溶接ワイヤ５の半径分の狙い裕度を持たせた範囲で、狙い位置Ｋの教示を行っている。すなわちワイヤ径を１／２倍した値をピッチ移動量として設定し、ピッチ操作を繰り返して教示作業を行っている。
【００１２】
以上、アーク溶接トーチが消耗電極式である場合のピッチ移動量の目安について説明したが、非消耗電極式のときも同様に、タングステン電極の先端直径の１／２を目安にピッチ移動量を設定している。また、作業ツールとしてスポット溶接ガンを取り付けたスポット溶接ロボットの場合は、電極チップの先端直径の１／２を目安にピッチ移動量を設定している。また、作業ツールとして研削機、研磨機、把持ハンド等を取り付けたロボットの場合は、各作業ツールの形状、特徴に応じたピッチ移動量を設定している。
【特許文献１】特開２００１−２６９８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、使用中の溶接ワイヤのワイヤ径、作業ツールの形状等に応じてピッチ移動量の所望値を作業者が予め設定しているが、逆に言えば、現在使用中の作業ツールに合わせた最適なピッチ移動量を、作業者が手作業で設定するという手間が必要であるという課題を有していた。例えば上述した消耗電極式のアーク溶接ロボットの場合、溶接ワイヤには様々な径のものが存在するために、ロボットの使用前に現在使用中のワイヤ径を確認してから所望値を設定する作業が必要であるという課題を有していた。
【００１４】
また、ピッチ移動量を設定する手段が備えられていても、マニュアルの不備、作業者への教育不足等のために、ピッチ移動量を初期値から所望値に変更せずに操作性の悪いまま使われてしまうことがあった。その結果、狙い位置の教示が狙い裕度の範囲から外れてしまい、溶接品質に悪影響を及ぼすという課題があった。
【００１５】
さらに、現在の産業用ロボットにおいては、１台のロボット制御装置に接続された１台のロボットに対し、ツールチェンジャと呼ばれる作業ツール交換機能によって複数の作業ツールを切り替えて使用したり、異なる作業ツールを備えた複数のロボットを同時に制御したりすることが一般的になっている。このようなロボットにおいては、ピッチ移動量を作業ツール毎またはロボット毎に設定できないために、例えば１台のアーク溶接ロボットで異なるワイヤ径を有した複数の溶接トーチを切り替えて使用する場合は、教示の際に、選択中の溶接トーチに応じてピッチ移動量を都度設定する必要があった。また、１台のロボット制御装置にアーク溶接ロボット、スポット溶接ロボット、ハンドリングロボット等が接続されて制御される場合も、作業ツールに応じたピッチ移動量を教示時に都度設定する必要があった。
【００１６】
そこで、本発明は、作業ツールの種類に応じた最適なピッチ移動量が自動的に設定されることによって教示作業時間を低減することができるロボット制御装置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】
【００１７】
上記目的を達成するために、第１の発明は、ロボットの手首部に取り付けた作業ツールの制御点を手動操作によって所定のピッチ移動量だけ移動させるロボット制御装置において、前記作業ツールの種類に応じて前記ピッチ移動量を自動的に設定するピッチ移動量自動設定部を備えたことを特徴とするロボット制御装置である。
【００１８】
第２の発明は、前記ピッチ移動量自動設定部は、前記作業ツールが消耗電極アーク溶接トーチであるときは、予め設定された溶接ワイヤ直径値に予め定めた割合を乗じて前記ピッチ移動量を算出し設定することを特徴とする第１の発明記載のロボット制御装置である。
【００１９】
第３の発明は、前記割合は、１／２であることを特徴とする第２の発明記載のロボット制御装置である。
【００２０】
第４の発明は、前記割合を任意に指定するための割合設定部を備えたことを特徴とする第２の発明記載のロボット制御装置である。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、作業ツールの種類に応じたピッチ移動量が自動的に設定されるようにしている。例えば、アーク溶接ロボット、スポット溶接ロボット等の複数のロボットが接続されている場合、１台のロボットで作業ツールを切り替えて使用する場合等、現在使用中の作業ツールに応じて、作業者が手動操作のたびにピッチ移動量を設定する必要がないので、作業工数を低減することができる。
【００２２】
第２の発明によれば、作業ツールが消耗電極式のアーク溶接トーチのときは、予め設定されたワイヤ径に基づいてピッチ移動量を自動的に設定するようにしている。すなわち、ワイヤ径を基準にした、消耗電極アーク溶接に最適なピッチ移動量が自動的に設定されるので、第１の発明が奏する効果に加えて、狙い位置の教示を容易に行うことができる。また、ワイヤ径は消耗電極アーク溶接に必須且つ予め定めるべき制御定数なので、作業者はピッチ移動量を意識して設定しなくても、ワイヤ径に基づく最適値が自動的に設定される。さらに、操作性が向上するとともに常に狙い裕度の範囲で狙い位置を教示できるので溶接品質を向上させることもできる。
【００２３】
第３の発明によれば、ワイヤ径に対する割合を１／２としたので、第１及び第２の発明が奏する効果に加えて、狙い位置の教示を、より一層容易に行うことができる。
【００２４】
第４の発明によれば、ワイヤ径に対する割合を任意に指定するための割合設定部を備えたので、第１及び第２の発明が奏する効果に加えて、狙い裕度に合わせた、より最適なピッチ移動量を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、発明の実施形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の産業用ロボットのブロック図である。同図において、従来技術の図３と同一のものについては同符号を付与して説明を適宜省略する。
【００２７】
アーク溶接ロボット２Ａ、アーク溶接ロボット２Ｂ及びスポット溶接ロボット２Ｃは、ロボット制御装置ＲＣに接続されている。各ロボットの手首部には、作業ツールとしての溶接トーチまたはスポット溶接ガンが取り付けられている。すなわち、アーク溶接ロボット２Ａには溶接トーチ１Ａが、アーク溶接ロボット２Ｂには溶接トーチ１Ｂが、スポット溶接ロボット２Ｃにはスポット溶接ガン１Ｃが、それぞれ取り付けられている。溶接トーチ１Ａ及び１Ｂには、溶加材としての溶接ワイヤ５Ａ及び５Ｂがそれぞれ挿通され、溶接トーチ１Ａ及び１Ｂから所定長さだけ突き出した状態になっている。
【００２８】
各作業ツールの制御点Ｃａ〜Ｃｃは、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）とも呼ばれる動作制御の対象となる位置のことであり、制御点Ｃａは溶接ワイヤ５Ａの先端部に、制御点Ｃｂは溶接ワイヤ５Ｂの先端部に、制御点Ｃｃは電極チップによる加圧点に、各々相当する。
【００２９】
ロボット制御装置ＲＣは、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、各ロボット２Ａ〜２Ｃをそれぞれ駆動するための駆動制御部９Ａ〜９Ｃを備えている。ティーチペンダントＴＰは、ロボット２Ａ〜２Ｃのいずれかを選択して手動操作したり、後述する作業ツール情報、ワイヤ径等の各種設定を行ったりするためのものである。
【００３０】
ＲＯＭ１３は、動作制御部２１及びピッチ移動量自動設定部２２を備えている。  動作制御部２１は、各ロボットを動作制御するための信号を駆動制御部９Ａ〜９Ｃに出力したり、現在選択中の作業ツールを識別し、後述する作業ツール情報記憶部２３から必要な制御定数を読み出して設定したりする。ピッチ移動量自動設定部２２は、現在選択中の作業ツールの種類に応じてピッチ移動量を自動的に算出して設定する。ピッチ移動量自動設定部２２については、後述する。
【００３１】
ハードディスク１４は、作業ツール情報記憶部２３、ワイヤ径記憶部２４、割合記憶部２５、ピッチ移動量記憶部２６を備えている。
【００３２】
作業ツール情報記憶部２３には、作業ツール毎に、作業ツールの種類、ツールの形状を定義するツールパラメータ等、動作制御に必要な制御定数が記憶されている。同図では作業ツールが３個存在するので、３個分の作業ツール情報が記憶されている。なお、作業ツール情報には、上記制御定数に加えてピッチ移動量の所望値を設定・記憶できるようにしてもよい。以下では、溶接トーチ１Ａ及び溶接トーチ１Ｂの作業ツール情報にはピッチ移動量の所望値が記憶されておらず、スポット溶接ガン１Ｃの作業ツール情報にはピッチ移動量の所望値が記憶されているものとして説明する。
【００３３】
ワイヤ径記憶部２４には、アーク溶接に必要な制御定数の１つとしてワイヤ径が記憶されている。ワイヤ径は、上記した作業ツール情報と関連づけて記憶しておくか、もしくは作業ツール情報の１つとして作業ツール情報記憶部２３に記憶しておいても良い。割合記憶部２５には、ピッチ移動量の算出に使用される、ワイヤ径に対する割合が記憶されている。この割合は１／２であることが望ましいが、割合設定部を備えることによって、ティーチペンダントＴＰから作業者が任意の割合を指定できるように構成しても良い。ピッチ移動量記憶部２６には、ピッチ移動量自動設定部２２によって算出されたピッチ移動量が記憶される。
【００３４】
次に、作業ツールの種類に応じてピッチ移動量が自動的に設定される動作を説明する。
【００３５】
図２は、ピッチ移動量自動設定部２２の処理の流れを示すフローチャートである。同図のステップＳ１において、現在選択されているロボットに取り付けられた作業ツールの作業ツール情報を読み出す。次にステップＳ２において、作業ツール情報に基づき、現在の作業ツールが消耗電極アーク溶接トーチか否かを判定する。消耗電極アーク溶接トーチであると判定したときはステップＳ３に、消耗電極アーク溶接トーチでないと判定した場合は、ステップＳ５に処理を移す。
【００３６】
ステップＳ３において、ワイヤ径及び割合を読み出す。そして、ステップＳ４において、ワイヤ径に割合を乗じてピッチ移動量を算出する。
【００３７】
ステップＳ５において、消耗電極アーク溶接トーチである場合はステップＳ４で算出したピッチ移動量を、消耗電極アーク溶接トーチでない場合はステップＳ１で読み出した作業ツール情報に記憶されているピッチ移動量を、ピッチ移動量記憶部２６に記憶する。
【００３８】
上記ステップによって、現在選択中の作業ツールに応じたピッチ移動量が自動的に設定される。そして、作業者の操作によってティーチペンダントＴＰからピッチ操作信号Ｐｓが入力されると、選択中のロボットの制御点が、設定されたピッチ移動量だけ移動して停止する。
【００３９】
以上説明したように、作業ツールの種類に応じたピッチ移動量が自動的に設定されるようにしている。例えば、アーク溶接ロボット、スポット溶接ロボット等の複数のロボットが接続されている場合、１台のロボットで作業ツールを切り替えて使用する場合等、現在使用中の作業ツールに応じて、作業者が手動操作のたびにピッチ移動量を設定する必要がないので、作業工数を低減することができる。
【００４０】
特に作業ツールが消耗電極アーク溶接トーチのときは、予め設定されたワイヤ径に基づいてピッチ移動量を算出するようにしている。すなわち、ワイヤ径を基準にした、消耗電極アーク溶接に最適なピッチ移動量が自動的に設定されるので、上記効果に加えて、狙い位置の教示を容易に行うことができる。また、ワイヤ径は消耗電極アーク溶接に必須且つ予め定めるべき制御定数なので、作業者はピッチ移動量を意識して設定しなくても、ワイヤ径に基づく最適値が自動的に設定される。さらに、操作性が向上するとともに常に狙い裕度の範囲で狙い位置を教示できるので溶接品質を向上させることもできる。
【００４１】
また、ワイヤ径に対する割合を１／２としたので、上記効果に加えて、狙い位置の教示を、より一層容易に行うことができる。
【００４２】
また、ワイヤ径に対する割合を任意に指定するための割合設定部を備えたので、上記効果に加えて、狙い裕度に合わせた最適なピッチ移動量を設定することができる。
【００４３】
以上説明した実施形態では、１台のロボット制御装置にアーク溶接ロボット２台及びスポット溶接ロボット１台が接続されている例を示したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。１台のアーク溶接ロボットで複数の溶接トーチをツールチェンジャ機構で切り替えて使用する場合も、上記した手法と同様に、ピッチ移動量を自動的に算出し設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の産業用ロボットのブロック図である。
【図２】本発明のピッチ移動量自動設定部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】従来のアーク溶接ロボットのブロック図である。
【図４】狙い位置を微調整する様子を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１            溶接トーチ
１Ａ            溶接トーチ
１Ｂ            溶接トーチ
１Ｃ            スポット溶接ガン
２            アーク溶接ロボット
２Ａ            アーク溶接ロボット
２Ｂ            アーク溶接ロボット
２Ｃ            スポット溶接ロボット
５            溶接ワイヤ
５Ａ            溶接ワイヤ
５Ｂ            溶接ワイヤ
９            駆動制御部
９Ａ            駆動制御部
９Ｂ            駆動制御部
９Ｃ            駆動制御部
１４            ハードディスク
２１            動作制御部
２２            ピッチ移動量自動設定部
２３            作業ツール情報記憶部
２４            ワイヤ径記憶部
２５            割合記憶部
２６            ピッチ移動量記憶部  
Ｋ            狙い位置
Ｃａ            制御点
Ｃｂ            制御点
Ｃｃ            制御点
Ｐｓ            ピッチ操作信号
ＲＣ            ロボット制御装置
ＴＰ            ティーチペンダント
【図１】
2008290216.tif 000003
【図２】
2008290216.tif 000004
【図３】
2008290216.tif 000005
【図４】
2008290216.tif 000006