【手続補正書】
【提出日】平成21年1月21日(2009.1.21)
【手続補正１】
【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】
多関節溶接ロボットのアーム先端に設けられた溶接トーチの移動経路として教示された複数の教示点を連結して構成され、前記溶接トーチの進行方向が途中で変化する主軌道上に、多数の補間点を設け、各補間点に前記主軌道に対して直交する方向の所定の変位量を設定し、前記溶接トーチを各補間点の変位位置に従って移動させることにより、当該溶接トーチを前記主軌道上でウィービング動作をさせながら移動させる溶接ロボット制御装置であって、
隣接する教示点間から前記主軌道の進行方向を演算し、その進行方向が所定の角度以上に変化する教示点を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された教示点の直後の補間点から前記主軌道の進行方向に配置される所定数の補間点について、各補間点の前記変位位置を、前記教示点の直前の補間点の変位位置から前記教示点の直後の補間点の変位位置に向かうベクトルを縮小したベクトルで逆方向に変化させた位置に補正する位置補正手段と、
を備えたことを特徴とする溶接ロボット制御装置。
【請求項２】
前記主軌道の進行方向の変化する角度が増加するのに応じて前記位置補正手段により変位位置が補正される補間点の数を増加させる補正数変更手段を更に備える、請求項１に記載の溶接ロボット制御装置。
【請求項３】
多関節溶接ロボットのアーム先端に設けられた溶接トーチの移動経路として教示された複数の教示点を連結して構成された主軌道上に多数の補間点を設け、各補間点に前記主軌道に対して直交する方向の所定の変位量を設定し、前記溶接トーチを各補間点の変位位置に従って移動させることにより、当該溶接トーチを前記主軌道上でウィービング動作をさせながら移動させる溶接ロボット制御装置であって、
前記教示点間毎の前記ウィービング動作における振幅のデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された振幅のデータより前記ウィービング動作における振幅のデータが所定の閾値以上に変化する教示点を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された教示点の直後の補間点から前記主軌道の進行方向に配置される所定数の補間点について、各補間点の前記変位位置を、前記教示点の直前の補間点の変位位置から前記教示点の直後の補間点の変位位置に向かうベクトルを縮小したベクトルで逆方向に変化させた位置に補正する位置補正手段と、
を備えたことを特徴とする溶接ロボット制御装置。
【請求項４】
前記ウィービング動作における振幅の変化割合が増加するのに応じて前記位置補正手段により変位位置が補正される補間点の数を増加させる補正数変更手段を更に備える、請求項３に記載の溶接ロボット制御装置。
【請求項５】
前記位置補正手段は、下記演算式（１）により前記所定数の補間点の各補間点の前記変位位置を補正することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の溶接ロボット制御装置。
【数１】
2007216232.tif 000001
但し、Ｐｗ(m)’：補正後の変位位置
Ｐｗ(m)  ：補正前の変位位置
ｄ’：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化する教示点の直前の補間点の変位位置から前記教示点の直後の補間点の変位位置に向かうベクトル
Ｔ：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化する教示点の直前の補間点から変位位置が補正される複数の補間点を溶接トーチが移動するまでに要する時間
ｔ0：隣接する補間点間を溶接トーチが移動するのに要する時間
ｃ：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化した直後から複数の補間点に順番に付される、ｃ・ｔ０がＴを超えない番号
【請求項６】
前記算出手段により算出された教示点の直後の補間点から前記主軌道の進行方向に配置される所定数の補間点について、各補間点における前記溶接トーチの姿勢を、下記演算式（５）により補正する姿勢補正手段を更に備えたことを特徴とする、請求項１、２、５に記載の溶接ロボット制御装置。
【数４】
2007216232.tif 000002
但し、Ｒｗ(m)’：補正後の溶接トーチの姿勢
Ｒｗ(m)  ：補正前の溶接トーチの姿勢
Ｋr：主軌道の方向が変化する前の溶接トーチの姿勢から主軌道の方向が変化
した後の溶接トーチの姿勢へ変化させるための回転中心軸ベクトル
Δφ：主軌道の方向が変化する前の溶接トーチの姿勢から主軌道の方向が変化した後の溶接トーチの姿勢へ変化させるための回転角度
Ｔ：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化する教示点の直前の補間点から変位位置が補正される複数の補間点を溶接トーチが移動するまでに要する時間
ｔ0：隣接する補間点間を溶接トーチが移動するのに要する時間
ｃ：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化した直後から複数の補間点に順番に付される、ｃ・ｔ０がＴを超えない番号
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ウィービング中の溶接トーチのＴＣＰ位置は、教示点間を補間して得た主軌道上の各補間点に対して進行方向座標系を定義し、その座標系で算出されるウィービング変位量を溶接ロボット１００の設置位置に定義される基本座標系における各補間点の座標に加算することで決定される。例えば、図１３に示すように、教示点Ｑ１，Ｑ２間をｒ個の補間点Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｒで直線補間する場合、例えば、補間点Ｐ１における溶接トーチ１０３のＴＣＰ位置は、補間点Ｐ１に進行方向座標系（ｎ，ｏ，ａ）を定義し、例えばｏ方向が溶接面に沿う方向であるとすると、当該ｏ方向にウィービング変位量Ｈだけ移動した点Ｐｗ１がウィービング中の溶接トーチ１０３のＴＣＰ位置になる。なお、図１３において、ｔが溶接トーチ１０３の軸方向の単位ベクトルとすると、ａはＱ１Ｑ２方向の単位ベクトル、ｏはｔとａに対して垂直方向の単位ベクトル、ｎはｏとａに対して垂直方向の単位ベクトルである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、請求項１ないし４に記載の溶接ロボット制御装置において、前記位置補正手段は、下記演算式（１）により前記所定数の補間点の各補間点の前記変位位置を補正するとよい（請求項５）。
【数１】
2007216232.tif 000003
但し、Ｐｗ(m)’：補正後の変位位置
Ｐｗ(m)  ：補正前の変位位置
ｄ’：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化する教示点の直前の補間点の変位位置から前記教示点の直後の補間点の変位位置に向かうベクトル
Ｔ：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化する教示点の直前の補間点から変位位置が補正される複数の補間点を溶接トーチが移動するまでに要する時間
ｔ0：隣接する補間点間を溶接トーチが移動するのに要する時間
ｃ：主軌道の進行方向又はウィービング振幅が変化した直後から複数の補間点に順番に付される、ｃ・ｔ０がＴを超えない番号
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図１では、教示点Ｑ１Ｑ３間の溶接トーチの主軌道Ｌは直線であるから、各補間点Ｐ(m)における進行方向座標系は同一である。従って、溶接トーチはほぼ正弦波状にＴＣＰ
位置Ｐｗ(m)を変位させながら主軌道Ｌ上を移動することになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、図２において、Ｐｗ(11)’，Ｐｗ(12)’は、補間点Ｐ(11)，Ｐ(12)に対する溶接トーチのＴＣＰ位置を補正した位置を示している。背景技術の欄で説明したように、教示点Ｑ２で主軌道Ｌの進行方向を大きく屈曲させると、教示点Ｑ２より後の補間点Ｐ(11)に対する溶接トーチのＴＣＰ位置は大きく変化し、これにより補間点Ｐ(10)における溶接トーチのＴＣＰ位置Ｐｗ(10)から補間点Ｐ(11) における溶接トーチのＴＣＰ位置Ｐｗ(11)に移動する際の溶接トーチの移動ベクトルはｄ（図１参照）からｄ’（図２参照）に急変し、溶接トーチの飛びが発生することになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【数１】
2007216232.tif 000004
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
なお、（１）式において、Ｐｗ(m)、Ｐｗ(m)’は、それぞれ補間点Ｐ(m)のウィービング変位量加算後のＴＣＰ位置の補正前と補正後の座標である。ｄ’は、主軌道の方向が変化する直前の補間点Ｐ(r)のＴＣＰ位置Ｐｗ(r)から主軌道の方向が変化した直後の補間点Ｐ(r+1)のＴＣＰ位置Ｐｗ(r+1)へのベクトル（以下、「飛びベクトル」という）であり、図２の例ではｄ’＝Ｐｗ(11)−Ｐｗ(10)となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
なお、図２の例では、ｃ＝３であったが、一般に、ｃ・ｔ０＜τ／４を満たすｃの最大値をＣとすると、主軌道の方向が変化した直後の補間点Ｐ(r+1)からＣ個の補間点Ｐ(r+Ｃ)についてＴＣＰ位置が補正されるとすると、各ＴＣＰ位置Ｐｗ(r+1)，Ｐｗ(r+2)，…，Ｐｗ(r+Ｃ)は、それぞれ、Ｐｗ(r+1)’，Ｐｗ(r+2) ’，…，Ｐｗ(r+C)’に補正される。なお、ｄ’は、補間点Ｐ(r)のＴＣＰ位置Ｐｗ(r)から補間点Ｐ(r+1)のＴＣＰ位置Ｐｗ(r+1)に向かうベクトルである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
【数３】
2007216232.tif 000005
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
各アーム１２に設けられた駆動モータ１３は、溶接ロボット制御装置２０からの駆動信号によって回転駆動され、この各駆動モータ１３が回転駆動されることにより、各アーム１２が変位し、結果的に溶接トーチ１４が上下前後左右に移動可能とされる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２１に対して作業領域を提供するものであり、計算データ等を一時的に記憶する。ＲＡＭ２２は、例えば後述する動作命令バッファ４１、軌道バッファ４２、補間点バッファ４３、又は関節角度バッファ４４として機能する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
ステップＳ２６では、姿勢飛びフラグがＯＮか否か判別される（Ｓ２６）。姿勢飛びフラグがＯＮの場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、溶接トーチの姿勢Ｒｗ’(m)が算出されて（Ｓ２７）、終了する。溶接トーチの姿勢Ｒｗ(m)’は式（５）により算出される。姿勢飛びフラグがＯＦＦの場合（Ｓ２６：ＮＯ）、終了する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２９】
なお、（２）式で算出されるＴＣＰ位置Ｐｗ(11)’は、ＴＣＰ位置Ｐｗ(11)に−（２／３）・ｄ’のベクトルを加算した位置であるから、図１１に示すように、ＴＣＰ位置Ｐｗ(10)とＴＣＰ位置Ｐｗ(11)を結ぶ線分を１：２で内分した位置となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
【図１】溶接トーチの飛びを抑制する方法を説明するための図で、主軌道の進行方向が変化しないときの溶接トーチのＴＣＰ位置を示す図である。
【図２】溶接トーチの飛びを抑制する方法を説明するための図で、主軌道の進行方向が変化したときの溶接トーチのＴＣＰ位置を示す図である。
【図３】溶接トーチの姿勢の補正を表す図である。
【図４】本願発明に係る溶接ロボット制御装置が適用される溶接ロボット制御システムを示す構成図である。
【図５】溶接ロボット制御装置の内部構成及びその周辺装置を示すブロック図である。
【図６】サーボドライバによるサーボ制御の概念を示すブロック図である。
【図７】ＣＰＵ及びＲＡＭの実際的な機能をブロックにして表した場合の構成図である。
【図８】関節角度生成部の機能を更に細かくブロックにして表した場合の構成図である。
【図９】関節角度生成部で実行される、ウィービング動作における溶接トーチの飛びを抑制する制御のメインフローチャートである。
【図１０】飛び補正の制御を示すフローチャートである。
【図１１】溶接トーチの飛びを抑制する方法を説明するための図で、ウィービング振幅が途中で急変したときの溶接トーチのＴＣＰ位置を示す図である。
【図１２】ウィービング動作を説明するための図である。
【図１３】ウィービング中の溶接トーチのＴＣＰ位置を説明する図である。
【図１４】進行方向が変化したときのＴＣＰ位置の変化について説明する図である。