(57)【要約】【課題】再生時におけるポジショナ据付位置の切り替えにオペレータによる操作の介在がなくてすみ、溶接ロボット装置の自動運転効率の向上を図ること。【解決手段】ティーチングプレイバック式の溶接ロボットとポジショナ据付位置を複数位置とりうるポジショナとを備えた溶接ロボット装置において、予め、複数のポジショナ据付位置毎に、溶接ロボット座標系からみたポジショナ座標系の相対位置を求めてそれぞれ記憶しておき、再生時に際し、教示データとして記憶させているポジショナ据付情報命令の実行によって複数のポジショナ設置位置のうちから指定されたポジショナ据付位置を認識し、この指定されたポジショナ据付位置において、当該ポジショナ据付位置について予め記憶させている溶接ロボット座標系とポジショナ座標系間相対位置に基づいて、前記溶接ロボットと前記ポジショナを協調動作させることを特徴とする溶接ロボット装置の制御方法。【選択図】　　　　　図１
2004009279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークのアーク溶接を行うティーチングプレイバック式の溶接ロボットと、前記ワークを位置決め保持する一方、前記溶接ロボットに対する据付位置を複数位置とりうるポジショナと、前記溶接ロボット及び前記ポジショナの動作を制御する制御装置と、前記ポジショナをその据付位置に移動させ位置決めするためのポジショナ据付位置制御装置とを備えた溶接ロボット装置において、前記溶接ロボットと前記ポジショナの協調動作を行う制御方法であって、
予め、前記複数のポジショナ据付位置毎に、前記溶接ロボットの座標系からみた前記ポジショナの座標系の相対位置を求めて前記制御装置にそれぞれ記憶しておき、再生時に際し、前記制御装置に教示データとして記憶させているポジショナ据付情報命令の実行によって複数のポジショナ設置位置のうちから指定されたポジショナ据付位置を認識し、この指定されたポジショナ据付位置において、該ポジショナ据付位置についての前記予め記憶させている溶接ロボット座標系とポジショナ座標系間相対位置に基づいて、前記溶接ロボットと前記ポジショナを協調動作させることを特徴とする溶接ロボット装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ロボットとポジショナ据付位置を複数位置とりうるポジショナとを備えた溶接ロボット装置において、各ポジショナ据付位置にて溶接ロボットとポジショナとの協調動作制御を行う溶接ロボット装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークをアーク溶接するティーチングプレイバック式の溶接ロボットの適用範囲の拡大と溶接作業の高能率化を図るために、溶接ロボット装置（溶接ロボットシステム）として、溶接ロボットと、１軸以上の回転軸を有し、ワークを位置決め保持する一方、前記溶接ロボットに対する据付位置（設置位置）を複数位置とりうるポジショナと、前記溶接ロボット及び前記ポジショナの動作を制御する制御装置と、前記ポジショナをその据付位置に移動させ位置決めするためのポジショナ据付位置制御装置とを備えたものが知られている。なお、この場合、溶接ロボット装置の自動運転が可能なように、ワーク搬送装置により、ワークを搬入し、前記ポジショナのワーク取付け用盤面に自動的に取り付けること、また、溶接ロボットによって自動溶接されたワークを、ワーク取付け用盤面から自動的に取り外して搬出することができるようになっている。
【０００３】
一方、ティーチングプレイバック式の溶接ロボットとポジショナの協調動作は、ワークをポジショナに搭載してワークの姿勢を変えながら自動溶接作業を行うのに極めて有効な機能である。この協調動作を行うためには、ポジショナ座標系で表された位置について溶接ロボット座標系における位置を計算し、その結果に基づいて溶接ロボットを制御することになり、溶接ロボットの座標系からみたポジショナの座標系の相対位置（含む姿勢）を求める必要がある。
【０００４】
ポジショナ据付位置を複数位置とりうる前記溶接ロボット装置では、各ポジショナ据付位置にて溶接ロボットとポジショナとの協調動作を行う必要がある。
【０００５】
そこで、従来、協調動作の対象となるポジショナを切り替えて、ティーチングプレイバック式のロボットと第１のポジショナとの協調動作、あるいは前記ロボットと第２のポジショナとの協調動作を可能とする産業用ロボットシステムが開示されている（特開平６−２７８０６３号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した産業用ロボットシステムでは、ロボットに対して協調動作させるポジショナの指定を再生作業の都度、オペレータによる教示ペンダント（ティーチングボックス）の操作によって行うようにしたものであるから、ロボットの自動運転効率が低下するという欠点があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ティーチングプレイバック式の溶接ロボットとポジショナ据付位置を複数位置とりうるポジショナとを各ポジショナ据付位置にて協調動作させるに際し、教示データとしてポジショナ据付位置を指定し記憶させておくことにより、再生時におけるポジショナ据付位置の切り替えにオペレータによる操作の介在がなくてすみ、溶接ロボット装置の自動運転効率の向上を図ることができるようにした、溶接ロボット装置の制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による溶接ロボット装置の制御方法は、ワークのアーク溶接を行うティーチングプレイバック式の溶接ロボットと、前記ワークを位置決め保持する一方、前記溶接ロボットに対する据付位置を複数位置とりうるポジショナと、前記溶接ロボット及び前記ポジショナの動作を制御する制御装置と、前記ポジショナをその据付位置に移動させ位置決めするためのポジショナ据付位置制御装置とを備えた溶接ロボット装置において、前記溶接ロボットと前記ポジショナの協調動作を行う制御方法であって、予め、前記複数のポジショナ据付位置毎に、前記溶接ロボットの座標系からみた前記ポジショナの座標系の相対位置を求めて前記制御装置にそれぞれ記憶しておき、再生時に際し、前記制御装置に教示データとして記憶させているポジショナ据付情報命令の実行によって複数のポジショナ設置位置のうちから指定されたポジショナ据付位置を認識し、この指定されたポジショナ据付位置において、該ポジショナ据付位置についての前記予め記憶させている溶接ロボット座標系とポジショナ座標系間相対位置に基づいて、前記溶接ロボットと前記ポジショナを協調動作させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明による溶接ロボット装置の制御方法は、ティーチングプレイバック式の溶接ロボットとこの溶接ロボットに対するポジショナ据付位置を複数位置とりうるポジショナとを各ポジショナ据付位置にて協調動作させるに際し、溶接ロボット及びポジショナの動作を制御する制御装置に教示データとしてポジショナ据付位置を指定して記憶させている。これにより、本発明による溶接ロボット装置の制御方法によると、再生時におけるポジショナ据付位置の切り替えにオペレータによる操作の介在がなくてすみ、溶接ロボット装置の自動運転効率の向上を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の制御方法が適用される溶接ロボット装置の全体構成を示す図である。また、図２はポジショナ据付位置１でのポジショナと溶接ロボットとの位置関係を示す図、図３は図２のポジショナ据付位置１にて小形のワークを溶接する場合を示す図、図４はポジショナ据付位置２でのポジショナと溶接ロボットとの位置関係を示す図、図５は図４のポジショナ据付位置２にて大形のワークを溶接する場合を示す図である。
【００１１】
この溶接ロボット装置は、図１に示すように、ワーク（図示省略）を位置決め保持する１軸両持ち式のポジショナ２１を有する自走式ポジショナ装置２０と、６自由度を有し、ワークをアーク溶接するティーチングプレイバック式の溶接ロボット１０と、溶接ロボット１０及びポジショナ２１の動作を制御する制御装置４０と、教示作業に用いられる教示ペンダント５０と、溶接電源６０とにより構成されている。溶接ロボット１０の手首部には溶接ワイヤ１２を支持する溶接トーチ１１が取り付けられている。溶接ワイヤ１２は図示しないワイヤ送給装置により溶接トーチ１１に送給されるようになっている。溶接電源６０は、前記ワイヤ送給装置を介して溶接ワイヤ１２とワークとの間に電圧を印加してアークを発生させるようになっている。
【００１２】
前記自走式ポジショナ装置２０は、図１に示すように、この実施形態では１軸両持ち式のポジショナ２１と、このポジショナ２１を搭載し、敷設されたレール２３，２３上を移動するポジショナ搭載台車（図示省略）と、このポジショナ搭載台車を駆動制御することによってポジショナ２１をその据付位置に移動させ位置決めするポジショナ据付位置制御装置３０とにより構成されている。ポジショナ２１の対向配置された回転（回動）自在なワーク取付け用定盤２２ａ，２２ｂのうち、一方のワーク取付け用定盤２２ａが図示しないモータによって直接的に回転（回動）駆動される駆動側となっている。
【００１３】
この実施形態では、溶接ロボット１０に対するポジショナ据付位置として、例えば、図２に示すポジショナ据付位置１と、図４に示すポジショナ据付位置２とが定められている。図２において、Σｒは　空間３軸直角座標系をなす溶接ロボット座標系を表し、Σｐ１は空間３軸直角座標系をなすポジショナ座標系を表し、Ｖ１は溶接ロボット座標系Σｒからみたポジショナ座標系Σｐ１の相対位置を表している。また、図４において、Σｐ２は空間３軸直角座標系をなすポジショナ座標系を表し、Ｖ２は溶接ロボット座標系Σｒからみたポジショナ座標系Σｐ２の相対位置を表している。ポジショナ据付位置１の場合、図３に示すように、例えば小形のワークＷの溶接を行う。また、ポジショナ据付位置２の場合、図５に示すように、例えば大形のワークＷ’の溶接を行う。
【００１４】
この実施形態では、図１に示すように、図示しないワーク搬送装置により、ワーク（図３，図５参照）が矢印Ｂ方向から搬入され、ポジショナ２１のワーク取付け用定盤２２ａ，２２ｂに自動取付けされる。次に、ポジショナ据付位置制御装置３０によって図示しないポジショナ搭載台車を駆動することにより、ワークが取り付けられたポジショナ２１は矢印Ａ方向に前進移動して例えばポジショナ据付位置１に位置決めされる。このポジショナ据付位置１にて溶接ロボット１０とポジショナ２１を協調動作させて溶接ロボット１０によるワークの溶接が行われる。溶接作業終了後、ポジショナ搭載台車を駆動することにより、ポジショナ２１は矢印Ａ’方向に後退移動して所定位置にて停止される。しかる後、ワーク搬送装置により、溶接されたワークは、ワーク取付け用定盤２２ａ，２２ｂから自動的に取り外されて矢印Ｂ’方向に搬出される。次いで、同様の手順にて、次のワークについて、例えばポジショナ据付位置２にて溶接ロボット１０とポジショナ２１を協調動作させて溶接ロボット１０によるワークの溶接が行われる。このように、一連の複数個のワークについて、ポジショナ据付位置を据付位置１又は据付位置２に切り替えて順次溶接を行う溶接ロボット装置の自動運転が行われるようになっている。
【００１５】
さて、前記ポジショナ据付位置制御装置３０は、図１に示すように、ポジショナ搭載台車（図示省略）に接続されている制御Ｉ／Ｏインターフェース３２と、接続線３３ｂを介して外部機器に接続されるとともに、接続線３３ａを介して制御装置４０に接続される通信Ｉ／Ｏインターフェース３３と、据付位置制御部３１とを有している。据付位置制御部３１は、前記外部機器あるいは前記制御装置４０から通信Ｉ／Ｏインターフェース３３を経て入力された信号（指令）を解釈し、ポジショナ据付位置移動という指令が与えられたとき、ポジショナ据付位置を変更するために、制御Ｉ／Ｏインターフェース３２を経てポジショナ搭載台車（図示省略）に移動指令を与えるものである。なお、溶接ロボット１０及びポジショナ２１の動作制御を行う制御装置４０は、ポジショナ搭載台車の駆動制御には関与していない。
【００１６】
この据付位置制御部３１には、ワークサイズが通知されるようになっている。前述したように、ポジショナ２１のポジショナ据付設置は、例えば、ワークＷ，Ｗ’の大きさによって変更される（図３，図５参照）。このワークサイズは、図示しない外部機器から接続線３３ｂを介して据付位置制御部３１に通知される一方、同時に接続線３３ａを介して制御装置４０にも通知されるようになっている。この通知を受けて、溶接ロボット１０は、ワークＷに対応する教示データ、又はワークＷ’に対応する教示データによる自動運転を行うことになる。
【００１７】
次に、制御装置４０について説明する。溶接ロボット１０及びポジショナ２１の動作（協調動作）を制御する制御装置４０は、図１に示すように、プログラムに従って処理を進めるためのＣＰＵ４１と、メモリ４２と、制御Ｉ／Ｏインターフェース４３と、通信Ｉ／Ｏインターフェース４４とを有している。制御Ｉ／Ｏインターフェース４３は、溶接ロボット１０、ポジショナ２１及び溶接電源６０に接続されている。通信Ｉ／Ｏインターフェース４４は、教示ペンダント５０、接続線３３ａを介してポジショナ据付位置制御装置３０の通信Ｉ／Ｏインターフェース３３、及び、接続線４４ａを介して外部機器に接続されている。
【００１８】
制御装置４０の前記メモリ４２は、プログラム記憶部４２ａ、相対位置記憶部４２ｂ、相対位置記憶部４２ｃ及びポジショナ据付設置記憶部４２ｄを有している。前記プログラム記憶部４２ａには、教示データとして、所定の教示位置、各教示位置や教示位置間における所定の動作命令などで構成される自動運転の動作パターンを記憶させてある。この場合、前記教示データの一つとして、ポジショナ設置位置を指定したポジショナ据付情報命令を記憶させてある。
【００１９】
前記相対位置記憶部４２ｂには、ポジショナ据付設置１での溶接ロボット座標系Σｒからみたポジショナ座標系Σｐ１の相対位置Ｖ１を予め求めておき、この予め求めておいた相対位置Ｖ１を記憶させてある。もう一方の相対位置記憶部４２ｃには、ポジショナ据付設置２での溶接ロボット座標系Σｒからみたポジショナ座標系Σｐ２の相対位置Ｖ２を予め求めておき、この予め求めておいた相対位置Ｖ２を記憶させてある。また、ポジショナ据付設置記憶部４２ｄには、現在認識しているポジショナ据付設置の情報が記憶されるようになっている。
【００２０】
次に、このように構成される溶接ロボット装置において、溶接ロボット１０と複数のポジショナ据付位置１，２をとりうるポジショナ２１とを協調動作させる制御について、図１〜図５、及び図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
溶接ロボット装置による自動運転を開始すると（ステップ１０１）、まず、メモリ４２のポジショナ据付設置記憶部４２ｄの内容を読み出し、現在のポジショナ据付設置が据付設置１であるのか、据付設置２であるのかが判断される（ステップ１０２）。ここでポジショナ据付設置が据付設置１の場合には、ステップ１０８に進み、相対位置記憶部４２ｂから、ポジショナ据付設置１での溶接ロボット座標系Σｒからみたポジショナ座標系Σｐ１の相対位置Ｖ１を読み出す。次にステップ１１０に進み、ここで前記相対位置Ｖ１を用いて溶接ロボット座標系Σｒとポジショナの座標系Σｐ１間の関係式Ｒ１を求める。この関係式Ｒ１を用いることにより、両座標系Σｒ，Σｐ１間の座標変換を行うことができ、ポジショナ据付設置１における協調動作を行うことが可能となる。
【００２２】
関係式Ｒ１が得られると、次の命令を処理するための教示データに記憶させている教示位置（命令取得位置）を更新し（ステップ１１１）、前記次の命令を読み込む（ステップ１０３）。そして、ステップ１０３からステップ１０４→ステップ１０５→ステップ１１２を経てステップ１０３に戻るループが所定回数実行されて、ステップ１１２において命令毎の所定の処理が実施される。このステップ１１２では、協調動作のための演算などの処理は前記ステップ１１０で求めた関係式Ｒ１を用いて行われる。
【００２３】
このようにしてポジショナ据付位置１でのワークＷの溶接が終了すると、次のワークＷ’について溶接が行われることなる。そして、このワークＷ’についての教示データによる命令に関し、ステップ１０５で命令としてそれがポジショナ据付位置を指定するポジショナ据付情報命令か否かが判断される。ここでポジショナ据付情報命令の場合（ステップ１０５でＹＥＳ）には、ステップ１０６でポジショナ据付位置が据付位置２であるという情報を得る。次に、ステップ１０７において前記ステップ１０６で得たポジショナ据付位置が据付位置２であることを確認してから、ステップ１０９に進む。
【００２４】
このステップ１０９で、相対位置記憶部４２ｃから、ポジショナ据付設置２での溶接ロボット座標系Σｒからみたポジショナ座標系Σｐ２の相対位置Ｖ２を読み出す。次にステップ１１０に進み、ここで前記相対位置Ｖ２を用いて溶接ロボット座標系Σｒとポジショナの座標系Σｐ２間の関係式Ｒ２を求める。この関係式Ｒ２を用いることにより、両座標系Σｒ，Σｐ２間の座標変換を行うことができ、ポジショナ据付設置２における協調動作を行うことが可能となる。また、このステップ１１０において、ポジショナ据付設置記憶部４２ｄの内容を更新させて、現在認識しているポジショナ据付設置の情報として、据付設置２を記憶させる。
【００２５】
なお、据付位置制御部３１が、図示しない外部機器、あるいは制御装置４０から通信Ｉ／Ｏインターフェース３３を経て入力された信号（指令）を解釈して、ポジショナ据付位置移動という指令が与えられたと判断した場合に、ポジショナ据付位置を変更させるためのポジショナ２１（ポジショナ搭載台車）の移動が行われるようになっている。
【００２６】
さて、関係式Ｒ２が得られると、ステップ１０３からステップ１０４→ステップ１０５→ステップ１１２を経てステップ１０３に戻るループが所定回数実行されて、ステップ１１２において命令毎の所定の処理が実施される。このステップ１１２では、協調動作のための演算などの処理は前記ステップ１１０で求めた関係式Ｒ２を用いて行われる。
【００２７】
このようにしてポジショナ据付位置２でのワークＷ’の溶接が終了して、プログラム終了命令を実行する（ステップ１０４でＹＥＳ）と、自動運転が終了する（ステップ１１３）。
【００２８】
以上のようにこの実施形態による制御方法は、教示データとして記憶させているポジショナ据付情報命令の実行によって２つのポジショナ据付位置１，２のうちから指定されたポジショナ据付位置を認識し、この指定されたポジショナ据付位置において、該ポジショナ据付位置についての予め記憶させている溶接ロボット座標系とポジショナ座標系間相対位置に基づいて、溶接ロボット１０とポジショナ２１を協調動作させるように構成されている。これにより、従来方法とは違って、再生時（自動運転時）におけるポジショナ据付位置の切り替えにオペレータによる操作の介在がなくてすみ、溶接ロボット装置の自動運転効率の向上を図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による溶接ロボット装置の制御方法は、ティーチングプレイバック式の溶接ロボットとポジショナ据付位置を複数位置とりうるポジショナとを備えた溶接ロボット装置において、教示データとして記憶させているポジショナ据付情報命令の実行によって複数のポジショナ設置位置のうちから指定されたポジショナ据付位置を認識し、この指定されたポジショナ据付位置において、該ポジショナ据付位置についての予め記憶させている溶接ロボット座標系とポジショナ座標系間相対位置に基づいて、前記溶接ロボットと前記ポジショナを協調動作させるように構成されている。これにより、本発明による溶接ロボット装置の制御方法によると、再生時におけるポジショナ据付位置の切り替えにオペレータによる操作の介在がなくてすみ、溶接ロボット装置の自動運転効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御方法が適用される溶接ロボット装置の全体構成を示す図である。
【図２】ポジショナ据付位置１でのポジショナと溶接ロボットとの位置関係を示す図である。
【図３】図２のポジショナ据付位置１にて小形のワークを溶接する場合を示す図である。
【図４】ポジショナ据付位置２でのポジショナと溶接ロボットとの位置関係を示す図である。
【図５】図４のポジショナ据付位置２にて大形のワークを溶接する場合を示す図である。
【図６】本発明の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…溶接ロボット　１１…溶接トーチ　１２…溶接ワイヤ　２０…自走式ポジショナ装置　２１…ポジショナ　２２ａ，２２ｂ…ワーク取付け用定盤　２３…レール　３０…ポジショナ据付位置制御装置　３１…据付位置制御部　３２…制御Ｉ／Ｏインターフェース　３３…通信Ｉ／Ｏインターフェース　４０…制御装置　４１…ＣＰＵ　４２…メモリ　４２ａ…プログラム記憶部　４２ｂ，４２ｃ…相対位置記憶部　４２ｄ…ポジショナ据付設置記憶部　４３…制御Ｉ／Ｏインターフェース　４４…通信Ｉ／Ｏインターフェース　５０…教示ペンダント　６０…溶接電源
【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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