(57)【要約】【課題】位置ずれ検出動作において接触検出後のロボット停止動作を滑らかにする。【解決手段】ロボットＲに取り付けられた作業ツールＴによってワークＷの位置ずれを検出するための指令位置を算出する指令位置生成部２と、指令位置に基づいて作業ツールＴを移動させる駆動制御部３と、作業ツールＴがワークＷへ接触したことを検出して停止信号Ｔｓを出力する停止処理部８と、作業ツールＴがワークＷへ接触したときの接触位置Ｄｖを記憶する接触位置算出部７と、位置ずれ量を算出して教示データＴｄを補正する位置補正部９と、を備える。停止信号Ｔｓの入力により、駆動制御部３が認識している作業ツールＴの現在位置を接触位置Ｄｖ、指令位置生成部２が出力している指令位置を惰走位置Ｓｖとして作業ツールＴを惰走位置Ｓｖから接触位置Ｄｖへ逆送させる惰走距離補正経路を算出し、本来の接触位置Ｄｖで停止する。【選択図】図１
2009262275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットに取り付けた作業ツールをワークに接触させて前記ワークの位置ずれを検出するロボット制御装置において、
教示データに基づいて前記位置ずれを検出するための経路を算出し、この経路上の指令位置を出力する指令位置生成部と、
前記作業ツールの実際の位置を認識しながら前記指令位置に応じて前記ロボットを駆動する駆動制御部と、
接触検出手段から前記作業ツールが前記ワークへ接触したことを示す接触検出信号が入力されたときに、前記ロボットを停止させる停止信号を出力する停止処理部と、
前記停止信号が入力されたときに、前記駆動制御部が認識している前記作業ツールの実際の位置を接触位置として記憶するとともに、前記指令位置生成部が出力している指令位置を惰走位置として記憶する接触位置算出部と、
前記接触位置および前記教示データに基づいて前記ワークの位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、を備え、
前記指令位置生成部は、前記停止信号が入力されたときに、前記作業ツールを前記惰走位置から前記接触位置へ移動させるための惰走距離補正経路を算出してその指令位置を前記駆動制御部に出力し、前記作業ツールを前記惰走距離補正経路に従って移動させて前記接触位置で停止させるようにしたことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記ロボットはアーク溶接ロボットであり、前記作業ツールはアーク溶接トーチであることを特徴とするロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接等の加工対象物の位置ずれを検出す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、加工対象物（以下、ワークという。）の位置ずれを検出するための装置として、接触検出装置が広く知られている。例えば、アーク溶接ロボットの分野においては、アーク溶接トーチから突き出した溶接ワイヤを接触検出装置の入力装置として用いる位置検出方法が広く利用されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
図３は、接触検出装置を用いた従来のアーク溶接ロボット装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、アーク溶接ロボット装置２０は、アーク溶接作業を行うロボットＲ、作業者が教示作業を行う際に用いる可搬式操作装置ＴＰ、ロボットＲの動作制御を行うロボット制御装置ＲＣから大略構成される。
【０００４】
可搬式操作装置ＴＰは、教示データＴｄが表示される表示部４１、教示データＴｄを入力するためのキーボード４２、ロボットＲを非常停止させるための図示しない非常停止スイッチ等を備えている。キーボード４２から入力された教示データＴｄは、図示しないインターフェース回路を介してロボット制御装置ＲＣに送信され、ハードディスク４に記憶される。ロボットＲには、作業ツールとして、手首部先端にアーク溶接トーチＴが取り付けられている。ロボット制御装置ＲＣは、入力された教示データＴｄに基づいてロボットＲを動作制御する。
【０００５】
ロボット制御装置ＲＣの各部について説明する。ＣＰＵ６は中央演算処理装置、ＲＡＭ５は一時的な計算領域、ハードディスク４は教示データＴｄ等を記憶するための不揮発性メモリである。ハードディスク４には、接触検出装置ＴＣが接触を検知したときのワークの位置を示す接触位置Ｄｖも記憶される。また、図示していないが、接触位置Ｄｖと教示データＴｄの差であるワークの位置ずれ量もハードディスク４に記憶される。
【０００６】
主制御部１はロボット制御装置ＲＣの制御中枢であって、教示データＴｄを解釈して解釈結果を指令位置生成部２に出力する他に、図示しない溶接電源等を制御するための制御信号等を出力する。
【０００７】
指令位置生成部２は、主制御部１における教示データＴｄの解釈結果に基づき、アーク溶接トーチＴの経路を計画し、ロボットＲの各軸移動量である指令位置を算出する。指令位置は位置指令信号として後述する駆動制御部３に出力される。
【０００８】
駆動制御部３は、位置指令信号に基づいてロボットＲの各サーボモータを回転制御するためのサーボ制御信号を出力することによって、ロボットＲの各軸を駆動してアーク溶接トーチＴの制御点を経路に従って移動させる。また、駆動制御部３は、図示しないエンコーダからの情報をフィードバックすることによって、アーク溶接トーチＴの制御点の現在位置を認識することができる。
【０００９】
停止処理部８は、接触検出装置ＴＣからの接触検出信号Ｔｃを監視し、接触検出信号Ｔｃが入力されたときは、ロボットＲを停止させるために指令位置生成部２に停止信号Ｔｓを出力する。
【００１０】
接触検出装置ＴＣは、アーク溶接トーチＴの溶接ワイヤＷｒと電気的に接続された接触検出用電源としての放電用高圧電源、通電を検出するための電流センサを備えている（いずれも図示せず）。以下、これらを総称して接触検出装置ＴＣという。アーク溶接を行う場合、溶接ワイヤＷｒとワークＷは、電気的に導通がある状態となっている。溶接ワイヤＷｒとワークＷとの間に電位差を発生させるためのものが、接触検出装置ＴＣである。接触検出装置ＴＣを作動させ、溶接ワイヤＷｒとワークＷとの間に電圧を発生させると、溶接ワイヤＷｒがワークＷに接触している時は電流が流れ、溶接ワイヤＷｒがワークＷから離れている時は電流が流れない。すなわち、溶接ワイヤＷｒに流れる電流の状態によって溶接ワイヤＷｒとワークＷとの接触を検出することが可能になっている。
【００１１】
接触位置算出部７は、停止信号Ｔｓが入力された後、アーク溶接トーチＴが停止したときの各軸角度に基づいて接触位置Ｄｖを算出する。また、位置補正部９は、接触位置Ｄｖおよび教示データに基づいてワークＷの位置ずれ量を算出する。
【００１２】
次に、上記したアーク溶接ロボット装置２０において、位置ずれを検出して補正する際の作用を説明する。
【００１３】
主制御部１は、教示データＴｄに記述された位置ずれ検出動作を実行する命令を解釈する。指令位置生成部２は、主制御部１の解析結果に基づいてワークの位置ずれを検出するための経路を算出し、この経路に従うように指令位置を算出して駆動制御部３に出力する。なお、指令位置の算出と出力は、ロボット制御装置ＲＣで定義されている所定の演算周期毎に行われる。そして、駆動制御部３は、経路に従ってロボットＲを動作させる。
【００１４】
溶接ワイヤＷｒがワークＷに接触すると、接触検出装置ＴＣが接触検出信号Ｔｃを出力する。停止処理部８は指令位置生成部２に対して停止信号Ｔｓを出力する。その結果、駆動制御部３がロボットＲを停止させる。その後、接触位置算出部７は、ロボットＲの停止時の各軸角度に基づいて接触位置Ｄｖを算出する。
【００１５】
そして、検出動作が完了した後は、位置補正部９が接触位置Ｄｖと教示データＴｄ内の基準位置データに基づいてワークＷの位置ずれ量を算出し、教示データＴｄを補正する。
【００１６】
ところで、停止信号Ｔｓが指令位置生成部２に入力された後、ロボットＲは以下に説明する位置偏差量が原因で、即座に停止するわけではない。
【００１７】
指令位置生成部２が駆動制御部３に出力している指令位置と、駆動制御部３が実際にロボットＲを駆動している現在位置との間には、位置偏差量が存在する。位置偏差量は駆動制御部３内の偏差カウンタ（図示せず）と呼ばれる変数に記憶されている。偏差カウンタは、指令位置生成部２からの指令位置に従ったロボットの各軸動作量を加算し、ロボットの実際の各軸動作量を減算するカウンタであって、このカウンタの値を基にロボットの速度と動作量が決定される。偏差カウンタの値が０の場合はロボットの速度は０になる。言い換えると、実際に停止信号Ｔｓが指令位置生成部２に入力されてから、偏差カウンタに記憶されている（残っている）位置偏差量分だけ惰走してからロボットＲが停止することになる。
【００１８】
図４は、位置偏差量が原因で惰走する様子を示した図である。同図は、溶接ワイヤＷｒによってワークＷの位置ずれを検出するために、アーク溶接トーチＴが検出動作方向Ｓｄに向かって移動する例を示している。同図において、位置Ｐ１は、溶接ワイヤＷｒが実際にワークＷに接触した位置である。本来、位置Ｐ１で即座に停止するのが望ましいが、上述した位置偏差量のために、アーク溶接トーチＴは位置Ｐ２まで惰走して停止する。この結果、惰走距離Ｄｄが発生する。そして、図示していないが、惰走および惰走後の停止によって溶接ワイヤＷｒがワークＷに押しつけられるために、溶接ワイヤＷｒにワークＷからの応力が加わり続け、溶接ワイヤＷｒが曲がってしまう。
【００１９】
以上説明したように、接触検出装置ＴＣを用いた位置検出方法では、接触検出装置ＴＣがワークＷとの接触を検出してからロボットＲが停止するまでに位置偏差量による遅れ（惰走距離Ｄｄ）が発生する。そして、ロボットＲが停止した位置を接触位置Ｄｖとして認識し、位置ずれ量の算出を行っていたために、ロボット制御装置ＲＣが認識するワークＷの位置と、実際のワークＷの位置との間に誤差が生じ、本来、溶接すべき位置を検出することができなくなっていた。さらに、図４で説明したように、アーク溶接ロボットの場合は、惰走距離Ｄｄによって溶接ワイヤＷｒが曲がってしまうことがあるために、溶接時の狙い位置がずれてしまうことがあった。
【００２０】
そこで、従来は、位置偏差量（惰走距離）を小さくするために検出動作時の速度を下げることが行われていた。しかしながら、検出動作時の速度を下げると、検出動作に要する時間が長くなるために生産性が低下してしまう。位置偏差量を小さくする方法として、ロボット制御装置ＲＣに搭載するＣＰＵ等の演算能力を高め、接触検出装置ＴＣからの接触検出信号Ｔｃを監視する周期を短くすることも考えられるが、この場合は、コストアップに繋がってしまう。
【００２１】
上記した課題を解決するための手段が、特許文献２に開示されている。特許文献２においては、接触検出装置ＴＣが接触を検出した時点で、駆動制御部３内の偏差カウンタの値を０に置き換えることによって、接触検出装置ＴＣがワークＷとの接触を検出してから即座にロボットＲを停止させて惰走距離を０にするというものである。
【００２２】
【特許文献１】特公昭５６−５６３４号公報
【特許文献２】特開平０７−２３７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献２に記載の従来技術では、接触を検出したときにロボットＲが急激に停止するために、ロボットＲが停止する際に異音や振動が発生するという課題を有していた。これらの異音、振動等が原因で、ロボットの寿命が短くなる恐れもあった。さらに、特許文献２には、滑らかに停止させると同時に惰走距離を短くする方法も開示されているが、この方法では、滑らかにロボットを停止できる反面、惰走距離が依然として発生する。このため、特にアーク溶接ロボットにおいて、上述した溶接時の狙い位置がずれてしまうという課題を有していた。
【００２４】
そこで、本発明は、ワークの位置ずれを検出する際の検出動作時に、接触を検出した後のロボットの停止動作を滑らかにすると同時に、溶接ワイヤを接触検出装置として適用したアーク溶接ロボットにおいて、接触検出後の惰走によって生じる溶接ワイヤの曲がり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】
【００２５】
上記目的を達成するために、第１の発明は、
ロボットに取り付けた作業ツールをワークに接触させて前記ワークの位置ずれを検出するロボット制御装置において、
教示データに基づいて前記位置ずれを検出するための経路を算出し、この経路上の指令位置を出力する指令位置生成部と、
前記作業ツールの実際の位置を認識しながら前記指令位置に応じて前記ロボットを駆動する駆動制御部と、
接触検出手段から前記作業ツールが前記ワークへ接触したことを示す接触検出信号が入力されたときに、前記ロボットを停止させる停止信号を出力する停止処理部と、
前記停止信号が入力されたときに、前記駆動制御部が認識している前記作業ツールの実際の位置を接触位置として記憶するとともに、前記指令位置生成部が出力している指令位置を惰走位置として記憶する接触位置算出部と、
前記接触位置および前記教示データに基づいて前記ワークの位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、を備え、
前記指令位置生成部は、前記停止信号が入力されたときに、前記作業ツールを前記惰走位置から前記接触位置へ移動させるための惰走距離補正経路を算出してその指令位置を前記駆動制御部に出力し、前記作業ツールを前記惰走距離補正経路に従って移動させて前記接触位置で停止させるようにしたことを特徴とするロボット制御装置である。
【００２６】
第２の発明は、前記ロボットはアーク溶接ロボットであり、前記作業ツールはアーク溶接トーチであることを特徴とするロボット制御装置である。
【発明の効果】
【００２７】
第１の発明によれば、接触検出装置によってワークの位置ずれを検出する際、接触を検出した後に、惰走距離分だけ逆方向に進行させて停止させるようにしている。従来技術のように位置偏差量を０にすることによって急激に停止させていないので、ロボットの停止動作を滑らかにすることができる。
【００２８】
第２の発明によれば、特にアーク溶接ロボットの溶接ワイヤを接触検出装置として適用する場合に、第１の発明が奏する効果を発揮することができる。さらに、接触検出動作時の惰走によって溶接ワイヤがワークに押しつけられて曲がってしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明のアーク溶接ロボット装置１０を表すブロック図である。同図において、従来技術として示した図３との相違は、接触位置算出部７、指令位置生成部２、駆動制御部３およびハードディスク４に記憶される惰走位置Ｓｖである。以下、これらについて説明する。その他は、図３と同符号を付与した同一のものであるので説明を省略する。
【００３１】
接触位置算出部７には、停止処理部８からの停止信号Ｔｓが入力されるように構成されている。接触位置算出部７は、停止信号Ｔｓが入力されたときに、駆動制御部３が認識している作業ツールの現在位置を参照し、接触位置Ｄｖとしてハードディスク４に記憶する。同時に、停止信号Ｔｓが入力されたときに指令位置生成部２が出力している指令位置を参照し、惰走位置Ｓｖとしてハードディスク４に記憶する。なお、接触位置Ｄｖおよび惰走位置Ｓｖは、ハードディスク４ではなく、ＲＡＭ５に一時的に記憶するように構成しても良い。
【００３２】
指令位置生成部２は、停止信号Ｔｓが入力されたときに、位置ずれ検出動作に必要な指令位置の算出および出力を中止して位置ずれ検出動作を中止する。続いて、ハードディスク４に記憶された惰走位置Ｓｖおよび接触位置Ｄｖに基づく経路を算出する。より具体的には、アーク溶接トーチＴを惰走位置Ｓｖから接触位置Ｄｖに移動させるための惰走距離補正経路を算出する。そして、この惰走距離補正経路上の指令位置を算出して、駆動制御部３に出力する。
【００３３】
駆動制御部３は、停止信号Ｔｓが入力された段階では、まだ位置ずれ検出動作時の位置偏差量が残っている。このため、位置偏差量として残っている指令位置を処理する（ロボットＲを駆動する）。その後、指令位置生成部２から入力されている惰走距離補正経路上の指令位置に基づき、ロボットＲを駆動する。この結果、アーク溶接トーチＴは、接触位置Ｄｖで停止することになる。
【００３４】
図２は、本発明によって惰走距離を補正する様子を示した図である。同図は、アーク溶接トーチＴの溶接ワイヤＷｒによってワークＷの位置ずれを検出するために、検出動作方向Ｓｄに向かって移動する場合を示している。同図において、位置Ｐ１’は溶接ワイヤＷｒが実際にワークＷに接触した位置を示しており、位置Ｐ２’は位置偏差量によって惰走したときの位置を示している。
【００３５】
本発明においては、位置Ｐ１’を接触位置Ｄｖとし、位置Ｐ２’を惰走位置Ｓｖとしている。接触位置Ｄｖ（位置Ｐ１’）は、停止信号Ｔｓが入力されたときの位置（駆動制御部３が認識している現在位置）である。惰走位置Ｓｖ（位置Ｐ２’）は、停止信号Ｔｓが入力されたときに指令位置生成部２が出力している指令位置である。
【００３６】
指令位置生成部２は、アーク溶接トーチＴを惰走位置Ｓｖから接触位置Ｄｖに移動させるための惰走距離補正経路Ｔｋを算出してその指令位置を駆動制御部３に出力する。そして、駆動指令部３が、ロボットＲの各軸を駆動し、アーク溶接トーチＴを接触位置Ｄｖで停止させる。
【００３７】
上述したように、接触検出装置によってワークの位置ずれを検出する際、接触を検出した後に、位置偏差量を０にするのではなく位置偏差量分だけ逆方向に進行させて停止させるようにしたことによって、ロボットの停止動作を滑らかにすることができる。さらに、位置ずれの検出精度を向上させることもできる。
【００３８】
また、本発明は、特にアーク溶接ロボットの溶接ワイヤを接触検出装置として適用する場合に、上記効果を発揮することができる。さらに、接触検出動作時に溶接ワイヤがワークに押しつけられて曲がってしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のアーク溶接ロボット装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明によって惰走距離を補正する様子を示した図である。
【図３】従来のアーク溶接ロボット装置の構成を示すブロック図である。
【図４】位置偏差量が原因で惰走する様子を示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      主制御部
２      指令位置生成部
２      指令位置生成部
３      駆動制御部
４      ハードディスク
７      接触位置算出部
８      停止処理部
９      位置補正部
１０    アーク溶接ロボット装置
２０    アーク溶接ロボット装置
４１    表示部
４２    キーボード
Ｄｄ    惰走距離
Ｄｖ    接触位置
Ｐ１    位置
Ｐ１’  位置
Ｐ２    位置
Ｐ２’  位置
Ｒ      ロボット
ＲＣ    ロボット制御装置
Ｓｄ    検出動作方向
Ｓｖ    惰走位置
Ｔ      アーク溶接トーチ
Ｔｃ    接触検出信号
ＴＣ    接触検出装置
Ｔｄ    教示データ
Ｔｋ    停止経路
ＴＰ    可搬式操作装置
Ｔｓ    停止信号
Ｗ      ワーク
Ｗｒ    溶接ワイヤ
【図１】
2009262275.tif 000003
【図２】
2009262275.tif 000004
【図３】
2009262275.tif 000005
【図４】
2009262275.tif 000006