CN108698152B - 焊接装置及焊接装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

焊接装置(100)具备：具有多个驱动轴的多关节机器人(11)；支承于多关节机器人的末端执行器(23)；设置在多关节机器人的最前端驱动轴(19)与末端执行器之间且使末端执行器的前端轴进行横摆动作的前端轴驱动机构(21)；以及对多关节机器人及前端轴驱动机构进行驱动的驱动控制部(41)。前端轴驱动机构具有：在与末端执行器的前端轴正交的第一轴向上进行驱动的第一轴驱动部；以及在与前端轴及第一轴向正交的第二轴向上进行驱动的第二轴驱动部。

Description

焊接装置及焊接装置的控制方法
技术领域
本发明涉及焊接装置及焊接装置的控制方法。
背景技术
在使用多关节机器人进行焊接作业时，为了分别适当设置焊道宽度、熔深形状、熔敷量，或者为了得到电弧仿形功能，有时执行横摆(Weaving)。横摆是使多关节机器人所把持的焊炬在焊接线的正交方向上振动的运条方法，该横摆的控制越为高精度，越能实现良好的焊接。
在通常的使用六轴机器人的现有的横摆控制中，相对于所有方向的焊接线的横摆在原理上成为可能。但是，根据焊接条件的不同，存在不进行高速横摆的情况。这是因为，能够高精度进行横摆的界限频率由机器人的刚性及固有振动频率等决定，由于是机器人的刚性低的驱动轴，因此界限频率变低。即，由于机器人的驱动轴的刚性而使高精度且高频率的横摆变得困难。
关于具有这样的课题的多关节机器人的横摆控制，例如，提出了专利文献1、2这样的改良技术。
专利文献1的焊接机器人中，焊炬的前端从机器人前端轴的轴线偏移，通过驱动机器人前端轴进行旋转，从而能够使焊炬的前端绕机器人前端轴的轴线进行旋转。而且，焊接机器人的控制装置仅使用机器人前端轴，使焊炬的前端向与焊接线交叉的方向横摆。在该情况下，机器人前端轴的惯性比其他轴的惯性小。因此，通过仅使用机器人前端轴进行横摆，与使用多个轴进行横摆的情况相比，能够实现高频率且高精度的横摆。
专利文献2的焊接机器人考虑到各横摆对象轴的响应性的不同、基于横摆频率或指令振幅的大小的响应性的不同、基于各横摆对象轴的惯性的响应性的不同，来决定针对马达的指令振幅。由此，能够使横摆控制下的运条轨迹准确，从而提高横摆的精度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-56359号公报
专利文献2：日本特开平07-24574号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1的横摆控制方法所使用的焊接机器人中，焊炬的前端从前端轴的轴线偏移，通过前端轴的旋转，使焊炬的前端绕前端轴的轴线旋转，因此，能够实现高频率且高精度的横摆。但是，在该方式中，使用复杂的横摆模式在机构上是困难的。
专利文献2除了横摆频率以外，还考虑对横摆振幅造成影响的原因来决定指令振幅，尤其是能够实现频率1～10Hz、振幅2～10mm的正弦波形。但是，关于以正弦波形以外的横摆模式或10Hz以上的横摆频率进行横摆动作的方面，未记载任何事项。
此外，在机器人轴重叠横摆频率的振动。当该横摆频率接近机器人的固有振动频率时，产生谐振现象，横摆振幅增大，机器人主体变得不稳定。因此，横摆频率需要避开机器人的固有振动频率，能够应用于焊接的横摆条件产生了限制。
本发明的目的在于，提供一种焊接装置及焊接装置的控制方法，在使用多关节机器人进行焊接时，不受机器人的固有振动频率的限制，能够实现基于各种横摆模式的高精度且高频率的横摆控制。
解决方案
本发明由下述结构构成。
(1)一种焊接装置，具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述前端轴驱动机构具有：在与所述末端执行器的所述前端轴正交的第一轴向上进行驱动的第一轴驱动部；以及在与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上进行驱动的第二轴驱动部。
(2)一种焊接装置，具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴沿着所述焊接线进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述驱动控制部具有：
主方向驱动部，其对所述多关节机器人进行驱动，使所述末端执行器沿着所述焊接线移动；以及
横摆驱动部，其使所述前端轴进行横摆移动，
在所述前端轴的希望的横摆轨迹落入由所述前端轴驱动机构驱动的所述前端轴的可移动范围的情况下，所述横摆驱动部对所述前端轴驱动机构进行驱动来实施所述横摆轨迹的横摆动作，
所述横摆驱动部在所述希望的横摆轨迹超出所述可移动范围的情况下，所述横摆驱动部求出所述横摆轨迹的横摆移动量中的超出所述可移动范围的移动界限的移动补全量，并对所述前端轴驱动机构进行驱动直至所述移动界限为止，并且，根据所述移动补全量对所述多关节机器人所具有的至少任一驱动轴进行驱动，从而实施所述横摆轨迹的横摆动作。
(3)一种焊接装置的控制方法，所述焊接装置的控制方法使用焊接装置，所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
在所述焊接装置的控制方法中，对所述前端轴驱动机构进行驱动，且使所述末端执行器的所述前端轴在与所述前端轴正交的第一轴向以及与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上移动。
(4)一种焊接装置的控制方法，所述焊接装置的控制方法使用焊接装置，所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
在使所述末端执行器的所述前端轴沿着焊接线以希望的横摆轨迹进行横摆动作时，
在所述希望的横摆轨迹落入由所述前端轴驱动机构驱动的所述前端轴的可移动范围的情况下，对所述前端轴驱动机构进行驱动来实施所述横摆轨迹的横摆动作，
在所述希望的横摆轨迹超出所述可移动范围的情况下，求出所述横摆轨迹的横摆移动量中的超出所述可移动范围的移动界限的移动补全量，并对所述前端轴驱动机构进行驱动直至所述移动界限为止，并且，根据所述移动补全量对所述多关节机器人所具有的至少任一驱动轴进行驱动，从而实施所述横摆轨迹的横摆动作。
发明效果
根据本发明，横摆频率不受机器人的固有振动频率的限制，能够实现基于各种横摆模式的高精度且高频率的横摆控制。
附图说明
图1是焊接装置的概要的整体结构图。
图2是示出多关节机器人的一例的外观立体图。
图3是图2所示的双轴横摆器的放大图。
图4是利用驱动控制部对机器人及双轴横摆器进行驱动的控制框图。
图5是示出包含横摆移动部分的移动轨迹的说明图。
图6是示出焊炬与焊炬周围的构件发生干涉时的一例的说明图。
图7是示出横摆控制方法的步骤的流程图。
图8A是示出横摆模式的示意图。
图8B是示出横摆模式的示意图。
图8C是示出横摆模式的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。
＜焊接装置的整体结构＞
图1是焊接装置100的概要的整体结构图。
本结构的焊接装置100包括具有多个驱动轴的多关节机器人11、控制装置13、焊接电源15、以及与控制装置13连接的示教控制器17。在多关节机器人11的最前端驱动轴19设置有作为前端轴驱动机构的双轴横摆器21。该双轴横摆器21构成为包含作为末端执行器的焊炬23。
在多关节机器人11的最前端驱动轴19与焊炬23之间设置的双轴横摆器21具有使详细后述的焊炬23的前端轴相对于最前端驱动轴19相对移动的第一驱动部和第二驱动部。通过对这些第一轴驱动部和第二轴驱动部中的至少一方进行驱动，进行焊炬23的横摆动作。
控制装置13基于从示教控制器17输入来的示教数据，对多关节机器人11和双轴横摆器21进行驱动，使焊炬23的前端轴移动。该控制装置13通过CPU读入ROM、RAM、硬盘等所存储的程序并执行，来控制焊接装置100的各部分，对此未图示。
在焊炬23的前端轴，药芯焊丝、实芯焊丝等作为消耗式电极的焊接丝25根据来自控制装置13的指令从未图示的焊丝进给装置被抽出。另外，焊接电源15通过未图示的电源线而与焊炬23及工件W的母材连接，根据来自控制装置13的指令，通过电源线向各部分供给焊接电流。另外，从未图示的气体供给部向焊炬23的内部供给屏蔽气体。
控制装置13向焊接丝25的前端部与工件W之间供给来自焊接电源15的焊接电流，使电弧产生在屏蔽气体氛围中的焊炬23的前端轴。而且，使产生了电弧的焊炬23按照预先示教的轨迹移动。由此，对工件W进行焊接。
接着，对上述结构的焊接装置100中的各部分结构进一步详细进行说明。
＜多关节机器人＞
图2是示出多关节机器人的一例的外观立体图。
本结构的焊接装置100所使用的多关节机器人11例如使用通常的具有六个驱动轴的六轴机器人。在图示例中，示出能够在J1～J6方向上驱动的多关节机器人。另外，除了六轴机器人的以外，例如也可以是七轴机器人或其他的多轴机器人。以下，将多关节机器人略称为“机器人”。
在机器人11的沿J6方向驱动的最前端驱动轴19与焊炬23之间安装有上述的双轴横摆器21。机器人11的沿J1～J6方向驱动的各驱动轴分别由未图示的伺服马达等驱动马达进行驱动。分别通过图1所示的通信线27向这些驱动马达输入来自控制装置13的驱动信号。
＜双轴横摆器＞
图3是图2所示的双轴横摆器21的放大图。
作为一例而示出的双轴横摆器21具有将焊炬23的前端轴23a在与前端轴23a正交的平面Pa内向第一轴向即X轴向驱动的第一轴驱动部31、以及将焊炬23的前端轴23a向与前端轴23a及X方向正交的第二轴向即Y方向驱动的第二轴驱动部33。即，双轴横摆器21在相互正交的X、Y方向上将焊炬23支承为移动自如。
第一轴驱动部31与第二轴驱动部33以焊炬23的前端轴23a的基准位置为中心，沿平面Pa上相互正交的两个方向对焊炬23的前端轴23a进行驱动。第一轴驱动部31具有使第二轴驱动部33在成为X方向的J7方向上移动的直动滑动单元。第二轴驱动部33具有使支承焊炬23的焊炬基部35以轴37为中心向J8方向旋转自如地进行支承的旋转单元。这些直动滑动单元和旋转单元分别由未图示的伺服马达等驱动马达驱动。
与机器人11的各驱动轴的情况同样地，J7的直动与J8的转动的驱动信号分别通过通信线27从控制装置13向第一轴驱动部31和第二轴驱动部33的各驱动用马达输入。
上述结构的双轴横摆器21是在X方向上通过直动进行移动、在Y方向上通过转动进行移动的结构，但不局限于此。例如，也可以采用在X方向及Y方向上均通过直动进行移动的结构，还可以采用在X方向及Y方向上均通过转动进行移动的结构。对于通过转动进行移动的结构而言，装置的设计容易，容易提高轴滑动部的密封性。另外，对于通过直动进行移动的结构而言，即便焊炬前端移动较大，距工件的高度也不会偏移，因此，难以因横摆动作而使焊接性状产生偏差。
此外，从未图示的气体供给装置向焊炬23供给屏蔽气体，从而防止焊炬23在焊接时卷入空气。另外，从未图示的焊丝进给装置向焊炬23进给焊接丝25。需要说明的是，电弧点调整棒39拆装自如地装配于最前端驱动轴19。该电弧点调整棒39的前端部39a用于焊接位置的对位等，在焊接时被卸下。
＜控制装置的结构和作用＞
接着，对控制装置的结构和基于控制装置的与横摆动作相伴的焊接方法进行说明。
图1所示的控制装置13具备基于从示教控制器17输入来的输入信息来驱动机器人11及双轴横摆器21的驱动控制部41。以下，对基于驱动控制部41的与横摆动作相伴的焊炬23的移动动作进行说明。需要说明的是，控制装置13除了驱动控制部41之外，还具备向焊炬23进给焊接丝25的焊丝进给控制部、向焊炬23供给屏蔽气体的气体供给控制部、对来自焊接电源15的焊接电流进行控制的电流控制部等，但在此省略说明。
图4是通过驱动控制部41对机器人11及双轴横摆器21进行驱动的控制框图。
驱动控制部41向机器人11所具有的针对J1～J6方向的驱动轴的各驱动马达、及双轴横摆器21的第一轴驱动部31、第二轴驱动部33的各驱动马达输出驱动信号，来变更焊炬23的位置和姿势。
因此，驱动控制部41具备：通过运算来求出焊炬23的前端轴的移动轨迹的移动轨迹运算部43；对机器人11及双轴横摆器21进行驱动的驱动部44。驱动部44构成为包含：通过对机器人11进行驱动而使焊炬23主要沿着不包含横摆动作的焊接线移动的主方向驱动部45；以及对双轴横摆器21进行驱动而使焊炬23横摆移动的横摆驱动部47。另外，驱动控制部41还具备：读入通过图1所示的示教控制器17输入的焊接条件等示教数据的输入输出部49；以及对读入的示教数据、运算出的移动轨迹进行存储的存储部51。
示教控制器17通过图1所示的通信线55而与驱动控制部41连接。操作员对示教控制器17进行操作而驱动机器人11和双轴横摆器21，将焊炬23的前端轴设置在成为焊接点的位置。此时，如图3所示，通过将电弧点调整棒39装配于最前端驱动轴19而能够容易地确认焊接点。
而且，操作员通过登记沿着希望的焊接线的多个焊接点来决定焊炬23的动作路径。即，使用示教控制器17使机器人11动作，通过PTP控制(Point-to-point control)来决定焊接线。通过上述那样的来自操作员的输入，在示教控制器17生成包含焊接线的位置信息、移动速度、横摆动作的周期等信息在内的示教数据。将该生成的示教数据从示教控制器17发送至驱动控制部41，经由输入输出部49而存储于存储部51。
移动轨迹运算部43参照存储部51的示教数据，将焊炬23的前端轴的动作路径分割为多个驱动阶梯。在此，驱动阶梯是指对机器人11、双轴横摆器21进行同步控制的驱动时机的间隔，但除此之外，也可以是任意决定的时机。
而且，移动轨迹运算部43通过使上述的动作路径与横摆动作中的移动量重叠，从而求出实际的焊接时的焊炬23的前端轴的移动轨迹。例如如图5所示，横摆动作中的移动量按照规定的一定间隔t的驱动阶梯而设定为ΔS作为偏移量。在图示例中，例示出正弦波形的横摆轨迹。通过如下方式设定横摆移动量ΔS：以适当的间隔对希望的横摆轨迹的一个周期进行分割，将该分割后的一个间隔设为单位驱动阶梯，通过运算而求出各驱动阶梯中的横摆动作的大小，由此设定横摆移动量ΔS。
在本结构的焊接装置100中，关于形成焊炬23的横摆动作的横摆移动量ΔS，对双轴横摆器21进行驱动而使焊炬23移动，关于沿着焊接线的主方向移动量，对机器人11进行驱动而使焊炬23移动。根据该驱动，在使焊炬23一边进行横摆动作一边沿着焊接线进行焊接的情况下，仅利用双轴横摆器21进行横摆动作。因此，在机器人11的驱动轴上未重叠上述的横摆频率的振动，与通过驱动机器人11而进行横摆动作的情况相比，难以产生谐振现象。其结果是，不局限于机器人11的固有振动频率，能够进行各种横摆模式的动作，从而能够进行高精度且高频率的横摆控制。
然而，当使焊炬23沿着焊接线移动时，根据焊接场所的不同，可能产生在横摆轨迹的振幅中的至少一部分区域、基于双轴横摆器21的焊炬23的移动成为不可能的情况。
图6是示出焊炬23与焊炬周围的构件发生干涉时的一例的说明图。在工件W的坡口61的宽度Ws内使焊炬23进行横摆动作的情况下，例如若对图3所示的双轴横摆器21的第一轴驱动部31进行驱动而使焊炬23进行横摆，则焊炬23与邻接于坡口61的壁部63发生干涉。
在该情况下，针对焊炬23的横摆动作的一部分，通过取代双轴横摆器21而驱动机器人11的驱动轴，从而能够避免焊炬23与壁部63之间的干涉。
即，如图5所示，在使焊炬23沿着移动轨迹Pt移动时，有时干涉发生区域65存在于移动轨迹Pt的中途，该移动轨迹Pt通过将向主移动方向的主方向移动量ΔL与向和成为横摆动作的主移动方向正交的方向的横摆移动量ΔS合成而得到。在该情况下，基于双轴横摆器21的驱动而移动的移动量不进入干涉发生区域65。
在移动轨迹Pt到达干涉发生区域65内的情况下，将不进入干涉发生区域65的界限的偏移量作为移动界限ΔS1对双轴横摆器21进行驱动。而且，将超出了移动轨迹Pt的移动界限ΔS1的偏移量作为移动补全量ΔS2，针对该移动补全量ΔS2，通过对机器人11的驱动轴进行驱动，一边变更焊炬23的姿势一边使焊炬23移动。
根据上述驱动，在实施希望的横摆轨道的横摆动作时，在焊炬23与焊炬周围的构件发生干涉的区域，使双轴横摆器21与机器人11的驱动轴协同动作，由此变更焊炬23的姿势，避免了焊炬23与其他构件之间的干涉。因此，在干涉发生区域65也能够进行连续的横摆动作。
具体而言，判定通过移动轨迹运算部43求出的移动轨迹中的横摆移动量ΔS是否处于基于双轴横摆器21进行的焊炬23的不包含干涉发生区域65的可移动范围。在横摆移动量ΔS处于可移动范围的情况下，横摆驱动部47向双轴横摆器21输出与横摆移动量ΔS相应的驱动信号，使焊炬23的前端轴沿横摆方向移动。另外，主方向驱动部45向机器人11的驱动轴输出与主方向移动量ΔL相应的驱动信号，使焊炬23的前端轴沿着焊接线移动。由此，焊炬23沿着将横摆方向的移动与焊接线方向的移动合成而得到的移动轨迹Pt进行移动。
另一方面，在横摆移动量ΔS超出可移动范围的情况下，横摆驱动部47求出横摆移动量ΔS中的超出了可移动范围的移动界限ΔS1的移动补全量ΔS2，向双轴横摆器21输出移动到移动界限ΔS1为止的驱动信号。由此，焊炬23的前端轴移动到移动界限ΔS1。与此同时，横摆驱动部47将用于根据移动补全量ΔS2来驱动机器人11所具有的至少任一驱动轴的横摆驱动信号向主方向驱动部45输出。
主方向驱动部45将合成驱动信号向机器人11输出，该合成驱动信号通过将基于所输入的横摆驱动信号使焊炬23的前端轴进行横摆动作的动作与使机器人11的驱动轴根据主方向移动量ΔL而移动的动作合成而得到。即，通过将基于来自上述的横摆驱动部47的横摆驱动信号的驱动与主方向移动量ΔL的驱动合成而得到的合成驱动信号来驱动机器人11。其结果是，焊炬23沿着将横摆方向的移动与焊接线方向的移动合成而得到的希望的横摆轨迹即移动轨迹Pt进行移动。
＜横摆控制的一例＞
接着，在上述的基本步骤中，基于图7来说明使焊炬23的前端轴一边进行横摆动作一边沿着焊接线移动的横摆控制的一例。
图7是示出横摆控制方法的步骤的流程图。
首先，使用前述的示教控制器17来决定工件的焊接开始点至焊接结束点的不包含横摆的焊接线。将决定出的焊接线的全部移动路径按照驱动阶梯进行分割。然后，对沿着分割出的每单位驱动阶梯的焊接线的向主方向的移动次数及主方向移动量进行计算(S1)。需要说明的是，移动次数和移动距离基于预先示教的点(位置)、横摆方法、焊炬23的移动速度、移动周期等信息来求出。
另外，计算一个横摆周期的分割点与各分割点处的偏移量，即，图5所示的横摆移动量ΔS(S2)。
接着，根据在S1中求出的主方向移动量和在S2中求出的偏移量，通过运算来求出包含横摆动作的焊炬23的移动轨迹(S3)。在该移动轨迹的运算中，针对焊接开始点至焊接结束点的全部焊接线，按照各驱动阶梯来求出主方向移动量和偏移量。
根据按照各驱动阶梯求出的偏移量，求出对双轴横摆器21进行驱动使焊炬23移动时的移动目标位置(S4)。该移动目标位置是不使机器人11的各驱动轴驱动而仅在双轴横摆器21的驱动下移动时的双轴横摆器21的移动目标位置或移动目标角度。
然后，判定所求出的移动目标位置是否落入双轴横摆器21的可移动范围内(S5)。在移动目标位置能够被双轴横摆器21的驱动区域覆盖的情况下，驱动双轴横摆器21直至移动目标位置为止(S6)。
另一方面，在所求出的移动目标位置超出双轴横摆器21的可移动范围的情况下，将超出双轴横摆器21的可移动范围的部分作为图5所示的移动补全量ΔS2而计算(S7)。求出用于利用机器人11的驱动轴移动该移动补全量的、机器人11的移动目标位置。求出通过将用于填补所求出的移动补全量的移动目标位置与用于使机器人11的驱动轴向主方向移动的移动目标位置合成而得到的机器人11的合成移动目标位置(S8)。然后，向所求出的合成移动目标位置驱动机器人11。另外，双轴横摆器21驱动至移动界限(S9)。由此，焊炬23同时进行向沿着焊接线的主方向的移动和用于进行横摆动作的移动，从而被送至沿着移动轨迹的移动目的地。
反复进行以上的S3到S6或S9的处理，直至最终地点即焊接结束点(S10)。通过该横摆控制，即便是复杂的横摆模式，也能够在不与周围构件发生干涉的状态下进行。尤其是能够高精度地实现1～10Hz、振幅2～10mm的正弦波形。另外，即便是10Hz以上的高频率的横摆动作，也能够高精度地实现。
图8A、图8B、图8C是示出各种横摆模式的示意图。
上述的横摆模式是图8A所示的正弦波形，但不局限于此。例如，也能够采用图8B所示的环状、图8C所示的三角波状等各种模式。在将横摆模式设为环状或三角波状的情况下，同时对双轴横摆器21的第一轴驱动部31和第二轴驱动部33进行驱动即可。在任一情况下，横摆动作都基本上是仅通过双轴横摆器21进行，机器人11的各驱动轴只在仅通过双轴横摆器21无法进行横摆动作的情况下辅助地用于进行横摆动作。
＜机器人11的另一驱动例＞
在上述的横摆控制中，机器人11的各驱动轴主要为了向主方向移动而被驱动。此时，优选使机器人11的各驱动轴在消除双轴横摆器21进行横摆动作时产生的振动的方向上动作。
例如，在双轴横摆器21沿一个方向进行往复运动的情况下，在该往复运动进行方向转换的时机，向所产生的惯性力的反方向驱动机器人11的驱动轴。这样，通过双轴横摆器21的往复运动而产生的惯性力被抵消，机器人11主体的振动得以抑制。由此，能够实现精度良好的横摆动作。
这样，本发明不局限于上述实施方式，本领域技术人员基于对实施方式的各结构相互组合而得到的结构、说明书的记载以及众所周知的技术而变更、应用的方式也属于本发明的范畴，包含在要求保护的范围内。
例如，前端轴驱动机构不局限于双轴横摆器，也可以是单轴横摆器，还可以是旋转驱动型的横摆器。此外也可以是包括具备其他驱动轴的三轴以上的驱动轴的横摆器。
另外，上述的焊接装置例示出具备焊炬作为末端执行器的结构，但不局限于此。例如，也可以为作为末端执行器而具备去除炉渣的炉渣刨除器的炉渣去除装置、具备气刨炬的气刨装置、具备激光传感器的测量装置。此外，也可以为具备激光焊接用焊炬的激光焊接装置、具备点焊接用枪的点焊装置。
如以上所述，本说明书公开了以下事项。
(1)一种焊接装置，其中，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述前端轴驱动机构具有：在与所述末端执行器的所述前端轴正交的第一轴向上进行驱动的第一轴驱动部；以及在与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上进行驱动的第二轴驱动部。
根据该焊接装置，在使末端执行器的前端轴一边进行横摆动作一边沿着焊接线进行焊接的情况下，能够仅利用前端轴驱动机构进行横摆动作。因此，在多关节机器人的驱动轴上不重叠上述的横摆频率的振动，与通过多关节机器人的驱动来进行横摆动作的情况相比，难以产生谐振现象。其结果是，不局限于多关节机器人的固有振动频率，能够进行各种横摆模式的动作，能够进行高精度且高频率的横摆控制。
(2)一种焊接装置，其中，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述驱动控制部具有：
主方向驱动部，其对所述多关节机器人进行驱动，且使所述末端执行器沿着焊接线移动；以及
横摆驱动部，其使所述前端轴进行横摆移动，
在所述前端轴的希望的横摆轨迹落入由所述前端轴驱动机构驱动的所述前端轴的可移动范围的情况下，所述横摆驱动部对所述前端轴驱动机构进行驱动来实施所述横摆轨迹的横摆动作，
所述横摆驱动部在所述希望的横摆轨迹超出所述可移动范围的情况下，所述横摆驱动部求出所述横摆轨迹的横摆移动量中的超出所述可移动范围的移动界限的移动补全量，并对所述前端轴驱动机构进行驱动直至所述移动界限为止，并且，根据所述移动补全量对所述多关节机器人所具有的至少任一驱动轴进行驱动，从而实施所述横摆轨迹的横摆动作。
根据该焊接装置，在末端执行器与周围的构件发生干涉的可移动范围外的区域，使前端轴驱动机构与多关节机器人的驱动轴协同动作，由此变更末端执行器的姿势，避免了末端执行器与其他构件之间的干涉。因此，即便在发生末端执行器的可移动范围外的干涉的区域，也能够进行连续的横摆动作。
(3)根据(1)或(2)所记载的焊接装置，其中，所述驱动控制部在消除因所述前端轴驱动机构的驱动而产生的所述多关节机器人的振动的方向上对所述多关节机器人进行驱动。
根据该焊接装置，通过前端轴驱动机构的往复运动而产生的惯性力被抵消，多关节机器人主体的振动得以抑制。由此，能够实现精度良好的横摆动作。
(4)根据(1)～(3)中任一项所记载的焊接装置，其中，所述末端执行器是焊炬，且在所述前端轴配置消耗式电极的前端部。
根据该焊接装置，通过MIG焊接、MAG焊接等电弧焊接，能够得到良好的横摆焊道。
(5)一种焊接装置的控制方法，其中，
所述焊接装置的控制方法使用焊接装置，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
在所述焊接装置的控制方法中，对所述前端轴驱动机构进行驱动，使所述末端执行器的所述前端轴在与所述前端轴正交的第一轴向以及与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上移动。
(6)一种焊接装置的控制方法，其中，
所述焊接装置的控制方法使用焊接装置，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有多个驱动轴；
末端执行器，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述末端执行器之间，且使所述末端执行器的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
在使所述末端执行器的所述前端轴沿着焊接线以希望的横摆轨迹进行横摆动作时，
在所述希望的横摆轨迹落入由所述前端轴驱动机构驱动的所述前端轴的可移动范围的情况下，对所述前端轴驱动机构进行驱动来实施所述横摆轨迹的横摆动作，
在所述希望的横摆轨迹超出所述可移动范围的情况下，求出所述横摆轨迹的横摆移动量中的超出所述可移动范围的移动界限的移动补全量，并对所述前端轴驱动机构进行驱动直至所述移动界限为止，并且，根据所述移动补全量对所述多关节机器人所具有的至少任一驱动轴进行驱动，实施所述横摆轨迹的横摆动作。
(7)根据(6)所记载的焊接装置的控制方法，其中，
运算并求出使所述末端执行器的所述前端轴沿着焊接线进行横摆动作的移动轨迹，
将所求出的移动轨迹分割成多个驱动阶梯，
按照各所述驱动阶梯而预先求出使所述末端执行器沿着焊接线移动的主方向移动量、以及用于在所述焊接线的各位置处进行横摆动作的横摆移动量，
将所述前端轴的横摆动作反复进行与所述驱动阶梯的数量对应的次数。
(8)根据(5)～(7)中任一项所记载的焊接装置的控制方法，其中，
所述驱动控制部在消除因所述前端轴驱动机构的驱动而产生的所述多关节机器人的振动的方向上对所述多关节机器人进行驱动。
(9)根据(5)～(8)中任一项所记载的焊接装置的控制方法，其中，
所述末端执行器是焊炬，且在所述前端轴配置消耗式电极的前端部。
本申请是基于在2016年2月17日申请的日本专利申请(日本专利申请第2016-27889号)而实现的，并将其内容作为参照而援引于此。
附图标记说明：
11 机器人(多关节机器人)；
13 控制装置；
15 焊接电源；
19 最前端驱动轴；
21 双轴横摆器(前端轴驱动机构)；
23 焊炬(末端执行器)；
23a 前端轴；
25 焊接丝；
31 第一轴驱动部；
33 第二轴驱动部；
41 驱动控制部；
43 移动轨迹运算部；
44 驱动部；
45 主方向驱动部；
47 横摆驱动部；
65 干涉发生区域；
100 焊接装置。

Claims (11)

1.一种焊接装置，其中，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有六个或七个驱动轴；
焊炬，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述焊炬之间，且使所述焊炬的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述前端轴驱动机构具有：在与所述焊炬的所述前端轴正交的第一轴向上进行驱动的第一轴驱动部；以及在与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上进行驱动的第二轴驱动部，
所述第一轴驱动部具有使所述第二轴驱动部在所述第一轴向上移动的直动滑动单元，
所述第二轴驱动部具有以使支承所述焊炬的焊炬基部绕所述第二轴驱动部的轴旋转自如的方式对所述焊炬基部进行支承的旋转单元。
2.一种焊接装置，其中，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有六个或七个驱动轴；
焊炬，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述焊炬之间，且使所述焊炬的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述驱动控制部具有：
主方向驱动部，其对所述多关节机器人进行驱动，且使所述焊炬沿着焊接线移动；以及
横摆驱动部，其使所述前端轴进行横摆移动，
在所述前端轴的希望的横摆轨迹落入由所述前端轴驱动机构驱动的所述前端轴的可移动范围的情况下，所述横摆驱动部对所述前端轴驱动机构进行驱动来实施所述横摆轨迹的横摆动作，
在所述希望的横摆轨迹超出所述可移动范围的情况下，所述横摆驱动部求出所述横摆轨迹的横摆移动量中的超出所述可移动范围的移动界限的移动补全量，并对所述前端轴驱动机构进行驱动直至所述移动界限为止，并且，根据所述移动补全量对所述多关节机器人所具有的至少任一驱动轴进行驱动，从而实施所述横摆轨迹的横摆动作，
所述前端轴驱动机构具有：在与所述焊炬的所述前端轴正交的第一轴向上进行驱动的第一轴驱动部；以及在与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上进行驱动的第二轴驱动部，
所述第一轴驱动部具有使所述第二轴驱动部在所述第一轴向上移动的直动滑动单元，
所述第二轴驱动部具有以使支承所述焊炬的焊炬基部绕所述第二轴驱动部的轴旋转自如的方式对所述焊炬基部进行支承的旋转单元。
3.根据权利要求1或2所述的焊接装置，其中，
所述驱动控制部在消除因所述前端轴驱动机构的驱动而产生的所述多关节机器人的振动的方向上对所述多关节机器人进行驱动。
4.根据权利要求1或2所述的焊接装置，其中，
所述焊炬在所述前端轴配置消耗式电极的前端部。
5.根据权利要求3所述的焊接装置，其中，
所述焊炬在所述前端轴配置消耗式电极的前端部。
6.一种焊接装置的控制方法，其中，
所述焊接装置的控制方法使用焊接装置，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有六个或七个驱动轴；
焊炬，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述焊炬之间，且使所述焊炬的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述前端轴驱动机构具有：在与所述焊炬的所述前端轴正交的第一轴向上进行驱动的第一轴驱动部；以及在与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上进行驱动的第二轴驱动部，
所述第一轴驱动部具有使所述第二轴驱动部在所述第一轴向上移动的直动滑动单元，
所述第二轴驱动部具有以使支承所述焊炬的焊炬基部绕所述第二轴驱动部的轴旋转自如的方式对所述焊炬基部进行支承的旋转单元，
在所述焊接装置的控制方法中，对所述前端轴驱动机构进行驱动，使所述焊炬的所述前端轴在与所述前端轴正交的第一轴向以及与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上移动。
7.一种焊接装置的控制方法，其中，
所述焊接装置的控制方法使用焊接装置，
所述焊接装置具备：
多关节机器人，其具有六个或七个驱动轴；
焊炬，其支承于所述多关节机器人；
前端轴驱动机构，其设置在所述多关节机器人的最前端驱动轴与所述焊炬之间，且使所述焊炬的前端轴进行横摆动作；以及
驱动控制部，其对所述多关节机器人及所述前端轴驱动机构进行驱动，
所述前端轴驱动机构具有：在与所述焊炬的所述前端轴正交的第一轴向上进行驱动的第一轴驱动部；以及在与所述前端轴及所述第一轴向正交的第二轴向上进行驱动的第二轴驱动部，
所述第一轴驱动部具有使所述第二轴驱动部在所述第一轴向上移动的直动滑动单元，
所述第二轴驱动部具有以使支承所述焊炬的焊炬基部绕所述第二轴驱动部的轴旋转自如的方式对所述焊炬基部进行支承的旋转单元，
在使所述焊炬的所述前端轴沿着焊接线以希望的横摆轨迹进行横摆动作时，
在所述希望的横摆轨迹落入由所述前端轴驱动机构驱动的所述前端轴的可移动范围的情况下，对所述前端轴驱动机构进行驱动来实施所述横摆轨迹的横摆动作，
在所述希望的横摆轨迹超出所述可移动范围的情况下，求出所述横摆轨迹的横摆移动量中的超出所述可移动范围的移动界限的移动补全量，并对所述前端轴驱动机构进行驱动直至所述移动界限为止，并且，根据所述移动补全量对所述多关节机器人所具有的至少任一驱动轴进行驱动，从而实施所述横摆轨迹的横摆动作。
8.根据权利要求7所述的焊接装置的控制方法，其中，
运算并求出使所述焊炬的所述前端轴沿着焊接线进行横摆动作的移动轨迹，
将所求出的移动轨迹分割成多个驱动阶梯，
按照各所述驱动阶梯而预先求出使所述焊炬沿着焊接线移动的主方向移动量、以及用于在所述焊接线的各位置处进行横摆动作的横摆移动量，
将所述前端轴的横摆动作反复进行与所述驱动阶梯的数量对应的次数。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的焊接装置的控制方法，其中，
所述驱动控制部在消除因所述前端轴驱动机构的驱动而产生的所述多关节机器人的振动的方向上对所述多关节机器人进行驱动。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的焊接装置的控制方法，其中，
所述焊炬在所述前端轴配置消耗式电极的前端部。
11.根据权利要求9所述的焊接装置的控制方法，其中，
所述焊炬在所述前端轴配置消耗式电极的前端部。
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