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Die vorliegende Erfindung betrifft Programmiervorrichtungen für Schweißroboter und Programmierverfahren für Schweißroboter.
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Bei einem Schweißroboter wird die Schweißposition eines Werkzeugs, das zwei Teile miteinander verschweißt, so eingestellt, dass das Werkzeug die Teile oder eine Peripherieeinrichtung usw. nicht behindert („interferiert“). Bei einer bekannten Technologie stellt ein Nutzer einen Sollwinkel und einen Vorschubwinkel ein, die eine gewünschte Schweißposition eines Werkzeugs darstellen, wobei dann Winkel, die gleich oder nahe am Sollwinkel und dem vom Nutzer gewünschten Vorschubwinkel sind, automatisch in einem Bereich eingestellt werden, in dem keine Behinderungen zwischen Teilen und einem Schweißroboter usw. auftreten, unter Verwendung von Formdaten oder dergleichen der Teile, des Schweißroboters usw., wodurch eine Schweißposition des Werkzeugs bereitgestellt wird (siehe z.B. Patentliteratur 1).
PTL 1: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer
JP 2000 - 094 131 A -
Die
DE 10 2017 102 260 A1 beschreibt eine Programmiervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, dreidimensionale Modelle eines Roboters und eines Werkstücks in einem virtuellen Raum anzuordnen, aus dem dreidimensionalen Modell des Werkstücks Formmerkmale zu extrahieren, Bezugspositionen der Formmerkmale und des Roboters festzulegen, auf Basis der Bezugspositionen der Formmerkmale und des Roboters eine Bewegungsreihenfolge zum Bewegen des Roboters zwischen den Formmerkmalen auf Basis der Bezugspositionen festzulegen.
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DE 10 2015 012 763 A1 beschreibt eine Roboterlehrvorrichtung zum Einlernen eines Roboters offline, die zum Einstellen von Ziel-, Vorschub- und Drehwinkeln eines Werkzeuges so, dass eine stabile Stellung des Werkzeuges erreicht werden kann, eingerichtet ist.
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Die
DE 10 2012 021 374 A1 beschreibt eine Roboterprogrammiervorrichtung, umfassend eine Bearbeitungslinien-Bestimmungseinheit, die eine Bearbeitungslinie bestimmt, eine Betriebsmodus-Bestimmungseinheit, die einen Betriebsmodus eines Lernpunktes bestimmt, eine Programmerzeugungseinheit, die ein Betriebsprogramm für den Roboter erzeugt, basierend auf der Bearbeitungslinie und dem Betriebsmodus und eine Beeinträchtigungsziel-Bestimmungseinheit, die einen nicht bearbeitenden Werkzeuganteil als ein Beeinträchtigungsziel bestimmt.
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DE 699 36 073 T2 beschreibt eine RoboterSteuervorrichtung, umfassend einen Eingang, der sich an einen Sensor zum Erfassen eines Kontaktes eines an dem Roboter befestigten Werkzeugs anschließen lässt, Drehmomenterfassungsvorrichtungen, Positionsspeichervorrichtungen und Überwachungsvorrichtungen, mit denen man kontrolliert, ob eine vorher in der Robotersteuervorrichtung festgelegte Handbedienungs-Unterbrechungsbedingung erfüllt ist oder nicht.
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US 6 750 425 B2 beschreibt eine Maschinemit einem Mittel zum Speichern von Informationen über aktuelle Winkel der Drehachse und der Lageachse und zum Berechnen eines Düsenrichtungsvektors aus den Winkeln.
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US 5 845 053 A beschreibt ein Verfahren zum Einlernen einer Schweißbrennerausrichtung.
Mit der in der Patentliteratur 1 offenbarten Technologie wird zwar eine Schweißposition eines Werkzeugs automatisch eingestellt, wenn ein Sollwinkel und ein vom Nutzer gewünschter Vorschubwinkel eingestellt werden, es gibt jedoch Fälle, in denen der Nutzer die eingestellte Schweißposition anpassen möchte. In diesem Fall darf der Nutzer die Position des Werkzeugs in Bezug auf die eingestellte Schweißposition nicht verändern und muss einen Sollwinkel und einen von Anfang an eingestellten Vorschubwinkel in Bezug auf einen Zustand einstellen, bevor Sollwinkel und Vorschubwinkel eingegeben werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Situation gemacht, wobei es ein Gegenstand dieser Erfindung ist, eine Programmiervorrichtung für einen Schweißroboter und ein Programmierverfahren für einen Schweißroboter bereitzustellen, mit dem ein Nutzer auch nach dem Einstellen einer Schweißposition eines Werkzeugs die Position des Werkzeugs in Bezug auf die eingestellte Schweißposition leicht einstellen kann.
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Um den oben genannten Gegenstand zu erzielen, bietet die vorliegende Erfindung eine Programmiervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Programmierverfahren für einen Schweißroboter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
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Die vorliegende Erfindung sieht in einem Aspekt davon vor: Programmiervorrichtung für einen Schweißroboter, wobei die Programmiervorrichtung umfasst: eine Modellerfassungseinheit, die ein dreidimensionales Modell des Schweißroboters und dreidimensionale Modelle zweier zu verschweißender Werkstücke durch ein Werkzeug des Schweißroboters erhält; eine Schweißlinienspezifizierungseinheit, die eine Schweißlinie, entlang der die beiden Werkstücke miteinander verschweißt werden sollen, sowie einen Ursprung auf der Schweißlinie auf der Grundlage der dreidimensionalen Modelle der beiden Werkstücke spezifiziert; eine Annahmeeinheit, die einen Vorgang akzeptiert, wobei der Vorgang zumindest einen von einem Benutzer eingegebenen Vorschubwinkel des Werkzeugs enthält; eine Sollwinkel-Einstelleinheit, die einen Winkel berechnet, der am Ursprung von den beiden zu verschweißenden Werkstücken als Winkel auf eine Ebene senkrecht zur Schweißlinie projiziert wird, und einen Sollwinkel des Werkzeugs unter Verwendung des berechneten Winkels einstellt, oder die den Sollwinkel auf der Grundlage der von der Annahmeeinheit akzeptierten Operation einstellt; eine Vorschubwinkel-Einstelleinheit, die einen Vorschubwinkel des Werkzeugs auf der Grundlage des über die Annahmeeinheit übernommenen Vorgangs einstellt; eine Koordinatensystem-Einstelleinheit, die ein vorläufiges Koordinatensystem, das in Bezug auf den Ursprung definiert ist, und ein Werkzeugkoordinatensystem in Übereinstimmung mit dem Werkzeug auf der Grundlage des vorläufigen Koordinatensystems einstellt; eine Positionseinstelleinheit, die eine Schweißposition des Werkzeugs auf der Grundlage des neu eingestellten Werkzeugkoordinatensystems einstellt; und eine Programmerstellungseinheit, die ein Betriebsprogramm für den Schweißroboter erstellt, um die beiden Werkstücke unter Bezugnahme auf das neu eingestellte Werkzeugkoordinatensystem zusammenzuschweißen, wobei: drei Achsen, die das vorläufige Koordinatensystem bilden, eine erste Achse, die auf der Grundlage der Schweißlinie festgelegt ist, eine zweite Achse, die senkrecht zur ersten Achse und parallel zu einer Fläche eines der zu verschweißenden Werkstücke verläuft, und eine dritte Achse, die sowohl senkrecht zur ersten Achse als auch zur zweiten Achse verläuft, umfassen; und wobei das Werkzeugkoordinatensystem ein Koordinatensystem ist, das durch Drehen des vorläufigen Koordinatensystems um die erste Achse der vorläufigen Koordinate gemäß dem Sollwinkel und um die dritte Achse der vorläufigen Koordinate gemäß dem Vorschubwinkel eingestellt wird.
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Gemäß diesem Aspekt wird eine Schweißlinie auf der Grundlage der erhaltenen dreidimensionalen Modelle des Schweißroboters und der Werkstücke festgelegt. In Bezug auf einen Ursprung auf der Schweißlinie wird ein vorläufiges Koordinatensystem mit einer ersten Achse parallel zur Schweißlinie, einer zweiten Achse senkrecht zur ersten Achse und parallel zu einer Fläche eines der beiden Werkstücke und einer dritten Achse senkrecht zur ersten Achse und der zweiten Achse eingestellt. Das vorläufige Koordinatensystem wird auf der Grundlage eines Sollwinkels um die erste Achse gedreht und auf der Grundlage des Vorschubwinkels um die dritte Achse weiter gedreht, wobei das gedrehte Koordinatensystem als Werkzeugkoordinatensystem eingestellt ist. Eine Schweißposition des Werkzeugs wird auf der Grundlage des eingestellten Werkzeugkoordinatensystems eingestellt. Ein Betriebsprogramm für den Schweißroboter wird unter Verwendung des eingestellten Werkzeugkoordinatensystems erstellt.
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Das heißt, gemäß diesem Aspekt wird ein Werkzeugkoordinatensystem, das durch Drehen eines vorläufigen Koordinatensystems erhalten wird, das in Bezug auf die Schweißlinie und eines der zu verschweißenden Werkstücke definiert ist, eingestellt. In diesem Werkzeugkoordinatensystem stimmt die zweite Achse mit der Längsrichtung des Werkzeugs überein, und der Nutzer kann die Schweißposition des Werkzeugs in Bezug auf die Längsrichtung des Werkzeugs beim Ändern der eingestellten Schweißposition des Werkzeugs ändern, was es einfacher macht, die Schweißposition des Werkzeugs einzustellen, nachdem die Schweißposition einmal eingestellt ist.
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In diesem Aspekt kann umfasst die Programmiervorrichtung weiterhin eine Behinderungserkennungseinheit, die unter Verwendung des dreidimensionalen Roboters des Schweißroboters und der dreidimensionalen Modelle der beiden Werkstücke in einem virtuellen Raum Behinderungen (Interferenzen) erkennt, die zwischen dem Schweißroboter und den beiden Werkstücken auftreten, wenn das Schweißen entlang der Schweißlinie mit der eingestellten Schweißposition durchgeführt wird, wobei in dem Fall, in dem die Behinderung erfasst wird, die Positionseinstelleinheit eine neue Schweißposition einstellen kann, die die Behinderung durch Drehen des Werkzeugkoordinatensystems um wenigstens eine der ersten Achse, der zweiten Achse und der dritten Achse auflöst.
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Dementsprechend wird beim Verschweißen von zwei Werkstücken eine Schweißposition des Werkzeugs, bei der keine Behinderung zwischen dem Schweißroboter und den Werkstücken auftritt, automatisch eingestellt, wobei die beiden Werkstücke bei der Schweißposition verschweißt werden.
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In dem obigen Aspekt kann die Modellerfassungseinheit weiterhin ein dreidimensionales Modell einer Peripherieeinrichtung erhalten, die in der Peripherie des Schweißroboters oder der Werkstücke angeordnet ist, und die Behinderungserkennungseinheit kann, indem sie auch das dreidimensionale Modell der Peripherieeinrichtung im virtuellen Raum verwendet, Behinderungen zwischen dem Schweißroboter und den beiden Werkstücken sowie der Peripherieeinrichtung erkennen, wenn das Schweißen entlang der Schweißlinie mit der eingestellten Schweißposition durchgeführt wird.
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Da auch das dreidimensionale Modell der Peripherieeinrichtung erhalten wird, wird automatisch eine Schweißposition des Werkzeugs eingestellt, wobei Behinderungen zwischen dem Schweißroboter und den Werkstücken sowie Behinderungen zwischen diesen und der Peripherieeinrichtung berücksichtigt werden.
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In dem obigen Aspekt kann die Positionseinstelleinheit, wenn die Behinderung erkannt wird, das Werkzeug um die zweite Achse drehen, um zu bestimmen, ob die Behinderung aufgelöst bzw. aufgehoben werden kann oder nicht, eine neue Schweißposition einstellen, die um die zweite Achse gedreht wird, wenn die Behinderung aufgelöst werden kann, und eine neue Schweißposition einstellen, die um die erste Achse und/oder die dritte Achse zusätzlich zur zweiten Achse gedreht wird, wenn die Behinderung nicht aufgelöst werden kann.
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Dementsprechend wird im Falle von Behinderungen des Schweißroboters oder der Werkstücke durch bevorzugtes Drehen der Schweißposition des Werkzeugs um die zweite Achse eine Behinderung verhindert. So ist es möglich, Änderungen des Sollwinkels und des Vorschubwinkels der Schweißposition des Werkzeugs zu reduzieren, um Behinderungen im Vergleich zu ursprünglich eingestellten Winkeln zu vermeiden.
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In dem obigen Aspekt kann die Programmiervorrichtung weiterhin eine Erreichbarkeitsbestimmungseinheit umfassen, die die Erreichbarkeit des Werkzeugs von einem Startpunkt bis zu einem Endpunkt der Schweißlinie mit der eingestellten Schweißposition unter Verwendung des dreidimensionalen Modells des Schweißroboters und der dreidimensionalen Modelle der beiden Werkstücke in einem virtuellen Raum bestimmt, und im Falle, dass die Erreichbarkeit verneint wird, kann die Positionsbestimmungseinheit eine neue Schweißposition einstellen, die die Erreichbarkeit als eine Schweißposition für einen unerreichbaren Abschnitt auf der Schweißlinie ermöglicht.
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Dementsprechend wird beim Verschweißen der beiden Werkstücke automatisch eine Schweißposition des Werkzeugs eingestellt, mit der an allen Stellen der vorgesehenen Schweißlinie geschweißt werden kann.
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In dem obigen Aspekt kann die Positionseinstelleinheit die Schweißposition des Werkzeugs für den unerreichbaren Abschnitt auf der Schweißlinie um die zweite Achse drehen, um die Erreichbarkeit im Falle der Verneinung der Erreichbarkeit zu bestimmen, eine neue Schweißposition einstellen, die um die zweite Achse gedreht wird, wenn die Erreichbarkeit bestätigt wird, und eine neue Schweißposition einstellen, die um die erste Achse und/oder die dritte Achse zusätzlich zur zweiten Achse gedreht wird, wenn die Erreichbarkeit verneint wird.
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Dementsprechend wird bei einem Abschnitt, der nicht entlang der Schweißlinie mit der anfänglich eingestellten Schweißposition des Werkzeugs geschweißt werden kann, die Schweißposition des Werkzeugs vorzugsweise um die zweite Achse gedreht, wodurch es möglich ist, das Schweißen an allen Punkten der Schweißlinie durchzuführen. Dadurch ist es möglich, Änderungen des Sollwinkels und des Vorschubwinkels der Schweißposition des Werkzeugs zum Schweißen an allen Punkten der Schweißlinie gegenüber den ursprünglich eingestellten Winkeln zu reduzieren.
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Bei diesem Aspekt kann, wenn ein Winkelbereich voreingestellt ist, in dem das Werkzeug um die zweite Achse drehbar ist, die Positionseinstelleinheit eine neue Schweißposition einstellen, die um die zweite Achse innerhalb des drehbaren Winkelbereichs gedreht ist.
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Dementsprechend ist es beispielsweise möglich, Behinderungen zwischen dem Werkzeug und der anderen Komponente zu vermeiden, wenn eine andere Komponente, wie beispielsweise ein Kabel, in der Nähe des distalen Endes des Werkzeugs angebracht ist, da das Werkzeug innerhalb des vorgegebenen Drehwinkelbereichs um die zweite Achse gedreht wird.
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In dem obigen Aspekt kann die Koordinatensystem-Einstelleinheit eine Achse parallel zur Schweißlinie als erste Achse einstellen.
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Da die erste Achse des vorläufigen Koordinatensystems mit der Schweißlinie übereinstimmt, kann der Nutzer dementsprechend die erste Achse leicht erkennen, was es für den Nutzer einfach macht, die Schweißposition des Werkzeugs in Bezug auf die Längsrichtung des Werkzeugs einzustellen.
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In dem obigen Aspekt kann die Koordinatensystem-Einstelleinheit einen Mittelpunkt zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt der Schweißlinie als Ursprung festlegen.
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Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Fall, wo das Werkzeugkoordinatensystem in Bezug auf einen am Start- oder Endpunkt der Schweißlinie eingestellten Ursprung eingestellt ist, eine unvoreingenommene Haltung des Werkzeugs effizient eingestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung sieht in einem weiteren Aspekt davon ein Programmierverfahren für einen Schweißroboter vor, wobei das Programmierverfahren umfasst: einen Schritt zum Erhalten eines dreidimensionalen Modells des Schweißroboters und dreidimensionaler Modelle von zwei Werkstücken, die durch ein Werkzeug des Schweißroboters miteinander verschweißt werden sollen; einen Schritt zum Spezifizieren einer Schweißlinie, entlang der die beiden Werkstücke miteinander verschweißt werden sollen, sowie eines Ursprungs auf der Schweißlinie auf der Grundlage der dreidimensionalen Modelle der beiden Werkstücke; einen Schritt des Akzeptierens eines Vorgangs; einen Schritt zum Berechnen eines Winkels, der am Ursprung von den beiden zu verschweißenden Werkstücken als Winkel auf eine Ebene senkrecht zur Schweißlinie projiziert wird, und zum Einstellen eines Sollwinkels des Werkzeugs unter Verwendung des berechneten Winkels oder zum Einstellen des Sollwinkels auf der Grundlage des akzeptierten Vorgangs; einen Schritt zum Einstellen eines Vorschubwinkels des Werkzeugs auf der Grundlage des akzeptierten Vorgangs; einen Schritt zum Einstellen eines vorläufigen Koordinatensystems, das in Bezug auf den Ursprung definiert ist, und eines Werkzeugkoordinatensystems in Übereinstimmung mit dem Werkzeug auf der Grundlage des vorläufigen Koordinatensystems; einen Schritt zum Einstellen einer Schweißposition des Werkzeugs auf der Grundlage des neu eingestellten Werkzeugkoordinatensystems; einen Schritt zum Erstellen eines Betriebsprogramms für den Schweißroboter zum Verschweißen der beiden Werkstücke mit Bezug auf das neu eingestellte Werkzeugkoordinatensystem, wobei: drei Achsen, die das vorläufige Koordinatensystem bilden, eine erste Achse, die auf der Grundlage der Schweißlinie festgelegt ist, eine zweite Achse, die senkrecht zur ersten Achse und parallel zu einer Fläche eines der zu verschweißenden Werkstücke verläuft, und eine dritte Achse, die sowohl senkrecht zur ersten Achse als auch zur zweiten Achse verläuft, umfassen; und das Werkzeugkoordinatensystem ein Koordinatensystem ist, das durch Drehen des vorläufigen Koordinatensystems um die erste Achse der vorläufigen Koordinate gemäß dem Sollwinkel und um die dritte Achse der vorläufigen Koordinate gemäß dem Vorschubwinkel eingestellt wird; einen Schritt zum Erkennen einer Behinderung durch eine Behinderungserkennungseinheit, die unter Verwendung des dreidimensionalen Roboters des Schweißroboters und der dreidimensionalen Modelle der beiden Werkstücke in einem virtuellen Raum Behinderungen erkennt, die zwischen dem Schweißroboter und den beiden Werkstücken auftreten, wenn das Schweißen entlang der Schweißlinie mit der eingestellten Schweißposition durchgeführt wird; und einen Schritt zur Einstellung einer neuen Schweißposition, die die Behinderung durch Drehen des Werkzeugkoordinatensystems um wenigstens eine von der ersten Achsen, der zweiten Achse und der dritten Achse löst, durch die Positionseinstelleinheit in dem Fall, in dem die Behinderung erfasst wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es dem Nutzer auch nach dem Einstellen einer Schweißposition eines Werkzeugs möglich, die Schweißposition des Werkzeugs in Bezug auf die eingestellte Schweißposition mit Hilfe eines Werkzeugkoordinatensystems leicht einzustellen.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Schweißsystems mit einer Steuereinrichtung für einen Schweißroboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein Blockdiagramm des Schweißsystems gemäß einer Ausführungsform.
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3 ist eine schematische Darstellung der Positionsbeziehung zwischen den in einem virtuellen Raum angeordneten Werkstücken.
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4 ist eine Abbildung mit einer ersten und zweiten Schweißlinie und einer ersten und zweiten Normallinie, die auf der Grundlage einer Schweißlinie eingestellt sind.
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5 ist eine Darstellung eines vorläufigen Koordinatensystems, das auf der Grundlage der Schweißlinie eingestellt ist.
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6 ist eine Abbildung eines Werkzeugkoordinatensystems, das für ein Werkzeug eingestellt ist.
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7 ist eine Abbildung, die einen Sollwinkel zeigt, der für das Werkzeug zum Zeitpunkt des Schweißens eingestellt ist.
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8 ist eine Abbildung mit einem Vorschubwinkel, der für das Werkzeug zum Zeitpunkt des Schweißens eingestellt ist.
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9 ist ein Flussdiagramm eines Programmierverfahrens für den Schweißroboter.
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10 ist eine Abbildung, die ein vorläufiges Koordinatensystem zeigt, bevor es um eine X-Achse und/oder eine Y-Achse gedreht wird.
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11 ist eine Abbildung eines Werkzeugkoordinatensystems, das durch Drehen des vorläufigen Koordinatensystems um die X-Achse und/oder die Y-Achse eingestellt ist.
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12 ist ein Flussdiagramm eines Schweißposition-Rücksetzvorganges.
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13 ist ein Flussdiagramm eines Behinderungserkennungsprozesses.
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14 ist eine imaginäre Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem Behinderungen zwischen dem Werkzeug und einer Peripherieeinrichtung auftreten.
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15 ist eine imaginäre Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem die Behinderung zwischen dem Werkzeug und der Peripherieeinrichtung aufgelöst ist.
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16 ist ein Flussdiagramm eines Erreichbarkeitsbestimmungsprozesses.
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Eine Steuereinrichtung (Programmiervorrichtung) 2 für einen Schweißroboter 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Schweißsystems 1 mit der Steuereinrichtung 2 für den Schweißroboter 5 gemäß dieser Ausführungsform. Das Schweißsystem 1 umfasst den Schweißroboter 5, welcher ein vertikaler Knickarmroboter mit einer Mehrzahl von Gelenkwellen ist, und die Steuereinrichtung 2, die den Betrieb des Schweißroboters 5 steuert. Weiterhin zeigt 1 zwei Werkstücke WK1 und WK2, die vom Schweißroboter 5 miteinander verschweißt werden.
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Der Schweißroboter 5 ist auf einem Boden befestigt, und ein Werkzeug 51 zum Schweißen von Werkstücken ist am distalen Ende des Schweißroboters 5 befestigt. Das Werkzeug 51 verfügt über einen säulenförmigen Schweißbrenner. Jede der Mehrzahl von Gelenkwellen des Schweißroboters 5 umfasst einen Motor (nicht dargestellt) für einen Drehantrieb und einen Drehgeber (nicht dargestellt), der den Drehwinkel des Motors erfasst.
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Die Steuereinrichtung 2 führt eine Rückkopplungssteuerung durch, um die Motoren unter Verwendung der Drehwinkel der Motoren, die von den Drehgebern der einzelnen Wellen des Schweißroboters 5 erfasst werden, drehend anzutreiben. Die Steuereinrichtung 2 umfasst eine CPU, ein ROM, ein RAM und einen Speicher, die nicht dargestellt sind.
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2 zeigt ein Blockdiagramm des Schweißsystems 1. Die Steuereinrichtung 2 umfasst einen Monitor 21, der verschiedene Bilder anzeigt, eine Annahmeeinheit 22, die Operationen durch einen Nutzer „akzeptiert“ bzw. annimmt, eine Modellerfassungseinheit 23, die ein dreidimensionales Modell des Werkzeugs 51 und dreidimensionale Modelle der Werkstücke WK1 und WK2 erhält, eine Schweißlinienspezifizierungseinheit 24, die eine Schweißlinie spezifiziert, entlang derer die beiden Werkstücke WK1 und WK2 miteinander verschweißt werden, eine Koordinatensystem-Einstelleinheit 25, die ein vorläufiges Koordinatensystem auf der Grundlage der Winkel der spezifizierten Schweißlinie und der beiden Werkstücke WK1 und WK2 einstellt, eine Winkeleinstelleinheit (Sollwinkel-Einstelleinheit und Vorschubwinkel-Einstelleinheit) 26, die einen Sollwinkel und einen Vorschubwinkel des Werkzeugs 51 auf der Grundlage einer akzeptierten Eingabe und/oder eines vorgegebenen Berechnungsverfahrens einstellt, eine Positionseinstelleinheit 27, die eine Schweißposition des Werkzeugs 51 zum Zeitpunkt des Schweißens auf der Grundlage der von der Winkeleinstelleinheit 26 vorgenommenen Einstellung einstellt, eine Behinderungserkennungseinheit 28, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Behinderungen („Interferenzen“) zwischen dem Werkzeug 51, den Werkstücken WK1 und WK2 usw. zum Zeitpunkt des Schweißens unter Verwendung der dreidimensionalen Modelle davon erkennt, eine Erreichbarkeitsbestimmungseinheit 29, die die Schweiß-Erreichbarkeit zu allen Punkten der spezifizierten Schweißlinie unter Verwendung der dreidimensionalen Modelle bestimmt, eine Programmerstellungseinheit 31 zum Erstellen eines Programms zum Steuern des Schweißroboters 5 auf der Grundlage der Einstellungen, und eine Speichereinheit 32, die das vorläufige Koordinatensystem, die Schweißposition des Werkzeugs 51 usw. speichert, die eingestellt worden sind.
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Die Modellerfassungseinheit 23 erhält CAD-Daten, die dreidimensionale Modelle des Schweißroboters 5, der Werkstücke WK1 und WK2 sowie eine in der Peripherie des Schweißroboters 5 und der Werkstücke WK1 und WK2 angeordnete Peripherieeinrichtung darstellen. Die Modellerfassungseinheit 23 ist ausgebildet, um unter Verwendung der erhaltenen CAD-Daten die dreidimensionalen Modelle des Schweißroboters 5 usw. zum Zeitpunkt des Schweißens der Werkstücke WK1 und WK2 in einem virtuellen Raum bereit zu stellen. In dieser Ausführungsform wird der virtuelle Raum, in dem die dreidimensionalen Modelle angeordnet sind, auf dem Monitor 21 dargestellt.
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Wie in 3 dargestellt, wird in dieser Ausführungsform ein Werkstück WK2 mit flacher Plattenform, das senkrecht zu einem Werkstück WK1 angeordnet ist, mit dem Werkstück WK1 verschweißt, das eine flache Plattenform aufweist und in horizontaler Ausrichtung angeordnet ist. Die Schweißlinienspezifizierungseinheit 24 legt als Schweißlinie WL einen Abschnitt fest, an dem die im virtuellen Raum angeordneten Werkstücke WK1 und WK2 einander berühren. Darüber hinaus gibt die Schweißlinienspezifizierungseinheit 24, wie in 4 dargestellt, als Ursprung O1 den Mittelpunkt MP zwischen dem Startpunkt SP und dem Endpunkt EP der Schweißlinie WL an.
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Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 ist ausgebildet, um ein vorläufiges Koordinatensystem mit Bezug auf den angegebenen Ursprung O1 einzustellen. Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 extrahiert eine erste Schweißlinie WL1, die auf der Oberfläche des Werkstücks WK1 definiert ist, und eine zweite Schweißlinie WL2, die auf der Oberfläche des Werkstücks WK2 auf der Grundlage der im virtuellen Raum angegebenen Schweißlinie WL definiert ist. Es ist zu beachten, dass zwar die Schweißlinie WL, die erste Schweißlinie WL1 und die zweite Schweißlinie WL2 im Wesentlichen die gleichen Geraden sind, die Schweißlinie WL aber aus Gründen der Bequemlichkeit durch eine durchgezogene Linie und die erste Schweißlinie WL1 und die zweite Schweißlinie WL2 durch gestrichelte Linien in 4 gekennzeichnet sind, so dass diese Linien sich nicht überlappen. Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 setzt eine erste Normallinie NL1, die durch den Ursprung O1 verläuft, die senkrecht zur ersten Schweißlinie WL1 auf der Oberfläche des Werkstücks WK1 ist, und die parallel zur Oberfläche des Werkstücks WK1 verläuft, und eine zweite Normallinie NL2, die durch den Ursprung O1 verläuft, die senkrecht zur zweiten Schweißlinie WL2 auf der Oberfläche des Werkstücks WK2 ist, und parallel zur Oberfläche des Werkstücks WK2 verläuft.
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Die Koordinateneinstelleinheit 25 wählt eines der Werkstücke WK1 aus und stellt ein vorläufiges Koordinatensystem ein, in dem die erste Schweißlinie WL1 und die erste Normallinie NL1 für das ausgewählte Werkstück WK1 als Achsen dienen. Alternativ kann anstelle des Werkstücks WK1 auch das Werkstück WK2 gewählt werden.
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Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 ist ausgebildet, um, als drei Achsen, die ein vorläufiges Koordinatensystem CS1 bilden, eine Y-Achse (erste Achse) zu definieren, die parallel zur ersten Schweißlinie WL1 ist und mit der die Vorschubrichtung des Werkzeugs 51 zum Zeitpunkt des Schweißens (die Richtung eines Pfeils TD) als positiv betrachtet wird, eine Z-Achse (zweite Achse) zu definieren, die parallel zur ersten Normallinie NL1 verläuft und mit der die vertikale Vorschubrichtung als positiv betrachtet wird, und um eine X-Achse (dritte Achse) zu definieren, die sowohl zur Y-Achse als auch zur Z-Achse senkrecht ist, wie in 5 dargestellt. Wie bei der X-Achse ist die Richtung, die das Werkstück WK1 in Dickenrichtung vom Ursprung O1 durchdringt, als die positive Richtung definiert.
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6 zeigt ein Werkzeugkoordinatensystem CS2, das für das Werkzeug 51 des Schweißroboters 5 voreingestellt ist. Im Werkzeugkoordinatensystem CS2 ist das distale Ende des Werkzeugs 51 als ein Ursprung 02 definiert, wobei die Längsrichtung des Werkzeugs 51 als Z-Achse definiert ist.
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Die Positionseinstelleinheit 27 ist ausgebildet, um eine Schweißposition des Werkzeugs 51 so einzustellen, dass der Ursprung 02 des Werkzeugkoordinatensystems CS2 mit dem Ursprung 01 des vorläufigen Koordinatensystems CS1 übereinstimmt und dass die X-, Y- und Z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems CS2 jeweils mit der X-, Y- und Z-Achse des vorläufigen Koordinatensystems CS1 übereinstimmt.
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Die Winkeleinstelleinheit 26 ist ausgebildet, um einen Winkel a0 zu berechnen, der von der ersten Normallinie NL1 und der zweiten Normallinie NL2 als Winkel gebildet wird, und zwar als einen Winkel, der von dem Werkstück WK1 und dem Werkstück WK2 gebildet wird, die über die Schweißlinie WL am Ursprung O1 miteinander in Kontakt stehen, wie in 7 dargestellt. In dieser Ausführungsform stellt die Winkeleinstelleinheit 26 einen Winkel, der die Hälfte des berechneten Winkels α0 ist, der von der ersten Normallinie NL1 und der zweiten Normallinie NL2 gebildet wird, als einen Sollwinkel α1 des Werkzeugs 51 zum Zeitpunkt des Schweißens ein. Darüber hinaus stellt die Winkeleinstelleinheit 26 zum Zeitpunkt des Schweißens auf der Grundlage einer über die Annahmeeinheit 22 akzeptierten Nutzereingabe einen Vorschubwinkel β1 des Werkzeugs 51, wie in 8 dargestellt, ein.
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Die Positionseinstelleinheit 27 dreht das Werkzeugkoordinatensystem CS2 um die Y-Achse des vorläufigen Koordinatensystems CS1, um den eingestellten Sollwinkel α1 zu erreichen. Darüber hinaus dreht die Positionseinstelleinheit 27 das Werkzeugkoordinatensystem CS2 um die X-Achse des vorläufigen Koordinatensystems CS1, um den eingestellten Vorschubwinkel β1 zu erreichen. So wird die Ausrichtung des Werkzeugkoordinatensystems CS2 für die Schweißposition des Schweißroboters 5 bestimmt, und die Winkel der einzelnen Wellen des Schweißroboters 5 zur Erreichung des bestimmten Werkzeugkoordinatensystems CS2 werden berechnet.
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Die Programmerstellungseinheit 31 ist ausgebildet, um unter Verwendung der berechneten Winkel der einzelnen Wellen des Schweißroboters 5 Lernpunkte für den Schweißroboter 5 zu erzeugen, um dadurch ein Schweißprogramm zu erstellen.
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Im Folgenden wird ein Beispiel für die spezifische Verarbeitung vom Erhalten dreidimensionaler Modelle des Werkzeugs 51 usw. bis zur Erstellung eines Schweißprogramms für den Schweißroboter 5 unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm eines Programmierverfahrens für den Schweißroboter 5 gemäß 9 beschrieben. In dem Programmierverfahren für den Schweißroboter 5 erhält die Modellerfassungseinheit 23 zunächst CAD-Daten des dreidimensionalen Modells des Schweißroboters 5 und der dreidimensionalen Modelle der Werkstücke WK1 und WK2 (Schritt S11). Anschließend stellt die Modellerfassungseinheit 23 den Schweißroboter 5 und die Werkstücke WK1 und WK2 unter Verwendung der erhaltenen dreidimensionalen Modelle (Schritt S12) in einen virtuellen Raum.
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Die Schweißlinienspezifizierungseinheit 24 spezifiziert als Schweißlinie WL einen Abschnitt, an dem das Werkstück WK1 und das im virtuellen Raum angeordnete Werkstück WK2 einander berühren (Schritt S13). Anschließend setzt die Schweißlinienspezifizierungseinheit 24 den Mittelpunkt MP der spezifizierten Schweißlinie WL als Ursprung O1 eines vorläufigen Koordinatensystems CS1 (Schritt S14). Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 entnimmt eine erste Schweißlinie WL1 am Werkstück WK1 und eine zweite Schweißlinie WL2 am Werkstück WK2 auf Basis der vorgegebenen Schweißlinie WL (Schritt S15). Anschließend setzt die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 eine erste Normallinie NL1 und eine zweite Normallinie NL2 unter Verwendung der ersten Schweißlinie WL1 und der zweiten Schweißlinie WL2 (Schritt S16).
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Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 setzt ein vorläufiges Koordinatensystem CS1 mit Bezug auf den Ursprung 01 (Schritt S17). Insbesondere wählt die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 das Werkstück WK1 aus und stellt eine Y-Achse ein, die durch den Ursprung O1 verläuft, d.h. parallel zur ersten Schweißlinie WL1 am ausgewählten Werkstück WK1, mit der die Vorschubrichtung des Werkzeugs 51 zum Zeitpunkt des Schweißens als positiv betrachtet wird. Darüber hinaus stellt die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 eine Z-Achse ein, die durch den Ursprung O1 verläuft, d.h. parallel zur ersten Normallinie NL1 senkrecht zur ersten Schweißlinie WL1, und mit der die Vorschubrichtung als positiv betrachtet wird. Darüber hinaus stellt die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 eine X-Achse ein, die durch den Ursprung O1 verläuft und sowohl zur Y-Achse als auch zur Z-Achse senkrecht steht. Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 setzt ein vorläufiges Koordinatensystem CS1 mit der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse als drei Achsen davon.
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Die Positionseinstelleinheit 27 stellt das dreidimensionale Modell des Werkzeugs 51 im virtuellen Raum so dar, dass ein für das Werkzeug 51 eingestelltes Werkzeugkoordinatensystem CS2 mit dem eingestellten vorläufigen Koordinatensystem CS1 (Schritt S18) übereinstimmt.
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Die Winkeleinstelleinheit 26 berechnet einen Winkel α0, der aus der ersten Normallinie NL1 und der zweiten Normallinie NL2 gebildet wird, und setzt einen Sollwinkel α1 des Werkzeugs 51, der die Hälfte des berechneten Winkels ist (Schritt S19). Anschließend setzt die Winkeleinstelleinheit 26 aufgrund eines über die Annahmeeinheit 22 (Schritt S20) übernommenen Vorgangs einen Vorschubwinkel β1 des Werkzeugs 51.
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Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 dreht das eingestellte Werkzeugkoordinatensystem CS2 um die X- und Y-Achse des vorläufigen Koordinatensystems CS1 unter Verwendung des eingestellten Sollwinkels α1 und des Vorschubwinkels β1, wie in 10 dargestellt, und stellt damit ein in 11 dargestelltes Werkzeugkoordinatensystem CS2 ein (Schritt S21). Insbesondere dreht die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 das Werkzeugkoordinatensystem CS2 um den eingestellten Sollwinkel α1 um die Y-Achse des vorläufigen Koordinatensystems CS1. Darüber hinaus dreht die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 das gedrehte Werkzeugkoordinatensystem CS2 um den Vorschubwinkel β1 um die X-Achse des vorläufigen Koordinatensystems CS1. Die Koordinatensystem-Einstelleinheit 25 stellt ein WerkzeugKoordinatensystem CS2 ein, das mit dem gedrehten Koordinatensystem übereinstimmt.
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Die Positionseinstelleinheit 27 setzt als Schweißposition des Werkzeugs 51 zum Zeitpunkt des Schweißens eine Position des Werkzeugs 51, mit der die Z-Achse des eingestellten Werkzeugkoordinatensystems CS2 mit der Längsrichtung des Werkzeugs 51 übereinstimmt (Schritt S22).
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Die Programmerstellungseinheit 31 erzeugt Lernpunkte für den Schweißroboter 5 unter Verwendung der berechneten Winkel der einzelnen Wellen des Schweißroboters 5 im eingestellten Werkzeugkoordinatensystem S2, dessen Z-Achse mit der Längsrichtung des Werkzeugs 51 übereinstimmt, und erstellt so ein Schweißprogramm (Schritt S23). Anschließend wird das Programmierverfahren für den Schweißroboter 5 beendet.
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Mit der so ausgebildeten Steuereinrichtung 2 für den Schweißroboter 5 gemäß dieser Ausführungsform wird ein vorläufiges Koordinatensystem CS1 mit einer Y-Achse, die parallel zu einer vorgegebenen Schweißlinie WL zwischen einem Werkstück WK1 und einem Werkstück WK2 verläuft, einer Z-Achse, die senkrecht zur Y-Achse und parallel zum Werkstück WK1 verläuft, und einer X-Achse, die sowohl senkrecht zur Y-Achse als auch zur Z-Achse als drei Achsen davon verläuft, eingestellt, wobei ein Werkzeugkoordinatensystem CS2, das mit dem vorläufigen Koordinatensystem CS1 zusammenfällt, eingestellt ist. Anschließend wird das eingestellte Werkzeugkoordinatensystem CS2, das mit dem vorläufigen Koordinatensystem CS1 übereinstimmt, auf der Grundlage eines eingestellten Sollwinkels und eines eingestellten Vorschubwinkels um die X-Achse und die Y-Achse gedreht, wobei das gedrehte Koordinatensystem als ein Werkzeugkoordinatensystem CS2 eingestellt ist. Auch wenn sich die Schweißposition des Werkzeugs 51 ändert, ändert sich das eingestellte Werkzeugkoordinatensystem CS2 so, dass die Längsrichtung des Werkzeugs 51 mit seiner Z-Achse übereinstimmt. Ein Betriebsprogramm zum Zusammenschweißen des Werkstücks WK1 und des Werkstücks WK2 wird mit Bezug auf das Werkzeugkoordinatensystem CS2 erstellt.
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Dementsprechend wird bei der Steuereinrichtung 2 gemäß dieser Ausführungsform das Werkzeugkoordinatensystem CS2 auf Basis des Sollwinkels α1 und des Vorschubwinkels β1 bezogen auf die Schweißlinie WL eingestellt. Somit kann der Nutzer des Schweißroboters 5 bei einer Änderung der Schweißposition des Werkzeugs 51 die Schweißposition des Werkzeugs 51 in Bezug auf die Längsrichtung des Werkzeugs 51 ändern, die mit der Z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems CS2 übereinstimmt. Dementsprechend kann der Nutzer, in dem Fall, wo der Nutzer die Position des Werkzeugs 51 ändern möchte, nachdem der Sollwinkel α1 und der Vorschubwinkel β1 einmal eingestellt sind und die Schweißposition des Werkzeugs 51 eingestellt ist, die Position des Werkzeugs 51 in Bezug auf die Schweißposition des Werkzeugs 51 zu dieser Zeit ändern, was es einfach macht, die Schweißposition des Werkzeugs 51 einzustellen.
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12 zeigt ein Flussdiagramm eines Schweißposition-Rücksetzvorganges für den Fall, wo die Schweißposition des Werkzeugs 51, eingestellt durch das Programmierverfahren (9) für den Schweißroboter 5, zurückgesetzt wird. Beim Rücksetzvorgang der Schweißposition werden Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und einer Peripherieeinrichtung usw. und die Erreichbarkeit des Werkzeugs 51 zu allen Punkten der Schweißlinie WL berücksichtigt, wenn das Schweißen entlang der Schweißlinie WL mit der eingestellten Schweißposition des Werkzeugs 51 durchgeführt wird, wobei dann die Schweißposition des Werkzeugs 51 zurückgesetzt wird.
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Beim Schweißposition-Rücksetzvorgang erhält die Modellerfassungseinheit 23 zunächst CAD-Daten, die ein dreidimensionales Modell einer in der Peripherie des Werkzeugs 51 angeordneten Peripherieeinrichtung darstellen, zusätzlich zu den bereits erhaltenen CAD-Daten, die dreidimensionale Modelle des Werkzeugs 51 und der Werkstücke WK1 und WK2 darstellen (Schritt S31). Anschließend ordnet die Modellerfassungseinheit 23 die dreidimensionalen Modelle des Werkzeugs 51, der Werkstücke WK1 und WK2 sowie der Peripheriegeräte im virtuellen Raum an (Schritt S32).
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Die Behinderungserkennungseinheit 28 führt im virtuellen Raum ein Behinderungserkennungsverfahren zum Erfassen von Behinderungen durch, die zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung oder den Werkstücken WK1 und WK2 auftreten, wenn entlang der Schweißlinie WL geschweißt wird, wobei die Schweißposition des Werkzeugs 51 durch die Positionseinstelleinheit 27 (Schritt S33) eingestellt wird. Beim Behinderungserkennungsverfahren wird eine Behinderung zwischen dem Werkzeug 51 und den Werkstücken WK1 und WK2 oder der Peripherieeinrichtung erkannt, wenn vom Startpunkt SP bis zum Endpunkt EP der Schweißlinie WL mit der eingestellten Schweißposition des Werkzeugs 51 geschweißt wird.
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Bei dem in 13 dargestellten Behinderungserkennungsverfahren erkennt die Behinderungserkennungseinheit 28 zunächst im virtuellen Raum Behinderungen („Interferenzen“), die zwischen dem Werkzeug 51 und den Werkstücken WK1 und WK2 oder der Peripherieeinrichtung auftreten, wenn das Werkstück WK1 und das Werkstück WK2 entlang der Schweißlinie WL miteinander verschweißt werden (Schritt S331). Insbesondere erkennt die Behinderungserkennungseinheit 28 Behinderungen, indem sie das Werkzeug 51 entlang der Schweißlinie WL mit der eingestellten Schweißposition des Werkzeugs 51 im virtuellen Raum bewegt.
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Für den Fall, dass keine Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung usw. erkannt werden (Schritt S332: NEIN), ändert die Positionseinstelleinheit 27 nicht die bereits eingestellte Schweißposition des Werkzeugs 51, und die bereits eingestellte Schweißposition wird in der Speichereinheit 32 gespeichert, wobei berücksichtigt wird, dass die Schweißposition des Werkzeugs 51 bei der Behinderungserkennung nicht geändert wird (Schritt S339). Anschließend wird der Prozess der Behinderungserkennung beendet.
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S332 (Schritt S332: JA), wie in 14 dargestellt, Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE im virtuellen Raum erkannt werden, dreht die Positionseinstelleinheit 27 das Werkzeug 51 um die Z-Achse (Schritt S333) und bestimmt, ob die Behinderung aufgelöst werden kann oder nicht (Schritt S334). Um eine Schweißposition des Werkzeugs 51 einzustellen, bei der keine Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE auftreten, dreht die Positionseinstelleinheit 27 das Werkzeug 51 um die Z-Achse in einem vorgegebenen Drehwinkelbereich. In dieser Ausführungsform dreht die Positionseinstelleinheit 27 in Schritt S333 das Werkzeug 51 schrittweise um einen voreingestellten kleinen Winkel, um einen Winkel zu berechnen, bei dem keine Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE auftreten.
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Für den Fall, dass bestimmt wird, dass Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE durch Drehen des Werkzeugs 51 um die Z-Achse aufgelöst werden können (Schritt S334: JA), speichert die Positionseinstelleinheit 27 die Position des Werkzeugs 51 nach der Auflösung von Behinderungen in der Speichereinheit 32 als neue Schweißposition des Werkzeugs 51 (Schritt S338). Anschließend wird der Prozess der Behinderungserkennung beendet.
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S334 bestimmt wird, dass eine Behinderung zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE auch dann nicht aufgelöst werden kann, wenn das Werkzeug 51 um die Z-Achse gedreht wird (Schritt S334: NEIN), dreht die Positionseinstelleinheit 27 das Werkzeug 51 zusätzlich zur Z-Achse um die X-Achse und/oder die Y-Achse (Schritt S335) und bestimmt, ob eine Behinderung zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE aufgelöst werden kann oder nicht (Schritt S336). Das Verfahren zum Drehen um die X-Achse und/oder die Y-Achse ist das gleiche wie das Verfahren zum Drehen um die Z-Achse in Schritt S333.
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Für den Fall, dass bestimmt wird, dass Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE durch Drehen des Werkzeugs 51 um die X-Achse und/oder die Y-Achse zusätzlich zur Z-Achse (Schritt S336: JA), wie in 15 dargestellt, behoben werden können, speichert die Positionseinstelleinheit 27 die Position des Werkzeugs 51 in diesem Fall in der Speichereinheit 32 als neue Schweißposition des Werkzeugs 51 (Schritt S338). Anschließend wird der Prozess der Behinderungserkennung beendet.
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Für den Fall, dass bestimmt wird, dass eine Behinderung zwischen dem Werkzeug 51 und der Peripherieeinrichtung PE nicht aufgelöst werden kann, auch wenn das Werkzeug 51 zusätzlich zur Z-Achse um die X-Achse und/oder die Y-Achse gedreht wird (Schritt S336: NEIN), speichert die Positionseinstelleinheit 27 in der Speichereinheit 32 Informationen, die anzeigen, dass es keine Schweißposition des Werkzeugs 51 gibt, mit der Behinderungen aufgelöst werden können (Schritt S337). Anschließend wird der Prozess der Behinderungserkennung beendet.
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Wenn der Behinderungserkennungsprozess (13) beendet ist, führt die Positionseinstelleinheit 27 nach dem Behinderungserkennungsprozess (Schritt S34 in 12) eine Bestimmung der Schweißposition des in der Speichereinheit 32 gespeicherten Werkzeugs 51 durch. Falls in der Speichereinheit 32 (Schritt S34: KEINE POSITION) Informationen gespeichert sind, die darauf hindeuten, dass keine Schweißposition des Werkzeugs 51 vorhanden ist, ist es nicht möglich, das Schweißen entlang der eingestellten Schweißlinie WL durchzuführen, und somit wird auf dem Monitor 21 (Schritt S41) eine Meldung angezeigt, dass die Anordnung der Werkstücke WK1 und WK2 zurückgesetzt werden muss. Anschließend wird das Programmierverfahren für den Schweißroboter 5 beendet.
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S34 bestimmt wird, dass die Schweißposition des im Speicher 32 gespeicherten Werkzeugs 51 eine andere ist als vor dem Behinderungserkennungsprozess (Schritt S34: GEÄNDERT), wird ein Erreichbarkeitsbestimmungsprozess ausgeführt, der später beschrieben wird (Schritt S36).
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S34 bestimmt wird, dass die Schweißposition des im Speicher 32 gespeicherten Werkzeugs 51 eine vor und nach dem Behinderungserkennungsprozess unveränderte Position ist (Schritt S34: KEINE ÄNDERUNG), bestimmt die Positionseinstelleinheit 27, ob der später beschriebene Erreichbarkeitsbestimmungsprozess zu diesem Zeitpunkt bereits ausgeführt wurde oder nicht (Schritt S35). Für den Fall, dass festgestellt wird, dass der Erreichbarkeitsbestimmungsprozess bereits ausgeführt wurde (Schritt S35: JA), wird ein Schweißposition-Rücksetzprozess ausgeführt, der später beschrieben wird (Schritt S38).
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Für den Fall, dass in der Verarbeitung in Schritt S35 bestimmt wird, dass der Erreichbarkeitsbestimmungsprozess noch nicht ausgeführt wurde (Schritt S35: NEIN), führt die Erreichbarkeitsbestimmungseinheit 29 einen Erreichbarkeitsbestimmungsprozess im virtuellen Raum durch, um zu bestimmen, ob das Werkzeug 51 alle Punkte auf der Schweißlinie WL mit der Schweißposition des in der Speichereinheit 32 gespeicherten Werkzeugs 51 erreichen kann oder nicht (Schritt S36).
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In dem in 16 dargestellten Erreichbarkeitsbestimmungsprozess bestimmt die Erreichbarkeitsbestimmungseinheit 29 zunächst, ob das Werkzeug 51 vom Startpunkt SP bis zum Endpunkt EP der Schweißlinie WL mit der Schweißposition des in der Speichereinheit 32 gespeicherten Werkzeugs 51 nach dem Behinderungserkennungsprozess (Schritt S361) gelangen kann oder nicht. Für den Fall, dass bestimmt wird, dass das Werkzeug 51 alle Punkte der Schweißlinie WL mit der Schweißposition des im Speicher 32 gespeicherten Werkzeugs 51 erreichen kann (Schritt S362: JA), speichert die Positionseinstelleinheit 27 die Schweißposition des Werkzeugs 51, ohne die Position zu ändern, in der Speichereinheit 32 als Schweißposition des Werkzeugs 51, mit der das Werkzeug 51 alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann (Schritt S369). Anschließend wird der Prozess zur Ermittlung der Erreichbarkeit beendet.
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S362 bestimmt wird, dass das Werkzeug 51 nicht alle Punkte der Schweißlinie WL mit der eingestellten Schweißposition des Werkzeugs 51 (Schritt S362: NEIN) erreichen kann, dreht die Positionseinstelleinheit 27 das Werkzeug 51 um die Z-Achse (Schritt S363) und bestimmt, ob das Werkzeug 51 alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann oder nicht (Schritt S364). Um eine Schweißposition einzustellen, mit der das Werkzeug 51 alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann, dreht die Positionseinstelleinheit 27 das Werkzeug 51 um die Z-Achse in einem vorgegebenen Drehwinkelbereich. Die Positionseinstelleinheit 27 dreht das Werkzeug 51 schrittweise um die Z-Achse um einen voreingestellten kleinen Winkel nach dem gleichen Verfahren wie der Behinderungserkennungsprozess und berechnet eine Schweißposition, die es dem Werkzeug 51 ermöglicht, alle Punkte der Schweißlinie WL zu erreichen.
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Für den Fall, dass bestimmt wird, dass das Werkzeug 51 durch Drehen des Werkzeugs 51 um die Z-Achse alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann (Schritt S364: JA), speichert die Positionseinstelleinheit 27 die erreichbare Position des Werkzeugs 51 in der Speichereinheit 32 als neue Schweißposition des Werkzeugs 51 (Schritt S368). Anschließend wird der Prozess zur Ermittlung der Erreichbarkeit beendet.
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S364 bestimmt wird, dass das Werkzeug 51 nicht alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann, auch wenn das Werkzeug 51 um die Z-Achse gedreht wird (Schritt S364: NEIN), dreht die Positionseinstelleinheit 27 das Werkzeug 51 zusätzlich zur Z-Achse um die X-Achse und/oder die Y-Achse (Schritt S365) und bestimmt, ob das Werkzeug 51 alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann oder nicht (Schritt S366). Das Verfahren zum Drehen um die X-Achse und/oder die Y-Achse ist das gleiche wie das Verfahren zum Drehen um die Z-Achse in Schritt S363.
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Für den Fall, dass das Werkzeug 51 durch Drehen des Werkzeugs 51 um die X-Achse und/oder die Y-Achse zusätzlich zur Z-Achse alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann (Schritt S366: JA), speichert die Positionseinstelleinheit 27 die Position des Werkzeugs 51 in diesem Fall in der Speichereinheit 32 als neue Schweißposition des Werkzeugs 51 (Schritt S368). Anschließend wird der Prozess zur Ermittlung der Erreichbarkeit beendet.
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Für den Fall, dass bestimmt wird, dass das Werkzeug 51 nicht alle Punkte der Schweißlinie WL erreichen kann, auch wenn das Werkzeug 51 zusätzlich zur Z-Achse um die X-Achse und/oder die Y-Achse gedreht wird (Schritt S366: NEIN), speichert die Positionseinstelleinheit 27 in der Speichereinheit 32 Informationen, die anzeigen, dass es keine Schweißposition gibt, die es dem Werkzeug 51 ermöglicht, alle Punkte der Schweißlinie WL zu erreichen (Schritt S367). Anschließend wird der Prozess zur Ermittlung der Erreichbarkeit beendet.
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Wenn der Prozess der Erreichbarkeitsbestimmung (16) beendet ist, bestimmt die Positionseinstelleinheit 27 die Schweißposition des in der Speichereinheit 32 gespeicherten Werkzeugs 51 nach dem Prozess der Erreichbarkeitsbestimmung (Schritt S37 in 12). Wenn in der Speichereinheit 32 Informationen gespeichert sind (Schritt S37: KEINE POSITION), die darauf hindeuten, dass es keine Schweißposition des Werkzeugs 51 gibt, wird die Verarbeitung in Schritt S41 ausgeführt, wobei dann der Prozess der Positionsrücksetzung beendet wird.
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S27 bestimmt wird, dass die Schweißposition des im Speicher 32 gespeicherten Werkzeugs 51 eine andere ist als vor dem Erreichbarkeitsbestimmungsprozess (Schritt S37: GEÄNDERT), wird der Behinderungserkennungsprozess erneut ausgeführt (Schritt S33). Das heißt, die Behinderungserkennungseinheit 28 führt den Behinderungserkennungsprozess aus, um zu überprüfen, ob eine Behinderung der Peripherieeinrichtung PE usw. mit der Schweißposition des Werkzeugs 51 auftritt, die nach dem Prozess zur Bestimmung der Erreichbarkeit eingestellt wurde.
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Für den Fall, dass bei der Verarbeitung in Schritt S37 bestimmt wird, dass die Schweißposition des im Speicher 32 gespeicherten Werkzeugs 51 eine vor und nach dem Erreichbarkeitsbestimmungsprozess unveränderte Position ist (Schritt S37: KEINE ÄNDERUNG), setzt die Positionseinstelleinheit 27 die nach dem Erreichbarkeitsbestimmungsprozess eingestellte Schweißposition des Werkzeugs 51 als Position zum Zeitpunkt des Schweißens zurück (Schritt S38).
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Die Programmerstellungseinheit 31 erzeugt Lernpunkte für den Schweißroboter 5 unter Verwendung der berechneten Winkel der einzelnen Wellen des Schweißroboters 5 im Werkzeugkoordinatensystem CS2 nach dem Zurücksetzen und erstellt so ein Schweißprogramm (Schritt S39). Anschließend wird der Prozess der Positionsrücksetzung beendet.
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Wie vorstehend beschrieben, können das Werkzeugkoordinatensystem CS2 und die Schweißposition des Werkzeugs 51 durch den Behinderungserkennungsprozess und den Erreichbarkeitsbestimmungsprozess zurückgesetzt werden.
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Mit der Steuereinrichtung 2 gemäß der obigen Ausführungsform wird das Werkzeug 51 in dem Fall, in dem Behinderungen erkannt werden oder bestimmt wird, dass das Schweißen entlang eines Abschnitts der Schweißlinie WL im Behinderungserkennungsprozess oder im Erreichbarkeitsbestimmungsprozess nicht durchgeführt werden kann, um die Z-Achse innerhalb eines vorgegebenen Drehwinkelbereichs gedreht. Durch bevorzugtes Drehen des Werkzeugs 51 um die Z-Achse gegenüber der X-Achse und der Y-Achse beim Ändern der Schweißposition des Werkzeugs 51 wird die Schweißposition des Werkzeugs 51 zurückgesetzt, während Änderungen des Sollwinkels α1 und des Vorschubwinkels β1 minimiert werden. Da das Werkzeug 51 innerhalb des voreingestellten drehbaren Winkelbereichs um die Z-Achse gedreht wird, kann im Falle, dass eine andere Komponente, wie beispielsweise ein Kabel, zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende des Werkzeugs 51 vorhanden ist, eine Verwicklung oder andere Arten von Behinderungen zwischen dem Werkzeug 51 und der anderen Komponente verhindert werden. Bei einer alternativen Ausführungsform ist es nicht notwendig, einen Drehwinkelbereich vorzugeben, und das Werkzeug 51 kann um die X-Achse und die Y-Achse gedreht werden, anstatt vorzugsweise um die Z-Achse gedreht zu werden.
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Obwohl der Mittelpunkt MP der Schweißlinie WL als Nullpunkt 01 des vorläufigen Koordinatensystems CS1 und als Nullpunkt 02 des Werkzeugkoordinatensystems CS2 in der Steuereinrichtung 2 gemäß der obigen Ausführungsform eingestellt ist, sind verschiedene Änderungen an den Einstellungen der Nullpunkte O1 und O2 möglich. So können beispielsweise die Ursprünge O1 und O2 auf den Startpunkt SP oder auf eine Mehrzahl von Punkten wie den Startpunkt SP und den Endpunkt EP festgelegt werden. In dem Fall, in dem eine Mehrzahl von Ursprüngen eingestellt ist, wird die Schweißposition des Werkzeugs 51 auf jeden der Ursprüngen eingestellt, und in dem Fall, in dem das Werkzeug 51 während des Schweißens entlang der Schweißlinie WL bewegt wird, kann die Schweißposition des Werkzeugs 51 schrittweise auf die für jeden der Ursprüngen eingestellte Schweißposition geändert werden, wenn sich das Werkzeug 51 diesem Ursprung nähert.
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Obwohl die Schweißlinie WL gemäß der obigen Ausführungsform eine gerade Linie in der Steuereinrichtung 2 ist, kann die Schweißlinie WL alternativ auch eine nicht gerade Linie, wie beispielsweise eine gekrümmte Linie, sein. Wenn beispielsweise der Ursprung O1 auf eine Kurvenschweißlinie WL eingestellt ist, kann eine Linie, die parallel zur Tangente des Ursprungs O1 verläuft, als Y-Achse des vorläufigen Koordinatensystems CS1 definiert werden. Alternativ kann, wenn die Schweißlinie WL eine Linie ist, die aus einer Kombination aus einer Geraden, einer gekrümmten Linie usw. gebildet ist, ein in der Geraden enthaltener Punkt bevorzugt als Ursprung O1 eingestellt werden.
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Obwohl der Sollwinkel α1 auf die Hälfte des Winkels α0 der ersten Normallinie NL1 und der zweiten Normallinie NL2 in der Steuereinrichtung 2 gemäß der obigen Ausführungsform eingestellt ist, sind verschiedene Änderungen an der Einstellung des Sollwinkels α1 möglich. So kann beispielsweise der Sollwinkel α1 auf der Grundlage eines über die Annahmeeinheit 22 akzeptierten Zahlenwertes eingestellt oder aus einem vorgegebenen Winkelbereich (z.B. 45° bis 60°) ausgewählt werden. Obwohl der Vorschubwinkel β1 gemäß einer Operation eingestellt ist, die über die Annahmeeinheit 22 in der obigen Ausführungsform akzeptiert worden ist, kann alternativ beispielsweise der Vorschubwinkel β1 aus einem voreingestellten Winkelbereich von -20° bis +20° ausgewählt werden. Alternativ können auch in der Vergangenheit eingestellte und in der Speichereinheit 32 gespeicherte Werte für den Sollwinkel α1 und den Vorschubwinkel β1 automatisch eingestellt werden.
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In der obigen Ausführungsform wird, in dem Fall, dass die Schweißposition des Werkzeugs 51 durch Drehen des Werkzeugs 51 um eine Achse, wie beispielsweise die Z-Achse, im Behinderungserkennungsprozess oder im Erreichbarkeitsbestimmungsprozess geändert wird, das Werkzeug 51 schrittweise um einen voreingestellten kleinen Winkel gedreht, um eine Schweißposition des Werkzeugs 51 einzustellen, welche Probleme auflöst. Bei einer alternativen Ausführungsform können bekannte Techniken für das Verfahren zum Drehen des Werkzeugs 51 um eine Achse verwendet werden, was beispielsweise ein manueller Betrieb anstelle eines automatischen Betriebs sein kann.
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Obwohl die Steuereinrichtung 2 den Monitor 21 umfasst, der Bilder in der obigen Ausführungsform anzeigen kann, muss die Steuereinrichtung 2 bei einer alternativen Ausführungsform den Monitor 21 nicht beinhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schweißsystem
- 2
- Steuereinrichtung (Programmiereinrichtung)
- 5
- Schweißroboter
- 21
- Monitor
- 22
- Annahmeeinheit
- 23
- Modellerfassungseinheit
- 24
- Schweißlinienspezifizierungseinheit
- 25
- Koordinatensystem-Einstelleinheit
- 26
- Winkel-Einstelleinheit (Sollwinkel-Einstelleinheit und Vorschub-Einstelleinheit)
- 27
- Positionseinstelleinheit
- 28
- Behinderungserkennungseinheit
- 29
- Erreichbarkeitsbestimmungseinheit
- 31
- Programmerstellungseinheit
- 32
- Speichereinheit
- 51
- Werkzeug
- CS1
- Vorläufiges Koordinatensystem
- CS2
- Werkzeugkoordinatensystem
- EP
- Endpunkt
- MP
- Mittelpunkt
- 01
- Ursprung des vorläufigen Koordinatensystems
- 02
- Ursprung des Werkzeugkoordinatensystems
- PE
- Peripheriegerät
- SP
- Startpunkt
- WK1, WK2
- Werkstück
- WL
- Schweißlinie
- α1
- Sollwinkel
- β1
- Vorschubwinkel
