DE102019125335B4

DE102019125335B4 - Robotersteuervorrichtung zur Steuerung der Kreisbogenbewegung eines Roboters

Info

Publication number: DE102019125335B4
Application number: DE102019125335.7A
Authority: DE
Inventors: Tomonori Matsushima
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2039-09-21
Also published as: JP2020049611A; CN110948089A; DE102019125335A1; US20200101607A1; CN110948089B; US11192247B2; JP7088800B2

Abstract

Robotersteuervorrichtung (4), die eine Kreisbogenbewegung eines Roboters (1) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuervorrichtung (4) eine Speichereinheit (42), die ein Betriebsprogramm (46) speichert, worin die Position und die Lage des Roboters (1) an vorab festgelegten Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3) bestimmt sind und worin ein Referenzkoordinatensystem als Koordinatensystem (71, 73, 78) zum Berechnen eines Anstellwinkels und eines Azimutwinkels eines Werkzeugs des Roboters (1) festgelegt ist;eine Interpolationspunktfestlegeeinheit (52), die Interpolationspunkte (TC2, TC5) zwischen den einzelnen Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3) festlegt, wobei die Bewegungspunkte (TB1, TB2, TB3) einen Anfangspunkt, einen Zwischenpunkt und einen Endpunkt umfassen;eine Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit (53), die an den Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3) auf Basis der Lage des Roboters den Anstellwinkel und den Azimutwinkel des Werkzeugs des Roboters (1) in dem Referenzkoordinatensystem in Bezug auf eine Referenzrichtung zur Bestimmung der Lage des Roboters (1) berechnet;eine Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit (54), die durch Interpolieren des Anstellwinkels und des Azimutwinkels in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3)einen Anstellwinkel und einen Azimutwinkel des Werkzeugs in dem Referenzkoordinatensystem in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten (TC2, TC5) berechnet; undeine Lagenberechnungseinheit (55), die auf Basis des durch die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit (54) berechneten Anstellwinkels und Azimutwinkels des Werkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten (TC2, TC5) einen Koordinatenwert eines Koordinatensystems des Betriebsprogramms des Roboters (1) an den Interpolationspunkten (TC2, TC5) berechnet, wobei der Koordinatenwert die Lage des Roboters (1) an dem Interpolationspunkt (TC2, TC5) angibt,umfasst,wobei die Referenzrichtung eine von der Position der Bewegungspunkte (TB1, TB2, TB3) unabhängige Richtung ist, und in dem Betriebsprogramm in dem vorab festgelegten Koordinatensystem (71, 73, 78) bestimmt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotersteuervorrichtung zur Steuerung der Kreisbogenbewegung eines Roboters.
Eine Robotervorrichtung umfasst einen Roboter, ein an dem Roboter angebrachtes Arbeitswerkzeug, und eine Steuervorrichtung, die den Roboter steuert. Die Steuervorrichtung betreibt den Roboter und das Arbeitswerkzeug auf Basis eines Betriebsprogramms.
Ein Betreiber kann vorab Lehrpunkte bestimmen, um die Position und die Lage des Roboters festzulegen. Die Position und die Lage des Roboters an den Lehrpunkten werden als Bewegungspunkte in dem Betriebsprogramm gespeichert. An den Bewegungspunkten wird der Roboter so gesteuert, dass er die in dem Betriebsprogramm festgelegte Position und Lage einnimmt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift JP 2013 215 862 A und die Patentoffenlegungsschrift JP 2001 096 367 A ).
Der Betreiber kann in dem Betriebsprogramm ein Verfahren zur Interpolation der Position und der Lage des Roboters auf der Strecke zwischen einzelnen Bewegungspunkten festlegen. Als Interpolationsverfahren für die Strecke zwischen einzelnen Bewegungspunkten sind die Linearinterpolation zur Vornahme einer geradlinigen Bewegung und die Zirkularinterpolation zur Vornahme einer Kreisbogenbewegung bekannt. Bei der Linearinterpolation bewegt sich der Spitzenendpunkt des Werkzeugs auf einer geradlinigen Bahn. Bei der Zirkularinterpolation bewegt sich der Spitzenendpunkt des Werkzeugs auf einer kreisbogenförmigen Bahn. Bei der Vornahme der Zirkularinterpolation berechnet die Steuervorrichtung die kreisbogenförmige Bewegungsbahn auf der Basis von mehreren Bewegungspunkten. Die Steuervorrichtung steuert die Position und die Lage des Roboters so, dass sich der Spitzenendpunkt des Werkzeugs auf der kreisbogenförmigen Bewegungsbahn bewegt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift JP S62 285 110 A ).
Des Weiteren ist aus der DE 10 2015 015 093 A1 eine Roboterprogrammiervorrichtung bekannt, wobei die Position und Stellung eines Werkzeuges auf Basis eines Bearbeitungsweges bestimmt wird, der durch Projektion eines Arbeitsmusters auf ein Werkstückmodell erzeugt wird.
Aus der DE 696 18 606 T2 geht ferner eine Robotersprachverarbeitungsvorrichtung zum Anzeigen eines Roboterprogramms hervor.
In der DE 689 19 821 T2 ist ein Roboter mit einer Steuereinrichtung offenbart, wobei die Berechnung der Position eines Werkzeugs in einem Interpolationspunkt unter einer Vielzahl von Winkeln mit einem Vektor durchgeführt wird.
Die EP 1 619 567 B1 beschreibt ferner ein Datenverarbeitungsgerät zum Lichtbogenschweißen, wobei ein Programm zum Steuern eines Betriebes des Roboter umfasst sein kann.
In der US 8 872 070 B2 ist Lehrverfahren zum automatischen Schweißen eines Werkstücks durch einen Schweißroboter offenbart, wobei der Schweirobotor veranlasst wird, sich eine Schweißlinie zu merken.
Des Weiteren geht aus der US 5 845 053 A ein Verfahren zum Einlernen eines Roboter hervor, der in der Lage ist, eine korrekte Werkzeugausrichtung bei Durchführung von Schweißarbeiten
Bei der Ausführung einer Kreisbogenbewegung des Roboters werden in dem Betriebsprogramm aus mehreren Bewegungspunkten ein Anfangspunkt, ein Zwischenpunkt und ein Endpunkt festgesetzt. Die Steuervorrichtung steuert den Roboter so, dass er sich entlang einer kreisbogenförmigen Bahn bewegt, die so berechnet wurde, dass sie durch diese drei Punkte verläuft.
Auf der Strecke zwischen den einzelnen Bewegungspunkten kann die Steuervorrichtung durch Interpolieren der Position des Roboters an den Bewegungspunkten Positionen des Roboters an Interpolationspunkten berechnen. Was die Lage des Roboters betrifft, berechnet die Steuervorrichtung die Normalrichtung einer aus den drei Punkten, dem Anfangspunkt, dem Zwischenpunkt, und dem Endpunkt, gebildeten Referenzebene als Referenzrichtung. Die Steuervorrichtung berechnet die Lage des Roboters in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten. Auf der Strecke zwischen den einzelnen Bewegungspunkten interpoliert die Steuervorrichtung die Lage des Roboters in Bezug auf die Referenzrichtung. Durch diese Steuerung kann die Steuervorrichtung die Lage des Roboters in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten berechnen.
Doch wenn die Lage des Roboters auf Basis der Normalrichtung der durch drei Bewegungspunkte verlaufenden Referenzebene berechnet wird, ändert sich bei einer Korrektur der Position des Roboters auch die Neigung der Referenzebene. In diesem Fall kann es trotz des Umstands, dass die Lage des Roboters an den Bewegungspunkten unverändert ist, vorkommen, dass sich die Lage des Arbeitswerkzeugs auf der Strecke zwischen Bewegungspunkten nicht stabilisiert und schwankt.
Die Lage des Roboters entspricht der Lage des Arbeitswerkzeugs. Beispielsweise ist bei der Vornahme einer Schweißtätigkeit wie etwa eines Bogenschweißens die Lage des Roboters wichtig, um eine gute Qualität der Schweißung sicherzustellen. Wenn die Lage des Arbeitswerkzeugs schwankt, besteht die Gefahr, dass sich die Qualität der Schweißung verschlechtert.
Da die Referenzebene, die durch drei Bewegungspunkte verläuft, durch die Steuervorrichtung berechnet wird, kann der Betreiber keine Sichtprüfung der Referenzebene vornehmen. Daher ist es für den Betreiber schwierig, die Lage des Roboters in Verbindung mit einer Veränderung der Position des Roboters zu korrigieren. Bei der herkömmlichen Technik wird die Strecke zwischen den einzelnen Lehrpunkten eng gestaltet, damit es nicht zu einem Schwanken des Arbeitswerkzeugs kommt. Daher besteht das Problem, dass die Anzahl der Lehrpunkte zunimmt und die Arbeitseffizienz schlecht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine verbesserte Robotersteuervorrichtung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Robotersteuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine Robotersteuervorrichtung nach einer Form der vorliegenden Offenbarung steuert die Kreisbogenbewegung eines Roboters. Die Robotersteuervorrichtung umfasst eine Speichereinheit, die ein Betriebsprogramm speichert, worin die Position und die Lage des Roboters an vorab festgelegten Bewegungspunkten bestimmt sind und worin ein Referenzkoordinatensystem als Koordinatensystem zum Berechnen eines Anstellwinkels und eines Azimutwinkels eines Werkzeugs des Roboters festgelegt ist. Die Robotersteuervorrichtung umfasst eine Interpolationspunktfestlegeeinheit, die Interpolationspunkte zwischen den einzelnen Bewegungspunkten festlegt, wobei die Bewegungspunkte einen Anfangspunkt, einen Zwischenpunkt und einen Endpunkt umfassen. Die Robotersteuervorrichtung umfasst eine Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit, die an den Bewegungspunkten auf Basis der Lage des Roboters den Anstellwinkel und den Azimutwinkel des Werkzeugs des Roboters in dem Referenzkoordinatensystem in Bezug auf die Referenzrichtung zur Bestimmung der Lage des Roboters berechnet, und eine Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit, die durch Interpolieren des Anstellwinkels und des Azimutwinkels in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten einen Anstellwinkel und einen Azimutwinkel des Werkzeugs in dem Referenzkoordinatensystem in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten berechnet. Die Robotersteuervorrichtung umfasst eine Lagenberechnungseinheit, die auf Basis des durch die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit berechneten Anstellwinkels und Azimutwinkels des Werkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten einen Koordinatenwert eines Koordinatensystems des Betriebsprogrammsdes Roboters an den Interpolationspunkten berechnet, wobei der Koordinatenwert die Lage des Roboters an dem Interpolationspunkt angibt. Die Referenzrichtung ist eine von den Positionen der Bewegungspunkte unabhängige Richtung und in dem Betriebsprogramm in dem vorab festgelegten Koordinatensystem bestimmt.

1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Robotervorrichtung bei einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm der ersten Robotervorrichtung.
3 ist eine Schrägansicht von Werkstücken und eines Schweißbrenners beim Schweißen von Werkstücken durch die erste Robotervorrichtung.
4 ist eine andere Schrägansicht der Werkstücke und des Schweißbrenners beim Schweißen der Werkstücke durch die erste Robotervorrichtung.
5 ist eine Schrägansicht zur Erklärung der Referenzrichtung bei der ersten Robotervorrichtung.
6 ist ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Steuerung zur Erstellung eines Betriebsprogramms bei der ersten Robotervorrichtung.
7 ist ein erstes Betriebsprogramm der ersten Robotervorrichtung.
8 ist eine Konfigurationsdatei, in der ein Benutzerkoordinatensystem festgelegt ist.
9 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung der Position und der Lage des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung.
10 ist eine Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an Bewegungspunkten und Interpolationspunkten bei der ersten Robotervorrichtung.
11 ist eine andere Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an Bewegungspunkten und Interpolationspunkten bei der ersten Robotervorrichtung.
12 ist ein zweites Betriebsprogramm der ersten Robotervorrichtung.
13 ist eine Konfigurationsdatei, in der ein Referenzkoordinatensystem festgelegt ist.
14 ist eine Konfigurationsdatei, in der ein Führungskoordinatensystem festgelegt ist.
15 ist eine Schrägansicht von Werkstücken und eines Schweißbrenners bei der Steuerung eines ersten Vergleichsbeispiels.
16 ist eine Schrägansicht zur Erklärung der Referenzrichtung bei dem ersten Vergleichsbeispiel.
17 ist eine Vorderansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem ersten Vergleichsbeispiel.
18 ist eine Seitenansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem ersten Vergleichsbeispiel.
19 ist eine Ansicht zur Erklärung des Winkels in Bezug auf die Referenzrichtung und des Winkels in Bezug auf die Vertikalrichtung bei dem ersten Vergleichsbeispiel.
20 ist ein Diagramm, das die Winkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Position der Bewegungspunkte bei dem ersten Vergleichsbeispiel zeigt.
21 ist eine Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an Bewegungspunkten und Interpolationspunkten bei dem ersten Vergleichsbeispiel.
22 ist eine andere Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an Bewegungspunkten und Interpolationspunkten bei dem ersten Vergleichsbeispiel.
23 ist eine Schrägansicht von Werkstücken und eines Schweißbrenners bei der Steuerung eines zweiten Vergleichsbeispiels.
24 ist eine Schrägansicht zur Erklärung der Referenzrichtung bei dem zweiten Vergleichsbeispiel.
25 ist eine Vorderansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem zweiten Vergleichsbeispiel.
26 ist eine Seitenansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem zweiten Vergleichsbeispiel.
27 ist eine Ansicht zur Erklärung des Winkels in Bezug auf die Referenzrichtung und des Winkels in Bezug auf die Vertikalrichtung bei dem zweiten Vergleichsbeispiel.
28 ist ein Diagramm, das die Winkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Position der Bewegungspunkte bei dem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt.
29 ist eine Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an Bewegungspunkten und Interpolationspunkten bei dem zweiten Vergleichsbeispiel.
30 ist eine andere Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an Bewegungspunkten und Interpolationspunkten bei dem zweiten Vergleichsbeispiel.
31 ist eine erste vergrößerte Schrägansicht einer Positioniereinrichtung einer zweiten Robotervorrichtung und von Werkstücken bei der Ausführungsform.
32 ist eine zweite vergrößerte Schrägansicht der Positioniereinrichtung der zweiten Robotervorrichtung und der Werkstücke.
33 ist eine dritte vergrößerte Schrägansicht der Positioniereinrichtung der zweiten Robotervorrichtung und der Werkstücke.
34 ist ein Blockdiagramm der zweiten Robotervorrichtung.
35 ist eine vergrößerte Schrägansicht der Werkstücke bei der Vornahme einer ersten Steuerung durch die zweite Robotervorrichtung.
36 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung zu Vornahme eines Schweißens durch die zweite Robotervorrichtung.
37 ist eine vergrößerte Schrägansicht der Werkstücke und des Schweißbrenners bei der Vornahme der zweiten Steuerung durch die zweite Robotervorrichtung.
38 ist eine vergrößerte Schrägansicht der Werkstücke bei der Vornahme der zweiten Steuerung durch die zweite Robotervorrichtung.
39 ist eine Seitenansicht der Werkstücke bei der Vornahme der zweiten Steuerung durch die zweite Robotervorrichtung.

Ausführliche Erklärung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 39 werden Robotersteuervorrichtungen bei einer Ausführungsform erklärt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird beispielhaft eine Robotersteuervorrichtung erklärt, die ein Werkstück bei einem Bogenschweißen fixiert.
1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist ein Blockdiagramm der ersten Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die erste Robotervorrichtung 9 einen Schweißbrenner 2 als Arbeitswerkzeug, und einen Roboter 1, der den Schweißbrenner 2 bewegt. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Knickarmroboter, der mehrere Gelenkabschnitte aufweist.
Der Roboter 1 umfasst eine Basiseinheit 14 und eine auf der Basiseinheit 14 getragene Drehbasis 13. Die Basiseinheit 14 ist auf einer Einrichtungsfläche fixiert. Die Drehbasis 13 dreht sich in Bezug auf die Basiseinheit 14. Der Roboter 1 umfasst einen oberen Arm 11 und einen unteren Arm 12. Der untere Arm 12 wird über einen Gelenkabschnitt an der Drehbasis 13 getragen. Der obere Arm 11 wird über einen Gelenkabschnitt an dem unteren Arm 12 getragen. Der Roboter 1 umfasst ein Handgelenk 15, das mit dem Ende des oberen Arms 11 gekoppelt ist. Das Handgelenk 15 wird über einen Gelenkabschnitt an dem oberen Arm 11 getragen. Der Schweißbrenner 2 ist an einem Flansch 16 des Handgelenks 15 fixiert.
Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform weist sechs Gelenkabschnitte auf. Der Roboter 1 umfasst eine Roboterantriebsvorrichtung, die die einzelnen Elemente wie den oberen Arm 11 usw. antreibt. Die Roboterantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst mehrere Roboterantriebsmotoren 22 zum Antrieb des oberen Arms 11, des unteren Arms 12, der Drehbasis 13 und des Handgelenks 15. An den Gelenkabschnitten werden die Position und die Lage des Roboters 1 durch Ändern der Ausrichtung der Elemente des Roboters 1 verändert.
Die Robotervorrichtung 9 umfasst eine Robotersteuervorrichtung 4, die den Roboter 1 steuert. Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer) mit einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) als Prozessor. Die Rechenverarbeitungsvorrichtung weist einen RAM (Direktzugriffsspeicher) und einen ROM (Nurlesespeicher) und dergleichen auf, die über einen Bus an die CPU angeschlossen sind. Der Roboter 1 ist über eine Kommunikationsleitung an die Robotersteuervorrichtung 4 angeschlossen.
Die Robotersteuervorrichtung 9 umfasst eine Drahtzufuhrvorrichtung 18, um dem Schweißbrenner 2 einen Draht 19 zuzuführen. Die Drahtzufuhrvorrichtung 18 versorgt den Schweißbrenner 2 mit dem Draht 19, der in Verbindung mit der Vornahme des Schweißens verbraucht wird. Die Drahtzufuhrvorrichtung 18 ist an dem Roboter 1 fixiert.
Die Robotersteuervorrichtung 9 umfasst eine Schweißsteuervorrichtung 5, die den Schweißbrenner 2 und die Drahtzufuhrvorrichtung 18 steuert. Die Schweißsteuervorrichtung 5 umfasst eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer) mit einer CPU als Prozessor. Die Rechenverarbeitungsvorrichtung weist einen RAM und einen ROM und dergleichen auf, die über einen Bus an die CPU angeschlossen sind. Außerdem umfasst die Schweißsteuervorrichtung 5 eine Stromquelle, die den Schweißbrenner 2 und die Drahtzufuhrvorrichtung 18 mit Strom versorgt. Die Schweißsteuervorrichtung 5 bei der vorliegenden Ausführungsform ist an die Robotersteuervorrichtung 4 angeschlossen. Die Schweißsteuervorrichtung 5 ist so ausgeführt, dass sie mit der Robotersteuervorrichtung 4 kommunizieren kann. Die Schweißsteuervorrichtung 5 liefert dem Schweißbrenner 2 gemäß dem Betrieb des Roboters Strom und führt ihm den Draht 19 zu. Die Schweißsteuervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Robotersteuervorrichtung 4 gesteuert.
An die Robotersteuervorrichtung 4 ist ein Lehrbedienpanel 3 zur Bedienung der Robotersteuervorrichtung 4 durch einen Betreiber angeschlossen. Das Lehrbedienpanel 3 umfasst eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Informationen im Zusammenhang mit dem Roboter 1 und dem Schweißbrenner 2. Die Eingabeeinheit ist durch eine Tastatur und eine Wählscheibe und dergleichen gebildet. Das Lehrbedienpanel 3 umfasst eine Anzeigeeinheit zur Anzeige von Informationen im Zusammenhang mit dem Roboter 1 und dem Schweißbrenner 2. In die Robotersteuervorrichtung 4 wird ein vorab erstelltes Betriebsprogramm 46 für die Vornahme der Steuerung der Robotervorrichtung 9 eingegeben. Außerdem kann der Betreiber eine Lehrtätigkeit vornehmen, um durch Antreiben des Roboters 1 unter Bedienung des Lehrbedienpanels 3 Lehrpunkte des Roboters 1 festzulegen. Die Robotersteuervorrichtung 4 kann auf Basis der Lehrpunkte das Betriebsprogramm 46 des Roboters 1 und des Schweißbrenners 2 erstellen. Die Robotervorrichtung 9 nimmt auf Basis des Betriebsprogramms 46 die Schweißtätigkeit vor.
Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Speichereinheit 42, die Informationen im Zusammenhang mit der Steuerung des Roboters 1 und des Schweißbrenners 2 speichert. Die Speichereinheit 42 speichert das Betriebsprogramm 46 und eine Konfigurationsdatei 47, in der Einstellwerte im Zusammenhang mit der Steuerung festgelegt sind. Die Speichereinheit 42 kann durch ein Speichermedium, das Informationen speichern kann, wie etwa einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher, eine Festplatte, oder dergleichen gebildet werden. Der Prozessor, der als Betriebssteuereinheit 43 wirkt, ist so ausgeführt, dass er die in der Speichereinheit 42 gespeicherten Informationen auslesen kann.
Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst die Betriebssteuereinheit 43, die den Betrieb des Roboters 1 steuert. Die Betriebssteuereinheit 43 entspricht einem Prozessor zum Antrieb gemäß dem Betriebsprogramm 46. Der Prozessor wirkt durch Auslesen des Betriebsprogramms 46 und Ausführen der in dem Betriebsprogramm 46 festgelegten Steuerung als Betriebssteuereinheit 43.
Die Betriebssteuereinheit 43 sendet auf Basis des Betriebsprogramms 46 Betriebsbefehle zum Antrieb des Roboters 1 an eine Robotersteuereinheit 45. Die Robotersteuereinheit 45 umfasst eine Stromquelle, die die Roboterantriebsmotoren 22 antreibt. Die Roboterantriebseinheit 45 beliefert die Roboterantriebsmotoren 22 auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom.
Außerdem steuert die Betriebssteuereinheit 43 den Betrieb des Schweißbrenners 2. Die Betriebssteuereinheit sendet auf Basis des Betriebsprogramms 46 Betriebsbefehle zum Antrieb des Schweißbrenners 2 und der Drahtzufuhrvorrichtung 18 an die Schweißsteuervorrichtung 5. Die Schweißsteuervorrichtung 5 beliefert den Schweißbrenner 2 und die Drahtzufuhrvorrichtung 18 auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom.
Der Roboter 1 umfasst einen Zustandsdetektor zur Erfassung der Position und der Lage des Roboters 1. Der Zustandsdetektor bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst an den Roboterantriebsmotoren 22 angebrachte Positionsdetektoren 23. Durch die Ausgänge der Positionsdetektoren 23 kann die Ausrichtung der Aufbauelemente des Roboters 1 an den jeweiligen Antriebsachsen erfasst werden. Zum Beispiel detektieren die Positionsdetektoren 23 den Drehwinkel beim Antrieb durch die Roboterantriebsmotoren 22. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Position und die Lage des Roboters 1 auf Basis der Ausgänge der mehreren Positionsdetektoren 23 erfasst.
In der Robotervorrichtung 9 der vorliegenden Ausführungsform ist ein globales Koordinatensystem 71 eingerichtet. Bei dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, ist der Ursprungspunkt des globalen Koordinatensystems 71 an der Basiseinheit 14 des Roboters angeordnet. Das globale Koordinatensystem 71 wird auch als Referenzkoordinatensystem des Roboters bezeichnet. Das globale Koordinatensystem 71 ist ein Koordinatensystem, bei dem die Position des Ursprungspunkts fest ist und die Ausrichtung der Koordinatenachsen fest ist. Die Position und die Ausrichtung des globalen Koordinatensystems 71 ändern sich auch dann nicht, wenn sich die Position und die Lage des Roboters 1 ändern. Das globale Koordinatensystem 71 weist als Koordinatenachsen eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse auf, die zueinander orthogonal verlaufen. Außerdem wird eine W-Achse als Koordinatenachse um die X-Achse festgelegt. Eine P-Achse wird als Koordinatenachse um die Y-Achse festgelegt. Eine R-Achse wird als Koordinatenachse um die Z-Achse festgelegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Werkzeugkoordinatensystem eingerichtet, das einen an einer beliebigen Position des Arbeitswerkzeugs festgelegten Ursprungspunkt aufweist. Das Werkzeugkoordinatensystem 72 der vorliegenden Ausführungsform weist als Koordinatenachsen eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse auf, die zueinander orthogonal verlaufen. Bei dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, ist das Werkzeugkoordinatensystem 72 so festgelegt, dass die Verlaufsrichtung der Z-Achse zu der Verlaufsrichtung des Drahts 19, der von dem Spitzenende des Schweißbrenners 2 vorsteht, parallel verläuft. Außerdem weist das Werkzeugkoordinatensystem eine W-Achse um die X-Achse, eine P-Achse um die Y-Achse, und eine R-Achse um die Z-Achse auf.
Wenn sich die Position und die Lage des Roboters 1 ändern, ändern sich die Position des Ursprungspunkts und die Ausrichtung des Werkzeugkoordinatensystems 72. Beispielsweise entspricht die Position des Roboters 1 der Position des Werkzeugspitzenendpunkts (der Position des Ursprungspunkts des Werkzeugkoordinatensystems 72). Die Lage 1 des Roboters 1 entspricht der Ausrichtung des Werkzeugkoordinatensystems 72 in Bezug auf das globale Koordinatensystem 71.
3 zeigt eine Schrägansicht von Werkstücken und des Schweißbrenners, wenn mit der ersten Robotervorrichtung ein Schweißen vorgenommen wird. Unter Bezugnahme auf 1 und 3 fixiert die erste Robotervorrichtung 9 ein Werkstück 82 durch Schweißen an einem Werkstück 81. Die Werkstücke 81, 82 sind an einem Rahmen 89 fixiert. Außerdem ist das Werkstück 81 so ausgeführt, dass sich seine obere Fläche dann, wenn es an dem Rahmen 89 fixiert ist, entlang der waagerechten Richtung erstreckt. Bei dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist, sind entlang einer Bewegungsbahn 91 Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 eingerichtet, damit sich der Werkzeugspitzenendpunkt des Schweißbrenners 2 bewegt. Das Werkstück 82 ist in einer in der Draufsicht runden Form ausgeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform nimmt der Roboter 1 eine Kreisbogenbewegung vor, damit die Bewegungsbahn 91, auf der sich der Werkzeugspitzenendpunkt bewegt. kreisbogenförmig wird. Die Bewegungsbahn 91 verläuft entlang der waagerechten Richtung.
Bei diesem Beispiel sind die Positionen der Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3, die Positionen des Werkzeugspitzenendpunkts des Schweißbrenners 2 entsprechen, festgelegt. Der Bewegungspunkt TA1 ist ein Anfangspunkt, der Bewegungspunkt TA2 ist ein Zwischenpunkt, und der Bewegungspunkt TA3 ist ein Endpunkt. Außerdem ist die Lage des Roboters 1 an jeweiligen Positionen PA1, PA2, PA3 des Schweißbrenners 2 festgelegt. Die Lage des Roboters 1 entspricht der Lage des Schweißbrenners 2. Bei dem Beispiel in 3 ist die Lage des Schweißbrenners 2 so festgelegt, dass der Winkel der Achsenlinie des Schweißbrenners 2 (die Verlaufsrichtung des Drahts) in Bezug auf die vertikale Richtung konstant wird. Die Position und die Lage des Roboters 1 an den Bewegungspunkten sind in dem Betriebsprogramm 46 festgelegt.
4 zeigt eine andere Schrägansicht der Werkstücke und des Schweißbrenners. Es kommt vor, dass ein Betreiber die Position des Roboters bei einer Lehrtätigkeit korrigiert, um die Bewegungsbahn zu korrigieren. Unter Bezugnahme auf 3 und 4 entspricht ein Bewegungspunkt TB1 dem Bewegungspunkt TA1, entspricht ein Bewegungspunkt TB2 dem Bewegungspunkt TA2, und entspricht ein Bewegungspunkt TB3 dem Bewegungspunkt TA3. Die Positionen PB2 und PB3 des Schweißbrenners 2 sind geringfügig nach oben bewegt. Die Bewegungsbahn 91 wird geringfügig bewegt und die Bewegungsbahn 92 erzeugt. Die Bewegungsbahn 92 verläuft in einer Richtung, die zu der waagerechten Richtung geneigt ist.
Die Robotersteuervorrichtung 4 legt zwischen den Bewegungspunkten TB1, TB2 und TB3 Interpolationspunkte fest. Die Interpolationspunkte entsprechen Punkten, durch die der Werkzeugspitzenendpunkt verläuft. Die Robotersteuervorrichtung 4 berechnet auf Basis der Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 eine kreisbogenförmige Bewegungsbahn 92. Die Robotersteuervorrichtung 4 legt die Interpolationspunkte auf der Bewegungsbahn 92 fest. Das Verfahren zur Festlegung der Interpolationspunkte ist vorherbestimmt. Zum Beispiel wird zwischen zwei Bewegungspunkten eine vorab festgelegte Anzahl an Interpolationspunkten festgelegt. Die Robotersteuervorrichtung 4 berechnet die Positionen der Interpolationspunkte. Außerdem berechnet die Robotersteuervorrichtung die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten.
Bei der Steuerung der Kreisbogenbewegung bei später besprochenen Vergleichsbeispielen wird eine Referenzebene, die durch die drei Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verläuft, berechnet und die Normalrichtung dieser Referenzebene als Referenzrichtung festgelegt. Die Robotersteuervorrichtung 4 kann unter Verwendung des Winkels in Bezug auf diese Normalrichtung die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten berechnen. Doch bei dieser Steuerung ist es möglich, dass es auf der Strecke zwischen den einzelnen Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 zu der Erscheinung eines Schwankens der Lage des Schweißbrenners 2 kommt.
Bei der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform wird eine von den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 des Roboters 1 unabhängige Richtung als Referenzrichtung festgelegt. Das heißt, es wird eine Referenzrichtung festgelegt, deren Ausrichtung sich auch bei einer Veränderung der Positionen der Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 des Roboters 1 nicht ändert. Unter Verwendung des Winkels in Bezug auf diese Referenzrichtung wird die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten berechnet.
5 ist eine schematische Ansicht zur Erklärung der Referenzrichtung zur Vornahme der Kreisbogenbewegung bei der vorliegenden Ausführungsform. Eine Ebene 95 ist eine Ebene, die durch die Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 verläuft. Das heißt, die Ebene 95 ist eine Ebene, die die Bewegungsbahn 91 in 3 enthält, und erstreckt sich in der waagerechten Richtung.
Wie in 3 und 4 gezeigt sind die Bewegungspunkte TB2, TB3 von den Bewegungspunkten TA2, TB3 nach oben bewegt. Eine Ebene 96 ist eine Ebene, die durch die Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verläuft. Die Ebene 96 ist in Bezug auf die Ebene 95 geneigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Referenzrichtung auf Basis der von den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 unabhängigen Ebene 95 festgelegt. Die Ebene 95 wird als Referenzebene bestimmt und die Normalrichtung der Ebene 95 wird als Referenzrichtung festgelegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Referenzkoordinatensystem 78 zur derartigen Festlegung der Referenzrichtung, dass die X-Achse und die Y-Achse in der Ebene 95 enthalten sind, eingerichtet. Die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 78 ist die Referenzrichtung. Auf diese Weise legt der Betreiber eine Richtung, die von der durch die drei Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verlaufenden Ebene unabhängig ist, als Referenzrichtung fest.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm für den Prozess zur Erstellung des Betriebsprogramms der vorliegenden Ausführungsform. In Schritt 111 legt der Betreiber einen Anfangspunkt, einen Zwischenpunkt und einen Endpunkt zur Ausführung einer Kreisbogenbewegung als Bewegungspunkte fest. Der Betreiber legt die Positionen der Bewegungspunkte und die Lage des Roboters an den Bewegungspunkten fest.
Der Betreiber kann durch eine Lehrtätigkeit Lehrpunkte bestimmen. Der Betreiber reguliert durch Bedienen des Lehrbedienpanels die Position und die Lage des Roboters 1. Der Betreiber kann die Position und die Lage des Roboters 1, wenn die Position und die Lage des Roboters 1 einen gewünschten Zustand erreicht haben, als Lehrpunkte in der Robotersteuervorrichtung 4 speichern.
Unter Bezugnahme auf 3 legt der Betreiber den Bewegungspunkt TA1 als Anfangspunkt, den Bewegungspunkt TA2 als Zwischenpunkt und den Bewegungspunkt TA3 als Endpunkt fest.
Außerdem legt der Betreiber die Lage des Schweißbrenners an den jeweiligen Bewegungspunkten TA1, TA2, TA3 fest. Unter Bezugnahme auf 4 korrigiert der Betreiber als nächstes die Positionen der Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 zu den Positionen der Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3.
Die Festlegung der Bewegungspunkte ist nicht auf das Verfahren der Bestimmung von Lehrpunkten unter Bewegen des Roboters 1 beschränkt. Der Betreiber kann die Position und die Lage des Roboters 1 an den jeweiligen Bewegungspunkten auch durch die Eingabeeinheit des Lehrbedienpanels 3 eingeben. Zum Beispiel kann der Betreiber die Position und die Lage des Roboters 1 an den Bewegungspunkten durch Koordinatenwerte des globalen Koordinatensystems in das Lehrbedienpanel 3 eingeben.
Unter Bezugnahme auf 6 legt der Betreiber als nächstes in Schritt 112 die Referenzrichtung für die Kreisbogenbewegung fest. Unter Bezugnahme auf 5 stellt bei der vorliegenden Ausführungsform die Ebene 95 die Referenzebene dar und wird die Referenzrichtung die Normalrichtung der Ebene 95. Das heißt, sie wird die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 78. Bei dem vorliegenden Beispiel legt der Betreiber das Referenzkoordinatensystem 78 als Benutzerkoordinatensystem fest. Das Benutzerkoordinatensystem ist ein Koordinatensystem, bei dem sich die Position des Ursprungspunkts und die Ausrichtung der Koordinatenachsen auch bei einer Veränderung der Position und der Lage des Roboters 1 nicht ändern. Was das Benutzerkoordinatensystem betrifft, kann eine durch den Benutzer gewählte Position als Ursprungspunkt festgelegt werden. Außerdem kann das Benutzerkoordinatensystem mit einer durch den Benutzer gewählten Ausrichtung eingerichtet werden. Das Benutzerkoordinatensystem kann durch den Benutzer unter Verwendung des Lehrbedienpanels 3 im Voraus eingegeben werden.
Als nächstes erstellt die Robotersteuervorrichtung 4 in Schritt 113 das Betriebsprogramm 46 der Robotervorrichtung 4 und die Konfigurationsdatei 47 im Zusammenhang mit dem Betriebsprogramm 46.
7 zeigt ein erstes Betriebsprogramm der ersten Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Ein Betriebsprogramm 46a enthält Informationen hinsichtlich der Bewegungspunkte zur Festlegung des Betriebs des Roboters 1. In den Betriebsprogramm 46a sind die Bewegungspunkte unter Verwendung des Codes P gezeigt. Bei dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, sind Bewegungspunkte P[1], P[2], P[3], P[4] und P[5] festgelegt.
Die Position und die Lage des Roboters 1 an den jeweiligen Bewegungspunkten sind in einer von dem Betriebsprogramm 46a verschiedenen Konfigurationsdatei festgelegt. Oder die Position und die Lage des Roboters 1 können auch am Ende des Betriebsprogramms 46a angegeben sein. Die Position und die Lage des Roboters 1 an den jeweiligen Bewegungspunkten können durch Koordinatenwerte eines beliebigen Koordinatensystems festgelegt werden. Zum Beispiel können die Position und die Lage des Roboters unter Verwendung von Koordinatenwerten des globalen Koordinatensystems festgelegt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Position des Roboters 1 an den Bewegungspunkten durch die Position des Werkzeugspitzenendpunkts bestimmt. Die Position des Werkzeugspitzenendpunkts wird durch einen Koordinatenwert der X-Achse, einen Koordinatenwert der Y-Achse und einen Koordinatenwert der Z-Achse des globalen Koordinatensystems 71 bestimmt. Die Lage des Roboters 1 an den Bewegungspunkten wird durch die Ausrichtung des Werkzeugkoordinatensystems 72 bestimmt. Die Ausrichtung des Werkzeugkoordinatensystems 72 wird durch einen Koordinatenwert der W-Achse, einen Koordinatenwert der P-Achse und einen Koordinatenwert der R-Achse des globalen Koordinatensystems 72 bestimmt.
Die Robotersteuervorrichtung 4 steuert den Roboter 1 an den einzelnen Bewegungspunkten so, dass er die Position und die Lage, die in dem Betriebsprogramm 46a angegeben sind, einnimmt. Beispielsweise ist in einem ersten Befehlstext des Betriebsprogramms 46a ein Befehl zur Bewegung bis zu dem Bewegungspunkt P[1] angegeben. Noch konkreter zeigt ein Code J eine Bewegung durch Antreiben der einzelnen Antriebsachsen des Roboters. Außerdem ist ein Befehl zur Bewegung mit einer Geschwindigkeit von 100 % in Bezug auf die maximale Geschwindigkeit der jeweiligen Antriebsachsen angegeben. Der Code FINE zeigt, dass der Roboter mit einer hohen Genauigkeit angetrieben wird. Das heißt, der Befehlstext der ersten Zeile gibt eine Bewegung bis zu dem Bewegungspunkt P[1], bei der die Geschwindigkeit der einzelnen Achsen die Höchstgeschwindigkeit ist, an.
Der Code C in dem dritten Befehlstext und dem vierten Befehlstext zeigt einen Befehl zur Vornahme einer Kreisbogenbewegung. Bei diesem Beispiel nimmt die Robotersteuervorrichtung 4 eine Kreisbogenbewegung unter Verwendung der Bewegungspunkte P[1], P[2] und P[3] vor. Außerdem nimmt die Robotersteuervorrichtung 4 eine Kreisbogenbewegung unter Verwendung der Bewegungspunkte P[3], P[4] und P[5] vor. Bei diesem Beispiel ist ein Befehl zur Bewegung mit einer Geschwindigkeit von 500 mm/s von dem Bewegungspunkt P[1] zu dem Bewegungspunkt P[3] angegeben. Außerdem ist ein Befehl zur Bewegung mit einer Geschwindigkeit von 500 mm/s von dem Bewegungspunkt P[3] zu dem Bewegungspunkt P[5] angegeben.
In der zweiten Zeile des Betriebsprogramms 46a ist ein Code ORNTBASE als Befehl zur Festlegung der Referenzrichtung bei der Kreisbogenbewegung angegeben. Nach dem Code ORNTBASE ist ein Code UF[1, Z] angegeben, der die Referenzrichtung zur Vornahme der Kreisbogenbewegung zeigt. Der Code UF[1, Z] zeigt, dass die Richtung der Z-Achse eines Benutzerkoordinatensystems UF[1] als Referenzrichtung angesetzt wird. Durch diesen Befehl wird die Referenzrichtung unabhängig von den Positionen der Bewegungspunkte festgelegt.
8 zeigt ein Beispiel für eine Konfigurationsdatei des Benutzerkoordinatensystems. In der Konfigurationsdatei 47a ist das Benutzerkoordinatensystem UF[1] durch Koordinatenwerte des globalen Koordinatensystems 71 festgelegt. Die Position des Ursprungspunkts des Benutzerkoordinatensystems UF[1] ist durch einen Koordinatenwert der X-Achse, einen Koordinatenwert der Y-Achse und einen Koordinatenwert der Z-Achse festgelegt. Außerdem ist die Ausrichtung des Benutzerkoordinatensystems UF[1] durch einen Koordinatenwert der W-Achse, einen Koordinatenwert der P-Achse und einen Koordinatenwert der R-Achse des globalen Koordinatensystems 71 festgelegt.
Beispielsweise ist die Referenzrichtung bei dem Beispiel, das in 5 gezeigt ist, eine Richtung, die zu der Richtung der Z-Achse des globalen Koordinatensystems 71 parallel verläuft. Daher kann das Benutzerkoordinatensystem UF[1] auf das gleiche Koordinatensystem wie das globale Koordinatensystem 71 eingerichtet werden. In diesem Fall können die Koordinatenwerte aller Koordinatenachsen auf null eingerichtet werden.
Unter Bezugnahme auf 7 ist in der fünften Zeile des Betriebsprogramms 46a ein Code ORNTBASE END, der die Festlegung der Referenzrichtung beendet, angegeben. Durch diesen Befehl wird die Festlegung der Referenzrichtung bei der Vornahme einer Kreisbogenbewegung aufgehoben. Wenn nach der fünften Zeile ein Befehl für eine Kreisbogenbewegung angegeben wurde, wird ein Referenzkoordinatensystem zur Festlegung einer neuen Referenzrichtung bestimmt. Oder die Steuervorrichtung kann die Referenzrichtung durch eine vorab festgelegte Steuerung bestimmen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung wie bei den später besprochenen Vergleichsbeispielen eine zu der durch drei Bewegungspunkte der Kreisbogenbewegung verlaufenden Ebene senkrechte Richtung als Referenzrichtung festlegen. Auf diese Weise kann bei der vorliegenden Ausführungsform auf einer bestimmten Strecke eine Referenzrichtung für eine Kreisbogenbewegung fixiert werden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 4 umfasst die Betriebssteuereinheit 43 der vorliegenden Ausführungsform eine Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51, die die Referenzrichtung bei der Vornahme einer Kreisbogenbewegung festlegt. Die Betriebssteuereinheit 43 umfasst eine Interpolationspunktfestlegeeinheit 52, die zwischen den Bewegungspunkten Interpolationspunkte festlegt. Die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 berechnet die Positionen der Interpolationspunkte durch Vornehmen einer Positionsinterpolationssteuerung, die die Positionen der Bewegungspunkte interpoliert. Die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 berechnet einen Kreisbogen, der durch die Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verläuft. Das heißt, die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 berechnet eine Bewegungsbahn 92. Die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 legt zwischen den einzelnen Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 durch eine vorherbestimmte Regel Interpolationspunkte fest. Die Interpolationspunkte werden auf der Bewegungsbahn 92 festgelegt. Beispielsweise kann die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 zwischen den einzelnen Bewegungspunkten eine vorab festgelegte Anzahl von Interpolationspunkten in gleichen Abständen anordnen.
Die Robotersteuervorrichtung 4 nimmt eine Lageninterpolationssteuerung vor, die die Lage des Arbeitswerkzeugs an den jeweiligen Interpolationspunkten durch Interpolieren berechnet. Die Betriebssteuereinheit 43 umfasst eine Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53, die an den Bewegungspunkten auf Basis der Lage des Roboters 1 Winkel in Bezug auf die Referenzrichtung berechnet. Die Winkel in Bezug auf die Referenzrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Azimutwinkel und der Anstellwinkel des Arbeitswerkzeugs auf Basis der Referenzrichtung. Die Winkel in Bezug auf die Referenzrichtung sind nicht auf diese Form beschränkt, es können beliebige Winkel zu der Referenzrichtung angewendet werden.
Als Richtung des Arbeitswerkzeugs kann zum Beispiel die Richtung, in die sich der von dem Spitzenendpunkt des Schweißbrenners 2 vorstehende Draht erstreckt, festgelegt werden. Oder die Richtung der Achsenlinie des Arbeitswerkzeugs kann als Richtung des Arbeitswerkzeugs festgelegt werden. Auf diese Weise kann die Richtung der Z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems 72 als Richtung des Arbeitswerkzeugs festgelegt werden. Als Anstellwinkel des Arbeitswerkzeugs kann der Winkel in Bezug auf die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 78 angewendet werden. Oder es kann auch der Winkel in Bezug auf eine Ebene, die die X-Achse und die Y-Achse der Referenzrichtung enthält, als Anstellwinkel des Arbeitswerkzeugs angewendet werden. Als Azimutwinkel des Arbeitswerkzeugs kann ein Winkel, wenn in der Ebene, die die X-Achse und die Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 78 enthält, zum Beispiel die Richtung der X-Achse als null angesetzt wurde, angewendet werden. Die Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53 berechnet den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Arbeitswerkzeugs an den jeweiligen Bewegungspunkten.
Die Betriebssteuereinheit 43 weist eine Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 auf, die die Winkel des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten berechnet. Die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 berechnet die Winkel in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten durch Interpolieren der Winkel des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten. Die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 berechnet auf Basis des Azimutwinkels und des Anstellwinkels des Arbeitswerkzeugs an den Bewegungspunkten den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Arbeitswerkzeugs an den jeweiligen Interpolationspunkten. Als Interpolationsverfahren kann zum Beispiel eine Linearinterpolation auf Basis des Abstands zwischen den einzelnen Interpolationspunkten vorgenommen werden.
Die Betriebssteuereinheit 43 umfasst eine Lagenberechnungseinheit 55, die auf Basis der Winkel des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten berechnet. Die Lagenberechnungseinheit 55 erlangt die durch die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 berechneten Positionen der Interpolationspunkte. Die Lagenberechnungseinheit 55 erlangt die durch die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 berechneten Winkel des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten. Die Lagenberechnungseinheit 55 berechnet auf Basis der Positionen der Interpolationspunkte und der Winkel des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten die Position und die Lage des Roboters.
Die einzelnen Einheiten aus der Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51, der Interpolationspunktfestlegeeinheit 52, der Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53, der Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 und der Lagenberechnungseinheit 55 entsprechen dem gemäß dem Betriebsprogramm 46 betriebenen Prozessor. Der Prozessor kann durch Lesen des Betriebsprogramms 46 und Vornehmen der in dem Betriebsprogramm 46 bestimmten Steuerungen als die jeweiligen Einheiten wirken.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerung, wenn der Roboter eine Kreisbogenbewegung ausführt. Unter Bezugnahme auf 2 und 9 erlangt die Betriebssteuereinheit 43 in Schritt 121 die Position und die Lage des Roboters 1 an den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 von dem Betriebsprogramm 46a und der Konfigurationsdatei 47a. Diese Bewegungspunkte sind zum Beispiel der Anfangspunkt, ein Zwischenpunkt und der Endpunkt bei der Vornahme der Kreisbogenbewegung. In Schritt 122 erlangt die Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51 von dem Betriebsprogramm 46a die Referenzrichtung.
Als nächstes berechnet die Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53 in Schritt 123 den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung beim Schweißen des Anfangspunkts, des Zwischenpunkts und des Endpunkts. Der Azimutwinkel und der Anstellwinkel in Bezug auf die Referenzrichtung können auf Basis der Lage des Roboters 1 an den Bewegungspunkten und der Referenzrichtung berechnet werden.
Dann legt die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 in Schritt 124 die Anzahl der Interpolationspunkte fest. Die Anzahl der Interpolationspunkte ist zum Beispiel in dem Betriebsprogramm 46a vorherbestimmt. Oder die Anzahl der Interpolationspunkte kann automatisch festgelegt werden. In Schritt 125 berechnet die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 einen durch die Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verlaufenden Kreisbogen als Bewegungsbahn 92. Die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 berechnet durch Interpolieren der Positionen der Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 die Positionen der Interpolationspunkte.
Dann berechnet die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 in Schritt 126 den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den jeweiligen Interpolationspunkten. Zum Beispiel berechnet die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 den Azimutwinkel und den Anstellwinkel an den jeweiligen Interpolationspunkten durch eine Linearinterpolation des Azimutwinkels und des Anstellwinkels an den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3.
Als nächstes berechnet die Lagenberechnungseinheit 55 in Schritt 127 auf Basis des Azimutwinkels und des Anstellwinkels des Schweißbrenners 2 an den Interpolationspunkten die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten. Hier entspricht die Lage des Schweißbrenners 2 (die Richtung der Z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems 72) der Lage des Roboters 1. Außerdem entspricht die Position der Interpolationspunkte der Position des Roboters 1. Die Lagenberechnungseinheit 55 berechnet auf Basis der Informationen hinsichtlich der jeweiligen Interpolationspunkte die Position und die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten.
In Schritt 128 treibt die Betriebssteuereinheit 43 den Roboter 1 so an, dass der Roboter 1 an den Bewegungspunkten die in dem Betriebsprogramm 46a festgelegte Position und Lage erreicht und an den Interpolationspunkten die berechnete Position und Lage erreicht.
10 zeigt eine Schrägansicht des Schweißbrenners 2 an den Bewegungspunkten und Interpolationspunkten, wenn der Werkzeugspitzenendpunkt an dem Ursprungspunkt des Referenzkoordinatensystems angeordnet wurde. Bei dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, sind zwischen dem Bewegungspunkt PB1 und dem Bewegungspunkt PB2 drei Interpolationspunkte festgelegt und Positionen PC1, PC2, PC3 gezeigt. Außerdem sind zwischen dem Bewegungspunkt PB2 und dem Bewegungspunkt PB3 drei Interpolationspunkte festgelegt und Positionen PC4, PC5, PC6 gezeigt. Es ist erkennbar, dass die Lage des an den Bewegungspunkten und Interpolationspunkten angeordneten Schweißbrenners 2 nicht schwankt, sondern sich sanft verändert.
11 zeigt eine Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei der Bewegung von dem Anfangspunkt zu dem Endpunkt. Gezeigt ist die Bewegung beim Schweißen der Bewegungsbahn 92, die auf der Ebene 96, die in Bezug auf die waagerecht gerichtet verlaufende Ebene 95 geneigt ist, angeordnet ist. In 11 ist der an Interpolationspunkten TC2, TC5 entsprechenden Positionen PC2, PC5 angeordnete Schweißbrenner 2 dargestellt. Wie durch den Pfeil 151 gezeigt ist erkennbar, dass die Spur des Schweißbrenners 2 an Punkten, die an vorherbestimmten Positionen festgelegt wurden, nicht schwankt, sondern sanft verläuft. Als Folge kann eine hohe Schweißqualität bewahrt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Referenzrichtung durch das Benutzerkoordinatensystem festgelegt, doch besteht keine Beschränkung darauf. Die Referenzrichtung kann durch ein beliebiges Koordinatensystem festgelegt werden. Als nächstes wird ein anderes Koordinatensystem zur Festlegung der Referenzrichtung erklärt.
12 zeigt ein zweites Betriebsprogramm bei der vorliegenden Ausführungsform. In dem zweiten Betriebsprogramm 46b wird eine Kreisbogenbewegung mittels Bewegungspunkten P[1], P[2], P[3] vorgenommen. Außerdem wird eine Kreisbogenbewegung mittels Bewegungspunkten P[3], P[4], P[5] vorgenommen. Bei der Kreisbogenbewegung von dem Bewegungspunkt P[1] zu dem Bewegungspunkt P[3] ist durch den Code ONTBASE die Richtung der X-Achse des Benutzerkoordinatensystems UF[1] als Referenzrichtung festgelegt.
Bei der Steuerung der Kreisbogenbewegung von dem Bewegungspunkt P[3] zu dem Bewegungspunkt P[5] ist ein Referenzkoordinatensystem REF[1] als Koordinatensystem zur Bestimmung der Referenzrichtung festgelegt. Das Referenzkoordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das während des Zeitraums der Lehrtätigkeit bestimmt wurde. Das Referenzkoordinatensystem ist ein Koordinatensystem, bei dem sich die Position des Ursprungspunkts und die Ausrichtung auch bei einer Veränderung der Position und der Lage des Roboters 1 nicht ändern. Außerdem kann bei dem Referenzkoordinatensystem eine durch den Benutzer gewählte Position als Ursprungspunkt festgelegt werden. Außerdem kann das Benutzerkoordinatensystem mit einer durch den Benutzer gewählten Ausrichtung eingerichtet werden.
Das Referenzkoordinatensystem REF[1] kann von dem Betreiber durch Bedienen des Lehrbedienpanels 3 festgelegt werden. Der Betreiber reguliert unter Bedienung des Lehrbedienpanels 3 die Position und die Lage des Roboters 1. Der Betreiber kann die Verlaufsrichtung des von dem Schweißbrenner 2 vorstehenden Drahts 19 (die Richtung der Z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems 72) als Referenzrichtung festlegen. Wenn die Verlaufsrichtung des Drahts zu einer gewünschten Richtung parallel geworden ist, kann der Betreiber das Werkzeugkoordinatensystem 72 als Referenzkoordinatensystem in der Speichereinheit 42 speichern.
13 zeigt ein Beispiel für die Konfigurationsdatei des Referenzkoordinatensystems. Die Position des Ursprungspunkts und die Ausrichtung des Referenzkoordinatensystems der vorliegenden Ausführungsform sind unter Verwendung des globalen Koordinatensystems festgelegt. In der Konfigurationsdatei 47b ist die Position des Ursprungspunkts des Referenzkoordinatensystem durch einen Koordinatenwert der X-Achse, einen Koordinatenwert der Y-Achse und einen Koordinatenwert der Z-Achse des globalen Koordinatensystems festgelegt. Die Ausrichtung des Referenzkoordinatensystems ist durch einen Koordinatenwert der W-Achse, einen Koordinatenwert der P-Achse und einen Koordinatenwert der R-Achse des globalen Koordinatensystems festgelegt.
14 zeigt ein Beispiel für eine Konfigurationsdatei eines Führungskoordinatensystems. Als Koordinatensystem zur Festlegung der Referenzrichtung kann neben dem Benutzerkoordinatensystem und dem Referenzkoordinatensystem beispielhaft ein nachstehend beschriebenes Führungskoordinatensystem angeführt werden. Auch in der Konfigurationsdatei 47c des Führungskoordinatensystems können die Position und die Ausrichtung des Führungskoordinatensystems unter Verwendung der Koordinatenwerte eines bestimmten Koordinatensystems festgelegt werden. Zum Beispiel werden die Position und die Ausrichtung des Führungskoordinatensystems durch Koordinatenwerte des globalen Koordinatensystems 71 festgelegt.
Als nächstes wird die Steuerung der Kreisbogenbewegung von Vergleichsbeispielen erklärt. 15 ist eine Schrägansicht von Werkstücken und eines Schweißbrenners bei einem ersten Vergleichsbeispiel. Bei dem ersten Vergleichsbeispiel wird das Werkstück 82 entlang der Bewegungsbahn 91 an das Werkstück 81 geschweißt. Der Schweißbrenner 2 bewegt sich von der Position PA1 über die Position PA2 zu der Position PA3. In dem Betriebsprogramm sind die Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 festgelegt.
16 zeigt eine Schrägansicht zur Erklärung der Referenzrichtung bei dem ersten Vergleichsbeispiel. Bei dem Vergleichsbeispiel legt die Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51 die Ebene 95, die die Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 enthält, als Referenzebene fest. Bei diesem Beispiel verläuft die Referenzrichtung in der waagerechten Richtung. Als nächstes wird die Normalrichtung der Ebene 95 als Referenzrichtung festgelegt. Ein Referenzkoordinatensystem 79 wird so festgelegt, dass die zu der Ebene 95 senkrechte Richtung die Richtung der Z-Achse wird. Durch den Bewegungspunkt TA1, der den Anfangspunkt darstellt, den Bewegungspunkt TA2, der einen Zwischenpunkt darstellt, und den Bewegungspunkt TA3, der den Endpunkt darstellt, wird ein Kreis berechnet. Bei diesem Beispiel ist das Referenzkoordinatensystem 79 so festgelegt, dass das Zentrum dieses Kreises den Ursprungspunkt bildet.
Die Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51 richtet die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 79 auf die Referenzrichtung ein. Die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 legt entlang der Bahn Interpolationspunkte fest. Die Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53 berechnet die Winkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten.
Die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 berechnet durch Interpolieren der Winkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten TA1, TA2, TA3 die Winkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten. Die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 berechnet auf Basis des Azimutwinkels und des Anstellwinkels des Schweißbrenners 2 an den Bewegungspunkten den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Schweißbrenners 2 an den jeweiligen Interpolationspunkten. Die Lagenberechnungseinheit 55 berechnet auf Basis des Azimutwinkels und des Anstellwinkels des Schweißbrenners 2 an den Interpolationspunkten die Lage des Roboters 1.
17 zeigt eine erste Ansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an dem Anfangspunkt, dem Zwischenpunkt und dem Endpunkt. 17 ist eine Vorderansicht aus der Richtung des Pfeils 152 in 16. 18 zeigt eine zweite Ansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an dem Anfangspunkt, dem Zwischenpunkt und dem Endpunkt. 18 ist eine Seitenansicht aus der Richtung des Pfeils 153 in 16. In 17 und 18 ist der jeweilige Spitzenendpunkt des Schweißbrenners 2 an dem Ursprungspunkt des Referenzkoordinatensystems 79 angeordnet. Unter Bezugnahme auf 17 und 18 wird die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 79 die Referenzrichtung. An der Position PA1, der Position PA2 und der Position PA3 wird der Winkel der Achsenrichtung des Schweißbrenners 2 (der Anstellwinkel des Schweißbrenners 2) in Bezug auf die Referenzrichtung gleich.
19 zeigt eine Ansicht zur Erklärung der Winkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Referenzrichtung und die Vertikalrichtung. 20 ist ein Diagramm der Winkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Position des Schweißbrenners. Unter Bezugnahme auf 19 und 20 werden als Winkel des Schweißbrenners 2 ein Winkel Θr der Achsenlinie 2a des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung und ein Winkel Θv der Achsenlinie 2a in Bezug auf die Vertikalrichtung festgelegt. Die Referenzrichtung und die Vertikalrichtung sind zueinander parallel. Es ist erkennbar, dass der Winkel Θr an den jeweiligen Positionen PA1, PA2, PA3 dem Winkel Θv gleich wird.
21 zeigt eine Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem ersten Vergleichsbeispiel. In 21 ist der Werkzeugspitzenendpunkt an dem Ursprungspunkt des Referenzkoordinatensystems 79 angeordnet. 22 zeigt eine andere Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem ersten Vergleichsbeispiel. In 22 sind Positionen PD2 und PD5 des Schweißbrenners 2, die den Interpolationspunkten TD2, TD5 unter den mehreren Interpolationspunkten entsprechen, gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 21 und 22 verändert sich bei dem ersten Vergleichsbeispiel die Lage des Schweißbrenners 2, der an den Interpolationspunkten entsprechenden Positionen PD1, PD2 und PD3 angeordnet ist, sanft. Außerdem verändert sich die Lage des Schweißbrenners 2, der an den Interpolationspunkten entsprechenden Positionen PD4, PD5 und PD6 angeordnet ist sanft. Es ist erkennbar, dass sich bei dem ersten Vergleichsbeispiel die Lage des Schweißbrenners 2 beim Schweißen der Bewegungsbahn 91 wie durch den Pfeil 154 gezeigt ohne Schwanken sanft verändert.
23 zeigt eine Schrägansicht von Werkstücken und eines Schweißbrenners bei einem zweiten Vergleichsbeispiel. Bei dem zweiten Vergleichsbeispiel korrigiert der Betreiber die Positionen der Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 des ersten Vergleichsbeispiels und sind Positionen von Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 festgelegt. Bei dem zweiten Vergleichsbeispiel wird das Schweißen entlang der Bewegungsbahn 92 vorgenommen. Im Vergleich zu dem ersten Vergleichsbeispiel, das in 15 gezeigt ist, ist die Bewegungsbahn 92 von der Bewegungsbahn 91 verschoben.
24 zeigt eine Schrägansicht zur Erklärung der Referenzrichtung bei dem zweiten Vergleichsbeispiel. Die Bewegungsbahn 92 ist in Bezug auf die waagerechte Richtung geneigt. Die Referenzrichtung wird auf Basis der durch die Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verlaufenden Ebene 96 festgelegt. Als Referenzrichtung wird die Normalrichtung der Ebene 96 festgelegt. Die Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51 legt auf der Ebene 96 ein Referenzkoordinatensystem 80 fest. Die Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51 richtet die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 80 auf die Referenzrichtung ein. Unter Bezugnahme auf 23 und 24 ist die Bewegungsbahn 92 in Bezug auf die waagerechte Richtung geneigt. Da die Ebene 96 in Bezug auf die waagerechte Richtung geneigt ist, ist die Referenzrichtung von der Vertikalrichtung verschoben.
25 zeigt eine erste Ansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners an dem Anfangspunkt, dem Zwischenpunkt und dem Endpunkt. 25 ist eine Vorderansicht aus der Richtung des Pfeils 152 in 24. 26 zeigt eine zweite Ansicht zu Erklärung der Lage des Schweißbrenners an dem Anfangspunkt, dem Zwischenpunkt und dem Endpunkt. 26 ist eine Seitenansicht aus der Richtung des Pfeils 153 in 24. In 25 und 26 ist der jeweilige Werkzeugspitzenendpunkt des Schweißbrenners 2 an dem Ursprungspunkt des Referenzkoordinatensystems 80 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 25 und 26 ist die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 80 in Bezug auf die Vertikalrichtung geneigt. An der Position PB1, der Position PB2 und der Position PB3 unterscheidet sich der Winkel der Richtung der Achsenlinie des Schweißbrenners in Bezug auf die Referenzrichtung (der Anstellwinkel des Schweißbrenners) jeweils.
27 zeigt eine erklärende Ansicht der Winkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Referenzrichtung bzw. die Vertikalrichtung. 28 zeigt ein Diagramm der Winkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Position des Schweißbrenners. Unter Bezugnahme auf 27 und 28 ist die Richtung der Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 80, die die Referenzrichtung darstellt, in Bezug auf die Vertikalrichtung geneigt. Der Winkel Θr, den die Achsenlinie 2a des Schweißbrenners 2 und die Referenzrichtung an der Position PB2 bilden, wird größer als der Winkel Θr, den die Achsenlinie 2a und die Referenzrichtung an der Position PB1 bilden. Außerdem wird der Winkel Θr, den die Achsenlinie 2a des Schweißbrenners 2 und die Referenzrichtung an der Position PB3 bilden, ist größer als der Winkel Θr, den die Achsenlinie 2a und die Referenzrichtung an der Position PB2 bilden. Der Winkel, den die Achsenlinie 2a des Schweißbrenners und die Referenzrichtung bilden, nimmt von der Position PB1 zu der Position PB3 hin allmählich zu.
Auch bei dem zweiten Vergleichsbeispiel berechnet die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 unter Verwendung des Azimutwinkels und des Anstellwinkels des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Schweißbrenners 2 an den jeweiligen Interpolationspunkten. Die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 berechnet die Winkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten durch Interpolieren der Winkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3.
Wenn durch diese Steuerung der Anstellwinkel des Schweißbrenners an den Interpolationspunkten berechnet wird, nimmt der Winkel Θv der Achsenlinie 2a des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Vertikalrichtung auf der Strecke zwischen den einzelnen Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 wie in 28 gezeigt ohne monotonen Anstieg zu und ab. Der Winkel Θv nimmt von der Position PB1 zu der Position PB2 nach einem Anstieg ab. Außerdem nimmt der Winkel Θv auch von der Position PB2 zu der Position PB3 nach einem Anstieg ab.
29 zeigt eine Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem zweiten Vergleichsbeispiel. 30 zeigt eine andere Schrägansicht zur Erklärung der Lage des Schweißbrenners bei dem zweiten Vergleichsbeispiel. Unter Bezugnahme auf 29 und 30 verändert sich bei dem zweiten Vergleichsbeispiel für den Schweißbrenner 2 an den jeweiligen Bewegungspunkten zusätzlich zu dem Azimutwinkel in Bezug auf die Referenzrichtung der Anstellwinkel in Bezug auf die Referenzrichtung. Als Folge schwankt wie durch den Pfeil 155 gezeigt die Bahn des Schweißbrenners 2 an vorab festgelegten Punkten. Das heißt, zur Zeit des Schweißens von der Position PB1 zu der Position PB3 schwankt die Lage des Schweißbrenners 2. Daher ist es nötig, bei der Lehrtätigkeit viele Lehrpunkte zu bestimmen und den Abstand zwischen den einzelnen Lehrpunkten kurz zu gestalten.
Wenn bei der Ausführung einer Kreisbogenbewegung die Normalrichtung der Ebene, die durch den Anfangspunkt, den Zwischenpunkt und den Endpunkt verläuft, als Referenzrichtung festgesetzt wurde, kann es sein, dass die Lage des Schweißbrenners auf der Strecke zwischen den einzelnen Bewegungspunkten schwankt. Wenn die Lage des Schweißbrenners während des Zeitraums der Vornahme eines Schweißens schwankt, besteht die Gefahr, dass die Qualität der Schweißung abnimmt.
Unter Bezugnahme auf 5 wird im Gegensatz dazu bei der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform ein Referenzkoordinatensystem 78 festgelegt, das von der durch die Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verlaufenden Ebene 96 unabhängig ist. Unter Bezugnahme auf 10 und 11 kann das Schwanken des Schweißbrenners 2 zwischen den einzelnen Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 auch dann unterdrückt werden, wenn der Betreiber die Position der Bewegungspunkte korrigiert. Außerdem kann das Schwanken der Lage des Schweißbrenners 2 auf der Strecke zwischen den einzelnen Bewegungspunkten auch dann unterdrückt werden, wenn sich der Anstellwinkel in Bezug auf die Referenzrichtung an den jeweiligen Bewegungspunkten unterscheidet. Als Folge kann die Tätigkeit auch bei einer Korrektur der Position der Bewegungspunkte durch den Betreiber unter einer stabilen Lage des Arbeitswerkzeugs vorgenommen werden.
Daher ist es nicht nötig, dass der Betreiber bei der Lehrtätigkeit viele Lehrpunkte festlegt, was die Arbeitseffizienz verbessert. Außerdem kann der Betreiber die Positionen der Lehrpunkte und die Referenzrichtung in Bezug auf die Lage des Arbeitswerkzeugs getrennt festlegen. Daher kann der Betreiber die Lehrtätigkeit leicht vornehmen, was die Arbeitseffizienz verbessert. Wenn der Betreiber beispielsweise die Referenzrichtung festlegt, ändert sich die Referenzrichtung auch bei einer Korrektur der Lehrpunkte nicht. Der Betreiber kann durch Korrigieren der Referenzrichtung die Lage des Arbeitswerkzeugs korrigieren. Insbesondere kann der Betreiber die durch den Anfangspunkt, den Zwischenpunkt und den Endpunkt bestimmte Ebene nicht sehen. Daher ist eine Einschätzung der Lage des Arbeitswerkzeugs zwischen den einzelnen Bewegungspunkten schwierig. Doch da die Referenzrichtung bei der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform fixiert wird, kann die Lage des Arbeitswerkzeugs zwischen den einzelnen Bewegungspunkten leicht eingeschätzt werden.
Außerdem kann die Referenzrichtung bei der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform durch Einbringen eines Befehls zur Festlegung der Referenzrichtung in das Betriebsprogramm leicht umgestellt werden. Zum Beispiel ist es auch möglich, die Steuerung zur Festlegung der Normalrichtung der durch den Anfangspunkt, den Zwischenpunkt und den Endpunkt verlaufenden Ebene als Referenzrichtung bei dem ersten Vergleichsbeispiel und dem zweiten Vergleichsbeispiel und die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform, bei der die Referenzrichtung ohne Beziehung zu den Positionen der drei Punkte festgelegt wird, in einem Betriebsprogramm auszuführen.
Als nächstes wird eine zweite Robotervorrichtung, die mit einer Maschine zur Bewegung eines Werkstücks versehen ist, erklärt. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Werkstücke 81, 82 an einem Rahmen 89 fixiert. Das heißt, die Werkstücke 81, 82 bewegen sich nicht. Die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch nicht auf diese Ausführungsweise beschränkt, sondern kann auch auf eine Robotervorrichtung angewendet werden, die mit einer Maschine versehen ist, die ein Werkstück bewegt. Der Roboter und die Maschine sind so ausgeführt, dass sie zusammenwirkend arbeiten. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird für die Maschine, die den zusammenwirkenden Betrieb mit dem Roboter vornimmt, beispielhaft eine Positioniereinrichtung, die ein Werkstück dreht, erklärt.
31 zeigt eine erste vergrößerte Schrägansicht jenes Abschnitts der Positioniereinrichtung der vorliegenden Ausführungsform, der ein Werkstück ergreift. Die zweite Robotervorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst neben dem Roboter 1 die Positioniereinrichtung 6. Die Positioniereinrichtung 6 weist ein Spannfutter 32 auf, das ein Werkstück 83 hält. Bei dem Beispiel, das in 31 gezeigt ist, ist das Werkstück 83 ein zylinderförmiges Element. Bei der ersten Steuerung durch die zweite Robotervorrichtung 10 wird ein zylinderförmiges Werkstück 84 durch Schweißen an dem Werkstück 83 fixiert. Die Positioniereinrichtung 6 weist eine Drehscheibe 31 auf, die das Spannfutter 32 hält. Die Drehscheibe 31 dreht sich in die durch den Pfeil 156 gezeigte Richtung. Durch die Drehung der Drehscheibe 31 dreht sich das Werkstück 83 um eine Achsenlinie 83a des Werkstücks 83.
32 zeigt eine zweite vergrößerte Schrägansicht des Abschnitts der Positioniereinrichtung, der das Werkstück ergreift. 33 zeigt eine dritte vergrößerte Schrägansicht des Abschnitts der Positioniereinrichtung, der das Werkstück ergreift. 31 bis 33 zeigen die Ausrichtung des Werkstücks 83 und die Position und die Lage des Schweißbrenners 2 bei der Vornahme des Schweißens zusammen mit dem Zeitverlauf. Während des Zeitraums, in dem das Schweißen vorgenommen wird, dreht sich die Drehscheibe 31 in die durch den Pfeil 156 gezeigte Richtung. In Verbindung mit der Drehbewegung des Werkstücks 84 ändern sich die Position und die Lage des Roboters 1 so, dass der Schweißbrenner 2 dem zu schweißenden Bereich gegenüberliegt.
34 zeigt ein Blockdiagramm der zweiten Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Bei der zweiten Robotervorrichtung 10 sind der Aufbau der Robotersteuervorrichtung 4, der Aufbau des Roboters 1, der Aufbau der Schweißsteuervorrichtung 5, der Aufbau des Schweißbrenners 2 und der Aufbau der Drahtzufuhrvorrichtung 18 jenen bei der ersten Robotervorrichtung 9 gleich (siehe 2).
Die zweite Robotervorrichtung 10 umfasst die Positioniereinrichtung 6 und eine Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 als Maschinensteuervorrichtung zur Steuerung der Positioniereinrichtung 6. Die Positioniereinrichtung 6 umfasst eine Antriebsvorrichtung, die einen Drehscheibenantriebsmotor 24 zum Drehen der Drehscheibe 31 aufweist. Die Positioniereinrichtung 6 umfasst einen Positionsdetektor 25 zum Erfassen der Drehposition der Drehscheibe 31. Der Ausgang des Positionsdetektors 25 wird an die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 gesendet.
Die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 umfasst eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer), die (der) eine CPU als Prozessor, einen R_AM, einen ROM, und dergleichen aufweist. Die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 umfasst eine Speichereinheit 33, die Informationen im Zusammenhang mit der Steuerung der Positioniereinrichtung 6 speichert. Die Speichervorrichtung 33 kann durch ein Speichermedium, das Informationen speichern kann, wie etwa einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher, eine Festplatte, oder dergleichen gebildet werden. In der Speichereinheit 33 ist ein Betriebsprogramm 36 gespeichert. Der Prozessor, der als Betriebssteuereinheit 34 wirkt, ist so ausgeführt, dass er die in der Speichereinheit 33 gespeicherten Informationen auslesen kann.
Die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 umfasst eine Betriebssteuereinheit 34, die auf Basis des Betriebsprogramms 36 Betriebsbefehle für die Positioniereinrichtung 6 ausgibt. Die Betriebssteuereinheit 34 entspricht einem Prozessor zum Antrieb gemäß dem Betriebsprogramm 36. Der Prozessor wirkt durch Auslesen des Betriebsprogramms 36 und Ausführen der in dem Betriebsprogramm 36 festgelegten Steuerung als Betriebssteuereinheit 34.
Die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 umfasst eine Drehscheibenantriebseinheit 35, die eine Stromquelle umfasst, welche dem Drehscheibenantriebsmotor 24 Strom liefert. Die Drehscheibenantriebseinheit 35 versorgt den Drehscheibenantriebsmotor 24 auf Basis von Befehlen von der Betriebssteuereinheit 34 mit Strom. Die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 ist so ausgeführt, dass sie mit der Robotersteuervorrichtung 4 kommunizieren kann. Die Robotersteuervorrichtung 4 erhält von der Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 die Drehposition der Drehscheibe 31 und steuert die Position und die Lage des Roboters 1. Oder die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 kann Befehle von der Robotersteuervorrichtung 4 erhalten und die Drehposition der Drehscheibe 31 steuern.
35 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht der Werkstücke bei der Vornahme eines Schweißens durch eine erste Steuerung der zweiten Robotervorrichtung. Für die Oberfläche des Werkstücks 83 ist ein Führungskoordinatensystem 73 festgelegt. Das Führungskoordinatensystem 73 ist ein Koordinatensystem, das bei der Ausführung des zusammenwirkenden Betriebs festgelegt wird. Das Führungskoordinatensystem 73 ist an dem Werkstück 83 fixiert und bewegt sich zusammen mit dem Werkstück 83. Der Ursprungspunkt des Führungskoordinatensystems 73 kann an einer beliebigen Position des Werkstücks 83 eingerichtet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Ursprungspunkt des Führungskoordinatensystems 73 an der Oberfläche des Werkstücks 83 angeordnet. Das Führungskoordinatensystem 73 der vorliegenden Ausführungsform ist so angeordnet, dass die Richtung der Z-Achse zu der Richtung einer Achsenlinie 84a des Werkstücks 84 parallel verläuft.
Der Betreiber kann bei der Lehrbedienung die Position und die Lage des Roboters 1, und unter Abstimmung mit der Drehposition der Positioniereinrichtung 6, Bewegungspunkte in dem Betriebsprogramm festlegen. Zum Beispiel kann der Betreiber durch die Lehrbedienung Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 festlegen.
Was die Referenzrichtung zur Bestimmung der Lage des Schweißbrenners betrifft, kann das gleiche Verfahren wie bei dem ersten Vergleichsbeispiel eingesetzt werden. In dem Führungskoordinatensystem 73 kann die Normalrichtung zu der Ebene, die durch die Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 verläuft, als Referenzrichtung festgelegt werden. Der Anstellwinkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung wird an den Bewegungspunkten TA1, TA2, TA3 gleich. In diesem Fall kommt es auf der Strecke zwischen den Bewegungspunkten nicht zu der Erscheinung eines Schwankens der Lage des Schweißbrenners 2.
Es kann jedoch vorkommen, dass der Betreiber die Positionen der Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 zu den Positionen der Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verändert. Wenn in diesem Fall die Normalrichtung der Ebene, die durch die Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verläuft, als Referenzrichtung festgelegt wird, kann es sein, dass auf der Strecke zwischen den Bewegungspunkten die Erscheinung eines Schwankens der Lage des Schweißbrenners 2 auftritt. In einem solchen Fall kann die Steuerung der Kreisbogenbewegung bei der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt werden.
Der Prozess bis zur Erstellung des Betriebsprogramms ist jenem bei der ersten Robotervorrichtung 9 der vorliegenden Ausführungsform gleich. Der Betreiber legt die Position und die Lage des Roboters 1 sowie die Drehposition der Positioniereinrichtung 6 an dem Bewegungspunkt TB1 als Anfangspunkt, dem Bewegungspunkt TB2 als Zwischenpunkt und dem Bewegungspunkt TB3 als Endpunkt der Kreisbogenbewegung fest.
Der Betreiber legt in dem Betriebsprogramm die Referenzrichtung für die Kreisbogenbewegung fest. Bei diesem Beispiel wird die Referenzrichtung in dem Führungskoordinatensystem 73 festgelegt. Der Betreiber legt die Richtung der Z-Achse des Führungskoordinatensystems 73 als Referenzrichtung fest. Das heißt, er legt die Verlaufsrichtung der Achsenlinie 84a des Werkstücks 84 als Referenzrichtung fest. In dem Betriebsprogramm sind Befehle für die Kreisbogenbewegung, denen Befehle für die Ausführung des zusammenwirkenden Betriebs angefügt sind, angegeben. Und dann sind in dem Befehl zur Festlegung des Referenzkoordinatensystems die Koordinatenachsen des Führungskoordinatensystems 73 zur Festlegung der Referenzrichtung enthalten.
36 zeigt ein Ablaufdiagramm der ersten Steuerung bei der zweiten Robotervorrichtung. Unter Bezugnahme auf 34 und 36 dreht sich bei der zweiten Robotervorrichtung 10 infolge der Drehung der Werkstücke 83, 84 die Referenzrichtung zusammen mit den Werkstücken 83, 84. Doch durch das Festlegen des Führungskoordinatensystems 73 kann die gleiche Steuerung wie die oben beschriebene Steuerung vorgenommen werden.
In Schritt 131 erlangt die Betriebssteuereinheit 43 der Robotersteuervorrichtung 4 von dem Betriebsprogramm 46 die Position und die Lage des Roboters 1 an den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3. Außerdem erlangt die Betriebssteuereinheit 43 von dem Betriebsprogramm 46 die Drehposition der Positioniereinrichtung 6 an den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3.
In Schritt 132 legt die Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51 die Referenzrichtung beim Schweißen des Bewegungspunkts TB1 als Anfangspunkt, des Bewegungspunkts TB2 als Zwischenpunkt, und des Bewegungspunkts TB3 als Endpunkt fest. Während des Zeitraums, in dem das Schweißen vorgenommen wird, drehen sich die Werkstücke 83, 84. Doch zusammen mit den Werkstücken 83, 84 dreht sich auch das Führungskoordinatensystem 73. Daher kann die Referenzrichtung in dem Führungskoordinatensystem 73 festgelegt werden. Die Richtung der Z-Achse des Führungskoordinatensystems 73 kann als Referenzrichtung festgelegt werden.
Dann berechnet die Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53 in Schritt 123 den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung beim Schweißen des Anfangspunkts, des Zwischenpunkts und des Endpunkts. Die Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53 berechnet den Azimutwinkel und den Anstellwinkel in Bezug auf die Referenzrichtung in dem Führungskoordinatensystem 73. In Schritt 124 legt die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 die Anzahl der Interpolationspunkte fest.
Als nächstes berechnet die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 in Schritt 125 die kreisbogenförmige Bewegungsbahn, die durch die Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 verläuft. Die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 legt die Positionen der Interpolationspunkte auf der Bewegungsbahn durch Interpolieren der Positionen der Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 fest. Die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 berechnet die Positionen der Interpolationspunkte in dem Führungskoordinatensystem 73.
In Schritt 126 berechnet die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 die Winkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den jeweiligen Interpolationspunkten in dem Führungskoordinatensystem 73. Das heißt, die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 berechnet den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Schweißbrenners an den Interpolationspunkten in dem Führungskoordinatensystem 73. Als nächstes berechnet die Lagenberechnungseinheit 55 in Schritt 127 auf Basis des Azimutwinkels und des Anstellwinkels des Schweißbrenners 2 an den Interpolationspunkten die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten in dem Führungskoordinatensystem 73.
In Schritt 133 wandelt die Lagenberechnungseinheit 55 die in dem Führungskoordinatensystem 73 festgelegte Position und Lage des Roboters 1 an den Bewegungspunkten und den Interpolationspunkten in eine Position und eine Lage des Roboters 1 in dem globalen Koordinatensystem 71 um. Die Lagenberechnungseinheit 55 kann die Koordinatenwerte in dem Führungskoordinatensystem 73 auf Basis der relativen Position und der relativen Ausrichtung des Führungskoordinatensystems 73 in Bezug auf das globale Koordinatensystem 71 an den Bewegungspunkten und den Interpolationspunkten in Koordinatenwerte des globalen Koordinatensystems 71 umwandeln.
In Schritt 134 treibt die Betriebssteuereinheit 43 den Roboter 1 und die Positioniereinrichtung 6 an. Die Betriebssteuereinheit 43 steuert den Roboter 1 auf Basis der in dem globalen Koordinatensystem 71 festgelegten Position und Lage des Roboters 1. Außerdem steuert die Betriebssteuereinheit 43 über die Positioniereinrichtungssteuervorrichtung 7 die Drehposition der Positioniereinrichtung 6.
Auf diese Weise legt die Referenzrichtungsfestlegeeinheit bei einem zusammenwirkenden Betrieb des Roboters mit einer Maschine, die die Werkstücke bewegt, die der Drehung der Werkstücke entsprechende Referenzrichtung an den Interpolationspunkten fest. Dann kann auf Basis der Referenzrichtung die Lage des Roboters an den Interpolationspunkten berechnet werden.
Als nächstes wird eine zweite Steuerung der zweiten Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform erklärt. 37 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht von Werkstücken und eines Schweißbrenners bei der zweiten Steuerung. Bei der zweiten Steuerung wird ein flaches plattenförmiges Werkstück 86 an die Endfläche eines zylinderförmigen Werkstücks 85 geschweißt.
Das Werkstück 85 wird durch die Positioniereinrichtung 6 gehalten. Die Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 werden beispielsweise durch einen Lehrbetrieb festgelegt. Die Positioniereinrichtung 6 dreht das Werkstück 85 während des Zeitraums der Vornahme des Schweißens in die durch den Pfeil 156 gezeigte Richtung. Wenn die Strecke der Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 geschweißt wird, werden die Position und die Lage des Schweißbrenners 2 konstant gehalten. Das heißt, durch Drehen des Werkstücks 85 mittels der Positioniereinrichtung 6 wird entlang einer Bewegungsbahn, die die Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 enthält, geschweißt, ohne die Position und die Lage des Roboters zu verändern.
Doch wenn die beiden Werkstücke 85, 86 durch Schweißen fixiert werden, kann es sein, dass zu Beginn an einem Punkt, an dem die beiden Werkstücke 85, 86 in Kontakt stehen, ein vorbereitendes Schweißen vorgenommen wird. Durch diese Vorgangsweise wird die relative Position der beiden Werkstücke 85, 86 fixiert. Nach dem vorbereitenden Schweißen wird das Hauptschweißen vorgenommen. Durch die Vornahme des vorbereitenden Schweißens wird ein Schweißbereich 87 gebildet.
38 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht des durch das vorbereitende Schweißen gebildeten Schweißbereichs. 39 zeigt eine Seitenansicht des durch das vorbereitende Schweißen gebildeten Schweißbereichs. 39 ist eine von der negativen Seite der x-Achse des Führungskoordinatensystems 73 in 38 her gesehene Seitenansicht. Die Werkstücke 85, 86 werden durch die Positioniereinrichtung 6 um eine entlang der waagerechten Richtung verlaufende Achsenlinie 85a des Werkstücks 85 gedreht. Der Schweißbereich 87 wird auf einer Bewegungsbahn, auf der sich der Werkzeugspitzenendpunkt bewegt, gebildet. Der Schweißbereich 87 wird so gebildet, dass er von der Bewegungsbahn vorsteht. Daher ist es bei der Vornahme des Hauptschweißens nötig, die Bewegungsbahn so festzulegen, dass dem Schweißbereich 87 ausgewichen wird. Beispielsweise ist es nötig, das Schweißen entlang des Außenrands des Schweißbereichs 87 vorzunehmen. Da in diesem Fall die Notwendigkeit besteht, die Position und die Lage des Roboters 1 zu ändern, kann die Steuerung bei der vorliegenden Ausführungsform vorgenommen werden.
Bei der zweiten Steuerung der zweiten Robotervorrichtung kann der Betreiber das globale Koordinatensystem 71 als Koordinatensystem zur Festlegung der Referenzrichtung bei der Vornahme der Kreisbogenbewegung verwenden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das globale Koordinatensystem 71 so festgelegt, dass die Richtung der Z-Achse parallel zu der Vertikalrichtung verläuft. Anstelle des globalen Koordinatensystems 71 kann auch ein Benutzerkoordinatensystem festgelegt werden. Außerdem kann der Betreiber für das Koordinatensystem zur Berechnung der Lage der Interpolationspunkte das Führungskoordinatensystem 73 an der Oberfläche des Werkstücks 85 einrichten.
Um den Schweißbereich 87 werden ein Bewegungspunkt TB1 als Anfangspunkt, ein Bewegungspunkt TB2 als Zwischenpunkt und ein Bewegungspunkt TB3 als Endpunkt festgelegt. Wenn nun eine Ebene, die durch die in 37 gezeigten Bewegungspunkte TA1, TA2, TA3 verläuft, als Referenzebene angesetzt wird, verläuft diese Referenzebene parallel zu der Oberfläche des Werkstücks 86. In diesem Fall kommt es auch dann nicht zu einem Schwanken der Lage des Schweißbrenners 2 zwischen den einzelnen Bewegungspunkten, wenn die zu der Referenzebene senkrechte Richtung als Referenzrichtung festgelegt wird. Doch wenn die Ebene 96, die durch die in 38 und 39 gezeigten Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 um den Schweißbereich 87 verläuft, als Referenzebene festgelegt wird, ist diese Referenzebene in Bezug auf die Oberfläche des Werkstücks 86 geneigt. Als Folge kommt es dann, wenn die zu dieser Referenzebene senkrechte Richtung als Referenzrichtung festgelegt wird, zu der Erscheinung, dass die Lage des Schweißbrenners 2 schwankt.
Daher kann der Betreiber bei der zweiten Steuerung zur Vornahme der Kreisbogenbewegung eine von den Bewegungspunkten TB1, TB2, TB3 unabhängige Referenzrichtung festlegen. Als Referenzrichtung kann die Richtung der Z-Achse des globalen Koordinatensystems 71 festgelegt werden. Bei der zweiten Steuerung dreht sich die Referenzrichtung nicht, wenn die Werkstücke 85, 86 durch die Positioniereinrichtung 6 gedreht werden. Außerdem sind in dem Betriebsprogramm Befehle für die Kreisbogenbewegung, denen Befehle für die Ausführung des zusammenwirkenden Betriebs angefügt sind, angegeben. In dem Betriebsprogramm ist die Referenzrichtung für die Kreisbogenbewegung festgelegt.
Unter Bezugnahme auf 36 kann bei der zweiten Steuerung die gleiche Steuerung wie bei der ersten Steuerung ausgeführt werden. Hier kann bei der zweiten Steuerung die gleiche Steuerung wie bei der ersten Steuerung ausgeführt werden, wobei für die Berechnung der Lage des Schweißbrenners nicht das Führungskoordinatensystem verwendet wird, sondern das globale Koordinatensystem 71 verwendet wird.
In Schritt 132 erlangt die Referenzrichtungsfestlegeeinheit 51 die durch das globale Koordinatensystem 71 festgelegte Referenzrichtung. In Schritt 123 berechnet die Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit 53 den Azimutwinkel und den Anstellwinkel des Schweißbrenners in Bezug auf die Referenzrichtung beim Schweißen des Anfangspunkts, des Zwischenpunkts und des Endpunkts in dem globalen Koordinatensystem 71.
In Schritt 125 berechnet die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 durch Interpolieren der Positionen der Bewegungspunkte TB1, TB2, TB3 die Positionen der Interpolationspunkte auf der Bewegungsbahn. Dabei berechnet die Interpolationspunktfestlegeeinheit 52 die Positionen der Interpolationspunkte in dem Führungskoordinatensystem 73.
In Schritt 126 berechnet die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit 54 die Winkel des Schweißbrenners 2 in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten in dem globalen Koordinatensystem 71. Das heißt, der Azimutwinkel und der Anstellwinkel des Schweißbrenners 2 an den Interpolationspunkten werden in dem globalen Koordinatensystem 71 berechnet. In Schritt 127 berechnet die Lagenberechnungseinheit 55 auf Basis der Winkel des Schweißbrenners 2 an den Interpolationspunkten die Lage des Roboters 1 an den Interpolationspunkten in dem globalen Koordinatensystem 71.
In Schritt 133 wandelt die Lagenberechnungseinheit 55 die in dem Führungskoordinatensystem 73 festgelegten Positionen der Interpolationspunkte (die Positionen des Roboters 1) in Positionen der Interpolationspunkte (Positionen des Roboters 1) in dem globalen Koordinatensystem 71 um. Die Betriebssteuereinheit 43 steuert den Roboter 1 auf Basis der in dem globalen Koordinatensystem 71 festgelegten Position und Lage des Roboters. Die weitere Steuerung ist jener bei der ersten Steuerung gleich.
Auf diese Weise kann die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform auf eine Steuerung, bei der der Roboter und eine Maschine, die die Werkstücke dreht, einen zusammenwirkenden Betrieb vornehmen, angewendet werden. Bei der ersten Steuerung und der zweiten Steuerung der zweiten Robotervorrichtung kann wie bei der ersten Robotervorrichtung verhindert werden, dass die Lage des Arbeitswerkzeugs zwischen den Bewegungspunkten schwankt.
Bei dem zusammenwirkenden Betrieb werden die Maschine, die die Werkstücke hält, und der Roboter synchron angetrieben. Bei dem zusammenwirkenden Betrieb der vorliegenden Ausführungsform ist die Referenzrichtung auf einem Werkstück angeordnet. Oder die Referenzrichtung ist fixiert. Wenn wie bei den Vergleichsbeispielen eine zu der durch drei Punkte, einen Anfangspunkt, einen Zwischenpunkt und einen Endpunkt, verlaufenden Ebene senkrechte Richtung als Referenzrichtung festgelegt wird, verändert sich die Referenzrichtung stark. Daher ist es schwierig, die Lage des Arbeitswerkzeugs auf der Strecke zwischen den einzelnen Bewegungspunkten beizubehalten. Doch da die Referenzrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform von den Positionen der Bewegungspunkte unabhängig festgelegt ist, kann die Lage des Roboters zwischen den einzelnen Bewegungspunkten leicht beibehalten werden.
Bei der Vornahme der zusammenwirkenden Tätigkeit wird vorzugsweise wenigstens eines aus der Position und der Lage des Roboters an den Interpolationspunkten unter Verwendung des Führungskoordinatensystems berechnet. Durch diese Steuerung kann die Steuerung der Kreisbogenbewegung der vorliegenden Ausführungsform leicht vorgenommen werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde für die Maschine, die den zusammenwirkenden Betrieb mit dem Roboter vornimmt, beispielhaft eine Positioniereinrichtung beschrieben, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführungsweise. Als Maschine, die den zusammenwirkenden Betrieb mit dem Roboter vornimmt, kann eine beliebige Maschine, die Werkstücke bewegt, eingesetzt werden. Beispielsweise kann für die Maschine, die Werkstücke bewegt, auch ein Roboter eingesetzt werden. Auch wenn zwei solche Roboter einen zusammenwirkenden Betrieb vornehmen, kann die gleiche Steuerung wie oben vorgenommen werden.
Da der weitere Aufbau, die Wirkungen und die Resultate der zweiten Robotervorrichtung jenen bei der ersten Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform gleich sind, wird die Erklärung hier nicht wiederholt.
Der Roboter der vorliegenden Ausführungsform weist sechs Antriebsachsen auf, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführungsweise. Es kann ein Roboter eingesetzt werden, der die Position und die Lage durch einen beliebigen Mechanismus verändert. Außerdem ist das Arbeitswerkzeug bei der vorliegenden Ausführungsform ein Schweißbrenner, der ein Schweißen vornimmt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführungsweise. Der Betreiber kann das Arbeitswerkzeug je nach der von der Robotervorrichtung durchgeführten Tätigkeit wählen. Beispielsweise kann ein Arbeitswerkzeug, das einen Klebstoff aufträgt, oder ein Arbeitswerkzeug, das ein Werkstück durch Laserlicht schneidet, eingesetzt werden.
Nach einer Form der vorliegenden Offenbarung kann eine Robotersteuervorrichtung bereitgestellt werden, die bei der Vornahme einer Kreisbogenbewegung durch den Roboter ein Schwanken des Arbeitswerkzeugs unterdrückt.
Bei den oben beschriebenen Steuerungen kann die Reihenfolge der Schritte in einem Umfang, in dem die Funktionen und Wirkungen nicht verändert werden, beliebig geändert werden.

Claims

Robotersteuervorrichtung (4), die eine Kreisbogenbewegung eines Roboters (1) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuervorrichtung (4) eine Speichereinheit (42), die ein Betriebsprogramm (46) speichert, worin die Position und die Lage des Roboters (1) an vorab festgelegten Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3) bestimmt sind und worin ein Referenzkoordinatensystem als Koordinatensystem (71, 73, 78) zum Berechnen eines Anstellwinkels und eines Azimutwinkels eines Werkzeugs des Roboters (1) festgelegt ist; eine Interpolationspunktfestlegeeinheit (52), die Interpolationspunkte (TC2, TC5) zwischen den einzelnen Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3) festlegt, wobei die Bewegungspunkte (TB1, TB2, TB3) einen Anfangspunkt, einen Zwischenpunkt und einen Endpunkt umfassen; eine Bewegungspunktwinkelberechnungseinheit (53), die an den Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3) auf Basis der Lage des Roboters den Anstellwinkel und den Azimutwinkel des Werkzeugs des Roboters (1) in dem Referenzkoordinatensystem in Bezug auf eine Referenzrichtung zur Bestimmung der Lage des Roboters (1) berechnet; eine Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit (54), die durch Interpolieren des Anstellwinkels und des Azimutwinkels in Bezug auf die Referenzrichtung an den Bewegungspunkten (TB1, TB2, TB3)einen Anstellwinkel und einen Azimutwinkel des Werkzeugs in dem Referenzkoordinatensystem in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten (TC2, TC5) berechnet; und eine Lagenberechnungseinheit (55), die auf Basis des durch die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit (54) berechneten Anstellwinkels und Azimutwinkels des Werkzeugs in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten (TC2, TC5) einen Koordinatenwert eines Koordinatensystems des Betriebsprogramms des Roboters (1) an den Interpolationspunkten (TC2, TC5) berechnet, wobei der Koordinatenwert die Lage des Roboters (1) an dem Interpolationspunkt (TC2, TC5) angibt, umfasst, wobei die Referenzrichtung eine von der Position der Bewegungspunkte (TB1, TB2, TB3) unabhängige Richtung ist, und in dem Betriebsprogramm in dem vorab festgelegten Koordinatensystem (71, 73, 78) bestimmt ist.
Robotersteuervorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei die Referenzrichtung in dem vorab festgelegten Koordinatensystem (71, 73, 78) durch Koordinatenwerte, die durch einen Benutzer in das Betriebsprogramm eingegeben wurden, festgelegt ist.
Robotersteuervorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei die Referenzrichtung eine Richtung ist, die der Benutzer bei einem Lehrbetrieb zur Festlegung der Bewegungspunkte (TB1, TB2, TB3) des Roboters (1) durch Bewegen des Roboters (1) festgelegt hat.
Robotersteuervorrichtung (4) nach Anspruch 1, die in einer Robotervorrichtung (10), welche eine Maschine (6), die ein Werkstück (83) bewegt, enthält, eingerichtet wird, wobei der Roboter (1) und die Maschine (6) so ausgeführt sind, dass sie miteinander zusammenwirkend arbeiten, die Referenzrichtung in dem Betriebsprogramm in einem Führungskoordinatensystem (73), dessen Ursprungspunkt an dem Werkstück (83) fixiert ist, und das sich zusammen mit dem Werkstück (83) bewegt, festgelegt ist, und die Interpolationspunktwinkelberechnungseinheit (54) die Winkel in Bezug auf die Referenzrichtung an den Interpolationspunkten (TC2, TC5) in dem Führungskoordinatensystem (73) berechnet.