DE112021001503T5

DE112021001503T5 - Robotersteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112021001503T5
Application number: DE112021001503.6T
Authority: DE
Inventors: Shigeo Yoshida; Takatoshi Iwayama; Yasuhiro Naitou
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2021182243A1; US20230065851A1; JPWO2021182243A1; CN115151366B; US12090633B2; CN115151366A; JP7328439B2

Abstract

Bereitgestellt wird eine Robotersteuervorrichtung, die den Stopp von Vorgängen aufgrund der Detektion eines Kontaktfehlers unterbinden kann. Die Robotersteuervorrichtung steuert einen Roboter, der ein Schweißen in Zuordnung zu einem Kontakt mit einem zu schweißenden Objekt implementiert, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Aktionsstoppeinheit, welche die Aktion des Roboters stoppt, wenn detektiert wird, dass der Roboter einer äußeren Kraft ausgesetzt war, die gleich oder größer als ein Schwellenwert ist; eine Anweisungseinheit, die eine Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen; und eine Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit, welche die Empfindlichkeit, mit der eine äußere Kraft in der Aktionsstoppeinheit detektiert wird, in einem Zeitraum ab dem Zeitpunkt herabsetzt, zu dem die Anweisungseinheit die Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen, bis eine vorgeschriebene Wartezeit verstrichen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotersteuervorrichtung, die einen Betrieb eines Roboters steuert.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den letzten Jahren hat sich auf dem Gebiet der Fertigungsindustrie ein sogenannter kollaborativer Roboter (im Folgenden auch als „Roboter“ bezeichnet) durchgesetzt, der imstande ist, verschiedene Typen von Prozessen in Zusammenwirkung mit einer Person ohne die Notwendigkeit eines Sicherheitszauns durchzuführen. Viele Roboter dieses Typs weisen eine Kontaktstoppfunktion des Stoppens eines Betriebs zur Sicherheit, wenn ein gewisses Maß an äußerer Kraft oder mehr detektiert wird, auf (siehe z.B. Patentdokument 1).
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2016-117141
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Ein Roboter zum Lichtbogenschweißen nimmt zuweilen äußere Kraft auf, wenn ein für einen Lichtbogenschweißprozess notwendiger Vorgang ausgeführt wird. Äußere Kraft, die zu Beginn des Lichtbogenschweißens erzeugt wird, umfasst äußere Kraft, die mit geringerer Wahrscheinlichkeit ein Sicherheitsproblem in einem Roboter verursacht. Solche äußere Kraft umfasst zum Beispiel Reaktionskraft, die aufgrund eines Kontakts eines Schweißdrahts während eines nachstehend beschriebenen Wiederholungsvorgangs von einem Werkstück her aufgenommen wird, während der Draht kontinuierlich in einem Zustand zugeführt wird, in dem eine Lichtbogenentladung nicht problemlos erzeugt wird. Jedoch nimmt auch dann, wenn kein Sicherheitsproblem besteht, ein Roboter ein gewisses Maß an äußerer Kraft oder mehr auf und aus diesem Grund wird ein Prozess zuweilen durch Aktivierung der Kontaktstoppfunktion gestoppt. Im Folgenden wird die Detektion eines gewissen Maßes an äußerer Kraft oder mehr aufgrund eines Kontakts, der laut Annahme kein Sicherheitsproblem verursacht, als „fehlerhafte Kontaktdetektion“ bezeichnet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Robotersteuervorrichtung, die imstande ist, den Stopp eines Prozesses aufgrund der fehlerhaften Kontaktdetektion zu reduzieren.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Robotersteuervorrichtung zum Steuern eines Roboters, der ein Schweißen durchführt, das einen Kontakt mit einem Schweißziel beinhaltet, wobei die Robotersteuervorrichtung eine Betriebsstoppeinheit, die einen Betrieb des Roboters in einem Fall stoppt, in dem detektiert wird, dass der Roboter eine äußere Kraft von einem Schwellenwert oder mehr aufgenommen hat, eine Anweisungseinheit, die eine Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen, und eine Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit, welche die Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft in der Betriebsstoppeinheit ab dem Zeitpunkt verringert, zu dem die Anweisungseinheit die Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen, bis eine vorbestimmte Bereitschaftszeit verstrichen ist, aufweist.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Robotersteuervorrichtung bereitgestellt werden, die imstande ist, den Stopp des Prozesses aufgrund der fehlerhaften Kontaktdetektion zu reduzieren.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild eines Robotersystems 1, aufweisend eine Robotersteuervorrichtung 50 gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte der Verarbeitung eines Programms zur Reduzierung von fehlerhafter Kontaktdetektion, das in der Robotersteuervorrichtung 50 ausgeführt wird; und
3 ist ein konzeptionelles Schaubild zur Darstellung eines Wiederholungsvorgangs durch eine Kratzstartfunktion.

BEVORZUGTE BETRIEBSART ZUR VERWIRKLICHUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Robotersteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jede der der vorliegenden Auslegeschrift beigefügten Zeichnungen zeigt ein schematisches Schaubild und zeigt unter Berücksichtigung der Verständlichkeit usw. die Formen, Maße, vertikalen und horizontalen Abmessungsverhältnisse usw. von Komponenten geändert oder übermäßig groß im Vergleich zu tatsächlichen Formen, Maßen, vertikalen und horizontalen Abmessungsverhältnissen usw.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild eines Robotersystems 1, aufweisend eine Robotersteuervorrichtung 50 einer ersten Ausführungsform. 1 zeigt schematisch die Gesamtkonfiguration des Robotersystems 1 und die Anordnungen, Formen, Verbindungsformen usw. von Komponenten unterscheiden sich von denen eines tatsächlichen Systems. Wie in 1 dargestellt weist das Robotersystem 1 einen Roboter 10, eine Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20, eine Schweißdrahtzufuhrvorrichtung 30, eine Gaszufuhrvorrichtung 40 und die Robotersteuervorrichtung 50 auf.
Der Roboter 10 ist ein Lichtbogenschweißroboter (ein kollaborativer Roboter), der ein Lichtbogenschweißen für ein Werkstück W durchführt. Der Betrieb des Roboters 10 wird durch die Robotersteuervorrichtung 50 (nachstehend beschrieben) gesteuert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Struktur, die eine Vielzahl von Armen und Gelenken aufweist, in dem Roboter 10 zusammenfassend als „Armabschnitt 11“ bezeichnet. Ein Schweißbrenner 12, der eine Lichtbogenentladung zwischen dem Schweißbrenner 12 und dem Werkstück (einem Schweißziel) W erzeugt, ist an einem Spitzenende des Armabschnitts 11 bereitgestellt. Ein Schweißdraht 31 wird dem Schweißbrenner 12 von der Schweißdrahtzufuhrvorrichtung 30 (nachstehend beschrieben) zugeführt und Gas wird dem Schweißbrenner 12 von der Gaszufuhrvorrichtung 40 (nachstehend beschrieben) zugeführt.
Außerdem werden Strom und Spannung zum Lichtbogenschweißen dem Schweißbrenner 12 von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 (nachstehend beschrieben) zugeführt. Die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 (nachstehend beschrieben) bestimmt auf Grundlage von Ausgabewerten des Stroms und der Spannung, die dem Schweißbrenner 12 zugeführt werden, ob eine Lichtbogenentladung erzeugt wurde oder nicht. In einem Fall, in dem eine Lichtbogenentladung erzeugt wurde, überträgt die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 eine Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung an die Robotersteuervorrichtung 50.
Der Roboter 10 weist eine Kraftdetektionseinheit 13 auf. Die Kraftdetektionseinheit 13 ist eine Vorrichtung, die auf den Roboter 10 wirkende äußere Kraft (Kraft oder Drehmoment) detektiert. Wie in 1 dargestellt ist die Kraftdetektionseinheit 13 an einer Basis 14 bereitgestellt, die den Armabschnitt 11 trägt. Auf die Basis 14 wirkende äußere Kraft ist äquivalent zu der auf den Roboter 10 wirkenden äußeren Kraft. Die Kraftdetektionseinheit 13 überträgt als Detektionswert die Größe der auf den Roboter 10 wirkenden äußeren Kraft an die Robotersteuervorrichtung 50.
Die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 ist eine Vorrichtung, die dem Schweißbrenner 12 (dem Roboter 10) den Strom und die Spannung zum Lichtbogenschweißen auf Grundlage eines Schweißstartsignals zuführt, das von der Robotersteuervorrichtung 50 gemeldet wird. Die Ausgabewerte des Stroms und der Spannung, die dem Schweißbrenner 12 von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 zugeführt werden, werden auf Grundlage von Befehlswerten festgelegt, die von der Robotersteuervorrichtung 50 gemeldet werden. Des Weiteren weist die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 die Funktion des Detektierens der Erzeugung einer Lichtbogenentladung zwischen dem Schweißbrenner 12 und dem Werkstück W durch eine interne Schaltung und des Meldens an die Robotersteuervorrichtung 50, dass die Lichtbogenschweißstartverarbeitung im Gange ist, auf.
Die Schweißdrahtzufuhrvorrichtung 30 ist eine Vorrichtung, die dem Schweißbrenner 12 den Schweißdraht 31 auf Grundlage einer Anweisung von der Robotersteuervorrichtung 50 zuführt. Die Anweisung zum Zuführen des Schweißdrahts 31 zu dem Schweißbrenner 12 wird von der Robotersteuervorrichtung 50 (einer Anweisungseinheit 52) mittels der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 an die Schweißdrahtzufuhrvorrichtung 30 übertragen. Der Schweißdraht 31 wird der Schweißdrahtzufuhrvorrichtung 30 von einer Drahtzufuhrquelle (nicht dargestellt) wie etwa einem Drahtfass zugeführt. Die Menge an Schweißdraht 31, die dem Schweißbrenner 12 von der Schweißdrahtzufuhrvorrichtung 30 zuzuführen ist, wird auf Grundlage eines Befehlswerts festgelegt, der von der Robotersteuervorrichtung 50 gemeldet wird.
Die Gaszufuhrvorrichtung 40 ist eine Vorrichtung, die dem Schweißbrenner 12 auf Grundlage einer Anweisung von der Robotersteuervorrichtung 50 Gas (Schutzgas) zuführt. Die Anweisung zum Zuführen von Gas zu dem Schweißbrenner 12 wird von der Robotersteuervorrichtung 50 (der Anweisungseinheit 52) mittels der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 an die Gaszufuhrvorrichtung 40 übertragen.
Die Robotersteuervorrichtung 50 weist eine Prozessoreinheit mit einem Prozessor, einem ROM, einem RAM usw. auf. Der Prozessor (CPU) liest und führt ein Systemprogramm, ein Anwendungsprogramm (z.B. ein nachstehend beschriebenes Programm zur Reduzierung von fehlerhafter Kontaktdetektion) usw. aus, das im ROM gespeichert ist, und implementiert dadurch die Funktionen nachstehend beschriebener Einheiten in Zusammenwirkung mit jeder Hardwarekomponente. Der RAM speichert als Daten, die zur arithmetischen Verarbeitung des Prozessors zu verwenden sind, zum Beispiel Positionsinformationen, einen Befehlswert, einen Detektionswert und einen Schwellenwert. Wie in 1 dargestellt weist die Robotersteuervorrichtung 50 eine Steuereinheit 51, die Anweisungseinheit 52, eine Betriebsstoppeinheit 53 und eine Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 auf.
Die Steuereinheit 51 steuert einen Betrieb des Armabschnitts 11 des Roboters 10 zum Lichtbogenschweißen auf integrierte Weise. In dem Roboter 10 wird ein Servomotor (nicht dargestellt), der an jedem Abschnitt des Armabschnitts 11 angebracht ist, auf Grundlage eines Befehls von der Steuereinheit 51 gesteuert. Durch eine solche Steuerung kann sich der an dem Spitzenende des Armabschnitts 11 bereitgestellte Schweißbrenner 12 zu einer Schweißstartposition an dem Werkstück W bewegen oder sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer vorbestimmten Richtung entlang einer Oberfläche des Werkstücks W bewegen.
Die Anweisungseinheit 52 stellt jeder Vorrichtung als die Lichtbogenschweißstartverarbeitung die folgenden Anweisungen oder Meldungen (A) bis (D) bereit. Die Anweisungen oder Meldungen (A) bis (D) werden in dieser Reihenfolge bei der Lichtbogenschweißstartverarbeitung bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass (A) bis (D) ein Beispiel von Hauptanweisungen oder -meldungen sind, die bei der Lichtbogenschweißstartverarbeitung bereitgestellt werden, und nicht auf die oben genannten beschränkt sind.

(A) Zu Beginn des Lichtbogenschweißens wird der Gaszufuhrvorrichtung 40 mittels der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 eine Gaszufuhranweisung bereitgestellt.
(B) Der Befehlswert bezüglich der zuzuführenden Menge an Schweißdraht 31 wird der Schweißdrahtzufuhrvorrichtung 30 gemeldet.
(C) Zu Beginn des Lichtbogenschweißens werden der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 die Befehlswerte des Stroms, der Spannung oder ein Befehlswert der Drahtzufuhrgeschwindigkeit gemeldet.
(D) Zu Beginn des Lichtbogenschweißens wird der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 das Schweißstartsignal gemeldet. Es sei angemerkt, dass einige oder alle der oben beschriebenen Anweisungen und Meldungen, die durch die Anweisungseinheit 52 bereitgestellt werden, durch die Steuereinheit 51 bereitgestellt werden können.

Bei Detektieren, dass der Roboter 10 eine äußere Kraft von einem Schwellenwert oder mehr aufgenommen hat, stoppt die Betriebsstoppeinheit 53 einen Betrieb des Roboters 10 durch eine Kontaktstoppfunktion. Konkret vergleicht die Betriebsstoppeinheit 53 den von der Kraftdetektionseinheit 13 übertragenen Detektionswert (die Größe der durch den Roboter 10 aufgenommenen äußeren Kraft) mit dem vorab festgelegten Schwellenwert und bestimmt in einem Fall, in dem der Detektionswert den Schwellenwert übersteigt, dass der Roboter 10 die äußere Kraft von dem Schwellenwert oder mehr aufgenommen hat, und stoppt einen Betrieb des Roboters 10. Es sei angemerkt, dass „Bestimmung“, dass der Roboter 10 die äußere Kraft von dem Schwellenwert oder mehr aufgenommen hat, bedeutet, dass die Betriebsstoppeinheit 53 „detektiert“, dass der Roboter 10 die äußere Kraft von dem Schwellenwert oder mehr aufgenommen hat. In der Betriebsstoppeinheit 53 wird der oben beschriebene Schwellenwert gemäß einer Empfindlichkeitsverringerungsanweisung geändert, die von der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 (nachstehend beschrieben) übertragen wird. Nachdem die Empfindlichkeitsverringerungsanweisung von der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 übertragen wurde, führt die Betriebsstoppeinheit 53 die Steuerung des Änderns des Schwellenwerts von einem Normalwert zu einem vorab festgelegten Wert aus. Außerdem führt die Betriebsstoppeinheit 53, nachdem eine Empfindlichkeitsverringerungs-Aufhebungsanweisung von der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 übertragen wurde, die Steuerung des Zurückstellens des Schwellenwerts auf den Normalwert aus.
Die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 führt die Steuerung des Verringerns der Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft in der Betriebsstoppeinheit 53 ab dem Zeitpunkt aus, zu dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen, bis eine vorbestimmte Bereitschaftszeit verstrichen ist. Konkret überträgt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Empfindlichkeitsverringerungsanweisung an die Betriebsstoppeinheit 53 zu dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen. Außerdem überträgt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Empfindlichkeitsverringerungs-Aufhebungsanweisung an die Betriebsstoppeinheit 53, nachdem die vorbestimmte Bereitschaftszeit verstrichen ist.
Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft in der Betriebsstoppeinheit 53 ab dem Zeitpunkt verringert werden, zu dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen, bis die vorbestimmte Bereitschaftszeit verstrichen ist. Es sei angemerkt, dass „Verringern der Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft“ bedeutet, dass der Schwellenwert, der mit dem Detektionswert zu vergleichen ist, im Vergleich zu dem Normalwert in der Betriebsstoppeinheit 53 erhöht wird. Der Schwellenwert wird im Vergleich zu dem Normalwert erhöht, sodass die Betriebsstoppeinheit 53 mit geringerer Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass die äußere Kraft aufgenommen wurde, wenn der Roboter 10 zum Beispiel während der Lichtbogenschweißstartverarbeitung verschiedene Typen von Vorgängen ausführt.
In der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 bezeichnet die „vorbestimmte Bereitschaftszeit“ einen Zeitraum von dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung auf Grundlage einer Meldung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 erkennt. In der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 bezeichnet „der Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen“ eine der oben beschriebenen Anweisungen oder Meldungen (A) bis (D), die durch die Anweisungseinheit 52 als die Lichtbogenschweißstartverarbeitung bereitgestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Zeitpunkt, an dem „zu Beginn des Lichtbogenschweißens das Schweißstartsignal der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 gemeldet wird“, wie oben in (D) beschrieben als der Zeitpunkt beschrieben, zu dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen.
Außerdem ist in der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 „der Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung auf Grundlage einer Meldung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 erkennt“ entweder der Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 empfängt, oder der Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 auf Grundlage der Ausgabewerte des Stroms und der Spannung, die dem Schweißbrenner 12 von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 zugeführt werden, oder des Ausgabewerts der Drahtzufuhrgeschwindigkeit bestimmt, dass eine Lichtbogenentladung erzeugt wurde.
Als Nächstes wird ein konkretes Beispiel der Verarbeitung des Reduzierens des Stopps des Roboters 10 aufgrund der fehlerhaften Kontaktdetektion in der Robotersteuervorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte der Verarbeitung des Programms zur Reduzierung von fehlerhafter Kontaktdetektion, das in der Robotersteuervorrichtung 50 ausgeführt wird. In Schritt S101, der in 2 dargestellt ist, bestimmt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 (die Robotersteuervorrichtung 50), ob die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 angewiesen hat, mit dem Schweißen zu beginnen, oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 in einem Fall, in dem die Anweisungseinheit 52 der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 das Schweißstartsignal zu Beginn des Lichtbogenschweißens meldet, dass die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 angewiesen hat, mit dem Schweißen zu beginnen.
In einem Fall, in dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 in Schritt S101 bestimmt, dass die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 angewiesen hat, mit dem Schweißen zu beginnen, geht die Verarbeitung zu Schritt S102 über. Andererseits kehrt in einem Fall, in dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 in Schritt S101 bestimmt, dass die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 nicht angewiesen hat, mit dem Schweißen zu beginnen, die Verarbeitung zu Schritt S101 zurück.
In Schritt S102 (Schritt S101: JA) überträgt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Empfindlichkeitsverringerungsanweisung an die Betriebsstoppeinheit 53. Nachdem sie die Empfindlichkeitsverringerungsanweisung empfangen hat, ändert die Betriebsstoppeinheit 53 die Höhe des Schwellenwerts auf den vorab festgelegten Wert. Auf diese Weise bestimmt die Betriebsstoppeinheit 53 mit geringerer Wahrscheinlichkeit, dass die äußere Kraft aufgenommen wurde, wenn der Roboter 10 zum Beispiel während der Lichtbogenschweißstartverarbeitung verschiedene Typen von Vorgängen ausführt. Somit wird die Kontaktstoppfunktion mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu Beginn des Lichtbogenschweißens aktiviert.
In Schritt S103 bestimmt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54, ob die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung erkannt hat oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 in einem Fall, in dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 empfangen hat, dass die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung erkannt hat.
In einem Fall, in dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 in Schritt S103 bestimmt, dass die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung erkannt hat, geht die Verarbeitung zu Schritt S104 über. Andererseits kehrt in einem Fall, in dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 in Schritt S103 bestimmt, dass die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung nicht erkennt, die Verarbeitung zu Schritt S103 zurück.
In Schritt S104 (Schritt S103: JA) überträgt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 die Empfindlichkeitsverringerungs-Aufhebungsanweisung an die Betriebsstoppeinheit 53. Nachdem sie die Empfindlichkeitsverringerungs-Aufhebungsanweisung empfangen hat, stellt die Betriebsstoppeinheit 53 den Schwellenwert auf den Normalwert zurück. Auf diese Weise wird, wenn der Roboter 10 ein gewisses Maß an äußerer Kraft oder mehr aufnimmt, die Kontaktstoppfunktion der Betriebsstoppeinheit 53 normalerweise aktiviert und der Betrieb des Roboters 10 wird gestoppt. Nachdem die Verarbeitung in Schritt S104 ausgeführt wurde, endet die Verarbeitung des vorliegenden Flussdiagramms.
Gemäß der Robotersteuervorrichtung 50 der ersten Ausführungsform wird wie oben beschrieben selbst in einem Fall, in dem der Wiederholungsvorgang des Auslösens der Erzeugung einer Lichtbogenentladung zu Beginn des Schweißens erfolgt, die Kontaktstoppfunktion der Betriebsstoppeinheit 53 mit geringerer Wahrscheinlichkeit aktiviert, bis die Anweisungseinheit 52 die Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 empfängt, nachdem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 angewiesen hat, mit dem Schweißen zu beginnen. Somit kann gemäß der Robotersteuervorrichtung 50 der ersten Ausführungsform, wenn zu Beginn des Schweißens keine Lichtbogenentladung erzeugt wird, selbst wenn der Wiederholungsvorgang erfolgt, der Stopp des Prozesses aufgrund der fehlerhaften Kontaktdetektion reduziert werden.
Die Robotersteuervorrichtung 50 der ersten Ausführungsform bestimmt, dass die Anweisung zum Beginnen des Lichtbogenschweißens durch den Roboter 10 der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 zu dem Zeitpunkt bereitgestellt wurde, zu dem die Anweisungseinheit 52 der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 das Schweißstartsignal zu Beginn des Lichtbogenschweißens meldet, und daher kann der Beginn des Schweißens durch den Roboter 10 genauer bestimmt werden. Des Weiteren bestimmt die Robotersteuervorrichtung 50 der ersten Ausführungsform, dass die Anweisungseinheit 52 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung erkannt hat, zu dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 empfängt, und daher kann die Erzeugung einer Lichtbogenentladung zwischen dem Schweißbrenner 12 und dem Werkstück W genauer bestimmt werden. Somit kann gemäß der Robotersteuervorrichtung 50 der ersten Ausführungsform ein Intervall, in dem die Kontaktstoppfunktion des Roboters 10 mit geringerer Wahrscheinlichkeit aktiviert wird, genauer festgelegt werden. Des Weiteren ist das Intervall, in dem die Kontaktstoppfunktion des Roboters 10 mit geringerer Wahrscheinlichkeit aktiviert wird, auf einen Zeitraum während der Lichtbogenschweißstartverarbeitung beschränkt und kann daher ein minimal erforderliches Intervall sein.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Robotersteuervorrichtung 50A einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform bezüglich der Funktion einer Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54A. Sonstige Konfigurationen in der Robotersteuervorrichtung 50A der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie die der ersten Ausführungsform. Daher wird die zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 der ersten Ausführungsform beschrieben. Des Weiteren werden bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, um Elemente usw. darzustellen, die äquivalent zu denen der ersten Ausführungsform sind, und eine gleichlautende Beschreibung davon entfällt.
Die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54A (die Robotersteuervorrichtung 50A) der zweiten Ausführungsform verringert die Empfindlichkeit des Detektierens von äußerer Kraft in einer Betriebsstoppeinheit 53, bis sich ein Roboter 10 in einer Schweißfortschrittsrichtung um eine vorab festgelegte Distanz von der Position (einer nachstehend beschriebenen Schweißstartposition P1) bewegt, an der ein Lichtbogenschweißen durch den Roboter 10 beginnt. Die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54A teilt mit einer Steuereinheit 51 Daten über die Position des Beginns des Lichtbogenschweißens durch den Roboter 10 (einen Schweißbrenner 12), die Schweißfortschrittsrichtung, die Schweißdistanz usw. und kann daher die Position des Beginns des Lichtbogenschweißens durch den Roboter 10, die Lichtbogenschweißfortschrittsrichtung und die Schweißdistanz erkennen.
In der zweiten Ausführungsform überträgt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54A eine Empfindlichkeitsverringerungsanweisung an die Betriebsstoppeinheit 53 zu dem Zeitpunkt, an dem der Roboter 10 die Lichtbogenschweißstartposition erreicht. Des Weiteren überträgt die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54A eine Empfindlichkeitsverringerungs-Aufhebungsanweisung an die Betriebsstoppeinheit 53 zu dem Zeitpunkt, an dem der Roboter 10 die vorbestimmte Position erreicht, nachdem er sich um die vorab festgelegte Distanz bewegt hat, oder dem Zeitpunkt, an dem der Roboter 10 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung erkennt.
Ein Beispiel eines Wiederholungsvorgangs, der in einem Fall ausgeführt wird, in dem keine Lichtbogenentladung erzeugt wird, wird hier beschrieben. 3 ist ein konzeptionelles Schaubild zur Darstellung des Wiederholungsvorgangs durch eine Kratzstartfunktion. Die Kratzstartfunktion ist die Funktion des Bewegens, in einem Fall, in dem zu Beginn des Lichtbogenschweißens keine Lichtbogenentladung erzeugt wird, eines Schweißdrahts 31 derart, dass ein Spitzenende davon eine Oberfläche eines Werkstücks W kratzt, wodurch die Erzeugung einer Lichtbogenentladung ausgelöst wird.
Mit der Kratzstartfunktion wird wie in 3 dargestellt der Vorgang des Bewegens des Schweißbrenners 12 in der Richtung eines Pfeils zu einer Position P1a, die um eine vorbestimmte Distanz L von der Schweißstartposition P1 entfernt ist, in einem Zustand wiederholt, in dem das Spitzenende des Schweißdrahts 31 gegen die Oberfläche des Werkstücks W gedrückt wird, bis eine Lichtbogenentladung erzeugt wird. Die Position P1a ist auf eine Position festgelegt, die in einer kürzeren Distanz L als einer Distanz von der Schweißstartposition P1 zu einer Schweißendposition P2 liegt. In einem Fall, in dem eine Lichtbogenentladung erzeugt wird, während sich der Schweißbrenner 12 so bewegt, dass die Oberfläche des Werkstücks W gekratzt wird, führt der Roboter 10 den Schweißbrenner 12 einmal zu der Schweißstartposition P1 zurück und von einer solchen Position aus wird ein Lichtbogenschweißen für einen ursprünglichen Schweißabstand von P1 bis P2 ausgeführt.
Selbst in einem Fall, in dem sich der Schweißbrenner 12 durch die Kratzstartfunktion so bewegt, dass die Oberfläche des Werkstücks W gekratzt wird, wird zuweilen ein gewisses Maß an äußerer Kraft oder mehr auf den Roboter 10 detektiert, wenn der Schweißdraht 31 aus dem Schweißbrenner 12 zugestellt wird. Aus diesem Grund wird selbst in einem Fall, in dem die Kratzstartfunktion erfolgt, ein Prozess zuweilen durch eine Kontaktstoppfunktion aufgrund des gewissen Maßes an äußerer Kraft oder mehr, die durch den Roboter aufgenommen wird, gestoppt.
Die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54A der zweiten Ausführungsform verringert die Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft in der Betriebsstoppeinheit 53, bis sich der Roboter 10 in der Schweißfortschrittsrichtung um die vorab festgelegte Distanz von der Position P1 bewegt, an der das Schweißen durch den Roboter 10 beginnt. Die hier beschriebene „vorab festgelegte Distanz“ ist wie in 3 dargestellt auf eine Distanz festgelegt, die länger als (oder gleich) die zwischen P1 und P1a und kürzer als die zwischen P1 und P2 ist. In einem Fall, in dem die Kratzstartfunktion erfolgt, bewegt sich der Schweißbrenner 12 (der Roboter 10) mit einer Schweißgeschwindigkeit, eine Bewegungsgeschwindigkeit beim Lichtbogenschweißen ist jedoch nicht so schnell (z.B. etwa 2 m/min). Normalerweise ist eine für die Kratzstartfunktion festgelegte Bewegungsdistanz nicht länger als etwa 20 mm und aus diesem Grund wird angenommen, dass eine solche Bewegungsdistanz mit geringerer Wahrscheinlichkeit ein Sicherheitsproblem verursacht, selbst wenn die Kontaktstoppfunktion mit geringerer Wahrscheinlichkeit aktiviert wird.
Gemäß der Robotersteuervorrichtung 50A der zweiten Ausführungsform wird selbst in einem Fall, in dem die Kratzstartfunktion als der Wiederholungsvorgang erfolgt, die Kontaktstoppfunktion der Betriebsstoppeinheit 53 mit geringerer Wahrscheinlichkeit aktiviert, bis sich der Roboter 10 in der Schweißfortschrittsrichtung um die vorab festgelegte Distanz von der Schweißstartposition P1 bewegt. Somit kann gemäß der Robotersteuervorrichtung 50A der zweiten Ausführungsform in einem Fall, in dem zu Beginn des Schweißens keine Lichtbogenentladung erzeugt wird, selbst wenn der Wiederholungsvorgang erfolgt, der Stopp des Prozesses aufgrund von fehlerhafter Kontaktdetektion reduziert werden.
Des Weiteren besteht in der Robotersteuervorrichtung 50 der ersten Ausführungsform in einem Fall, in dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 den Zeitpunkt der Erzeugung einer Lichtbogenentladung fehlerhaft erkennt, die Wahrscheinlichkeit, dass zum Beispiel ein Zustand, in dem die Kontaktstoppfunktion mit geringerer Wahrscheinlichkeit aktiviert wird, länger als erwartet andauert. Andererseits wird in der Robotersteuervorrichtung 50A der zweiten Ausführungsform die Kontaktstoppfunktion normalerweise aktiviert, nachdem sich der Roboter 10 um die vorab festgelegte Distanz bewegt hat, und daher kann die Sicherheit weiter verbessert werden.
Die erste und die zweite Ausführungsform (im Folgenden auch lediglich als „Ausführungsformen“ bezeichnet) der vorliegenden Offenbarung wurden oben beschrieben, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können wie in nachstehend beschriebenen Varianten vorgenommen werden und sind ebenso im technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten. Des Weiteren umfassen die in den Ausführungsformen beschriebenen vorteilhaften Wirkungen lediglich die Liste derjenigen, die in der vorliegenden Offenbarung am besten geeignet sind, und die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die in den Ausführungsformen beschriebenen beschränkt. Es sei angemerkt, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen und die nachstehend beschriebenen Variationen je nach Bedarf in Kombination verwendet werden können, eine ausführliche Beschreibung davon entfällt jedoch.
(Variationen)
In den Ausführungsformen wurden die Beispiele beschrieben, in denen die Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft verringert wird (der Schwellenwert erhöht wird), sodass die Kontaktstoppfunktion der Betriebsstoppeinheit 53 mit geringerer Wahrscheinlichkeit aktiviert wird, sie kann jedoch derart konfiguriert sein, dass die Kontaktstoppfunktion nicht aktiviert wird. Zum Beispiel kann in der Betriebsstoppeinheit 53 eine Detektion der äußeren Kraft (der Kraft oder des Drehmoments) durch die an dem Roboter 10 bereitgestellte Kraftdetektionseinheit 13 als ungültig angesehen werden.
In den Ausführungsformen wurden die Beispiele beschrieben, in denen der Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen, eine der oben beschriebenen Anweisungen oder Meldungen (A) bis (D) ist, die zuvor beschrieben wurden. Alternativ kann der Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen, einen Zeitpunkt umfassen, der durch Addition einer Korrekturzeit zu oder Subtraktion der Korrekturzeit von einer der Anweisungen oder Meldungen (A) bis (D) erlangt wird. Das heißt, der Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 anweist, mit dem Lichtbogenschweißen zu beginnen, kann ein Zeitpunkt vor oder nach einer der Anweisungen oder Meldungen (A) bis (D) sein. Die Korrekturzeit beträgt zum Beispiel ±0,5 Sekunden.
In den Ausführungsformen wurden Beispiele beschrieben, in denen der Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung auf Grundlage der Meldung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 erkennt, entweder der Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit 52 die Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 empfängt, oder der Zeitpunkt ist, zu dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 auf Grundlage der Ausgabewerte des Stroms und der Spannung, die dem Schweißbrenner 12 von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 zugeführt werden, bestimmt, dass eine Lichtbogenentladung erzeugt wurde. Alternativ kann ein Zeitpunkt, der durch Addition einer Korrekturzeit zu einem der oben beschriebenen Zeitpunkte erlangt wird, als der Zeitpunkt übernommen werden, zu dem der Roboter 10 die Erzeugung einer Lichtbogenentladung auf Grundlage der Meldung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung 20 erkennt. Die Korrekturzeit beträgt zum Beispiel ±1 Sekunde.
Die Funktion der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54A der zweiten Ausführungsform kann mit der Funktion der Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 der ersten Ausführungsform kombiniert werden. Mit dieser Konfiguration wird selbst in einem Fall, in dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit 54 den Zeitpunkt der Erzeugung einer Lichtbogenentladung fehlerhaft erkennt, die Kontaktstoppfunktion der Betriebsstoppeinheit 53 aktiviert, nachdem sich der Roboter 10 in der Schweißfortschrittsrichtung um die vorab festgelegte Distanz von der Schweißstartposition P1 bewegt hat, und daher kann die Sicherheit weiter verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Robotersystem,
10: Roboter,
11: Armabschnitt,
12: Schweißbrenner,
13: Kraftdetektionseinheit,
20: Schweißleistungszufuhrvorrichtung,
30: Schweißdrahtzufuhrvorrichtung,
31: Schweißdraht,
40: Gaszufuhrvorrichtung,
50 (50A): Robotersteuervorrichtung,
51: Steuereinheit,
52: Anweisungseinheit,
53: Betriebsstoppeinheit,
54 (54A): Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit

Claims

Robotersteuervorrichtung zum Steuern eines Roboters, der Schweißen durchführt, das einen Kontakt mit einem Schweißziel beinhaltet, aufweisend: eine Betriebsstoppeinheit, die einen Betrieb des Roboters in einem Fall stoppt, in dem detektiert wird, dass der Roboter eine äußere Kraft eines Schwellenwerts oder mehr aufgenommen hat; eine Anweisungseinheit, die eine Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen; und eine Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit, die eine Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft in der Betriebsstoppeinheit ab einem Zeitpunkt verringert, an dem die Anweisungseinheit die Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen, bis eine vorbestimmte Bereitschaftszeit verstrichen ist.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit als die vorbestimmte Bereitschaftszeit einen Zeitraum von dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit die Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit die Erzeugung einer Lichtbogenentladung auf Grundlage einer Meldung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung erkennt, übernimmt.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit als den Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit die Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen, einen von einem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit eine Gaszufuhrvorrichtung anweist, Gas zuzuführen, einem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit eine Schweißdrahtzufuhrvorrichtung anweist, einen Schweißdraht zuzuführen, einem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit der Schweißleistungszufuhrvorrichtung einen Befehlswert von Strom, Spannung oder einer Drahtzufuhrgeschwindigkeit meldet, oder einem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit der Schweißleistungszufuhrvorrichtung ein Schweißstartsignal meldet, übernimmt.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit als den Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit die Schweißleistungszufuhrvorrichtung anweist, mit dem Schweißen zu beginnen, einen Zeitpunkt übernimmt, der durch Addition einer Korrekturzeit zu oder Subtraktion der Korrekturzeit von einem von dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit die Gaszufuhrvorrichtung anweist, Gas zuzuführen, dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit die Schweißdrahtzufuhrvorrichtung anweist, den Schweißdraht zuzuführen, dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit der Schweißleistungszufuhrvorrichtung den Befehlswert des Stroms, der Spannung oder der Drahtzufuhrgeschwindigkeit meldet, oder dem Zeitpunkt, an dem die Anweisungseinheit der Schweißleistungszufuhrvorrichtung das Schweißstartsignal meldet, erlangt wird.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit als den Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit die Erzeugung einer Lichtbogenentladung erkennt, einen von einem Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit eine Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung empfängt, oder einem Zeitpunkt, an dem auf Grundlage von Ausgabewerten von Strom und Spannung, die dem Roboter von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung zugeführt werden, bestimmt wurde, dass eine Lichtbogenentladung erzeugt wird, übernimmt.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit als den Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit die Erzeugung einer Lichtbogenentladung erkennt, einen Zeitpunkt übernimmt, der durch Addition einer Korrekturzeit zu einem von dem Zeitpunkt, an dem die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit die Meldung der Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung empfängt, oder dem Zeitpunkt, an dem auf Grundlage der Ausgabewerte des Stroms und der Spannung, die dem Roboter von der Schweißleistungszufuhrvorrichtung zugeführt werden, bestimmt wurde, dass eine Lichtbogenentladung erzeugt wird, erlangt wird.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit als die vorbestimmte Bereitschaftszeit einen Zeitraum, in dem die Schweißleistungszufuhrvorrichtung meldet, dass eine Schweißstartverarbeitung im Gange ist, übernimmt.
Robotersteuervorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Roboters, der ein Schweißen durchführt, das einen Kontakt mit einem Schweißziel beinhaltet, aufweisend: eine Betriebsstoppeinheit, die den Betrieb des Roboters in einem Fall stoppt, in dem detektiert wird, dass der Roboter eine äußere Kraft von einem Schwellenwert oder mehr aufgenommen hat; und eine Detektionsempfindlichkeits-Einstelleinheit, die eine Empfindlichkeit des Detektierens der äußeren Kraft in der Betriebsstoppeinheit verringert, bis sich der Roboter in einer Schweißfortschrittsrichtung um eine vorab festgelegte Distanz von einer Position bewegt, an der das Schweißen durch den Roboter beginnt.