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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung und ein Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren zum Erzeugen eines Einlernpunktes auf Grundlage der Ausgabe eines Sensors.
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Verwandte Technik
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Eine Robotervorrichtung umfasst einen Roboter, ein an dem Roboter angebrachtes Bearbeitungswerkzeug und eine Steuervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Roboter zu steuern. Die Steuervorrichtung treibt den Roboter und das Bearbeitungswerkzeug auf Grundlage eines Arbeitsprogramms an. Ein Bediener kann im Voraus einen Einlernpunkt einlernen, um eine Position und eine Ausrichtung des Roboters während eines Zeitraums eines Durchführens der Bearbeitung zu bestimmen. Das Arbeitsprogramm wird auf Grundlage der Position des Einlernpunktes erstellt.
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Die Position des Einlernpunktes kann eine erhebliche Auswirkung auf die Qualität der durch die Robotervorrichtung durchgeführten Bearbeitung aufweisen. Beispielsweise bewegt der Roboter in einer Robotervorrichtung, die ein Bogenschweißen durchführt, den Schweißbrenner entlang eines auf Grundlage der Einlernpunkte bestimmten Bearbeitungspfades. Wenn der Bearbeitungspfad von dem gewünschten Pfad abweicht, weicht auch die Schweißposition ab.
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Um eine solche Abweichung der Schweißposition zu verringern, ist eine Steuerung bekannt, bei der ein Lasersensor an dem Schweißbrenner angeordnet ist und der Bearbeitungspfad korrigiert wird, während ein Schweißen durchgeführt wird. Während das Schweißen durchgeführt wird, erfasst ein Lasersensor zum Beispiel die zu schweißende Bearbeitungsposition. Es ist bekannt, dass die Steuervorrichtung den durch das Arbeitsprogramm bestimmten Bearbeitungspfad auf Grundlage der durch einen Lasersensor erfassten Bearbeitungsposition korrigiert (z. B. die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr.
9-277045A und die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr.
8-166813A ).
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Darüber hinaus ist eine Steuerung bekannt, bei der ein Bearbeitungspfad im Voraus durch Bestimmen eines Startpunktes und eines Endpunktes erzeugt wird, und während die Position des Roboters entlang des Bearbeitungspfades vorgerückt wird, die durch den Lasersensor erfasste Schweißposition auf den Einlernpunkt eingestellt wird (z. B. die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr.
7-104831A ).
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[Zitierliste]
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[Patentliteratur]
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- [PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 9-277045A
- [PTL 2] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 8-166813A
- [PTL 3] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 7-104831A
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Übersicht über die Erfindung
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[Technisches Problem]
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Damit die Robotervorrichtung mit hoher Genauigkeit arbeitet, wird der Einlernpunkt vorzugsweise präzise eingestellt. Für den in dem Arbeitsprogramm bestimmten Einlernpunkt bedient der Bediener zum Beispiel das Programmierhandgerät, um die Position und die Ausrichtung des Roboters so zu ändern, dass sich das Bearbeitungswerkzeug in einer gewünschten Position und Ausrichtung befindet. Wenn die Position und die Ausrichtung des Roboters die gewünschte Position und Ausrichtung erreichen, kann der Einlernvorgang zum Einstellen des Einlernpunktes durchgeführt werden.
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Bisweilen ist es jedoch schwierig, diesen Einlernvorgang durchzuführen. Wenn zum Beispiel die Position und die Ausrichtung des Roboters manuell angepasst werden, um ein Bogenschweißen durchzuführen, wird die Entfernung zwischen der zu schweißenden Schweißlinie und dem Spitzenpunkt des Schweißbrenners kürzer. Der Bediener muss die Position des Spitzenpunktes des Schweißbrenners möglicherweise mit einer Genauigkeit von 1 mm oder weniger anpassen. Entlang der Schweißlinie müssen zahlreiche Einlernpunkte eingerichtet werden, was eine lange Bedienzeit erfordert. Außerdem benötigt der Bediener eine hohe Qualifikation. Besonders wenn die Schweißlinie eine Krümmung umfasst, ist es erforderlich, zahlreiche Einlernpunkte in einem Bereich zu erzeugen, in dem sich die Erstreckungsrichtung der Schweißlinie ändert. Es besteht das Problem, dass der Bediener zum Erzeugen von Einlernpunkten eine beträchtliche Zeit benötigt.
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Durch Anbringen eines Lasersensors an der Robotervorrichtung kann der Bearbeitungspfad zum Schweißen darüber hinaus durch die Ausgabe des Lasersensors korrigiert werden, während die tatsächliche Schweißbearbeitung durchgeführt wird. Um diese Steuerung durchzuführen, muss jedoch im Voraus ein Einlernpunkt eingestellt werden. Mit anderen Worten, es ist erforderlich, den Einlernpunkt als Referenz für den Bearbeitungspfad vorzugeben.
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[Lösung des Problems]
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Einlernpunkt einer Robotervorrichtung zu erzeugen, die einen Roboter und ein Bearbeitungswerkzeug umfasst. Die Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung umfasst einen Sensor, der dazu ausgebildet ist, eine Bearbeitungsposition auf einer Bearbeitungslinie zu erfassen, auf der die Robotervorrichtung eine Bearbeitung an einem Werkstück durchführt. Die Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung umfasst eine Suchpunkt-Berechnungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Position eines Suchpunktes zum Bestimmen eines nächsten Einlernpunktes entlang der Bearbeitungslinie auf Grundlage zumindest eines Einlernpunktes zu berechnen, und eine Befehlseinheit, die dazu ausgebildet ist, den Roboter so anzutreiben, dass sich die Position des Roboters zu einem Bewegungspunkt bewegt, der dem Suchpunkt entspricht. Die Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung umfasst eine Einlernpunkt-Einstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Position eines Einlernpunktes auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Bearbeitungsposition einzustellen, nachdem sich die Position des Roboters zu dem Bewegungspunkt bewegt hat. Die Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung stellt die Positionen einer Mehrzahl von Einlernpunkten entlang der Bearbeitungslinie durch Wiederholen einer Einstellsteuerung ein, die das Berechnen einer Position eines Suchpunktes durch die Suchpunkt-Berechnungseinheit, das Antreiben des Roboters durch die Befehlseinheit und das Einstellen einer Position eines Einlernpunktes durch die Einlernpunkt-Einstelleinheit umfasst.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren zum Erzeugen eines Einlernpunktes einer Robotervorrichtung, die einen Roboter und ein Bearbeitungswerkzeug umfasst. Das Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren umfasst einen Suchpunkt-Berechnungsschritt zum Berechnen einer Position eines Suchpunktes zum Bestimmen eines nächsten Einlernpunktes entlang einer Bearbeitungslinie auf Grundlage zumindest eines Einlernpunktes und einen Antriebsschritt zum Antreiben des Roboters so, dass sich die Position des Roboters zu einem Bewegungspunkt bewegt, der dem Suchpunkt entspricht. Das Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren umfasst einen Positionserfassungsschritt zum Erfassen einer Bearbeitungsposition auf der Bearbeitungslinie, auf der die Robotervorrichtung eine Bearbeitung an einem Werkstück durchführt, durch einen Sensor, nachdem sich die Position des Roboters zu dem Bewegungspunkt bewegt hat. Das Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren umfasst einen Einlernpunkt-Einstellschritt zum Einstellen einer Position eines Einlernpunktes auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Bearbeitungsposition. Die Positionen einer Mehrzahl der Einlernpunkte entlang der Bearbeitungslinie werden durch Wiederholen eines Einstellschritts eingestellt, der den Suchpunkt-Berechnungsschritt, den Antriebsschritt, den Positionserfassungsschritt und den Einlernpunkt-Einstellschritt umfasst.
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[Vorteilhafte Wirkung der Erfindung]
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Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können eine Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung und ein Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren zum automatischen Einstellen einer Position eines Einlernpunktes vorgesehen sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine schematische graphische Darstellung einer Robotervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine graphische Blockdarstellung einer Robotervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks und eines Schweißbrenners, wenn eine Robotervorrichtung gemäß einer Ausführungsform ein Schwei-ßen durchführt.
- 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Schweißbrenners und eines Lasersensors gemäß einer Ausführungsform.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks und eines Schweißbrenners, wenn ein Start-Einlernpunkt zum Starten eines Schweißens eingestellt ist.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks und eines Schweißbrenners, wenn der Schweißbrenner von einem Start-Einlernpunkt zurückgefahren ist.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks und eines Schweißbrenners, wenn der Schweißbrenner in eine Position bewegt wird, die einem Suchpunkt entspricht.
- 8 ist eine graphische Darstellung, die eine Steuerung zum Einstellen einer Position eines Suchpunktes und eines nächsten Einlernpunktes auf Grundlage von zwei Einlernpunkten darstellt.
- 9 ist eine weitere graphische Darstellung, die eine Steuerung zum Einstellen einer Position eines Suchpunktes und eines nächsten Einlernpunktes auf Grundlage von zwei Einlernpunkten darstellt.
- 10 ist eine graphische Darstellung, die durch eine Einstellsteuerung gemäß einer Ausführungsform erzeugte Einlernpunkte darstellt.
- 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks und eines Schweißbrenners, wenn der Schweißbrenner zu einer Position vorrückt, die einem End-Einlernpunkt entspricht.
- 12 ist eine graphische Darstellung, die einen ersten Schritt einer Steuerung darstellt, wenn ein Lasersensor eine Bearbeitungsposition, an der ein Schweißen durchgeführt wird, nicht erfassen kann.
- 13 ist eine graphische Darstellung, die einen zweiten Schritt einer Steuerung darstellt, wenn ein Lasersensor eine Bearbeitungsposition, an der ein Schweißen durchgeführt wird, nicht erfassen kann.
- 14 ist eine graphische Darstellung eines Schweißpfades, wenn ein Schwei-ßen entlang einer Schweißlinie durchgeführt wird, die eine Gerade und eine Krümmung umfasst.
- 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks und eines Schweißbrenners, wenn eine Playback-Steuerung gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wird.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 15 werden eine Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung und ein Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung durch beispielhaftes Darstellen einer Robotervorrichtung, die eine Mehrzahl von Werkstücken durch Bogenschweißen befestigt.
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1 ist eine schematische graphische Darstellung einer Robotervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist ein Blockschaubild der Robotervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die Robotervorrichtung 8 einen Schweißbrenner 2, der als Bearbeitungswerkzeug dient, und einen Roboter 1, der den Schweißbrenner 2 bewegt. Bei dem Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um einen Knickarmroboter, der eine Mehrzahl von Gelenken umfasst.
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Der Roboter 1 umfasst eine Basis 14 und eine durch die Basis 14 gestützte Drehbasis 13. Die Basis 14 ist an einer Aufstellfläche befestigt. Die Drehbasis 13 dreht sich in Bezug auf die Basis 14. Der Roboter 1 umfasst einen Oberarm 11 und einen Unterarm 12. Der Unterarm 12 wird durch ein Gelenk durch die Drehbasis 13 gestützt. Der Oberarm 11 wird durch ein Gelenk durch den Unterarm 12 gestützt. Der Roboter 1 umfasst ein Handgelenk 15, das mit dem Endbereich des Oberarms 11 verbunden ist. Das Handgelenk 15 wird durch ein Gelenk durch den Oberarm 11 gestützt. Der Schweißbrenner 2 ist an einem Flansch 16 des Handgelenks 15 befestigt. Das Bearbeitungswerkzeug ist nicht auf den Schweißbrenner beschränkt, sondern es kann eine beliebige Vorrichtung gewählt werden, die der durch die Robotervorrichtung durchgeführten Bearbeitung entspricht.
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Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst sechs Antriebsachsen. Der Roboter 1 umfasst eine Roboterantriebsvorrichtung, die eine Komponente des Roboters 1 wie zum Beispiel den Oberarm 11 antreibt. Die Roboterantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl von Roboterantriebsmotoren 22, die dazu ausgebildet sind, den Oberarm 11, den Unterarm 12, die Drehbasis 13 und das Handgelenk 15 anzutreiben. An dem Gelenk werden dadurch, dass die Richtung der Komponente des Roboters 1 geändert wird, die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 geändert.
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Eine Steuervorrichtung 10 der Robotervorrichtung 8 umfasst eine Robotersteuervorrichtung 4, die dazu ausgebildet ist, den Roboter 1 zu steuern. Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Arithmetikverarbeitungsvorrichtung (einen Computer), die eine Zentraleinheit (central processing unit, CPU) umfasst, die als Prozessor dient. Die Arithmetikverarbeitungsvorrichtung umfasst einen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), einen Festwertspeicher (Read Only Memory, ROM) und dergleichen, die über einen Bus mit der CPU verbunden sind.
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Die Robotervorrichtung 8 umfasst eine Drahtzuführvorrichtung 18, die dazu ausgebildet ist, dem Schweißbrenner 2 einen Draht 19 zuzuführen. Die Drahtzuführvorrichtung 18 führt dem Schweißbrenner 2 den Draht 19 zu, der beim Durchführen eines Schweißens verbraucht wird. Die Drahtzuführvorrichtung 18 der vorliegenden Ausführungsform ist an dem Roboter 1 befestigt.
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Die Steuervorrichtung 10 einer Robotervorrichtung 8 umfasst eine Schweißsteuervorrichtung 5, die dazu ausgebildet ist, den Schweißbrenner 2 und die Drahtzuführvorrichtung 18 zu steuern. Die Schweißsteuervorrichtung 5 umfasst eine Arithmetikverarbeitungsvorrichtung, die eine als Prozessor dienende CPU und einen über einen Bus mit der CPU verbundenen RAM und dergleichen umfasst. Darüber hinaus umfasst die Schweißsteuervorrichtung 5 eine elektrische Schaltung, die dazu ausgebildet ist, den Schweißbrenner 2 und die Drahtzuführvorrichtung 18 mit Elektrizität zu versorgen. Die Schweißsteuervorrichtung 5 ist dazu ausgebildet, Daten mit der Robotersteuervorrichtung 4 auszutauschen. Abhängig von dem Betrieb des Roboters 1 versorgt die Schweißsteuervorrichtung 5 den Schweißbrenner 2 mit Elektrizität oder führt den Draht 19 zu. Die Schweißsteuervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Robotersteuervorrichtung 4 gesteuert.
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Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst ein Programmierhandgerät 3, das als Bedientafel dient, durch die ein Bediener die Robotervorrichtung 8 manuell bedient. Das Programmierhandgerät 3 umfasst einen Eingabeteil 3a, der dazu ausgebildet ist, Informationen über den Roboter 1 und den Schweißbrenner 2 einzugeben. Der Eingabeteil 3a ist aus einer Tastatur, einer Wählscheibe und sonstigen Komponenten gebildet. Das Programmierhandgerät 3 umfasst einen Anzeigeteil 3b, der dazu ausgebildet ist, Informationen über die Steuerung der Robotervorrichtung 8 anzuzeigen. Der Anzeigeteil 3b ist aus einer Anzeigetafel wie zum Beispiel einer Flüssigkristall-Anzeigetafel gebildet. Es ist zu beachten, dass der Anzeigeteil 3b eine Anzeigetafel vom Typ eines Touchpanels umfassen kann. In diesem Fall weist der Anzeigeteil 3b eine Funktion des Eingabeteils 3a auf.
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Die Robotersteuervorrichtung 4 treibt den Roboter und das Bearbeitungswerkzeug gemäß einem Betriebsprogramm 40 an. Das Betriebsprogramm 40 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Arbeitsprogramm 41 zum Durchführen einer vorgegebenen Bearbeitung wie zum Beispiel eines Schweißens mit der Robotervorrichtung 8. Die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 werden auf Grundlage des in dem Arbeitsprogramm 41 bestimmten Einlernpunktes geändert. Die Schweißsteuervorrichtung 5 versorgt den Schweißbrenner 2 mit Strom und steuert die Drahtzuführvorrichtung 18 auf Grundlage des Arbeitsprogramms 41.
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Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst einen Speicherteil 42, der dazu ausgebildet ist, Informationen über die Steuerung des Roboters 1 und des Schweißbrenners 2 zu speichern. Der Speicherteil 42 kann durch ein nichttransitorisches Speichermedium, das in der Lage ist, Informationen zu speichern, wie zum Beispiel einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher oder eine Festplatte ausgebildet sein. Das Betriebsprogramm 40, das das Arbeitsprogramm 41 und ein Einlernpunkt-Erzeugungsprogramm 47 umfasst, ist in dem Speicherteil 42 gespeichert.
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Das Arbeitsprogramm 41 bestimmt Einlernpunkte zum Antreiben der Robotervorrichtung 8. Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Betriebssteuereinheit 43, die dazu ausgebildet ist, Betriebsbefehle für den Roboter 1 und den Schweißbrenner 2 zu senden. Die Betriebssteuereinheit 43 entspricht einem Prozessor, der gemäß dem Arbeitsprogramm 41 angesteuert wird. Der Prozessor fungiert durch Lesen des Arbeitsprogramms 41 und Durchführen der in dem Arbeitsprogramm 41 bestimmten Steuerungen als Betriebssteuereinheit 43. Alternativ fungiert der Prozessor durch Antreiben des Roboters 1 auf Grundlage eines Befehls von einer Verarbeitungseinheit 51 oder eines Befehls von einer Playback-Steuereinheit 60 als Betriebssteuereinheit 43.
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Die Betriebssteuereinheit 43 sendet einen Betriebsbefehl zum Antreiben des Roboters 1 an einen Roboterantriebsteil 45. Der Roboterantriebsteil 45 umfasst eine elektrische Schaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Roboterantriebsmotor 22 anzutreiben. Der Roboterantriebsteil 45 versorgt den Roboterantriebsmotor 22 auf Grundlage des Betriebsbefehls mit Elektrizität. Ferner steuert die Betriebssteuereinheit 43 den Betrieb des Schweißbrenners 2. Die Betriebssteuereinheit 43 sendet einen Betriebsbefehl zum Antreiben des Schweißbrenners 2 und der Drahtzuführvorrichtung 18 auf Grundlage des Arbeitsprogramms 41 an die Schweißsteuervorrichtung 5. Die Schweißsteuervorrichtung 5 versorgt den Schweißbrenner 2 und die Drahtzuführvorrichtung 18 auf Grundlage des Betriebsbefehls mit Elektrizität.
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Der Roboter 1 umfasst einen Zustandsdetektor, der dazu ausgebildet ist, die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 zu erfassen. Der Zustandsdetektor gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen an dem Roboterantriebsmotor 22 angebrachten Positionsdetektor 23. Aus der Ausgabe des Positionsdetektors 23 kann die Richtung des Glieds des Roboters 1 auf jeder Antriebsachse gewonnen werden. Beispielsweise erfasst der Positionsdetektor 23 den Drehwinkel, wenn der Roboterantriebsmotor 22 antreibt. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 auf Grundlage der Ausgaben einer Mehrzahl der Positionsdetektoren 23 erfasst.
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Ein Weltkoordinatensystem 71 ist für die Robotervorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform festgelegt. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist der Ursprung des Weltkoordinatensystems 71 an der Basis 14 des Roboters 1 angeordnet. Das Weltkoordinatensystem 71 wird auch als Referenzkoordinatensystem der Robotervorrichtung 8 bezeichnet. Bei dem Weltkoordinatensystem 71 handelt es sich um ein Koordinatensystem, in dem die Position des Ursprungs fixiert ist und die Richtung der Koordinatenachse fixiert ist. Selbst wenn sich die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 ändern, ändern sich die Position und die Richtung des Weltkoordinatensystems 71 nicht. Das Weltkoordinatensystem 71 umfasst x-, y- und z-Achsen orthogonal zueinander als Koordinatenachsen. Darüber hinaus ist eine w-Achse als Koordinatenachse um die x-Achse herum festgelegt. Eine p-Achse ist als Koordinatenachse um die y-Achse herum festgelegt. Eine r-Achse ist als Koordinatenachse um die z-Achse herum festgelegt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Werkzeugkoordinatensystem mit einem an einer beliebigen Position des Bearbeitungswerkzeugs festgelegten Ursprung festgelegt. Der Ursprung eines Werkzeugkoordinatensystems 72 der vorliegenden Ausführungsform ist an einem Werkzeugmittelpunkt festgelegt. Das Werkzeugkoordinatensystem 72 umfasst x-, y- und z-Achsen orthogonal zueinander als Koordinatenachsen. Das Werkzeugkoordinatensystem 72 umfasst eine w-Achse um die x-Achse herum, eine p-Achse um die y-Achse herum und eine r-Achse um die z-Achse herum. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist der Ursprung des Werkzeugkoordinatensystems 72 an dem Spitzenpunkt des Drahtes 19 festgelegt. Das Werkzeugkoordinatensystem 72 ist so festgelegt, dass die Erstreckungsrichtung der z-Achse parallel zu der Erstreckungsrichtung des Drahtes 19 verläuft, der von der Spitze des Schweißbrenners 2 vorspringt.
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Wenn sich die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 ändern, ändern sich die Position und die Richtung des Ursprungs des Werkzeugkoordinatensystems 72. Beispielsweise entspricht die Position des Roboters 1 der Position des Werkzeugmittelpunktes (der Position des Ursprungs des Werkzeugkoordinatensystems 72). Ferner entspricht die Ausrichtung des Roboters 1 der Richtung des Werkzeugkoordinatensystems 72 relativ zu dem Weltkoordinatensystem 71.
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Die Robotervorrichtung 8 umfasst eine Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Einlernpunkt der Robotervorrichtung 8 zu erzeugen, die den Roboter 1 und den Schweißbrenner 2 umfasst. Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert die Robotersteuervorrichtung 4 als Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung. Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst einen Lasersensor 27, der als Sensor dient, der dazu ausgebildet ist, die Bearbeitungsposition auf der Bearbeitungslinie des Werkstücks zu erfassen, auf der die Robotervorrichtung 8 eine Bearbeitung durchführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Schweißposition als Bearbeitungsposition auf der Schweißlinie der Werkstücke 81 und 82 auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 erfasst. Darüber hinaus wird das Einlernpunkt-Erzeugungsprogramm 47 im Voraus zum Antreiben der Robotervorrichtung 8 erzeugt, um Einlernpunkte zu erzeugen.
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Der Sensor zum Erfassen der Bearbeitungsposition, an der die Robotervorrichtung 8 eine Bearbeitung durchführt, ist nicht auf den Lasersensor beschränkt, sondern es kann ein beliebiger Sensor verwendet werden, der die Bearbeitungsposition erfassen kann. Beispielsweise kann ein dreidimensionaler Sensor als Sensor eingesetzt werden. Als dreidimensionaler Sensor kann eine Laufzeit(time of flight, TOF)-Kamera, die Entfernungsbilder durch ein optisches Laufzeitverfahren aufnimmt, oder eine Stereokamera, die eine dreidimensionale Position durch eine durch zwei zweidimensionale Kameras aufgenommene Parallaxe erfasst, gewählt werden.
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Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst die Verarbeitungseinheit 51, die dazu ausgebildet ist, die Ausgabe des Lasersensors 27 zu verarbeiten und einen Einlernpunkt zu erzeugen. Die Verarbeitungseinheit 51 umfasst eine Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52, die dazu ausgebildet ist, die Bearbeitungsposition, an der der Schweißbrenner 2 eine Bearbeitung durchführt, auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 zu erfassen. Die Verarbeitungseinheit 51 umfasst eine Suchpunkt-Berechnungseinheit 53, die dazu ausgebildet ist, eine Position eines Suchpunktes zum Bestimmen des nächsten Einlernpunktes entlang der Bearbeitungslinie auf Grundlage mindestens eines Einlernpunktes zu berechnen. Die Verarbeitungseinheit 51 umfasst eine Befehlseinheit 54, die dazu ausgebildet ist, den Roboter 1 so anzutreiben, dass sich seine Position zu einem Bewegungspunkt bewegt, der dem Suchpunkt entspricht. Darüber hinaus umfasst die Verarbeitungseinheit 51 eine Einlernpunkt-Einstelleinheit 55, die dazu ausgebildet ist, ein Einstellen der Position des Einlernpunktes auf Grundlage der durch den Sensor 27 erfassten Bearbeitungsposition durchzuführen, nachdem sich die Position des Roboters 1 zu dem Bewegungspunkt bewegt hat. Das Einstellen des Einlernpunktes der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Einstellen der Position des Einlernpunktes und ein Einstellen der Ausrichtung des Roboters an dem Einlernpunkt.
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Die Verarbeitungseinheit 51, die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52, die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53, die Befehlseinheit 54 und die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 entsprechen jeweils einem Prozessor, der gemäß dem Einlernpunkt-Erzeugungsprogramm 47 angesteuert wird. Ein Prozessor fungiert durch Lesen des Einlernpunkt-Erzeugungsprogramms 47 und Durchführen der in dem Einlernpunkt-Erzeugungsprogramm 47 bestimmten Steuerung als jede Einheit.
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3 stellt eine perspektivische Ansicht des Werkstücks und des Schweißbrenners dar, wenn die Robotervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Schweißen durchführt. Unter Bezugnahme auf 1 und 3 ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Werkstück 81 auf der oberen Fläche einer Plattform 89 angeordnet. Ein Werkstück 82 ist auf der oberen Fläche des Werkstücks 81 angeordnet. Bei den Werkstücken 81 und 82 der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um plattenartige Elemente. Jede Oberfläche der Werkstücke 81 und 82 der vorliegenden Ausführungsform ist planar. Die Werkstücke 81 und 82 sind durch eine nicht dargestellte Vorrichtung an der Plattform 89 befestigt.
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Die Robotervorrichtung 8 schweißt den Teil, an dem die obere Fläche des Werkstücks 81 und die Endfläche des Werkstücks 82 in Kontakt kommen. Die Grenzlinie zwischen der oberen Fläche des Werkstücks 81 und der Endfläche des Werkstücks 82 ist eine Schweißlinie WL1, die als Bearbeitungslinie dient, auf der zu arbeiten ist. Die Robotersteuervorrichtung 4 ändert die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 so, dass sich der Werkzeugmittelpunkt des Schweißbrenners 2 entlang der Schweißlinie WL1 bewegt, wie durch einen Pfeil 91 dargestellt. Eine Raupe 80 wird in dem geschweißten Bereich ausgebildet. Die Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Einlernpunkte der Robotervorrichtung 8 die eine solchen Bearbeitung durchführt.
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4 stellt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Schweißbrenners und des Lasersensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar. Der Lasersensor 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird durch den Roboter 1 gestützt. Der Lasersensor 27 ist über ein Stützelement 27a an dem Schweißbrenner 2 befestigt. Der Lasersensor 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform emittiert einen Laserstrahl in einem Strahlungsbereich 30 mit einem vorgegebenen Emissionswinkel. Der Strahlungsbereich 30 ist planar. Insbesondere ist der Strahlungsbereich 30 der vorliegenden Ausführungsform fächerförmig. 4 stellt einen Zustand dar, in dem ein Laserstrahl auf die planare Oberfläche des Werkstücks gestrahlt wird. Auf der Oberfläche des Werkstücks ist dem Strahlungsbereich 30 entsprechend eine Strahlungslinie 32 definiert, die mit dem Laserstrahl bestrahlt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Linie, die durch den vorgegebenen Punkt in dem Lasersensor 27 und den Mittelpunkt einer Breite W der Strahlungslinie 32 verläuft, als Mittellinie 31 des Strahlungsbereichs 30 bezeichnet.
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Als Lasersensor 27 kann ein beliebiger Sensor gewählt werden, der einen Mechanismus umfasst, der dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl in dem Strahlungsbereich 30 mit einer Fächerform zu emittieren. Beispielsweise kann ein Sensor eingesetzt werden, in dem ein Laserstrahl abgelenkt und abgetastet wird. Der Sensor, in dem der Laserstrahl abgelenkt und abgetastet wird, umfasst einen Schwenkspiegel, der die Emissionsrichtung des Laserstrahls ändert. Während der Schwenkspiegel schwenkt, wird ein Laserstrahl innerhalb eines vorgegebenen Bereichs des Emissionswinkels emittiert. Ferner umfasst der Lasersensor ein Lichtempfangselement, das den durch die Oberfläche des Werkstücks reflektierten Laserstrahl empfängt. Auf Grundlage der Richtung des durch den Schwenkspiegel emittierten Laserstrahls und der Position des Laserstrahls in dem Lichtempfangselement kann die Position erfasst werden, an der der Laserstrahl an dem Werkstück reflektiert wird. Insbesondere kann die Position entlang der Breitenrichtung des Strahlungsbereichs und die Entfernung von dem Lasersensor zu der Oberfläche des Werkstücks erfasst werden. Die Position, an der der Laserstrahl reflektiert wird, kann in dem für den Lasersensor festgelegten Sensorkoordinatensystem berechnet werden.
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Die Position, an der der Laserstrahl an der Oberfläche des Werkstücks reflektiert wird, kann durch das Koordinatensystem des Sensors berechnet werden. Anschließend kann eine Linie, die eine Mehrzahl der durch Abtasten des Laserstrahls erfassten Positionen verbindet, erzeugt werden. Auf Grundlage der Linie, die die Mehrzahl der Positionen verbindet, kann die Schweißposition auf der Schweißlinie erfasst werden. Beispielsweise kann ein Punkt, an dem sich die Linie, die die Mehrzahl der Positionen verbindet, biegt, als zu schweißende Schweißposition eingestellt werden. Darüber hinaus kann auf Grundlage der Position und der Ausrichtung des Roboters 1 die in dem Sensorkoordinatensystem ausgedrückte Schweißposition in die in dem Weltkoordinatensystem 71 ausgedrückte Schweißposition umgewandelt werden.
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5 stellt eine perspektivische Ansicht des Werkstücks und des Schweißbrenners dar, wenn die Position des Roboters an dem Start-Einlernpunkt angeordnet ist, an dem das Schweißen startet. Der Bediener stellt zuerst einen Start-Einlernpunkt TPS ein, bei dem es sich um einen Einlernpunkt handelt, der einen Start eines Schweißens angibt. Der Bediener kann den Start-Einlernpunkt TPS durch manuelles Antreiben des Roboters 1 einstellen. Der Bediener bedient den Eingabeteil 3a des Programmierhandgeräts 3 und ändert die Position und die Ausrichtung des Roboters 1. Anschließend wird die Position des Roboters 1 so angepasst, dass die Spitze des Drahtes 19 (Werkzeugmittelpunkt) an dem Startpunkt des Schweißens angeordnet ist. Ferner wird die Ausrichtung des Roboters 1 so angepasst, dass sich der Schweißbrenner 2 in einem gewünschten Sollwinkel und Vorwärtswinkel befindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Vorwärtswinkel als Beispiel verwendet, es kann jedoch der Rückwärtswinkel verwendet werden.
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Dabei passt der Bediener die Drehposition des Flansches 16 des Handgelenks 15 vorzugsweise so an, dass der Lasersensor 27 in der Erstreckungsrichtung der Schweißlinie WL1 angeordnet wird. Insbesondere wird der Lasersensor 27 vorzugsweise so angeordnet, dass sich die zu schweißende Schweißlinie WL1 innerhalb des Strahlungsbereichs 30 des Laserstrahls befindet.
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Auf diese Weise wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Start-Einlernpunkt im Voraus eingestellt. Es ist zu beachten, dass der Start-Einlernpunkt durch ein beliebiges Verfahren eingestellt werden kann. Der Bediener kann den Start-Einlernpunkt TPS zum Beispiel durch Eingeben von Koordinatenwerten eines vorgegebenen Koordinatensystems von dem Eingabeteil 3a des Programmierhandgeräts 3 aus einstellen. Anschließend initiiert die Robotersteuervorrichtung 4 dadurch, dass der Bediener den Eingabeteil 3a des Programmierhandgeräts 3 bedient, eine Steuerung zum automatischen Erzeugen des Einlernpunktes.
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6 stellt eine perspektivische Ansicht dar, wenn der Schweißbrenner in einer vorgegebenen Richtung von dem Start-Einlernpunkt zurückgefahren ist. Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 6 führt die Befehlseinheit 54 der Verarbeitungseinheit 51 eine Steuerung zum Zurückfahren des Schweißbrenners 2 von den Werkstücken 81 und 82 in einer vorgegebenen Richtung und um eine vorgegebene Entfernung von dem Start-Einlernpunkt TPS durch. In dem Beispiel hier ändert die Befehlseinheit 54 die Position des Roboters 1, um den Schweißbrenner 2 in der Richtung der z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems 72 zu bewegen. Die Position des Roboters 1 bewegt sich von dem Start-Einlernpunkt TPS zu einem Bewegungspunkt MPS. Wie durch einen Pfeil 93 dargestellt, bewegt sich der Spitzenpunkt des Drahtes 19 von dem Start-Einlernpunkt TPS weg. Die Richtung, in der der Schweißbrenner 2 zurückgefahren wird, ist nicht auf die z-Achsenrichtung des Werkzeugkoordinatensystems 72 beschränkt, sondern es kann eine beliebige Richtung von den Werkstücken 81 und 82 weg gewählt werden. Dabei wird der Schweißbrenner 2 vorzugsweise in der Richtung und um die Entfernung bewegt, in der die Schweißlinie WL1 durch den Lasersensor 27 aufgenommen werden kann.
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Die Robotersteuervorrichtung 4 führt eine Einstellsteuerung zum Einstellen der Position des Einlernpunktes durch, während sie den Schweißbrenner 2 entlang der Schweißlinie WL1 bewegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Einstellen der Position des Einlernpunktes wiederholt, während der Schweißbrenner 2 in einem von den Werkstücken 81 und 82 zurückgefahrenen Zustand gehalten wird. Mit anderen Worten, in einem Zustand, in dem sich der Werkzeugmittelpunkt von der Schweißlinie WL1 entfernt befindet, wird die Position des Einlernpunktes eingestellt, während der Schweißbrenner 2 in der Richtung entlang der Schweißlinie WL1 bewegt wird.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Roboter 1 während eines Zeitraums eines Durchführens einer Einstellsteuerung zum Einstellen der Position des Einlernpunktes in einer vorgegebenen Ausrichtung eingestellt. Beispielsweise kann der Bediener in der Robotersteuervorrichtung 4 zum Durchführen der Einstellsteuerung die Ausrichtung des Roboters 1 im Voraus eingeben. Alternativ kann die Ausrichtung des Roboters 1 zu der Zeit, zu der der Bediener den Start-Einlernpunkt TPS einstellt, beibehalten werden.
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Zuerst stellt die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 eine Position eines Einlernpunktes TP1 auf Grundlage der Position des Start-Einlernpunktes TPS ein. Die als Bearbeitungslinie dienende Schweißlinie WL1 ist innerhalb des Strahlungsbereichs 30 des Laserstrahls des Lasersensors 27 angeordnet. Der Strahlungsbereich 30 schneidet die Erstreckungsrichtung der Schweißlinie WL1. Die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 erfasst die Position der Schweißlinie WL1, d. h., die zu schweißende Schweißposition, auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt diese Schweißposition als Position des Einlernpunktes TP1 ein.
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7 stellt eine perspektivische Ansicht des Schweißbrenners und des Werkstücks dar, die die Steuerung zum Einstellen der Position des nächsten Einlernpunktes darstellt. 8 stellt eine graphische Darstellung dar, die die Steuerung zum Einstellen der Position des nächsten Einlernpunktes darstellt. Unter Bezugnahme auf 7 und 8 erzeugt die Verarbeitungseinheit 51 einen nächsten Einlernpunkt TP2 entlang der Schweißlinie WL1 auf Grundlage der bereits eingestellten Einlernpunkte TPS und TP1.
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Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 führt einen Suchpunkt-Berechnungsschritt zum Berechnen einer Position eines Suchpunktes zum Bestimmen des nächsten Einlernpunktes entlang der Schweißlinie WL1 auf Grundlage mindestens eines Einlernpunktes durch. Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 berechnet eine Gerade, die sich von dem Start-Einlernpunkt TPS zu dem Einlernpunkt TP1 erstreckt, wie durch einen Pfeil 94 dargestellt. Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 stellt einen Suchpunkt SP2 auf der Erstreckung der Geraden des Pfeils 94 ein, wie durch einen Pfeil 95 dargestellt. Die Entfernung von dem Einlernpunkt als Referenz zu dem Suchpunkt kann vorgegeben sein. In dem Beispiel hier kann die Entfernung der Geraden von dem Einlernpunkt TPS zu dem Suchpunkt SP2 vorgegeben sein.
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Als Nächstes führt die Befehlseinheit 54 einen Antriebsschritt zum Antreiben des Roboters 1 so durch, dass sich die Position des Roboters 1 zu einem Bewegungspunkt MP2 bewegt, der dem Suchpunkt SP2 entspricht. Die Befehlseinheit 54 berechnet die Position des Bewegungspunktes MP2, bei der es sich um die Position des Roboters 1 handelt, die dem Suchpunkt SP2 entspricht. Die Befehlseinheit 54 berechnet die Position des Bewegungspunktes MP2, zu der die Position des Roboters 1 von dem Bewegungspunkt MPS in derselben Richtung und um dieselbe Entfernung wie die Richtung und die Entfernung (die durch den Pfeil 95 dargestellte Richtung und Entfernung) von dem Einlernpunkt TP1 zu dem Suchpunkt SP2 bewegt wird. Die Befehlseinheit 54 treibt den Roboter 1 so an, dass der Roboter 1 an einer Position des berechneten Bewegungspunktes MP2 angeordnet wird. Die Befehlseinheit 54 bewegt den Schweißbrenner 2, wie durch einen Pfeil 96 dargestellt.
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Als Nächstes führt die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 einen Positionserfassungsschritt zum Erfassen einer Bearbeitungsposition auf der Schweißlinie WL1 mit dem Lasersensor 27 durch. Die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 erfasst auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 die zu schweißende Schweißposition für die Werkstücke 81 und 82, nachdem sich die Position des Roboters 1 zu dem Bewegungspunkt MP2 bewegt hat, der dem Suchpunkt SP2 entspricht.
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Als Nächstes führt die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 den Einlernpunkt-Einstellschritt zum Einstellen des Einlernpunktes auf Grundlage der durch den Lasersensor 27 erfassten Schweißposition durch. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 der vorliegenden Ausführungsform gewinnt eine Schweißposition von der Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 und stellt diese Schweißposition als Position des Einlernpunktes TP2 ein. In dem in 7 und 8 dargestellten Beispiel weicht der Einlernpunkt TP2 geringfügig von dem Suchpunkt SP2 ab.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine solche Steuerung, die ein Berechnen der Position des Suchpunktes durch die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53, ein Antreiben des Roboters 1 durch die Befehlseinheit 54 und ein Einstellen der Position des Einlernpunktes durch die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 umfasst, als Einstellsteuerung bezeichnet. Die Robotersteuervorrichtung 4 erzeugt eine Mehrzahl von Einlernpunkten entlang der Schweißlinie WL1 durch Wiederholen der Einstellsteuerung. Zusätzlich stellt die Robotersteuervorrichtung 4 Positionen einer Mehrzahl von Einlernpunkten ein. Mit anderen Worten, die Robotersteuervorrichtung 4 stellt die Positionen einer Mehrzahl von Einlernpunkten entlang der Schweißlinie WL1 durch Wiederholen eines Einstellschritts ein, der einen Suchpunkt-Berechnungsschritt, einen Antriebsschritt, einen Positionserfassungsschritt und einen Einlernpunkt-Einstellschritt umfasst.
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9 stellt eine graphische Darstellung dar, die die Steuerung zum Einstellen der Position des nächsten Einlernpunktes darstellt. Unter Bezugnahme auf 7 und 9 führt die Verarbeitungseinheit 51 eine Einstellsteuerung ähnlich wie die Einstellsteuerung zum Einstellen der Position des Einlernpunktes TP2 durch. Die Verarbeitungseinheit 51 der vorliegenden Ausführungsform stellt einen Einlernpunkt TP3 auf Grundlage des Einlernpunktes TP1 und des Einlernpunktes TP2 ein, die in der jüngsten Steuerung eingestellt worden sind.
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Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 berechnet eine Gerade von dem Einlernpunkt TP1 zu dem Einlernpunkt TP2, wie durch den Pfeil 96 dargestellt. Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 stellt einen Suchpunkt SP3 auf der Erstreckung der Geraden ein, die durch den Pfeil 96 dargestellt wird, wie durch einen Pfeil 97 dargestellt. Die Entfernung von dem Einlernpunkt TP2 zu dem Suchpunkt SP3 kann eine vorgegebene Entfernung annehmen. Beispielsweise kann die Entfernung von dem Einlernpunkt TP2 zu dem Suchpunkt SP3 mit der Entfernung von dem Einlernpunkt TPS zu dem Suchpunkt SP2 übereinstimmen. Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 berechnet die Position des Suchpunktes SP3 zum Bestimmen des nächsten Einlernpunktes TP3 auf Grundlage der Position des in der vorherigen Einstellsteuerung eingestellten Einlernpunktes TP2 und der Position des Einlernpunktes TP1, der vor dem in der vorherigen Einstellsteuerung eingestellten Einlernpunkt TP2 eingestellt worden ist.
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Die Befehlseinheit 54 berechnet die Position des Bewegungspunktes, der dem Suchpunkt SP3 entspricht. Die Befehlseinheit 54 berechnet die Richtung und Entfernung von dem Suchpunkt SP2 zu dem Suchpunkt SP3. Die Befehlseinheit 54 berechnet die Position des Bewegungspunktes, der dem Suchpunkt SP3 entspricht, auf Grundlage der Richtung und Entfernung von dem Suchpunkt SP2 zu dem Suchpunkt SP3 und der Position des Bewegungspunktes MP2. Die Befehlseinheit 54 bewegt die Position des Roboters 1 zu dem Bewegungspunkt, der dem Suchpunkt SP3 entspricht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ändert die Befehlseinheit 54 die Position des Roboters 1 so, dass die Mittellinie 31 des Strahlungsbereichs 30 durch den Suchpunkt SP3 verläuft. Bei der vorliegenden Ausführungsform verläuft die Erstreckungsrichtung der Strahlungslinie 32 dabei parallel zu der Strahlungslinie 32, wenn die Werkstücke 81 und 82 an dem Bewegungspunkt MP2 mit einem Laserstrahl bestrahlt werden.
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Die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 erfasst die Schweißposition auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27, nachdem der Roboter 1 zu dem Bewegungspunkt bewegt worden ist, der dem Suchpunkt SP3 entspricht. Anschließend stellt die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 den Einlernpunkt TP3 auf Grundlage der durch die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 erfassten Schweißposition ein.
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10 stellt einen durch Wiederholen der Einstellsteuerung erzeugten Schweißpfad dar. Bei dem Pfad durch die Einlernpunkte TPS, TP1, TP2 und TP3 handelt es sich um einen Schweißpfad WP1 als Bearbeitungspfad. Auf diese Weise kann die Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform durch Wiederholen der Einstellsteuerung den Einlernpunkt erzeugen und die Position des Einlernpunktes einstellen. Zusätzlich kann das Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform durch Wiederholen der Einstellsteuerung die Einlernpunkte erzeugen und die Position der Einlernpunkte einstellen.
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Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 kann einen Bearbeitungspfad auf Grundlage der Position des Einlernpunktes berechnen. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 kann die Ausrichtung des Roboters 1 an jedem Einlernpunkt auf Grundlage des Bearbeitungspfades einstellen. Beispielsweise kann die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 die Ausrichtung des Roboters 1 auf Grundlage des erzeugten Bearbeitungspfades so einstellen, dass sich die Ausrichtung des Schweißbrenners in einem vorgegebenen Vorwärtswinkel oder Rückwärtswinkel und einem vorgegebenen Sollwinkel befindet. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 kann die Ausrichtung des Roboters 1 für jeden Einlernpunkt berechnen.
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In der Einlernpunkt-Erzeugungsvorrichtung und dem Einlernpunkt-Erzeugungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform können Einlernpunkte erzeugt werden, ohne im Voraus einen Roboterpfad als Referenz zu erzeugen. Da die Einlernpunkte automatisch erzeugt werden können, kann darüber hinaus sogar ein Bediener mit geringer Qualifikation die Einlernpunkte leicht erzeugen. Zusätzlich kann der Bediener die Einlernpunkte in einer kurzen Zeit erzeugen. Da der Sensor die Schweißposition auf der Schweißlinie erfasst, kann der Einlernpunkt ferner an der exakten Position eingestellt werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 die Position des Suchpunktes zum Bestimmen des nächsten Einlernpunktes auf Grundlage der Position des in der vorherigen Einstellsteuerung eingestellten Einlernpunktes und der Position des Einlernpunktes, der vor dem Einlernpunkt eingestellt worden ist, der in der vorherigen Einstellsteuerung eingestellt worden ist. Durch Wählen dieser Steuerung kann ein Suchpunkt in der Nähe des nächsten Einlernpunktes mithilfe des bereits eingestellten Einlernpunktes eingestellt werden. Insbesondere berechnet die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 der vorliegenden Ausführungsform die Position des Suchpunktes auf Grundlage der Position des in der vorherigen Einstellsteuerung eingestellten Einlernpunktes und der Position des in der zweimaligen vorherigen Einstellsteuerung eingestellten Einlernpunktes. Mit anderen Worten, die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 berechnet eine Position eines Suchpunktes auf Grundlage der Positionen von zwei aufeinanderfolgenden Einlernpunkten. Durch die Steuerung zum Berechnen der Position des Suchpunktes auf Grundlage der Positionen von zwei aufeinanderfolgenden Einlernpunkten kann der Umfang des Berechnens des Suchpunktes verringert werden.
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Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 kann die Position des Suchpunktes, der dem nächsten Einlernpunkt entspricht, auf Grundlage der Positionen von drei oder mehr Einlernpunkten berechnen. Beispielsweise kann die Suchpunkt-Berechnungseinheit eine Gerade durch das Verfahren der kleinsten Quadrate auf Grundlage der Positionen von drei oder mehr Einlernpunkten berechnen und den Suchpunkt auf dieser Geraden einstellen. Darüber hinaus wird der Suchpunkt bei der obigen Ausführungsform auf der Erstreckung der Geraden eingestellt, die die Mehrzahl von Einlernpunkten verbindet, die Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Suchpunkt-Berechnungseinheit einen Suchpunkt auf einer Erstreckung einer Krümmung wie zum Beispiel eines Bogens durch eine Mehrzahl von Einlernpunkten einstellen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Einstellsteuerung durchgeführt, während der Schweißbrenner 2 in einem von den Werkstücken 81 und 82 zurückgefahrenen Zustand gehalten wird. Durch Durchführen dieser Steuerung ist es möglich zu vermeiden, dass der Schweißbrenner 2 mit den Werkstücken 81 und 82 oder mit den um die Werkstücke 81 und 82 herum angeordneten Befestigungselementen oder dergleichen kollidiert. Wenn zum Beispiel ein Werkstück gebogen ist, kann der Schweißbrenner mit dem Werkstück kollidieren, wenn sich der Schweißbrenner linear zu dem Bewegungspunkt bewegt, der dem Suchpunkt entspricht. Durch Einstellen der Position des Einlernpunktes in einem Zustand, in dem der Schweißbrenner von dem Werkstück entfernt ist, kann eine Kollision zwischen dem Schweißbrenner und sonstigen Objekten vermieden werden. Die Einstellsteuerung kann durchgeführt werden, ohne den Schweißbrenner von dem Werkstück zurückzufahren. Mit anderen Worten, die Position des Einlernpunktes kann eingestellt werden, während der Werkzeugmittelpunkt in einem Zustand gehalten wird, in dem er in der Nähe der Schweißlinie angeordnet ist.
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Bei dem Sensor der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um den Lasersensor 27, der einen Laserstrahl in dem Strahlungsbereich 30 mit einer planaren Form mit einem vorgegebenen Emissionswinkel emittiert. Durch Einsetzen dieser Konfiguration kann die Position des Schweißbrenners 2 mithilfe der Breitenrichtung des Strahlungsbereichs 30 des Laserstrahls und der Mittellinie 31 des Strahlungsbereichs 30 gesteuert werden.
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11 stellt eine perspektivische Ansicht des Werkstücks und des Schweißbrenners dar, wenn die Einstellsteuerung wiederholt wird und die durch den Lasersensor erfasste Schweißposition den Endpunkt des Schweißens erreicht. In dem in 11 dargestellten Beispiel sind der Start-Einlernpunkt TPS, die Einlernpunkte TP1 bis TP4 und der End-Einlernpunkt TPE dargestellt. Die Bedingung zum Beenden der Einstellsteuerung kann vorgegeben sein. Beispielsweise kann der Bereich der Position des Suchpunktes, an dem die Einstellsteuerung beendet wird, vorgegeben sein. Wenn der durch die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 berechnete Suchpunkt in einen vorgegebenen Positionsbereich fällt, kann der Einlernpunkt, der dem Suchpunkt entsprechend erfasst worden ist, auf den End-Einlernpunkt TPE eingestellt werden, bei dem es sich um den Einlernpunkt handelt, an dem die Bearbeitung beendet wird.
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Alternativ kann der Bereich der Position des End-Einlernpunktes vorgegeben sein. Wenn es sich bei dem neu erzeugten Einlernpunkt um einen Punkt innerhalb des Bereichs der Position des End-Einlernpunktes handelt, kann der neu erzeugte Einlernpunkt auf den End-Einlernpunkt TPE eingestellt werden und kann die Einstellsteuerung beendet werden.
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Nachdem sich die Position des Roboters zu dem Bewegungspunkt bewegt hat, der dem Suchpunkt entspricht, kann die Einstellsteuerung alternativ beendet werden, wenn die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 außerstande ist, die Schweißposition auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 zu erfassen. In diesem Fall kann die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 den Einlernpunkt, der zuletzt unter den bereits eingestellten Einlernpunkten eingestellt worden ist, als End-Einlernpunkt TPE einstellen.
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Wenn der Laserstrahl die Nähe des Endpunktes des Schweißens erreicht, kann der Bediener alternativ die Einstellsteuerung durch Bedienen des Programmierhandgeräts 3 beenden. Anschließend kann der Bediener den Schweißbrenner 2 durch Bedienen des Programmierhandgeräts 3 bewegen und den End-Einlernpunkt TPE einstellen.
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12 stellt eine graphische Darstellung dar, die die Steuerung darstellt, wenn der Lasersensor die Schweißposition nicht erfassen kann. In dem in 12 dargestellten Beispiel sind die Einlernpunkte entlang einer Schweißlinie WL4 erzeugt. Die Schweißlinie WL4 umfasst einen gekrümmten Bereich mit einem kleinen Krümmungsradius. In dem Beispiel hier wird der Suchpunkt SP2 auf Grundlage des Start-Einlernpunktes TPS und des Einlernpunktes TP1 berechnet. Ferner wird die Position des Roboters 1 zu dem Bewegungspunkt bewegt, der dem Suchpunkt SP2 entspricht, und wird die Position des Einlernpunktes TP2 eingestellt.
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Als Nächstes berechnet die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 die Position des Suchpunktes SP3 auf Grundlage der Positionen der Einlernpunkte TP1 und TP2. Die Befehlseinheit 54 berechnet die Position des Bewegungspunktes, der dem Suchpunkt SP3 entspricht. Die Befehlseinheit 54 ändert die Position des Roboters 1 so, dass die Mittellinie 31 des Strahlungsbereichs 30 des Laserstrahls durch den Suchpunkt SP3 verläuft. Die Strahlungslinie 32 des Laserstrahls ist jedoch von der Schweißlinie WL4 entfernt. Aus diesem Grund ist die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 außerstande, die Schweißposition auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 zu erfassen. Nachdem sich die Position des Roboters 1 zu dem Bewegungspunkt bewegt hat, kann die Schweißposition daher nicht durch die Ausgabe des Lasersensors 27 erfasst werden.
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In diesem Fall kann die Befehlseinheit 54 den Roboter 1 so antreiben, dass der Lasersensor 27 um eine vorgegebene Drehachse 101 gedreht wird. Unter Bezugnahme auf 4 und 12 ist in dem Beispiel hier die Antriebsachse des Flansches 16 des Roboters 1 auf die Drehachse 101 eingestellt. Die Befehlseinheit 54 führt eine Steuerung zum Drehen des Schweißbrenners 2 um die Drehachse 101 durch, wie durch einen Pfeil 92 dargestellt. Während sich der Schweißbrenner 2 dreht, dreht sich der Lasersensor 27.
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Der Drehwinkel des Lasersensors 27 kann vorgegeben sein. Die Befehlseinheit 54 kann beispielsweise den Lasersensor 27 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs in Bezug auf die Richtung, dargestellt durch den Pfeil 97, von dem Einlernpunkt TP2 zu dem Suchpunkt SP3 drehen. Die Befehlseinheit 54 kann die Drehung des Lasersensors 27 für jeden vorgegebenen Winkel anhalten. Anschließend führt die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 die Erfassung der Bearbeitungsposition an der Position nach der Drehung durch.
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13 stellt eine graphische Darstellung dar, wenn der Lasersensor gedreht wird. Unter Bezugnahme auf 12 und 13 kann durch Drehen des Lasersensors 27 um die Drehachse 101 ein Zustand erreicht werden, in dem die Schweißlinie WL4 durch den Bereich der Strahlungslinie 32 verläuft. Die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 kann die Schweißposition auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 erfassen.
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Wenn die Bearbeitungsposition nicht aus der Ausgabe des Lasersensors 27 erfasst werden kann, kann daher eine Peripheriesuchsteuerung durchgeführt werden, die durch Drehen des Lasersensors 27 und Erfassen der Schweißposition durchgeführt wird. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 stellt die durch die Peripheriesuchsteuerung erfasste Schweißposition auf die Position des Einlernpunktes TP3 ein. Durch Durchführen dieser Steuerung kann die Schweißposition erfasst werden, wenn sich die Schweißlinie WL4 in der Nähe des Strahlungsbereichs 30 des Lasersensors 27 befindet.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Antriebsachse des Flansches 16 als Drehachse zum Drehen des Lasersensors 27 gewählt, die Drehachse ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der Lasersensor kann sich um eine beliebige Drehachse drehen. Als Drehachse kann zum Beispiel die z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems 72 gewählt werden. Darüber hinaus kann als Drehachse eine beliebige Achse gewählt werden, die durch den Werkzeugmittelpunkt verläuft. Ferner kann eine an einer von dem Schweißbrenner entfernten Position eingestellte Drehachse gewählt werden. Unter Bezugnahme auf 6 kann diese Peripheriesuchsteuerung, wenn der nächste Einlernpunkt TP1 nicht aus der Ausgabe des Lasersensors 27 erfasst werden kann, an der Position, an der der Schweißbrenner 2 von dem Start-Einlernpunkt TPS zurückgefahren ist, bis zu dem Bewegungspunkt MPS durchgeführt werden.
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Unter Bezugnahme auf 12 kann die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 ferner eine Steuerung zum Verkürzen der Entfernung von dem Einlernpunkt TP2 zu dem Suchpunkt SP3, die durch den Pfeil 97 dargestellt ist, durchführen, wenn der Lasersensor 27 die Schweißposition nicht erfassen kann, nachdem sich die Position des Roboters 1 zu dem Bewegungspunkt bewegt hat, der dem Suchpunkt entspricht. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Steuerung zum Verkürzen der Bewegungsentfernung des Schweißbrenners 2 durchzuführen, der sich von dem Bewegungspunkt, der dem Suchpunkt SP2 entspricht, zu dem Bewegungspunkt bewegt, der dem Suchpunkt SP3 entspricht.
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Die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 stellt die Entfernung von dem Einlernpunkt TP2 zu dem Suchpunkt kürzer als die aktuelle Entfernung von dem Einlernpunkt TP2 zu dem Suchpunkt SP3 ein. Mit anderen Worten, die modifizierte Position des Suchpunktes wird durch Verkürzen der durch den Pfeil 97 dargestellten Bewegungsentfernung berechnet. Das Verfahren zum Einstellen der Entfernung von dem Einlernpunkt TP2 zu dem modifizierten Suchpunkt kann vorgegeben sein. Anschließend steuert die Befehlseinheit 54 den Roboter 1 zu dem Bewegungspunkt, der dem modifizierten Suchpunkt entspricht. Danach führt die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 eine Erfassung der Schweißposition auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 durch.
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Auf diese Weise kann, wenn die Bearbeitungsposition nicht auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 erfasst werden kann, eine Steuerung zum Ändern der Bewegungsentfernung zum Verkürzen der Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt durchgeführt werden. Durch Durchführen dieser Steuerung wird die Entfernung von dem bereits erzeugten Einlernpunkt zu dem Suchpunkt verkürzt. Selbst wenn die Schweißlinie WL4 gekrümmt oder gebogen ist, kann die Entfernung von dem Suchpunkt zu der Schweißlinie verkürzt werden. Infolgedessen wird die Möglichkeit, die Schweißposition durch den Lasersensor 27 zu erfassen, verbessert. Es ist zu beachten, dass die Steuerung zum Ändern der Bewegungsentfernung wiederholt durchgeführt werden kann. Wenn zum Beispiel die Steuerung zum Ändern der Bewegungsentfernung durchgeführt wird und die Bearbeitungsposition selbst dann nicht erfasst werden kann, wenn die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt verkürzt wird, kann die Steuerung zum Ändern der Bewegungsentfernung weiter durchgeführt werden.
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Die Peripheriesuchsteuerung und die Steuerung zum Ändern der Bewegungsentfernung, die oben beschrieben worden sind, können kombiniert durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit 51 die Steuerung zum Ändern der Bewegungsentfernung durchführen, wenn die Schweißposition nicht durch Durchführen der Peripheriesuchsteuerung erfasst werden kann. Alternativ kann die Verarbeitungseinheit 51 die Peripheriesuchsteuerung durchführen, wenn die Schweißposition nicht durch Durchführen der Steuerung zum Ändern der Bewegungsentfernung erfasst werden kann.
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14 stellt eine graphische Darstellung dar, die die Steuerung zum Einstellen der Position des Einlernpunktes relativ zu der Schweißlinie darstellt, die eine lineare Schweißlinie und eine gekrümmte Schweißlinie umfasst. Eine Schweißlinie WL5 umfasst einen linearen Bereich und einen gekrümmten Bereich. In 14 ist die Strahlungslinie 32 des Laserstrahls an jedem der Einlernpunkte TP1 bis TP6 auf der Schweißlinie WL5 dargestellt. Wie oben erwähnt, kann, wenn die Schweißlinie gekrümmt ist, die Schweißposition auf der Schweißlinie möglicherweise nicht erfasst werden, nachdem sich die Position des Roboters 1 zu dem Suchpunkt bewegt hat.
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Dann kann die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt auf eine erste Entfernung einstellen, wenn die Schweißlinie WL5 entlang des Pfades von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt linear ist. In Segmenten IL1 wird, da sich die Schweißlinie WL5 linear erstreckt, die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt jeweils auf die erste Entfernung eingestellt. Demgegenüber kann die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt auf eine zweite Entfernung einstellen, die kleiner als die erste Entfernung ist, wenn die Schweißlinie WL5 entlang des Pfades von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt gekrümmt ist. In Segmenten IL2 wird, da sich die Schweißlinie WL5 in einer gekrümmten Linie erstreckt, die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt jeweils auf die zweite Entfernung eingestellt. Der Abstand zwischen den Einlernpunkten in den Segmenten IL2 ist schmaler als der Abstand zwischen den Einlernpunkten in den Segmenten IL1.
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Ein Segment, in dem ein Suchpunkt in der ersten Entfernung zu erfassen ist, und ein Segment, in dem ein Suchpunkt in der zweiten Entfernung zu erfassen ist, können vorgegeben sein. Beispielsweise können für die Position des Suchpunktes der Bereich der Segmente IL1, in dem der Suchpunkt durch die erste Entfernung erfasst wird, und der Bereich der Segmente IL2, in dem der Suchpunkt durch die zweite Entfernung erfasst wird, vorgegeben sein.
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Alternativ kann der Bediener die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt durch Bedienen des Programmierhandgeräts 3 ändern. Der Eingabeteil 3a des Programmierhandgeräts 3 der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgebildet, dass die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt angepasst werden kann. Beispielsweise ist eine Entfernungsänderungstaste zum Ändern der Entfernung in dem Eingabeteil 3a angeordnet. Wenn die Entfernungsänderungstaste nicht gedrückt ist, kann die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt auf die erste Entfernung einstellen. Wenn die Entfernungsänderungstaste demgegenüber gedrückt ist, kann die Suchpunkt-Berechnungseinheit 53 die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt auf die zweite Entfernung einstellen.
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Während eines Zeitraums zum Einstellen des Einlernpunktes, während der Schweißbrenner 2 bewegt wird, überprüft der Bediener die Position des Schweißbrenners 2. Der Bediener kann die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt durch Betätigen der Entfernungsänderungstaste ändern. Der Bediener kann die Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt auf Grundlage der Position des Schweißbrenners 2 während eines Zeitraums eines Durchführens der Einstellsteuerung manuell anpassen. Es ist zu beachten, dass drei oder mehr Segmente, bei denen die Bewegungsentfernung geändert wird, eingestellt werden können. Darüber hinaus kann die Bewegungsentfernung mit drei oder mehr Arten der Bewegungsentfernung geändert werden.
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15 stellt eine perspektivische Ansicht des Werkstücks und des Schweißbrenners dar, wenn die Robotervorrichtung tatsächlich auf Grundlage der durch die Einstellsteuerung erzeugten Einlernpunkte angetrieben wird. Unter Bezugnahme auf 2 und 15 umfasst die Robotersteuervorrichtung 4 die Playback-Steuereinheit 60, die eine Playback-Steuerung zum Antreiben des Roboters 1 auf Grundlage der durch die Einstellsteuerung erzeugten Einlernpunkte durchführt. Die Playback-Steuereinheit 60 entspricht einem Prozessor, der gemäß dem Einlernpunkt-Erzeugungsprogramm 47 angesteuert wird. Ein Prozessor fungiert durch Lesen des Einlernpunkt-Erzeugungsprogramms 47 und Durchführen der in dem Einlernpunkt-Erzeugungsprogramm 47 bestimmten Steuerung als Playback-Steuereinheit 60.
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Die Playback-Steuereinheit 60 gewinnt die Position des durch die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 eingestellten Einlernpunktes. Zusätzlich gewinnt die Playback-Steuereinheit 60 die Ausrichtung des Roboters 1 an dem durch die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 eingestellten Einlernpunkt. Es ist zu beachten, dass die Ausrichtung des Roboters 1, wenn der Roboter 1 die Playback-Steuerung durchführt, die Ausrichtung des Roboters 1 annehmen kann, wenn der Roboter 1 die Einstellsteuerung durchführt. Die Playback-Steuereinheit 60 sendet einen Befehl an die Betriebssteuereinheit 43 zum Antreiben des Roboters 1 so, dass der Schweißbrenner 2 in einem Zustand bewegt wird, in dem die Schweißsteuervorrichtung 5 nicht angesteuert wird. Der Bediener kann die Änderung der Position und der Ausrichtung des Roboters 1 überprüfen, während das tatsächliche Schweißen durchgeführt wird.
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Der Spitzenpunkt (Werkzeugmittelpunkt) des Drahtes 19 wird entlang der Schweißlinie WL1 bewegt, wie durch einen Pfeil 99 dargestellt. Dabei kann die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 die Schweißposition erneut auf Grundlage der Ausgabe des Lasersensors 27 erfassen. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 kann die Position des bereits erzeugten Einlernpunktes auf Grundlage der durch die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 erfassten Schweißposition modifizieren.
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Die Playback-Steuereinheit 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert die Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbrenners 2 in der Nähe des End-Einlernpunktes TPE, an dem die Bearbeitung beendet wird, wenn die Playback-Steuerung durchgeführt wird. Die Playback-Steuereinheit 60 führt eine Steuerung durch, die die Antriebsgeschwindigkeit des Roboters 1 verringert. Der Bereich der Position des Roboters 1, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbrenners 2 verringert wird, kann vorgegeben sein. Alternativ kann die Playback-Steuereinheit 60 die Antriebsgeschwindigkeit des Roboters 1 mit der Annäherung an den End-Einlernpunkt TPE allmählich verringern.
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Der Bediener hält die Playback-Steuerung durch Bedienen des Programmierhandgeräts 3 in der Nähe des End-Einlernpunktes TPE an. Anschließend bedient der Bediener den Eingabeteil 3a des Programmierhandgeräts 3 und treibt den Roboter 1 manuell an, und daher kann der Bediener die Position des End-Einlernpunktes TPE einstellen. Mit anderen Worten, der Bediener kann die Position des End-Einlernpunktes TPE modifizieren. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 modifiziert die Position des End-Einlernpunktes TPE als Reaktion auf die Bedienung des Eingabeteils 3a durch den Bediener. Der modifizierte Einlernpunkt kann in dem Speicherteil 42 gespeichert werden.
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Beispielsweise kann die Einstellsteuerung beendet werden, wenn die Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit 52 außerstande ist, die Schweißposition zu erfassen. Der End-Einlernpunkt kann von dem gewünschten End-Einlernpunkt abweichend eingestellt sein. In diesem Fall kann der End-Einlernpunkt durch den Bediener manuell modifiziert werden. Da es sich bei dem End-Einlernpunkt, an dem das Schweißen beendet wird, um einen wichtigen Einlernpunkt handelt, der sich erheblich auf die Qualität des Werkstücks auswirkt, kann alternativ eine genauere Position des End-Einlernpunktes durch den Bediener eingestellt werden.
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Die Playback-Steuereinheit 60 der vorliegenden Ausführungsform führt eine Steuerung zum Verringern der Antriebsgeschwindigkeit des Roboters 1 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs in der Nähe des End-Einlernpunktes durch. Da die Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbrenners 2 durch Durchführen dieser Steuerung verringert wird, kann der Bediener den Roboter 1 leicht an der gewünschten Position anhalten.
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Wenn eine tatsächliche Schweißbearbeitung durchgeführt wird, führt die Robotervorrichtung 8 eine Steuerung durch, um den Schweißbrenner 2 näher an den Start-Einlernpunkt TPS heranzubringen, nachdem der Spitzenpunkt des Schweißbrenners 2 an dem Bewegungspunkt in der Nähe des Start-Einlernpunktes TPS angeordnet worden ist, bevor die tatsächliche Bearbeitung gestartet wird. Ein solcher Bewegungspunkt in der Nähe des Start-Einlernpunktes TPS wird als Annäherungspunkt bezeichnet. Mit anderen Worten, die Robotersteuervorrichtung 4 ordnet die Position des Roboters 1 an dem Annäherungspunkt an und ordnet anschließend die Position des Roboters 1 an dem Start-Einlernpunkt TPS an.
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Unter Bezugnahme auf 6 kann die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 als Annäherungspunkt die Position und die Ausrichtung des Roboters 1 einstellen, wenn der Schweißbrenner 2 von dem Start-Einlernpunkt TPS in einer vorgegebenen Richtung und um eine vorgegebene Entfernung zurückgefahren ist. Beispielsweise kann die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 als Annäherungspunkt den Punkt einstellen, zu dem der Schweißbrenner 2 von dem Start-Einlernpunkt TPS in der Richtung der z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems zurückgefahren ist. Durch Wählen dieser Steuerung kann die Verarbeitungseinheit 51 automatisch einen Einlernpunkt erzeugen, der dem Annäherungspunkt entspricht, ohne dass der Bediener den Annäherungspunkt einlernt. Ferner kann die Verarbeitungseinheit 51 den Annäherungspunkt während eines Zeitraums eines Durchführens der Steuerung zum Erzeugen einer Mehrzahl von Einlernpunkten erzeugen. Die Anzahl von durch den Bediener eingestellten Einlernpunkten kann verringert werden.
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Unter Bezugnahme auf 15 ändert die Robotervorrichtung 8 darüber hinaus, wenn die tatsächliche Schweißbearbeitung beendet wird, die Position und die Ausrichtung des Roboters 1, um die nächste Bearbeitung durchzuführen, nachdem der Spitzenpunkt des Schweißbrenners 2 an einem von den Werkstücken 81 und 82 entfernten Punkt angeordnet worden ist. Mit anderen Worten, nach dem Anordnen der Position des Roboters 1 an dem von dem End-Einlernpunkt TPE zurückgefahrenen Bewegungspunkt ändert die Robotersteuervorrichtung 4 die Position und die Ausrichtung des Roboters 1, um die nächste Bearbeitung durchzuführen. Dieser Bewegungspunkt wird als Entlastungspunkt bezeichnet. Die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 der vorliegenden Ausführungsform kann den Entlastungspunkt automatisch einstellen, wenn der End-Einlernpunkt TPE eingestellt ist.
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Wie durch einen Pfeil 100 dargestellt, kann die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 als Entlastungspunkt die Position des Roboters 1 einstellen, zu dem der Schweißbrenner 2 von den Werkstücken 81 und 82 in der vorgegebenen Richtung von dem End-Einlernpunkt TPE und um die vorgegebene Entfernung zurückgefahren wird. Beispielsweise kann die Einlernpunkt-Einstelleinheit 55 als Entlastungspunkt den Bewegungspunkt einstellen, zu dem der Schweißbrenner 2 von dem End-Einlernpunkt TPE in der Richtung der z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems zurückgefahren wird. Durch Wählen dieser Steuerung kann die Verarbeitungseinheit 51 automatisch einen Einlernpunkt erzeugen, der dem Entlastungspunkt entspricht, ohne dass der Bediener den Entlastungspunkt einlernt. Die Anzahl von durch den Bediener eingestellten Einlernpunkten kann verringert werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Beschreibung als Beispiel, jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, mithilfe einer Kehlnahtschweißung, bei der ein Schweißen für einen Bereich durchgeführt wird, in dem zwei Elemente in Kontakt kommen und eine Ecke ausbilden. Eine Steuerung zum Erzeugen des Einlernpunktes der vorliegenden Ausführungsform kann auch für ein Stumpfschweißen durchgeführt werden, bei dem jeweilige Endflächen der beiden Elemente so geschweißt werden, dass sie einander zugewandt sind. Wenngleich die Oberfläche des Werkstücks der vorliegenden Ausführungsform planar ist, ist die Oberfläche darüber hinaus nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann auch angewendet werden, wenn eine Bearbeitung an einem Werkstück durchgeführt wird, das eine gekrümmte Oberfläche umfasst. Wenn zum Beispiel eine Bearbeitung an einer gekrümmten Oberfläche durchgeführt wird, kann die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform durch Verkürzen der Entfernung von dem Einlernpunkt zu dem Suchpunkt durchgeführt werden.
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Ferner wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Robotervorrichtung, die ein Bogenschweißen durchführt, als Beispiel zur Beschreibung verwendet, die Robotervorrichtung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann auf eine beliebige Robotervorrichtung angewendet werden, die eine Bearbeitung entlang der Bearbeitungslinie durchführt. Beispielsweise kann die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf eine Robotervorrichtung, die ein Laserschweißen durchführt, oder auf eine Robotervorrichtung angewendet werden, die ein Bearbeitungswerkzeug umfasst, das Klebstoffe aufbringt.
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Die obigen Ausführungsformen können in geeigneter Weise kombiniert werden. In jeder der oben beschriebenen Zeichnungen sind dieselben oder gleichwertige Teile durch dasselbe Zeichen gekennzeichnet. Es ist zu beachten, dass die obigen Ausführungsformen Beispiele sind und die Erfindung nicht einschränken. Die Ausführungsformen umfassen Modifizierungen der in den Ansprüchen beschriebenen Ausführungsformen.
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Liste der Bezugszeichen
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- 1
- Roboter
- 2
- Schweißbrenner
- 3
- Programmierhandgerät
- 3a
- Eingabeteil
- 4
- Robotersteuervorrichtung
- 8
- Robotervorrichtung
- 10
- Steuervorrichtung
- 27
- Lasersensor
- 30
- Strahlungsbereich
- 31
- Mittellinie
- 32
- Strahlungslinie
- 40
- Betriebsprogramm
- 52
- Bearbeitungspositions-Erfassungseinheit
- 53
- Suchpunkt-Berechnungseinheit
- 54
- Befehlseinheit
- 55
- Einlernpunkt-Einstelleinheit
- 60
- Playback-Steuereinheit
- 81, 82
- Werkstück
- 101
- Drehachse
- TP1 bis TP6
- Einlernpunkt
- SP1 bis SP3
- Suchpunkt
- MP2
- Bewegungspunkt
- WL1, WL4, WL5
- Schweißlinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 9277045 A [0004, 0005]
- JP 8166813 A [0004, 0005]
- JP 7104831 A [0005]
