JP2001096367A - 溶接用ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接品質確保のための再教示作業が不要な溶
接用ロボットの実現 【解決手段】 終点Ｋ［１］の位置を「Θ＝α−θ」だ
け回転移動させることにより、ワーク上の溶接線Ｌが水
平面と成す角θを指定された傾斜角度αに物理的に一致
させる。上記の角Θの回転運動の回転軸ベクトルをｖ＝
（λ，μ，ν）とすると、この回転軸ベクトルｖは、式
「ｖ＝ｋ×Ｖａ／｜ｋ×Ｖａ｜」により与えられる。た
だし、ｋはｚ軸方向の正の向き（鉛直方向上向き）の単
位ベクトル、Ｖａは溶接線Ｌ上の溶接動作が進行する向
きのベクトルである。この様に、角θを指定された傾斜
角度αに変更することにより、溶接線の水平面に対する
角度は、自動的に最適化又は好適化される。これによ
り、溶接品質を確保するための溶接線の始点又は終点の
再設定、及び再教示の作業が自動化され、ワークとトー
チの角度が簡単、かつ、短時間に、最適又は好適な角度
に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、教示されたワーク
上の始点と終点の位置座標に基づいて、この始点と終点
とを結ぶ線分を溶接線とした溶接の動作を制御する溶接
用ロボット制御装置に関し、特に、ワークの溶接線方向
の傾きを指定値通りに制御する溶接用ロボット制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶接用のロボットとしては、例え
ば、公開特許公報「特開平９−２５３８５９：溶接トー
チ姿勢自動設定方法」に記載されているもの等がある。
多間接ロボットに溶接作業を実行させる場合、通常、治
具ロボット側にワークを持たせ、トーチロボット側にア
ーク溶接トーチを持たせて、ロボットの溶接作業を制御
している。これらの作業においては、溶接部の品質確保
のために、ワークの溶接線の水平面に対する角度を最適
又は好適に保つことが重要となる。

【０００３】従来の溶接作業においては、ワークの溶接
線の始点及び終点の位置座標をロボットに対して教示
（ティーチング）し、溶接後の溶接部の品質を確認した
後、十分な溶接品質が確保できていない場合には、その
都度、溶接線の水平面に対する角度が最適又は好適に保
たれる様に、始点又は終点の位置を改善し、その位置座
標をロボットに再教示していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様に、始点又は終点の位置を改善（再調整）し、その位
置をロボットに再教示する作業には、時間が掛かり生産
性が上がらないと言う問題点がある。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的は、始点又は終点の位置を
作業者が再調整し、その位置をロボットに再教示する、
作業者自らの作業（工程）が不要な溶接用ロボットの制
御装置を実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段
は、ワーク上の始点と終点の位置座標等の、ワーク、工
具、又はロボットの位置姿勢に関する教示データに基づ
いて、ワーク上の始点と終点とを結ぶ線分を溶接線とし
た溶接の動作を制御するロボット制御装置において、こ
の始点及び終点の各教示データを各教示実施時の溶接ト
ーチの教示データとワークの教示データとで記憶する溶
接線情報記憶手段と、始点及び終点の教示データから溶
接線の傾きを求め、この傾きが指定された傾斜になる様
に、ワークの位置姿勢に対する補正量を求める補正量演
算手段と、補正量演算手段により求められた補正量に基
づいて、始点、又は、終点の位置姿勢に関するデータを
補正する補正手段と、補正手段を用いることにより位置
姿勢が補正されたワーク上の始点及び終点の間を補間す
ることにより溶接線を溶接する補間溶接手段とを備える
ことである。

【０００７】また、第２の手段は、上記の第１の手段に
おいて、指定する傾斜の具体的な大きさをワールド座標
系における鉛直線、又は、水平面と溶接線とが成す傾斜
角度αで規定し、この傾斜角度αの指定を個々の目的の
溶接線単位に受け付ける傾斜角度指定手段を備えること
である。

【０００８】また、第３の手段は、上記の第１又は第２
の手段の補正量演算手段において、上記の始点、終点、
又は、任意の１点を回転中心点として上記の補正量を求
めることである。

【０００９】また、第４の手段は、上記の第３の手段の
補正量演算手段において、上記の補正量によって与えら
れる、上記の回転中心点の回りの回転変換の回転軸方向
を、トーチの方向ベクトル又は鉛直方向ベクトルと、溶
接線の方向ベクトルとの外積を用いて演算することであ
る。

【００１０】また、第５の手段は、上記の第１乃至第４
の何れか１つの手段において、上記の補正量を、３次元
空間における位置変位ベクトルΔＰを構成する３成分
と、３次元空間における３行×３列の回転変換行列Ｒを
構成する９成分との計１２成分を含む、４行×４列の位
置姿勢変換行列Ｍにより表現することである。

【００１１】また、第６の手段は、上記の第１乃至第５
の何れか１つの手段において、溶接線上における溶接を
ワークを移動させることにより実施することである。

【００１２】また、第７の手段は、上記の第１乃至第６
の何れか１つの手段において、溶接線上における溶接を
トーチを移動させることにより実施することである。

【００１３】また、第８の手段は、上記の第１乃至第７
の何れか１つの手段において、上記の終点をその溶接線
とは別の次回溶接線の始点とし、次回溶接線に対して引
き続き継続して上記の補正手段を用いた溶接を実施する
ことである。

【００１４】更に、第９の手段は、上記の第８の手段に
おいて、上記の傾斜角度αが各々規定され、順次連接さ
れた複数の溶接線又は次回溶接線に対して、連続的に上
記の補正手段を用いた溶接を実施することである。以上
の手段により、前記の課題を解決することができる。

【００１５】

【作用及び発明の効果】図１は、本発明の補正手段（上
進下進角変換機能）の変換動作の一例を例示する説明図
である。

【００１６】（記号） Ｌ … 溶接線 （座標の教示実施時） Ｋ［０］ … 溶接線の始点（座標の教示実施時） Ｋ［１］ … 溶接線の終点（座標の教示実施時） Ｌ′ … 溶接線 （傾斜角変換実施後） Ｋ［０］′… 溶接線の始点（傾斜角変換実施後） Ｋ［１］′… 溶接線の終点（傾斜角変換実施後）

【００１７】本図１に示す様に、溶接動作に先立って、
例えば、ワーク上の溶接線Ｌの終点（Ｌ上で最後に溶接
される点）Ｋ［１］の位置を、溶接線Ｌの始点Ｋ［０］
を中心に「Θ＝α−θ」だけ回転移動させることによ
り、ワーク上の溶接線Ｌが水平面と成す角θを指定され
た傾斜角度αに物理的に一致させる。ただし、ここで回
転移動させる際の回転中心点は、終点Ｋ［１］であって
も良く、或いは、溶接線Ｌ上には回転中心点は持たなく
とも良い。本図１においては、ワーク上の溶接線Ｌの始
点Ｋ［０］を、上記の補正手段による回転変換に対する
回転中心点として設定し、この廻りで終点Ｋ［１］を回
転移動させた時の回転変換動作を例示している。

【００１８】この様な回転変換を実施した後には、ワー
クを固定してトーチＴを始点Ｋ［０］′から新たな終点
Ｋ［１］′へ移動させることにより溶接を行っても良い
し、トーチＴを固定してワークの終点Ｋ［１］′を変換
後の溶接線Ｌ′の方向に沿って始点Ｋ［０］′の方に向
かって移動させることにより溶接を行っても良いし、ト
ーチＴ及びワークの両方を同時に動かすことにより、溶
接点をＫ［０］′からＫ［１］′へ移動させることによ
り溶接を行っても良い。

【００１９】例えば、この様に、溶接線が水平面と成す
角θを指定された傾斜角度αに物理的に一致させるため
の本発明の補正手段を用いることにより、溶接線の水平
面に対する角度は、自動的に最適化又は好適化される。
これにより、溶接品質を確保するための溶接線の始点又
は終点の再設定、及び再教示の作業が自動化され、ワー
クとトーチの角度が簡単に、最適又は好適な角度に設定
できるため、従来よりも作業時間が大幅に短縮される。

【００２０】尚、上記の傾斜角度αは、水平面を基準に
下向きを正の回転方向として計るものとする。従って、
α＞０の時、溶接点の進行方向は下向きになるので、こ
の時αを下進角と言い、α＜０の時、溶接点の進行方向
は上向きになるので、この時αを上進角と言いう。

【００２１】また、本発明の手段によれば、溶接線が多
数連接された複雑な溶接作業においても、全ての溶接線
に対して、自動的かつ連続的に上記の再設定及び再教示
の作業が実施できるので、本発明は、溶接線が多数連接
された複雑な溶接作業において、特に大きな効果を発揮
する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図２は、本実施例における溶接用ロ
ボット制御装置を搭載した９軸協調型溶接用ロボットシ
ステムの斜視図である。このロボットシステムは、ワー
クＷを把持する治具側には、手首軸が特殊なポジショナ
ーを取り付けた６軸スカラータイプの治具ロボットを用
い、溶接トーチＴを把持するトーチ側には、３軸スカラ
ータイプのトーチロボットを用いた、合計９軸／２台の
協調型ロボットシステムである。

【００２３】これらのトーチロボット（３軸）及び、治
具ロボット（６軸）は、本図２の略中央のロボット本体
１に結合されており、互いに上下に位置して協調動作で
きる様に配設されている。このロボット本体１の後方に
は、溶接電源２と後で詳述する本発明の手段を用いた溶
接用ロボット制御装置１００とが結合されている。

【００２４】この様に、本ロボットシステムでは、２台
のロボットを協調動作させることにより、各ロボットの
姿勢変化量が小さく抑えられているため、ロボットが溶
接作業に要する作業時間や作業スペースも小さく抑えら
れている。

【００２５】図３に、本実施例における溶接用ロボット
制御装置１００を中心としたロボット制御機構の論理的
なハードウェア構成図を示す。ＣＰＵ８０には、メモリ
８１、各軸に対応するサーボユニット９１〜９９、ティ
ーチングボックス７０が接続されている。サーボユニッ
ト９１〜９９は、それぞれサーボＣＰＵとメモリとを内
蔵しており、ＣＰＵ８０から出力される指令回転角信号
φ１〜φ９、重力トルク値Ｇf1〜Ｇf9、イナーシャ値Ｊ
L1〜ＪL9等に基づいて、１軸〜９軸の駆動に用いられる
サーボモータＭ１〜Ｍ９を制御する。

【００２６】各サーボモータＭ１〜Ｍ９に連結されたエ
ンコーダＥ１〜Ｅ９は、各サーボモータＭ１〜Ｍ９の回
転角ψ１〜ψ９を検出し出力する。また、各サーボモー
タＭ１〜Ｍ９に連結された電流検出器６１〜６９は、各
サーボモータＭ１〜Ｍ９の電流Ｉ１〜Ｉ９を検出し出力
する。出力ψ１〜ψ９及び出力Ｉ１〜Ｉ９は、ＣＰＵ８
０及びサーボユニット９１〜９９に入力され、ＣＰＵ８
０による各軸の重力トルク値及びイナーシャ値等の各種
の物理量の演算や、サーボユニット９１〜９９による位
置決め制御や、速度フィードバック制御等に用いられ
る。

【００２７】メモリ８１は、その内部を論理的に細分化
することにより、各ロボットの動作プログラムを記憶す
るプログラムエリア、教示点等の加工に必要なデータを
記憶する加工データエリア、出力ψ１〜ψ９、出力Ｉ１
〜Ｉ９等を記憶する制御データエリア等を備えている。

【００２８】ティーチングボックス７０は、各ロボット
の教示作業や、動作プログラムを入力するためのもので
あり、ディスプレイ７０ａと、各ロボットに対する動作
指令や、動作プログラム等の入力を行うキーボード７０
ｂとを備えている。以上のロボット制御装置１００を備
えた上記の９軸協調型溶接用ロボットシステムにおいて
本発明の補正手段を実現する方法について以下に述べ
る。

【００２９】以下、本発明の構成や作用原理の説明の際
に前提となる、ロボットの操作対象の位置姿勢及びその
変換に関する一般理論について述べる。図４は、溶接用
ロボットの操作対象（トーチ、ワークなど）の位置姿勢
の変換式を例示する説明図である。位置姿勢行列Ｑは４
行×４列の行列で、本図４（ａ）に示す様に位置ベクト
ルＰ、及び、操作対象の姿勢行列Ｃにより構成されてい
る。

【００３０】 （記号） Ｐ … 操作対象上に固定された操作対象の基準点 （制御点）の位置ベクトル Ｃ … 操作対象の姿勢行列（３行×３列の行列。操作対象上に 固定された以下の３つのベクトルＮ，Ｏ，Ａより構成される。） Ｎ … 操作対象のノーマルベクトル （Ｎ≡（Ｎ_x ，Ｎ_y ，Ｎ_z ）なる単位ベクトル） Ｏ … 操作対象のオリエントベクトル （Ｏ≡（Ｏ_x ，Ｏ_y ，Ｏ_z ）なる単位ベクトル） Ａ … 操作対象のアプローチベクトル （Ａ≡（Ａ_x ，Ａ_y ，Ａ_z ）なる単位ベクトル）

【００３１】ただし、上記の「操作対象」の姿勢は、ロ
ボットのグリップ（ハンド）のフランジ等の姿勢であっ
ても良い。また、位置姿勢の変換行列Ｍ（４行×４列）
は、本図４（ｂ）に示す様に、回転変換行列Ｒ（ｖ，
Θ）（３行×３列）、及び、３次元変位ベクトル（並進
変換成分）ΔＰより構成されている。

【００３２】この位置姿勢変換行列Ｍによって表現され
る変換（ロボットの動作や、論理的な座標変換等）によ
り、ロボットの操作対象の位置と姿勢を表す個々の位置
姿勢行列Ｑ（４行×４列）は、一般に、次式（１）に示
す様に、４行×４列の位置姿勢行列Ｑ′に変換される。

【数１】 Ｑ′＝ＭＱ …（１） ただし、溶接線Ｌ上で溶接処理を進行させる向きのベク
トルをＶａとし、この時の前記の角Θ（図１）の回転運
動の回転軸方向の単位ベクトル（以下、「回転軸ベクト
ル」と言う）をｖ＝（λ，μ，ν）とする。

【００３３】この時、この回転運動の回転軸ベクトルｖ
は、次式（２）により与えられる。

【数２】 ｖ＝ｋ×Ｖａ／｜ｋ×Ｖａ｜ …（２） ただし、ここで、ｋはｚ軸方向の正の向き（鉛直方向上
向き）の単位ベクトルであり、記号「×」は２つのベク
トルの外積を表す演算子である。

【００３４】この単位ベクトルｖを回転軸ベクトルとす
る回転変換の変換行列Ｒ（ｖ，Θ）は、次式（３）によ
り与えられる。

【数３】 Ｒ（ｖ，Θ）＝Ｊ₁ ＋ cosΘＪ₂ ＋ sinΘＪ₃ …（３） ただし、ここで、Θは上記の回転角であり、Ｊ₁ ，
Ｊ₂ ，Ｊ₃ は上記の回転軸ベクトルｖ（＝（λ，μ，
ν））に基づいて、図５に示した通りに定義された行列
である。この様な回転変換行列Ｒ（ｖ，Θ）を用いれ
ば、前記の位置姿勢の変換行列Ｍを容易に求めることが
できる。

【００３５】以上のロボットの操作対象の位置姿勢及び
その変換に関する一般理論に基づいて、前記の上進下進
角変換機能を実現する本発明の手段（傾斜角の変換手
順、変換式などを含む）について、以下に例示する。

【００３６】本実施例では、図６、図７に示す様に、ト
ーチＴとワークＷの両方を同時に移動させ、教示した位
置姿勢情報をロボットの各軸の状態を表すジョイント座
標系からワールド座標系に座標変換し、これにより、前
記の始点Ｋ［０］、及び終点Ｋ［１］におけるトーチＴ
とワークＷの両方の各位置姿勢行列を前記の溶接線情報
記憶手段（図３のメモリ８１）に記憶させて、溶接線に
関する情報の教示（ティーチング）を行う。

【００３７】この教示作業においては、まず最初に、溶
接線Ｌの始点に対して、トーチＴとワークＷの位置姿勢
を決めた状態で、ティーチングボックス７０の教示ボタ
ンを押す。これにより、ロボット制御装置１００には、
９軸の各回転角ψ１〜ψ９が読み込まれ、随時記憶され
る。この各回転角ψ１〜ψ９により、ジョイント座標系
でのトーチＴとワークＷの位置姿勢が一意に表現され
る。溶接線Ｌの終点に対しても同様である。

【００３８】この各回転角によるジョイント座標系での
トーチＴとワークＷの位置姿勢は、周知の解析的な方法
により、ワールド座標系におけるトーチＴとワークＷの
位置姿勢に変換される。以上の教示処理により、以下に
示すトーチＴとワークＷに関する４つの位置姿勢行列Ｇ
１，Ｇ２，Ｔ１，Ｔ２を得ることができる。

【００３９】本実施例では、以下、次に示す記号を用い
る。 （主な記号の定義） Ｏ_T … トーチロボット座標系の原点（不動点） Ｏ_G … 治具ロボット座標系の原点（不動点） ｉ … ｘ軸方向の正の向きの単位ベクトル ｊ … ｙ軸方向の正の向きの単位ベクトル ｋ … ｚ軸方向の正の向き（鉛直方向上向き）の単位ベクトル ｇ … 治具制御点（ｇ１：始点教示時、ｇ２：終点教示時）

【００４０】 Ｔ１ … 溶接線Ｌの始点教示時の、トーチロボット座標系における トーチＴの位置姿勢行列（トーチ先端を位置基準とする） Ｇ１ … 溶接線Ｌの始点教示時の、治具ロボット座標系における ワークＷの位置姿勢行列（治具制御点を位置基準とする） Ｔｇ１ … Ｔ１を治具ロボット座標系に座標変換した位置姿勢行列 （Ｔｇ１≡Γ・Ｔ１， Ｔｇ１は治具ロボット座標系からみたトーチＴの位置姿勢、 Γは座標変換を行うための４行×４列の位置姿勢変換行列）

【００４１】 Ｔ２ … 溶接線Ｌの終点教示時の、トーチロボット座標系における トーチＴの位置姿勢行列（トーチ先端を位置基準とする） Ｇ２ … 溶接線Ｌの終点教示時の、治具ロボット座標系における ワークＷの位置姿勢行列（治具制御点を位置基準とする） Ｔｇ２ … Ｔ２を治具ロボット座標系に座標変換した位置姿勢行列 （Ｔｇ２≡Γ・Ｔ２， Ｔｇ２は治具ロボット座標系からみたトーチＴの位置姿勢、 Γは座標変換を行うための４行×４列の位置姿勢変換行列）

【００４２】本実施例においては、以下に示す様に、溶
接トーチＴは溶接時においても、溶接線Ｌ教示時と全く
同じ動作を繰り返す。従って、指定された傾斜角αは、
治具ロボット側にて実現する。即ち、上記のＧ１、Ｇ２
を位置姿勢変換することにより、ワークＷ側の制御点の
溶接線Ｌ上の始点及び終点溶接時の新たなる位置姿勢Ｇ
１′、Ｇ２′をワーク上の溶接線Ｌが所望の傾きαを成
す様に決定することにより、本実施例における補正手段
（上進下進角変換機能）を実現する。

【００４３】《１：ワーク固定座標系から見たトーチの
位置姿勢》図６は、本実施例における溶接線Ｌの始点教
示時のトーチの位置姿勢行列Ｗ１（前記のＫ［０］に対
応）の教示状態を例示する説明図である。

【００４４】 （記号） （ａ１，ｂ１，ｃ１） … 始点教示時の治具制御点ｇ１の 治具ロボット座標系における各座標 ｆ１ … ワーク上に固定されたワーク固定座標系から見た Ｔｇ１（トーチの始点教示データ）の位置姿勢行列 ｆ２ … ワーク上に固定されたワーク固定座標系から見た Ｔｇ２（トーチの終点教示データ）の位置姿勢行列

【００４５】上記のティーチングにより、Ｔｇ１とＧ１
が既知であるため、４行×４列の位置姿勢変換行列ｆ１
は、Ｔｇ１＝Ｇ１・ｆ１より、次式（４）で与えられ
る。

【数４】 ｆ１＝Ｇ１^-1・Ｔｇ１＝Ｇ１^-1・（Γ・Ｔ１） …（４） ただし、Ｇ１^-1はＧ１の逆行列であり、Γはトーチロボ
ット座標系から治具ロボット座標系に座標変換を行うた
めの４行×４列の位置姿勢変換行列である。

【００４６】図７は、本実施例における溶接線Ｌの終点
教示時のトーチの位置姿勢行列Ｗ２（前記のＫ［１］に
対応）の教示状態を例示する説明図である。ここで、
（ａ２，ｂ２，ｃ２）は、終点教示時の治具制御点ｇ２
の治具ロボット座標系における各座標である。

【００４７】上記のティーチングにより、Ｔｇ２とＧ２
が既知であるため、４行×４列の位置姿勢変換行列ｆ２
は、Ｔｇ２＝Ｇ２・ｆ２より、次式（５）で与えられ
る。

【数５】 ｆ２＝Ｇ２^-1・Ｔｇ２＝Ｇ２^-1・（Γ・Ｔ２） …（５）

【００４８】以上の様に求めたｆ１，ｆ２は、ワーク固
定座標系におけるトーチの始点、及び終点における位置
姿勢行列であるため、これらは、ワークの位置姿勢と
は、無関係に独立に定まる行列である。

【００４９】この様に、Ｔｇ１、Ｇ１、Ｔｇ２、及びＧ
２が教示されれば、式（４），（５）で求めたｆ１，ｆ
２を用いることにより、以下に示す様に、始点教示状態
での位置姿勢行列Ｗ２（≡Ｇ１・ｆ２）、及び、終点教
示状態での位置姿勢行列Ｗ１（≡Ｇ２・ｆ１）を求める
ことが可能となる。

【００５０】《２：ワークの位置姿勢行列（Ｇ１，Ｇ
２）に対する補正》 〔１〕Ｇ１（始点教示時のワークの位置姿勢行列）の補
正 以下、始点教示時のワークの位置姿勢行列Ｇ１に対し
て、本発明の手段にて求められる位置姿勢変換行列Ｍ１
を用いて位置姿勢変換を行うことにより、溶接線Ｌの始
点を溶接する際の治具ロボットの最初の位置姿勢を表す
４行×４列の位置姿勢行列Ｇ１′（補正後のＧ１）の値
を決定する方法について説明する。

【００５１】始点Ｋ［０］の教示状態（図６）での溶接
線Ｌの終点Ｗ２の治具ロボット座標系における位置ベク
トルＰ２は、図４（ａ）での位置姿勢行列Ｑの位置ベク
トルＰと同様に、次式（６）で表わされる「ワークの位
置姿勢を始点の位置姿勢に不変に保持した場合の溶接線
上の終点の位置姿勢行列Ｗ２」の位置ベクトルとして表
現することができる。

【数６】 Ｗ２＝Ｇ１・ｆ２ …（６） 以下、この位置姿勢行列Ｗ２の位置ベクトルＰ２の各軸
成分を次式（７）の様に記述する。

【数７】 Ｐ２＝（Ｗ２ｘ，Ｗ２ｙ，Ｗ２ｚ） …（７）

【００５２】また、これと同様に、即ち、図４（ａ）の
一般式における位置姿勢行列Ｑに対する位置ベクトルＰ
の関係と同様に、始点の教示状態（図６）での治具ロボ
ット座標系におけるトーチＴの始点Ｗ１での位置姿勢行
列Ｔｇ１の位置ベクトルをＳ１とし、このＳ１の各軸成
分を次式（８）により定義する。

【数８】 Ｓ１ ＝（Ｔｇ１ｘ，Ｔｇ１ｙ，Ｔｇ１ｚ） …（８）

【００５３】また、この時の溶接線ベクトル（溶接線Ｌ
上の溶接処理が進行する向きのベクトル）Ｖａ１の各軸
成分を次式（９）により定義する。

【数９】 Ｖａ１＝（Ｖａ１ｘ，Ｖａ１ｙ，Ｖａ１ｚ） …（９）

【００５４】この時、「Ｖａ１＝Ｐ２−Ｓ１」であるの
で、式（７），（８），（９）より次式（10）を得る。

【数１０】 Ｖａ１ｘ＝Ｗ２ｘ−Ｔｇ１ｘ， Ｖａ１ｙ＝Ｗ２ｙ−Ｔｇ１ｙ， Ｖａ１ｚ＝Ｗ２ｚ−Ｔｇ１ｚ …（10）

【００５５】図１に示す様に、終点Ｋ［１］の位置を
「Θ１＝α−θ１」だけ回転移動させて、ワーク上の溶
接線Ｌの水平面と成す角θ１を指定された傾斜角度αに
物理的に一致させるための回転軸ベクトルをＶｒ１＝
（Ｖｒ１ｘ，Ｖｒ１ｙ，Ｖｒ１ｚ）とすると、この回転
軸ベクトル（単位ベクトル）は、式（２）と同様に、
「Ｖｒ１＝ｋ×Ｖａ１／｜ｋ×Ｖａ１｜」で与えられ
る。従って、次式（11）を得る。

【数１１】 Ｖｒ１ｘ＝−Ｖａ１ｙ／｜ｋ×Ｖａ１｜， Ｖｒ１ｙ＝ Ｖａ１ｘ／｜ｋ×Ｖａ１｜， Ｖｒ１ｚ＝ ０ …（11）

【００５６】溶接線Ｌが水平面と成す角をθ１、溶接線
Ｌがｚ軸（単位ベクトルｋ）と成す角をβ１とすると、
始点Ｋ［０］の回りの変換角度Θ１は、次式（12），
（13）により与えられる。

【数１２】 β１＝ cos^-1（Ｖａ１ｚ／｜Ｖａ１｜） …（12）

【数１３】 Θ１＝α−θ１＝α−（β１−π／２） …（13）

【００５７】図８は、位置姿勢行列Ｇ１に対する補正
（物理的な座標変換）を行う位置姿勢変換行列Ｍ１を求
める際に用いられる座標変換行列の説明図である。ま
ず、本図８（ａ）に示す様に、Ｔｇ１の位置（位置ベク
トルＳ１の終点）を原点とし、トーチＴの向き（鉛直方
向上向き）をｚ軸方向正の向き（即ち、単位ベクトルｋ
の向き）とし、Ｖｒ１の向きをｙ軸方向正の向き（即
ち、単位ベクトルｊの向き）とし、Ｖａ１′（≡Ｖｒ１
×ｋ）の向きをｘ軸方向正の向き（即ち、単位ベクトル
ｉの向き）とする座標系への、治具ロボット座標系から
の位置姿勢変換行列Ｈ１を構成する。

【００５８】この位置姿勢変換行列Ｈ１を利用して、位
置姿勢変換行列Ｍ１を得るためには、溶接線Ｌの始点溶
接時のワークの位置姿勢を上記位置姿勢変換行列Ｈ１に
て変換し、更に、そのワークの位置姿勢をｙ軸（Ｖｒ
１）廻りにΘ１だけ回転し、その結果を元の座標系に戻
せば良い。即ち、求めるべき位置姿勢変換行列Ｍ１は、
次式（14）により与えられる。

【数１４】 Ｇ１′≡Ｍ１・Ｇ１ ＝Ｈ１｛Ｒ１（Ｈ１^-1・Ｇ１）｝ ＝（Ｈ１・Ｒ１・Ｈ１^-1）・Ｇ１ …（14）

【００５９】ただし、左辺のＧ１′は、溶接線Ｌの始点
を溶接する際の治具ロボットの最初の位置姿勢（補正後
の値）を表す４行×４列の位置姿勢行列であり、本図８
（ｂ）に示すＲ１は、変位ベクトルΔＰが０ベクトルの
４行×４列の位置姿勢変換行列であり、本図８（ｃ）に
示すＲ（ｊ，Θ１）は、前記の式（３）でその一般式を
定義した、３行×３列の３次元回転変換行列である。

【００６０】この様にして求められる位置姿勢行列Ｇ
１′で表現される位置姿勢を溶接線Ｌの始点を溶接する
際のワークの（従って、治具ロボット側の）最初の位置
姿勢とし、次に求める位置姿勢行列Ｇ２′により表現さ
れる位置姿勢を溶接線Ｌの終点を溶接する際のワークの
最後の位置姿勢とし、この２つの位置姿勢を偏り無く補
間しながら溶接することにより、ワーク上の溶接線Ｌと
水平面との間の角度を指定された傾斜角度αに保ったま
ま溶接線Ｌ上の溶接を実施することができる。ただし、
所定の補間演算処理により補間された溶接線Ｌ上の各点
を溶接する際のワークの位置姿勢行列は、所定の座標変
換処理により、ワールド座標系での値からジョイント座
標系での値に随時変換されるものとする。

【００６１】〔２〕Ｇ２（終点教示時のワークの位置姿
勢行列）の補正 以下、終点教示時のワークの位置姿勢行列Ｇ２に対し
て、本発明の手段にて求められる位置姿勢変換行列Ｍ２
を用いて位置姿勢変換を行うことにより、溶接線Ｌの終
点を溶接する際の治具ロボットの最後の位置姿勢を表す
４行×４列の位置姿勢行列Ｇ２′（補正後のＧ２）の値
を決定する方法について説明する。

【００６２】終点Ｗ２の教示状態（図７）での溶接線Ｌ
の始点Ｗ１の治具ロボット座標系における位置ベクトル
Ｐ１は、図４（ａ）での位置姿勢行列Ｑの位置ベクトル
Ｐと同様に、次式（15）で表わされる「ワークの位置姿
勢を終点の位置姿勢に不変に保持した場合の溶接線上の
始点の位置姿勢行列Ｗ１」の位置ベクトルとして表現す
ることができる。

【数１５】 Ｗ１＝Ｇ２・ｆ１ …（15） 以下、この位置姿勢行列Ｗ１の位置ベクトルＰ１の各軸
成分を次式（16）の様に記述する。

【数１６】 Ｐ１＝（Ｗ１ｘ，Ｗ１ｙ，Ｗ１ｚ） …（16）

【００６３】また、これと同様に、即ち、図４（ａ）の
一般式における位置姿勢行列Ｑに対する位置ベクトルＰ
の関係と同様に、終点の教示状態（図７）での治具ロボ
ット座標系におけるトーチＴの終点Ｗ２での位置姿勢行
列Ｔｇ２の位置ベクトルをＳ２とし、このＳ２の各軸成
分を次式（17）により定義する。

【数１７】 Ｓ２ ＝（Ｔｇ２ｘ，Ｔｇ２ｙ，Ｔｇ２ｚ） …（17）

【００６４】また、この時の溶接線ベクトル（溶接線Ｌ
上の溶接処理が進行する向きのベクトル）Ｖａ２の各軸
成分を次式（18）により定義する。

【数１８】 Ｖａ２＝（Ｖａ２ｘ，Ｖａ２ｙ，Ｖａ２ｚ） …（18）

【００６５】この時、「Ｖａ２＝Ｐ１−Ｓ２」であるの
で、式（16），（17），（18）より次式（19）を得る。

【数１９】 Ｖａ２ｘ＝Ｗ１ｘ−Ｔｇ２ｘ， Ｖａ２ｙ＝Ｗ１ｙ−Ｔｇ２ｙ， Ｖａ２ｚ＝Ｗ１ｚ−Ｔｇ２ｚ …（19）

【００６６】従って、図１に示す様に、始点Ｋ［０］の
位置を「Θ２＝α−θ２」だけ回転移動させて、ワーク
上の溶接線Ｌの水平面と成す角θ２を指定された傾斜角
度αに物理的に一致させるための回転軸ベクトルをＶｒ
２＝（Ｖｒ２ｘ，Ｖｒ２ｙ，Ｖｒ２ｚ）とすると、この
回転軸ベクトル（単位ベクトル）は、式（２）と同様
に、「Ｖｒ２＝ｋ×Ｖａ２／｜ｋ×Ｖａ２｜」で与えら
れる。従って、次式（20）を得る。

【数２０】 Ｖｒ２ｘ＝ Ｖａ２ｙ／｜ｋ×Ｖａ２｜， Ｖｒ２ｙ＝−Ｖａ２ｘ／｜ｋ×Ｖａ２｜， Ｖｒ２ｚ＝ ０ …（20）

【００６７】溶接線Ｌが水平面と成す角をθ２、溶接線
Ｌがｚ軸（単位ベクトルｋ）と成す角をβ２とすると、
終点Ｋ［１］の回りの変換角度Θ２は、次式（21），
（22）により与えられる。

【数２１】 β２＝ cos^-1（Ｖａ２ｚ／｜Ｖａ２｜） …（21）

【数２２】 Θ２＝α−θ２＝α−（π／２−β２） …（22）

【００６８】図９は、位置姿勢行列Ｇ２に対する補正
（物理的な座標変換）を行う位置姿勢変換行列Ｍ２を求
める際に用いられる座標変換行列の説明図である。ま
ず、本図９（ａ）に示す様に、Ｔｇ２の位置（位置ベク
トルＳ２の始点）を原点とし、トーチＴの向き（鉛直方
向上向き）をｚ軸方向正の向き（即ち、単位ベクトルｋ
の向き）とし、Ｖｒ２の向きをｘ軸方向正の向き（即
ち、単位ベクトルｉの向き）とし、Ｖａ２′（≡ｋ×Ｖ
ｒ２）の向きをｙ軸方向正の向き（即ち、単位ベクトル
ｊの向き）とする座標系への、治具ロボット座標系から
の位置姿勢変換行列Ｈ２を構成する。

【００６９】この位置姿勢変換行列Ｈ２を利用して、位
置姿勢変換行列Ｍ２を得るためには、溶接線Ｌの始点溶
接時のワークの位置姿勢を上記位置姿勢変換行列Ｈ２に
て変換し、更に、そのワークの位置姿勢をｘ軸（Ｖｒ
２）廻りにΘ２だけ回転し、その結果を元の座標系に戻
せば良い。即ち、求めるべき位置姿勢変換行列Ｍ２は、
次式（23）により与えられる。

【数２３】 Ｇ２′≡Ｍ２・Ｇ２ ＝Ｈ２｛Ｒ２（Ｈ２^-1・Ｇ２）｝ ＝（Ｈ２・Ｒ２・Ｈ２^-1）・Ｇ２ …（23）

【００７０】ただし、左辺のＧ２′は、溶接線Ｌの終点
を溶接する際の治具ロボットの最後の位置姿勢（補正後
の値）を表す４行×４列の位置姿勢行列であり、本図９
（ｂ）に示すＲ２は、変位ベクトルΔＰが０ベクトルの
４行×４列の位置姿勢変換行列であり、本図９（ｃ）に
示すＲ（ｉ，Θ２）は、前記の式（３）でその一般式を
定義した、３行×３列の３次元回転変換行列である。

【００７１】この様にして求められる位置姿勢行列Ｇ
２′で表現される位置姿勢を溶接線Ｌの終点を溶接する
際のワークの（従って、治具ロボット側の）最後の位置
姿勢とし、先に求めた位置姿勢行列Ｇ１′により表現さ
れる位置姿勢を溶接線Ｌの始点を溶接する際のワークの
最初の位置姿勢とし、この２つの位置姿勢を偏り無く補
間しながら溶接することにより、ワーク上の溶接線Ｌと
水平面との間の角度を指定された傾斜角度αに保ったま
ま溶接線Ｌ上の溶接を実施することができる。

【００７２】〔３〕実際の補正手順 以上の様にして求められたＧ１′，Ｇ２′を用いること
により、本発明の補正手段（上進下進角変換機能）を実
現することができる。図１０、図１１は、本実施例にお
ける補正手段（上進下進角変換機能）を実現するフロー
チャート（前半、及び、後半）であり、これは溶接用ロ
ボット制御装置１００により実行されるものである。

【００７３】本フローチャートでは、まず、最初にステ
ップ１００５〜１０３５により、教示処理を実行する。
即ち、ステップ１００５では、図１に示すトーチＴの先
端（制御点）と溶接線Ｌの始点Ｋ［０］とが一致した状
態におけるシステム（３軸トーチロボット、及び、６軸
治具ロボット）のジョイント座標（回転角ψ１〜ψ９）
を入力する。

【００７４】次に、ステップ１０１５では、ワールド座
標系の始点Ｋ［０］における、トーチＴの位置姿勢行列
Ｔ１と、ワークＷの位置姿勢行列Ｇ１とを上記のジョイ
ント座標より、所定の解析的な変換処理により求める。

【００７５】また、ステップ１０２５では、トーチＴの
先端（制御点）と溶接線Ｌの終点Ｋ［１］とが一致した
状態におけるシステム（３軸トーチロボット、及び、６
軸治具ロボット）のジョイント座標（回転角ψ１〜ψ
９）を入力する。

【００７６】次に、ステップ１０３５では、ワールド座
標系の終点Ｋ［１］における、トーチＴの位置姿勢行列
Ｔ２と、ワークＷの位置姿勢行列Ｇ２とを上記のジョイ
ント座標より、所定の解析的な変換処理により求める。

【００７７】即ち、以上のステップにより、始点Ｋ
［０］に関する位置姿勢教示情報として、始点Ｋ［０］
における溶接トーチＴの位置姿勢行列Ｔ１とワークＷの
位置姿勢行列Ｇ１とを溶接線情報記憶手段（図３のメモ
リ８１）に記憶し、更に、終点Ｋ［１］に関する位置姿
勢教示情報として、終点Ｋ［１］における溶接トーチＴ
の位置姿勢行列Ｔ２とワークＷの位置姿勢行列Ｇ２とを
溶接線情報記憶手段（図３のメモリ８１）に記憶する。

【００７８】更に、本フローチャートでは、ステップ１
０４５〜１０９５において、Ｇ１の補正処理を行う。即
ち、ステップ１０４５では、前記の式（５）により、ワ
ークＷ上に固定されたワーク座標系から見た終点Ｋ
［１］におけるトーチＴの位置姿勢行列ｆ２を位置姿勢
行列Ｔｇ２より求める。

【００７９】次に、ステップ１０５５では、式（６）、
（７）により、治具ロボット座標系における終点Ｋ
［１］の位置ベクトルＰ２を求める。ステップ１０６５
では、式（１０）により、治具ロボット座標系における
始点教示時の溶接線ベクトルＶａ１を求める。ステップ
１０７５では、式（１１）により、位置姿勢行列Ｇ１を
補正する回転運動（回転変換）の回転軸ベクトルＶｒ１
を求める。

【００８０】ステップ１０８５では、式（１２），（１
３）により、位置姿勢行列Ｇ１を補正する回転運動（回
転変換）の回転角Θ１を求める。ステップ１０９５で
は、式（１４）により、位置姿勢行列Ｇ１を補正する位
置姿勢変換行列Ｍ１と、Ｇ１の補正（変換）後のワーク
Ｗの位置姿勢行列Ｇ１′を求める。

【００８１】更に、本フローチャートでは、ステップ１
１１０〜１１６０において、Ｇ２の補正処理を行う。即
ち、ステップ１１１０では、前記の式（４）により、ワ
ークＷ上に固定されたワーク座標系から見た始点Ｋ
［０］におけるトーチＴの位置姿勢行列ｆ１を位置姿勢
行列Ｔｇ１より求める。

【００８２】次に、ステップ１１２０では、式（15）、
（16）により、治具ロボット座標系における始点Ｋ
［０］の位置ベクトルＰ１を求める。ステップ１１３０
では、式（19）により、治具ロボット座標系における終
点教示時の溶接線ベクトルＶａ２を求める。ステップ１
１４０では、式（20）により、位置姿勢行列Ｇ２を補正
する回転運動（回転変換）の回転軸ベクトルＶｒ２を求
める。

【００８３】ステップ１１５０では、式（21），（22）
により、位置姿勢行列Ｇ２を補正する回転運動（回転変
換）の回転角Θ２を求める。ステップ１１６０では、式
（23）により、位置姿勢行列Ｇ２を補正する位置姿勢変
換行列Ｍ２と、Ｇ２の補正（変換）後のワークＷの位置
姿勢行列Ｇ２′を求める。

【００８４】ステップ１１７０では、ワークＷの位置姿
勢について、Ｇ１′からＧ２′までの間の各位置姿勢を
所定の補間演算処理により求める。ステップ１１８０で
は、この補間後の各位置姿勢行列をワールド座標からジ
ョイント座標に変換する。ステップ１１９０では、ジョ
イント座標に変換されたこの補間後の各位置姿勢に従っ
て、溶接線Ｌを始点から終点まで溶接する。

【００８５】以上の様な補正手段（上進下進角変換機
能）によれば、上記Ｇ１′，Ｇ２′により決定される溶
接線Ｌの溶接時の水平面との成す角度γは、教示（ティ
ーチング）を実施した時点での溶接線Ｌの水平面に対す
る角度θとは無関係に、指定された傾斜角度αに物理的
に変更（補正）される。

【００８６】この様に、溶接線が水平面と成す角θ（θ
１，θ２）を指定された傾斜角度αに物理的に一致させ
るための本発明の補正手段を用いることにより、溶接線
の水平面に対する角度は、自動的に最適化又は好適化す
ることが可能となる。これにより、溶接品質を確保する
ための溶接線の始点又は終点の再設定、及び再教示の作
業が自動化され、ワークとトーチの角度が簡単に、最適
又は好適な角度に設定できるため、従来よりも作業時間
が大幅に短縮される。

【００８７】尚、上記の実施例では、溶接線Ｌ（の始点
と終点）を教示する際の、トーチＴ、及びワークＷの位
置姿勢に対する制約については、「トーチＴの先端（ト
ーチ制御点）と、ワークＷ上の溶接線Ｌの始点（又は、
終点）とを合致させる」と言うこと以外、特に何も要請
していない。即ち、本発明の手段は、上記の教示を行う
際のトーチＴ及びワークＷの位置姿勢に対して特段の制
約を要請するものではなく、従って、一般に、上記の溶
接線Ｌ（の始点と終点）の教示は、「トーチＴのみを
移動させる方法」により行っても有効であり、「ワー
クＷのみを移動させる方法」により行っても有効であ
り、また、「トーチＴとワークＷの両方を移動させる
方法」により行っても有効である。

【００８８】また、上記の実施例においては、簡単のた
め、溶接線Ｌの始点及び終点を補正の回転変換における
回転中心点としたが、この回転中心点としては、治具ロ
ボット座標系における任意の１点を選択することが可能
である。特に、１点をこれらの回転変換における回転中
心点として選択した場合には、この１点の回りの回転角
として、前記の回転角Θ１，Θ２を定義することも可能
である。従って、例えば、原点Ｏ_G 等の１点にこの回転
中心点を常時設ければ、これにより、前記の補正の位置
姿勢変換行列の記述を統一的に行うことも可能となる。

【００８９】《３：トーチ動作を溶接時に変更する場
合》上記の実施例においては、溶接トーチＴは溶接時に
おいても、溶接線Ｌ教示時と全く同じ動作を繰り返すこ
とが前提となっていた。即ち、上記の実施例において
は、トーチＴの始点と終点とは、教示実施時のままであ
った。しかしながら、本発明の手段は、トーチ動作を溶
接時に教示実施時の動作（位置姿勢）から変更する場合
にも、以下に示す様に有効である。

【００９０】一般に、トーチＴの溶接実施時の治具ロボ
ット座標系における溶接動作の始点での位置姿勢行列を
ｔｇ１、終点での位置姿勢行列をｔｇ２とする。この
時、上記の実施例における溶接線教示時のトーチＴの治
具ロボット座標系における位置姿勢行列Ｔｇ１，Ｔｇ２
を用いれば、次式(24)に示す関係が得られる。

【数２４】 ｔｇ１＝Λ１・Ｔｇ１， ｔｇ２＝Λ２・Ｔｇ２ …（24） ただし、ここで、Λ１、Λ２は、式(24)を満たす４行×
４列の位置姿勢変換行列である。

【００９１】この様な位置姿勢変換行列Λ１、Λ２を用
い、前記の実施例で求めたＧ１′、Ｇ２′を更に、次式
(25)に示すＧ１″、Ｇ２″に変更（変換）し、このＧ
１″、Ｇ２″を、図１１の溶接処理（ステップ１１７０
〜１１９０）において、Ｇ１′、Ｇ２′の代わりに用い
れば、溶接時のトーチ動作を教示時のトーチ動作（位置
姿勢）から変更する場合にも、上記の実施例と同等の作
用・効果を得ることができる。

【数２５】 Ｇ１″＝Λ１・Ｇ１′＝（ｔｇ１・Ｔｇ１^-1）・Ｇ１′， Ｇ２″＝Λ２・Ｇ２′＝（ｔｇ２・Ｔｇ２^-1）・Ｇ２′ …（25）

【００９２】従って、例えば、溶接時にトーチＴの位置
姿勢を最初から最後までＴｇ１に固定する場合には、ｔ
ｇ１＝ｔｇ２＝Ｔｇ１であるので、図１１の溶接処理
（ステップ１１７０〜１１９０）においてＧ１′、Ｇ
２′の代わりに、式(14)、(23)、(25)より導かれる次式
（26）のＧ１″、Ｇ２″を用いれば、前記の実施例と同
等の作用・効果を得ることができる。

【数２６】 Ｇ１″＝Ｇ１′＝Ｍ１・Ｇ１， Ｇ２″＝Λ２・Ｇ２′＝Ｔｇ１・Ｔｇ２^-1・Ｍ２・Ｇ２ …（26）

【００９３】また、本発明の手段によれば、溶接線が多
数連接された複雑な溶接作業においても、全ての溶接線
に対してそれぞれ、自動的かつ連続的に上記の再設定及
び再教示の作業が実施できるので、本発明は、溶接線が
多数連接された複雑な溶接作業において、特に大きな効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補正手段（上進下進角変換機能）の変
換動作を例示する説明図。

【図２】本発明の実施例における溶接用ロボット制御装
置を搭載した９軸協調型溶接用ロボットの斜視図。

【図３】本発明の実施例における溶接用ロボット制御装
置１００を中心としたロボット制御機構のハードウェア
構成図。

【図４】本発明の実施例に係わる、溶接用ロボットの操
作対象の位置姿勢の変換式を例示する説明図。

【図５】本発明の実施例に係わる回転変換行列Ｒ（ｗ，
Θ）の構成を例示する説明図。

【図６】本発明の実施例における溶接線Ｌの始点Ｋ
［０］の教示状態を例示する説明図。

【図７】本発明の実施例における溶接線Ｌの終点教示時
のトーチの位置姿勢行列Ｗ２の教示状態を例示する説明
図。

【図８】位置姿勢行列Ｇ１に対する補正（物理的な座標
変換）を行うための位置姿勢変換行列Ｍ１を求める際に
用いられる座標変換行列の説明図。

【図９】位置姿勢行列Ｇ２に対する補正（物理的な座標
変換）を行うための位置姿勢変換行列Ｍ２を求める際に
用いられる座標変換行列の説明図。

【図１０】本発明の実施例における補正手段（上進下進
角変換機能）を実現するフローチャート（前半）。

【図１１】本発明の実施例における補正手段（上進下進
角変換機能）を実現するフローチャート（後半）。

【符号の説明】

１ … ロボット本体 ２ … 溶接電源 １００ … 溶接用ロボット制御装置 Ｔ … 溶接トーチ Ｗ … ワーク Ｌ … 溶接線 Ｏ_T … トーチロボット座標系の原点（不動点） Ｏ_G … 治具ロボット座標系の原点（不動点） ｉ … ｘ軸方向の正の向きの単位ベクトル ｊ … ｙ軸方向の正の向きの単位ベクトル ｋ … ｚ軸方向の正の向きの単位ベクトル（鉛直
方向上向き） ｇ … 治具制御点（ｇ１：始点教示時、ｇ２：終
点教示時） Ｔ１ … 溶接線Ｌの始点教示時の、トーチロボット
座標系におけるトーチの位置姿勢行列（トーチ先端を位
置基準とする） Ｇ１ … 溶接線Ｌの始点教示時の、治具ロボット座
標系におけるワークの位置姿勢行列（治具制御点を位置
基準とする） Ｔｇ１ … Ｔ１を治具ロボット座標系に座標変換した
位置姿勢行列 Ｔ２ … 溶接線Ｌの終点教示時の、トーチロボット
座標系におけるトーチの位置姿勢行列（トーチ先端を位
置基準とする） Ｇ２ … 溶接線Ｌの終点教示時の、治具ロボット座
標系におけるワークの位置姿勢行列（治具制御点を位置
基準とする） Ｔｇ２ … Ｔ２を治具ロボット座標系に座標変換した
位置姿勢行列

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板谷 敏郎 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 山本 吉二 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 小山 伸二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 竹内 雅彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3F059 AA05 BA02 BA10 BB01 DD01 FA01 FA08 FB05 FB15 FC01 FC03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク上の始点と終点の位置座標等の、
   ワーク、工具、又はロボットの位置姿勢に関する教示デ
   ータに基づいて、前記始点と前記終点とを結ぶ線分を溶
   接線とした溶接の動作を制御するロボット制御装置にお
   いて、 前記始点及び前記終点の各教示データを各教示実施時の
   溶接トーチの教示データとワークの教示データとで記憶
   する溶接線情報記憶手段と、 前記始点及び前記終点の前記教示データから前記溶接線
   の傾きを求め、この傾きが指定された傾斜になる様に、
   前記ワークの位置姿勢に対する補正量を求める補正量演
   算手段と、 前記補正量演算手段により、求められた補正量に基づい
   て、前記始点、又は、前記終点の位置姿勢に関するデー
   タを補正する補正手段と、 前記補正手段を用いることにより位置姿勢が補正された
   前記ワーク上の前記始点及び前記終点の間を補間するこ
   とにより前記溶接線を溶接する補間溶接手段とを備えた
   ことを特徴とする溶接用ロボット制御装置。
2. 【請求項２】 前記傾斜の具体的な大きさをワールド座
   標系における鉛直線、又は、水平面と前記溶接線とが成
   す傾斜角度αで規定し、この傾斜角度αの指定を個々の
   目的の溶接線単位に受け付ける傾斜角度指定手段を備え
   たことを特徴とする請求項１に記載の溶接用ロボット制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記補正量演算手段は、前記始点、前記
   終点、又は、任意の１点を回転中心点として前記補正量
   を求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   の溶接用ロボット制御装置。
4. 【請求項４】 前記補正量演算手段は、前記補正量によ
   って与えられる、前記回転中心点の回りの回転変換の回
   転軸方向を前記トーチの方向ベクトル又は鉛直方向ベク
   トルと、 前記溶接線の方向ベクトルとの外積を用いて演算するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の溶接用ロボット制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記補正量は、３次元空間における位置
   変位ベクトルΔＰを構成する３成分と、 ３次元空間における３行×３列の回転変換行列Ｒを構成
   する９成分との計１２成分を含む、４行×４列の位置姿
   勢変換行列Ｍにより表現されることを特徴とする請求項
   １乃至請求項４の何れか１項に記載の溶接用ロボット制
   御装置。
6. 【請求項６】 前記溶接線上における前記溶接を前記ワ
   ークを移動させることにより実施することを特徴とする
   請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の溶接用ロボ
   ット制御装置。
7. 【請求項７】 前記溶接線上における前記溶接を前記ト
   ーチを移動させることにより実施することを特徴とする
   請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の溶接用ロボ
   ット制御装置。
8. 【請求項８】 前記終点を前記溶接線とは別の次回溶接
   線の始点とし、前記次回溶接線に対して引き続き継続し
   て前記補正手段を用いた前記溶接を実施することを特徴
   とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の溶接
   用ロボット制御装置。
9. 【請求項９】 前記傾斜角度αが各々規定され、順次連
   接された複数の前記溶接線又は前記次回溶接線に対し
   て、 連続的に前記補正手段を用いた前記溶接を実施すること
   を特徴とする請求項８に記載の溶接用ロボット制御装
   置。