JP2001198676A - ロボットツールの自動倣い方法及び装置 - Google Patents
ロボットツールの自動倣い方法及び装置Info
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- JP2001198676A JP2001198676A JP2000008367A JP2000008367A JP2001198676A JP 2001198676 A JP2001198676 A JP 2001198676A JP 2000008367 A JP2000008367 A JP 2000008367A JP 2000008367 A JP2000008367 A JP 2000008367A JP 2001198676 A JP2001198676 A JP 2001198676A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転移動ワークに対する溶接やシーリング等
の作業を行う際、ロボットに支持させたトーチ等のツー
ルを固定した状態で溶接線やシーリング線の追従制御を
行う方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ロボットに支持された溶接トーチＴと、
溶接対象ワークＷ上の円弧形状の溶接線Ｌの位置を検出
するセンサＳを含む溶接ロボットシステムを用いて溶接
作業を実行する際に、ワークＷが回転する前にセンサＳ
を用いて検出した溶接対象ワークＷ上の円弧形状の溶接
線Ｌの位置から円中心位置を算出し、ワークＷが回転す
る前にワークＷの回転中心位置を記憶し、その回転中心
位置と溶接線Ｌの円中心位置との差から求めた偏心方向
を記憶し、その偏心方向を回転中心位置を中心にワーク
Ｗの回転速度で回転させた場合の位置を計算し、溶接線
Ｌの偏心回転した位置を求め、その溶接線Ｌの位置にロ
ボットに支持された溶接トーチＴを追従させる。
の作業を行う際、ロボットに支持させたトーチ等のツー
ルを固定した状態で溶接線やシーリング線の追従制御を
行う方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ロボットに支持された溶接トーチＴと、
溶接対象ワークＷ上の円弧形状の溶接線Ｌの位置を検出
するセンサＳを含む溶接ロボットシステムを用いて溶接
作業を実行する際に、ワークＷが回転する前にセンサＳ
を用いて検出した溶接対象ワークＷ上の円弧形状の溶接
線Ｌの位置から円中心位置を算出し、ワークＷが回転す
る前にワークＷの回転中心位置を記憶し、その回転中心
位置と溶接線Ｌの円中心位置との差から求めた偏心方向
を記憶し、その偏心方向を回転中心位置を中心にワーク
Ｗの回転速度で回転させた場合の位置を計算し、溶接線
Ｌの偏心回転した位置を求め、その溶接線Ｌの位置にロ
ボットに支持された溶接トーチＴを追従させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接トーチ等のツ
ールをロボットに支持させ、溶接作業やシーリング作業
の対象ワークを回転させながらロボットが経路移動命令
を実行しない状態で溶接作業やシーリング作業を実行す
る際の溶接線やシーリング線の倣い方法及び装置に関す
る。
ールをロボットに支持させ、溶接作業やシーリング作業
の対象ワークを回転させながらロボットが経路移動命令
を実行しない状態で溶接作業やシーリング作業を実行す
る際の溶接線やシーリング線の倣い方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】溶接線やシーリング線の位置をレーザー
センサで検出することにより、定位置に固定された作業
対象とロボット先端に装着された溶接トーチ等のツール
の作業手段との間の位置ずれを補正するようにした位置
補正方法が公知である。この位置補正方法においては、
ワークを回転させながら、レーザーセンサが溶接線位置
を検出し、検出位置をデータとして記憶し、そのデータ
が表す溶接線上の点がツール先端点位置に到達する直前
に読み出し、補間点位置補正量を計算して補間点位置を
求め、そこへロボットを移動させようにしていた。ま
た、従来の溶接作業やシーリング作業では、ロボット先
端に溶接トーチ等のツールやレーザーセンサを装着し、
ロボットツールの移動方向に直交する平面の断面データ
から溶接線やシーリング線の位置を得て教示時の位置デ
ータと比較することにより、ロボットツール先端の位置
ずれを補正するようにしていた。
センサで検出することにより、定位置に固定された作業
対象とロボット先端に装着された溶接トーチ等のツール
の作業手段との間の位置ずれを補正するようにした位置
補正方法が公知である。この位置補正方法においては、
ワークを回転させながら、レーザーセンサが溶接線位置
を検出し、検出位置をデータとして記憶し、そのデータ
が表す溶接線上の点がツール先端点位置に到達する直前
に読み出し、補間点位置補正量を計算して補間点位置を
求め、そこへロボットを移動させようにしていた。ま
た、従来の溶接作業やシーリング作業では、ロボット先
端に溶接トーチ等のツールやレーザーセンサを装着し、
ロボットツールの移動方向に直交する平面の断面データ
から溶接線やシーリング線の位置を得て教示時の位置デ
ータと比較することにより、ロボットツール先端の位置
ずれを補正するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の位置補
正方法では、溶接対象ワークが反るなどして回転軸と円
弧形状をもつ溶接線の円中心位置がずれている場合、円
弧形状をもつ溶接線は偏心回転運動を行うので、レーザ
ーセンサにより検出された溶接線の位置は、溶接線の円
弧形状からの歪みだけでなく円弧形状の溶接線の円中心
のずれ方向が加わったものになっている。つまりこの検
出データは、溶接線上の点を正確には表していない。よ
って、そのデータが表す点がツール先端点位置に到達す
る際には、円弧形状の円中心位置も回転移動しているの
で、その直前にデータの点を読み出しても、補間点位置
補正量を正確に計算することができない。また、従来の
シーリング作業においては、円柱や円環状の作業対象を
固定したままその外周に沿ってロボットツールのみを移
動させて溶接作業やシーリング作業を行おうとすると、
ロボットツール先端を作業対象の背面側に移動させて姿
勢を保つことが難しく、連続したシーリング作業を行う
ことが不可能な場合がある。
正方法では、溶接対象ワークが反るなどして回転軸と円
弧形状をもつ溶接線の円中心位置がずれている場合、円
弧形状をもつ溶接線は偏心回転運動を行うので、レーザ
ーセンサにより検出された溶接線の位置は、溶接線の円
弧形状からの歪みだけでなく円弧形状の溶接線の円中心
のずれ方向が加わったものになっている。つまりこの検
出データは、溶接線上の点を正確には表していない。よ
って、そのデータが表す点がツール先端点位置に到達す
る際には、円弧形状の円中心位置も回転移動しているの
で、その直前にデータの点を読み出しても、補間点位置
補正量を正確に計算することができない。また、従来の
シーリング作業においては、円柱や円環状の作業対象を
固定したままその外周に沿ってロボットツールのみを移
動させて溶接作業やシーリング作業を行おうとすると、
ロボットツール先端を作業対象の背面側に移動させて姿
勢を保つことが難しく、連続したシーリング作業を行う
ことが不可能な場合がある。
【０００４】そこで、ロボットの位置や姿勢を大きく変
化させずに円柱や円環状の対象ワークの方を回転させ溶
接やシーリング作業を行うことが望まれる。しかし、こ
のような場合に教示操作によって溶接またはシーリング
作業を行おうとすると対象ワークの回転位置とロボット
ツールの先端位置とを対応させながら教示操作を行わな
ければならず面倒である。またレーザーセンサを利用し
てトラッキング動作を行わせようとしても、教示位置を
基準に位置補正を行う場合、対象ワークの円柱や円環状
の溶接線やシーリング線の円中心が、回転中心からずれ
て偏心回転すると、溶接トーチ等の作業手段を的確に溶
接線やシーリング線に倣わせることは困難である。そこ
で本発明の目的は、回転移動ワークに対する溶接やシー
リング等の作業を行う際、ロボットに支持させたトーチ
等のツールを固定した状態で溶接線やシーリング線の追
従制御を行う方法及び装置を提供することである。
化させずに円柱や円環状の対象ワークの方を回転させ溶
接やシーリング作業を行うことが望まれる。しかし、こ
のような場合に教示操作によって溶接またはシーリング
作業を行おうとすると対象ワークの回転位置とロボット
ツールの先端位置とを対応させながら教示操作を行わな
ければならず面倒である。またレーザーセンサを利用し
てトラッキング動作を行わせようとしても、教示位置を
基準に位置補正を行う場合、対象ワークの円柱や円環状
の溶接線やシーリング線の円中心が、回転中心からずれ
て偏心回転すると、溶接トーチ等の作業手段を的確に溶
接線やシーリング線に倣わせることは困難である。そこ
で本発明の目的は、回転移動ワークに対する溶接やシー
リング等の作業を行う際、ロボットに支持させたトーチ
等のツールを固定した状態で溶接線やシーリング線の追
従制御を行う方法及び装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のロボットツールの自動倣い方法は、ロボッ
ト制御装置と、該ロボット制御装置によって制御される
ロボットと、該ロボットに支持された溶接トーチ等のツ
ールと、溶接対象ワークを回転させる手段と、前記溶接
対象ワーク上の円弧形状の溶接線の位置を検出するセン
サを含む溶接ロボットシステムを用いて溶接作業を実行
するに際して前記ロボットに溶接線追従動作を行わせる
方法であって、前記ワークが回転する前に前記センサを
用いて溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線を検出し、
前記円弧形状の溶接線の位置から円中心位置を算出し、
前記ワークが回転する前に前記ワークの回転中心位置を
記憶し、その回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円
中心位置との差から求めた偏心方向を記憶し、その偏心
方向を前記回転中心位置を中心に前記ワークの回転速度
で回転させた場合の位置を計算し、前記円弧形状の溶接
線の偏心回転した位置を求め、その溶接線の位置に前記
ロボットに支持された溶接トーチを追従させることによ
り前記目的を達成した。
め、本発明のロボットツールの自動倣い方法は、ロボッ
ト制御装置と、該ロボット制御装置によって制御される
ロボットと、該ロボットに支持された溶接トーチ等のツ
ールと、溶接対象ワークを回転させる手段と、前記溶接
対象ワーク上の円弧形状の溶接線の位置を検出するセン
サを含む溶接ロボットシステムを用いて溶接作業を実行
するに際して前記ロボットに溶接線追従動作を行わせる
方法であって、前記ワークが回転する前に前記センサを
用いて溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線を検出し、
前記円弧形状の溶接線の位置から円中心位置を算出し、
前記ワークが回転する前に前記ワークの回転中心位置を
記憶し、その回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円
中心位置との差から求めた偏心方向を記憶し、その偏心
方向を前記回転中心位置を中心に前記ワークの回転速度
で回転させた場合の位置を計算し、前記円弧形状の溶接
線の偏心回転した位置を求め、その溶接線の位置に前記
ロボットに支持された溶接トーチを追従させることによ
り前記目的を達成した。
【０００６】また、本発明の他のロボットツールの自動
倣い方法は、ロボット制御装置と、該ロボット制御装置
によって制御されるロボットと、該ロボットに支持され
た溶接トーチ等のツールと、溶接対象ワークを回転させ
る手段と、前記溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線の
位置を検出するレーザーセンサを含む溶接ロボットシス
テムを用いて溶接作業を実行するに際して前記ロボット
に溶接線追従動作を行わせる方法であって、前記ワーク
が回転する前に前記レーザーセンサを用いて溶接対象ワ
ーク上の円弧形状の溶接線位置を検出し、前記円弧形状
の溶接線の位置から円中心位置を算出し、前記ワークが
回転する前に前記ワークの回転中心位置を記憶し、その
回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円中心位置との
差から求めた偏心方向を記憶し、その偏心方向を前記回
転中心位置を中心に前記ワークの回転速度で回転させた
場合の位置を計算し、前記円弧形状の溶接線の偏心回転
した位置を求め、前記レーザーセンサを用いて溶接対象
ワーク上の円弧形状の溶接線位置を検出し、検出結果を
表すデータを記憶し、そのデータが表す溶接線上の点が
ツール先端位置に到来する直前前記記憶されたデータを
読み出して前記溶接線の偏心回転した位置を加味し、補
間点位置補正量を計算し、前記計算された補間点位置補
正量に基づいて補正された補間点位置を計算し、その補
間点位置に前記ロボットに支持された溶接トーチ先端を
移動させることにより前記目的を達成した。
倣い方法は、ロボット制御装置と、該ロボット制御装置
によって制御されるロボットと、該ロボットに支持され
た溶接トーチ等のツールと、溶接対象ワークを回転させ
る手段と、前記溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線の
位置を検出するレーザーセンサを含む溶接ロボットシス
テムを用いて溶接作業を実行するに際して前記ロボット
に溶接線追従動作を行わせる方法であって、前記ワーク
が回転する前に前記レーザーセンサを用いて溶接対象ワ
ーク上の円弧形状の溶接線位置を検出し、前記円弧形状
の溶接線の位置から円中心位置を算出し、前記ワークが
回転する前に前記ワークの回転中心位置を記憶し、その
回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円中心位置との
差から求めた偏心方向を記憶し、その偏心方向を前記回
転中心位置を中心に前記ワークの回転速度で回転させた
場合の位置を計算し、前記円弧形状の溶接線の偏心回転
した位置を求め、前記レーザーセンサを用いて溶接対象
ワーク上の円弧形状の溶接線位置を検出し、検出結果を
表すデータを記憶し、そのデータが表す溶接線上の点が
ツール先端位置に到来する直前前記記憶されたデータを
読み出して前記溶接線の偏心回転した位置を加味し、補
間点位置補正量を計算し、前記計算された補間点位置補
正量に基づいて補正された補間点位置を計算し、その補
間点位置に前記ロボットに支持された溶接トーチ先端を
移動させることにより前記目的を達成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態の溶接
トーチ自動倣い装置の構成図である。同図において、Ｗ
は円筒形状の対象ワークで、モータＭによって駆動され
るローラＲＬ上に搭載されている。モータＭは、モータ
制御装置１０に接続されている。符号Ｌは溶接線を表し
ており、ここではワークＷにはめ込められたリング状の
部材Ｗ’がワークＷに対して溶接される半径Ｒの円周状
の線として示される。ロボットＲＢは、ロボット制御装
置２０に接続されており、溶接トーチＴとタッチセンサ
Ｓを先端に取り付けている。またロボットＲＢは、溶接
トーチＴとセンサＳが溶接線Ｌに容易に移動可能な位置
に設置されている。溶接トーチＴには、ワイヤ送給装置
３０を介して溶接電源４０から溶接電流が供給され、ボ
ンベ５０からは溶接シールドガスが供給され、溶接ワイ
ヤ容器６０からは溶接ワイヤが供給される。ロボット制
御装置２０は、溶接電源４０に対し指令ケーブル７０で
接続されており、溶接電流及び溶接電圧等の制御を行っ
ている。
トーチ自動倣い装置の構成図である。同図において、Ｗ
は円筒形状の対象ワークで、モータＭによって駆動され
るローラＲＬ上に搭載されている。モータＭは、モータ
制御装置１０に接続されている。符号Ｌは溶接線を表し
ており、ここではワークＷにはめ込められたリング状の
部材Ｗ’がワークＷに対して溶接される半径Ｒの円周状
の線として示される。ロボットＲＢは、ロボット制御装
置２０に接続されており、溶接トーチＴとタッチセンサ
Ｓを先端に取り付けている。またロボットＲＢは、溶接
トーチＴとセンサＳが溶接線Ｌに容易に移動可能な位置
に設置されている。溶接トーチＴには、ワイヤ送給装置
３０を介して溶接電源４０から溶接電流が供給され、ボ
ンベ５０からは溶接シールドガスが供給され、溶接ワイ
ヤ容器６０からは溶接ワイヤが供給される。ロボット制
御装置２０は、溶接電源４０に対し指令ケーブル７０で
接続されており、溶接電流及び溶接電圧等の制御を行っ
ている。
【０００８】次に図２には回転軸方向から見たワーク
Ｗ’と溶接トーチＴが溶接線Ｌを溶接する際の教示位置
を示す。符号Ｏ’はシステム構築時に求められる偏心が
無い溶接線Ｌ’の円周中心を表している。偏心が無いと
いうことは、ローラＲＬによる半径Ｒの回転体の回転軸
と回転体の中心位置が一致していることである。溶接線
Ｌ’に対し溶接トーチＴは溶接施工位置Ｐｔ’に教示さ
れている。符号ＯはワークＷ及びＷ’をローラＲＬに搭
載した際に偏心した溶接線Ｌの円周中心を表している。
偏心方向と大きさはベクトルｇで表される。符号Ｐｔは
溶接線Ｌを溶接する際に本特許において求められるベク
トルｇｔにより補正された溶接トーチＴの溶接施工位置
を表す。ところで、ｇｔは溶接施工中に時々刻々変化す
る。これを符号ｇｔ０，ｇｔ１，・・・で表し図４に示
す。これにより時々刻々補正された溶接トーチの溶接施
工位置をＰｔ０，Ｐｔ１，・・・で表す。符号ＡＲは回
転方向を表している。また回転面は、ロボットＲＢのロ
ボット座標系ＲＦにおいて、ｘｙ平面上に存在している
ものとする。
Ｗ’と溶接トーチＴが溶接線Ｌを溶接する際の教示位置
を示す。符号Ｏ’はシステム構築時に求められる偏心が
無い溶接線Ｌ’の円周中心を表している。偏心が無いと
いうことは、ローラＲＬによる半径Ｒの回転体の回転軸
と回転体の中心位置が一致していることである。溶接線
Ｌ’に対し溶接トーチＴは溶接施工位置Ｐｔ’に教示さ
れている。符号ＯはワークＷ及びＷ’をローラＲＬに搭
載した際に偏心した溶接線Ｌの円周中心を表している。
偏心方向と大きさはベクトルｇで表される。符号Ｐｔは
溶接線Ｌを溶接する際に本特許において求められるベク
トルｇｔにより補正された溶接トーチＴの溶接施工位置
を表す。ところで、ｇｔは溶接施工中に時々刻々変化す
る。これを符号ｇｔ０，ｇｔ１，・・・で表し図４に示
す。これにより時々刻々補正された溶接トーチの溶接施
工位置をＰｔ０，Ｐｔ１，・・・で表す。符号ＡＲは回
転方向を表している。また回転面は、ロボットＲＢのロ
ボット座標系ＲＦにおいて、ｘｙ平面上に存在している
ものとする。
【０００９】さらに、図３において、符号ＰＬは前記レ
ーザーセンサＳが検出した溶接線Ｌ上の点を示してい
る。この点は円弧形状からｄだけ円弧の内側に凹んでい
る部分を検出している。符号Ｌ”はこの検出点をデータ
として記憶し、そのデータが表す点がツール先端点位置
に到達した際の溶接線を示している。溶接線Ｌ”上の点
ＰＬ’は、本特許の追従方法で溶接施工位置へ移動した
トーチ先端である。ところで、ｇｔ，ｄ，Ｐｔ，ＰＬ’
は溶接施工中に時々刻々変化する。時間（０，
１，，．．，ｎ，）毎の各値を添え字をつけ、符号ｇｔ
０，ｇｔ１，．．．の様に表し図４に示す。これにより
時々刻々補正された溶接トーチの溶接施工位置をＰｔ
０，Ｐｔ１，．．．で表す。符号ＡＲは回転方向を表し
ている。また回転面は、ロボットＲＢのロボット座標系
ＲＦにおいて、ｘｙ平面上に存在しているものとする。
ーザーセンサＳが検出した溶接線Ｌ上の点を示してい
る。この点は円弧形状からｄだけ円弧の内側に凹んでい
る部分を検出している。符号Ｌ”はこの検出点をデータ
として記憶し、そのデータが表す点がツール先端点位置
に到達した際の溶接線を示している。溶接線Ｌ”上の点
ＰＬ’は、本特許の追従方法で溶接施工位置へ移動した
トーチ先端である。ところで、ｇｔ，ｄ，Ｐｔ，ＰＬ’
は溶接施工中に時々刻々変化する。時間（０，
１，，．．，ｎ，）毎の各値を添え字をつけ、符号ｇｔ
０，ｇｔ１，．．．の様に表し図４に示す。これにより
時々刻々補正された溶接トーチの溶接施工位置をＰｔ
０，Ｐｔ１，．．．で表す。符号ＡＲは回転方向を表し
ている。また回転面は、ロボットＲＢのロボット座標系
ＲＦにおいて、ｘｙ平面上に存在しているものとする。
【００１０】以下、上記説明したシステム構成を前提
に、図１及び図２または図３に示した事例について本説
明の方法を実施する手順について説明を行う。先ず、溶
接線Ｌの中心位置Ｏを求める為にレーザーセンサＳで溶
接線Ｌ上の２点をサーチする。サーチした２点は図２に
おける位置Ｐ１，Ｐ２として求められる。ここで点Ｐ
１，Ｐ２はロボット座標系上の点としてＰ１＝（Ｐｘ
１，Ｐｙ１，Ｐｚ１），Ｐ２＝（Ｐｘ２，Ｐｙ２，Ｐｚ
２）として表される。ここで、溶接線Ｌの回転面はｘｙ
平面上にあるのでＰｚ１＝Ｐｚ２となり、これをＰｚと
する。溶接線Ｌの中心位置Ｏは、 （Ｏｘ，Ｏｙ，Ｏ
ｚ）で表され２点Ｐ１，Ｐ２から、
に、図１及び図２または図３に示した事例について本説
明の方法を実施する手順について説明を行う。先ず、溶
接線Ｌの中心位置Ｏを求める為にレーザーセンサＳで溶
接線Ｌ上の２点をサーチする。サーチした２点は図２に
おける位置Ｐ１，Ｐ２として求められる。ここで点Ｐ
１，Ｐ２はロボット座標系上の点としてＰ１＝（Ｐｘ
１，Ｐｙ１，Ｐｚ１），Ｐ２＝（Ｐｘ２，Ｐｙ２，Ｐｚ
２）として表される。ここで、溶接線Ｌの回転面はｘｙ
平面上にあるのでＰｚ１＝Ｐｚ２となり、これをＰｚと
する。溶接線Ｌの中心位置Ｏは、 （Ｏｘ，Ｏｙ，Ｏ
ｚ）で表され２点Ｐ１，Ｐ２から、
【００１１】
【数１】 と求められる。ベクトルｇをロボット座標系の成分で
（ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ）で表すと溶接線Ｌの中心位置Ｏと
溶接線Ｌ’の中心位置Ｏ’との差から、ｇｘ＝Ｏｘ−Ｏ
ｘ’，ｇｙ＝Ｏｙ−Ｏｙ’，ｇｚ＝０と求められる。最
初の時刻の補正ベクトルｇｔ０は、ロボット座標系の成
分で（ｇｔ０ｘ，ｇｔ０ｙ，ｇｔ０ｚ）で表すと偏心を
表すベクトルｇから、ｇｔ０ｘ＝ｇｘ，ｇｔ０ｙ＝ｇ
ｙ，ｇｔ０ｚ＝ｇｚと求められる。
（ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ）で表すと溶接線Ｌの中心位置Ｏと
溶接線Ｌ’の中心位置Ｏ’との差から、ｇｘ＝Ｏｘ−Ｏ
ｘ’，ｇｙ＝Ｏｙ−Ｏｙ’，ｇｚ＝０と求められる。最
初の時刻の補正ベクトルｇｔ０は、ロボット座標系の成
分で（ｇｔ０ｘ，ｇｔ０ｙ，ｇｔ０ｚ）で表すと偏心を
表すベクトルｇから、ｇｔ０ｘ＝ｇｘ，ｇｔ０ｙ＝ｇ
ｙ，ｇｔ０ｚ＝ｇｚと求められる。
【００１２】次いで、ロボットに溶接線追従動作を開始
させる。最初の時刻の補正ベクトルにより教示された溶
接施工位置をＰｔ’からＰｔ０へ移動させる。すなわ
ち、Ｐｔ０をロボット座標系の成分で（Ｐｔ０ｘ，Ｐｔ
０ｙ，Ｐｔ０ｚ）で表すと、 Ｐｔ０ｘ＝Ｐｔ’ｘ＋ｇｔ０ｘ Ｐｔ０ｙ＝Ｐｔ’ｙ＋ｇｔ０ｙ Ｐｔ０ｚ＝Ｐｚ と求められる。さらに、補正ベクトルを教示された溶接
施工位置Ｐｔ’を中心とｇｔ［ｎ］して、溶接線Ｌの回
転ＡＲと等しい角速度Ωで回転させる。角速度Ωは、時
刻ｎからｎ＋１に回転する角度である。これをロボット
座標系の成分で表すと、ｇｔ［ｎ］ｘ＝｜ｇｔ｜ｃｏｓ
（Ω×ｎ＋θ０）＋Ｐｔ０ｘ ｇｔ［ｎ］ｙ＝｜ｇｔ｜ｓｉｎ（Ω×ｎ＋θ０）＋Ｐｔ
０ｙ ｇｔ［ｎ］ｚ＝Ｐｔ０ｚ ここでθ０は、ｇｔ０のロボット座標系Ｘ軸となす角で θ０＝ａＴａｎ（ｇｔ０ｙ／ｇｔ０ｘ） で求められる。この補正ベクトルを用いて溶接施工位置
を刻々と移動させた結果、時刻ｎでの予想溶接施工位置
はＰｔ［ｎ］＝ｇｔ［ｎ］＋Ｐｔ’となる。これによ
り、溶接線Ｌが偏心回転運動を開始しても、溶接トーチ
の溶接施工位置は、偏心回転に倣って移動する。
させる。最初の時刻の補正ベクトルにより教示された溶
接施工位置をＰｔ’からＰｔ０へ移動させる。すなわ
ち、Ｐｔ０をロボット座標系の成分で（Ｐｔ０ｘ，Ｐｔ
０ｙ，Ｐｔ０ｚ）で表すと、 Ｐｔ０ｘ＝Ｐｔ’ｘ＋ｇｔ０ｘ Ｐｔ０ｙ＝Ｐｔ’ｙ＋ｇｔ０ｙ Ｐｔ０ｚ＝Ｐｚ と求められる。さらに、補正ベクトルを教示された溶接
施工位置Ｐｔ’を中心とｇｔ［ｎ］して、溶接線Ｌの回
転ＡＲと等しい角速度Ωで回転させる。角速度Ωは、時
刻ｎからｎ＋１に回転する角度である。これをロボット
座標系の成分で表すと、ｇｔ［ｎ］ｘ＝｜ｇｔ｜ｃｏｓ
（Ω×ｎ＋θ０）＋Ｐｔ０ｘ ｇｔ［ｎ］ｙ＝｜ｇｔ｜ｓｉｎ（Ω×ｎ＋θ０）＋Ｐｔ
０ｙ ｇｔ［ｎ］ｚ＝Ｐｔ０ｚ ここでθ０は、ｇｔ０のロボット座標系Ｘ軸となす角で θ０＝ａＴａｎ（ｇｔ０ｙ／ｇｔ０ｘ） で求められる。この補正ベクトルを用いて溶接施工位置
を刻々と移動させた結果、時刻ｎでの予想溶接施工位置
はＰｔ［ｎ］＝ｇｔ［ｎ］＋Ｐｔ’となる。これによ
り、溶接線Ｌが偏心回転運動を開始しても、溶接トーチ
の溶接施工位置は、偏心回転に倣って移動する。
【００１３】ところで、図３に示すように、溶接施工中
にレーザーセンサＳによる検出で、溶接線上の位置ＰＬ
が求められる。このとき、溶接線の検出位置ＰＬから、
溶接線が円弧形状から歪んでいるかを表す量ｄとして、
検出点ＰＬから溶接線Ｌの円中心位置Ｏまでの距離から
基準となる溶接線Ｌ’の半径Ｒを引いた量を求める。す
なわち ｄ＝｜ＰＬ−Ｏ｜−Ｒ である。歪み量ｄをレ
ーザーセンサＳにより検出した位置ＰＬと共に記憶し、
そのデータが表す点がツール先端点位置に到達した際、
前記予想溶接施工位置Ｐｔ［ｎ］から溶接線Ｌ”の中心
位置Ｏ″方向へ前記歪み量ｄだけ差し引くことで、溶接
線の歪みを考慮した溶接施工位置Ｐを求める。式は Ｐ＝Ｐｔ［ｎ］＋ｄ×（Ｐｔ［ｎ］−Ｏ）／｜Ｐｔ
［ｎ］−Ｏ｜ となる。
にレーザーセンサＳによる検出で、溶接線上の位置ＰＬ
が求められる。このとき、溶接線の検出位置ＰＬから、
溶接線が円弧形状から歪んでいるかを表す量ｄとして、
検出点ＰＬから溶接線Ｌの円中心位置Ｏまでの距離から
基準となる溶接線Ｌ’の半径Ｒを引いた量を求める。す
なわち ｄ＝｜ＰＬ−Ｏ｜−Ｒ である。歪み量ｄをレ
ーザーセンサＳにより検出した位置ＰＬと共に記憶し、
そのデータが表す点がツール先端点位置に到達した際、
前記予想溶接施工位置Ｐｔ［ｎ］から溶接線Ｌ”の中心
位置Ｏ″方向へ前記歪み量ｄだけ差し引くことで、溶接
線の歪みを考慮した溶接施工位置Ｐを求める。式は Ｐ＝Ｐｔ［ｎ］＋ｄ×（Ｐｔ［ｎ］−Ｏ）／｜Ｐｔ
［ｎ］−Ｏ｜ となる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対象ワークを回転させながらロボットが経路移動命令を
実行しない状態で溶接作業やシーリング作業を実行する
際、ロボットツール先端を偏心回転運動する作業対象に
倣いながら、さらにレーザーセンサによるリアルタイム
トラッキングで変形のある作業対象を倣うようにしたの
で、溶接作業やシーリング作業を、従来に比べて簡単な
教示作業で質の高い作業を行うことができるようになっ
た。
対象ワークを回転させながらロボットが経路移動命令を
実行しない状態で溶接作業やシーリング作業を実行する
際、ロボットツール先端を偏心回転運動する作業対象に
倣いながら、さらにレーザーセンサによるリアルタイム
トラッキングで変形のある作業対象を倣うようにしたの
で、溶接作業やシーリング作業を、従来に比べて簡単な
教示作業で質の高い作業を行うことができるようになっ
た。
【図１】 本発明の一実施形態の溶接トーチの自動倣い
装置の構成を示す概略図である。
装置の構成を示す概略図である。
【図２】 回転軸方向から見たワークＷ’と溶接トーチ
Ｔが溶接線Ｌを溶接する際の教示位置を示した図であ
る。
Ｔが溶接線Ｌを溶接する際の教示位置を示した図であ
る。
【図３】 レーザーセンサを用いた場合の、回転軸方向
から見たワークＷ’と溶接トーチＴが溶接線Ｌを溶接す
る際の教示位置を示した図である。
から見たワークＷ’と溶接トーチＴが溶接線Ｌを溶接す
る際の教示位置を示した図である。
【図４】 溶接線Ｌに倣いながら移動する溶接トーチの
溶接施工位置ｇｔ［ｎ］の軌跡を示す図である。
溶接施工位置ｇｔ［ｎ］の軌跡を示す図である。
１０ モータＭの制御装置 ２０ ロボット制御装置 ３０ 溶接ワイヤ送給モータ ４０ 溶接電源 ５０ 溶接シールドガスボンベ ６０ 溶接ワイヤ容器 ７０ 溶接指令ケーブル ＲＢ ロボット本体 Ｔ 溶接トーチ Ｓ タッチセンサ Ｗ 溶接対象ワーク Ｗ’ リング部材 ＲＬ 対象ワークを回転させるローラ Ｍ ローラＲＬを駆動するモータ Ｌ 溶接線 Ｌ’ 偏心が無い溶接線 Ｐ１，Ｐ２ 溶接線Ｌ上の点 ＲＦ ロボットＲＢのロボット座標系 ｘ ロボット座標系ＲＦのｘ方向 ｙ ロボット座標系ＲＦのｙ方向 ｚ ロボット座標系ＲＦのｚ方向 Ｏ 溶接線Ｌの中心位置 Ｏ’ 溶接線Ｌ’の中心位置 ＡＲ 対象ワークＷの回転方向 ｇ 偏心ベクトル ｇｔ 補正ベクトル Ｐｔ 溶接線Ｌの溶接施工位置 Ｐｔ’教示された溶接施工位置 Ｐｔ０，Ｐｔ１，．．．Ｐｔ［ｎ］ 時間変化する溶接
施工位置 ｇｔ０，ｇｔ１，．．．ｇｔ［ｎ］ 時間変化する補正
ベクトル θ０ 補正ベクトルｇｔ０のロボット座標系ＲＦのＸ方
向となす角
施工位置 ｇｔ０，ｇｔ１，．．．ｇｔ［ｎ］ 時間変化する補正
ベクトル θ０ 補正ベクトルｇｔ０のロボット座標系ＲＦのＸ方
向となす角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守田 隆一 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 4E081 BA27 EA24 EA32 EA54 EA56
Claims (4)
- 【請求項１】 ロボット制御装置と、該ロボット制御装
置によって制御されるロボットと、該ロボットに支持さ
れた溶接トーチ等のツールと、溶接対象ワークを回転さ
せる手段と、前記溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線
の位置を検出するセンサを含む溶接ロボットシステムを
用いて溶接作業を実行するに際して前記ロボットに溶接
線追従動作を行わせる方法であって、 前記ワークが回転する前に前記センサを用いて溶接対象
ワーク上の円弧形状の溶接線を検出し、 前記円弧形状の溶接線の位置から円中心位置を算出し、 前記ワークが回転する前に前記ワークの回転中心位置を
記憶し、 その回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円中心位置
との差から求めた偏心方向を記憶し、 その偏心方向を前記回転中心位置を中心に前記ワークの
回転速度で回転させた場合の位置を計算し、 前記円弧形状の溶接線の偏心回転した位置を求め、その
溶接線の位置に前記ロボットに支持された溶接トーチを
追従させることを特徴とするロボットツールの自動倣い
方法。 - 【請求項２】 ロボット制御装置と、該ロボット制御装
置によって制御されるロボットと、該ロボットに支持さ
れた溶接トーチ等のツールと、溶接対象ワークを回転さ
せる手段と、前記溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線
の位置を検出するレーザーセンサを含む溶接ロボットシ
ステムを用いて溶接作業を実行するに際して前記ロボッ
トに溶接線追従動作を行わせる方法であって、 前記ワークが回転する前に前記レーザーセンサを用いて
溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線位置を検出し、 前記円弧形状の溶接線の位置から円中心位置を算出し、 前記ワークが回転する前に前記ワークの回転中心位置を
記憶し、 その回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円中心位置
との差から求めた偏心方向を記憶し、 その偏心方向を前記回転中心位置を中心に前記ワークの
回転速度で回転させた場合の位置を計算し、 前記円弧形状の溶接線の偏心回転した位置を求め、 前記レーザーセンサを用いて溶接対象ワーク上の円弧形
状の溶接線位置を検出し、 検出結果を表すデータを記憶し、 そのデータが表す溶接線上の点がツール先端位置に到来
する直前前記記憶されたデータを読み出して前記溶接線
の偏心回転した位置を加味し、補間点位置補正量を計算
し、 前記計算された補間点位置補正量に基づいて補正された
補間点位置を計算し、 その補間点位置に前記ロボットに支持された溶接トーチ
先端を移動させることを特徴とするロボットツールの自
動倣い方法。 - 【請求項３】 ロボット制御装置と、該ロボット制御装
置によって制御されるロボットと、該ロボットに支持さ
れた溶接トーチ等のツールと、溶接対象ワークを回転さ
せる手段と、前記溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線
の位置を検出するセンサを含む溶接ロボットシステムに
おけるロボットツールの自動倣い装置であって、 前記ワークが回転する前に前記センサを用いて溶接対象
ワーク上の円弧形状の溶接線を検出する手段と、 前記円弧形状の溶接線の位置から円中心位置を算出する
手段と、 前記ワークが回転する前に前記ワークの回転中心位置を
記憶する手段と、 その回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円中心位置
との差から求めた偏心方向を記憶する手段と、 その偏心方向を前記回転中心位置を中心に前記ワークの
回転速度で回転させた場合の位置を計算し、前記円弧形
状の溶接線の偏心回転した位置を求める手段と、 その溶接線の位置に前記ロボットに支持された溶接トー
チを追従させる手段とを含むことを特徴とするロボット
ツールの自動倣い装置。 - 【請求項４】 ロボット制御装置と、該ロボット制御装
置によって制御されるロボットと、該ロボットに支持さ
れた溶接トーチ等のツールと、溶接対象ワークを回転さ
せる手段と、前記溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線
の位置を検出するレーザーセンサを含む溶接ロボットシ
ステムにおけるロボットツールの自動倣い装置であっ
て、 前記ワークが回転する前に前記レーザーセンサを用いて
溶接対象ワーク上の円弧形状の溶接線位置を検出する手
段と、 前記円弧形状の溶接線の位置から円中心位置を算出する
手段と、 前記ワークが回転する前に前記ワークの回転中心位置を
記憶する手段と、 その回転中心位置と前記円弧形状の溶接線の円中心位置
との差から求めた偏心方向を記憶する手段と、 その偏心方向を前記回転中心位置を中心に前記ワークの
回転速度で回転させた場合の位置を計算し、前記円弧形
状の溶接線の偏心回転した位置を求める手段と、 前記レーザーセンサを用いて溶接対象ワーク上の円弧形
状の溶接線位置を検出し、検出結果を表すデータを記憶
する手段と、 そのデータが表す溶接線上の点がツール先端位置に到来
する直前前記記憶されたデータを読み出して前記溶接線
の偏心回転した位置を加味し、補間点位置補正量を計算
する手段と、 前記計算された補間点位置補正量に基づいて補正された
補間点位置を計算し、その補間点位置に前記ロボットに
支持された溶接トーチ先端を移動させる手段とを含むこ
とを特徴とするロボットツールの自動倣い装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000008367A JP2001198676A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | ロボットツールの自動倣い方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000008367A JP2001198676A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | ロボットツールの自動倣い方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001198676A true JP2001198676A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=18536645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000008367A Pending JP2001198676A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | ロボットツールの自動倣い方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001198676A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102078997A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-01 | 济南华奥电焊机有限公司 | 小管径管道焊接专用机 |
| JP7469264B2 (ja) | 2021-07-28 | 2024-04-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 造形装置の制御方法、造形装置及びプログラム |
-
2000
- 2000-01-17 JP JP2000008367A patent/JP2001198676A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102078997A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-01 | 济南华奥电焊机有限公司 | 小管径管道焊接专用机 |
| JP7469264B2 (ja) | 2021-07-28 | 2024-04-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 造形装置の制御方法、造形装置及びプログラム |
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