JP2006099166A - 溶接ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 予め溶接前にワークの位置ずれを検出する際、その検出動作を容易に実施することのできる、溶接ロボットの制御装置を提供する。
【解決手段】 溶接ロボット１０の制御装置２０は、ワークＷに対して溶接を施すための溶接トーチを用いて予め教示された移動軌跡に基づいてワークＷに対して溶接を施す溶接ロボットを制御する一方、所定位置に設置される複数のワークＷの位置ずれを検出するためのものであって、移動軌跡を教示する際に併せて教示される溶接トーチ１４の動作開始点Ａと、その動作開始点ＡからワークＷの方向にある方向指示点Ｂとを通る直線上を、溶接トーチ１４をワークＷに向けて移動させ、溶接トーチ１４が移動されたことにより、溶接トーチ１４がワークＷの表面に接触したことが検出されたとき、そのときの溶接トーチ１４の位置を、複数のワークＷの位置ずれを検出するための位置データとして取得する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ワーク（被溶接物）に対して溶接を行う溶接ロボットの制御装置に関するものである。

従来、作業ロボットには、溶接の対象となる複数のワーク同士を例えばアーク溶接によって接合させる溶接ロボットがある。この溶接ロボットでは、いわゆるティーチング＆プレイバック方式が用いられていることが多い。このティーチング＆プレイバック方式は、ワークの溶接位置に沿った溶接トーチの移動軌跡が教示データとして予め作業員等によって設定され、あるいは例えばレーザセンサのセンシング動作によって溶接位置を検出することによりワークの溶接位置に沿った溶接トーチの移動軌跡が教示データとして設定され、その教示データをそれ以降の溶接トーチによる溶接作業に利用する方式である。

一方、溶接作業においては、ワークを溶接するための溶接作業台等に設置する場合に、治具の締め付け具合等によってワークごとに位置ずれが生じることがある。例えば、特許文献１の公報には、溶接前に予めワークの位置ずれを検出して、検出された位置ずれ量を予め設定された教示データに反映させることにより、正確な移動軌跡で溶接を行い得る方法が提案されている。

特開平５−２００５５１号公報

この公報における制御では、予め溶接前に位置ずれを検出する際、以下の方法が用いられている。すなわち、この溶接ロボットには、溶接トーチのほかにワークとの接触を検出するためのタッチセンサ及びピンが溶接トーチに略並設されて設けられている。ワークには、予めマーキングが施され、溶接ロボットのピンがそのマーキングに向かって移動するように、作業者等が手動で又はキーボード等を備える操作装置から移動量を入力する。ピンが被溶接物に接触すると、タッチセンサがそれを検出し、そのときのピンの位置を位置データとして取り込んで、予め入力された位置データと比較することにより位置ずれ量を算出するようにしている。

しかしながら、上記公報における制御では、ピンを被溶接物のマーキングに向かって移動させる際、その移動動作を手動又は操作装置からの入力操作によって行っていたために、非常に長時間を要するとともに、作業者等にとっては面倒な作業を発生させていた。

本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、予め溶接前にワークの位置ずれを検出する際、その検出動作を容易に実施することのできる、溶接ロボットの制御装置を提供することを、その課題とする。

上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

本願発明によって提供される溶接ロボットの制御装置は、被溶接物に対して溶接を施すための溶接トーチを用いて予め教示された移動軌跡に基づいて、前記被溶接物に対して溶接を施す溶接ロボットを制御する一方、所定位置に設置される複数の被溶接物の位置ずれを検出するための制御装置であって、前記移動軌跡を教示する際に併せて教示される前記溶接トーチの動作開始点と、その動作開始点から前記被溶接物の方向にある任意の空間上の点とを通る直線上を、前記溶接トーチを前記被溶接物に向けて移動させる移動手段と、前記移動手段によって前記溶接トーチが移動されたことにより、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことを検出する検出手段と、前記検出手段によって前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことが検出されたとき、そのときの前記溶接トーチの位置を、複数の被溶接物の位置ずれを検出するための位置データとして取得する取得手段と、を備えることを特徴としている（請求項１）。

なお、前記取得手段によって取得される位置データは、基準となる被溶接物に対する基準位置データと他の各被溶接物に対する位置データであり、各被溶接物に対して前記位置データと基準位置データとの差を算出し、その差データを用いて各被溶接物の移動軌跡の教示データを補正する補正手段をさらに備えるとよい（請求項２）。

また、前記検出手段は、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面と接触したことにより、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことを検出するとよい（請求項３）。

また、前記検出手段は、前記溶接トーチと前記被溶接物の表面との間の距離が所定の距離関係になったことにより、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことを検出するとよい（請求項４）。

この構成によれば、制御装置は、予め溶接前に被溶接物の位置ずれを検出するための位置データを取得しようとする際、例えば移動軌跡を教示する際、溶接トーチの動作開始点と、その動作開始点から前記被溶接物の方向にある任意の点とが例えば作業者等によって設定入力されると、この２点を通る直線上を、溶接トーチを被溶接物に向けて移動させる。次いで、溶接トーチが被溶接物の表面と、例えば接触したことが検出されると、その検出されたときの溶接トーチの位置を位置データとして取得する。

上記動作が行われることにより、例えば予め溶接前に被溶接物の位置ずれを検出する際、位置ずれを検出するための位置データを容易にかつ確実に取得することができる。従来では、各被溶接物の位置ずれを検出するためのピン等の移動動作を、手動又は操作装置からの入力操作によって行っていたために、非常に長時間を要するとともに、作業者等にとっては面倒な作業を発生させていたが、上記の構成により、これらの問題点を解消することができる。

また、位置データとしては、基準となる被溶接物に対する基準位置データと他の各被溶接物に対する位置データとが取得されるが、基準位置データを取り直すときは、既に先の基準位置データの取得の際に溶接トーチの移動方向を指示するための動作開始点と任意の点が教示されているので、改めてこれらの点を教示する必要がなく、直ちに溶接トーチを移動させて位置データを取得することができる。

好ましい実施の形態によれば、前記溶接トーチの動作開始点と、その動作開始点から前記被溶接物の方向にある任意の点とを位置データとして記憶する記憶手段を備え、前記移動手段は、前記記憶手段によって記憶された位置データに基づいて、前記溶接トーチを前記被溶接物に向けて移動させるとよい（請求項５）。

本願発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本願発明に係る溶接ロボットの制御装置を含む制御システムを示す構成図である。この制御システムは、溶接ロボットに設けられた溶接トーチによりワーク（被溶接物）に対して溶接を行うものであり、特にこの制御システムは、複数のワークに対して溶接を行う前に各ワークの位置ずれを検出する制御、いわゆるプリセンシング制御における方法を提供するものである。

この制御システムは、溶接ロボット１０と、ロボット制御装置２０と、溶接電源装置３０とによって大略構成されている。

溶接ロボット１０は、ワークＷに対して例えばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１０は、フロア等に固定されるベース部材１１と、それに６本の軸を介して連結された６本のアーム１２と、６本のアーム１２の両端又は片端に設けられた６個の駆動モータ（サーボモータ）１３（一部図示略）とによって構成されている。

溶接ロボット１０には、最も先端側に設けられたアーム１２の先端部に、溶接トーチ１４が設けられている。溶接トーチ１４は、溶加材としての例えば直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１５をワークＷの所定の溶接位置に導くものである。

溶接ロボット１０の上部には、ワイヤ送給装置１６が設けられている。ワイヤ送給装置１６は、溶接トーチ１４に対して溶接ワイヤ１５を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置１６は、溶接ワイヤ１５が巻回された図示しないリールと、リールを回転させる送給モータ１７とによって構成され、送給モータ１７は、溶接電源装置３０によって回転駆動される。

ワイヤ送給装置１６には、溶接ワイヤ１５を案内するためのコイルライナ１９が接続され、コイルライナ１９の先端は、溶接トーチ１４に接続されている。溶接ワイヤ１５は、溶接トーチ１４から外部に突出して消耗電極として機能する。すなわち、溶接電源装置３０によって溶接ワイヤ１５の先端とワークＷとの間にアークを発生させてその熱で溶接ワイヤ１５を溶融させることにより、ワークＷに対して溶接が施される。

６個の駆動モータ１３は、それぞれロボット制御装置２０からの駆動信号によって回転駆動され、この各駆動モータ１３が回転駆動されることにより、各アーム１２が変位し、結果的に溶接トーチ１４が上下前後左右に移動可能とされる。

なお、各駆動モータ１３には、図示しないエンコーダが設けられている。エンコーダの出力は、ロボット制御装置２０に与えられ、ロボット制御装置２０では、エンコーダの出力によって各駆動モータ１３の回転位置が検出される。従って、ロボット制御装置２０では、各駆動モータ１３の回転位置から各アーム１２の変位状態と先端のアーム１２に取り付けられた溶接トーチ１４の現在位置を認識するようになっている。

ロボット制御装置２０は、溶接ロボット１０の動作を制御するためのものである。ロボット制御装置２０は、予め記憶されている作業プログラム及び図示しないエンコーダからの現在位置情報等に基づいて、溶接ロボット１０の各駆動モータ１３を駆動制御して、溶接トーチ１４を動作開始点からワークＷの溶接点、その溶接点から他の溶接点、あるいは溶接点から退避点（位置）に移動させる。

溶接電源装置３０は、図示しない溶接電源を備えており、溶接電源は溶接トーチ１４とワークＷとの間に溶接電圧を供給するものである。また、溶接電源装置３０は、所定のタイミングでワイヤ送給装置１６の送給モータ１７を駆動させる機能をも有している。

図２は、ロボット制御装置２０及びその周辺機器の構成を示すブロック図である。ロボット制御装置２０は、マイクロコンピュータ等によって構成される制御部２１、メモリ部２２、サーボ駆動部２３、現在位置監視部２４、溶接制御部２５、及び接触検出部２６によって構成されている。制御部２１には、操作装置２７が接続されている。サーボ駆動部２３には、溶接ロボット１０に設けられた６つの駆動モータ１３がそれぞれ接続されている。現在位置監視部２４には、６つの駆動モータ１３にそれぞれ設けられた６つのエンコーダ２８が接続されている。また、溶接制御部２５及び接触検出部２６には、溶接電源装置３０が接続されている。

制御部２１は、本ロボット制御装置２０の制御中枢となるものであり、予めメモリ部２２に記憶された作業プログラム、操作装置２７からの操作信号、あるいはエンコーダ２８からの現在位置情報等に基づいて、所定のデータ処理を行い、サーボ駆動部２３に動作指令を与えることにより、駆動モータ１３を回転駆動させ、溶接トーチ１４を移動させる。

また、制御部２１は、後述するように、プリセンシング制御において、作業者等によって入力される、溶接トーチ１４の動作開始点Ａ（図４参照）、及びその動作開始点Ａを基準にして溶接トーチ１４が移動する方向を示す方向指示点Ｂ（図４参照）を示す位置データに基づいて、溶接トーチ１４を移動させる機能を有する。この溶接トーチ１４の移動制御は、溶接トーチ１４をワークＷに接触させるためのものである。

また、制御部２１は、溶接トーチ１４とワークＷとが接触したことを検出する接触検出部２６からの出力と、その検出時の６個の駆動モータ１３のエンコーダ２８からの出力とに基づいて、溶接トーチ１４の接触位置を位置データとしてメモリ部２２に記憶させる機能を有する。すなわち、制御部２１は、溶接トーチ１４がワークＷに接触すると、溶接トーチ１４の移動を停止させ、そのときの６個のエンコーダ２８によって検出される各駆動モータ１３の回転位置を位置データとしてメモリ部２２に記憶させる。さらに、溶接トーチ１４とワークＷとが接触したときの溶接トーチ１４の位置データに基づいて各ワークＷの位置ずれを補正する機能を有する。これについては、後述する。

メモリ部２２には、溶接ロボット１０の一連の移動や動作等を定めた作業プログラムが格納されている。作業プログラムには、そのような移動命令とともに、溶接を開始させる溶接開始命令や、衝突検出処理及び停止処理等が含まれている。

また、メモリ部２２には、この作業プログラムが実行される際に必要なデータが記憶される。例えば、メモリ部２２には、上記した溶接トーチ１４の動作開始点Ａ、及び方向指示点Ｂを示す位置データが記憶される。また、ワークＷの溶接部分である移動軌跡の教示点データが記憶される。さらには、各ワークＷの位置ずれを補正するための位置データが記憶される（詳細は後述）。なお、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データ、教示点データ及び位置ずれを補正するための位置データは、具体的には溶接トーチ１４の先端を動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂや教示位置等にセットしたときの６個のエンコーダ２８から出力される６個の駆動モータ２６の回転位置を示すデータ群である。

サーボ駆動部２３は、制御部２１からの駆動信号に基づいて各駆動モータ１３に対して駆動信号を出力するものである。

現在位置監視部２４は、各駆動モータ１３に配置されたエンコーダ２８からの検出信号により、溶接トーチ１４の現在位置を監視するものである。

溶接制御部２５は、制御部２１からの各種命令及び現在位置監視部２４からの位置信号に基づいて溶接電源装置３０によって溶接トーチ１４による溶接を行わせるものである。

接触検出部２６は、溶接電源装置３０からの制御信号（電圧）に基づいて溶接トーチ１４とワークＷとの接触を検出するものである。具体的には、通電の有無の変化（「有」から「無」に変化する状態と「無」から「有」に変化する状態の両方を含む。）を検出することにより、溶接トーチ１４とワークＷとの接触位置が検出される。この接触検出部２６からの検出信号は、制御部２１に送られ、制御部２１において溶接トーチ１４とワークＷとが接触したことが認識されるようになっている。

操作装置２７は、図略の複数の操作ボタンを有し、溶接時の自動運転モード又は手動モードの選択、起動、開始、停止等の各種動作をユーザによる操作によって可能にするものである。制御部２１は、この操作装置２７からの操作信号を受け取ることにより所定のデータ処理を行う。本実施形態では、例えば作業者等による操作によってこの操作装置２７から、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂを示す位置データが入力されたり、プリセンシング制御を行う旨が入力されたりする。

次に、上記構成における作用について、図３の作業手順を示す図、図４のワークＷの斜視図、並びに図５に示すフローチャートを参照して説明する。

この実施形態では、溶接ロボット１０によってワークＷに溶接が施されるとき、ロボット制御装置２０によって以下に示す手順で制御され、各ワークＷにおける位置ずれが検出される。

すなわち、図３に示すように、第１工程として、ロボット制御装置２０を教示点データ入力モードに設定して基準となるワークＷ（以下、「基準ワークＷｓ」という。）に対して実際に溶接する際に必要な教示点データが取得される。

次いで、第２工程として、ロボット制御装置２０を基準位置データ入力モードに設定して同一の基準ワークＷｓに対してプリセンシング制御によって基準となる位置データ（以下、「基準位置データ」という。）が取得される。

次に、第３工程として、ロボット制御装置２０を対象位置データ入力モードに設定して基準ワークＷｓとは異なる、本来溶接を行うべきワークＷ（以下、「溶接対象ワークＷｐ」という。）に対してプリセンシング制御が自動で行われることによって、その溶接対象ワークＷｐにおける位置データ（以下、「対象位置データ」という。）が取得される。

次に、第４工程として、ロボット制御装置２０を教示点補正モードに設定して基準ワークＷｓの基準位置データと、溶接対象ワークＷｐの対象位置データとに基づいて新たな教示点データ（第１工程で取得された教示点データを補正したデータ）が算出される。そして、溶接モードにおいては、この新たな教示点データに基づいて、実際に溶接動作が行われる。

以下、各工程について詳述する。まず、第１工程では、基準ワークＷｓが溶接作業台等に設置され、溶接ロボット１０を手動又は操作装置２７からの操作入力によって溶接トーチ１４が実際の溶接軌跡に沿ってなぞられることにより、図４に示すように、複数の溶接教示点Ｐ１〜Ｐ５が教示点データとしてロボット制御装置２０に取り込まれる。この教示点データは、メモリ部２２に一旦記憶される。

次いで、第２工程では、教示点データが取得された同一の基準ワークＷｓを用いてプリセンシング制御が行われる。具体的には、図５に示すように、ロボット制御装置２０の制御部２１によって、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが既に取得されているか否かが判別される（Ｓ１）。この判別は、対象位置データ入力モードや、例えば同一形状のワークＷであってもロットが異なる場合には、教示点データを取り直すとともに、これに併せて基準位置データを取り直すことがあり、基準位置入力モードでも基準位置データを取り直す場合は、プリセンシング制御において既に動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが取得されており、改めて取得する必要がないので、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データの取得が必要であるか否かを判別するものである。

動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが未だ取得されていなければ（Ｓ１：ＮＯ）、続いて、ロボット制御装置２０の制御部２１によって、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが操作装置２７を用いて作業者等によって入力されたか否かが判別される（Ｓ２）。一方、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが既に取得されていれば（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２の処理はスキップされる。

ここで、方向指示点Ｂとは、動作開始点Ａに位置する溶接トーチ１４の動作方向を示す点であり、通常、作業者等によって例えば動作開始点Ａと基準ワークＷｓとの間における任意の空間上の点に設定される。なお、方向指示点Ｂは、動作開始点Ａと基準ワークＷｓとに間の空間上に位置するのであれば、その空間上の任意な位置に設定されればよい。すなわち、動作開始点Ａから基準ワークＷを見たときに、基準ワークＷの輪郭の内側に位置する点であればよい。また、基準ワークＷｓを越える空間上の位置に方向指示点Ｂを設定するようにしてもよい。

作業者等は、溶接トーチ１４の先端が動作開始点Ａに位置するように手動で溶接トーチ１４を移動させ、動作開始点Ａにおける溶接トーチ１４の位置を動作開始点Ａとすべき設定を行う。続いて、作業者等は、溶接トーチ１４の先端が方向指示点Ｂに位置するように手動で溶接トーチ１４を移動させ、方向指示点Ｂにおける溶接トーチ１４の位置を方向指示点Ｂとすべき設定を行う。

これにより、制御部２１は、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが入力されたと判別し（Ｓ２：ＹＥＳ）、各位置における溶接トーチ１４の位置データを取得している現在位置監視部２４からの当該位置データをメモリ部２２に記憶させる。

なお、この動作開始点Ａとしては、ロボット制御装置２０が予め認識している溶接トーチ１４の退避点（溶接動作を行わないときに溶接トーチ１４を退避しておく予め定められた点）を採用するようにしてもよい。

次に、制御部２１は、位置データ（図４に示す点Ｃにおける位置データ）を取得する旨の操作が作業者等によって入力されたか否かを判別する（Ｓ３）。作業者等は、基準位置データを取得する旨の操作装置２７の操作ボタンを押下すると、制御部２１は、基準位置データを取得する旨の操作が作業者等によって入力されたと判別し（Ｓ３：ＹＥＳ）、予めメモリ部２２に記憶されているサーチプログラムを読み出し、実行させる。ここで、サーチプログラムとは、位置ずれを補正するための基準位置データを取得するために、溶接トーチ１４を移動させる処理を含むプログラムである。

また、このサーチプログラムが実行されるときには、溶接トーチ１４の移動速度（サーチ時の速度）、検出論理（ワークＷが無しの状態から有りの状態を検出するのか、又はワークＷが有りの状態から無しの状態を検出するのか）、無検出距離（ワークＷを検出する最大距離）等を設定するようにしてもよい。なお、溶接トーチ１４の移動速度は、適当な速度に変更可能とされてもよい。

具体的には、制御部２１は、溶接トーチ１４を一旦、動作開始点Ａに移動させ（Ｓ４）、溶接トーチ１４の先端が方向指示点Ｂに向くように溶接トーチ１４を移動させる（Ｓ５）。制御部２１は、溶接トーチ１４の先端が基準ワークＷｓに接触するまで溶接トーチ１４を移動させる。なお、方向指示点Ｂに達するまでに溶接トーチ１４が基準ワークＷｓに接触しない場合には、方向指示点Ｂを越えてその延長線上を基準ワークＷｓに向けて移動させる。

次いで、制御部２１は、溶接トーチ１４が基準ワークＷｓの表面に接触するか否かを判別する（Ｓ６）。これは、溶接電源装置３０からの制御信号に基づいて接触検出部２６において溶接トーチ１４と基準ワークＷｓとが図４に示すＣ点において接触したことが検出され、接触検出部２６から制御部２１にその旨の信号が送られたことにより判別される。制御部２１は、溶接トーチ１４が基準ワークＷｓの表面に接触したと判別すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、溶接トーチ１４の移動を停止させる（Ｓ７）。そして、現在位置監視部２４において位置データが取得される（Ｓ８）。

次いで、制御部２１は、基準位置データ入力モードであるか否かを判別し（Ｓ９）、基準位置データ入力モードであれば（Ｓ９：ＹＥＳ）、取得した位置データを基準位置データとしてメモリ部２２の基準位置データの記憶領域に記憶させる（Ｓ１０）。なお、基準位置データが再度取り直しの場合は、新たに取得された基準位置データは、メモリ部２２のすでに記憶されている基準位置データに上書きされる。一方、基準位置データ入力モードでなければ、すなわち、対象位置データ入力モードであれば（Ｓ９：ＮＯ）、取得した位置データを対象位置データとしてメモリ部２２の対象位置データの記憶領域に記憶させる（Ｓ１２）。

次に、第３工程では、基準ワークＷｓに代えて、溶接すべき溶接対象ワークＷｐが溶接作業台等に設置され、対象位置データ入力モードが設定されて溶接対象ワークＷｐに対してプリセンシング制御が行われる。なお、基準ワークＷｓは、第２工程の終了後、教示データに基づいて溶接トーチ１４が溶接部に沿って移動されることにより実際の溶接が行われてもよい。

作業者等によって溶接対象ワークＷｐが溶接作業台等に設置され、対象位置データ入力モードが設定されると、制御部２１は、図５のフローチャートに示したプリセンシング制御と同様の制御を行う。すなわち、制御部２１は、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが既に取得されているか否かを判別する（Ｓ１）。対象位置データ入力モードでは、基準位置データ入力モードでの基準位置データを取得する処理において、動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データが既に取得されているから、ステップＳ１は常にＹＥＳとなり、制御部２１は、ステップ２をスキップしてステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、位置データ（図４に示す点Ｃにおける位置データ）を取得する旨の操作が作業者等によって入力されたか否かが判別され、作業者等が基準位置データを取得する旨の操作ボタンを押下すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部２１は、予めメモリ部２２に記憶されているサーチプログラム及び動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂの位置データを読み出す。

そして、溶接トーチ１４を動作開始点Ａに移動させ（Ｓ４）、溶接トーチ１４を動作開始点Ａから方向指示点Ｂに向けて溶接トーチ１４の先端が溶接対象ワークＷｐに接触するまで移動させる（Ｓ５）。

次に、溶接トーチ１４が溶接対象ワークＷｐの表面に接触するか否かが判別され（Ｓ６）、溶接トーチ１４が方向指示点Ｂを越えて溶接対象ワークＷｐと接触すると、（Ｓ６：ＹＥＳ）、溶接トーチ１４の移動を停止させる（Ｓ７）。そして、現在位置監視部２４において位置データが取得される（Ｓ８）。

次いで、制御部２１は、基準位置データ入力モードであるか否かを判別し（Ｓ９）、基準位置データ入力モードであれば（Ｓ９：ＹＥＳ）、取得した位置データを基準位置データとしてメモリ部２２の基準位置データの記憶領域に記憶させる（Ｓ１０）。一方、基準位置データ入力モードでなければ、すなわち、対象位置データ入力モードであれば（Ｓ９：ＮＯ）、取得した位置データを対象位置データとしてメモリ部２２の対象位置データの記憶領域に記憶させる（Ｓ１２）。今回は、対象位置データ入力モードであるので、取得された位置データは対象位置データとしてメモリ部２２の対象位置データの記憶領域に記憶される。

次に、第４工程では、図６に示すように、第３工程で取得した溶接対象ワークＷｐの対象位置データと、第２工程において取得した基準ワークＷｓの基準位置データと比較し、その差（具体的には各駆動モータ１３の基準位置における回転位置のデータと対象位置における回転位置のデータの差データ）を位置ずれ量として求める（Ｓ１２）。そして、第１工程において教示して求めた教示点データを位置ずれ量のデータで補正して、実際に溶接動作を行う（Ｓ１３）。

より具体的には、図７に示すように、基準ワークＷｓの基準位置データ（Ｃ点参照）と溶接対象ワークＷｐの対象位置データ（Ｃ′点参照）との位置が異なる場合には、両者の差分ΔＣを算出する。そして、第１工程において取得した基準ワークＷｓの教示点データを読み出して、上記差分ΔＣを読み出した教示点データに加算し、新たな教示点データを算出する。そして、溶接対象ワークＷｐに対して溶接を行う際、新たな教示点データに基づいて溶接を行う。新たな教示点データには、位置ずれ量が補正されているため、正確な位置に溶接を行うことができる。

このように、上記した制御処理では、予め溶接前にワークＷの位置ずれを検出する際、予め動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂを設定しておけば、プリセンシング制御によって位置ずれを検出するための基準位置データや対象位置データを容易にかつ確実に取得することができる。したがって、従来では、各ワークＷの位置ずれを表す位置データを手動又は操作装置２７による入力によって行っていたために、非常に長時間を要するとともに、作業者等にとっては面倒な作業を発生させていたが、上記の構成により、これらの問題点を解消することができる。例えば、プリセンシングに要する時間は、従来の構成において要する時間に比べ、約１／２になるものと予想され、溶接軌跡を教示する時間（プリセンシングに要する時間を含む）全体に対してプリセンシングに要する時間は、約１／３〜１／２と推定されるので、全体として約２５％の時間を削減されると推定される。

特に、本実施形態に係るロボット制御装置２０によれば、ワークＷが同一形状でロットが異なる場合の基準位置データの取り直しや形状の類似した他のワークＷ等に対して基準位置データを取得する際、先のワークＷについて基準位置データの取得処理が行われていると、その取得処理で取得された動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂに基づく溶接トーチ１４の移動経路のデータを利用することができるので、この場合にも動作開始点Ａ及び方向指示点Ｂを教示させる作業が不要となり、迅速に基準位置データを取得することができる。

なお、溶接ロボット１０では、溶接トーチ１４を停止させるとき、慣性のためわずかに惰走する。そのため、溶接トーチ１４とワークＷとの接触点を検出する際、溶接ロボット１０（溶接トーチ１４）が惰走し、本来の正確な位置が検出されず誤差が乗ずることになるが、溶接部を教示する際にも溶接ロボット１０（溶接トーチ１４）が惰走するため、その誤差分がキャンセルされる。そのため、溶接部に対して正確な接触点を検出することができる。

また、上記では、プリセンシング制御においてワークＷに対して一つの接触点（図４のＣ点参照）における対象位置データを取得する場合を説明したが、これに代えて、図８に示すように、複数の接触点Ｃ１，Ｃ２，‥における補正データを取得するようにしてもよい。この場合、各接触点Ｃ１，Ｃ２，‥に対して、動作開始点Ａ１，Ａ２，‥及び方向指示点Ｂ１，Ｂ２，‥を設定すればよい。これにより、ワークＷの溶接部における位置精度を上げることができる。

また、上記のプリセンシング制御では、一次元の方向のみについて説明したが、これに代えて、二次元又は三次元の方向を組み合わせて行ってもよい。このようにすれば、ずれの方向が複数ある場合に、より精度よく対象位置データを取得することができる。例えば、図９に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向について複数の接触点Ｃ１，Ｃ２，‥における対象位置データを取得するようにしてもよい。

もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、溶接トーチ１４をワークＷに直接接触させて基準位置データや対象位置データを取得する方法に基づくプリセンシング制御について説明したが、これに代えて、光（例えばレーザ光）、磁気、又は静電容量等を用いた非接触型のセンサを用いて溶接トーチ１４とワークＷとが所定の位置関係に達したことを検出した上で、対象位置データを取得するようにしてもよい。すなわち、位置検出センサの先端を直接ワークＷに接触させる方法（位置検出センサの先端からワークＷまでの距離が「０」となる位置を検出する方法）であってもよく、位置検出センサの先端とワークＷとの間の距離が所定の距離となる位置を検出する方法であってもよい。

本願発明に係る溶接ロボットの制御装置を含む制御システムを示す構成図である。 ロボット制御装置とその周辺装置の構成を示すブロック図である。 プリセンシング制御の作業手順を説明するための図である。 ワークに対する動作開始点、方向指示点、接触点を説明するための図である。 本願発明の作用を説明するためのフローチャートである。 本願発明の作用を説明するためのフローチャートである。 接触点のずれ量を説明するための図である。 ワークに対する動作開始点、方向指示点、接触点を説明するための図である。 ワークに対する動作開始点、方向指示点、接触点を説明するための図である。

符号の説明

１０ 溶接ロボット
１４ 溶接トーチ
２０ ロボット制御装置
２１ 制御部
２２ メモリ部
２３ サーボ駆動部
２４ 現在位置監視部
２５ 溶接制御部
２６ 接触検出部
２７ 操作装置
３０ 溶接電源装置
Ａ 動作開始点
Ｂ 方向指示点
Ｃ 接触点
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 被溶接物に対して溶接を施すための溶接トーチを用いて予め教示された移動軌跡に基づいて、前記被溶接物に対して溶接を施す溶接ロボットを制御する一方、所定位置に設置される複数の被溶接物の位置ずれを検出するための制御装置であって、
   前記移動軌跡を教示する際に併せて教示される前記溶接トーチの動作開始点と、その動作開始点から前記被溶接物の方向にある任意の空間上の点とを通る直線上を、前記溶接トーチを前記被溶接物に向けて移動させる移動手段と、
   前記移動手段によって前記溶接トーチが移動されたことにより、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことを検出する検出手段と、
   前記検出手段によって前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことが検出されたとき、そのときの前記溶接トーチの位置を、複数の被溶接物の位置ずれを検出するための位置データとして取得する取得手段と、
   を備えることを特徴とする、溶接ロボットの制御装置。
2. 前記取得手段によって取得される位置データは、基準となる被溶接物に対する基準位置データと他の各被溶接物に対する位置データであり、各被溶接物に対して前記位置データと基準位置データとの差を算出し、その差データを用いて各被溶接物の移動軌跡の教示データを補正する補正手段をさらに備える、請求項１に記載の溶接ロボットの制御装置。
3. 前記検出手段は、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面と接触したことにより、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことを検出する、請求項１又は２記載の溶接ロボットの制御装置。
4. 前記検出手段は、前記溶接トーチと前記被溶接物の表面との間の距離が所定の距離関係になったことにより、前記溶接トーチが前記被溶接物の表面に対して所定の位置関係に達したことを検出する、請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接ロボットの制御装置。
5. 前記溶接トーチの動作開始点と、その動作開始点から前記被溶接物の方向にある任意の点とを位置データとして記憶する記憶手段を備え、
   前記移動手段は、前記記憶手段によって記憶された位置データに基づいて、前記溶接トーチを前記被溶接物に向けて移動させる、請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接ロボットの制御装置。

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