JP2006272529A - Industrial robot controlling device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an industrial robot controlling device capable of curtailing residual vibration of a welding torch during its stoppage as much as possible without being affected by the mass of an arm and/or posture of the welding robot. <P>SOLUTION: A welding robot controlling device 20 is equipped with a deceleration control means, designed to control the deceleration for individual joints in a way to attain the following formula: Deci≤(Wvamp/Li)×(Ki/Ii). In this formula, [Deci] represents the deceleration [rad/s<SP>2</SP>]; [Wvamp] indicates the maximum permissible amplitude [mm] of the welding torch; [Li] shows distance from the tip of the welding torch to the rotation axis of each joint; [Ki] represents the spring constant of the reduction gear [N/rad]; and [Ii] indicates inertia moment at each joint [kg m<SP>2</SP>]. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本願発明は、ワーク(被溶接物)に対して例えばアーク溶接を行う産業用ロボットの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an industrial robot that performs, for example, arc welding on a workpiece (workpiece).

従来、ワークに対してアーク溶接を行う多関節溶接ロボットにおいては、例えば複数のアームと、それらのアームをそれぞれ変移させるためのモータ(サーボモータ)とが設けられている。各アームと各モータとの間には、モータのトルクを増大させるための減速機が設けられている。この減速機には、通常、ばね要素が含まれているのであるが、例えばアームの先端に取り付けられた溶接トーチを移動させ、ワーク上の所望の溶接開始点で停止させる場合、上記ばね要素が作用して反力が生じ、溶接トーチの先端が振動してしまうことがある(以下、この振動のことを「残留振動」という)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an articulated welding robot that performs arc welding on a workpiece, for example, a plurality of arms and a motor (servo motor) for shifting each of the arms are provided. A reduction gear for increasing the torque of the motor is provided between each arm and each motor. The reduction gear normally includes a spring element. For example, when the welding torch attached to the tip of the arm is moved and stopped at a desired welding start point on the workpiece, the spring element is There is a case where the reaction force is generated and the tip of the welding torch vibrates (hereinafter, this vibration is referred to as “residual vibration”).

この残留振動が生じると、アーク溶接に不具合を生じさせることがある。すなわち、通常、溶接トーチを溶接開始点で停止させてからアーク溶接を行う場合、上記残留振動が完全に収束しないうちに、すなわち残留振動が生じている最中に、アーク溶接を開始すると、スパッタが増大し、アーク溶接後のワークの外観を損ねることがある。そのため、残留振動が生じるときには、その残留振動が完全に収束し終えるまで待機してからアーク溶接を開始する必要がある。   If this residual vibration occurs, it may cause a problem in arc welding. That is, normally, when arc welding is performed after stopping the welding torch at the welding start point, if arc welding is started before the residual vibration is completely converged, that is, while the residual vibration is occurring, spattering is performed. May increase, and the appearance of the workpiece after arc welding may be impaired. Therefore, when residual vibration occurs, it is necessary to wait until the residual vibration has completely converged before starting arc welding.

したがって、従来では、上記残留振動が生じるとき、その残留振動が収まってからアーク溶接を開始しているため、溶接作業の全体時間が増大するといった問題点がある。特に、移動している溶接トーチを急速に減速させて溶接トーチを停止させると、溶接トーチの残留振動は顕著に現れるため、残留振動が収束するまでの待機時間が延びることになり、溶接作業時間がさらに増大する。   Therefore, conventionally, when the residual vibration occurs, arc welding is started after the residual vibration is settled, and therefore there is a problem that the total time of the welding work increases. In particular, when the moving welding torch is decelerated rapidly and the welding torch is stopped, the residual vibration of the welding torch appears prominently. Therefore, the waiting time until the residual vibration converges increases, and the welding work time Increases further.

下記特許文献1には、溶接作業の全体時間を短縮するための溶接ロボットの加減速時間決定方法が記載されている。すなわち、特許文献1に記載の技術は、溶接ロボットの姿勢の変化にともなう負荷(溶接トーチ)の移動を、溶接ロボットの教示点の位置、姿勢や各軸の動作方向、動作速度からなる教示データと、溶接ロボットの各アームの質量や重心位置とから計算し、溶接ロボットの各関節の加減速時間を決定する方法である。   Patent Document 1 below describes a method for determining the acceleration / deceleration time of a welding robot for reducing the overall time of welding work. In other words, the technique described in Patent Document 1 is based on teaching data including the position and orientation of teaching points of the welding robot, the operating direction of each axis, and the operating speed, as the load (welding torch) moves in accordance with the change in the attitude of the welding robot. And calculating the acceleration / deceleration time of each joint of the welding robot by calculating from the mass and the center of gravity position of each arm of the welding robot.

特開平7−261822号公報JP-A-7-261822

上記特許文献1に記載の技術によれば、溶接ロボットの各関節を駆動するモータの許容ピークトルクを最大限に利用することができるので、溶接ロボットの溶接作業をより短時間で終了させることができる。しかしながら、上記特許文献1に記載の技術は、各関節に設けられる減速機のばね要素を考慮しているものとは言えず、そのため、このばね要素によって生じる残留振動を抑えることはできないといった欠点を有する。   According to the technique described in Patent Document 1, the allowable peak torque of the motor that drives each joint of the welding robot can be utilized to the maximum, so that the welding operation of the welding robot can be completed in a shorter time. it can. However, the technique described in Patent Document 1 cannot be said to take into account the spring element of the reduction gear provided in each joint, and therefore has the disadvantage that it cannot suppress residual vibration caused by this spring element. Have.

ところで、上記の溶接トーチの停止時における残留振動の振動幅は、多関節溶接ロボットの構成や姿勢等によっても増大する。すなわち、例えば多関節溶接ロボットを構成する一つのアームの重量が従来のものより重くなると、各関節における残留振動の振動周波数は小さくなる。すなわち、一般に、溶接トーチが直線運動する場合、溶接トーチにおける固有振動数は以下の式によって表される。   By the way, the vibration width of the residual vibration when the welding torch is stopped increases depending on the configuration and posture of the articulated welding robot. That is, for example, when the weight of one arm constituting the multi-joint welding robot becomes heavier than the conventional one, the vibration frequency of the residual vibration in each joint becomes small. That is, generally, when the welding torch moves linearly, the natural frequency in the welding torch is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、fは固有振動数、Kはばね定数、mは質量を示す。   Here, f is a natural frequency, K is a spring constant, and m is mass.

すなわち、ばね定数Kは一定であるため、質量mが大きくなると、固有振動数fは小さくなる。固有振動数fが小さくなると、上記した溶接トーチの停止時における残留振動の振幅幅が大きくなる。   That is, since the spring constant K is constant, the natural frequency f decreases as the mass m increases. When the natural frequency f is decreased, the amplitude width of the residual vibration when the welding torch is stopped is increased.

また、例えば多関節溶接ロボットが伸張した状態を考えると、この状態では各関節における慣性モーメントが非常に大きくなる。すなわち、一般に、溶接トーチが回転運動する場合、溶接トーチにおける固有振動数は以下の式によって表される。   Further, for example, when considering a state where the multi-joint welding robot is extended, in this state, the moment of inertia at each joint becomes very large. That is, generally, when the welding torch rotates, the natural frequency in the welding torch is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、fは固有振動数、Kはばね定数、Jは慣性モーメントを示す。   Here, f is a natural frequency, K is a spring constant, and J is a moment of inertia.

すなわち、ばね定数Kは一定であるため、慣性モーメントJが大きくなると、固有振動数fは小さくなる。固有振動数fが小さくなると、上記した溶接トーチの停止時における残留振動の振幅幅が大きくなる。   That is, since the spring constant K is constant, when the moment of inertia J increases, the natural frequency f decreases. When the natural frequency f is decreased, the amplitude width of the residual vibration when the welding torch is stopped is increased.

これらのように、溶接ロボットのアームの質量が増大したり、溶接ロボットの姿勢が伸張したりした場合には、残留振動の振幅幅が大きくなり、残留振動がより顕在化する。   As described above, when the mass of the arm of the welding robot is increased or the posture of the welding robot is extended, the amplitude width of the residual vibration is increased, and the residual vibration becomes more obvious.

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、溶接トーチの停止時における残留振動を、アームの質量や溶接ロボットの姿勢に影響されずに可能な限り抑えることのできる産業用ロボット制御装置を提供することを、その課題とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and can suppress residual vibration when the welding torch is stopped as much as possible without being affected by the mass of the arm or the posture of the welding robot. An object of the present invention is to provide an industrial robot controller.

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。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本願発明の第1の側面によって提供される産業用ロボット制御装置は、複数の関節を有する産業用ロボットの各関節に設けられた複数のサーボモータの駆動力を減速機を介してアームに伝達することにより、前記アームの先端に設けられた加工ツールを教示軌道上で移動させ、前記加工ツールを減速させることにより、前記加工ツールをワーク上の加工処理における特定位置に到達させ、前記特定位置において加工処理を行う産業用ロボットの制御装置であって、前記加工ツールを減速させるとき、下式が成立するように産業用ロボットの各関節の減速度を制御する減速制御手段を備えることを特徴としている(請求項1)。   The industrial robot control apparatus provided by the first aspect of the present invention transmits the driving force of a plurality of servo motors provided at each joint of an industrial robot having a plurality of joints to an arm via a reduction gear. By moving the machining tool provided at the tip of the arm on the teaching trajectory and decelerating the machining tool, the machining tool reaches a specific position in the machining process on the workpiece. A control device for an industrial robot that performs processing, characterized by comprising a deceleration control means for controlling the deceleration of each joint of the industrial robot so that the following equation is satisfied when the processing tool is decelerated: (Claim 1).

Figure 2006272529
Figure 2006272529

上式において、
「Deci」は各関節の減速度[rad/sec2](iは関節番号、i=1,2,‥)、「Wvamp」は前記加工ツールの許容最大振動幅[mm]、「Li」は前記加工ツールの先端と各関節の回転中心軸との距離[mm](iは関節番号、i=1,2,‥)、「Ki」は前記減速機のばね定数[N/rad](iは関節番号、i=1,2,‥)、「Ii」は各関節における慣性モーメント[kg・m2](iは関節番号、i=1,2,‥)をそれぞれ示す。
In the above formula,
“Deci” is the deceleration [rad / sec 2 ] of each joint (i is the joint number, i = 1, 2,...), “Wvamp” is the allowable maximum vibration width [mm] of the machining tool, and “Li” is The distance [mm] between the tip of the processing tool and the rotation center axis of each joint (i is the joint number, i = 1, 2,...), “Ki” is the spring constant [N / rad] (i Is a joint number, i = 1, 2,..., And “Ii” is a moment of inertia [kg · m 2 ] (i is a joint number, i = 1, 2,...) At each joint.

この構成によれば、加工ツールを減速させるとき、上式が成立するように産業用ロボットの各関節の減速度が制御されるので、加工ツールを特定位置に到達させるときの残留振動を適切に抑制することができる。また、上式によれば、慣性モーメントが考慮されているため、アームの質量や産業用ロボットの姿勢に影響されずに可能な限り残留振動を抑えることができる。なお、ここで「加工ツール」とは、例えばアーク溶接、スポット溶接又はレーザ溶接等の溶接処理を行うための溶接トーチやプラズマ切断又はレーザ切断等の切断処理を行うための切断装置等をいう。特に、スポット溶接においては、上記した残留振動を抑制する方法は、スポット溶接の打点位置への移動時に特に有効である。残留振動が十分に抑制されていないときに、スポット溶接のための打点動作を行うと、ナゲットの品質に重要な加圧力制御が正確に機能しなくなり、チリやヒュームが増える要因になるからである。また、「特定位置」とは、加工開始位置、加工途中の位置、又は加工終了位置等をいう。   According to this configuration, when the machining tool is decelerated, the deceleration of each joint of the industrial robot is controlled so that the above equation is satisfied, so that the residual vibration when the machining tool reaches a specific position is appropriately adjusted. Can be suppressed. Further, according to the above equation, since the moment of inertia is taken into account, the residual vibration can be suppressed as much as possible without being affected by the mass of the arm or the attitude of the industrial robot. Here, the “processing tool” refers to, for example, a welding torch for performing a welding process such as arc welding, spot welding, or laser welding, or a cutting device for performing a cutting process such as plasma cutting or laser cutting. In particular, in spot welding, the above-described method for suppressing residual vibration is particularly effective when moving to the spot welding spot position. This is because when the spot vibration for spot welding is performed when the residual vibration is not sufficiently suppressed, the pressurizing control, which is important for the nugget quality, will not function correctly, which will increase dust and fume. . The “specific position” refers to a machining start position, a position in the middle of machining, a machining end position, or the like.

また、上記産業用ロボット制御装置において、前記特定位置は加工開始位置であるとよい(請求項2)。   In the industrial robot control apparatus, the specific position may be a machining start position.

また、本願発明の第2の側面によって提供される産業用ロボット制御装置は、前記加工ツールを動作開始位置から加工開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行し、前記加工開始位置に移動後に加工処理を行う産業用ロボットの制御装置であって、前記複数の教示ステップのうち、前記加工ツールを前記加工開始位置に移動させる内容を含む教示ステップにおいて、本願発明の第1の側面によって提供される産業用ロボット制御装置の減速制御手段による前記加工ツールの減速制御を行うことを特徴としている(請求項3)。   The industrial robot control apparatus provided by the second aspect of the present invention executes a plurality of teaching steps for moving the processing tool from the operation start position to the processing start position, and moves to the processing start position. A control device for an industrial robot that performs machining processing later, wherein the teaching step includes a content of moving the machining tool to the machining start position among the plurality of teaching steps, and is provided by the first aspect of the present invention. According to the present invention, the machining tool is controlled to be decelerated by the decelerating control means of the industrial robot controller.

この構成によれば、複数の教示ステップのうち、加工ツールを加工開始位置に移動させる内容を含む教示ステップにおいて減速制御が行われ、他の教示ステップでは減速制御が行われないので、減速制御が必要な適切なタイミングで減速制御を行うことができ、全体の溶接時間を容易に短縮することができる。   According to this configuration, the deceleration control is performed in the teaching step including the content of moving the machining tool to the machining start position among the plurality of teaching steps, and the deceleration control is not performed in the other teaching steps. Deceleration control can be performed at a necessary appropriate timing, and the entire welding time can be easily shortened.

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。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本願発明に係るロボット制御装置が適用されるロボット制御システムを示す構成図である。このロボット制御システムは、溶接ロボットに設けられた溶接トーチ(後述)によってワーク(被溶接物)Wに対してアーク溶接を施すものであり、特に本実施形態に係るロボット制御システムは、溶接トーチのワークW上の溶接開始位置において生じる残留振動を可能な限り抑える制御(以下、「残留振動抑制制御」という。)を備えている。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a robot control system to which a robot control apparatus according to the present invention is applied. This robot control system performs arc welding on a workpiece (workpiece to be welded) W by a welding torch (described later) provided in a welding robot. In particular, the robot control system according to the present embodiment includes a welding torch. There is provided a control (hereinafter referred to as “residual vibration suppression control”) for suppressing as much as possible the residual vibration generated at the welding start position on the workpiece W.

このロボット制御システムは、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。   This robot control system is roughly constituted by a welding robot 10, a robot control device 20, and a welding power supply device 30.

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、フロア等の適当な箇所に固定されるベース部材11と、それに複数の軸を介して連結された複数のアーム12と、複数のアーム12の両端又は片端に設けられた複数の減速機(図示略)及び複数の駆動モータ(サーボモータ)13(一部図示略)とによって構成されている。   The welding robot 10 automatically performs, for example, arc welding on the workpiece W. The welding robot 10 includes a base member 11 fixed to an appropriate place such as a floor, a plurality of arms 12 connected to the base member 11 via a plurality of axes, and a plurality of arms 12 provided at both ends or one end of the arms 12. A reduction gear (not shown) and a plurality of drive motors (servo motors) 13 (partially omitted) are configured.

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。   The welding robot 10 is provided with a welding torch 14 at the distal end portion of the arm 12 provided on the most distal end side. The welding torch 14 guides a welding wire 15 having a diameter of, for example, about 1 mm as a filler material to a predetermined welding position of the workpiece W.

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。   A wire feeding device 16 is provided on the upper portion of the welding robot 10. The wire feeding device 16 is for feeding the welding wire 15 to the welding torch 14. The wire feeding device 16 includes a reel (not shown) around which the welding wire 15 is wound, and a feeding motor 17 that rotates the reel. The feeding motor 17 is rotationally driven by a welding power source device 30.

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18が接続され、コイルライナ18の先端は、溶接トーチ14に接続されている。これにより、ワイヤ送給装置16によって送り出された溶接ワイヤ15は、コイルライナ18を介して溶接トーチ14に導かれる。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。   A coil liner 18 for guiding the welding wire 15 is connected to the wire feeder 16, and the tip of the coil liner 18 is connected to the welding torch 14. As a result, the welding wire 15 delivered by the wire feeding device 16 is guided to the welding torch 14 via the coil liner 18. The welding wire 15 projects outward from the welding torch 14 and functions as a consumable electrode. That is, welding is performed on the workpiece W by generating an arc between the tip of the welding wire 15 and the workpiece W by the welding power source device 30 and melting the welding wire 15 with the heat.

駆動モータ13は、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。   The drive motor 13 is rotationally driven by a drive signal from the robot control device 20, and the respective drive motors 13 are rotationally driven, whereby each arm 12 is displaced, and as a result, the welding torch 14 moves up, down, front, back, left, and right. It is possible.

なお、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溶接トーチ14の現在位置を認識するようになっている。   The drive motor 13 is provided with an encoder (not shown). The output of the encoder is given to the robot controller 20, and the robot controller 20 recognizes the current position of the welding torch 14 by the output of the encoder.

本実施形態に係る溶接ロボット10は、図1に示すように、複数の関節を有する多関節溶接ロボットであり、これら複数の関節を複合動作させることにより、図2に示すように、溶接トーチ14を所定の動作開始点S0から複数の教示点Pn(n=1,2,‥、図2ではnは2つ)を介して、アーク溶接が行われる溶接開始点ASに移動させるようになっている。すなわち、溶接トーチ14は、動作開始点S0から教示点P1までの教示軌跡W1、教示点P1から教示点P2までの教示軌跡W2、教示点P2から溶接開始点ASまでの教示軌跡W3を通過するようになっている。   A welding robot 10 according to the present embodiment is a multi-joint welding robot having a plurality of joints as shown in FIG. 1, and a welding torch 14 as shown in FIG. Is moved from a predetermined operation start point S0 to a welding start point AS where arc welding is performed via a plurality of teaching points Pn (n = 1, 2,..., N in FIG. 2). Yes. That is, the welding torch 14 passes the teaching locus W1 from the operation start point S0 to the teaching point P1, the teaching locus W2 from the teaching point P1 to the teaching point P2, and the teaching locus W3 from the teaching point P2 to the welding start point AS. It is like that.

溶接トーチ14が図2に示す教示軌跡を通過して溶接開始点ASに到達する際、通常、減速機(図略)のばね要素に起因して反力が生じ、溶接トーチ14の先端において残留振動が生じる。そこで、本実施形態では、ロボット制御装置20において溶接トーチ14の溶接開始点ASにおいて生じる残留振動を抑制するための残留振動抑制制御が行われる。この残留振動抑制制御の詳細については後述する。   When the welding torch 14 passes the teaching locus shown in FIG. 2 and reaches the welding start point AS, a reaction force is usually generated due to the spring element of the reduction gear (not shown) and remains at the tip of the welding torch 14. Vibration occurs. Therefore, in the present embodiment, residual vibration suppression control is performed in the robot control device 20 to suppress residual vibration that occurs at the welding start point AS of the welding torch 14. Details of this residual vibration suppression control will be described later.

図1に戻り、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教示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をワークWの所定の溶接位置に移動させる。   Returning to FIG. 1, the robot control device 20 is for controlling the operation of the welding robot 10. The robot control device 20 drives and controls each drive motor 13 of the welding robot 10 based on a pre-stored teaching work program, current position information from an encoder (not shown), etc. Move to the welding position.

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との間に高電圧の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。   The welding power source device 30 includes a welding power source (not shown), and the welding power source supplies a high welding voltage between the welding torch 14 and the workpiece W. Moreover, the welding power supply device 30 also has a function of driving the feeding motor 17 of the wire feeding device 16 at a predetermined timing.

図3は、ロボット制御装置20の内部構成及びその周辺装置を示すブロック図である。ロボット制御装置20は、CPU21、RAM22、ROM23、タイマ(TIMER)24、ハードディスク25、ティーチングペンダントI/F26、操作ボックスI/F27、及びサーボドライバI/F28を備えており、各部はバス(BUS)31によって相互に接続されている。   FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the robot control device 20 and its peripheral devices. The robot control device 20 includes a CPU 21, a RAM 22, a ROM 23, a timer (TIMER) 24, a hard disk 25, a teaching pendant I / F 26, an operation box I / F 27, and a servo driver I / F 28. Each unit is a bus (BUS). 31 are connected to each other.

ティーチングペンダントI/F26には、ティーチングペンダント33が接続され、操作ボックスI/F27には、操作ボックス34が接続されている。また、サーボドライバI/F28には、ロボット制御装置20の内部に設けられた複数のサーボドライバ35が接続され、サーボドライバ35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、各駆動モータ13には減速機19がそれぞれ連結されている。   A teaching pendant 33 is connected to the teaching pendant I / F 26, and an operation box 34 is connected to the operation box I / F 27. The servo driver I / F 28 is connected to a plurality of servo drivers 35 provided in the robot control device 20, and the six drive motors 13 provided in the welding robot 10 are connected to the servo driver 35. A reduction gear 19 is connected to each drive motor 13.

CPU21は、本ロボット制御装置20の制御中枢となるものであり、予め定められた教示作業プログラム、ティーチングペンダント33や操作ボックス34からの操作信号、あるいは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、後述するROM23に格納された制御ソフトウェアにしたがって所定のデータ処理を行い、バス31及びサーボドライバI/F28を介してサーボドライバ35に動作指令を与える。これにより、駆動モータ13が回転駆動され、溶接トーチ14が移動される。   The CPU 21 serves as a control center of the robot control apparatus 20, and is based on a predetermined teaching work program, an operation signal from the teaching pendant 33 or the operation box 34, or current position information from an encoder (not shown). Then, predetermined data processing is performed according to control software stored in the ROM 23 described later, and an operation command is given to the servo driver 35 via the bus 31 and the servo driver I / F 28. Thereby, the drive motor 13 is rotationally driven, and the welding torch 14 is moved.

RAM22は、CPU21に対して作業領域を提供するものであり、計算データ等を一時的に記憶する。RAM22は、例えば後述する動作命令バッファ41、軌道バッファ42、補間点バッファ43、又は関節補間点バッファ44として機能する。   The RAM 22 provides a work area for the CPU 21 and temporarily stores calculation data and the like. The RAM 22 functions as, for example, an operation command buffer 41, a trajectory buffer 42, an interpolation point buffer 43, or a joint interpolation point buffer 44 described later.

ROM23には、溶接ロボットの動作を制御するためのソフトウェアが格納されている。また、ROM23には、本実施形態の残留振動抑制制御のための制御ロジックも格納されている。   The ROM 23 stores software for controlling the operation of the welding robot. The ROM 23 also stores control logic for residual vibration suppression control of this embodiment.

ハードディスク25は、溶接ロボット10の動作(衝突検出、停止処理等を含む)が定められた教示作業プログラム、この教示作業プログラムの実行条件を示すデータ、制御定数を示すデータ等を格納するものである。特に、本実施形態では、ハードディスク25には、溶接ロボット10の機構パラメータ(後述)が記憶されている。ハードディスク25には、溶接ロボット10の各関節のばね定数Ki(iは関節番号、i=1,2,‥)が関節ごとに記憶されている。また、ハードディスク25には、溶接トーチ14の溶接開始位置における許容残留振動幅Wvampが記憶されている。ここで、許容残留振動幅Wvampとは、溶接トーチ14によるアーク溶接が開始される際に許容できる残留振動の振動幅をいい、例えば約0.5mm以内とされている。これら、機構パラメータ、ばね定数Ki、及び許容残留振動幅Wvampは、後述する残留振動抑制制御に用いられるものである。   The hard disk 25 stores a teaching work program in which the operation of the welding robot 10 (including collision detection, stop processing, etc.), data indicating execution conditions of the teaching work program, data indicating control constants, and the like are stored. . In particular, in the present embodiment, the hard disk 25 stores mechanism parameters (described later) of the welding robot 10. The hard disk 25 stores a spring constant Ki (i is a joint number, i = 1, 2,...) Of each joint of the welding robot 10 for each joint. The hard disk 25 stores an allowable residual vibration width Wvamp at the welding start position of the welding torch 14. Here, the allowable residual vibration width Wvamp refers to the vibration width of the residual vibration that is allowable when arc welding by the welding torch 14 is started, and is, for example, within about 0.5 mm. These mechanism parameter, spring constant Ki, and allowable residual vibration width Wvamp are used for residual vibration suppression control described later.

タイマ24は、予め定められた定期時刻ごとに同期信号をCPU21に対して発生するものである。同期信号は、CPU21がサーボドライバ35に対して動作指令信号を出力する際の更新タイミングとして用いられる。   The timer 24 generates a synchronization signal to the CPU 21 at predetermined time intervals. The synchronization signal is used as an update timing when the CPU 21 outputs an operation command signal to the servo driver 35.

ティーチングペンダントI/F26は、ティーチングペンダント33とのインターフェースを司るものである。ティーチングペンダント33は、例えば表示装置33aとキーボード33bとを有し、溶接ロボット10の動作を手動で行う際にユーザによって操作されるものである。CPU21は、このティーチングペンダント33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とともに、ティーチングペンダント33に対して表示データを送ることにより、操作情報を表示させる。   The teaching pendant I / F 26 serves as an interface with the teaching pendant 33. The teaching pendant 33 has a display device 33a and a keyboard 33b, for example, and is operated by a user when the welding robot 10 is manually operated. The CPU 21 performs predetermined data processing by receiving an operation signal from the teaching pendant 33 and sends display data to the teaching pendant 33 to display operation information.

操作ボックスI/F27は、操作ボックス34とのインターフェースを司るものである。操作ボックス34は、自動運転モード又は手動モードの選択、起動、開始、及び停止等の各種操作をユーザによって可能にするものである。CPU21は、この操作ボックス34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。   The operation box I / F 27 serves as an interface with the operation box 34. The operation box 34 enables various operations such as selection, activation, start, and stop of the automatic operation mode or the manual mode by the user. The CPU 21 performs predetermined data processing by receiving an operation signal from the operation box 34.

サーボドライバI/F28は、サーボドライバ35とのインターフェースを司るものである。サーボドライバ35は、CPU21からの動作指令信号に基づいて、6つの駆動モータ13をそれぞれ駆動制御するものである。   The servo driver I / F 28 manages the interface with the servo driver 35. The servo driver 35 drives and controls each of the six drive motors 13 based on an operation command signal from the CPU 21.

図4は、CPU21及びRAM22の実際的な機能をブロックにして表した場合の構成図である。   FIG. 4 is a configuration diagram when the actual functions of the CPU 21 and the RAM 22 are represented as blocks.

ROM23に格納された制御ソフトウェアにしたがってCPU21で実現される機能としては、動作命令読み出し部36、軌道生成部37、補間点生成部38、関節補間点生成部39、及びサーボ出力部40によって表され、RAM22の機能としては、動作命令バッファ41、軌道バッファ42、補間点バッファ43、及び関節補間点バッファ44によって表される。なお、各バッファ41〜44は、FIFO(first-in first-out)バッファとして構成されており、先入れ及び先出しでデータが処理される。   Functions realized by the CPU 21 in accordance with the control software stored in the ROM 23 are represented by an operation command reading unit 36, a trajectory generation unit 37, an interpolation point generation unit 38, a joint interpolation point generation unit 39, and a servo output unit 40. The functions of the RAM 22 are represented by an operation command buffer 41, a trajectory buffer 42, an interpolation point buffer 43, and a joint interpolation point buffer 44. Each of the buffers 41 to 44 is configured as a FIFO (first-in first-out) buffer, and data is processed in first-in and first-out.

動作命令読み出し部36は、ハードディスク25に記憶される教示データから、溶接ロボット10の動作命令に関する情報(例えば座標、速度情報等のデータからなる軌道命令)を読み出し、動作命令バッファ41に格納する。   The operation command reading unit 36 reads information related to the operation command of the welding robot 10 from the teaching data stored in the hard disk 25 (for example, a trajectory command including data such as coordinates and speed information) and stores it in the operation command buffer 41.

軌道生成部37は、動作命令バッファ41から動作命令に関する情報(動作命令コマンド)を読み出し、それに基づいて溶接ロボット10の溶接トーチ14の作業軌道を三次元空間の直交座標上で計画する。軌道生成部37は、計画された軌道データを軌道バッファ42に格納する。なお、本実施形態の特徴である残留振動抑制制御は、主にこの軌道生成部37において実現されるようになっている。   The trajectory generation unit 37 reads out information (motion command command) related to the motion command from the motion command buffer 41, and plans the work trajectory of the welding torch 14 of the welding robot 10 on the orthogonal coordinates in the three-dimensional space based on the information. The trajectory generator 37 stores the planned trajectory data in the trajectory buffer 42. Note that the residual vibration suppression control, which is a feature of the present embodiment, is mainly realized in the trajectory generation unit 37.

補間点生成部38は、軌道バッファ42から軌道データを読み出し、その軌道データを「補間周期」と呼称される所定時間毎に分割し、補間周期毎に直交座標によって表される、溶接トーチ14が到達すべき位置、及び溶接トーチ14の姿勢を示す補間点データを算出する。軌道データは、図2に示したように、動作開始点S0から溶接開始点ASに至る溶接トーチ14の移動軌跡を複数の教示点Pnによって表すとともに、教示点Pn間の溶接トーチ14の移動方法を直線移動や円弧移動によって定義したものである。補間点生成部38は、隣接する教示点間において溶接トーチ14が通過すべき点とその点における溶接トーチ14の姿勢等のデータを補間周期毎に補間している。補間点生成部38は、算出した補間点データを補間点バッファ43に格納する。   The interpolation point generation unit 38 reads the trajectory data from the trajectory buffer 42, divides the trajectory data at predetermined times called “interpolation periods”, and the welding torch 14 represented by orthogonal coordinates for each interpolation period. Interpolation point data indicating the position to be reached and the attitude of the welding torch 14 is calculated. As shown in FIG. 2, the trajectory data represents the movement trajectory of the welding torch 14 from the operation start point S0 to the welding start point AS by a plurality of teaching points Pn, and a method for moving the welding torch 14 between the teaching points Pn. Is defined by linear movement or arc movement. The interpolation point generator 38 interpolates data such as a point to which the welding torch 14 should pass between adjacent teaching points and the attitude of the welding torch 14 at each point for each interpolation period. The interpolation point generation unit 38 stores the calculated interpolation point data in the interpolation point buffer 43.

関節補間点生成部39は、溶接トーチ14の到達位置、及び溶接トーチ14の姿勢を示す補間点データを、溶接ロボット10の各関節における関節角度を示すデータに逆変換する演算を行い、それを関節補間点バッファ44に一時的に記憶する。   The joint interpolation point generation unit 39 performs an operation of inversely converting the interpolation point data indicating the arrival position of the welding torch 14 and the attitude of the welding torch 14 into data indicating the joint angle at each joint of the welding robot 10, The joint interpolation point buffer 44 is temporarily stored.

関節補間点バッファ44に格納された、溶接ロボット10の各関節における関節角度を示すデータは、タイマ24によって発生される同期信号SYNCに同期してサーボ出力部40に通知される。そして、上記関節角度を示すデータは、サーボ出力部40から所定のタイミングでサーボドライバI/F28を介してサーボドライバ35へ各関節の位置指令(駆動モータ13に対する動作指令)として出力される。   Data indicating the joint angle at each joint of the welding robot 10 stored in the joint interpolation point buffer 44 is notified to the servo output unit 40 in synchronization with the synchronization signal SYNC generated by the timer 24. The data indicating the joint angle is output from the servo output unit 40 to the servo driver 35 via the servo driver I / F 28 as a position command for each joint (operation command for the drive motor 13) at a predetermined timing.

図5は、サーボドライバ35によるサーボ制御の概念を示すブロック図である。この図によると、溶接ロボット10の各関節における位置指令は、位置制御ブロック51に入力され、位置制御ブロック51の出力は、速度制御ブロック52に入力される。速度制御ブロック52の出力は、電流制御ブロック53に入力され、電流制御ブロック53の出力は、駆動モータ13に入力される。駆動モータ13の出力は、減速機19からなる減速機構のばね要素ブロック54を介して、負荷としてのアーム12に与えられる。   FIG. 5 is a block diagram showing the concept of servo control by the servo driver 35. According to this figure, the position command at each joint of the welding robot 10 is input to the position control block 51, and the output of the position control block 51 is input to the speed control block 52. The output of the speed control block 52 is input to the current control block 53, and the output of the current control block 53 is input to the drive motor 13. The output of the drive motor 13 is given to the arm 12 as a load via a spring element block 54 of a speed reduction mechanism including the speed reducer 19.

駆動モータ13には、電流検出ブロック55が接続され、電流検出ブロック55において駆動モータ13に流れる電流が検出され、その値は電流制御ブロック53にフィードバックされる。また、駆動モータ13には、エンコーダ56が接続され、エンコーダ56によって現在の回転速度(アーム12の移動速度に対応)のデータが取得され、その回転速度データは、位置制御ブロック51と速度制御ブロック52とにフィードバックされる。   A current detection block 55 is connected to the drive motor 13, a current flowing through the drive motor 13 is detected in the current detection block 55, and the value is fed back to the current control block 53. In addition, an encoder 56 is connected to the drive motor 13, and data on the current rotational speed (corresponding to the moving speed of the arm 12) is acquired by the encoder 56. 52.

位置制御ブロック51では、フィードバックされた回転速度データが積分ブロック57によって積分されることにより位置データに変換されて減算器61に入力され、この減算器61により位置指令(関節角度)に対する現在の位置(関節角度)の誤差データが演算される。この誤差データは増幅器58により所定のゲインKpp(以下、位置フィードバックゲインという。)でレベル補正が行なわれた後、加算器62に入力される。   In the position control block 51, the feedback rotational speed data is integrated by the integration block 57 to be converted into position data and input to the subtractor 61. The subtractor 61 uses the current position with respect to the position command (joint angle). Error data of (joint angle) is calculated. The error data is level-corrected by the amplifier 58 with a predetermined gain Kpp (hereinafter referred to as position feedback gain) and then input to the adder 62.

また、位置制御ブロック51では、溶接ロボット10の各関節における位置指令のデータは、微分ブロック59によって微分されることにより速度データに変換され、さらに増幅器60により所定のゲインKff(以下、速度フィードフォワードゲインという。)でレベル補正が行なわれた後、加算器62に入力される。加算器62では速度フィードフォワードゲインKffから出力される速度データと、位置フィードバックゲインKppから出力される誤差データとが加算されて、上述した速度制御ブロック52に出力される。   In the position control block 51, position command data at each joint of the welding robot 10 is converted into speed data by being differentiated by the differentiation block 59, and further, a predetermined gain Kff (hereinafter referred to as speed feed forward) is converted by the amplifier 60. After level correction is performed with the gain), the signal is input to the adder 62. The adder 62 adds the speed data output from the speed feedforward gain Kff and the error data output from the position feedback gain Kpp, and outputs the result to the speed control block 52 described above.

このように、溶接ロボット10の各関節における位置指令に対して駆動モータ13の動作をフィードバック制御させることにより、予め教示された教示データの再生動作をより正確に行うことができる。   In this way, by performing feedback control of the operation of the drive motor 13 with respect to the position command at each joint of the welding robot 10, the reproduction operation of the teaching data taught in advance can be performed more accurately.

次に、本実施形態の特徴である残留振動抑制制御について説明する。この残留振動抑制制御は、上述したように、軌道生成部37(図4参照)において実現され、軌道生成部37では、図6に示す手順で溶接ロボット10の各関節における減速度が算出される。そして、溶接ロボット10の各関節が算出された減速度の速度パターンで移動することにより、残留振動が抑制される。   Next, residual vibration suppression control, which is a feature of the present embodiment, will be described. As described above, this residual vibration suppression control is realized in the trajectory generation unit 37 (see FIG. 4), and the trajectory generation unit 37 calculates the deceleration at each joint of the welding robot 10 in the procedure shown in FIG. . Then, the residual vibration is suppressed by moving each joint of the welding robot 10 with the calculated deceleration speed pattern.

まず、ステップS1において、溶接開始点AS(図2参照)における溶接ロボット10の各関節の慣性モーメントIi(iは関節番号、i=1,2,‥)を算出する。より詳細には、溶接開始点ASにおける溶接ロボット10の各関節の慣性モーメントIiを、溶接開始点ASにおける溶接ロボット10の各関節の回転角度と、予め設定されている機構パラメータとを用いて、逆動力学演算を行うことにより算出する。   First, in step S1, inertia moment Ii (i is a joint number, i = 1, 2,...) Of each joint of welding robot 10 at welding start point AS (see FIG. 2) is calculated. More specifically, the inertia moment Ii of each joint of the welding robot 10 at the welding start point AS is determined using the rotation angle of each joint of the welding robot 10 at the welding start point AS and a preset mechanism parameter. Calculated by performing inverse dynamics calculation.

ここで、溶接ロボット10の機構パラメータとは、表1に示す4つの項目から構成され、すなわち関節に連結されるアーム12の質量、重心位置、慣性テンソル、及びリンクの長さのことである。なお、表1中の個数は、関節に連結されるアーム1つ当たりの値である。表1に示す「関節に連結されるリンクの質量」におけるリンクとは、図7に示す第1リンクL1又は第2リンクL2を示す。 Here, the mechanism parameters of the welding robot 10 are composed of the four items shown in Table 1, that is, the mass of the arm 12 connected to the joint, the position of the center of gravity, the inertia tensor, and the length of the link. In addition, the number in Table 1 is a value per one arm connected to the joint. The link in “the mass of the link connected to the joint” shown in Table 1 indicates the first link L 1 or the second link L 2 shown in FIG.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、溶接ロボット10には、図7に示すように、各関節を制御するための座標系として基準座標系とツール座標系とが設定されている。基準座標系は、溶接ロボット10の設置位置に固定的に設定されている。一方、ツール座標系は、溶接トーチ14の先端(ツールセンタポイントTCP)に設定されたもので、溶接トーチ14の移動に伴って移動する。すなわち、ツール座標系の原点位置の基準座標系における位置は、溶接トーチ14の移動によって変化する。   Here, as shown in FIG. 7, a reference coordinate system and a tool coordinate system are set in the welding robot 10 as coordinate systems for controlling each joint. The reference coordinate system is fixedly set at the installation position of the welding robot 10. On the other hand, the tool coordinate system is set at the tip of the welding torch 14 (tool center point TCP), and moves with the movement of the welding torch 14. That is, the position of the origin position of the tool coordinate system in the reference coordinate system is changed by the movement of the welding torch 14.

図7は、例えば3自由度の溶接ロボット10について説明したものであり、第1関節と第2関節との間に第1リンクL1が構成され、第2関節と第3関節との間に第2リンクL2が構成されている。そして、第3関節から先端側には、溶接トーチ14が接続されている。以下の説明では、図7に示すように、溶接ロボット10が3自由度の構成であるとする。 FIG. 7 illustrates a welding robot 10 having three degrees of freedom, for example. A first link L 1 is formed between the first joint and the second joint, and the second joint and the third joint are arranged. A second link L 2 is configured. A welding torch 14 is connected from the third joint to the distal end side. In the following description, as shown in FIG. 7, it is assumed that the welding robot 10 has a configuration with three degrees of freedom.

図8は、表1に示す「関節に連結されるリンクの重心位置」を説明するために、第2リンクL2を例にとった図である。図8によれば、第2リンクL2の重心位置において慣性テンソルIの基準座標系が設定されている。 FIG. 8 is a diagram in which the second link L 2 is taken as an example in order to explain “the position of the center of gravity of the link connected to the joint” shown in Table 1. According to FIG. 8, the reference coordinate system of the inertial tensor I at the center of gravity of the second link L 2 is set.

慣性テンソルIは、物体(例えば溶接ロボット10のアーム12)の回転し難さを示すのに一般的に用いられ、公知の通り、表1中の3×3の対称行列で表される。そして、その対角成分は溶接ロボット10の各関節の慣性モーメントIx,Iy,Izを表し、その他の成分は慣性乗積Ixy,Iyz,Izxの負の値を表す。   The inertia tensor I is generally used to indicate the difficulty of rotation of an object (for example, the arm 12 of the welding robot 10), and is represented by a 3 × 3 symmetric matrix in Table 1, as is well known. The diagonal components represent the inertia moments Ix, Iy, Iz of each joint of the welding robot 10, and the other components represent the negative values of the inertial products Ixy, Iyz, Izx.

慣性モーメントIx,Iy,Izは、物体の回り難さ及び止め難さを表すものであり、例えば次式により求められる。   The moments of inertia Ix, Iy, and Iz represent the difficulty of turning and stopping the object, and are obtained by the following equation, for example.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

さらに、慣性乗積Ixy,Iyz,Izxは、物体が回転運動を行っているとき、その運動を乱すモーメントを表すものであり、次式により求められる。   Further, the inertial products Ixy, Iyz, and Izx represent moments that disturb the motion of the object when it is rotating, and are obtained by the following equations.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、dmは微小体積における質量を示す。なお、式中のx,y,zは、所定のリンク座標系を基準として表される。ここでは、基本的なリンク座標系としては、図8に示すように、例えば、第2関節と第3関節との間に伸張する第2リンクL2(アームに相当)においては、第2関節の回転中心を原点として、第2関節に割り当てられるリンク座標が定められ、そのx方向は第2リンクL2の長さの方向であり、z方向は第2関節の回転方向であり、y方向は右手座標系の方向である。 Here, dm indicates mass in a minute volume. Note that x, y, and z in the formula are expressed with reference to a predetermined link coordinate system. Here, as a basic link coordinate system, as shown in FIG. 8, for example, in the second link L 2 (corresponding to the arm) extending between the second joint and the third joint, the second joint the center of rotation as the origin, the link coordinates assigned to the second joint is defined, the x-direction is the direction of the length of the second link L 2, z-direction is the rotation direction of the second joint, y-direction Is the direction of the right-handed coordinate system.

図7及び図8に示した第2リンクL2の慣性テンソルI2の基準座標は、第2関節に割り当てられたリンク座標系を第2リンクL2の重心位置に移動したときの座標系とされる。他の関節についても同様に定義される。 Reference coordinates of the second link L 2 of the inertia tensor I2 shown in FIG. 7 and FIG. 8 is a coordinate system when the user moves the link coordinate system assigned to the second joint in the second position of the center of gravity of the links L 2 The The same applies to other joints.

次いで、逆動力学モデルにおいて用いられる慣性行列Hについて考えると、一般に、溶接ロボット10の関節数がnの場合、慣性行列Hは、n×nの対称行列で表され、溶接ロボット10の各関節の角加速度により関節自身に発生するトルク、及び他の関節の角加速度により発生する干渉トルクを示すものである。   Next, considering the inertia matrix H used in the inverse dynamic model, generally, when the number of joints of the welding robot 10 is n, the inertia matrix H is represented by an nxn symmetric matrix, and each joint of the welding robot 10 This shows the torque generated in the joint itself due to the angular acceleration and the interference torque generated due to the angular acceleration of other joints.

上記(4)〜(6)式で表される溶接ロボット10の各関節の慣性テンソルIを用いることで、溶接ロボット10の現在の姿勢における慣性行列Hが求まるが、その内容に関しては公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。例えば溶接ロボット10が3つの関節からなる場合、慣性行列Hは、以下の式で表される。   The inertia matrix H in the current posture of the welding robot 10 can be obtained by using the inertia tensor I of each joint of the welding robot 10 expressed by the above equations (4) to (6), but the contents thereof are publicly known. Therefore, detailed description here is omitted. For example, when the welding robot 10 includes three joints, the inertia matrix H is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、上記慣性行列のH11,H22,H33がそれぞれ各関節の慣性モーメントとなる。すなわち、各関節の慣性モーメントI1,I2,I3は次式で表される。   Here, the inertia matrix H11, H22, H33 is the inertia moment of each joint. That is, the inertia moments I1, I2, and I3 of each joint are expressed by the following equations.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

次に、図6のステップS2において、溶接ロボット10の機構パラメータと、溶接開始点ASでの溶接ロボット10の関節位置とに基づいて、図9に示すように、各関節の回転中心軸からツールセンターポイント(TCP)までの距離Li(iは関節番号、i=1,2,‥)を算出する。   Next, in step S2 of FIG. 6, based on the mechanism parameters of the welding robot 10 and the joint position of the welding robot 10 at the welding start point AS, as shown in FIG. A distance Li to the center point (TCP) (i is a joint number, i = 1, 2,...) Is calculated.

ここでは、関節毎に割り当てられるリンク座標系を定義するものとして一般に知られているA行列を用いる。例えば、溶接ロボット10の第n関節のA行列を示すとAnとなるが、各関節におけるA行列を積算することにより、関節間の相対的な位置、姿勢を計算できることが知られている。   Here, an A matrix generally known as defining a link coordinate system assigned to each joint is used. For example, the A matrix of the n-th joint of the welding robot 10 is An, and it is known that the relative position and posture between the joints can be calculated by accumulating the A matrix at each joint.

例えば溶接ロボット10の先端に装着される溶接トーチ14の寸法が最終リンクである第3関節に含まれる場合には、第1関節(図9参照)からTCPまでの相対的な位置姿勢が同次変換行列Rとして、以下の式により算出される。なお、14式中のn,o,aは、回転行列を表す数値を示す。   For example, when the dimension of the welding torch 14 attached to the tip of the welding robot 10 is included in the third joint as the final link, the relative position and orientation from the first joint (see FIG. 9) to the TCP are homogeneous. The conversion matrix R is calculated by the following formula. Note that n, o, and a in Equation 14 indicate numerical values representing a rotation matrix.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

また、第2関節からTCPまでの相対的な位置姿勢は、次式によって求められる。なお、15式中のn,o,aは、回転行列を表す数値を示す。   Further, the relative position and orientation from the second joint to the TCP can be obtained by the following equation. Note that n, o, and a in Equation 15 indicate numerical values representing a rotation matrix.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

さらに、第3関節からTCPまでの相対的な位置姿勢は、次式によって求められる。なお、16式中のn,o,aは回転行列を表す数値を示す。   Furthermore, the relative position and orientation from the third joint to the TCP is obtained by the following equation. Note that n, o, and a in Equation 16 indicate numerical values representing a rotation matrix.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

同次変換行列Rは、座標系の位置と姿勢とを表す行列である。リンク座標系は、関節の回転方向がZ方向に一致されるので、所望の関節の回転中心軸からTCPまでの距離Liは、以下のように算出することができる。すなわち、第1関節からTCPまでの距離L1は、次式で表される。   The homogeneous transformation matrix R is a matrix representing the position and orientation of the coordinate system. In the link coordinate system, the rotation direction of the joint coincides with the Z direction, so the distance Li from the desired rotation center axis of the joint to the TCP can be calculated as follows. That is, the distance L1 from the first joint to the TCP is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、P1xは、第1関節における同次変換行列R1の1行4列目の値であって、X方向位置成分を表すものであり、P1yは、第1関節における同次変換行列R1の2行4列目の値であって、Y方向位置成分を表すものである。   Here, P1x is the value in the first row and the fourth column of the homogeneous transformation matrix R1 in the first joint, and represents the X-direction position component, and P1y is the value of the homogeneous transformation matrix R1 in the first joint. This is the value in the second row and the fourth column and represents the Y-direction position component.

また、第2関節からTCPまでの距離L2は、次式で表される。   A distance L2 from the second joint to TCP is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、P2xは、第2関節における同次変換行列R2の1行4列目の値であって、X方向位置成分を表すものであり、P2yは、第2関節における同次変換行列R2の2行4列目の値であって、Y方向位置成分を表すものである。   Here, P2x is the value in the first row and the fourth column of the homogeneous transformation matrix R2 in the second joint, and represents the position component in the X direction, and P2y is the value of the homogeneous transformation matrix R2 in the second joint. This is the value in the second row and the fourth column and represents the Y-direction position component.

さらに、第3関節からTCPまでの距離L3は、次式で表される。   Furthermore, the distance L3 from the third joint to the TCP is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、P3xは、第3関節における同次変換行列R3の1行4列目の値であって、X方向位置成分を表すものであり、P3yは、第3関節における同次変換行列R3の2行4列目の値であって、Y方向位置成分を表すものである。   Here, P3x is the value in the first row and the fourth column of the homogeneous transformation matrix R3 in the third joint, and represents the X-direction position component, and P3y is the value of the homogeneous transformation matrix R3 in the third joint. This is the value in the second row and the fourth column and represents the Y-direction position component.

次に、図6のステップS3において、溶接ロボット10の各関節における最大減速度Deciを算出する。   Next, in step S3 of FIG. 6, the maximum deceleration Deci at each joint of the welding robot 10 is calculated.

ここで、溶接ロボット10の各関節における運動方程式は、一般に以下の式で表される。   Here, the equation of motion at each joint of the welding robot 10 is generally expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

なお、Iiは溶接ロボット10の第i関節における慣性モーメント[kg・m2]を示し、θiddは溶接ロボット10の第i関節における加速度[rad/sec2]を示し、Kiは溶接ロボット10の第i関節におけるばね定数[N/rad]を示し、θiは溶接ロボット10の第i関節におけるねじれ角[rad]を示し、ciは溶接ロボット10の第i関節における粘性係数[N/rad/sec]を示し、θidは溶接ロボット10の第i関節における速度[rad/sec]をそれぞれ示す。 Here, Ii represents the moment of inertia [kg · m 2 ] at the i-th joint of the welding robot 10, θid represents the acceleration [rad / sec 2 ] at the i-th joint of the welding robot 10, and Ki represents the 1st joint of the welding robot 10. i represents the spring constant [N / rad] at the i-joint, θi represents the torsion angle [rad] at the i-th joint of the welding robot 10, and ci represents the viscosity coefficient [N / rad / sec] at the i-th joint of the welding robot 10. Θid represents the speed [rad / sec] at the i-th joint of the welding robot 10.

多関節の溶接ロボットの場合、厳密には、上記運動方程式において、他の関節からの干渉トルクをも考慮する必要があるが、他の関節からの干渉トルクをも考慮すると、高次の運動方程式となり、解析に膨大な時間が必要となるため、実用的ではないので、ここでは、他の関節からの干渉トルクは無視して解析する。   Strictly speaking, in the case of a multi-joint welding robot, it is necessary to consider interference torque from other joints in the above equation of motion. Since the analysis requires an enormous amount of time and is not practical, the analysis is performed with the interference torque from other joints ignored.

また、溶接トーチ14の停止時には、溶接トーチ14の速度は0近傍にあるので、速度によるトルクの発生も無視することができる。溶接トーチ14の停止時には、厳密には、残留振動による速度が発生しているのであるが、その速度は非常に小さく、無視できる(θid≒0)。これらのことより、上記(20)式は、以下の式に表される。   Further, when the welding torch 14 is stopped, the speed of the welding torch 14 is in the vicinity of 0, so that the generation of torque due to the speed can be ignored. Strictly speaking, when the welding torch 14 is stopped, the speed due to the residual vibration is generated, but the speed is very small and can be ignored (θid≈0). From these things, said (20) Formula is represented by the following formula | equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

ここで、第i関節のねじれ角θiは、TCPでの許容最大振動幅Wvampと、TCPから各関節までの距離Liとで表すと、下記の式になる。   Here, the torsion angle θi of the i-th joint is expressed by the following expression when expressed by the allowable maximum vibration width Wvamp in TCP and the distance Li from the TCP to each joint.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

(21)式に(22)式を代入すると、TCPでの残留振動を許容最大振動幅Wvampに抑えるための各関節の角加速度θiddは、次式となる。   When the equation (22) is substituted into the equation (21), the angular acceleration θidd of each joint for suppressing the residual vibration in the TCP to the allowable maximum vibration width Wvamp is as follows.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

(23)式において、慣性モーメントIiはステップS1において算出済みであり、TCPと各関節との距離LiもステップS2において算出済みである。ばね定数Kiは、溶接ロボット10に設けられた減速機19に固有の値であり、上述したように、ハードディスク25に記憶されている。   In the equation (23), the moment of inertia Ii has been calculated in step S1, and the distance Li between the TCP and each joint has also been calculated in step S2. The spring constant Ki is a value unique to the speed reducer 19 provided in the welding robot 10 and is stored in the hard disk 25 as described above.

許容最大振動幅Wvampは、残留振動の振幅[mm]であり、溶接ロボット10が行う作業内容によりその適正値が変化するのであるが、例えばアーク溶接の場合、一般的には溶接ワイヤ15の直径の1/2程度(約0.5mmm)が許容値とされている。そのため、許容最大振動幅Wvampは、溶接ロボット10の作業内容に応じて適正値を予め設定しておくことが可能な既知の値であり、上述したように、ハードディスク25に記憶されている。   The allowable maximum vibration width Wvamp is the amplitude [mm] of the residual vibration, and its appropriate value varies depending on the work content performed by the welding robot 10. For example, in the case of arc welding, the diameter of the welding wire 15 is generally used. Is about 1/2 (about 0.5 mm). Therefore, the allowable maximum vibration width Wvamp is a known value capable of setting an appropriate value in advance according to the work content of the welding robot 10 and is stored in the hard disk 25 as described above.

各関節における角加速度θiddは、溶接トーチ14の減速時には、減速度Deciとして表され、各関節における減速時における減速度が最大減速度Deci以下であれば、溶接開始点ASにおける残留振動を許容残留振動幅Wvamp未満に抑えることができる。   The angular acceleration θidd at each joint is expressed as a deceleration Deci when the welding torch 14 is decelerated. If the deceleration at the time of deceleration at each joint is equal to or less than the maximum deceleration Deci, the residual vibration at the welding start point AS is allowed to remain. The vibration width can be suppressed to less than Wvamp.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

すなわち、(24)式を各関節について算出すると、第1関節における減速度Dec1は、次式で表される。   That is, when the equation (24) is calculated for each joint, the deceleration Dec1 in the first joint is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

また、第2関節における減速度Dec2は、次式で表される。   Further, the deceleration Dec2 in the second joint is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

さらに、第3関節における減速度Dec3は、次式で表される。   Furthermore, the deceleration Dec3 at the third joint is expressed by the following equation.

Figure 2006272529
Figure 2006272529

これら(25)〜(27)式によれば、溶接ロボット10の第i関節のばね定数Kiに応じて、溶接トーチ14が減速して溶接開始点ASに停止するための最適な減速度を決定することができる。そのため、溶接トーチ14の停止時における残留振動を可能な限り抑えることができ、溶接作業時間を短縮することができる。   According to these equations (25) to (27), the optimum deceleration for the welding torch 14 to decelerate and stop at the welding start point AS is determined according to the spring constant Ki of the i-th joint of the welding robot 10. can do. Therefore, the residual vibration when the welding torch 14 is stopped can be suppressed as much as possible, and the welding operation time can be shortened.

さらに、(25)〜(27)式によれば、減速度Deciは、溶接ロボット10の姿勢により変化する慣性モーメントIiや各関節からTCPまでの距離Li(回転半径)を考慮した最適な値として求めることができる。また、慣性モーメントIiにはリンクの質量が考慮されているため、減速度Deciは、アーム12の重量をも考慮した値となり、アーム12の重量や慣性モーメントIiにも対応した減速度Deciを算出することができる。   Further, according to the equations (25) to (27), the deceleration Deci is an optimum value in consideration of the inertia moment Ii that changes depending on the attitude of the welding robot 10 and the distance Li (rotation radius) from each joint to the TCP. Can be sought. Since the inertia moment Ii takes into account the mass of the link, the deceleration Deci takes into account the weight of the arm 12, and the deceleration Deci corresponding to the weight of the arm 12 and the inertia moment Ii is calculated. can do.

次に、上記残留振動抑制制御において算出される減速度を実際の溶接トーチ14の教示パターン(速度パターン)に適用した場合の一例を説明する。   Next, an example in which the deceleration calculated in the residual vibration suppression control is applied to the actual teaching pattern (speed pattern) of the welding torch 14 will be described.

図10は、動作開始点S0から溶接開始点ASに至る溶接トーチ14の速度パターンを示した図である。なお、図10は、溶接トーチ14の速度パターンを示しているが、この溶接トーチ14の速度パターンは、各関節における速度パターンをそれぞれ合成したものである。   FIG. 10 is a diagram showing a speed pattern of the welding torch 14 from the operation start point S0 to the welding start point AS. FIG. 10 shows the speed pattern of the welding torch 14. The speed pattern of the welding torch 14 is a combination of speed patterns at the respective joints.

図10に示す速度パターンは、3つの速度パターンVP1,VP2,VP3からなり、それぞれ、図2に示した溶接トーチ14が動作開始点S0から教示点P1までの教示軌跡W1、教示点P1から教示点P2までの教示軌跡W2、教示点P2から溶接開始点ASまでの教示軌跡W3に対応している。速度パターンVP1を例に示すと、溶接トーチ14は、動作開始点S0において時間t1まで一定の加速度で加速され、その後時間t2まで一定の速度で変移され、その後、時間t3まで一定の減速度で減速されている。ここでは、時間t3において教示点P1に達し、時間t3を境にして時間t4まで再び一定の加速度で加速されている。   The speed pattern shown in FIG. 10 includes three speed patterns VP1, VP2, and VP3. The welding torch 14 shown in FIG. 2 teaches from the teaching locus W1 from the operation start point S0 to the teaching point P1, and from the teaching point P1. This corresponds to the teaching locus W2 up to the point P2 and the teaching locus W3 from the teaching point P2 to the welding start point AS. Taking the speed pattern VP1 as an example, the welding torch 14 is accelerated at a constant acceleration until the time t1 at the operation start point S0, and then shifted at a constant speed until the time t2, and then at a constant deceleration until the time t3. It is slowing down. Here, the teaching point P1 is reached at time t3, and the vehicle is accelerated again at a constant acceleration until time t4 with time t3 as a boundary.

本実施形態では、教示点P2から溶接開始点ASに至る速度パターンVP3において、すなわち溶接開始点ASに到達する前の速度パターンVP3において、上記した残留振動抑制制御が行われる。   In the present embodiment, the residual vibration suppression control described above is performed in the speed pattern VP3 from the teaching point P2 to the welding start point AS, that is, in the speed pattern VP3 before reaching the welding start point AS.

図11は、速度パターンにこの残留振動抑制制御を適用したときのフローチャートである。また、図12は、ハードディスク25に記憶されている教示作業プログラムの一例を示す図である。   FIG. 11 is a flowchart when the residual vibration suppression control is applied to the speed pattern. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a teaching work program stored in the hard disk 25.

図4に示した動作命令読み出し部36は、ハードディスク25に記憶されている教示作業プログラムを読み出し、教示作業プログラムから溶接ロボット10に対する動作命令を抽出する(S1)。   The operation command reading unit 36 shown in FIG. 4 reads the teaching work program stored in the hard disk 25, and extracts the operation command for the welding robot 10 from the teaching work program (S1).

このとき、動作命令読み出し部36は、今回読み出した動作命令の次のステップにおける動作命令の種別を確認する(S2)。すなわち、次のステップにおける動作命令の種別がアーク溶接を開始すべき動作命令であるか否かを判別し(S3)、次のステップにおける動作命令の種別がアーク溶接を開始すべき動作命令である場合(S3:YES)、残留振動抑制制御の実行フラグVCを「0」から「1」に変更する(S4)。動作命令読み出し部36は、実行フラグVCの値を動作命令バッファ41に格納する(S5)。ここで、実行フラグVC「0」は、残留振動抑制制御を実行しないことを示し、実行フラグVC「1」は、残留振動抑制制御を実行することを示す。   At this time, the operation command reading unit 36 checks the type of operation command in the next step of the operation command read this time (S2). That is, it is determined whether or not the type of operation command in the next step is an operation command to start arc welding (S3), and the type of operation command in the next step is an operation command to start arc welding. In the case (S3: YES), the residual vibration suppression control execution flag VC is changed from "0" to "1" (S4). The operation command reading unit 36 stores the value of the execution flag VC in the operation command buffer 41 (S5). Here, the execution flag VC “0” indicates that the residual vibration suppression control is not executed, and the execution flag VC “1” indicates that the residual vibration suppression control is executed.

一方、次のステップにおける動作命令の種別がアーク溶接を開始すべき動作命令でない場合(S3:NO)、残留振動抑制制御の実行フラグVCは「0」のままとする(S6)。なお、実行フラグVCが「1」の場合は、「0」に変更する。次いで、動作命令読み出し部36は、抽出した動作命令及び実行フラグVCの値を動作命令バッファ41に格納する(S7)。   On the other hand, when the type of the operation command in the next step is not an operation command to start arc welding (S3: NO), the execution flag VC of the residual vibration suppression control remains “0” (S6). When the execution flag VC is “1”, it is changed to “0”. Next, the operation instruction reading unit 36 stores the extracted operation instruction and the value of the execution flag VC in the operation instruction buffer 41 (S7).

次に、軌道生成部37は、動作命令バッファ41から動作命令を読み出し(S8)、軌道データを生成する。このとき、軌道生成部37は、残留振動抑制制御の実行フラグVCを参照し、実行フラグVCが「1」であるか否かを判別する(S9)。残留振動抑制制御の実行フラグVCが「0」であれば(S9:NO)、その動作命令における動作について、駆動モータ13の許容トルクを最大限に利用した速度パターンの軌道データを生成する(S10)。一方、残留振動抑制制御の実行フラグVCが「1」であれば(S9:YES)、その動作命令における動作について、残留振動抑制制御をともなった速度パターンの軌道データを生成する(S11)。   Next, the trajectory generation unit 37 reads an operation command from the operation command buffer 41 (S8), and generates trajectory data. At this time, the trajectory generation unit 37 refers to the execution flag VC of the residual vibration suppression control and determines whether or not the execution flag VC is “1” (S9). If the execution flag VC of the residual vibration suppression control is “0” (S9: NO), the trajectory data of the speed pattern that makes the maximum use of the allowable torque of the drive motor 13 is generated for the operation according to the operation command (S10). ). On the other hand, if the execution flag VC of the residual vibration suppression control is “1” (S9: YES), the trajectory data of the speed pattern with the residual vibration suppression control is generated for the operation in the operation command (S11).

その後、次の動作命令があるか否かの判別が行われ(S12)、次の動作命令がある場合(S12:YES)、ステップS1に戻り、次の動作命令がない場合(S12:NO)、本処理を終了する。   Thereafter, it is determined whether or not there is a next operation command (S12). If there is a next operation command (S12: YES), the process returns to step S1, and if there is no next operation command (S12: NO). This process is terminated.

図12に示す教示作業プログラムによれば、第1ステップにおいては「P1」という動作命令(溶接トーチ14をP1まで移動させる命令)であり、このとき次の第2ステップは「P2」という動作命令(溶接トーチ14をP2まで移動させる命令)であり、「AS」という動作命令(溶接開始点ASまで移動し、アーク溶接を開始する命令)ではないので、実行フラグVCは「0」のままであり、第1ステップにおいては残留振動抑制制御は行わない。   According to the teaching work program shown in FIG. 12, the first step is an operation command “P1” (command to move the welding torch 14 to P1), and the next second step is an operation command “P2”. (Command to move welding torch 14 to P2) and not an operation command “AS” (command to move to welding start point AS and start arc welding), execution flag VC remains “0”. Yes, residual vibration suppression control is not performed in the first step.

ところが、第2ステップにおいてはP2という動作命令であり、しかも次の第2ステップはASという動作命令であるので、実行フラグVCは「0」から「1」に変更される。そして、第3ステップにおいては、溶接トーチ14がP2から溶接開始点ASに移動されるとき、残留振動抑制制御が行われる。図10によれば、教示点P2から溶接開始点ASに至る速度パターンVP3の減速時の傾きが速度パターンVP1及びVP2に比べて、残留振動抑制制御が行われたため、若干ゆるくなっている。   However, since the operation instruction is P2 in the second step and the operation instruction is AS in the next second step, the execution flag VC is changed from “0” to “1”. In the third step, residual vibration suppression control is performed when the welding torch 14 is moved from P2 to the welding start point AS. According to FIG. 10, the slope at the time of deceleration of the speed pattern VP3 from the teaching point P2 to the welding start point AS is slightly looser than the speed patterns VP1 and VP2 because the residual vibration suppression control is performed.

このように、上記動作制御によれば、溶接開始点ASに到達するときの速度パターン(図10の速度パターンVP3参照)において残留振動抑制制御が行われ、残留振動抑制制御が必要な適切なタイミングで残留振動抑制制御を行うことができる。   As described above, according to the above-described operation control, the residual vibration suppression control is performed in the speed pattern when the welding start point AS is reached (see the speed pattern VP3 in FIG. 10), and an appropriate timing that requires the residual vibration suppression control. Thus, residual vibration suppression control can be performed.

また、残留振動抑制制御の実行フラグVCを用いることにより、残留振動抑制制御を実行するか否かの判別と、残留振動抑制制御を実行すべきタイミングの判別とを容易に行うことができる。なお、残留振動抑制制御を実行するか否かの判別については、上記した実行フラグVCを用いる方法以外の方法が採用されてもよい。   Further, by using the residual vibration suppression control execution flag VC, it is possible to easily determine whether to execute the residual vibration suppression control and to determine the timing at which the residual vibration suppression control should be executed. Note that a method other than the method using the execution flag VC described above may be employed for determining whether to execute the residual vibration suppression control.

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、上記実施形態の残留振動抑制制御においては、その抑制レベルがその強さに応じて段階的に分けられていてもよく、ユーザによってその抑制レベルを任意に選択させるようにしてもよい。例えば、抑制レベルとしては、「強」、「中」、「弱」の3レベルに分かれており、「弱」から「強」に向かうほどその抑制レベルが大となっている。このようにすれば、ワークWに応じて溶接の品質精度を考慮した溶接作業を行うことができる。   Of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the residual vibration suppression control of the above embodiment, the suppression level may be divided in stages according to the strength, and the suppression level may be arbitrarily selected by the user. For example, the suppression level is divided into three levels of “strong”, “medium”, and “weak”, and the level of suppression increases as it goes from “weak” to “strong”. If it does in this way, the welding operation which considered the quality accuracy of welding according to the workpiece | work W can be performed.

また、上記実施形態においては、ワークWに対して消耗電極を用いてアーク溶接を行う溶接ロボット及びその制御装置について述べたが、本願発明の残留振動抑制制御は、上記溶接ロボットに適用されることに限らず、例えば非消耗のアーク溶接、スポット溶接又はレーザ溶接等を行う溶接ロボットに適用するようにしてもよい。また、残留振動抑制制御は、溶接ロボットに限らず、プラズマ切断やレーザ切断等の切断処理を行う切断用ロボットに適用してもよいし、ワークWに熱を加えてワークWを加工する他の加工用ロボットに適用するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the welding robot which performs arc welding with respect to the workpiece | work W using a consumable electrode and its control apparatus were described, residual vibration suppression control of this invention is applied to the said welding robot. For example, the present invention may be applied to a welding robot that performs non-consumable arc welding, spot welding, laser welding, or the like. Further, the residual vibration suppression control is not limited to the welding robot, but may be applied to a cutting robot that performs a cutting process such as plasma cutting or laser cutting, or other processes that process the workpiece W by applying heat to the workpiece W. You may make it apply to a processing robot.

本願発明に係るロボット制御装置が適用されるロボット制御システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the robot control system with which the robot control apparatus which concerns on this invention is applied. 溶接トーチの教示軌跡を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the teaching locus | trajectory of a welding torch. ロボット制御装置の内部構成及びその周辺装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a robot control apparatus, and its peripheral device. CPU及びRAMの実際的な機能をブロックにして表した場合の構成図である。It is a block diagram at the time of expressing the actual function of CPU and RAM as a block. サーボドライバによるサーボ制御の概念を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the concept of the servo control by a servo driver. 残留振動抑制制御における作用を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the effect | action in residual vibration suppression control. 溶接ロボットの基準座標系とツール座標系との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reference coordinate system of a welding robot, and a tool coordinate system. 第2リンクと第2関節のリンク座標系の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the link coordinate system of a 2nd link and a 2nd joint. 各関節とTCPとの間の距離を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distance between each joint and TCP. 速度パターンと時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a speed pattern and time. 残留振動抑制制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating residual vibration suppression control. 教示作業プログラムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a teaching work program.

符号の説明Explanation of symbols

10 溶接ロボット
12 アーム
13 駆動モータ
14 溶接トーチ
15 溶接ワイヤ
19 減速機
20 ロボット制御装置
21 CPU
22 RAM
30 溶接電源装置
37 軌道生成部
41 動作命令バッファ
W ワーク(被溶接物)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Welding robot 12 Arm 13 Drive motor 14 Welding torch 15 Welding wire 19 Reducer 20 Robot controller 21 CPU
22 RAM
30 Welding power supply device 37 Trajectory generator 41 Operation command buffer W Workpiece (workpiece to be welded)

Claims (3)

複数の関節を有する産業用ロボットの各関節に設けられた複数のサーボモータの駆動力を減速機を介してアームに伝達することにより、前記アームの先端に設けられた加工ツールを教示軌道上で移動させ、前記加工ツールを減速させることにより、前記加工ツールをワーク上の加工処理における特定位置に到達させ、前記特定位置において加工処理を行う産業用ロボットの制御装置であって、
前記加工ツールを減速させるとき、下式が成立するように産業用ロボットの各関節の減速度を制御する減速制御手段を備えることを特徴とする、産業用ロボット制御装置。
Figure 2006272529
上式において、
「Deci」は各関節の減速度[rad/sec2](iは関節番号、i=1,2,‥)、
「Wvamp」は前記加工ツールの許容最大振動幅[mm]、
「Li」は前記加工ツールの先端と各関節の回転中心軸との距離[mm](iは関節番号、i=1,2,‥)、
「Ki」は前記減速機のばね定数[N/rad](iは関節番号、i=1,2,‥)、
「Ii」は各関節における慣性モーメント[kg・m2](iは関節番号、i=1,2,‥)をそれぞれ示す。
By transmitting the driving force of a plurality of servo motors provided at each joint of an industrial robot having a plurality of joints to the arm via a speed reducer, the processing tool provided at the tip of the arm is moved on the teaching trajectory. An industrial robot control device that moves and decelerates the machining tool to cause the machining tool to reach a specific position in the machining process on the workpiece and perform the machining process at the specific position,
An industrial robot control apparatus comprising: a deceleration control means for controlling the deceleration of each joint of the industrial robot so that the following formula is satisfied when the machining tool is decelerated.
Figure 2006272529
In the above formula,
“Deci” is the deceleration [rad / sec 2 ] of each joint (i is the joint number, i = 1, 2,...),
“Wvamp” is an allowable maximum vibration width of the processing tool [mm],
“Li” is a distance [mm] between the tip of the processing tool and the rotation center axis of each joint (i is a joint number, i = 1, 2,...),
“Ki” is the spring constant of the reducer [N / rad] (i is the joint number, i = 1, 2,...),
“Ii” indicates the moment of inertia [kg · m 2 ] (i is a joint number, i = 1, 2,...) At each joint.
前記特定位置は加工開始位置である、請求項1に記載の産業用ロボット制御装置。   The industrial robot control device according to claim 1, wherein the specific position is a machining start position. 前記加工ツールを動作開始位置から加工開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行し、前記加工開始位置に移動後に加工処理を行う産業用ロボットの制御装置であって、
前記複数の教示ステップのうち、前記加工ツールを前記加工開始位置に移動させる内容を含む教示ステップにおいて、請求項2に記載の減速制御手段による前記加工ツールの減速制御を行うことを特徴とする、産業用ロボット制御装置。
A control device for an industrial robot that executes a plurality of teaching steps for moving the processing tool from an operation start position to a processing start position, and performs processing after moving to the processing start position,
In the teaching step including the content of moving the machining tool to the machining start position among the plurality of teaching steps, the deceleration control of the machining tool is performed by the deceleration control unit according to claim 2, Industrial robot controller.
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