JP2008272814A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なキャリブレーションデータを必要とすることなく、センサ５０３により溶接線の位置を検出しながら溶接トーチ５０２の位置を補正し溶接作業をするトラッキング制御を様々なワークに対して高精度に行うことができるロボットシステムを提供する。
【解決手段】ロボット制御装置５０４は、センサ情報入力手段１０１と、位置関係データ１０８と、座標変換手段１０２と、検出位置バッファ１０３と、記録軌跡データ１０４と、補正量算出手段１０５と、教示位置データ１０７と、補正量と前記教示位置データ１０７とから補正した指令位置を算出する指令位置算出手段１０６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接作業を行うロボットシステムに関し、特にワークの溶接線の位置を検出して溶接線に追従するように溶接トーチの位置を補正しながら溶接作業を行うロボットシステムに関する。

ロボットによる溶接作業において、センサを用いてワークの溶接線の位置を検出しながらロボットに取り付けられた溶接トーチの位置を溶接線に追従するように補正して溶接作業を行う制御は、トラッキング制御として広く知られている。
図５は、トラッキング制御を行うロボットシステムの構成を示す模式図である。図において、５０１は複数の駆動軸を有するロボットであり、その先端には溶接トーチ５０２とセンサ５０３が装着されている。
溶接トーチ５０２は溶接電源５０５と接続され、溶接電源５０５によって溶接電流が生成される。センサ５０３にはセンサ制御装置５０６が接続され、センサ制御装置５０６によってセンサ５０３の制御、データ処理、データ入出力が行われる。
一方ロボット５０１はロボット制御装置５０４と接続され、ロボット制御装置５０４によってロボット５０１の各駆動軸の制御が行われる。ロボット制御装置５０４はさらに溶接電源５０５と接続され、溶接電源５０５へ溶接指令を送信し、溶接電源５０５から応答を受信する。ロボット制御装置５０４にはセンサ制御装置５０６も接続され、ロボット制御装置５０４はセンサ制御装置５０６へ計測指令を送信し、センサ制御装置５０６から計測データ、ステータス等を受信する。

図５に示すワーク５０７の突き合わせ継ぎ手を溶接トーチ５０２によって溶接する場合、センサ５０３から発せられるレーザスリット光５０８を溶接点の先行位置に照射し、突き合わせ継ぎ手の位置としてレーザスリット光５０８の段差部分の位置を検出する。検出されたデータは、センサ制御装置５０６からロボット制御装置５０４に送られ、ロボット制御装置５０４は、センサ５０３の検出位置に基づいて溶接トーチ５０２が突き合わせ継ぎ手を通るようにロボット５０１の位置を補正する。このようなセンサ５０３はトラッキングセンサとして広く知られており、市販もされている。

以上述べたようなロボットシステムを使った従来例として、重ね合わせ溶接がある（例えば、特許文献１参照）。
図６は、従来の重ね合わせ溶接の軌道を示す図である。
直線上に並んだ軌道Ｐ：Ｐ’_１→Ｐ_１→…Ｐ_１−１０→…Ｐ_１−２０→…Ｐ_２→…は、教示軌道である。１回目の溶接作業において、センサ５０３で溶接線を検出し、溶接トーチ５０２の位置を補正した結果、図中の軌道Ｑになったとする。この時、軌道Ｐからの補正量または軌道Ｑの位置データをロボット制御装置５０４内に保存する。
２回目以降の重ね合わせ溶接においては、トラッキングは実行せず、１回目の溶接作業で保存した軌道Ｐからの補正量または軌道Ｑの位置データを読み出し、それをε（ε：実数）だけオフセットさせ溶接作業を実行する。ε１だけオフセットさせた軌道がＱ’、ε２だけオフセットさせた軌道がＱ”となる。オフセットεは、オペレータのマニュアル操作によってロボット制御装置５０４に対して指定する。
このように、従来のロボットシステムにおいては、１回目の溶接作業に着目した場合、センサ５０３で溶接線を検出し、検出したデータに基づき溶接トーチ５０２の位置を補正し、溶接を実行する。この時、軌道Ｐからの補正量または軌道Ｑの位置データを保存するが、２回目以降はセンサ５０３を動作させない状態での軌道修正に利用するのみである。

特開平６−３２０４６２号公報（第３−７頁、図２、５、８）

特許文献１にて開示されるような従来のロボットシステムでは、１回目の溶接作業においてセンサ５０３が検出したデータを元に、教示軌跡からの補正量を算出し溶接トーチ５０２の位置を補正する。すなわち、センサ５０３が検出した位置へ直接、溶接トーチ５０２を移動させることに等しい。
一方、センサ５０３は溶接点の先行位置を検出するために、センサ５０３の検出位置と溶接トーチ５０２の溶接点との間には所定の距離が存在する。この距離は、一般に溶接トーチ５０２とセンサ５０３の位置関係を求めるキャリブレーション作業を行うことで知ることができるが、キャリブレーションの精度が低い場合にはセンサ５０３にて検出した位置に正確に溶接トーチ５０２を移動させることができなくなる。
つまり従来のロボットシステムでは、センサ５０３の検出した位置に直接、溶接トーチ５０２を移動させるためには溶接トーチ５０２とセンサ５０３の位置関係を表すキャリブレーションデータには極めて高い精度が必要になるという問題があった。
また、高精度なキャリブレーションデータを取得するためには高精度なジグや多くの手間を要するため、ロボットシステムの立ち上げやメンテナンスが容易でないという問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高精度なキャリブレーションデータを必要とすることなく、センサ５０３により溶接線の位置を検出しながら溶接トーチ５０２の位置を補正し溶接作業をするトラッキング制御を様々なワークに対して高精度に行うことができるロボットシステムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載のロボットシステムは、複数の駆動軸を有し、先端に溶接トーチを装着するロボットと、前記溶接トーチに接続され前記溶接トーチへ溶接電流を出力する溶接電源と、前記溶接トーチ近傍に装着されワークの溶接線の位置を前記溶接トーチに先行して検出するセンサと、前記センサに接続され前記センサを制御するセンサ制御装置と、予め教示された教示位置データに従って前記ロボットの駆動軸を制御するとともに、前記溶接電源および前記センサ制御装置に接続され情報の入出力を行うロボット制御装置とを備え、前記センサによって前記溶接線の位置を検出しながら前記溶接トーチの位置を補正するトラッキング制御によって溶接作業を行うロボットシステムにおいて、前記ロボット制御装置は、前記センサが検出した前記溶接線の位置を前記センサ制御装置から入力するセンサ情報入力手段と、前記溶接トーチと前記センサとの位置関係を表す位置関係データと、前記ロボットの現在位置と前記位置関係データとを用いて前記センサが検出した前記溶接線の位置を前記ロボットに基づく座標系における位置に変換する座標変換手段と、前記座標変換手段によって変換された位置データを時系列で所定数保存する検出位置バッファと、予め前記センサによって検出した前記溶接線の位置を時系列で保存する記録軌跡データと、前記位置関係データを用いて前記検出位置バッファ内の位置データから現在の前記溶接トーチの先端位置に該当する第１の位置データを抽出し、前記記録軌跡データから前記第１の位置データに該当する第２の位置データを抽出し、前記溶接トーチの位置の補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量と前記教示位置データとから補正した前記ロボットの指令位置を算出する指令位置算出手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載のロボットシステムは、前記補正量算出手段は、前記第１の位置データ抽出の際に前記溶接トーチの移動速度と前記位置関係データとから、前記センサと前記溶接トーチとが前記溶接線上の同一点を通過する際の時間差を求め、前記検出位置バッファにおいて、前記センサの現在位置の格納場所から前記時間差分だけ遡った格納場所に保存された位置データを前記第１の位置データとすることを特徴とする。

請求項３に記載のロボットシステムは、前記ロボットが移動指令を受けてから指令位置に到達するまでの遅れ時間に相当する値をパラメータとして設定し前記補正量算出手段に入力する遅れパラメータ設定手段を備え、前記補正量算出手段は、前記第１の位置データ抽出の際に前記溶接トーチの移動速度と前記位置関係データとから、前記センサと前記溶接トーチとが前記溶接線上の同一点を通過する際の時間差を求め、前記検出位置バッファにおいて、前記センサの現在位置の格納場所から前記パラメータの設定値と前記時間差との和の分だけ遡った格納場所に保存された位置データを前記第１の位置データとすることを特徴とする。

請求項４に記載のロボットシステムは、前記補正量算出手段は、前記第２の位置データ抽出の際に前記記録軌跡データに保存された位置データの中から、前記第１の位置データとの差が最も小さい位置データを前記第２の位置データとすることを特徴とする。

請求項５に記載のロボットシステムは、前記ロボット制御装置は、前記記録軌跡データから抽出した位置データを用いて前記溶接線の位置を検出しながら前記溶接トーチの位置を補正し溶接作業を行うトラッキングモードに加え、前記溶接線の位置を前記記録軌跡データに保存する軌跡記録モードを備え、前記トラッキングモードと前記軌跡記録モードとの切り替えを行うことを特徴とする。

請求項６に記載のロボットシステムは、前記ロボット制御装置は、前記軌跡記録モードにおいて複数種の前記溶接線に応じて複数種の前記記録軌跡データを保存し、前記トラッキングモードにおいて保存された前記複数種の前記記録軌跡データの中から選択された記録軌跡データに従って前記トラッキング制御を行うことを特徴とする。

請求項７に記載のロボットシステムは、前記ロボット制御装置は、予め決定された前記トラッキング制御に関する設定を複数種保存し、前記トラッキングモードにおいて保存された前記複数種の設定から選択された設定に従って前記トラッキング制御を行うことを特徴とする。

請求項８に記載のロボットシステムは、前記ロボット制御装置は、前記記録軌跡データおよび前記トラッキング制御に関する設定を前記トラッキングモードにおいて同時に指定することを特徴とする。

請求項９に記載のロボットシステムは、前記ロボット制御装置は、前記トラッキング制御による溶接作業実行中の前記溶接トーチの位置の補正量を記録しておき、作業終了後に外部記憶装置に出力することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、トラッキング制御をする前にワークの溶接線に対して一度センサを用いて溶接線の位置を検出し、それら検出したデータを保存して記録軌跡データを作成し、記録軌跡データとトラッキング制御時に取得した検出位置を利用して補正量を算出するので、溶接トーチとセンサとの位置関係を表す位置関係データに含まれる誤差が相殺され極めて高精度なトラッキング制御を実現することができるという効果がある。
請求項２または３に記載の発明によれば、溶接トーチの位置の補正量を高精度に算出できるという効果がある。
請求項４に記載の発明によれば、ロボットが移動指令を受けてから実際に指令された位置に到達するまでの遅れ時間を考慮することによって補正量を演算する元になる、検出位置バッファからのデータ抽出と記録軌跡データからのデータ抽出とがより高精度に行われる。よって補正量がより高精度に求められ、極めて高精度なトラッキング制御を実現することができる。
請求項５に記載の発明によれば、トラッキング／軌跡記録モードの切り替えによってオペレータが容易にトラッキングに関するプログラムを作成し、また実行することができる。
請求項６に記載の発明によれば、ワークの種類ごとに記録軌跡データを保存することで複数種類のワークのトラッキング制御に対応することができる。
また、同様に請求項７、８に記載の発明によれば、様々な条件やワークに応じたトラッキング制御を行うことができる。
請求項９に記載の発明によればトラッキング制御による補正の効果を評価したり、再利用したりすることが容易となる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のロボットシステムのロボット制御装置５０４のブロック図である。このブロック図は、既に説明した図５のトラッキング制御を行うロボットシステムにおけるロボット制御装置５０４の内部のうち、トラッキング制御に関連のある部分のみを記載している。
図において、センサ情報入力手段１０１は、センサ５０３が検出した溶接線の位置をセンサ制御装置５０６から所定の時間間隔で入力する処理を行う。この検出位置は、センサ５０３内部に固定された座標系ΣSに基づいており、^ＳＰと表す。ここでＰは位置ベクトルである。
位置関係データ１０８は、溶接トーチ５０２とセンサ５０３との位置関係を表すデータで、溶接トーチ５０２から見たセンサ５０３の位置・姿勢であり、^Ｔ _ＳＴと表す。ここでＴは４行×４列の同次変換行列である。この位置関係データ１０８は、従来のように一般に広く知られたキャリブレーション手法を用いて予め求めておいてもよいが、本発明においては高精度なキャリブレーションによって溶接トーチ５０２とセンサ５０３との厳密な位置関係を予め求めておく必要はなく、設計値（実際の位置関係とは誤差がある）をそのまま用いることができる。

座標変換手段１０２は、センサ情報入力手段１０１から検出位置^ＳＰを入力するほか、位置関係データ^Ｔ _ＳＴと、センサ５０３が溶接線の位置を検出した時のロボット現在位置も入力する。ロボット現在位置は、ロボットのベース部に固定された座標系ΣBに基づいた溶接トーチ５０２の位置・姿勢で、^Ｂ _ＴＴ_Ｃと表す。
座標変換手段１０２では、これらを入力し、次の式（１）による演算を行い、座標系ΣSに基づいた検出位置^ＳＰを、座標系ΣBに基づいた位置^ＢＰに変換する。

(数１)
^ＢＰ＝^Ｂ _ＴＴ_Ｃ ^Ｔ _ＳＴ ^ＳＰ ・・・（１）

検出位置バッファ１０３は、所定の時間間隔で座標変換手段１０２で変換された座標系ΣBに基づいた検出位置^ＢＰを、時系列順に所定の数だけ一時的に保存する。検出位置バッファ１０３の役割については後述する。

記録軌跡データ１０４は、図５に示したワーク５０７の溶接線に対して、一度、センサ５０３を用いて溶接線の位置を所定の時間間隔で検出し、それら検出したデータを保存したものである。保存するタイミングは、トラッキング制御前で、ワーク５０７の溶接線に対して溶接トーチ５０２先端位置を教示した後がよい。記録軌跡データ１０４は、同じくセンサ情報入力手段１０１と座標変換手段１０２を用いて座標系ΣBに基づいた位置^ＢＰに変換し、保存される。記録軌跡データ１０４は、マスタワークに対して一度だけ作成すればよい。また、複数のマスタワークに対して、それぞれ作成、保存することができる。

補正量算出手段１０５は、位置関係データ１０８を利用して検出位置バッファ１０３から溶接トーチ５０２先端に該当する位置を抽出し、抽出した位置に該当する位置を記録軌跡データ１０４から抽出し、検出位置バッファ１０３から抽出した位置と記録軌跡データ１０４から抽出した位置とから補正量を算出する。

図２を用いて補正量算出手段１０５の動作を詳しく説明する。図２は、ロボット制御装置５０４の補正量算出手段１０５の動作を説明する図である。図では、トラッキング制御をしながら溶接トーチ５０２が向かって右方向に移動している例を表している。記録軌跡データ１０４は予めトラッキング制御前に取得し、保存しているとする。
今、センサ５０３が溶接線の位置を検出し、検出位置バッファ１０３のＢ_ｉに検出位置を保存したとする。溶接トーチ５０２は進行方向に対しセンサ５０３の後方に配置されているので、この時点での溶接トーチ５０２の位置補正に利用できる検出位置データは図２においてＢ_ｉより左側（時間的に遡っている）に格納されている。図２の例では、Ｂ_ｉ−３に格納されているとする。Ｂ_ｉ−３が請求項記載の第１の位置データに相当する。
検出位置バッファ１０３に格納されているデータのうち、どれを用いればよいかは、溶接トーチ５０２とセンサ５０３との位置関係を表す位置関係データ１０８を利用して知ることができる。すなわち、溶接トーチ５０２の移動速度と、溶接トーチ５０２とセンサ５０３との位置関係とから、同一点を通過する際のセンサ５０３と溶接トーチ５０２との時間差を求める。検出位置バッファ１０３のＢ_ｉからその時間差分だけ遡ったところ（図２の例ではＢ_ｉ−３）に格納されている位置を抽出する。
また、記録軌跡データ１０４のうち、Ｂ_ｉ−３に格納されている位置データに最も近い位置データを検索する等の手段を用いることにより、Ｂ_ｉ−３に該当する記録軌跡データＭ_ｊを抽出することができる。Ｍ_ｊが請求項記載の第１の位置データに相当する。
補正量算出手段１０５では、抽出した検出位置バッファ１０３の位置^ＢＰ_Ｔ、記録軌跡データ１０４の位置^ＢＰ_Ｍから次の式（２）の演算によって補正量^ＢΔＰを出力する。

(数２)
^ＢΔＰ＝^ＢＰ_Ｍ−^ＢＰ_Ｔ ・・・（２）

なお、本実施例では、補正量算出手段１０５における検出位置バッファ１０３からＢ_ｉ−３を抽出するのに位置関係データ１０８を利用したが、これに限定されるものではなく、レーザスリット光５０８の照射点と溶接トーチ５０２先端との距離（ルックアヘッドディスタンスと呼ばれる）を利用してもよい。

教示位置データ１０７には、ワーク５０７の溶接線に対して溶接トーチ５０２の先端を教示した位置が格納されている。これは通常のロボット５０１の教示作業にて位置を登録する作業と同一である。
指令位置算出手段１０６は、補正量算出手段１０５で算出した補正量^ＢΔＰと、教示位置^Ｂ _ＴＴ_Ｄとを入力し、教示位置を補正した指令位置^Ｂ _ＴＴを演算して出力する。指令位置^Ｂ _ＴＴの演算は、教示位置^Ｂ _ＴＴ_Ｄの位置成分を補正量^ＢΔＰだけ補正すればよい。
ロボット制御装置５０４は、作成された位置指令^Ｂ _ＴＴでロボット５０１を動作させることでトラッキング制御を実行する。

以上説明したように、トラッキング制御をする前に記録軌跡データ１０４を作成し、記録軌跡データ１０４と、トラッキング制御時に取得した検出位置を利用して補正量を算出するので、溶接トーチ５０２とセンサ５０３との位置関係を表す位置関係データの誤差が相殺され、極めて高精度なトラッキング制御を実現することができる。
なお、検出位置バッファ１０３や記録軌跡データ１０４に検出位置を保存する時間間隔は、ロボット制御装置５０４の制御周期とすることが一般的であるが、適用状況に応じて適宜変更できる。また、時間間隔の代わりに、ロボット現在位置が所定の距離だけ移動するごとに検出位置を保存するようにしてもよい。

図３は、本発明の第２実施例のロボット制御装置５０４のブロック図である。第１実施例との違いは、遅れパラメータ設定手段３０１が加わっている点である。

第１実施例では、図２に示すように補正量算出手段１０５において、位置関係データ１０８のみを利用して検出位置バッファ１０３からＢ_ｉ−３を抽出し、Ｂ_ｉ−３に該当する記録軌跡データＭ_ｊを、Ｂ_ｉ−３に格納されている位置データに最も近い位置を検索する等の手段により抽出した。
しかし、ロボット５０１に移動指令を出力してから実際にその指令された位置に到達するまでの間にはロボット動作に要する遅れ時間が存在し、この遅れ時間は数十〜数百[ｍｓ]程度の値となる。
本実施例ではこうした遅れ時間の発生を考慮したトラッキング制御を行うために、遅れパラメータ設定手段３０１に遅れ時間に相当する適切な値を予めパラメータとして設定しておく。具体的には、ロボット制御装置５０４に接続された教示装置（図示せず）をオペレータが操作して値を入力する等の方法を用いる。遅れパラメータの値はオペレータが適宜変更できるが、実際の遅れ時間に合わせて数十〜数百[ｍｓ]程度に設定するのが好適である。
補正量算出手段１０５では、、位置関係データ１０８から求めた時間差に遅れ時間のパラメータを加算して検出位置バッファ１０３からの位置データ（実施例１におけるＢ_ｉ−３）の抽出と、Ｂ_ｉ−３に該当する記録軌跡データＭ_ｊの抽出を実行する。

遅れ時間を考慮した検出位置バッファ１０３からの溶接トーチ５０２位置の抽出と、その位置に該当する記録軌跡データの抽出を実行するので、補正量を演算する元になる、検出位置バッファ１０３の抽出と記録軌跡データ１０４の抽出とがより高精度に行われる。よって補正量がより高精度に求められ、極めて高精度なトラッキング制御を実現することができる。

図４は、本発明の第３実施例における、ロボット制御装置５０４のコマンドシステムを説明する図である。図４（ａ）は、ＰＳ点からＰＥ点までをトラッキングしながら溶接する様子を示し、図４（ｂ）はそのためのプログラム例を示している。理解を容易にするためトラッキングに関する部分のみを抜粋し、溶接に関するコマンドは記述していない。
図４（ｂ）中のＭＯＶＪ、ＭＯＶＬはロボット５０１に対する移動コマンドで、溶接トーチ５０２のＰＳ点までの移動、ＰＳ点からＰＥ点への移動、ＰＥ点到達後の移動等を意味する。
図４（ｂ）中のＴＲＡＣＫＯＮはトラッキングを開始するコマンドであって、ＰＳ点を登録し、付加情報としてトラッキングモード／軌跡記録モード（ＴＭ）、記録軌跡データ（ＭＦ）、トラッキング条件ファイル（ＴＫ）を指定する。

溶接トーチ５０２がＰＳ点に到達した時、または到達する前に、ロボット制御装置５０４内のコマンド解釈部（図示せず）がトラッキングモード／軌跡記録モード（ＴＭ）の指定を読み取り、その値が１の時は記録軌跡データ１０４を保存する軌跡記録モード、その値が０の時はワーク５０７の溶接線の位置をセンサ５０３で検出しながら溶接トーチ５０２の位置を補正し溶接作業を行うトラッキングモードとなる。
また、記録軌跡データ（ＭＦ）では、上記の軌跡記録モードが指定された場合に、保存する記録軌跡データ１０４の番号を指定し、トラッキングモードが指定された場合に、補正に利用する記録軌跡データ１０４の番号を指定する。
さらに、トラッキング条件ファイル（ＴＫ）では、センサ５０３が連続して未検出になった時の動作や、補正量^ＢΔＰが指定した量より大きくなった時の動作等を設定する等、広く知られているトラッキング制御に関する諸条件を設定するファイル番号を指定する。
ＴＲＡＣＫＯＦはトラッキングを終了するコマンドである。

このように、オペレータはＴＲＡＣＫＯＮコマンドの付加情報を指定することで、トラッキング制御に関連する様々な条件を決定することができる。特に、トラッキング／軌跡記録モード（ＴＭ）の切り替えを０／１により設定できるので、オペレータが容易にトラッキングに関するプログラムを作成することができる。また、記録軌跡データ（ＭＦ）を指定することで、様々なワーク５０７のトラッキング制御に対応することができる。

図１に示したように、本発明は、補正量^ＢΔＰを算出する際、記録軌跡データ１０４を利用している点が最大の特徴である。従って、補正の程度を評価するには、実際の補正段階において、記録軌跡データ１０４と比較してどの程度の違いがあるかを観察する必要がある。それを実現するために、本発明はトラッキングモードでの作業実行中に補正量算出手段１０５で算出した補正量^ＢΔＰをロボット制御装置５０４内のメモリなどの記憶媒体（図示せず）に順次蓄えておき、作業終了後、必要に応じて外部記憶装置に出力する。オペレータは、トラッキングモードでの作業実行後、フロッピーディスク（登録商標）やコンパクトフラッシュ（登録商標）等の外部記憶装置に、補正結果である補正量^ＢΔＰを出力し、それをパソコン等に取り込むことができる。
例えば、テキストファイル形式によって外部記憶装置へ出力することで、パソコン上で表計算ソフトに読み込ませてグラフ化し、グラフィカルな評価を容易に実現することができる。
なお、本発明のロボットシステムにおいて、溶接方法は一般的なアーク溶接に限ることなく、レーザ溶接やアーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせたレーザハイブリッド溶接にも何ら変更することなく適用することができる。

本発明は溶接用途に限らず、トラッキング制御を行うロボットシステムに広く適用可能である。

本発明の第１実施例を示すロボットシステムのロボット制御装置のブロック図。 本発明のロボット制御装置の補正量算出手段の動作を説明する図。 本発明の第２実施例を示すロボットシステムのロボット制御装置のブロック図。 （ａ）ＰＳ点からＰＥ点までをトラッキングしながら溶接する様子を示す図、（ｂ）プログラム例 トラッキング制御を行うロボットシステムの構成図。 従来の重ね合わせ溶接を実施する軌道を示す図。

符号の説明

１０１ センサ情報入力手段
１０２ 座標変換手段
１０３ 検出位置バッファ
１０４ 記録軌跡データ
１０５ 補正量算出手段
１０６ 指令位置算出手段
１０７ 教示位置データ
１０８ 位置関係データ
３０１ 遅れパラメータ設定手段
５０１ ロボット
５０２ 溶接トーチ
５０３ センサ
５０４ ロボット制御装置
５０５ 溶接電源
５０６ センサ制御装置
５０７ ワーク
５０８ レーザスリット光

Claims (9)

1. 複数の駆動軸を有し、先端に溶接トーチを装着するロボットと、
   前記溶接トーチに接続され前記溶接トーチへ溶接電流を出力する溶接電源と、
   前記溶接トーチ近傍に装着されワークの溶接線の位置を前記溶接トーチに先行して検出するセンサと、
   前記センサに接続され前記センサを制御するセンサ制御装置と、
   予め教示された教示位置データに従って前記ロボットの駆動軸を制御するとともに、前記溶接電源および前記センサ制御装置に接続され情報の入出力を行うロボット制御装置とを備え、前記センサによって前記溶接線の位置を検出しながら前記溶接トーチの位置を補正するトラッキング制御によって溶接作業を行うロボットシステムにおいて、
   前記ロボット制御装置は、前記センサが検出した前記溶接線の位置を前記センサ制御装置から入力するセンサ情報入力手段と、
   前記溶接トーチと前記センサとの位置関係を表す位置関係データと、
   前記ロボットの現在位置と前記位置関係データとを用いて前記センサが検出した前記溶接線の位置を前記ロボットに基づく座標系における位置に変換する座標変換手段と、
   前記座標変換手段によって変換された位置データを時系列で所定数保存する検出位置バッファと、
   予め前記センサによって検出した前記溶接線の位置を時系列で保存する記録軌跡データと、
   前記位置関係データを用いて前記検出位置バッファ内の位置データから現在の前記溶接トーチの先端位置に該当する第１の位置データを抽出し、前記記録軌跡データから前記第１の位置データに該当する第２の位置データを抽出し、前記溶接トーチの位置の補正量を算出する補正量算出手段と、
   前記補正量と前記教示位置データとから補正した前記ロボットの指令位置を算出する指令位置算出手段とを備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記補正量算出手段は、前記第１の位置データ抽出の際に前記溶接トーチの移動速度と前記位置関係データとから、前記センサと前記溶接トーチとが前記溶接線上の同一点を通過する際の時間差を求め、前記検出位置バッファにおいて、前記センサの現在位置の格納場所から前記時間差分だけ遡った格納場所に保存された位置データを前記第１の位置データとすることを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
3. 前記ロボット制御装置は、前記ロボットが移動指令を受けてから指令位置に到達するまでの遅れ時間に相当する値をパラメータとして設定し前記補正量算出手段に入力する遅れパラメータ設定手段を備え、
   前記補正量算出手段は、前記第１の位置データ抽出の際に前記溶接トーチの移動速度と前記位置関係データとから、前記センサと前記溶接トーチとが前記溶接線上の同一点を通過する際の時間差を求め、前記検出位置バッファにおいて、前記センサの現在位置の格納場所から前記パラメータの設定値と前記時間差との和の分だけ遡った格納場所に保存された位置データを前記第１の位置データとすることを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
4. 前記補正量算出手段は、前記第２の位置データ抽出の際に前記記録軌跡データに保存された位置データの中から、前記第１の位置データとの差が最も小さい位置データを前記第２の位置データとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のロボットシステム。
5. 前記ロボット制御装置は、前記記録軌跡データから抽出した位置データを用いて前記溶接線の位置を検出しながら前記溶接トーチの位置を補正し溶接作業を行うトラッキングモードに加え、前記溶接線の位置を前記記録軌跡データに保存する軌跡記録モードを備え、
   前記トラッキングモードと前記軌跡記録モードとの切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
6. 前記ロボット制御装置は、前記軌跡記録モードにおいて複数種の前記溶接線に応じて複数種の前記記録軌跡データを保存し、前記トラッキングモードにおいて保存された前記複数種の前記記録軌跡データの中から選択された記録軌跡データに従って前記トラッキング制御を行うことを特徴とする請求項５記載のロボットシステム。
7. 前記ロボット制御装置は、予め決定された前記トラッキング制御に関する設定を複数種保存し、前記トラッキングモードにおいて保存された前記複数種の設定から選択された設定に従って前記トラッキング制御を行うことを特徴とする請求項５記載のロボットシステム。
8. 前記ロボット制御装置は、前記記録軌跡データおよび前記トラッキング制御に関する設定を前記トラッキングモードにおいて同時に指定することを特徴とする請求項６または７記載のロボットシステム。
9. 前記ロボット制御装置は、前記トラッキング制御による溶接作業実行中の前記溶接トーチの位置の補正量を記録しておき、作業終了後に外部記憶装置に出力することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。

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