JP2010179328A

JP2010179328A - 位置補正装置、位置補正方法、位置補正プログラム及び位置補正システム

Info

Publication number: JP2010179328A
Application number: JP2009023611A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sadahiro; 健次定廣; Hiroshi Matsumura; 浩史松村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】溶接トーチの位置ズレによる溶接ミスを防ぐことが可能な位置補正装置を提供する。
【解決手段】位置補正装置５０は、溶接トーチ２０を移動させるロボット１０の駆動を制御し、溶接トーチ２０の位置ズレを補正する装置であって、予め設定された補正基準位置座標に基づいてロボット１０を駆動することによって、溶接トーチ２０を補正基準位置に移動させるロボット制御部５２と、検出装置４０によって検出された、補正基準位置に移動した溶接トーチ２０の座標が入力される座標入力部５３と、入力された座標に基づいて、溶接トーチ２０の位置ズレを補正する補正部５４と、を備え、ロボット制御部５２は、補正基準位置において、溶接トーチ２０が実際に溶接を行う溶接姿勢と同一姿勢となるようにロボット１０を駆動し、補正部５４は、溶接姿勢における溶接トーチ２０の位置ズレを補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶接ロボットにおける溶接トーチの位置ズレを補正する位置補正装置、位置補正方法、位置補正プログラム及び位置補正システムに関する。

溶接ロボットは、多関節型のロボットを駆動することによって当該ロボットに取り付けられた溶接トーチを移動させる装置であり、高い位置精度で溶接トーチを位置決めする必要がある。

特許文献１に記載された技術は、溶接部材の組立誤差による開先ルートギャップの変動を検出し、かかる開先ルートギャップの変動に応じてトーチを移動させる。また、特許文献２に記載された技術は、連結コラムコアの位置、形状及び寸法の少なくとも一つを計測し、計測結果に基づいて当該連結コラムコアを溶接させるためのジョブを作成する。また、特許文献３に記載された技術は、基準教示位置からロボットを移動させて凹部と接触した場合にロボットを停止させ、かかる移動量に基づいて溶接トーチのズレ量を修正する量を算出する。

特開平０５−３２９６４４号公報特開平０６−２８５６３７号公報特開２００３−３９３５４号公報

溶接ロボットにおいて、ロボットのアームや溶接トーチに大きな力が加わると、溶接トーチによるアーク点がずれてしまう場合がある。このような場合には、ロボットの駆動を制御する制御装置が認識している溶接トーチの位置と実際の溶接トーチの位置とがずれるので、溶接トーチがワークと干渉したり、アーク点のずれによって溶接欠陥が発生するおそれがある。かかる干渉、溶接欠陥は、ビードの偏り、溶接トーチの接触による融合不良、装置の一時停止エラー等の原因となる。この場合に、特許文献３に記載された技術によって溶接トーチのズレを修正することが行われるが、かかる技術によってもズレの修正は十分ではなく、溶接トーチのズレをより好適に補正することが可能な技術が望まれている。

本発明は、前記した問題を解決すべく創案されたものであり、溶接トーチの位置ズレによる溶接ミスを防ぐことが可能な位置補正装置、位置補正方法、位置補正プログラム及び位置補正システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の位置補正装置は、溶接トーチを移動させるロボットの駆動を制御し、前記溶接トーチの位置ズレを補正する位置補正装置であって、予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせるロボット制御部と、前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの位置の、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が外部に設置された検出装置から入力される座標入力部と、入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の位置補正方法は、溶接トーチと、当該溶接トーチを移動させるロボットと、当該ロボットの駆動を制御する制御部と、を備える溶接ロボットにおいて、前記制御部が前記溶接トーチの位置ズレを補正する位置補正方法であって、予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせる補正基準位置移動ステップと、前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの位置の、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が外部に設置された検出装置から入力される座標入力ステップと、入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の位置補正プログラムは、溶接トーチを移動させるロボットの駆動を制御し、前記溶接トーチの位置ズレを補正するためにコンピュータを、予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせるロボット制御部、前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの位置の、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が外部に設置された検出装置から入力される座標入力部、及び、入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正部、として機能させることを特徴とする。

また、本発明の位置補正システムは、溶接トーチと、前記溶接トーチを移動させるロボットと、前記溶接トーチに電力を供給する溶接電源と、前記溶接トーチの座標を検出する検出装置と、前記ロボット及び前記溶接電源の駆動を制御し、前記溶接トーチの位置ズレを補正する位置補正装置と、を備える位置補正システムであって、前記位置補正装置は、予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせるロボット制御部と、前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が前記検出装置から入力される位置データ入力部と、入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正部と、を備えることを特徴とする。

溶接トーチは、さまざまな溶接姿勢で溶接を行う。ここで、溶接トーチは、同じ位置であっても溶接姿勢が異なるとアーク点がずれてしまう。本発明は、実際に溶接を行う溶接姿勢と同一姿勢で溶接トーチの位置ズレを補正するので、溶接姿勢の違いによるアーク点のズレの発生を抑制することができる。

本発明の位置補正装置において、前記補正部は、入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出部をさらに備え、算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記ロボット制御部は、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正部は、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正し、前記ロボット制御部は、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボット制御部は、前記ロボットの駆動を中止することが望ましい。

また、本発明の位置補正方法において、前記座標入力ステップと前記座標補正ステップとの間において、入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出ステップと、前記座標補正ステップの後において、前記ロボットの駆動を制御することによって前記溶接トーチを実際に溶接を行う溶接位置に移動させる溶接位置移動ステップと、をさらに含み、前記ズレ量算出ステップにおいて算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記溶接位置移動ステップに移行して、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、前記ズレ量算出ステップにおいて算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正ステップに移行して、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正し、その後、前記溶接位置移動ステップに移行して、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、前記ズレ量算出ステップにおいて算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボットの駆動を中止する駆動中止ステップに移行することが望ましい。

また、本発明の位置補正プログラムにおいて、コンピュータを、入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出部としてさらに機能させ、算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記ロボット制御部に、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御させ、算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正部に、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正させ、前記ロボット制御部に、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御させ、算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボット制御部に、前記ロボットの駆動を中止させることが望ましい。

また、本発明の位置補正システムにおいて、前記位置補正装置は、入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出部をさらに備え、算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記ロボット制御部は、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正部は、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正し、前記ロボット制御部は、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボット制御部は、前記ロボットの駆動を中止することが望ましい。

かかる構成によると、ズレ量が小さくて補正が不要な場合には位置ズレの補正を省略することができ、ズレ量が大きくて補正では十分に対応することができない場合には、ロボットの駆動を中止することによって溶接ミスを未然に防ぐことができる。

本発明によれば、位置ズレ補正時における姿勢の違いによるアーク点のズレの発生を抑制することができるので、溶接トーチの位置ズレによる溶接ミスを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る位置補正装置を備えるアーク溶接システムを模式的に示す図である。本発明の実施形態に係る位置補正装置を示すブロック図である。記憶部に記憶されたテーブルの一例を示す図であり、（ａ）は溶接位置テーブル、（ｂ）は溶接姿勢テーブル、（ｃ）は補正テーブル、（ｄ）は補正された溶接位置テーブルである。本発明の実施形態に係る位置補正方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態において、ロボットの駆動を制御するための座標系として、水平方向における縦軸をｘ軸、水平方向において当該ｘ軸に直交する横軸をｙ軸、鉛直軸をｚ軸と設定する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るアーク溶接システム（位置補正システム）１は、複数の関節１１，１１，・・・と、これら複数の関節１１，１１，・・・によって連結された複数のアーム１２，１２，・・・と、複数の関節１１，１１，・・・及び複数のアーム１２，１２，・・・から構成されたロボットアームを全体的に移動させる移動機構１３，１４と、を備えるロボット１０と、当該ロボット１０の先端に設けられた溶接トーチ２０と、溶接トーチ２０に電力を供給する溶接電源３０と、溶接トーチ２０の位置を検出する検出装置４０と、制御装置５０と、を備える。

ロボット１０は、後記する制御装置５０から出力された制御信号に基づいて複数の関節１１，１１，・・・の角度を調節したり、移動機構１３，１４によってロボット１０の複数の関節１１，１１，・・・及び複数のアーム１２，１２，・・・から構成されたロボットアームを全体的に移動させたりすることによって、溶接トーチ２０を所望の位置に移動させ、また、所望の姿勢をとらせる。溶接トーチ２０は、溶接電源３０から供給される電力によって、ポジショナ６０によって保持されたワークＷｋに対してアーク溶接を行うトーチであり、その先端に溶接ワイヤ２１を備えている。

検出装置４０は、後記する補正基準位置に移動した溶接トーチ２０の先端に設けられた溶接ワイヤ２１の位置を検出するためのセンサである。本実施形態において、検出装置４０は、ｘ軸方向距離センサ４１と、ｙ軸方向距離センサ４２と、ｚ軸方向距離センサ４３と、制御部４４と、を備える。ｘ軸方向距離センサ４１は、ｘ軸の正方向に向けて設置されており、当該ｘ軸方向距離センサ４１の検出開始位置から溶接ワイヤ２１の先端までの距離ｌ_ｘを検出する。ｙ軸方向距離センサ４２は、ｙ軸の正方向に向けて設置されており、当該ｙ軸方向センサ４２の検出開始位置から溶接ワイヤ２１の先端までの距離ｌ_ｙを検出する。ｚ軸方向距離センサ４３は、ｚ軸の正方向に向けて設置されており、当該ｚ軸方向センサ４３の検出開始位置から溶接ワイヤ２１の先端までの距離ｌ_ｚを検出する。制御部４４は、（ｌ_ｘ，ｌ_ｙ，ｌ_ｚ）と、検出装置４０の検出開始位置の座標（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）と、に基づいて、検出された溶接トーチ２０の位置の、補正基準位置と同一の座標系における座標を算出する。ここで、ｘ_Ｓは、ｘ軸方向距離センサ４１の検出開始位置の、補正基準位置と同一の座標系におけるｘ座標の値であり、ｙ_Ｓは、ｙ軸方向距離センサ４２の検出開始位置の、補正基準位置と同一の座標系におけるｙ座標の位置であり、ｚ_Ｓは、ｚ軸方向距離センサ４３の検出開始位置の、補正基準位置と同一の座標系におけるｚ座標の位置であり、これらｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓの値は制御部４４に予め記憶されている。本実施形態において、制御部４０は、溶接トーチ２０の位置の座標は（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ，ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ，ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ）であると算出する。算出された座標は、位置補正装置５０へ出力される。これらｘ軸方向距離センサ４１、ｙ軸方向距離センサ４２及びｚ軸方向距離センサ４３としては、接触式距離センサ、光学式等の非接触式距離センサ等が好適に使用可能である。本実施形態においては、ｘ軸方向距離センサ４１、ｙ軸方向距離センサ４２及びｚ軸方向距離センサ４３用の接触式距離センサとしてタッチセンサが用いられている。

制御装置５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力回路から構成されており、機能部として、記憶部５１と、ロボット制御部５２と、座標入力部５３と、補正部５４と、溶接トーチ制御部５５と、を備える。

記憶部５１には、図３（ａ）に示すように、教示点番号と溶接位置とが関連付けて記憶されている。また、記憶部５１には、図３（ｂ）に示すように、教示点番号と溶接姿勢とが関連付けて記憶されている。ここで、溶接姿勢は、溶接トーチ２０のｘ軸まわりの回転角であるロール角Ｒと、ｙ軸まわりの回転角であるピッチ角Ｐと、ｚ軸まわりの回転角であるヨー角Ｙと、を含むデータである。また、記憶部５１には、検出装置４０によって溶接ワイヤ２１の位置を検出するための補正基準位置の座標（ｘ_Ｄ，ｙ_Ｄ，ｚ_Ｄ）が記憶されている。

ロボット制御部５２は、記憶部５１に記憶された溶接トーチ２０の溶接姿勢、溶接開始位置の座標及び溶接終了位置の座標に基づいて、ロボット１０の複数の関節１１，１１，・・・及び移動機構１３，１４の駆動を制御する。本実施形態において、ロボット制御部５２は、溶接開始位置において溶接姿勢をとらせたあと、かかる溶接姿勢を維持したまま溶接終了位置まで溶接ワイヤ２１が移動するように、ロボットの複数の関節１１，１１，・・・及び移動機構１３，１４の駆動を制御する。また、ロボット制御部５２は、補正基準位置において溶接姿勢をとらせるようにロボット１０の複数の関節１１，１１，・・・及び移動機構１３，１４の駆動を制御する。

座標入力部５３には、制御装置５０の外部に設置された検出装置４０から出力された座標（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ，ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ，ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ）が入力される。入力された座標（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ，ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ，ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ）は、補正部５４に出力される。

補正部５４は、入力された座標（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ，ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ，ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ）に基づいて、溶接トーチ２０の位置ズレを補正する。本実施形態において、補正部５４は、さらに詳細な機能部として、ズレ量算出部５４ａと、座標補正部５４ｂと、を備える。

ズレ量算出部５４ａは、入力された座標（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ，ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ，ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ）と、補正基準位置座標（ｘ_Ｄ，ｙ_Ｄ，ｚ_Ｄ）と、の間のズレ量Ｗを算出する。
Ｗ＝｛（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ−ｘ_Ｄ）^２＋（ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ−ｙ_Ｄ）^２＋（ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ−ｚ_Ｄ）^２｝^１／２
ズレ量算出部５４ｂは、算出されたズレ量Ｗが第一の閾値Ｗ１未満であるか、第一の閾値Ｗ１以上第二の閾値Ｗ２未満であるか、第二の閾値Ｗ２以上であるかを判定し、判定結果をロボット制御部５２又は座標補正部５４ｃに出力する。

座標補正部５４ｂは、溶接姿勢と、入力された座標と補正基準位置座標との差である補正値と、を関連付けた補正テーブル（図３（ｃ）参照）を生成して記憶部５１に記憶させるとともに、入力された座標と補正基準位置座標との差を、溶接トーチ２０が実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、溶接トーチ２０が実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正し、教示点番号と補正された溶接位置の座標とを関連付けたテーブル（補正された溶接位置テーブル。図３（ｄ）参照）を生成して記憶部５１に記憶させる。本実施形態において、座標補正部５４ｂは、算出されたズレ量Ｗが第一の閾値Ｗ１以上、第二の閾値Ｗ２未満の場合には、溶接トーチ２０が実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する。これは、ズレ量Ｗが第一の閾値Ｗ１未満の場合には、溶接トーチ２０の位置ズレを補正する必要がないためである。ズレ量が第一の閾値Ｗ１未満の場合には、補正された溶接位置テーブルには、教示点番号に対応する未補正の座標が格納される。なお、第一の閾値Ｗ１及び第二の閾値Ｗ２は適宜設定変更可能である。図３（ｃ）に示す補正テーブル及び図３（ｄ）に示す補正された溶接位置テーブルは、一つのワークＷｋに対する溶接作業ごとに新たに生成される。

ここで、ズレ量Ｗが第一の閾値Ｗ１以上第二の閾値Ｗ２未満の場合には、例えば、溶接姿勢（Ｒ_ａ，Ｐ_ａ，Ｙ_ａ）における溶接開始位置（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）は、補正されて（ｘ_１＋ｘ_ａ，ｙ_１＋ｙ_ａ，ｚ_１＋ｚ_ａ）となる。ここで、ｘ_ａ＝ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ−ｘ_Ｄ，ｙ_ａ＝ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ−ｙ_Ｄ，ｚ_ａ＝ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ−ｚ_Ｄである。座標補正部５４ｂは、補正された座標を用いて記憶部５１に記憶されたテーブルの溶接開始位置及び溶接終了位置を更新する。

そして、ロボット制御部５２は、算出されたズレ量Ｗが第一の閾値Ｗ１未満の場合には、補正されていない溶接位置の座標に基づいてロボット１０の駆動を制御し、ズレ量Ｗが第一の閾値Ｗ１以上第二の閾値未満Ｗ２の場合には、補正された溶接位置の座標に基づいてロボット１０の駆動を制御し、ズレ量Ｗが第二の閾値Ｗ２以上の場合には、ロボット１０の駆動を中止する。これは、ズレ量Ｗが第二の閾値Ｗ２以上の場合には、溶接トーチ２０の位置ズレを補正するだけでは十分に対応することができないためである。

溶接トーチ制御部５５は、溶接トーチ２０の駆動を制御するために、溶接電源３０をＯＮ／ＯＦＦ制御する。本実施形態では、溶接トーチ制御部５５は、ロボット制御部５２が溶接トーチ２０を溶接開始位置に移動させたときに溶接電源３０をＯＮにし、ロボット制御部５２が溶接トーチ２０を溶接終了位置に移動させたときに溶接電源をＯＦＦにする。

＜動作例＞
続いて、本実施形態に係る位置補正装置５０による位置補正方法について、図４のフローチャートを参照して説明する（適宜図１〜図３参照）。

まず、ロボット制御部５２が、ロボット１０の複数の関節１１，１１，・・・及び移動機構１３，１４の駆動を制御することによって、補正基準位置（ｘ_ａ，ｙ_ａ，ｚ_ａ）において、溶接トーチ２０に溶接姿勢（Ｒ_ａ，Ｐ_ａ，Ｙ_ａ）をとらせる（ステップＳ１：補正基準位置移動ステップ）。続いて、座標入力部５３が、検出装置４０から座標（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ，ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ，ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ）の入力を受ける（ステップＳ２：座標入力ステップ）。続いて、ズレ量算出部５４ａが、入力された座標（ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ，ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ，ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ）と補正基準位置座標（ｘ_Ｄ，ｙ_Ｄ，ｚ_Ｄ）とのズレ量Ｗを算出する（ステップＳ３：ズレ量算出ステップ）。

ズレ量Ｗが予め設定された第二の閾値Ｗ２以上である場合には（ステップＳ４でＹｅｓ、かつ、ステップＳ５でＹｅｓ）、ロボット制御部５２は、ロボット１０の駆動を中止する（ステップＳ６：駆動中止ステップ）。また、ズレ量Ｗが予め設定された第一の閾値Ｗ１以上、第二の閾値未満である場合には、（ステップＳ４でＹｅｓ、かつ、ステップＳ５でＮｏ）、座標補正部５４ｂは、溶接姿勢（Ｒ_ａ，Ｐ_ａ，Ｙ_ａ）における溶接開始位置の座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）及び溶接終了位置の座標（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）を補正する（ステップＳ７：座標補正ステップ）。ここで、補正された溶接開始位置の座標は（ｘ_１＋ｘ_ａ，ｙ_１＋ｙ_ａ，ｚ_１＋ｚ_ａ）であり、補正された溶接終了位置の座標は（ｘ_２＋ｘ_ａ，ｙ_２＋ｙ_ａ，ｚ_２＋ｚ_ａ）である。かかる補正は、溶接開始位置及び溶接終了位置の座標系の原点Ｏ（０，０，０）を、Ｏ’（ｘ_ａ，ｙ_ａ，ｚ_ａ）に移動させたことを意味する。

ステップＳ７の終了後、未確認の溶接姿勢が残っている場合には（ステップＳ８でＮｏ）、ステップＳ１に戻り、他の溶接姿勢に関してステップＳ１〜Ｓ７が繰り返し実行される。そして、ロボットの駆動が中止されることなく全ての溶接姿勢の確認が終わった場合には（ステップＳ８でＹｅｓ）、ロボット制御部５２及び溶接トーチ制御部５５は、補正された溶接開始位置の座標及び溶接終了位置の座標に基づいて、ロボット１０（複数の関節１１，１１，・・・及び移動機構１３，１４）及び溶接トーチ２０の駆動を制御して溶接トーチ２０の溶接を行わせる（ステップＳ９：溶接位置移動ステップ）。ここで、ズレ量Ｗが予め設定された第一の閾値Ｗ１未満であった溶接姿勢に関しては、ロボット制御部５２及び溶接トーチ制御部５５は、補正されていない溶接開始位置の座標及び溶接終了位置の座標に基づいて、ロボット１０及び溶接トーチ２０の駆動を制御して溶接トーチ２０の溶接を行わせることとなる。具体的には、ステップＳ９において、ロボット制御部５２が、ロボット１０の駆動を制御することによって溶接トーチ２０に溶接開始位置で溶接姿勢をとらせ、溶接トーチ制御部５５が、溶接電源３０をＯＮにし、ロボット制御部５２が、ロボット１０の駆動を制御することによって溶接トーチ２０を溶接姿勢のまま溶接開始位置から溶接終了位置まで移動させ、溶接トーチ制御部５５が、溶接電源３０をＯＦＦにする。

このように、他の溶接姿勢（例えば、（Ｒ_ｂ，Ｐ_ｂ，Ｙ_ｂ））における位置ズレを補正する場合には、溶接姿勢（Ｒ_ａ，Ｐ_ａ，Ｙ_ａ）の補正値を用いずに、新たに補正値を算出するので、溶接姿勢ごとに補正値を異ならせることができる。

本発明の実施形態に係る位置補正装置５０は、実際に溶接を行う溶接姿勢と同一姿勢で溶接トーチの位置ズレを補正するので、姿勢の違いによるアーク点のズレの発生を抑制することができる。すなわち、位置ズレ補正時における姿勢の違いによるアーク点のズレの発生を抑制することができるので、溶接トーチの位置ズレによる溶接ミスを防ぐことができる。また、ズレ量Ｗが小さくて補正が不要な場合には位置ズレの補正を省略することができ、ズレ量Ｗが大きくて補正では十分に対応することができない場合には、ロボット１０の駆動を中止することによって溶接ミスを未然に防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、検出装置４０は、位置ズレを生じやすい特定の一方向の距離センサ（例えば、ｘ軸方向距離センサ４１）のみを備える構成であってもよい。また、ズレ量としては、各軸方向のズレ｜ｘ_ａ｜＝｜ｘ_Ｓ＋ｌ_ｘ−ｘ_Ｄ｜，｜ｙ_ａ｜＝｜ｙ_Ｓ＋ｌ_ｙ−ｙ_Ｄ｜，｜ｚ_ａ｜＝｜ｚ_Ｓ＋ｌ_ｚ−ｚ_Ｄ｜を用いて、各軸方向ごとに補正を行うか否かを判定する構成であってもよく、例えば、｜ｘ_ａ｜が第一の閾値ｘ_Ｔ１未満の場合には、座標ｘ_１を補正せず、｜ｘ_ａ｜が第一の閾値ｘ_Ｔ１以上かつ第二の閾値ｘ_Ｔ２未満の場合には、座標ｘ_１をｘ_１＋ｘ_ａと補正する構成であってもよい。また、ズレ量算出部５４ａが省略されて、座標補正部５４ｃがズレ量Ｗの大きさに関係なく座標を補正する構成であってもよい。また、溶接トーチ２０を狭隘部に進入させる場合等、ワークＷｋとの干渉までの余裕が少ない場合には、ステップＳ７における補正を省略する構成であってもよい。また、検出装置４０が各距離センサ４１〜４３の検出結果をそのまま出力し、検出装置４０の制御部４４の機能を、補正部５４に実行させる構成であってもよい。

また、本発明は、コンピュータを前記した位置補正装置５０として機能させる位置補正プログラムとしても具現化可能である。また、本発明の位置補正プログラムは、他のプログラムとは別に実装されてもよく、ワイヤカットプログラム等の作業プログラムに組み込まれてもよい。他の作業プログラムに組み込まれている場合には、タクトタイムの短縮を実現することができる。また、本発明は、アーク溶接以外の溶接の装置、方法、システム等にも適用可能である。

１アーク溶接システム（位置補正システム）
１０ロボット
２０溶接トーチ
３０溶接電源
４０検出装置
５０位置補正装置（制御装置）
５２ロボット制御部
５３座標入力部
５４補正部
５４ａズレ量算出部
５４ｂ座標補正部

Claims

溶接トーチを移動させるロボットの駆動を制御し、前記溶接トーチの位置ズレを補正する位置補正装置であって、
予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせるロボット制御部と、
前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの位置の、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が外部に設置された検出装置から入力される座標入力部と、
入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正部と、
を備えることを特徴とする位置補正装置。
入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出部をさらに備え、
算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記ロボット制御部は、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、
算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正部は、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正し、前記ロボット制御部は、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、
算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボット制御部は、前記ロボットの駆動を中止する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置補正装置。
溶接トーチと、当該溶接トーチを移動させるロボットと、当該ロボットの駆動を制御する制御部と、を備える溶接ロボットにおいて、前記制御部が前記溶接トーチの位置ズレを補正する位置補正方法であって、
予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせる補正基準位置移動ステップと、
前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの位置の、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が外部に設置された検出装置から入力される座標入力ステップと、
入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正ステップと、
を含むことを特徴とする位置補正方法。
前記座標入力ステップと前記座標補正ステップとの間において、入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出ステップと、
前記座標補正ステップの後において、前記ロボットの駆動を制御することによって前記溶接トーチを実際に溶接を行う溶接位置に移動させる溶接位置移動ステップと、
をさらに含み、
前記ズレ量算出ステップにおいて算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記溶接位置移動ステップに移行して、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、
前記ズレ量算出ステップにおいて算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正ステップに移行して、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正し、その後、前記溶接位置移動ステップに移行して、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、
前記ズレ量算出ステップにおいて算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボットの駆動を中止する駆動中止ステップに移行する
ことを特徴とする請求項３に記載の位置補正方法。
溶接トーチを移動させるロボットの駆動を制御し、前記溶接トーチの位置ズレを補正するためにコンピュータを、
予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせるロボット制御部、
前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの位置の、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が外部に設置された検出装置から入力される座標入力部、及び、
入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正部、
として機能させることを特徴とする位置補正プログラム。
コンピュータを、入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出部としてさらに機能させ、
算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記ロボット制御部に、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御させ、
算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正部に、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正させ、前記ロボット制御部に、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御させ、
算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボット制御部に、前記ロボットの駆動を中止させる
ことを特徴とする請求項５に記載の位置補正プログラム。
溶接トーチと、
前記溶接トーチを移動させるロボットと、
前記溶接トーチに電力を供給する溶接電源と、
前記溶接トーチの座標を検出する検出装置と、
前記ロボット及び前記溶接電源の駆動を制御し、前記溶接トーチの位置ズレを補正する位置補正装置と、
を備える位置補正システムであって、
前記位置補正装置は、
予め設定された補正基準位置座標に基づいて前記ロボットを駆動することによって、前記溶接トーチを補正基準位置に移動させるとともに、予め設定された溶接姿勢データに基づいて、前記補正基準位置において前記溶接トーチに実際に溶接を行う溶接姿勢をとらせるロボット制御部と、
前記補正基準位置に移動した前記溶接トーチの、前記補正基準位置と同一の座標系における座標が前記検出装置から入力される位置データ入力部と、
入力された前記座標と前記補正基準位置座標との差を、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標に加算することによって、前記溶接姿勢で前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正する座標補正部と、
を備えることを特徴とする位置補正システム。
前記位置補正装置は、入力された前記座標と、前記補正基準位置座標と、の間のズレ量を算出するズレ量算出部をさらに備え、
算出された前記ズレ量が第一の閾値未満の場合には、前記ロボット制御部は、前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、
算出された前記ズレ量が第一の閾値以上第二の閾値未満の場合には、前記座標補正部は、前記溶接トーチが実際に溶接を行う溶接位置の座標を補正し、前記ロボット制御部は、補正された前記溶接位置の座標に基づいて前記ロボットの駆動を制御し、
算出された前記ズレ量が第二の閾値以上の場合には、前記ロボット制御部は、前記ロボットの駆動を中止する
ことを特徴とする請求項７に記載の位置補正システム。