JP2011177746A - クランプ確認システム、溶接ロボットシステム、クランプ治具制御装置およびクランプ確認方法 - Google Patents

クランプ確認システム、溶接ロボットシステム、クランプ治具制御装置およびクランプ確認方法 Download PDF

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Abstract

【課題】クランプ治具によるワークのクランプ動作の成否を正しく判断する。
【解決手段】溶接ロボットシステム（クランプ確認システム）１は、クランプ治具２と、システム制御盤（クランプ治具制御装置）８とを備える。クランプ治具２は、ワークＷに係合する係合部２５と、係合部２５の現在位置を検出する位置検出センサ２４とを備える。システム制御盤８は、係合部２５の動作停止位置をワークＷ毎に記憶する移動距離ＤＢ１２１と、クランプ治具２の駆動源の油圧が基準値以上であって、かつ、位置検出センサ２４で検出された現在位置が移動距離ＤＢ１２１に記憶された動作停止位置の許容範囲内にあることを示す動作完了条件を満たすか否かを検知する演算処理手段１３と、動作完了条件を満たさない場合には異常を報知し、動作完了条件を満たす場合には正常を報知するユーザインターフェース部１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに当接する当接部を備えたクランプ治具を制御する技術に関し、特に、溶接ロボットシステムにおいてクランプ治具によるワークへの当接動作の成否を判断する技術に関するものである。
従来、溶接ロボットと、移動装置と、ポジショナとによって構成される溶接ロボットシステムでは、ワークを保持するためのクランプ治具がポジショナに取り付けられている。クランプ治具の内部のモータは、例えば、油圧で駆動される。溶接ロボットシステムにおいて、溶接するワークとして、例えば、土木や建築の作業（工事）に使われる建設機械などのフレーム部を想定した場合には、ワークの重量は数トン程度のものもあるので、クランプ治具のワーク保持力を強力にするため、クランプ治具の動力には油圧ポンプを用いている。
溶接作業場に用意されたワークは、ポジショナに取り付けられているクランプ治具によって保持され、ポジショナによる移動や回転操作によって、溶接に適した姿勢の状態で、溶接ロボットにより自動溶接される。溶接ロボットシステムのオペレータは、溶接作業場から離間した位置に設けられた操作ボックスや制御盤を用いて、溶接作業場のワークを目視しながら、クランプ動作や溶接動作を遠隔操作する。
オペレータは、ワークに応じて、操作ボックスからの操作により、油圧ポンプの力の加わる方向をソレノイドによって切り換え、クランプ動作及びアンクランプ動作を行うことができる。そして、従来のロボットシステムでは、クランプ治具がワークを正常に保持出来たかを確認するために、動力源である油圧が予め定められた基準値以上の値になっていることを検知する圧力スィッチの信号が制御盤に取り込まれるようにしている。この制御盤において、クランプ状態の判定を行う処理装置は、取り込まれた信号に基づいて、操作ボックスからの操作後の所定時間以内に圧力スィッチが動作したことを検知すると、クランプが正常に完了したと判断している。そして、この処理装置は、正常にクランプされたことを、例えば制御盤に設けられたランプやブザーなどの報知手段によってオペレータに通知する。この通知により、オペレータは、正常にクランプされことを認識して、ポジショナの移動や回転操作を行うことができる。また、台車によって自動的にワークを溶接作業場に搬入して生産を始めるタイプの溶接ロボットシステムの場合には、油圧が基準値に達することが次の工程へ進むためのスタートの条件の１つになっている。
また、従来、ワークが正常にクランプされているかどうかを自動的に確認するために撮影画像を用いる技術が知られている（例えば特許文献１，２）。特許文献１に記載の技術では、ワークを把持する際に、ワークの形状に応じたワーク把持部の位置または姿勢をモニタカメラにより撮影し、基本となる撮影データと比較することにより、正常にワークがクランプされているかどうかを確認している。また、特許文献２に記載の技術は、自動溶接装置における溶接治具監視装置において、撮影画像をパターンマッチングするようにしたものである。
特開２００７−４０９２０号公報 特開２００６−３２０９６２号公報
しかしながら、従来の溶接ロボットシステムのように、処理装置が、クランプ治具の動力源である油圧の圧力を検知する圧力スィッチの信号だけを用いてクランプ動作の成否を判断する場合には次のような問題がある。クランプ治具が、ワークをクランプする際に、想定されたワークのクランプ箇所（例えば孔）から、ずれた位置に当接した場合、正常にクランプできないにもかかわらず、油圧の圧力が基準値以上の値になり、圧力スィッチが動作してしまう。そのため、処理装置は、クランプ治具がワークを正常にクランプしたと誤判断する場合があるという問題がある。
このように誤判断した場合にも、油圧が基準値に達しているため、例えば、クランプが正常に完了したことを示すランプが点灯してしまう。このように正常を示すランプが点灯したとしても、クランプ治具が孔からずれた位置に当接している場合には、次の工程へ進んだ後で、ポジショナによりワークの姿勢を変更したときに数トンものワークが落下する可能性がある。そのため、クランプ動作の正常を示すランプが点灯したときには、オペレータが目視でクランプ動作が正常に完了したかどうかを毎回必ず確認する必要があった。
また、特許文献１，２の技術は、モニタカメラが固定部に配置できない場合に、クランプ治具がワークに正常に当接したことを確認できないという問題点がある。また、これらの従来技術は、適用できる部位やシチュエーションが限定されるので、溶接するワークとして、例えば、土木や建築の作業に使われる建設機械などのフレーム部を想定した場合に、このようなワークが正常にクランプされているか確認するためには用いることができない。
そこで、本発明では、従来の油圧を検知する溶接ロボットシステムにおいてクランプ治具がワークに正常に当接していないにもかかわらず処理装置が、クランプ治具がワークに正常に当接したと誤判断する可能性がある問題と、従来のモニタカメラが固定部に配置できない場合にクランプ治具がワークに正常に当接したことを確認できない問題とを解決し、処理装置がクランプ治具によるワークへの当接動作の成否を正しく判断することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載のクランプ確認システムは、ワークに当接する当接部と、この当接部の現在位置を検出する位置検出センサとを備えたクランプ治具と、前記クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を判断するクランプ治具制御装置とを備えるクランプ確認システムであって、前記クランプ治具制御装置が、前記ワークに対応して予め定められた前記当接部の動作停止位置をワーク毎に記憶するデータ記憶手段と、前記クランプ治具の前記当接部が前記ワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上か否かを判別する押圧力判別手段と、前記位置検出センサで検出された現在位置が、前記データ記憶手段に記憶された動作停止位置を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別する移動距離判別手段と、前記押圧力が前記基準押圧力以上であって、かつ、前記検出された現在位置が前記許容範囲内にあることを示す動作完了条件を満たすか否かを検知する検知手段と、前記動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知するユーザインターフェース手段とを備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、クランプ確認システムは、クランプ治具制御装置のデータ記憶手段に、ワークに対応した動作停止位置の値を記憶している。ここで、動作停止位置は、クランプ治具の当接部がワークへの正常な当接動作を完了したときにその動作を停止する位置を示す。なお、その位置を特定できるのであれば、クランプ治具の当接部がワークへの当接動作を開始する位置と、動作停止位置との間の距離（移動距離）であってもよい。そして、クランプ治具制御装置は、動作完了条件を満たすか否かを検知することで、クランプ治具によるワークへの当接動作が正常に完了したか否かを判別する。ここで、動作完了条件は、第１にクランプ治具の当接部がワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上であること、第２に、位置検出センサで検出されたクランプ治具の当接部の現在位置が、データ記憶手段に記憶された動作停止位置の許容範囲内にあることの双方を満足する条件である。つまり、クランプ治具制御装置は、ワークに当接するクランプ治具の押圧力を検知するだけではなく、それに加えて、正常な当接動作に必要なクランプ治具の移動距離の条件を満足しているかを判定する。したがって、クランプ治具制御装置は、クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を正しく判断することができる。
また、クランプ治具制御装置のユーザインターフェース手段は、動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知する。例えば、動作完了条件を満たす場合には、ユーザインターフェース手段によって、その旨をオペレータに報知することができる。また、動作完了条件を満たさない場合には、ユーザインターフェース手段によって、その旨をオペレータに報知することができる。これにより、オペレータは、ワークへの当接動作が正常に完了したのか否かを確認でき、この当接動作の完了を目視により確認する必要がなくなり、従来に対してオペレータの負担を格段に軽減できる。また、クランプ治具制御装置のユーザインターフェース手段は、例えば、タッチパネルのように、入力と表示出力との双方向に対応して構成することができる。このようにユーザインターフェース手段を用いて、クランプ治具の当接部の正常な移動距離を入力する場合には、データ記憶手段に記憶した正常な移動距離のデータを、対象のワークに応じて、適宜追加したり変更したりすることができる。
また、請求項２に記載のクランプ確認システムは、請求項１に記載のクランプ確認システムであって、前記クランプ治具制御装置が、さらに、前記クランプ治具のモータの駆動源である油圧の圧力値を入力する圧力入力手段を備え、前記押圧力判別手段が、前記入力された圧力値が予め定められた基準値以上の場合に、前記押圧力が前記基準押圧力以上であると判定することとした。
かかる構成によれば、クランプ確認システムでは、クランプ治具制御装置が、動作完了条件として、クランプ治具のモータを駆動する油圧が正常であり、かつ、クランプ治具の当接部の移動距離が許容範囲内にあると判別した場合に、はじめてワークへの当接動作が正常に完了したことを、ユーザインターフェース手段によって、オペレータに報知することができる。また、クランプ治具制御装置が、たとえ、油圧が正常であったとしても、クランプ治具の当接部の移動距離が基準を満たさないと判別した場合には、ユーザインターフェース手段は、オペレータに異常を報知することができる。このとき、クランプ治具制御装置は、異常を報知するだけではなく、クランプ治具によるワークへの当接動作を停止させるように指令することができる。この場合、クランプ治具の当接動作の続行による異常事態の進行を留め、正常な状態への早急な復帰に寄与することができる。なお、クランプ治具制御装置は、検出圧力の状態と移動距離の状態とを同時に判別することが好ましいが、これら２つの判別処理を予め定めた順序で行うこともできる。例えば、圧力の状態を判別した後に、移動距離の状態を判別するようにしてもよい。
また、請求項３に記載のクランプ確認システムは、請求項１に記載のクランプ確認システムであって、前記クランプ治具制御装置が、さらに、前記クランプ治具のモータを電力により駆動するモータ制御装置を備え、前記押圧力判別手段が、前記モータ制御装置で検出された電流が予め定められた基準値以上の場合に、前記押圧力が前記基準押圧力以上であると判定することとした。
かかる構成によれば、クランプ確認システムでは、クランプ治具制御装置が、動作完了条件として、モータ制御装置で検出されたクランプ治具を駆動するための電流が正常であり、かつ、クランプ治具の当接部の移動距離が許容範囲内にあると判別した場合に、はじめてワークへの当接動作が正常に完了したことを、ユーザインターフェース手段によって、オペレータに報知することができる。また、クランプ治具制御装置が、たとえ、検出電流が正常であったとしても、クランプ治具の当接部の移動距離が基準を満たさないと判別した場合には、ユーザインターフェース手段は、オペレータに異常を報知することができる。なお、クランプ治具制御装置は、検出電流の状態と移動距離の状態とを同時に判別することが好ましいが、これら２つの判別処理を予め定めた順序で行うこともできる。例えば、検出電流の状態を判別した後に、移動距離の状態を判別するようにしてもよい。
また、請求項４に記載のクランプ確認システムは、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のクランプ確認システムであって、前記クランプ治具が、溶接用のワークに形成された孔に両側から挿入されて前記ワークに当接して固定保持する２つの当接部を備えて当該２つの当接部によりワークをクランプするクランプ治具から構成され、前記クランプ治具制御装置が前記クランプ治具による前記ワークへの当接動作の成否を判断することとした。
かかる構成によれば、クランプ治具制御装置は、溶接用のワークに形成された孔に当接して固定保持する２つの当接部を備えたクランプ治具を制御対象としている。したがって、形状が同じで厚みが異なる複数種類のワークに対して、設ける孔の位置、形状、大きさをほぼ同じものとすることで、複数種類のワークに対してクランプ治具を使用することができる。そして、このように各種類のワークに形成された孔をほぼ同じように設けたときには、クランプ治具制御装置の演算処理手段は、クランプ動作の対象であるワークの種類を変更したとしても、クランプ治具による各種類のワークのクランプ動作の成否を正しく判断することができる。
また、前記課題を解決するために、本発明の請求項５に記載のロボット溶接システムは、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のクランプ確認システムと、前記クランプ治具が配設され前記クランプ治具により保持されたワークを回転移動させるポジショナと、前記保持されたワークを溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットを移動させるロボット移動装置と、前記溶接ロボットおよび前記ロボット移動装置を制御するロボット制御装置と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、ロボット溶接システムは、クランプ確認システムと、クランプ治具が配設されたポジショナと、溶接ロボットと、ロボット移動装置と、ロボット制御装置とを備える。したがって、ロボット溶接システムでは、クランプ確認システムのクランプ治具制御装置の演算処理手段が、クランプ治具がワークに正常に当接したと判定したことを、次の溶接作業工程のトリガとすることで、ロボット溶接システム全体の自動化を図ることができる。その結果、オペレータの負担を軽減できる。
また、請求項６に記載のクランプ治具制御装置は、ワークに当接する当接部と、この当接部の現在位置を検出する位置検出センサとを備えたクランプ治具と、前記クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を判断するクランプ治具制御装置とを備えるクランプ確認システムにおける前記クランプ治具制御装置であって、前記ワークに対応して予め定められた前記当接部の動作停止位置をワーク毎に記憶するデータ記憶手段と、前記クランプ治具の前記当接部が前記ワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上か否かを判別する押圧力判別手段と、前記位置検出センサで検出された現在位置が、前記データ記憶手段に記憶された動作停止位置を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別する移動距離判別手段と、前記押圧力が前記基準押圧力以上であって、かつ、前記検出された現在位置が前記許容範囲内にあることを示す動作完了条件を満たすか否かを検知する検知手段と、前記動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知するユーザインターフェース手段とを備えることとした。
かかる構成によれば、クランプ治具制御装置は、当接部と、位置検出センサとを備えたクランプ治具を制御対象とする。また、クランプ治具が備える位置検出センサは、当接部の現在位置を検出する。また、クランプ治具制御装置は、データ記憶手段に、ワークに対応した動作停止位置の値を記憶している。ここで、動作停止位置は、クランプ治具の当接部がワークへの正常な当接動作を完了したときにその動作を停止する位置を示す。そして、クランプ治具制御装置は、動作完了条件を満たすか否かを検知することで、クランプ治具によるワークへの当接動作が正常に完了したか否かを判別する。ここで、動作完了条件は、第１にクランプ治具の当接部がワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上であること、第２に、位置検出センサで検出されたクランプ治具の当接部の現在位置が、データ記憶手段に記憶された動作停止位置の許容範囲内にあることの双方を満足する条件である。したがって、クランプ治具制御装置は、クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を正しく判断することができる。また、クランプ治具制御装置のユーザインターフェース手段は、動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知する。例えば、動作完了条件を満たす場合には、ユーザインターフェース手段によって、その旨をオペレータに報知することができる。また、動作完了条件を満たさない場合には、ユーザインターフェース手段によって、その旨をオペレータに報知することができる。これにより、オペレータは、ワークへの当接動作が正常に完了したのか否かを確認でき、この当接動作の完了を目視により確認する必要がなくなり、従来に対してオペレータの負担を格段に軽減できる。
また、前記課題を解決するために、本発明の請求項７に記載のクランプ確認方法は、ワークに当接する当接部と、この当接部の現在位置を検出する位置検出センサとを備えたクランプ治具と、前記クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を判断するクランプ治具制御装置とを備えるクランプ確認システムにおけるクランプ確認方法であって、前記クランプ治具制御装置は、前記ワークに対応して予め定められた前記当接部の動作停止位置をワーク毎に記憶するデータ記憶手段と、演算処理手段と、ユーザインターフェース手段とを備え、前記演算処理手段によって、前記クランプ治具の前記当接部が前記ワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上か否かを判別する押圧力判別ステップと、前記位置検出センサで検出された現在位置が、前記データ記憶手段に記憶された動作停止位置を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別する移動距離判別ステップと、前記押圧力が前記基準押圧力以上であって、かつ、前記検出された現在位置が前記許容範囲内にあることを示す動作完了条件を満たすか否かを検知する検知ステップと、前記ユーザインターフェース手段によって、前記動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知する報知ステップとを含んで実行することを特徴とする。
かかる手順によれば、クランプ確認方法は、クランプ治具制御装置によって、動作完了条件を満たすか否かを検知することで、クランプ治具によるワークへの当接動作が正常に完了したか否かを判別する。ここで、動作完了条件は、第１にクランプ治具の当接部がワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上であること、第２に、位置検出センサで検出されたクランプ治具の当接部の現在位置が、データ記憶手段に記憶された動作停止位置の許容範囲内にあることの双方を満足する条件である。したがって、クランプ治具制御装置は、クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を正しく判断することができる。また、クランプ治具制御装置のユーザインターフェース手段は、動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知する。例えば、動作完了条件を満たす場合には、ユーザインターフェース手段によって、その旨をオペレータに報知することができる。また、動作完了条件を満たさない場合には、ユーザインターフェース手段によって、その旨をオペレータに報知することができる。これにより、オペレータは、ワークへの当接動作が正常に完了したのか否かを確認でき、この当接動作の完了を目視により確認する必要がなくなり、従来に対してオペレータの負担を格段に軽減できる。
本発明によれば、クランプ確認システムは、クランプ治具制御装置によって、クランプ治具の当接部がワークに当接する押圧力が基準押圧力以上であって、クランプ治具で検出された当接部の動作の停止位置が正常である場合に、動作完了条件を満たし、当接動作が成功したと判断する。これにより、クランプ治具制御装置は、クランプ治具によるワークへ当接動作の成否を正しく判断することができる。また、クランプ治具制御装置のユーザインターフェース手段は、動作完了条件の判別結果をオペレータに報知する。そのため、オペレータは、クランプ治具の当接動作の完了を目視により確認する必要がなくなり、従来に対してオペレータの負担を格段に軽減することができる。
本発明の実施形態に係る溶接ロボットシステムを模式的に示す構成図であって、（ａ）はポジショナのブロック図、（ｂ）はポジショナの平面配置を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る溶接ロボットシステムを模式的に示す構成図である。 図１のクランプ治具の使用例を示す斜視図である。 図３のワークの斜視図である。 図３のクランプ治具の構成を示す斜視図である。 図３のクランプ治具の推進部材の移動によるクランプの説明図であって、（ａ）はワークをクランプする前の状態の側面図、（ｂ）はワークのクランプが完了した状態の側面図をそれぞれ示している。 図３のクランプ治具の位置検出原理の説明図であって、（ａ）はワークをクランプする前のホームポジションの上面図、（ｂ）はワークのクランプに成功した状態の上面図、（ｃ）はワークのクランプに失敗した状態の側面図をそれぞれ示している。 本発明の実施形態に係るクランプ治具制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図８に示すクランプ治具制御装置の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はデータ登録処理、（ｂ）は検知処理をそれぞれ示している。
以下、図面を参照して本発明のクランプ確認システムを実施するための形態（以下「実施形態」という）について説明する。以下では、１．クランプ確認システムの概要、２．溶接ロボットシステムの概要、３．クランプ治具の構成例、４．クランプ治具制御装置の構成例、５．溶接ロボットシステムの動作、６．クランプ治具制御装置の動作例の各章に分けて順次説明する。
［１．クランプ確認システムの概要］
図１および図２に示す溶接ロボットシステム１，１Ｂにおいて、クランプ確認システムを説明する。例えば、図１（ａ）に示す溶接ロボットシステム１は、クランプ確認システムとして、クランプ治具２と、システム制御盤（クランプ治具制御装置）８とを備えている。
クランプ治具２は、図１（ｂ）に示すように、ワークＷに当接する係合部２５を備えている。また、クランプ治具２は、図１（ａ）に示すように、係合部２５の現在位置を検出する位置検出センサ２４を備えている。この位置検出センサ２４は、例えば、ロータリーエンコーダで構成されている。
システム制御盤８は、溶接制御機能と、クランプ治具制御機能とを兼ね備えており、クランプ治具制御機能により、クランプ治具２によるワークＷへの当接動作の成否を判断する。このシステム制御盤８は、クランプ治具制御装置として、記憶手段に格納された移動距離ＤＢ１２１と、演算処理手段１３と、ユーザインターフェース部１４とを備えている。
移動距離ＤＢ１２１は、クランプ治具２の係合部２５の動作停止位置をワークＷ毎に記憶するものである。この動作停止位置は、ワークＷに対応して予め定められている。
演算処理手段１３は、主として、押圧力判別機能と、移動距離判別機能と、動作完了条件判別機能を有している。
押圧力判別機能は、クランプ治具２の係合部２５がワークＷに係合する押圧力が予め定められた基準押圧力以上か否かを判別するものである。この押圧力は、クランプ治具２を駆動させる油圧や電力に相当する。この押圧力判別機能は、例えば図８に示す圧力判別手段１３２により構成することができる。
移動距離判別機能は、クランプ治具２の位置検出センサ２４により検出された、クランプ治具２の係合部２５の現在位置が、移動距離ＤＢ１２１に記憶された動作停止位置を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別するものである。この移動距離判別機能は、例えば図８に示す移動距離判別手段１３３により構成することができる。
動作完了条件判別機能は、動作完了条件として、クランプ治具２の係合部２５がワークＷに係合する押圧力が基準押圧力以上であって、かつ、クランプ治具２の係合部２５の現在位置が許容範囲内にあるという条件を満たすか否かを検知するものである。この動作完了条件判別機能は、例えば図８に示す検知手段１３４により構成することができる。この判別結果は、ユーザインターフェース部１４に出力される。
ユーザインターフェース部１４は、演算処理手段１３の動作完了条件判別機能による、動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知するものである。例えば、ユーザインターフェース部１４は、動作完了条件を満たすと判別された場合に、オペレータに正常を報知する。また、ユーザインターフェース部１４は、動作完了条件を満たさないと判別された場合に、オペレータに異常を報知する。このユーザインターフェース部１４は、例えば、タッチパネル等で構成される。
ユーザは、ユーザインターフェース部１４の入力機能により、例えば、あるワークＷ１，Ｗ２をクランプする前に、ワークＷ１に対しては、クランプ治具２の係合部２５の動作停止位置（移動距離）を１００ｍｍ、ワークＷ２に対しては、１２０ｍｍといったデータを入力することができる。このユーザインターフェース部１４は、表示出力機能により、例えば、ワークＷ２に対してクランプ動作を行った結果、クランプ治具２の係合部２５の移動距離が１２０ｍｍであった場合には、「正常クランプ」を示す画像を表示し、移動距離が不足して１００ｍｍであった場合には、「異常クランプ」を示す画像を表示することができる。
図１（ａ）に示す溶接ロボットシステム１は、クランプ治具２のモータを油圧で駆動するクランプ確認システムの実施形態である。一方、図２に示す溶接ロボットシステム１Ｂは、クランプ治具２のモータを電力で駆動するクランプ確認システムの実施形態である。
図１（ａ）に示すように、クランプ治具２の駆動源が油圧の場合には、例えば、油圧ポンプＰがクランプ治具２のモータＭ（図８参照）を駆動させる。システム制御盤８は、油圧系統に接続しており、例えば、油圧ポンプで検出した油圧の情報が入力可能に構成されている。これにより、演算処理手段１３の押圧力判別機能は、油圧を監視し、予め定められた閾値以上の油圧を検出したときに、クランプ治具の係合部２５がワークＷに係合する押圧力が基準押圧力以上になったと判定することができる。
また、図２に示すように、クランプ治具２の駆動源が電力の場合には、システム制御盤８は、モータ制御装置１９をさらに備える。この場合、モータ制御装置１９が、クランプ治具２のモータＭを電力により駆動させる。モータ制御装置１９は、サーボアンプやモータドライバ等を備える。これにより、システム制御盤８において、演算処理手段１３の押圧力判別機能は、モータの電流を監視し、予め定められた閾値以上の電流が流れたときに、クランプ治具の係合部２５がワークＷに係合する押圧力が基準押圧力以上になったと判定することができる。
これらクランプ確認システムの２つの実施形態では、クランプ治具２の駆動源は異なるが、同様な構成で同様に動作することができるので、以下では、図１（ａ）に示す溶接ロボットシステム１について詳細に説明し、図２に示す溶接ロボットシステム１Ｂについては、異なる部分のみ説明する。
［２．溶接ロボットシステムの概要］
溶接ロボットシステムの概要について主として図１を参照（適宜図４、図８参照）して説明する。溶接ロボットシステム１は、図１（ａ）に示すように、クランプ治具２が配設されたポジショナ３と、ロボット４と、ロボット移動装置５と、ロボットコントローラ６と、操作ボックス７と、システム制御盤８とを備えている。
本実施形態では、図３に示すように、所定の高さに長尺のワークＷを配置し、ワークＷの側方に配置されたロボット４によって、ワークＷの各部を溶接するときに、ワークＷの両端部を所定の高さに保持するクランプ治具２，２を例として説明する。
この溶接ロボットシステム１で用いる溶接用のワークＷは、図４に示すように、両端部にそれぞれ孔Ｈが形成されている。ワークＷは、例えば、土木や建築の作業に使われる建設機械などのフレーム部である。
図１および図３に示すように、ポジショナ３には、２つのクランプ治具２が配設されており、ポジショナ３は、各クランプ治具２により保持されたワークＷを回転移動させる。ここで、回転移動は、図１（ｂ）における左右方向の軸周りの移動を示す。また、ポジショナ３は、ワークＷを保持する前に、ワークＷの大きさに合わせて移動することができる。ここで、ポジショナ３の移動は、例えば、ポジショナ３の中心側方向（図１（ｂ）における左右方向）への移動や、高さ方向（図３における上下方向）の移動を示す。なお、ポジショナ３の移動方向はこれらに限定されるものではない。
このポジショナ３は、ケーブルを介してシステム制御盤８に接続され、溶接制御装置９により制御される。ここでは、ポジショナ３を、回転の駆動側のポジショナ３ａと、従動側のポジショナ３ｂとの２つに分けて設け、各ポジショナ３ａ，３ｂが１つずつクランプ治具２を備えることとした。なお、ポジショナ３ａとポジショナ３ｂとを一体に構成してもよいことは勿論である。
クランプ治具２，２は、図３に示すように、ワークＷの長手方向の両端部に配置されたポジショナ３ａ，３ｂの上部にそれぞれ取り付けられており、各クランプ治具２は一対の保持アーム２１，２１によってワークＷの端部を幅方向から挟み込んで保持している。保持アーム２１は、ガイド機構４０に沿ってワークＷの幅方向に移動できるように構成されている。また、保持アーム２１は、図１（ｂ）に示すように、例えばコーン形状の係合部２５を備えている。一対の保持アーム２１，２１の係合部２５，２５は、ワークＷのいずれか一方の孔Ｈに両側から挿入されてワークＷに当接して固定保持するものである。係合部２５は、孔Ｈの形状およびサイズに合わせて形成されている。
クランプ治具２，２は、図１（ａ）および図８に示すように、油圧系統に接続されている。油圧系統の図示しない油圧メータは、油圧の圧力値をケーブルを介してシステム制御盤８に出力する。ここでは、一例として、油圧ポンプＰが内部の図示しない圧力センサで油圧を検出することとした。この油圧は、システム制御盤８内の演算処理手段１３により利用される。なお、図２に示す溶接ロボットシステム１Ｂの場合、システム制御盤８内のモータ制御装置１９が、クランプ治具２，２のモータＭを駆動させる。この場合、モータ制御装置１９で検出した電流が、演算処理手段１３により利用される。
また、クランプ治具２，２は、図１（ａ）および図８に示すように、位置検出センサ２４を備える。この位置検出センサ２４は、保持アーム２１を移動させる推進機構２２（図５参照）に設けられ、係合部２５の現在位置を検出する。なお、推進機構２２（図８参照）は、図８に示すモータＭにより駆動される。この位置検出センサ２４の検出値は、ケーブルを介してシステム制御盤８に送出される。
ロボット４は、クランプ治具２により保持されたワークＷを溶接する。ロボット４は、ロボットコントローラ６に接続されており、例えばアーク溶接ロボットから構成される。ロボット４の外観の一例を図３に示す。ロボット４が、例えば、６軸構成の垂直多関節型の場合には、手首部分に溶接トーチが取り付けられ、ロボットコントローラ６からの指令に基づいて内部のモータの動作によって各関節を動かすことにより、溶接トーチを所定位置に移動させることができる。なお、ロボット４が、例えばアーク溶接ロボットから構成される場合には、図示しないワイヤ送給装置を介して溶接電源と接続される。また、ロボット４を複数台配置してもよい。
ロボット移動装置５は、ロボット４に取り付けられていると共に、ロボットコントローラ６に接続されており、ロボットコントローラ６からの指令に基づいて内部のモータの動作によって、ロボット４を移動させる。また、ロボット移動装置５は、ロボット４毎に設けられる。
ロボットコントローラ６は、ケーブルを介してシステム制御盤８に接続され、ロボット４およびロボット移動装置５を制御する。また、ロボットコントローラ６は、溶接時に溶接指令信号を溶接電源に出力する。本実施形態では、教示プログラムまたはティーチングペンダント１０からのインチング指令に基づいて、ロボットコントローラ６は、ロボット４およびロボット移動装置５に指令を出力する。また、ロボットコントローラ６は、ロボット４毎に設けられる。なお、ティーチングペンダント１０は、ロボット４の教示作業の際に、システム制御盤８内の溶接制御装置９に対して、被溶接部の溶接経路や溶接作業条件等を入力するために使用される。
操作ボックス７は、ケーブルおよびシステム制御盤８を介して油圧ポンプＰの制御回路に接続されている。オペレータが操作ボックス７を操作することによって、油圧ポンプＰの力の加わる方向をソレノイドによって切り換え、クランプ治具２によるワークＷのクランプ動作及びアンクランプ動作を行うことができる。なお、図２に示す溶接ロボットシステム１Ｂの場合、操作ボックス７は、ケーブルを介してシステム制御盤８内のモータ制御装置１９に接続されている。この場合、オペレータが操作ボックス７を操作することによって、電力の加わる方向を切り換え、クランプ治具２によるワークＷのクランプ動作及びアンクランプ動作を行うことができる。
システム制御盤８は、移動距離ＤＢ１２１、演算処理手段１３およびユーザインターフェース部１４の他に、溶接制御装置９を備える。このシステム制御盤８、操作ボックス７およびティーチングペンダント１０は、操作を行うオペレータが、ワークＷの溶接作業を行う領域を目視できる場所に設置されている。
溶接制御装置９は、ポジショナ３を回転駆動させてロボット４に適切な溶接姿勢とする指令を出力するものである。また、ロボット４、ロボット移動装置５およびロボットコントローラ６からなる組が複数存在する場合には、溶接制御装置９は、インターロックの制御を行ったりする。
図１（ａ）に示す溶接ロボットシステム１の場合、一例として、演算処理手段１３は、油圧ポンプＰで検出された圧力と、位置検出センサ２４で検出された現在位置と、移動距離ＤＢ１２１に予め格納された動作停止位置とに基づいて、クランプ治具２によるワークＷへのクランプ動作が正常に完了したか否かを判別することとした。なお、このように制御する場合の演算処理手段１３の詳細は後記する。
なお、図２に示す溶接ロボットシステム１Ｂの場合、一例として、演算処理手段１３は、モータ制御装置１９で検出された電流と、位置検出センサ２４で検出された現在位置と、移動距離ＤＢ１２１に予め格納された動作停止位置とに基づいて、クランプ治具２によるワークＷへのクランプ動作が正常に完了したか否かを判別する。
［３．クランプ治具の構成例］
次に、クランプ治具２の構成例について主として図５を参照（適宜図３、図６、図７参照）して説明する。なお、本実施形態では、図５に示すように、二体の保持アーム２１，２１がクランプ治具２の長手方向（図５の左右方向）の中央部を挟んで対峙しており、一対の保持アーム２１，２１は向きが逆であること以外は同じ構成であるため、以下の説明では一方の保持アーム２１（図５の右側）について主に説明し、他方の保持アーム２１（図５の左側）については、適宜に説明する。
クランプ治具２は、図５に示すように、ワークＷの端部を一方と他方から挟んで保持する一対の保持アーム２１，２１と、保持アーム２１をワークＷに対して進退自在に支持するガイド機構４０と、ワークＷに対して進退自在に移動する二体の推進部材５１，５１（図６参照）と、を備えている。
保持アーム２１は、弾性部材５３（図６参照）を介して推進部材５１に連結されており、保持アーム２１は推進部材５１に連動して、ワークＷに対して進退する。クランプ治具２では、図６（ｂ）に示すように、保持アーム２１がワークＷに係合した状態で、推進部材５１が弾性部材５３の弾性力に抗して、ワークＷに向けて移動するように構成されている。
保持アーム２１は、図５に示すように、クランプ治具２の幅方向に幅広な板状の支持部３１と、支持部３１の表側の面３１ａの中央部に立設されたアーム本体３２と、アーム本体３２の先端部（図５の上端部）に突設された係合部２５と、を備えている。
係合部２５は、クランプ治具２の長手方向の中央部に向けて突出した突起部であり、中央側よりも外側が拡径された円錐形状となっている。また、図５および図６に示すように、保持アーム２１の支持部３１の裏側の面３１ｂには、ベース部材４１に向けて突出した壁状の中央側取付部３１ｃ（図５の左側）および外側取付部３１ｄ（図５の右側）がクランプ治具２の長手方向に所定間隔を空けて立設されている。
ガイド機構４０は、図５に示すように、保持アーム２１に作用したワークＷの荷重を支持し、保持アーム２１をワークＷに対して進退させるものであり、板状のベース部材４１と、クランプ治具２の長手方向に延ばされた二本のガイドレール４２，４２と、保持アーム２１の基部に設けられ、各ガイドレール４２，４２に案内されて、クランプ治具２の長手方向に移動するスライダ４３，４３と、を有する直線移動機構である。
ガイドレール４２は、図５に示すように、ベース部材４１の表側の面２１ａに取り付けられた矩形断面のレール部材である。二本のガイドレール４２，４２は、クランプ治具２の幅方向（図５の上下方向）に所定間隔を空けて平行に並設されている。
スライダ４３は、図５に示すように、ガイドレール４２の表側に取り付けられた部材であり、ガイドレール４２の軸方向にスライド自在となっている。二体のスライダ４３，４３は、保持アーム２１の支持部３１の裏側の面３１ｂ（図６参照）において、幅方向の両端部にそれぞれ取り付けられており、保持アーム２１は各スライダ４３，４３によってクランプ治具２の長手方向に移動可能となっている。
推進部材５１は、図５および図６に示すように、保持アーム２１の支持部３１の裏側の面３１ｂに設けられた中央側取付部３１ｃと外側取付部３１ｄとの間に配設されるとともに、二本のガイドレール４２，４２の間に配設されている。推進部材５１は、クランプ治具２の長手方向に移動自在となっているが、外側（図５の右側）への移動が規制されている。推進部材５１と保持アーム２１の中央側取付部３１ｃとの間には、複数の皿ばねによって構成された弾性部材５３が介設されている。弾性部材５３には、各保持アーム２１，２１がワークＷを保持するために必要な予め定められた押圧力が付与されている。
推進機構２２は、クランプ治具２の長手方向に配設され推進部材５１，５１をそれぞれ貫通して推進部材５１，５１に螺合したねじ部材５２と、位置検出センサ２４とを備えている。このねじ部材５２の一端側（図５の右側）はモータＭに接続され、ねじ部材５２の他端側（図５の左側）に位置検出センサ２４が設けられている。
推進機構２２は、推進部材５１を移動させる機構であり、ねじ部材５２を軸回りに回転させることで、推進部材５１がクランプ治具２の長手方向に移動するように構成されている。
推進部材５１は、弾性部材５３を介して保持アーム２１に連結されているため、推進部材５１の移動に連動して、保持アーム２１はクランプ治具２の長手方向に移動する。なお、ねじ部材５２は、軸方向の中央部を境にして、ねじ溝の回転方向が異なっている。したがって、図５の右側に示す保持アーム２１がワークＷに向けて移動するようにねじ部材５２を回転させた場合には、図５の左側に示す保持アーム２１もワークＷに向けて移動する。また、図５の右側に示す保持アーム２１がワークＷから離れるようにねじ部材５２を回転させた場合には、図５の左側に示す保持アーム２１もワークＷから離れる方向に移動する。
次に、クランプ治具２を用いてワークＷの端部を挟み込んで保持するときの手順について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、一対の保持アーム２１，２１の間に配置されるように、ワークＷをクランプ治具２の長手方向の中央部に配置する。そして、図示しない油圧ポンプによりモータＭ（図８参照）を駆動し、ねじ部材５２を軸回りに回転させ、各推進部材５１，５１をワークＷに向けて移動させることで、各保持アーム２１，２１を各推進部材５１，５１に連動させて、ワークＷに向けてクランプ治具２の外側から中央側に移動させる。このとき、図６（ａ）に示すように、支持部３１の中央側取付部３１ｃと推進部材５１とは離間しており、推進部材５１は弾性部材５３を介して保持アーム２１をワークＷに向けて押し出している。
そして、ワークＷに向けて移動した各保持アーム２１，２１の係合部２５，１３がワークＷに形成された孔Ｈに挿入されることで、各保持アーム２１，２１の係合部２５，２５がワークＷに係合した状態となり、各保持アーム２１，２１によってワークＷが挟み込まれる。
さらに、各保持アーム２１，２１の係合部２５，２５がワークＷに係合した後もねじ部材５２を軸回りに回転させると、図６（ｂ）に示すように、推進部材５１は、弾性部材５３の弾性力に抗してワークＷに向けて移動する。このときの油圧は、システム制御盤８内のクランプ治具制御装置１０によって、後記するように、クランプ動作が正常に完了したか確認する処理において利用される。
ここで、クランプ動作の成否を説明する。例えば、図７（ａ）に示すようなクランプ動作の開始をする前の位置（ホームポジション）から図７（ｂ）に示す状態に変化した場合にはクランプ動作が「成功」し、一方、図７（ａ）に示す状態から図７（ｃ）に示す状態に変化した場合にはクランプ動作が「失敗」したことになる。ここで、図７（ｂ）に示す状態は、クランプ治具２が、ワークＷのクランプ箇所である孔Ｈに係合した場合を示し、図７（ｃ）に示す状態は、クランプ治具２が、想定されたワークＷのクランプ箇所に取り付けられなかった場合を示している。
［４．クランプ治具制御装置の構成例］
図１（ａ）に示す溶接ロボットシステム１において、油圧が予め定められた閾値以上のときに、クランプ治具の係合部２５がワークＷに係合する押圧力が基準押圧力以上になったとみなすクランプ治具制御装置の構成例を図８に示す。図８は、本発明の実施形態に係るクランプ治具制御装置および溶接制御装置を含むシステム制御盤の構成を模式的に示すブロック図である。
システム制御盤８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力インターフェース等を備えている。
＜クランプ治具制御装置＞
システム制御盤（クランプ治具制御装置）８は、図８に示すように、入出力手段１１と、記憶手段１２と、演算処理手段１３と、ユーザインターフェース部１４とを備えている。なお、図８に示すユーザインターフェース部１４は、形式的に、操作入力部１４１と、表示部１４２とに分けて示したが、タッチパネルのように一体に構成することができる。また、システム制御盤８内の溶接制御装置９の構成については後記する。
入出力手段１１は、ユーザインターフェース部１４およびクランプ治具２との間の入出力インターフェースであって、移動距離データ入力手段１１１と、表示データ出力手段１１２と、検出圧力入力手段１１３と、検出距離入力手段１１４とを備えている。
移動距離データ入力手段１１１は、ユーザインターフェース部１４の操作入力部１４１から、オペレータが指定する動作停止位置を演算処理手段１３に入力するものである。なお、移動距離データ入力手段１１１は、オペレータが指定するワーククランプ位置を動作開始位置として入力する。ここで、動作停止位置は、クランプ治具２の係合部２５がワークＷのクランプ動作を正常に完了したときにその動作を停止する位置を示す。
例えば、図７（ａ）に示すように、クランプ治具２がクランプ動作を開始する位置にセットされ、クランプ治具２によるワークＷのクランプ動作が正常に完了し、図７（ｂ）に示す移動完了位置で停止したとものとする。この前提で、図７（ａ）に示すホームポジションにおいて、クランプ治具２の係合部２５の先端の位置の値を「０」とした場合には、動作停止位置の値とは、係合部２５の移動距離Ｌ（図７参照）と等しくなる。したがって、以下では、クランプ治具２の係合部２５の動作停止位置の代わりに、係合部２５の移動距離として説明する。
表示データ出力手段１１２は、クランプ治具２によるワークＷのクランプ動作の成否に対応した表示データを、演算処理手段１３からユーザインターフェース部１４の表示部１４２に出力するものである。
検出圧力入力手段１１３は、油圧ポンプＰにより検出された圧力を演算処理手段１３に入力するものである。なお、検出圧力入力手段１１３に入力する圧力値は、油圧ポンプの検出値に限られるものではない。例えば、検出圧力入力手段１１３は、油圧系統の図示しない油圧メータ等から油圧の圧力値を取得するようにしてもよい。
検出距離入力手段１１４は、クランプ治具２の位置検出センサ２４により検出された現在位置を演算処理手段１３に入力するものである。
記憶手段１２は、一次記憶部としてのＲＡＭと、ＲＯＭやＨＤＤとを備え、登録情報として、例えば、移動距離ＤＢ１２１と、クランプ位置１２２と、動作プログラム１２３とを記憶している。
移動距離ＤＢ１２１は、ワークＷに対応して予め定められた係合部２５の動作停止位置をワークＷ毎に格納したデータベースである。
クランプ位置１２２は、クランプ治具２がクランプ動作を開始する位置（図７（ａ）参照）のデータである。なお、このクランプ位置は、ワークＷ毎に記憶してもよい。また、本実施形態のように孔Ｈが設けられたアーム形状のワークの場合には、形状が同じで厚みが異なる複数種類のワークに対して、孔Ｈの位置、形状、大きさをほぼ同じものとすることで、最も厚いワークに合わせたクランプ位置を各種類のワークに対して共通に用いてもよい。
動作プログラム１２３は、例えばＣＰＵがＨＤＤから読み出してＲＡＭに展開することで、図８に示す登録／読込手段１３１、圧力判別手段１３２、移動距離判別手段１３３、検知手段１３４および報知制御手段１３５を実現するプログラムである。
演算処理手段１３は、登録／読込手段１３１と、圧力判別手段１３２と、移動距離判別手段１３３と、検知手段１３４と、報知制御手段１３５とを備えている。
登録／読込手段１３１は、クランプ治具２の係合部２５の移動距離を移動距離ＤＢ１２１に登録したり、登録されている移動距離を読み込んだりするものである。登録／読込手段１３１は、例えば、移動距離データ入力手段１１１から入力された係合部２５の移動距離を移動距離ＤＢ１２１に登録する。移動距離ＤＢ１２１から読み込まれた移動距離は移動距離判別手段１３３に出力される。
圧力判別手段１３２は、油圧が予め定められた基準値以上か否かを判別するものである。この圧力判別手段１３２は、検出圧力入力手段１１３から入力された圧力が基準値以上か否かを判別し、判別結果を検知手段１３４に通知する。例えば、圧力が基準値以上の場合に一次記憶部に「１」のフラグをたて、予め定められた制限時間を経過しても圧力が基準値未満の場合に「０」のフラグをたてる。
移動距離判別手段１３３は、クランプ治具２の位置検出センサ２４で検出された現在位置が、移動距離ＤＢ１２１に格納された移動距離を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別するものである。ここで、許容範囲は、誤差を加味した範囲であればよい。許容範囲は、例えば、移動距離の値、クランプ治具２の係合部２５のサイズ、ワークＷに設けられた孔Ｈのサイズ等に応じて適宜設定することができる。例えば、ワークＷ１に対しては、クランプ治具２の係合部２５の移動距離が１００ｍｍの場合に±５ｍｍの誤差を加味すると、ワークＷ１のクランプ動作に対しては、許容範囲が９５〜１０５ｍｍとなる。なお、この許容範囲は一例であって、加味する誤差は±５ｍｍに限られるものではない。このように許容範囲を設けることで、誤判定で異常を検出するような事態を防止できる。
この移動距離判別手段１３３は、登録／読込手段１３１を介して移動距離ＤＢ１２１に格納された移動距離を読み込み、許容範囲を算出し、検出距離入力手段１１４から入力された現在位置が許容範囲内にあるか否かを判別し、判別結果を検知手段１３４に通知する。例えば、現在位置が許容範囲内にある場合に「１」のフラグをたて、許容範囲を逸脱する場合に「０」のフラグをたてる。
検知手段１３４は、クランプ治具２によるワークＷのクランプ動作の完了条件を満たすか否かを検知するものである。ここで、動作完了条件は、油圧が基準値以上であって、かつ、クランプ治具２の位置検出センサ２４検出された現在位置が許容範囲内にあることを示す。
例えば、検知手段１３４は、メモリを参照し、圧力判別手段１３２および移動距離判別手段１３３がそれぞれ「１」のフラグをたてた場合に、動作完了条件を満たすものと判定する。また、検知手段１３４は、メモリを参照し、圧力判別手段１３２および移動距離判別手段１３３の少なくとも一方が「０」のフラグをたてた場合に、動作完了条件を満たないものと判定する。さらに、検知手段１３４は、圧力判別手段１３２および移動距離判別手段１３３の一方がフラグをたて、他方がフラグをたてなかった場合に、動作完了条件を満たさないものと判定する。
検知手段１３４は、動作完了条件を満たすことを検知した場合に、例えば、クランプ動作の成功に対応した表示データ「クランプ正常」を、表示データ出力手段１１２を介してユーザインターフェース部１４の表示部１４２に出力する。一方、検知手段１３４は、動作完了条件を満たさないことを検知した場合に、その旨を報知制御手段１３５に通知する。
報知制御手段１３５は、検知手段１３４が動作完了条件を満たさないことを検知した場合に、動作指令制御手段１７に対してクランプ動作を停止させるように指令すると共に、ユーザインターフェース部１４の表示部１４２により異常を報知し、動作完了条件を満たすことを検知した場合に、表示部１４２により正常を報知するものである。
報知制御手段１３５は、検知手段１３４から動作完了条件を満たさないことを通知された場合に、動作指令制御手段１７に対してクランプ動作を停止させる指令信号を出力する。また、この場合に、例えば、クランプ動作の失敗に対応した表示データ「クランプ異常」を、表示データ出力手段１１２を介してユーザインターフェース部１４の表示部１４２に出力する。
また、報知制御手段１３５は、検知手段１３４から動作完了条件を満たすことを通知された場合に、例えば、クランプ動作の成功に対応した表示データ「クランプ正常」を、表示データ出力手段１１２を介してユーザインターフェース部１４の表示部１４２に出力する。なお、図８に示す例では、溶接制御装置９が動作指令制御手段１７を備えることとしたが、クランプ動作を停止させる専用の動作指令制御手段を、溶接制御装置９とは別に設けてもよい。
なお、演算処理手段１３は、移動距離ＤＢ１２１を記憶した一般的なコンピュータを、前記した登録／読込手段１３１、圧力判別手段１３２、移動距離判別手段１３３、検知手段１３４および報知制御手段１３５として機能させるクランプ治具制御プログラムにより動作させることで実現することもできる。このクランプ治具制御プログラムは、通信回線を介して提供することも可能であるし、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
ユーザインターフェース部１４は、例えば、タッチパネルから構成される。なお、ユーザインターフェース部１４の操作入力部１４１と、表示部１４２とが別体の場合には、表示部１４２は、クランプ動作の成否が区別できるものであれば特に限定されず、例えばランプ、ブザー、警報や音声ガイダンスを発するスピーカ等であってもよい。ランプであれば、具体的には、異なる表示色を割り当てたランプや、異なるサイズのランプ、点滅頻度を変更したランプでもよい。また、ランプ等の点灯による表示と、音声表示とを適宜組み合わせてもよい。
＜溶接制御装置＞
溶接制御装置９は、図８に示すように、入出力手段１５と、記憶手段１６と、動作指令制御手段１７とを備えている。入出力手段１５は、クランプ治具２、ポジショナ３、操作ボックス７、ティーチングペンダント１０、およびロボットコントローラ６（図１参照）との間の入出力インターフェースであって、各種データやコマンドを入力したり、出力したりするものである。
記憶手段１６は、一次記憶部としてのＲＡＭと、ＲＯＭやＨＤＤとを備え、登録情報として、例えば、動作プログラム１８を記憶している。ここで、動作プログラム１８は、例えばＣＰＵがＨＤＤから読み出してＲＡＭに展開することで、動作指令制御手段１７を実現するプログラムである。また、記憶手段１６は、教示作業による各ワークの教示プログラム等を記憶する。
動作指令制御手段１７は、クランプ治具２、ポジショナ３、ロボットコントローラ６（図１参照）に対して駆動指令信号をそれぞれ出力するものである。図８に示す例では、動作指令制御手段１７を汎用的な制御手段として示したが、個別の専用の制御手段に分けて構成してもよい。つまり、動作指令制御手段１７は、クランプ治具２に対して駆動指令信号を出力する専用の制御手段と、ポジショナ３に対して駆動指令信号を出力する専用の制御手段と、ロボットコントローラ６（図１参照）に対して駆動指令信号を出力する専用の制御手段と、を備えるものとしてもよい。
動作指令制御手段１７は、例えば、クランプ治具２に対する制御機能として、操作ボックス７からのコマンドに基づいて、クランプ治具２に対して、ワークＷのクランプ動作やアンクランプ動作を行うための駆動指令信号を出力する。また、動作指令制御手段１７は、クランプ治具２に対する制御機能として、クランプ治具制御装置１０の報知制御手段１３５から、クランプ動作を停止させる指令信号が入力した場合には、駆動指令信号によって、クランプ治具２をその時点の状態で緊急停止させる。
また、動作指令制御手段１７は、例えば、ポジショナ３に対する制御機能として、ティーチングペンダント１０からのコマンドに基づいて、ポジショナ３に対して、移動や回転動作を行うための駆動指令信号を出力する。また、動作指令制御手段１７は、ロボットコントローラ６（図１参照）に対する制御機能として、ロボット４およびロボット移動装置５の位置制御等を行うための駆動指令信号を出力する。
［５．溶接ロボットシステムの動作］
図１に示す溶接ロボットシステム１の動作について、全体の流れを説明する。ここでは、溶接ロボットシステム１は、工場内に配置されており、台車によって、例えばワークＷ１が工場内の溶接作業場に搬送されてくることとする。このとき、このワークＷ１は、図示しない台車上の予め定められた位置に搭載されている。また、システム制御盤８は、ワークＷ１に対応したワークＷ１用の溶接プログラムで処理をスタートすることとする。
システム制御盤８内の溶接制御装置９は、ワークＷ１が溶接作業場に搬送されてくると、ポジショナ３に、ポジショナ３の中心側方向（図１（ｂ）における左右方向）への移動や、高さ方向（図３における上下方向）の移動を指示する。台車上のワークＷ１に対して、仮に、ポジショナ３の中心側方向や高さ方向の位置が正しくセットされなければ、溶接制御装置９は、その状態から、ポジショナ３の移動をやり直し、ポジショナ３の位置を正しくセットする。
一方、溶接作業場に搬送されてきた台車上のワークＷ１に対して、仮に、ポジショナ３の中心側方向や高さ方向の位置が正しくセットされたならば、オペレータが操作ボックス７を操作することで、クランプ治具２に対してクランプ動作の指令信号が送出される。そして、システム制御盤８内の演算処理手段１３が、クランプ動作の動作完了条件を満たしていないことを検知すると、ユーザインターフェース部１４は、その旨をオペレータに報知する。これにより、オペレータは、操作ボックス７を操作することで、クランプ治具２のアンクランプ動作をした後に、クランプ動作をやり直す。一方、演算処理手段１３が、クランプ動作の動作完了条件を満たしていることを検知すると、ユーザインターフェース部１４は、クランプ動作が正常に完了したことをオペレータに報知する。そして、ワークＷ１を搬送してきた台車が元の位置に引き返し、次の作業工程に進むことができる。その後の作業工程としては、例えば、ワークの姿勢変更、ロボットの移動、溶接作業、アンクランプ動作、搬出等が順次実行される。
［６．クランプ治具制御装置の動作］
次に、クランプ治具制御装置の動作を図９のフローチャートを参照（適宜図１および図８参照）して説明する。図９は、図８に示すクランプ治具制御装置の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はデータ登録処理、（ｂ）は検知処理をそれぞれ示している。
＜データ登録処理＞
データ登録処理は、クランプ治具２を動作させる前に、システム制御盤８内の記憶手段１２に所望の位置データを登録しておく処理のことである。オペレータは、ユーザインターフェース部１４から記憶手段１２に所望の位置データを入力する。
図９（ａ）に示すように、まず、システム制御盤８内の演算処理手段１３は、登録／読込手段１３１によって、オペレータの操作で入力されたワーククランプ位置を登録する（ステップＳ１）。ここで、ワーククランプ位置は、例えば、図７（ａ）に示すようなクランプ動作の開始をする前の位置のことであり、このときに、ポジショナ３が停止する位置を示す。入力されたワーククランプ位置は、記憶手段１２にクランプ位置１２２として記憶される。
次に、演算処理手段１３は、登録／読込手段１３１によって、オペレータの操作で入力されたクランプ動作位置を登録する（ステップＳ２）。ここで、クランプ動作位置は、例えば、図７（ｂ）に示すようなクランプ治具２を停止する位置のことであり、具体的には、係合部２５の動作を停止する位置を示す。入力されたクランプ動作位置は、記憶手段１２の移動距離ＤＢ１２１に格納される。これにより、例えば、ワークＷ１に対しては、クランプ治具２の係合部２５の動作停止位置を１００ｍｍ、ワークＷ２に対しては、１２０ｍｍといったデータが移動距離ＤＢ１２１に格納される。
＜検知処理＞
検知処理は、クランプ治具２の動作中に、演算処理手段１３が行うメイン処理である。オペレータが、操作ボックス７を操作して、クランプ治具２がワークＷのクランプ動作を開始すると、演算処理手段１３は、図９（ｂ）に示すように、圧力判別手段１３２によって、油圧ポンプＰで検出された圧力が基準値以上に達したか否かを判別する処理を行うと共に、並行して、移動距離判別手段１３３によって、クランプ治具２の位置検出センサ２４で検出された現在位置が、移動距離ＤＢ１２１に格納された許容範囲内にあるか否かを判別する処理を行う（ステップＳ１１）。
そして、演算処理手段１３は、検知手段１３４によって、圧力の状態の判別結果と移動距離の状態の判別結果とを総合的に判断して、クランプ治具２によるワークＷのクランプ動作の完了条件を満たすか否かを検知する（ステップＳ１２）。クランプ動作の完了条件を満たす場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、演算処理手段１３は、検知手段１３４によって、表示データ「クランプ正常」を選択し、ユーザインターフェース部１４が「クランプ正常」を表示し（ステップＳ１３）、処理を終了する。
前記ステップＳ１２において、クランプ動作の完了条件を満たさない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、演算処理手段１３は、検知手段１３４によって、予め定められた制限時間を経過したか否かを判別し（ステップＳ１４）、制限時間内の場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。一方、制限時間を超えた場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、演算処理手段１３は、検知手段１３４によって、異常を検知し、報知制御手段１３５によって、動作指令制御手段１７に対してクランプ動作を停止させるように指令する（ステップＳ１５）。そして、報知制御手段１３５は、表示データ「クランプ異常」を選択し、ユーザインターフェース部１４が「クランプ異常」を表示し（ステップＳ１６）、処理を終了する。これにより、クランプ異常に気付いたオペレータは、ワークＷのクランプ動作をやり直すことができる。
なお、前記したステップＳ１１では、圧力判別手段１３２の処理と、移動距離判別手段１３３の処理とを同時に行うものとしたが、これら２つの判別処理を予め定めた順序で行うこともできる。例えば、圧力の状態を判別した後に、移動距離の状態を判別することもできる。その場合には、検出圧力が基準値に達した場合にはじめて、クランプ治具２の位置検出センサ２４で検出された現在位置が、移動距離ＤＢ１２１に格納された許容範囲内にあるか否かを判別することとなる。
（変形例）
前記したクランプ治具制御装置の構成例および動作例を、図２に示す溶接ロボットシステム１Ｂに適用した変形例を説明する。
図２に示す溶接ロボットシステム１Ｂにおいて、モータ制御装置１９で検出された電流が予め定められた閾値以上のときに、クランプ治具の係合部２５がワークＷに係合する押圧力が基準押圧力以上になったとみなすクランプ治具制御装置の構成例は、次のように置き換えれば、図８の構成と同様なので説明を適宜省略する。この場合には、図８に示す検出圧力入力手段１１３を、検出電流入力手段１１３Ｂに置き換えると共に、圧力判別手段１３２を電流判別手段１３２Ｂに置き換え、これらに対応して、検知手段１３４で用いる動作完了条件も置き換える。
具体的には、検出電流入力手段１１３Ｂは、モータ制御装置１９で検出された電流を演算処理手段１３に入力する。また、電流判別手段１３２Ｂは、モータ制御装置１９で検出された電流が予め定められた基準値以上か否かを判別し、判別結果を検知手段１３４に通知する。例えば、検出電流が基準値以上の場合に一次記憶部に「１」のフラグをたて、予め定められた制限時間を経過しても検出電流が基準値未満の場合に「０」のフラグをたてる。さらに、動作完了条件は、モータ制御装置１９で検出された電流が基準値以上であって、かつ、クランプ治具２の位置検出センサ２４検出された現在位置が許容範囲内にあることを示す。
また、この場合のクランプ治具制御装置の動作例は、次のように置き換えれば、図９（ｂ）の処理と同様なので説明を適宜省略する。この場合には、図９（ｂ）に示すステップＳ１１をステップＳ１１Ｂに置き換えると共に、ステップＳ１２で用いる動作完了条件も置き換える。
具体的には、演算処理手段１３は、ステップＳ１１Ｂにおいて、電流判別手段１３２Ｂによって、モータ制御装置１９で検出された電流が基準値以上に達したか否かを判別する処理を行うと共に、並行して、移動距離判別手段１３３によって、クランプ治具２の位置検出センサ２４で検出された現在位置が、移動距離ＤＢ１２１に格納された許容範囲内にあるか否かを判別する処理を行う。なお、演算処理手段１３は、例えば、電流の状態を判別した後に、移動距離の状態を判別することもできる。そして、演算処理手段１３は、検知手段１３４によって、検出電流の状態の判別結果と移動距離の状態の判別結果とを総合的に判断し、クランプ治具２によるワークＷのクランプ動作の完了条件を満たすか否かを検知する。
以上説明したように、本実施形態の溶接ロボットシステム１，１Ｂは、クランプ治具２の動作完了条件を満たしていれば、クランプ治具２がワークＷを正常にクランプしたことを、ユーザインターフェース部１４によりオペレータに報知することができる。また、本実施形態の溶接ロボットシステム１，１Ｂは、クランプ治具２の動力源に係る油圧や電流の検出値が正常であって、ワークＷに対する押圧力が基準押圧力以上に達していたとしても、クランプ治具２の係合部２５が許容範囲内に停止しなければ、クランプ動作に異常が発生したことを、ユーザインターフェース部１４によりオペレータに報知することができる。そのため、ユーザインターフェース部１４からクランプ動作の成否を報知されることで、オペレータは、クランプ治具２がワークＷを正常にクランプしたことを確認することができ、目視により確認する必要がなくなり、従来に対してオペレータの負担を格段に軽減することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明のクランプ確認システム、溶接ロボットシステムおよびクランプ治具制御装置は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、クランプ治具制御装置は、図５に示したクランプ治具２を制御するものとしたが、図５に示したクランプ治具２は一例であって、制御対象は、このクランプ治具に限定されるものではない。
また、本実施形態では、クランプ治具２は、図４に示すワークＷをクランプすることとしたが、ワークはこの形状に限定されるものではない。また、クランプ治具２の係合部２５は、コーン形状であるものとしたが、係合部２５は、この形状に限定されるものではない。
また、本実施形態では、クランプ治具２は、孔Ｈが形成されたワークＷをクランプすることとしたが、孔が形成されていないワークをクランプするようにしてもよい。この場合には、クランプ治具２は、孔が形成されていないワークの下を両側から支えてワークの下に当接する当接部を備えることができる。この場合、ポジショナは、ワーク保持後には、例えば、図１（ｂ）における左右方向の軸周りの回転による移動を行わない。
また、本実施形態では、クランプ治具２の位置検出センサ２４は、ワークＷに形成された孔Ｈに係合する係合部２５の現在位置を検出することとしたが、ワークＷに当接する当接部の現在位置を検出するようにしてもよい。このような当接部としては、例えば、ワークＷの位置をガイドする位置決めピンを挙げることができる。ここで、位置決めピンは、ワークのクランプ動作を開始する位置を位置決めするために、ワークに当接するものであり、リミットスイッチ等から構成される。このように、クランプ治具にワークの位置決めピンを設けた場合には、本実施形態のクランプ治具制御装置の演算処理手段１３によって、係合部２５のクランプ動作の成否を判断したクランプ治具制御方法と同様にして、位置決めピンのワークへの当接動作の成否を判断することができる。そのため、ワークの位置決めピンのワークへの当接動作の成否を自動的に判断することができる。
１ 溶接ロボットシステム
２ クランプ治具
３ａ（３） ポジショナ（駆動側）
３ｂ（３） ポジショナ（従動側）
４ ロボット（溶接ロボット）
５ ロボット移動装置
６ ロボットコントローラ（ロボット制御装置）
７ 操作ボックス
８ システム制御盤（クランプ治具制御装置）
９ 溶接制御装置
１０ ティーチングペンダント
１１ 入出力手段
１１１ 移動距離データ入力手段
１１２ 表示データ出力手段
１１３ 検出圧力入力手段
１１４ 検出距離入力手段
１２ 記憶手段（データ記憶手段）
１２１ 移動距離ＤＢ
１２２ クランプ位置
１２３ 動作プログラム
１３ 演算処理手段
１３１ 登録／読込手段
１３２ 圧力判別手段（押圧力判別手段）
１３３ 移動距離判別手段
１３４ 検知手段
１３５ 報知制御手段
１４ ユーザインターフェース部（ユーザインターフェース手段）
１４１ 操作入力部
１４２ 表示部
１５ 入出力手段
１６ 記憶手段
１７ 動作指令制御手段
１８ 動作プログラム
１９ モータ制御装置
２１ 保持アーム
２２ 推進機構
２４ 位置検出センサ
２５ 係合部（当接部）
３１ 支持部
３１ａ 表面
３１ｂ 裏面
３１ｃ 中央側取付部
３１ｄ 外側取付部
３２ アーム本体
４０ ガイド機構
４１ ベース部材
４２ ガイドレール
４３ スライダ
５１ 推進部材
５２ ねじ部材
５３ 弾性部材
Ｈ 孔
Ｌ 移動距離
Ｍ モータ
Ｗ ワーク

Claims (7)

  1. ワークに当接する当接部と、この当接部の現在位置を検出する位置検出センサとを備えたクランプ治具と、前記クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を判断するクランプ治具制御装置とを備えるクランプ確認システムであって、
    前記クランプ治具制御装置は、
    前記ワークに対応して予め定められた前記当接部の動作停止位置をワーク毎に記憶するデータ記憶手段と、
    前記クランプ治具の前記当接部が前記ワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上か否かを判別する押圧力判別手段と、
    前記位置検出センサで検出された現在位置が、前記データ記憶手段に記憶された動作停止位置を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別する移動距離判別手段と、
    前記押圧力が前記基準押圧力以上であって、かつ、前記検出された現在位置が前記許容範囲内にあることを示す動作完了条件を満たすか否かを検知する検知手段と、
    前記動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知するユーザインターフェース手段と、
    を備えることを特徴とするクランプ確認システム。
  2. 前記クランプ治具制御装置は、さらに、前記クランプ治具のモータの駆動源である油圧の圧力値を入力する圧力入力手段を備え、
    前記押圧力判別手段は、前記入力された圧力値が予め定められた基準値以上の場合に、前記押圧力が前記基準押圧力以上であると判定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ確認システム。
  3. 前記クランプ治具制御装置は、さらに、前記クランプ治具のモータを電力により駆動するモータ制御装置を備え、
    前記押圧力判別手段は、前記モータ制御装置で検出された電流が予め定められた基準値以上の場合に、前記押圧力が前記基準押圧力以上であると判定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ確認システム。
  4. 前記クランプ治具は、溶接用のワークに形成された孔に両側から挿入されて前記ワークに当接して固定保持する２つの当接部を備えて当該２つの当接部によりワークをクランプするクランプ治具から構成され、
    前記クランプ治具制御装置は、前記クランプ治具による前記ワークへの当接動作の成否を判断することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のクランプ確認システム。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のクランプ確認システムと、
    前記クランプ治具が配設され前記クランプ治具により保持されたワークを回転移動させるポジショナと、
    前記保持されたワークを溶接する溶接ロボットと、
    前記溶接ロボットを移動させるロボット移動装置と、
    前記溶接ロボットおよび前記ロボット移動装置を制御するロボット制御装置と、
    を備えることを特徴とする溶接ロボットシステム。
  6. ワークに当接する当接部と、この当接部の現在位置を検出する位置検出センサとを備えたクランプ治具と、前記クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を判断するクランプ治具制御装置とを備えるクランプ確認システムにおける前記クランプ治具制御装置であって、
    前記ワークに対応して予め定められた前記当接部の動作停止位置をワーク毎に記憶するデータ記憶手段と、
    前記クランプ治具の前記当接部が前記ワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上か否かを判別する押圧力判別手段と、
    前記位置検出センサで検出された現在位置が、前記データ記憶手段に記憶された動作停止位置を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別する移動距離判別手段と、
    前記押圧力が前記基準押圧力以上であって、かつ、前記検出された現在位置が前記許容範囲内にあることを示す動作完了条件を満たすか否かを検知する検知手段と、
    前記動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知するユーザインターフェース手段と、
    を備えることを特徴とするクランプ治具制御装置。
  7. ワークに当接する当接部と、この当接部の現在位置を検出する位置検出センサとを備えたクランプ治具と、前記クランプ治具によるワークへの当接動作の成否を判断するクランプ治具制御装置とを備えるクランプ確認システムにおけるクランプ確認方法であって、前記クランプ治具制御装置は、前記ワークに対応して予め定められた前記当接部の動作停止位置をワーク毎に記憶するデータ記憶手段と、演算処理手段と、ユーザインターフェース手段とを備え、
    前記演算処理手段によって、前記クランプ治具の前記当接部が前記ワークに当接する押圧力が予め定められた基準押圧力以上か否かを判別する押圧力判別ステップと、
    前記位置検出センサで検出された現在位置が、前記データ記憶手段に記憶された動作停止位置を含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判別する移動距離判別ステップと、
    前記押圧力が前記基準押圧力以上であって、かつ、前記検出された現在位置が前記許容範囲内にあることを示す動作完了条件を満たすか否かを検知する検知ステップと、
    前記ユーザインターフェース手段によって、前記動作完了条件を満たすか否かの判別結果を報知する報知ステップと、
    を含んで実行することを特徴とするクランプ確認方法。
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