JP2020189318A - ワーク回転装置およびロボットシステム - Google Patents
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Abstract
Description
ロボットシステム100は、図1および図2に示されるように、長尺のワークWを略水平に支持するワーク回転装置1と、ワークWを溶接する溶接ロボット2と、制御装置3と、を備える。
外力検出部13は、ワークWの他端部から第2回転ポジショナ6を介して直動用モータ7に作用する外力の大きさおよび方向を検出する。例えば、外力検出部13は、直動用モータ7の駆動電流に基づき、直動用モータ7に加わる負荷トルクの大きさおよび方向を検出する。
回転ポジショナ5,6によって水平に保持された長尺のワークWは、図5および図7に一点鎖線で示されるように、ワークWの自重によって撓むことがある。回転軸A回りのワークWの姿勢の変化によってワークWの撓み量が変化すると、ワークWの他端は、ワークWの一端に接近または離間する方向に変位しようとするため、ワークWの他端部から第2回転ポジショナ6に引張力または押圧力が作用し、引張力または押圧力に基づく外力が直動用モータ7に作用する。
ワークWの姿勢が0°から90°に変化したとき、ワークWの撓み量が減少し、ワークWの他端はワークWの一端から離間する方向に変位しようとする。そのため、第2回転ポジショナ6には、第1回転ポジショナ5とは反対側に向かう押圧力がワークWの他端部から作用する。一方、ワークWの姿勢が90°から180°に変化したとき、ワークWの撓み量が増大し、ワークWの他端はワークWの一端に接近する方向に変位しようとする。そのため、第2回転ポジショナ6には、第1回転ポジショナ5に向かう方向の引張力がワークWの他端部から作用する。
具体的には、直動用モータ制御部14は、負荷トルクの大きさが所定の閾値以下である場合、現在の目標位置に第2回転ポジショナ6を保持するように直動用モータ7を制御する。所定の閾値は、直動用モータ7の最大トルクの大きさよりも小さな値である。
一方、直動用モータ制御部14は、負荷トルクの大きさが所定の閾値よりも大きい場合、負荷トルクの方向に基づいて、負荷トルクが減少する方向に目標位置を変更し、目標位置に第2回転ポジショナ6を変位させるように直動用モータ7を制御する。その結果、第2回転ポジショナ6は、ワークWの撓み量の変化によるワークWの他端部の変位を許容するように変位し、ワークWの他端部から第2回転ポジショナ6に作用する引張力または押圧力は減少する。直動用モータ制御部14は、外力検出部13によって検出される負荷トルクが所定の閾値以下になる目標位置まで、第2回転ポジショナ6を移動させる。
まず、操作者によってワークWの情報が制御装置3に入力される(ステップS1)。ワークWの情報は、例えば、ワークWの種類および寸法等を含む。
次に、直動用モータ7の駆動によって、第2回転ポジショナ6がワークWの他端部の保持に適した位置に移動する(ステップS2)。第2回転ポジショナ6の移動は、ワークWの情報に基づいて、または操作者の操作に基づいて、直動用モータ制御部14が直動用モータ7を制御することによって実行される。
ワーク回転装置1へのワークWの固定完了後(ステップS3のYES)、回転用モータ制御部15は、必要に応じて回転用モータ10を制御することによってワークWを回転軸A回りに回転させ、ワークWを第1の姿勢(例えば、0°)に配置する(ステップS4)。回転用モータ制御部15は、ワーク回転装置1へワークWの固定が完了したことを、例えば、制御装置3への操作者の所定の入力に基づいて判断する。
外力の大きさが所定の閾値以下である場合(ステップS6のYES)、ロボット制御部17は、溶接ロボット2を制御してワークWの溶接を開始する(ステップS8)。
一方、外力の大きさが所定の閾値よりも大きい場合(ステップS6のNO)、直動用モータ制御部14は、直動用モータ7を制御して第2回転ポジショナ6を外力が小さくなる方向に変位させる(ステップS7)。外力の大きさが所定の閾値以下になるまで(ステップS6のYES)、ステップS5〜S7は繰り返される。溶接ロボット2によるワークWの溶接中も、外力検出部13による外力の検出(ステップS5)および直動用モータ制御部14による第2回転ポジショナ6の位置調整(ステップS6,S7)が繰り返されてもよい。
予め設定された全ての姿勢(例えば、0°、90°、180°および270°)でのワークWの溶接が完了するまで、ステップS4〜S8が繰り返される。
全ての姿勢でのワークWの溶接が完了した後(ステップS9のYES)、ロボット制御部17は、溶接ロボット2をワークWから離れた位置に退避させる(ステップS10)。次に、回転用モータ制御部15は、回転用モータ10を制御してワークWを回転させ、ワークWを所定の原姿勢(例えば、0°)に復帰させる(ステップS11)。
また、様々な種類のワークWを同一のワーク回転装置1によって支持する場合、ワークWの種類に応じて、ワークWから直動用モータ7に作用する外力の大きさは異なる。本実施形態によれば、回転ポジショナ5,6によってワークWが保持されている状態で直動用モータ7に作用する外力を検出して第2回転ポジショナ6の目標位置を調整することによって、ワークWの種類に関わらず、直動用モータ7に作用する外力を閾値以下に制御することができる。
ワークWの撓み量の大きな変化によって第2回転ポジショナ6が大きく変位したときに、ワークW上の溶接位置も水平方向に大きく変位し得る。この構成によれば、第2回転ポジショナ6が許容範囲外まで変位したときに、ワークW上の溶接位置が大きく変位した可能性があることを、アラームの発生によって操作者に報知することができる。
あるいは、直動用モータ制御部14は、外力検出部13によって検出される外力の大きさが、ゼロよりも大きく所定の閾値よりも小さい所定の大きさになる位置に第2回転ポジショナ6を変位させてもよい。この場合、直動用モータ7に作用する外力が所定の閾値を超えない範囲で、ワークWの撓み量の変化を抑制することができる。
例えば、外力検出部13は、ワークWの撓み量に基づいて直動用モータ7に作用する外力を間接的に検出してもよい。ワークWの撓み量が大きい程、直動用モータ7に作用する外力は大きくなる。例えば、外力検出部13は、ワークWの撓み量を検出し、撓み量の測定値と、予め測定された撓み量と外力との間の関係に基づき、直動用モータ7に作用する外力を推定してもよい。例えば、外力検出部13は、溶接ロボット2に取り付けられたカメラを備え、カメラによって取得されたワークWの画像から撓み量を検出する。あるいは、外力検出部13は、溶接ロボット2のタッチセンシングによって得られたワークWの形状から撓み量を算出してもよい。
ワークの撓み量の変化によって最大トルクを超える負荷トルクが直動用モータ7に作用したとき、直動用モータ7は第2回転ポジショナ6を目標位置に保持することができず、第2回転ポジショナ6は、負荷トルクの大きさに応じた距離だけ、ワークWの他端部からの引張力または押圧力に従って変位する。したがって、第2回転ポジショナ6の変位量から、直動用モータ7に作用する外力の大きさを推定することができる。
ワークWの撓み量の変化によって、ワークW上の溶接位置は水平方向および鉛直方向に変位する。例えば、ロボット制御部17は、外力検出部13によって検出された負荷トルク、ワークWの撓み量または第2回転ポジショナ6の変位量に基づいて、ワークW上の各溶接位置の水平方向および鉛直方向の変位量を算出し、算出された変位量に基づいて溶接ロボット2による溶接位置を補正する。これにより、ワークW上の溶接位置の変位に関わらず、ワークW上の溶接位置に精度よく溶接トーチ2bを位置合わせすることができる。
2 溶接ロボット
3 制御装置
5 第1回転ポジショナ
6 第2回転ポジショナ
7 直動用モータ
10 回転用モータ
13 外力検出部
14 直動用モータ制御部(モータ制御部)
15 回転用モータ制御部
17 ロボット制御部
100 ロボットシステム
A 回転軸
W ワーク
Claims (7)
- 略水平な回転軸に沿う方向に相互に対向して配置され、前記回転軸に平行に延びる長尺のワークの一端部および他端部をそれぞれ保持し、前記ワークを前記回転軸回りに回転可能である第1回転ポジショナおよび第2回転ポジショナと、
該第2回転ポジショナを前記回転軸に沿う方向に直線移動させる直動用モータと、
該直動用モータを制御して前記回転軸に沿う方向の前記第2回転ポジショナの位置を調整するモータ制御部と、を備え、
該モータ制御部は、前記ワークの前記他端部から前記第2回転ポジショナを介して前記直動用モータに作用する外力の大きさが所定の閾値以下になるように、前記直動用モータを制御する、ワーク回転装置。 - 前記ワークの前記他端部から前記第2回転ポジショナを介して前記直動用モータに作用する前記外力を検出する外力検出部を備え、
前記モータ制御部は、前記外力検出部によって検出された前記外力の大きさが前記所定の閾値よりも大きい場合に、前記直動用モータによって前記第2回転ポジショナが保持される位置を前記外力検出部によって検出される前記外力が小さくなる方向に変更する変位させる、請求項1に記載のワーク回転装置。 - 前記外力検出部が、前記直動用モータの負荷トルクを検出する、請求項2に記載のワーク回転装置。
- 前記外力検出部が、前記ワークの撓み量を検出する、請求項2に記載のワーク回転装置。
- 前記第1回転ポジショナが、前記ワークの前記一端部を前記回転軸回りに回転させる回転用モータを有し、
前記第2回転ポジショナが、前記ワークの前記他端部を前記回転軸回りに回転自在に保持する、請求項1から請求項4のいずれかに記載のワーク回転装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載のワーク回転装置と、
該ワーク回転装置によって支持されたワークを溶接する溶接ロボットと、を備えるロボットシステム。 - 前記溶接ロボットを制御するロボット制御部を備え、
該ロボット制御部は、前記ワークの前記他端部から前記第2回転ポジショナを介して前記直動用モータに作用する外力に応じて、前記溶接ロボットによる前記ワークの溶接位置を補正する、請求項6に記載のロボットシステム。
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