JP5502462B2 - Control apparatus and program for arc welding robot - Google Patents

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Description

本発明はアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムに関するものである。   The present invention relates to an arc welding robot control apparatus and program.

アーク溶接ロボットにおいて、センシングを行うことにより、所望のトーチ姿勢を実現する手段としてはラインレーザセンサによる溶接線倣いがよく知られている。溶接線倣いでは、所望の狙い角、前進後退角を予め設定しておくと、倣いで得られる開先軌道及び開先情報に基づいて狙い位置とトーチ姿勢を開先に合わせてリアルタイムに調整できる技術が実現されている（特許文献１、特許文献２参照、以下、従来技術１という）。   As a means for realizing a desired torch posture by performing sensing in an arc welding robot, welding line copying by a line laser sensor is well known. In welding line copying, if the desired aiming angle and advance / retreat angle are set in advance, the aiming position and torch posture can be adjusted in real time according to the groove based on the groove trajectory and groove information obtained by copying. Technology has been realized (see Patent Document 1 and Patent Document 2, hereinafter referred to as Conventional Technology 1).

又、アーク溶接ロボットでは、アーク溶接用センサとしてタッチセンサを使用する従来技術（特許文献３参照）も広く知られている（以下、従来技術２という）。さらに、ラインレーザセンサにより、ワークの開先位置検出を行う技術も知られている（以下、従来技術３という）。なお、特許文献４は、出願時の技術水準を示す文献である。   Further, in the arc welding robot, a conventional technique (refer to Patent Document 3) using a touch sensor as an arc welding sensor is also widely known (hereinafter referred to as Conventional Technique 2). Furthermore, a technique for detecting a groove position of a workpiece by a line laser sensor is also known (hereinafter referred to as Conventional Technology 3). Patent Document 4 is a document indicating the technical level at the time of filing.

特開２００４−９８１６３号公報JP 2004-98163 A 特開平５−１２３８６６号公報JP-A-5-123866 特開平５−２００５５１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-200551 特開２００８−２２１２８１号公報JP 2008-212281 A

ところで、溶接線倣いの従来技術１では、以下の２つの問題があり、この場合のアーク溶接では、位置倣いはもちろんのこと、トーチ姿勢制御も行えない。
（１） 溶接線倣いでは、特徴点をつなぎ合わせた溶接線軌道を得る必要があるが、前提としては、ある程度の溶接長が必要となるため、短ピッチ溶接には適用できない。なお、図１３において、溶接トーチ１００と前記溶接トーチ１００に対してオフセットして取付けられたレーザセンサ１１０が、一対の金属板が重ね合わされて形成されたワークＷの前記開先１２０に所定のピッチＰｉでアーク溶接を行う場合が示されている。前記オフセットは、倣いを行う場合のレーザセンサ１１０の先見距離Ｌとなる。先見距離Ｌは、溶接トーチ１００の先端と溶接進行方向側に所定距離離間したツール座標系上のレーザポイント間の距離をいう。このような場合、配置された複数の溶接部位１３０において、各溶接部位１３０の溶接開始点と溶接終了点間のピッチＰｉ（溶接長）が、溶接トーチ１００とレーザセンサ１１０の先見距離Ｌよりも短いと、溶接線倣いのアーク溶接はできないことになる。 By the way, the conventional technique 1 for copying a welding line has the following two problems. In this case, the arc welding in this case cannot perform torch attitude control as well as position copying.
(1) In welding line copying, it is necessary to obtain a weld line trajectory in which feature points are connected. However, as a premise, a certain length of welding length is required, so that it cannot be applied to short pitch welding. In FIG. 13, the welding torch 100 and the laser sensor 110 attached with an offset to the welding torch 100 have a predetermined pitch on the groove 120 of the workpiece W formed by overlapping a pair of metal plates. The case of arc welding with Pi is shown. The offset is the look-ahead distance L of the laser sensor 110 when copying. The look-ahead distance L is the distance between the laser point on the tool coordinate system that is a predetermined distance away from the tip of the welding torch 100 and the welding direction. In such a case, the pitch Pi (welding length) between the welding start point and the welding end point of each welding site 130 is larger than the look-ahead distance L between the welding torch 100 and the laser sensor 110 in the plurality of welding sites 130 arranged. If the length is too short, arc welding based on the welding line cannot be performed.

（２） 図１４に示すように、半径ｒがトーチ〜レーザ間の距離（先見距離Ｌ）の２〜３倍以下の円周溶接には適用できない。この理由は、倣いながら溶接を行おうとすると、レーザセンサ１１０の視野範囲から溶接開先が外れるためである。   (2) As shown in FIG. 14, the method cannot be applied to circumferential welding in which the radius r is 2 to 3 times or less the distance between the torch and the laser (look-ahead distance L). The reason for this is that if welding is performed while copying, the welding groove deviates from the visual field range of the laser sensor 110.

又、従来技術２では、上記（１）（２）のワークＷに対して位置ずれを補正することができる。トーチ姿勢の補正については以下の第１の補正方法と、第２の補正方法の２種類に大別される。第１の補正方法は、トーチ姿勢については教示姿勢を保持するものである。第２の補正方法は、各点の位置ずれ量から溶接線の回転ずれを算出し、トーチ姿勢に反映するものである。   Further, in the prior art 2, it is possible to correct the positional deviation with respect to the workpieces (1) and (2). The correction of the torch posture is roughly divided into the following two types: a first correction method and a second correction method. The first correction method is to maintain the teaching posture for the torch posture. In the second correction method, the rotational deviation of the weld line is calculated from the positional deviation amount of each point and reflected in the torch posture.

ところが、第１の補正方法では、ワークが回転ずれを起こした場合に、溶接対象のワークに対してトーチ姿勢が所望の角度にならない場合がある。
又、第２の補正方法では、ワークが回転ずれを起こした場合にも回転ずれに応じた姿勢に修正することができる。しかし、姿勢を求めるためにはロボット言語プログラミングによる数十行の計算が溶接線毎に必要となり、実用的ではない。 However, in the first correction method, the torch posture may not become a desired angle with respect to the workpiece to be welded when the workpiece is deviated in rotation.
In the second correction method, the posture can be corrected according to the rotational deviation even when the workpiece is rotationally displaced. However, in order to obtain the posture, calculation of several tens of lines by robot language programming is required for each weld line, which is not practical.

ワークの開先位置検出をラインレーザセンサにより行う従来技術３では、上記（１）（２）のワークに対して開先に対する二次元の位置ずれ補正を行うことができる。しかし、トーチ姿勢についてはタッチセンサを有する従来技術２と同様の問題がある。   In the prior art 3 in which the groove position detection of the workpiece is performed by a line laser sensor, the two-dimensional positional deviation correction with respect to the groove can be performed on the workpieces (1) and (2). However, the torch posture has a problem similar to that of the related art 2 having the touch sensor.

又、従来のラインレーザセンサによる開先位置検出で、溶接教示点とそこからずらした点の２点をそれぞれ教示した場合、当該２点でのそれぞれのセンシング結果を使い、溶接進行方向や開先に対する狙い角をその都度求めることを溶接教示点毎に行えば、所望のトーチ姿勢を求められる。しかし、従来は、１点毎にロボット言語プログラミングによる数十行の計算が必要となり、実用的ではない。 本発明の目的は、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチの少なくとも狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。   In addition, when the groove position detection by the conventional line laser sensor teaches two points, the welding teaching point and the point shifted from that point, the respective sensing results at the two points are used to determine the welding progress direction and the groove. A desired torch posture can be obtained by obtaining the target angle for each welding teaching point. However, conventionally, calculation of several tens of lines by robot language programming is required for each point, which is not practical. The object of the present invention is that automatic adjustment of the torch attitude of at least the target angle of the welding torch can be automatically performed even on a workpiece to which welding line scanning is not applicable, and robot language programming is not required, and it is desired based on numerical designation by one command. It is an object to provide a control device and a program for an arc welding robot capable of obtaining a torch posture.

又、本発明の目的は、溶接線座標系を活用することにより、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。   Also, an object of the present invention is to provide a control apparatus for an arc welding robot that can easily set numerically not only the approach point and retreat point to the welding section but also the target offset with respect to the welding line by utilizing the welding line coordinate system. To provide a program.

又、本発明の目的は、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークに対する絶対位置・姿勢が直接求めることにより、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。   In addition, the object of the present invention is not the relative deviation from the reference position, but the absolute position / orientation with respect to the sensing workpiece is directly obtained. An object of the present invention is to provide a control device and program for an arc welding robot that can reduce the labor of management.

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき、前記第１センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記第１センシング点における開先位置及び前記第２センシング点における開先位置を含む直線と一致するように溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置を要旨とするものである。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is provided on the arm of the manipulator together with the welding torch, on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece at the first sensing point and the second sensing point. A position sensor for acquiring the coordinates of the groove and the angle with respect to the groove as a detection result, a posture storage means for storing a target angle and a forward and backward angle of the welding torch with respect to the groove, and a distance between the first and second sensing points According to one command, the control means for driving and controlling the manipulator, and moving the position sensor from the first sensing point to the second sensing point based on the distance, depending said position sensor is acquired, the first based on the detection result of the second sensing point, the coordinates of the groove position in the first sensing point Calculates the welding seam coordinate system to match the straight line including a groove position in the groove position and the second sensing point one is in the first sensing point of the three axes as well as to the point, the welding seam coordinate Calculating a position / posture of the manipulator to be the target angle and advancing / retreating angle based on the system, and calculating inversely based on the position / posture of the manipulator to determine each axis angle of the manipulator, and according to the command The control device of the arc welding robot is characterized by comprising storage means for storing each axis angle.

請求項２の発明は、請求項１において、前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶することを特徴とする。
請求項３の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、コンピュータを、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき、前記第１センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記第１センシング点における開先位置及び前記第２センシング点における開先位置を含む直線と一致するように溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラムを要旨とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the posture storage unit stores a target angle and a forward / backward angle input at the time of teaching.
The invention according to claim 3 is provided for the arm of the manipulator together with the welding torch, and detects the coordinates on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece at the first sensing point and the second sensing point and the angle with respect to the groove. A program for use in a control device for an arc welding robot provided with a position sensor acquired as: a computer, a posture storage means for storing a target angle and a forward and backward angle with respect to the groove of the welding torch; -Distance storage means for storing the distance between the second sensing points, and driving control of the manipulator according to one command, and moving the position sensor from the first sensing point to the second sensing point based on the distance and a control means for the position sensor according to the instruction acquired, based on the first detection result of the second sensing point, before As one of the three axes as well as the coordinates of the groove position in the first sensing point to the origin coincides with the straight line including the groove position in the groove position and the second sensing point in the first sensing point Calculate the welding line coordinate system, calculate the position / posture of the manipulator to be the aim angle and the advance / retreat angle based on the welding line coordinate system, and perform reverse calculation based on the position / posture of the manipulator to perform each of the manipulators The gist of the present invention is a calculation means for obtaining an axis angle and a program for functioning as a storage means for saving each axis angle in accordance with the command.

請求項４の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき、前記センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記センサ座標系の１軸と一致するように前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置を要旨とするものである。 The invention of claim 4 is provided with respect to the arm of the manipulator together with the welding torch, and acquires a position on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece at the sensing point and an angle with respect to the groove as a detection result, Attitude storage means for storing a target angle of the welding torch with respect to the groove, and a welding line coordinate system calculated based on a sensing point detection result obtained by the position sensor in response to one command, and the welding line coordinates Based on the system, the position / posture of the manipulator that becomes the target angle is calculated so that the coordinate of the groove position at the sensing point is the origin and one of the three axes coincides with one axis of the sensor coordinate system And calculating means for reversely calculating each axis angle of the manipulator based on the position and orientation of the manipulator, and according to the command Serial in which a summary of the control apparatus of arc welding robot, characterized in that it comprises a storage means for storing each axis angle.

請求項５の発明は、請求項４において、前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角を記憶することを特徴とする。
請求項６の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、コンピュータを、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、２センシング点の検出結果に基づき、前記センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記センサ座標系の１軸と一致するように溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラムを要旨とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the posture storage means stores a target angle input at the time of teaching.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a position sensor which is provided for the arm of the manipulator together with the welding torch and obtains the coordinates on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece at the sensing point and the angle with respect to the groove as a detection result. A program used for the control device of the arc welding robot, wherein the position sensor means for storing a target angle with respect to the groove of the welding torch, and the position sensor acquired in accordance with one command, Based on the detection result of the two sensing points , the welding line coordinate system is calculated so that the coordinates of the groove position at the sensing point are set as the origin and one of the three axes coincides with one axis of the sensor coordinate system. Calculating the position / posture of the manipulator that is the target angle based on the weld line coordinate system, and calculating the position / posture of the manipulator Hazuki, a calculating means for calculating each axis angle of the manipulator and the inverse operation, it is an gist program for functioning as a storage means for storing said each axis angle according to the command.

請求項１、請求項４の発明によれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチの少なくとも狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。   According to the first and fourth aspects of the present invention, it is possible to automatically adjust the torch attitude of at least the target angle of the welding torch even for a workpiece to which welding line copying is not applicable, and robot language programming is not required, and one command can be used. The desired torch posture is obtained based on the numerical designation.

又、請求項１、請求項４の発明によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。   Further, according to the inventions of claims 1 and 4, since the weld line coordinate system is utilized, not only the approach point and retreat point to the welding section, but also the target offset for the weld line can be easily set numerically. it can.

又、請求項１、請求項４の発明によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。   Further, according to the first and fourth aspects of the invention, since the absolute position / orientation with respect to the sensing workpiece is directly obtained, not the relative deviation from the reference position, the reference workpiece, so-called master workpiece This eliminates the need to manage the master work.

請求項２、請求項５の発明によれば、教示時に所望の溶接トーチの姿勢を設定することができる。
請求項３、請求項６の発明によれば、プログラムにより、請求項１、請求項４のアーク溶接のロボットの制御装置に記載の効果を容易に実現することができる。 According to the second and fifth aspects of the invention, a desired welding torch posture can be set during teaching.
According to the third and sixth aspects of the invention, the effects described in the arc welding robot control device of the first and fourth aspects can be easily realized by the program.

（ａ）は一実施形態のロボットの制御装置のブロック図、（ｂ）は同じくティーチペンダントＴＰの概略図。(A) is a block diagram of the control apparatus of the robot of one Embodiment, (b) is the schematic of the teach pendant TP similarly. （ａ）はツール座標系の説明図、（ｂ）はレーザ変位センサＬＳの取付状態を示すレーザ変位センサＬＳの斜視図。(A) is explanatory drawing of a tool coordinate system, (b) is a perspective view of the laser displacement sensor LS which shows the attachment state of the laser displacement sensor LS. ロボット制御装置ＲＣのブロック図。The block diagram of robot controller RC. 開先の位置検出の説明図。Explanatory drawing of position detection of a groove | channel. 狙い角の説明図、Illustration of aim angle, （ａ）は溶接線座標系の説明図、（ｂ）は前進後退角の説明図。(A) is explanatory drawing of a welding line coordinate system, (b) is explanatory drawing of advancing / retreating angle. ツール座標系、センサ座標系、メカニカルインターフェース座標系との関係の説明図。Explanatory drawing of the relationship with a tool coordinate system, a sensor coordinate system, and a mechanical interface coordinate system. 教示作業プログラムの例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of a teaching work program. 教示モードの位置センサ、溶接トーチとの位置の説明図。Explanatory drawing of the position with the position sensor of a teaching mode, and a welding torch. 検出及び演算されたポーズの説明図。Explanatory drawing of the detected and calculated pose. 第２実施形態の開先の位置検出の説明図。Explanatory drawing of position detection of the groove | channel of 2nd Embodiment. 第２実施形態の溶接線座標系の説明図。Explanatory drawing of the weld line coordinate system of 2nd Embodiment. 短ピッチ溶接の説明図。Explanatory drawing of short pitch welding. 円弧半径が小さい場合の説明図。Explanatory drawing when an arc radius is small.

以下、本発明に係るアーク溶接ロボット（以下、溶接ロボットという）の制御装置を具体化した一実施形態を図１〜９を参照して説明する。
図１は溶接ロボットの制御装置１０の構成を示すブロック図である。溶接ロボットの制御装置１０は、ワーク（作業対象物）Ｗに対してアーク溶接を自動で行うように制御するものである。溶接ロボットの制御装置１０は、溶接作業を行うマニピュレータＭ１と、マニピュレータＭ１を制御するロボット制御装置ＲＣと、ワークＷの形状を検出する位置センサとしてのレーザ変位センサＬＳとを備える。 Hereinafter, an embodiment in which a control device for an arc welding robot (hereinafter referred to as a welding robot) according to the present invention is embodied will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control apparatus 10 for a welding robot. The control device 10 of the welding robot controls the workpiece (work object) W so as to automatically perform arc welding. The welding robot control device 10 includes a manipulator M1 that performs a welding operation, a robot control device RC that controls the manipulator M1, and a laser displacement sensor LS as a position sensor that detects the shape of the workpiece W.

又、ロボット制御装置ＲＣには、可搬式操作部としてのティーチペンダントＴＰが接続されている。図１（ａ）に示すようにティーチペンダントＴＰにはテンキーや各種のキーからなるキーボード４１及び液晶表示装置等からなるディスプレイ４２が設けられている。前記キーボード４１により各種の教示データがロボット制御装置ＲＣに入力される。本実施形態のティーチペンダントＴＰは可搬式操作手段に相当する。   In addition, a teach pendant TP as a portable operation unit is connected to the robot controller RC. As shown in FIG. 1A, the teach pendant TP is provided with a keyboard 41 including a numeric keypad and various keys, and a display 42 including a liquid crystal display device. Various teaching data are input to the robot controller RC by the keyboard 41. The teach pendant TP of this embodiment corresponds to a portable operation means.

マニピュレータＭ１は、フロア等に固定されるベース部材１２と、複数の軸を介して連結された複数のアーム１３とを備える。最も先端側に位置するアーム１３の先端部には、溶接トーチ１４が設けられる。溶接トーチ１４は、溶加材としてのワイヤ１５を内装し、図示しない送給装置によって送り出されたワイヤ１５の先端とワークＷとの間にアークを発生させ、その熱でワイヤ１５を溶着させることによりワークＷに対してアーク溶接を施す。アーム１３間には複数のモータ（図示しない）が配設されており、モータの駆動によって溶接トーチ１４を前後左右に自在に移動できるように構成されている。なお、前後とは、溶接トーチ１４が溶接線に沿って進行する方向を前とし、その１８０度反対方向を後ろとする。又、左右とは進行する方向を人が向いたときを基準として、左右という。   The manipulator M1 includes a base member 12 fixed to a floor or the like, and a plurality of arms 13 connected via a plurality of shafts. A welding torch 14 is provided at the distal end portion of the arm 13 located on the most distal side. The welding torch 14 includes a wire 15 as a filler material, generates an arc between the tip of the wire 15 fed by a feeding device (not shown) and the workpiece W, and welds the wire 15 with the heat. Arc welding is performed on the workpiece W. A plurality of motors (not shown) are disposed between the arms 13, and the welding torch 14 can be freely moved back and forth and left and right by driving the motors. Note that front and rear refers to the direction in which the welding torch 14 travels along the weld line as the front, and the opposite direction 180 degrees as the rear. Left and right are referred to as left and right with reference to the direction in which the person travels.

ロボット制御装置ＲＣは、図３に示すようにコンピュータからなる。すなわち、ロボット制御装置ＲＣはＣＰＵ（中央処理装置）２０、マニピュレータＭ１を制御するための各種プログラムや、各種の開先形状に応じて用意された複数の画像解析プログラムを記憶する書換可能なＥＥＰＲＯＭ２１や、作業メモリとなるＲＡＭ２２、各種データを記憶する書換可能な不揮発性メモリからなる記憶部２３を備える。ＣＰＵ２０は、制御手段、演算手段に相当する。記憶部２３は、姿勢記憶手段、距離記憶手段、保存手段に相当する。   The robot controller RC is composed of a computer as shown in FIG. That is, the robot controller RC is a rewritable EEPROM 21 that stores various programs for controlling the CPU (central processing unit) 20 and the manipulator M1, and a plurality of image analysis programs prepared according to various groove shapes. A RAM 22 serving as a working memory, and a storage unit 23 including a rewritable nonvolatile memory for storing various data. The CPU 20 corresponds to a control unit and a calculation unit. The storage unit 23 corresponds to posture storage means, distance storage means, and storage means.

記憶部２３は、第１記憶領域２３ａ、及び第２記憶領域２３ｂ等の記憶領域を有する。第１記憶領域２３ａはレーザ変位センサＬＳにて視野範囲ＦＯＶ（図４参照）を測定して得られた距離情報（測距データ）を記憶するための領域である。第２記憶領域２３ｂには、教示時にティーチペンダントＴＰのキーボード４１にて入力された狙い角、前進後退角、第１センシング点と第２センシング点の距離、教示点の位置、及び教示位置において入力された位置決め命令、直線補間命令等の各種命令を含む教示データを記憶する。   The storage unit 23 has storage areas such as a first storage area 23a and a second storage area 23b. The first storage area 23a is an area for storing distance information (ranging data) obtained by measuring the visual field range FOV (see FIG. 4) with the laser displacement sensor LS. In the second storage area 23b, input is made at the aim angle, the advance / retreat angle, the distance between the first sensing point and the second sensing point, the position of the teaching point, and the teaching position which are input from the keyboard 41 of the teach pendant TP during teaching. The teaching data including various commands such as positioning commands and linear interpolation commands are stored.

ロボット制御装置ＲＣは、前記モータを駆動制御することにより、予め設定された教示データの主軌道に沿って溶接トーチ１４を動作させる。又、ロボット制御装置ＲＣは、溶接電流及び溶接電圧といった溶接条件を溶接電源ＷＰＳに対して出力し、溶接電源ＷＰＳからパワーケーブルＰＫを通じて供給される電力によって溶接作業を行わせる。   The robot controller RC controls the motor to drive the welding torch 14 along the main track of preset teaching data. Further, the robot controller RC outputs welding conditions such as a welding current and a welding voltage to the welding power source WPS, and causes the welding operation to be performed by electric power supplied from the welding power source WPS through the power cable PK.

レーザ変位センサＬＳは、レーザの発光及び受光によりワークＷまでの距離を測定する走査型のレーザ変位センサであり、溶接トーチ１４に搭載される。レーザ変位センサＬＳは、レーザをワークＷに向けて発光する発光部と、ワークＷで反射したレーザを受光する受光部等（ともに図示しない）を備える。前記発光部で発光されたレーザは、ワークＷで乱反射され、受光部で受光される。受光部は、例えばＣＣＤラインセンサ（ラインレーザセンサ）により構成されており、視野範囲ＦＯＶにおけるレーザ変位センサＬＳからワークＷまでの距離を測定するようにされている。   The laser displacement sensor LS is a scanning type laser displacement sensor that measures the distance to the workpiece W by light emission and light reception of a laser, and is mounted on the welding torch 14. The laser displacement sensor LS includes a light emitting unit that emits light toward the workpiece W, a light receiving unit that receives the laser reflected by the workpiece W, and the like (both not shown). The laser emitted from the light emitting unit is irregularly reflected by the workpiece W and received by the light receiving unit. The light receiving unit is configured by a CCD line sensor (line laser sensor), for example, and measures the distance from the laser displacement sensor LS to the workpiece W in the visual field range FOV.

又、ロボット制御装置ＲＣは、レーザ変位センサＬＳを駆動制御し、測定されるレーザ変位センサＬＳとワークＷ間の距離（距離情報）に基づいて開先位置を検出する。
レーザ変位センサＬＳは、レーザ照射方向がツール座標系のいずれかの軸と平行となるようにセンサヘッドＬＳａが取り付けられている。図２（ａ）にはツールである溶接トーチ１４が示されている。ここでツール座標系は図２（ａ）のように、溶接トーチ１４の軸心にＺ軸を一致させたものとして表わされる。そして、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように溶接トーチ１４に対して、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａはレーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＸ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｘ軸に平行になるように取り付けされる。レーザ変位センサＬＳ（すなわち、図２（ｂ）に示すセンサヘッドＬＳａ）は、溶接トーチ１４の先端から溶接進行方向側に所定距離離間した位置にレーザ照射するようにされている。溶接トーチ１４の先端と溶接進行方向側に所定距離離間したツール座標系上のレーザポイント間の距離をセンサの先見距離Ｔという。 Further, the robot control device RC drives and controls the laser displacement sensor LS, and detects the groove position based on the measured distance (distance information) between the laser displacement sensor LS and the workpiece W.
The laser displacement sensor LS is attached with a sensor head LSa so that the laser irradiation direction is parallel to any axis of the tool coordinate system. FIG. 2A shows a welding torch 14 as a tool. Here, as shown in FIG. 2A, the tool coordinate system is expressed as the Z axis aligned with the axis of the welding torch 14. In the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the sensor head LSa of the laser displacement sensor LS with respect to the welding torch 14 is such that the laser irradiation direction is the Z-direction and the welding torch 14 The welding progress direction is set to be the X axis of the tool coordinate system, and the laser displacement sensor LS is attached so as to be parallel to the X axis. The laser displacement sensor LS (that is, the sensor head LSa shown in FIG. 2B) is configured to irradiate a laser beam at a position spaced a predetermined distance from the tip of the welding torch 14 toward the welding direction. A distance between laser points on the tool coordinate system that is separated from the tip of the welding torch 14 by a predetermined distance in the welding direction side is referred to as a foresight distance T of the sensor.

又、ロボット制御装置ＲＣには、溶接作業が行われる前に、溶接が行われる際のマニピュレータＭ１の動作及び溶接条件等を示す教示データがティーチペンダントＴＰを介して入力され記憶部２３の第２記憶領域２３ｂに記憶されている。なお、以下では、特に断らない限り、「教示する」とはティーチペンダントＴＰを使用して入力することをいう。   Further, before the welding operation is performed, teaching data indicating the operation of the manipulator M1 when welding is performed, welding conditions, and the like are input to the robot controller RC via the teach pendant TP. It is stored in the storage area 23b. In the following, unless otherwise specified, “teaching” means inputting using the teach pendant TP.

（作用）
上記のように構成された溶接ロボットの制御装置１０の作用を説明する。
まず、開先位置の検出を行うための教示方法について説明する。 (Function)
The operation of the welding robot control apparatus 10 configured as described above will be described.
First, a teaching method for detecting a groove position will be described.

開先位置の検出を行うための教示は、教示点となるセンシング点に溶接トーチ１４を位置させた状態で、位置決め命令又は直線補間命令を教示し、次に、「開先検出＆ポーズ演算命令」、すなわち、開先検出とポーズ演算の処理命令を教示する。なお、開先検出は、開先位置検出と同義で使用する。   The teaching for detecting the groove position is that a positioning command or linear interpolation command is taught in a state where the welding torch 14 is positioned at a sensing point as a teaching point. That is, a processing instruction for groove detection and pause calculation is taught. Note that groove detection is used synonymously with groove position detection.

そして、上記のように「開先検出＆ポーズ演算命令」があった場合、センシング点において、開先位置の検出、トーチ姿勢（狙い角、前進後退角）の算出、及び溶接線座標系の算出がそれぞれ行われる。   Then, when there is a “groove detection & pause calculation command” as described above, detection of the groove position, calculation of the torch posture (target angle, forward / backward angle), and calculation of the weld line coordinate system at the sensing point. Each is done.

（１．開先検出）
開先検出は、図４に示すように、センシング点Ａ１と、センシング点Ａ１から指定距離だけセンサ取付け方向（すなわち、溶接進行方向）に平行移動した点Ａ２においてそれぞれ開先位置の検出を行う。センシング点Ａ１は第１センシング点、Ａ２は第２センシング点に相当する。図４において、ＦＯＶは、レーザ変位センサＬＳの視野範囲を示している。レーザ変位センサＬＳは、この視野範囲ＦＯＶの測距データに基づいて開先位置を検出する。 (1. Groove detection)
As shown in FIG. 4, in the groove detection, the groove position is detected at each of the sensing point A1 and a point A2 translated in the sensor mounting direction (ie, welding progress direction) from the sensing point A1 by a specified distance. The sensing point A1 corresponds to the first sensing point, and A2 corresponds to the second sensing point. In FIG. 4, FOV indicates the field of view of the laser displacement sensor LS. The laser displacement sensor LS detects the groove position based on the distance measurement data of the visual field range FOV.

点Ａ２のマニピュレータＭ１の位置・姿勢は、センシング点Ａ１の位置と指定距離、及びセンシング点Ａ１における姿勢に基づいてＣＰＵ２０により自動演算される。前記指定距離は、予めティーチペンダントＴＰで入力され、記憶部２３の第２記憶領域２３ｂに記憶されている。指定距離は、ワーク形状により、ロボット動作範囲内で指定できる。もちろん、先見距離Ｔより短い距離でもよい。   The position / orientation of the manipulator M1 at the point A2 is automatically calculated by the CPU 20 based on the position and designated distance of the sensing point A1 and the attitude at the sensing point A1. The specified distance is input in advance with the teach pendant TP and stored in the second storage area 23 b of the storage unit 23. The specified distance can be specified within the robot movement range depending on the workpiece shape. Of course, a distance shorter than the foresight distance T may be used.

なお、開先検出中、すなわちセンシング点Ａ１，点Ａ２のそれぞれに溶接トーチ１４が位置しているとき、マニピュレータＭ１は停止している。
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１、及び点Ａ２を変換行列ＴＴＣを使用して、センサ座標系に変換した後に、レーザ変位センサＬＳが出力した検出点座標分をシフトした点をＡ１’（サーチ１点目），Ａ２’（サーチ２点目）とする。 Note that when the groove is being detected, that is, when the welding torch 14 is positioned at each of the sensing points A1 and A2, the manipulator M1 is stopped.
CPU20, the sensing points A1, and using the transformation matrix T T C point A2, after converting to the sensor coordinate system, a point obtained by shifting the detected point coordinates fraction laser displacement sensor LS is output A1 '(first search Point), A2 ′ (second point of search).

この開先位置の検出は、例えば溶接開始点、及び溶接終了点を検出するためにそれぞれ行われることになる。
ここで、前記変換行列について説明する。 The detection of the groove position is performed to detect, for example, a welding start point and a welding end point.
Here, the conversion matrix will be described.

図７には、ツールとしての溶接トーチ１４に関するツール座標系と、レーザ変位センサＬＳ、センサ座標系及びメカニカルインターフェース座標系の関係を示している。なお、図７において、溶接トーチ１４は出力フランジ４０に対してブラケット５０を介して取付けされている。レーザ変位センサＬＳで得られた開先位置に、指定したトーチ姿勢で移動できるロボットのポーズ（姿勢）を求めるためには、ツール座標系とセンサ座標系の前記変換行列ＴＴＣが必要となる。 FIG. 7 shows the relationship between the tool coordinate system related to the welding torch 14 as a tool, the laser displacement sensor LS, the sensor coordinate system, and the mechanical interface coordinate system. In FIG. 7, the welding torch 14 is attached to the output flange 40 via a bracket 50. The groove position obtained by the laser displacement sensor LS, in order to determine the pose of the robot can move the specified torch posture (attitude), the transformation matrix T T C of the tool coordinate system and the sensor coordinate system are required .

図７において、マニピュレータＭ１が６軸ロボットを構成している場合、ロボットの第６軸の中心である出力フランジ４０を原点とするメカニカルインターフェース座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）から、センサ座標系（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）への変換行列は、Ｊ６ＴＣである。又、メカニカルインターフェース座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）から、ツール座標系（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）への変換行列は、Ｊ６ＴＴである。ツール座標系からセンサ座標系の変換行列はＴＴＣである。 In FIG. 7, when the manipulator M1 constitutes a six-axis robot, a sensor is obtained from a mechanical interface coordinate system (X M , Y M , Z M ) with the output flange 40 being the center of the sixth axis of the robot as the origin. coordinate system (X C, Y C, Z C) transformation matrix to is J6 T C. The transformation matrix from the mechanical interface coordinate system (X M , Y M , Z M ) to the tool coordinate system (X T , Y T , Z T ) is J6 T T. Transformation matrix from the tool coordinate system of the sensor coordinate system is a T T C.

このとき、ツール座標系から見たセンサ座標系への変換行列ＴＴＣは、以下のようになる。 At this time, the transformation matrix T T C from the tool coordinate system to the sensor coordinate system is as follows.

Figure 0005502462
で求められる。
Figure 0005502462
 Is required.

（２．溶接線座標系の演算）
ＣＰＵ２０は、溶接線座標系の演算を行う。具体的には、ＣＰＵ２０は、図６（ａ）に示すように溶接進行方向として、点Ａ１’、点Ａ２’を含む進行方向ベクトル (2. Calculation of weld line coordinate system)
CPU20 performs the calculation of a weld line coordinate system. Specifically, as shown in FIG. 6A, the CPU 20 determines a traveling direction vector including the points A1 ′ and A2 ′ as the welding traveling direction.

Figure 0005502462
を溶接線座標系のＺ軸とし、Ｘ軸を前記Ｚ軸を法線とする平面に対して前記測距データに基づいて前記画像解析プログラムにより公知の方法で求めた開先基準角を投影したものとする。又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＹ軸を右手系で決定する。
Figure 0005502462
 Is the Z axis of the weld line coordinate system, and the groove reference angle obtained by a known method by the image analysis program is projected on the plane having the X axis as the normal line and the X axis as the normal line. Shall. Further, the CPU 20 determines the Y axis of the weld line coordinate system in the right hand system.

なお、開先基準角の求め方は、公知であるため、簡単に説明するが、センシング点Ａ１で測定した視野範囲ＦＯＶの測距データに基づいて特徴点を求め、特徴点をつなぎ合わせることにより、開先内の特徴線を得て、前記特徴線を開先基準角（開先法線ともいう）とする。   Since the method for obtaining the groove reference angle is well known, it will be briefly described. However, the feature point is obtained based on the distance measurement data of the visual field range FOV measured at the sensing point A1, and the feature points are joined together. Then, a feature line in the groove is obtained, and the feature line is set as a groove reference angle (also referred to as a groove normal).

（３．狙い角の反映）
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして狙い角が教示される。図５に示すように狙い角は、溶接線座標系のＹ軸を基準(０度)として、Ｚ軸左ネジ周りの角度で定義する。 (3. Reflection of aim angle)
The CPU 20 is taught the target angle as teaching data together with the “groove detection & pause calculation command” at the sensing point A1. As shown in FIG. 5, the target angle is defined as an angle around the Z-axis left-hand thread with the Y-axis of the weld line coordinate system as a reference (0 degree).

上記教示された狙い角を反映させるため、θUAを所望の狙い角、すなわち、教示データとして入力した値とし、θSAをセンサ座標系のＺC軸に対する開先法線の前記平面に投影されたＸ軸の角度としたとき、ＣＰＵ２０は、溶接トーチ１４の姿勢を溶接線座標系Ｚ軸周りに -(θUA -θSA -90) 度回転する。 In order to reflect the taught aim angle, θ UA is set to a desired aim angle, that is, a value input as teaching data, and θ SA is projected onto the plane of the groove normal to the Z C axis of the sensor coordinate system. The CPU 20 rotates the attitude of the welding torch 14 around the Z axis of the weld line coordinate system by-(θ UA -θ SA -90) degrees.

（４．前進後退角の反映）
又、ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして前進後退角が教示される。上記教示された前進後退角を反映させるため、ＣＰＵ２０は、図６（ｂ）に示すように、溶接線座標系Ｚ軸と垂直な姿勢を基準(０度)とし、Ｙ軸右ネジ周りの角度で前進後退角（前進角又は後退角）を定義する。 (4. Reflecting forward and backward angles)
Further, the CPU 20 is taught the advance / retreat angle as teaching data together with the “groove detection & pause calculation command” at the sensing point A1. In order to reflect the advancing / retreating angle taught above, as shown in FIG. 6 (b), the CPU 20 uses an attitude perpendicular to the Z axis of the welding line coordinate system as a reference (0 degree), and an angle around the Y axis right-hand thread. Define the advance / retreat angle (advance or receding angle).

次にＣＰＵ２０は、開先点Ａ１’のツール座標系Ｚ軸をＺＡ軸とする。前記ＺＡ軸を溶接線座標系ＸＺ平面に投影した軸をＺＡ’軸とする。ここで、θＵＬを所望の前進後退角、すなわち、教示データとして入力した値とし、θＳＬを溶接線座標系Ｘ軸に対するＺＡ’のＹ軸周りの角度としたとき、ＣＰＵ２０はトーチ姿勢を溶接線座標系Ｙ軸周りに（θＵＬ−θＳＬ）度回転する。 Then CPU20 is a tool coordinate system Z-axis of the groove points A1 'and Z A axis. An axis obtained by projecting the Z A axis to the welding seam coordinate system XZ plane and Z A 'axis. Here, when θ UL is a desired advance / retreat angle, that is, a value input as teaching data, and θ SL is an angle around the Y axis of Z A ′ with respect to the X axis of the welding line coordinate system, the CPU 20 changes the torch posture. Rotate (θ UL −θ SL ) degrees around the Y axis of the weld line coordinate system.

上記のようにして前進後退角が反映される。
（プログラムの例）
次に、教示モードで教示が行われてＣＰＵ２０が生成し、記憶部２３に読み出し可能に記憶した教示作業プログラムの例を図８〜１０を参照して説明する。なお、説明の便宜上、ワークＷとして、一対の鉄板がＬ字状に配置された隅肉継手の場合を説明するが、継手の種類は限定されるものではない。 As described above, the advance / retreat angle is reflected.
(Program example)
Next, an example of a teaching work program that is taught in the teaching mode, generated by the CPU 20, and stored in the storage unit 23 so as to be readable is described with reference to FIGS. In addition, for convenience of explanation, the case where the workpiece W is a fillet joint in which a pair of iron plates are arranged in an L shape will be described, but the type of joint is not limited.

教示モードでは、図９に示すように作業者は、ティーチペンダントＴＰを操作し、マニピュレータＭ１を駆動制御することにより、溶接トーチ１４を原位置Ｇ、ワークＷの開先を検出するセンシング点Ａ、センシング点Ｂ、及び前記原位置Ｇの順にそれぞれの位置を教示点として教示するとともに、各教示点において、必要な教示データを入力したものとする。なお、各教示点での教示したデータについては後述する。   In the teaching mode, as shown in FIG. 9, the operator operates the teach pendant TP and drives and controls the manipulator M1, thereby sensing the welding torch 14 at the original position G and the sensing point A for detecting the groove of the workpiece W. It is assumed that each position is taught as a teaching point in the order of the sensing point B and the original position G, and necessary teaching data is input at each teaching point. The data taught at each teaching point will be described later.

センシング点ＡはワークＷの開先における溶接開始点を検出するための溶接トーチ１４の位置であり、この位置に溶接トーチ１４を位置させた際、作業者は、位置決め命令（又は直線補間命令）及び「開先検出＆ポーズ演算命令」をティーチペンダントＴＰのキーボード４１を操作して入力する。センシング点ＢはワークＷの開先における溶接終了点を検出するための溶接トーチ１４の位置であり、この位置に溶接トーチ１４を位置させた際、作業者は、位置決め命令（又は直線補間命令）及び「開先検出＆ポーズ演算命令」をティーチペンダントＴＰのキーボード４１を操作して入力する。   The sensing point A is the position of the welding torch 14 for detecting the welding start point in the groove of the workpiece W, and when the welding torch 14 is positioned at this position, the operator performs a positioning command (or linear interpolation command). And, “a groove detection & pause calculation command” is input by operating the keyboard 41 of the teach pendant TP. The sensing point B is the position of the welding torch 14 for detecting the welding end point in the groove of the workpiece W, and when the welding torch 14 is positioned at this position, the operator performs a positioning command (or linear interpolation command). And, “a groove detection & pause calculation command” is input by operating the keyboard 41 of the teach pendant TP.

図８は、図９のワークＷに対して上記のように教示モードで教示されてＣＰＵ２０が生成した教示作業プログラムである。この教示作業プログラムに従って、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１を駆動制御する。   FIG. 8 is a teaching work program generated by the CPU 20 by being taught in the teaching mode as described above with respect to the workpiece W of FIG. In accordance with this teaching work program, the CPU 20 drives and controls the manipulator M1.

図８に示すステップ１では、ＣＰＵ２０は位置決め命令により原位置Ｇに溶接トーチ１４を位置決め動作させる（図９参照）。ステップ２ではＣＰＵ２０は、位置決め命令（又は直線補間命令）により、図１０に示すＰ１の位置を検出するためのセンシング点Ａ（図４ではＡ１、図９ではＡ（Ａ１）で示す）に移動する。   In step 1 shown in FIG. 8, the CPU 20 moves the welding torch 14 to the original position G by a positioning command (see FIG. 9). In step 2, the CPU 20 moves to a sensing point A (shown as A1 in FIG. 4 and A (A1) in FIG. 9) for detecting the position of P1 shown in FIG. 10 by a positioning command (or linear interpolation command). .

なお、図４は、開先検出のための説明図であり、後述する溶接終了点における開先検出の説明も行うために便宜上、合わせて図示している。溶接開始点の場合は、Ａで表わし、溶接終了点の場合は、Ｂで区別している。なお、後記では、溶接開始点にＰ１を付与して説明することもある。   FIG. 4 is an explanatory diagram for detecting a groove, and is also shown for convenience in order to explain a groove detection at a welding end point described later. The welding start point is indicated by A, and the welding end point is distinguished by B. In the following description, P1 may be given to the welding start point for explanation.

ステップ３においては、センシング点Ａ（Ａ１）で、「開先検出＆ポーズ演算命令」が教示されている。「開先検出＆ポーズ演算命令」は、図８に示すように、例えば、［Ｐ１，前進角５度，狙い角１３５度，ユーザ座標系１］のように教示モードで教示データが入力されている。   In step 3, a “groove detection & pause calculation command” is taught at sensing point A (A1). As shown in FIG. 8, the “groove detection & pause calculation command” is input with teaching data in the teaching mode, for example, [P1, advance angle 5 degrees, aim angle 135 degrees, user coordinate system 1]. Yes.

ここで、ＣＰＵ２０は、前述した（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）、（３．狙い角の反映）、及び（４．前進後退角の反映）を行う。上記の処理により、ＣＰＵ２０は、開先点Ａ１’，及び点Ａ２’を取得し、溶接線座標系を取得し、狙い角及び前進後退角を反映させる。そして、ＣＰＵ２０は、算出された、開先点Ａ１’における位置・姿勢（反映された狙い角、前進後退角を含む）を、溶接開始点Ｐ１のポーズ変数として記憶部２３の所定記憶領域に保存（格納）する。同時に、ＣＰＵ２０は、取得した溶接線座標系を、記憶部２３の図示しないユーザ座標系１の記憶領域に格納する。   Here, the CPU 20 performs the above-described (1. groove detection), (2. calculation of the welding line coordinate system), (3. reflection of the target angle), and (4. reflection of the advance / retreat angle). Through the above processing, the CPU 20 acquires the groove points A1 'and A2', acquires the weld line coordinate system, and reflects the aim angle and the advance / retreat angle. Then, the CPU 20 stores the calculated position / posture (including the reflected aim angle and forward / backward angle) at the groove point A1 ′ in a predetermined storage area of the storage unit 23 as a pose variable of the welding start point P1. (Store. At the same time, the CPU 20 stores the acquired weld line coordinate system in a storage area of the user coordinate system 1 (not shown) of the storage unit 23.

又、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１の位置・姿勢（前記反映された狙い角及び前進後退角）に基づき、公知の方法により逆演算して、溶接開始点（開先点Ａ１’）におけるマニピュレータＭ１の各軸角度を求め、求めた各軸角度を、記憶部２３の所定領域に保存する。   Further, the CPU 20 performs reverse calculation by a known method on the basis of the position / posture of the manipulator M1 (the reflected aim angle and advance / retreat angle), and each manipulator M1 at the welding start point (groove point A1 ′). The shaft angles are obtained, and the obtained shaft angles are stored in a predetermined area of the storage unit 23.

ステップ４ではＣＰＵ２０は、位置決め命令（又は直線補間命令）により、図１０に示すようにＰ２の位置、すなわちセンシング点Ｂ（図４ではＢ１、図９ではＢ（Ｂ１）で示す）に移動する。   In step 4, the CPU 20 moves to the position of P2 as shown in FIG. 10, that is, the sensing point B (shown as B1 in FIG. 4 and B (B1) in FIG. 9) by the positioning command (or linear interpolation command).

ステップ５では、図９に示すセンシング点Ｂ（Ｂ１）で、「開先検出＆ポーズ演算命令」が教示されている。「開先検出＆ポーズ演算命令」は、図８に示すように、例えば、［Ｐ２，前進角５度，狙い角１３５度，ユーザ座標系２］のように教示モードで教示データが入力されている。   In step 5, a “groove detection & pause calculation command” is taught at sensing point B (B1) shown in FIG. As shown in FIG. 8, the “groove detection & pause calculation command” is input with teaching data in the teaching mode, for example, [P2, advance angle 5 degrees, aim angle 135 degrees, user coordinate system 2]. Yes.

ここで、ＣＰＵ２０は、前述した（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）、（３．狙い角の反映）、及び（４．前進後退角の反映）を行う。上記の処理により、ＣＰＵ２０は、開先点Ｂ１’，及び点Ｂ２’を取得し、溶接線座標系を取得し、狙い角及び前進後退角を反映させる。そして、ＣＰＵ２０は、算出された、開先点Ｂ１’における位置・姿勢（反映された狙い角、前進後退角を含む）を、溶接終了点Ｐ２のポーズ変数として記憶部２３の所定記憶領域に保存（格納）する。同時に、ＣＰＵ２０は、取得した溶接線座標系を、記憶部２３の図示しないユーザ座標系２の記憶領域に格納する。   Here, the CPU 20 performs the above-described (1. groove detection), (2. calculation of the welding line coordinate system), (3. reflection of the target angle), and (4. reflection of the advance / retreat angle). Through the above processing, the CPU 20 acquires the groove points B1 'and B2', acquires the weld line coordinate system, and reflects the aim angle and the advance / retreat angle. Then, the CPU 20 stores the calculated position / posture (including the reflected aim angle and forward / backward angle) at the groove point B1 ′ in a predetermined storage area of the storage unit 23 as a pose variable of the welding end point P2. (Store. At the same time, the CPU 20 stores the acquired weld line coordinate system in a storage area of the user coordinate system 2 (not shown) of the storage unit 23.

なお、溶接終了点の開先位置の検出時において、溶接開始点の開先位置の検出と同様にセンシング点Ｂ１、Ｂ２が得られ、センシング点Ｂ１は第１センシング点、Ｂ２（図４参照）は第２センシング点に相当する。   When detecting the groove position of the welding end point, the sensing points B1 and B2 are obtained in the same manner as the detection of the groove position of the welding start point, and the sensing point B1 is the first sensing point and B2 (see FIG. 4). Corresponds to the second sensing point.

又、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１の位置・姿勢（前記反映された狙い角及び前進後退角）に基づき、公知の方法により逆演算して、溶接終了点（開先点Ｂ１’）におけるマニピュレータＭ１の各軸角度を求め、求めた各軸角度を、記憶部２３の所定領域に保存する。   Further, the CPU 20 performs reverse calculation by a known method based on the position / posture of the manipulator M1 (the reflected aim angle and advance / retreat angle), and each manipulator M1 at the welding end point (groove point B1 ′). The shaft angles are obtained, and the obtained shaft angles are stored in a predetermined area of the storage unit 23.

ステップ６〜８は、溶接開始点Ｐ１（開先点Ａ１’）でのポーズ変数を元に、アプローチ点Ｐ１１を計算して作成する処理である。
ステップ６では、変数代入命令［Ｐ１１，Ｐ１］の命令により、溶接開始点Ｐ１（開先点Ａ１’）のポーズ変数を、アプローチ点Ｐ１１に代入する。ポーズ成分代入命令は、指定したポーズ変数の成分を指定座標系上で変更する命令である。すなわち、ステップ７では、例えば、ポーズ成分代入命令［Ｐ１１ Ｍ１，Ｘ＋＝５０ｍｍ，ユーザ座標系１］は、マニピュレータＭ１用のアプローチ点Ｐ１１を、溶接開始点（開先点Ａ１’）からユーザ座標系１のＸ軸方向に５０ｍｍ平行移動した位置を設定する。 Steps 6 to 8 are processes for calculating and creating the approach point P11 based on the pose variable at the welding start point P1 (groove point A1 ′).
In Step 6, the pose variable of the welding start point P1 (groove point A1 ′) is substituted into the approach point P11 by the command of the variable substitution command [P11, P1]. The pause component substitution command is a command for changing the component of the designated pause variable on the designated coordinate system. That is, in step 7, for example, the pose component substitution command [P11 M1, X + = 50 mm, user coordinate system 1] determines the approach point P11 for the manipulator M1 from the welding start point (groove point A1 ′) to the user coordinate system. 1 is set to a position translated by 50 mm in the X-axis direction.

又、ステップ８では、例えば、ポーズ成分代入命令［Ｐ１１ Ｍ１，Ｙ−＝５０ｍｍ，ユーザ座標系１］となっているため、マニピュレータＭ１用のアプローチ点Ｐ１１を、溶接開始点（開先点Ａ１’）からユーザ座標系１のＹ軸方向に−５０ｍｍ平行移動して設定する命令となる。なお、ステップ７、８の数値は例示であり、限定されるものではない。   Further, in step 8, for example, a pose component substitution command [P11 M1, Y− = 50 mm, user coordinate system 1], the approach point P11 for the manipulator M1 is set to the welding start point (groove point A1 ′). ) From the user coordinate system 1 in the Y-axis direction and set by moving -50 mm. In addition, the numerical values of steps 7 and 8 are examples and are not limited.

ステップ９〜１１は、溶接終了点Ｐ２（開先点Ｂ１’）でのポーズ変数を元に、退避点Ｐ１２を計算して作成する処理である。
ステップ９では、変数代入命令［Ｐ１２，Ｐ２］の命令により、溶接終了点Ｐ２（開先点Ｂ１’）のポーズ変数を、退避点Ｐ１２に代入する。 Steps 9 to 11 are processes for calculating and creating the retreat point P12 based on the pose variable at the welding end point P2 (groove point B1 ′).
In step 9, the pose variable of the welding end point P2 (groove point B1 ′) is substituted into the retreat point P12 by the command of the variable substitution command [P12, P2].

ステップ１０，１１の処理は、Ｐ２，Ｐ１２及びユーザ座標系２がステップ７，８の処理のＰ１，Ｐ１１及びユーザ座標系１と異なるだけであり、ステップ７，８の処理の説明中、それぞれを置き換えて読めばステップ１０，１１の処理となるため、説明を省略する。なお、ステップ１０，１１数値は例示であり、限定されるものではない。   The processes of steps 10 and 11 are different from P1, P11 and user coordinate system 1 of the processes of steps 7 and 8 only in P2, P12 and the user coordinate system 2, and in the description of the processes of steps 7 and 8, respectively. If it is replaced and read, it will be the processing of steps 10 and 11 and will not be described. In addition, the numerical values of steps 10 and 11 are examples and are not limited.

ステップ１２では、アプローチ点Ｐ１１に移動する位置決め命令により、ＣＰＵ２０は、溶接トーチ１４をアプローチ点Ｐ１１に位置決めする。
ステップ１３では、直線補間命令により、教示された移動速度（例えば、７２００ｃｍ／ｍｉｎ）で、溶接開始点Ｐ１に直線補間する。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ３で記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角及び前進後退角で、溶接トーチ１４は溶接開始点Ｐ１に位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。 In step 12, the CPU 20 positions the welding torch 14 at the approach point P11 by a positioning command that moves to the approach point P11.
In step 13, linear interpolation is performed to the welding start point P1 at the taught moving speed (for example, 7200 cm / min) by a linear interpolation command. At this time, the CPU 20 positions the welding torch 14 at the welding start point P1 at each axial angle of the manipulator M1 stored in the predetermined storage area of the storage unit 23 in Step 3, that is, at the reflected aim angle and forward and backward angle. The manipulator M1 is controlled to move.

ステップ１４では、ＣＰＵ２０は、溶接開始命令（ＡＳ）により教示データである溶接電流（例えば２００Ａ）及び溶接電圧（例えば１８．０Ｖ）、溶接速度（例えば、５０ｃｍ／ｍｉｎ）の命令を読込み、これらの溶接条件を溶接電源ＷＰＳ及び図示しない図示しないワイヤ送給装置に対して出力する。溶接電源ＷＰＳは前記溶接電流、及び溶接電圧となるように電源制御するとともに図示しないワイヤ送給装置が、前記送り速度でワイヤ１５を溶接トーチ１４に送るように制御する。   In step 14, the CPU 20 reads instructions for the welding current (for example, 200 A), the welding voltage (for example, 18.0 V), and the welding speed (for example, 50 cm / min) as teaching data in accordance with the welding start command (AS). The welding conditions are output to a welding power source WPS and a wire feeder (not shown). The welding power source WPS controls the power so that the welding current and the welding voltage are obtained, and a wire feeding device (not shown) controls the wire 15 to be sent to the welding torch 14 at the feeding speed.

続く、ステップ１５の直線補間命令により、ＣＰＵ２０は溶接終了点Ｐ２に直線補間して、教示データである溶接速度（例えば５０ｃｍ／ｍｉｎ）でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ５で、記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角及び前進後退角で、溶接トーチ１４は溶接終了点Ｐ２まで位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。   Subsequently, in accordance with the linear interpolation command in step 15, the CPU 20 performs linear interpolation on the welding end point P2, and drives the manipulator M1 at a welding speed (for example, 50 cm / min) as teaching data to move the welding torch 14. At this time, in step 5, the CPU 20 at each axis angle of the manipulator M1 stored in the predetermined storage area of the storage unit 23, that is, at the reflected aim angle and forward receding angle, the welding torch 14 reaches the welding end point P2. The manipulator M1 is controlled to move.

ステップ１６では、ＣＰＵ２０は、溶接終了命令（ＡＥ）により教示データである溶接電流（例えば１８０Ａ）及び溶接電圧（例えば１７．０Ｖ）などの命令を読込み、これらの溶接条件を溶接電源ＷＰＳ及び図示しない、図示しないワイヤ送給装置に対して出力する。溶接電源ＷＰＳは前記溶接電流、及び溶接電圧となるように電源制御するとともに図示しないワイヤ送給装置によるワイヤ１５の送給を停止する。   In step 16, the CPU 20 reads instructions such as a welding current (for example, 180 A) and a welding voltage (for example, 17.0 V) as teaching data in accordance with a welding end instruction (AE), and these welding conditions are not shown in the drawing. And output to a wire feeder (not shown). The welding power supply WPS controls the power supply so that the welding current and the welding voltage are obtained, and stops feeding the wire 15 by a wire feeding device (not shown).

ステップ１７では、直線補間命令により、ＣＰＵ２０は退避点Ｐ１２に直線補間して、教示データである動作速度（例えば７２００ｃｍ／ｍｉｎ）でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。   In step 17, the CPU 20 linearly interpolates to the retreat point P12 according to the linear interpolation command, and drives the manipulator M1 at the operation speed (eg, 7200 cm / min) that is the teaching data to move the welding torch 14.

ステップ１８では、ＣＰＵ２０は位置決め命令により、原位置ＧにマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。
本実施形態の溶接ロボットの制御装置１０によれば、下記の特徴がある。 In step 18, the CPU 20 drives and controls the manipulator M <b> 1 to the original position G by the positioning command to move the welding torch 14.
The control apparatus 10 for the welding robot of this embodiment has the following features.

（１） 本実施形態の制御装置１０は、第１センシング点（Ａ１，Ｂ１）及び第２センシング点（Ａ２，Ｂ２）におけるワークＷの開先位置のセンサ座標系上の座標及び開先に対する角度を検出結果として取得するレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を備える。又、制御装置１０は、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する記憶部２３（姿勢記憶手段）を備えている。制御装置１０は第１・第２センシング点間の距離（指定距離）を記憶する記憶部２３（距離記憶手段）を備える。さらに、制御装置１０は、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて、マニピュレータＭ１を駆動制御し、前記距離に基づいてレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を、第１センシング点（Ａ１，Ｂ１）から第２センシング点（Ａ２，Ｂ２）に移動させるＣＰＵ２０（制御手段）を備えている。   (1) The control device 10 of the present embodiment is configured such that the groove position of the workpiece W at the first sensing point (A1, B1) and the second sensing point (A2, B2) is on the coordinates on the sensor coordinate system and the angle with respect to the groove. A laser displacement sensor LS (position sensor) is acquired as a detection result. Further, the control device 10 includes a storage unit 23 (attitude storage means) that stores a target angle and a forward and backward angle with respect to the groove of the welding torch 14. The control device 10 includes a storage unit 23 (distance storage unit) that stores the distance (designated distance) between the first and second sensing points. Further, the control device 10 drives and controls the manipulator M1 according to the groove detection & pause calculation command (one command), and controls the laser displacement sensor LS (position sensor) based on the distance to the first sensing point ( A CPU 20 (control means) for moving from A1, B1) to the second sensing point (A2, B2) is provided.

さらに、制御装置１０は、前記指令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角及び前進後退角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求めるＣＰＵ２０（演算手段）を備える。そして、制御装置１０は前記指令に応じて前記各軸角度を保存する記憶部２３（保存手段）を備える。   Further, the control device 10 calculates a weld line coordinate system based on the detection results of the first and second sensing points acquired by the laser displacement sensor LS in response to the command, and sets the target angle and the advance based on the weld line coordinate system. A CPU 20 (calculation means) is provided that calculates the position / orientation of the manipulator M1 as a receding angle, and performs inverse calculation based on the position / orientation of the manipulator M1 to obtain each axis angle of the manipulator M1. And the control apparatus 10 is provided with the memory | storage part 23 (storage means) which preserve | saves each said shaft angle according to the said instruction | command.

この結果、本実施形態によれば、第１・第２センシング点間の距離（指定距離）を先見距離Ｔよりも短く設定すれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチ１４の狙い角、前進後退角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。本実施形態によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。   As a result, according to the present embodiment, if the distance between the first and second sensing points (designated distance) is set to be shorter than the foresight distance T, the welding torch 14 can be applied to a workpiece to which welding line copying is not applicable. The torch attitude of the target angle and the advance / retreat angle can be automatically adjusted, and robot language programming becomes unnecessary, and a desired torch attitude can be obtained based on numerical designation by one command. According to the present embodiment, since the weld line coordinate system is utilized, not only the approach point and retreat point to the welding section, but also the target offset for the weld line can be easily set numerically.

又、本実施形態によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークＷに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。   In addition, according to the present embodiment, since the absolute position / orientation with respect to the sensing workpiece W is directly obtained, not the relative deviation from the reference position, the reference workpiece, the so-called master workpiece is not required, and the master Work management can be reduced.

（２） 本実施形態の制御装置１０では、記憶部２３（姿勢記憶手段）が教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶する。この結果、本実施形態によれば、教示時に所望の溶接トーチの姿勢を設定することができる。   (2) In the control device 10 of the present embodiment, the storage unit 23 (attitude storage means) stores the aim angle and the advance / retreat angle input at the time of teaching. As a result, according to the present embodiment, a desired welding torch posture can be set during teaching.

（３） 本実施形態の教示作業プログラムは、ロボット制御装置ＲＣ（コンピュータ）を、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段とし、ロボット制御装置ＲＣを第１・第２センシング点間の距離（指定）を記憶する距離記憶手段とする。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて、マニピュレータＭ１を駆動制御し、前記距離に基づいてレーザ変位センサＬＳを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段とする。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段とする。さらに、教示作業プログラムは、ロボット制御装置ＲＣを前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させる。   (3) The teaching work program of the present embodiment uses the robot control device RC (computer) as posture storage means for storing the aim angle and the advance / retreat angle with respect to the groove of the welding torch 14, and the robot control device RC is the first The distance storage means stores the distance (designation) between the second sensing points. The teaching work program drives and controls the manipulator M1 according to the groove detection & pause calculation command (one command), and the laser displacement sensor LS is changed from the first sensing point to the second sensing point based on the distance. Control means to move. The teaching work program calculates the weld line coordinate system based on the detection results of the first and second sensing points acquired by the laser displacement sensor LS in response to the groove detection & pose calculation command. Based on the position / orientation of the manipulator that becomes the aim angle and the advance / retreat angle based on the position / orientation of the manipulator M1, the calculation unit is used to calculate the axis angle of the manipulator by performing reverse operation based on the position / orientation of the manipulator M1. Further, the teaching work program causes the robot controller RC to function as a storage unit that stores the axis angles in response to the command.

この結果、上記（１）の効果を容易に実現できる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図１１、１２を参照して説明する。第２実施形態の制御装置１０のハード構成は、第１実施形態と同一であるため、前記実施形態と同一構成については、同一符号を付して重複説明を省略し、ソフト的な構成の相違を中心に説明する。なお、本実施形態では、記憶部２３は教示時に狙い角を記憶する姿勢記憶手段、及び保存手段に相当する。又、ＣＰＵ２０は、演算手段に相当する。 As a result, the effect (1) can be easily realized.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. Since the hardware configuration of the control device 10 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted, and the software configuration is different. The explanation will be focused on. In the present embodiment, the storage unit 23 corresponds to a posture storage unit that stores a target angle during teaching and a storage unit. The CPU 20 corresponds to a calculation unit.

まず、開先位置の検出を行うための教示方法について説明する。
開先位置の検出を行うための教示は、教示点となるセンシング点に溶接トーチ１４を位置させた状態で、位置決め命令又は直線補間命令を教示し、次に、「開先検出＆ポーズ演算命令」、すなわち、開先検出とポーズ演算の処理命令を教示する。そして、上記のように「開先検出＆ポーズ演算命令」があった場合、センシング点において、開先位置の検出、トーチ姿勢（狙い角）の算出、及び溶接線座標系の算出がそれぞれ行われる。 First, a teaching method for detecting a groove position will be described.
The teaching for detecting the groove position is that a positioning command or linear interpolation command is taught in a state where the welding torch 14 is positioned at a sensing point as a teaching point. That is, a processing instruction for groove detection and pause calculation is taught. Then, when there is a “groove detection & pose calculation command” as described above, the detection of the groove position, the calculation of the torch posture (target angle), and the calculation of the weld line coordinate system are performed at the sensing point. .

（１．開先検出）
開先検出は、図１１に示すように、センシング点Ａ１において第１実施形態と同様に開先位置の検出を行う。なお、開先検出中は、すなわちセンシング点Ａ１に溶接トーチ１４が位置しているとき、マニピュレータＭ１は停止している。 (1. Groove detection)
In the groove detection, as shown in FIG. 11, the groove position is detected at the sensing point A1 as in the first embodiment. During the groove detection, that is, when the welding torch 14 is located at the sensing point A1, the manipulator M1 is stopped.

ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１を第１実施形態と同様に変換行列ＴＴＣを使用して、センサ座標系に変換した後に、レーザ変位センサＬＳが出力した検出点座標分をシフトした点をＡ１’とする。 CPU20 is a sensing point A1 by using the first embodiment as well as the transformation matrix T T C, after conversion to the sensor coordinate system, a point obtained by shifting the detected point coordinates fraction laser displacement sensor LS is output A1 ' And

この開先位置の検出は、例えば溶接開始点、及び溶接終了点を検出するためにそれぞれ行われることになる。
（２．溶接線座標系の演算）
ＣＰＵ２０は、溶接線座標系の演算を行う。具体的には、ＣＰＵ２０は、図１２に示すように、溶接線座標系のＺ軸として、センサ座標系のＸＣ軸とする。従って、開先の延びる方向とは一致しない。 The detection of the groove position is performed to detect, for example, a welding start point and a welding end point.
(2. Calculation of weld line coordinate system)
CPU20 performs the calculation of a weld line coordinate system. Specifically, CPU 20, as shown in FIG. 12, as the Z-axis of the welding seam coordinate system, the X C-axis of the sensor coordinate system. Therefore, it does not coincide with the direction in which the groove extends.

又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＸ軸を、前記Ｚ軸を法線とする平面に開先基準角を投影したものにする。又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＹ軸を右手系で決定する。
（３．狙い角の反映）
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして狙い角が教示される。この狙い角の反映は、第１実施形態と同様にＣＰＵ２０は行う。 Further, the CPU 20 projects the groove reference angle on the plane having the X axis of the weld line coordinate system as a normal line to the Z axis. Further, the CPU 20 determines the Y axis of the weld line coordinate system in the right hand system.
(3. Reflection of aim angle)
The CPU 20 is taught the target angle as teaching data together with the “groove detection & pause calculation command” at the sensing point A1. The CPU 20 performs the reflection of the aim angle as in the first embodiment.

上記のように第２実施形態では、（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）及び（３．狙い角の反映）を行う。この処理は、例えば第１実施形態で説明した教示作業プログラム中、ステップ３、ステップ５の処理を、上記の処理に置き換えて行う。前記教示作業プログラムのステップ３、ステップ５を除く他のステップでは第１実施形態と同様に行う。なお、第２実施形態では、「開先検出＆ポーズ演算命令」では、前進後退角は反映されないものとする。   As described above, in the second embodiment, (1. groove detection), (2. calculation of the weld line coordinate system) and (3. reflection of the target angle) are performed. This process is performed, for example, by replacing the processes of Step 3 and Step 5 with the above processes in the teaching work program described in the first embodiment. The steps other than Step 3 and Step 5 of the teaching work program are performed in the same manner as in the first embodiment. In the second embodiment, it is assumed that the forward / backward angle is not reflected in the “groove detection & pause calculation command”.

すなわち、ステップ１３では、直線補間命令により、教示された移動速度で、溶接開始点Ｐ１に直線補間する。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ３で記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角で、溶接トーチ１４は溶接開始点Ｐ１に位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。   That is, in step 13, linear interpolation is performed at the welding start point P1 at the taught moving speed by a linear interpolation command. At this time, the CPU 20 operates the manipulator so that the welding torch 14 is positioned at the welding start point P1 at each axial angle of the manipulator M1 stored in the predetermined storage area of the storage unit 23 in step 3, that is, at the reflected target angle. M1 is moved and controlled.

又、ステップ１５の直線補間命令により、ＣＰＵ２０は溶接終了点Ｐ２に直線補間して、教示された溶接速度でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ５で、記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角、溶接トーチ１４は溶接終了点Ｐ２まで位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。   Further, the CPU 20 linearly interpolates the welding end point P2 according to the linear interpolation command in step 15, and drives the manipulator M1 at the taught welding speed to move the welding torch 14. At this time, in step 5, the CPU 20 operates the manipulator so that the manipulator M1 stored in the predetermined storage area of the storage unit 23 is positioned at each axial angle of the manipulator M1, that is, the reflected aim angle and the welding torch 14 are positioned up to the welding end point P2. M1 is moved and controlled.

このように第２実施形態は、１回の検出動作で開先位置の検出と狙い角を指定できるようにした。第２実施形態の位置決め精度は第１実施形態と同等となるが、サーチ回数が１回のため第１実施形態よりタクトタイムを短縮できる。この場合、サーチ点数が１点のため、特に、ワークＷの回転ずれが少ない場合には概ね所望どおりの狙い角となる。なお、進行方向が求められないため前進後退角は設定できないものとなる。   As described above, in the second embodiment, the detection of the groove position and the target angle can be designated by one detection operation. The positioning accuracy of the second embodiment is equivalent to that of the first embodiment, but the tact time can be shortened compared to the first embodiment because the number of searches is one. In this case, since the number of search points is 1, especially when the rotation deviation of the workpiece W is small, the target angle is almost as desired. In addition, since the advancing direction is not calculated | required, advancing / retreating angle cannot be set.

本実施形態では下記の特徴がある。
（４） 本実施形態の制御装置１０は、センシング点Ａ１におけるワークＷの開先位置のセンサ座標系上の座標及び開先に対する角度を検出結果として取得するレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を備える。制御装置１０は、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角を記憶する記憶部２３（姿勢記憶手段）を備える。又、制御装置１０は、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じてレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）が取得した、センシング点Ａ１の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求めるＣＰＵ２０（演算手段）を備える。又、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて前記各軸角度を保存する記憶部２３（保存手段）を備える。この結果、本実施形態によれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチ１４の狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。本実施形態によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。又、本実施形態によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークＷに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。 This embodiment has the following features.
(4) The control device 10 of the present embodiment includes a laser displacement sensor LS (position sensor) that acquires, as a detection result, the coordinates on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece W at the sensing point A1 and the angle with respect to the groove. . The control device 10 includes a storage unit 23 (attitude storage means) that stores a target angle with respect to the groove of the welding torch 14. Further, the control device 10 calculates the welding line coordinate system based on the detection result of the sensing point A1 acquired by the laser displacement sensor LS (position sensor) in response to the groove detection & pause calculation command (one command), A CPU 20 (calculation means) is provided that calculates the position / posture of the manipulator M1 that is the target angle based on the weld line coordinate system, and calculates the axis angle of the manipulator M1 by performing reverse calculation based on the position / posture of the manipulator M1. Further, a storage unit 23 (storing means) is provided for storing the angle of each axis in response to a groove detection & pause calculation command (one command). As a result, according to the present embodiment, it is possible to automatically adjust the torch attitude of the target angle of the welding torch 14 even for a workpiece to which the welding line scanning cannot be applied, and robot language programming is not required, and numerical designation can be performed with one command. Based on the above, a desired torch posture is obtained. According to the present embodiment, since the weld line coordinate system is utilized, not only the approach point and retreat point to the welding section, but also the target offset for the weld line can be easily set numerically. In addition, according to the present embodiment, since the absolute position / orientation with respect to the sensing workpiece W is directly obtained, not the relative deviation from the reference position, the reference workpiece, the so-called master workpiece is not required, and the master Work management can be reduced.

（５） 本実施形態の制御装置１０は、記憶部２３（姿勢記憶手段）は、教示時に入力された狙い角を記憶する。この結果、第１実施形態の（２）と同様な効果を奏する。
（６） 本実施形態の教示作業プログラムは、コンピュータ（ロボット制御装置ＲＣ）を、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段としての機能させる。又、教示作業プログラムでは、コンピュータ（ロボット制御装置ＲＣ）を、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて位置センサが取得した、センシング点Ａ１の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段として機能させる。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させる。この結果、上記（４）の効果を容易に実現できる。 (5) In the control device 10 of the present embodiment, the storage unit 23 (attitude storage means) stores the aim angle input at the time of teaching. As a result, the same effect as (2) of the first embodiment is obtained.
(6) The teaching work program of the present embodiment causes the computer (robot control device RC) to function as a posture storage unit that stores a target angle with respect to the groove of the welding torch 14. Further, in the teaching work program, the computer (robot controller RC) is used to set the welding line coordinate system based on the detection result of the sensing point A1 acquired by the position sensor in response to the groove detection & pose calculation command (one command). Calculation is performed to calculate the position / orientation of the manipulator M1 that is the target angle based on the weld line coordinate system, and to perform inverse calculation based on the position / orientation of the manipulator M1 to function as calculation means for obtaining each axis angle of the manipulator. Further, the teaching work program is made to function as a storage means for storing each axis angle in accordance with a groove detection & pause calculation command (one command). As a result, the effect (4) can be easily realized.

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
・ 前記実施形態のレーザ変位センサＬＳは、ラインレーザセンサを使用したが、レーザをミラーに当てて走査するスキャニング型のレーザ変位センサに代えてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may comprise as follows.
The laser displacement sensor LS of the above embodiment uses a line laser sensor, but it may be replaced with a scanning type laser displacement sensor that scans by applying a laser to a mirror.

・ 前記実施形態では、図２（ｂ）に示すように溶接トーチ１４に対して、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａはレーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＸ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｘ軸に平行になるように取り付けした。取り付け方法が「数１」で表すことができれば、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａは前記実施形態以外の方向に取り付けてもよい。例えば、レーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＹ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｙ軸に平行になるように取り付けてもよい。   In the embodiment, as shown in FIG. 2B, the sensor head LSa of the laser displacement sensor LS is welded to the welding torch 14 so that the laser irradiation direction is the Z-direction. The traveling direction was set to be the X axis of the tool coordinate system, and the laser displacement sensor LS was attached so as to be parallel to the X axis. If the attachment method can be expressed by “Equation 1”, the sensor head LSa of the laser displacement sensor LS may be attached in a direction other than the above embodiment. For example, the laser irradiation direction is set to the Z-direction, the welding progress direction of the welding torch 14 is set to the Y axis of the tool coordinate system, and the laser displacement sensor LS is parallel to the Y axis. You may attach to.

・ 図８で示すプログラムでは、アプローチ点、退避点を算出したが、アプローチ点、退避点の算出は省略してもよい。
・ 前記実施形態において、直線補間命令に代えて、円弧補間命令等の他の補間命令であってもよい。 In the program shown in FIG. 8, the approach point and the evacuation point are calculated, but the calculation of the approach point and the evacuation point may be omitted.
In the above embodiment, other interpolation commands such as a circular interpolation command may be used instead of the linear interpolation command.

・ 第１実施形態では、図４に示すサーチ２点目は、サーチ１点目から溶接方向に変位させているが、１８０度反対の反溶接方向に変位させてもよい。
・ 第１実施形態では、指定距離は、予めティーチペンダントＴＰで入力するようにしたが、予め変数としてプログラム等に書込みされ、記憶部２３に記憶されていてもよい。 In the first embodiment, the second search point shown in FIG. 4 is displaced in the welding direction from the first search point, but may be displaced in the opposite anti-welding direction by 180 degrees.
In the first embodiment, the designated distance is input in advance with the teach pendant TP, but may be written in advance in a program or the like as a variable and stored in the storage unit 23.

Ｍ１…マニピュレータ、ＬＳ…レーザ変位センサ（位置センサ）、
ＲＣ…ロボット制御装置（制御手段、演算手段、姿勢記憶手段、距離記憶手段、保存手段）、Ａ，Ｂ，Ａ１，Ｂ１…センシング点、Ｗ…ワーク、
１０…制御装置、１３…アーム、１４…溶接トーチ。 M1 ... manipulator, LS ... laser displacement sensor (position sensor),
RC: Robot control device (control means, calculation means, posture storage means, distance storage means, storage means), A, B, A1, B1 ... sensing point, W ... work,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Control apparatus, 13 ... Arm, 14 ... Welding torch.

Claims (6)

溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、
第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、
前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき、前記第１センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記第１センシング点における開先位置及び前記第２センシング点における開先位置を含む直線と一致するように溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。 A position sensor that is provided with respect to the arm of the manipulator together with the welding torch, and obtains the coordinates on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece at the first sensing point and the second sensing point and the angle with respect to the groove as a detection result;
Posture storage means for storing a target angle and a forward and backward angle with respect to the groove of the welding torch;
Distance storage means for storing the distance between the first and second sensing points, and driving control of the manipulator according to one command, and the position sensor is moved from the first sensing point to the second sensing point based on the distance. Control means to move to,
Based on the detection results of the first and second sensing points acquired by the position sensor in response to the command, the coordinates of the groove position at the first sensing point are set as the origin and one of three axes is A weld line coordinate system is calculated so as to coincide with a straight line including the groove position at the first sensing point and the groove position at the second sensing point, and the aim angle and the advance / retreat angle are obtained based on the weld line coordinate system. Calculating means for calculating the position / posture of the manipulator, and calculating each axis angle of the manipulator by performing reverse operation based on the position / posture of the manipulator;
A control device for an arc welding robot, comprising storage means for storing each axis angle in response to the command. 前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶することを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接ロボットの制御装置。   The control apparatus for an arc welding robot according to claim 1, wherein the posture storage unit stores a target angle and a forward / backward angle input at the time of teaching. 溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、
コンピュータを、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、
第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、
１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、
前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき、前記第１センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記第１センシング点における開先位置及び前記第２センシング点における開先位置を含む直線と一致するように溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラム。 A position sensor is provided for the arm of the manipulator together with the welding torch, and acquires a coordinate on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece at the first sensing point and the second sensing point and an angle with respect to the groove as a detection result. A program used for a control device of an arc welding robot,
Computer
Posture storage means for storing a target angle and a forward and backward angle with respect to the groove of the welding torch;
Distance storage means for storing the distance between the first and second sensing points;
Control means for driving and controlling the manipulator according to one command, and moving the position sensor from a first sensing point to a second sensing point based on the distance;
Based on the detection results of the first and second sensing points acquired by the position sensor in response to the command, the coordinates of the groove position at the first sensing point are set as the origin and one of three axes is A weld line coordinate system is calculated so as to coincide with a straight line including the groove position at the first sensing point and the groove position at the second sensing point, and the aim angle and the advance / retreat angle are obtained based on the weld line coordinate system. Calculating means for calculating the position / posture of the manipulator, and calculating each axis angle of the manipulator by performing reverse operation based on the position / posture of the manipulator;
A program for functioning as storage means for storing each axis angle in response to the command. 溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、
１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、センシング点の検出結果に基づき、前記センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記センサ座標系の１軸と一致するように溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。 A position sensor that is provided with respect to the arm of the manipulator together with the welding torch, and acquires a coordinate on the sensor coordinate system of the groove position of the workpiece at the sensing point and an angle with respect to the groove as a detection result;
Attitude storage means for storing a target angle for the groove of the welding torch;
Based on the sensing point detection result obtained by the position sensor in response to one command, the coordinates of the groove position at the sensing point are set as the origin, and one of the three axes is one axis of the sensor coordinate system. The welding line coordinate system is calculated so as to match, the position / orientation of the manipulator that is the target angle is calculated based on the welding line coordinate system, and the inverse operation is performed based on the position / orientation of the manipulator and the manipulator A calculation means for obtaining each axis angle;
A control device for an arc welding robot, comprising storage means for storing each axis angle in response to the command. 前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角を記憶することを特徴とする請求項４に記載のアーク溶接ロボットの制御装置。   The control apparatus for an arc welding robot according to claim 4, wherein the posture storage means stores a target angle input at the time of teaching. 溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、
コンピュータを、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、
１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、前記センシング点の検出結果に基づき、前記センシング点における前記開先位置の座標を原点にするとともに３軸のうちの一つが前記センサ座標系の１軸と一致するように溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラム。 A control device for an arc welding robot, which is provided for a manipulator arm together with a welding torch, and includes a position sensor for obtaining a coordinate on a sensor coordinate system of a groove position of a workpiece at a sensing point and an angle with respect to the groove as a detection result. A program used for
Computer
Attitude storage means for storing a target angle for the groove of the welding torch;
Based on the detection result of the sensing point acquired by the position sensor in response to one command, the coordinate of the groove position at the sensing point is set as the origin, and one of the three axes is one of the sensor coordinate system. The welding line coordinate system is calculated so as to coincide with the axis, the position / posture of the manipulator serving as the target angle is calculated based on the welding line coordinate system, and the manipulator is inversely calculated based on the position / posture of the manipulator. Computing means for obtaining each axis angle;
A program for functioning as storage means for storing each axis angle in response to the command.
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