JP5670160B2 - アーク溶接ロボット制御装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、狙い角、前進後退角等を数値で入力することを可能にしたトーチ姿勢の教示方法が開示されている。
請求項4の発明によれば、トーチ姿勢ファイルの作成・更新を、可搬式操作手段を使ったジョグ送り、または直接の数値入力のいずれかの方法によって可能としたことによって、フレキシブルな設定方法を提供することができる。
以下、本発明を具体化したアーク溶接ロボット制御装置の一実施形態を図1〜図9を参照して説明する。
マニピュレータ10の最も先端側に位置するアーム20の先端部には、溶接トーチ(以下、単にトーチという)Tが設けられている。トーチT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に対して溶接を施す。各アーム20は図示しない各駆動モータの駆動によってトーチTを並進、回転自在に移動できるように構成されている。前記図示しない駆動モータに直結された図示しないエンコーダから各アームの関節角度が検出される。
前記CPU50は、作成手段、設定手段、姿勢算出手段、比較手段、微調整手段に相当する。前記記憶部56は記憶手段に相当する。ティーチペンダントTPの表示装置30は警告手段に相当する。ティーチペンダントTPは、可搬式操作手段及びモード選択手段に相当する。
<A.教示モード>
次に、上記のように構成されたロボット制御装置RCにおいて、教示モードでの作用を図3〜図9を参照して説明する。
(1.トーチ姿勢ファイルの作成)
トーチ姿勢ファイルの作成は、作業プログラムの作成(教示)と並行して行うことも可能であるが、本実施形態では、説明の便宜上、作業プログラムの作成に先駆けて予め作成しておくものとして、以降の説明を行う。
S115において、トーチ姿勢を前進後退角、狙い角等で表わすための基準面を設定する。基準面は、ワークW上の3点(例えば、図4(a)で示した開始点Ps、目標点Pe及び補助点Pr)が指定されることによりCPU50が算出する。より具体的には、ティーチペンダントTPのボタン群40の操作により、基準面を決定する各点にジョグ送りされて、当該位置がCPU50に入力されると、CPU50は基準面を算出し、RAM54に記憶する。基準面及びこれを決定する3点の詳細については、後述する。
S130において、CPU50は、トーチ姿勢が変更される毎に、変更されたトーチ姿勢である前進後退角、狙い角のいずれか1つ又は両者を前記現在位置情報に基づいて算出する。なお、ジョグ送りでは、前進後退角のみ、或いは、狙い角のみの変更が可能であるとともに、前進後退角及び狙い角の両者を同時に変更することも可能である。
S150において、登録キー41が操作されない場合には、S120に戻る。又、S150において、登録キー41が操作されると、CPU50は、S160において、表示装置30に表示されたトーチ姿勢をトーチ姿勢ファイルに記述し記憶部56に保存し、このフローチャートを終了する。
(2.作業プログラムの作成)
図5は、作業者が行う作業プログラムの作成の手順を示すフローチャートである。同図に示すように、教示モードでは、S10において、作業者はティーチペンダントTPの文字入力キーを使用して、作業プログラム名を入力する。CPU50は、ティーチペンダントTPを介してこの作業プログラム名の記憶領域をRAM54に確保する。
(2.1 原点・エアカット部の教示)
S20において、作業者は、ティーチペンダントTPのボタン群40を操作して、トーチTを原点位置(図示しない)までジョグ送りした後、教示モードにおいて表示装置30の表示画面に表示されている各種の移動方法(移動コマンドともいう)の内の1つを選択し、登録キー41を操作することにより原点を教示する。
位置決め命令は、トーチTの姿勢制御が行われないで、単にトーチTを教示点に移動させるコマンドである。又、直線補間命令は、後述する教示されているトーチ姿勢をとるようにして、補間演算を行いながら教示点までトーチTを直線状に移動させるコマンドである。又、円弧補間命令は、後述する教示されているトーチ姿勢をとるようにして、補間演算を行いながら教示点までトーチTを円弧を描くように移動させるコマンドである。
この原点位置は、原点にトーチTが位置するまでに前記駆動モータに直結された前記エンコーダから出力される各アームの関節角度に基づいてCPU50が算出する。以下、後述する他の教示点、並びに補助点についても、原点位置の教示と同様に、各アームの関節角度に基づいて算出される。
後述する教示ステップ003,005,006,007において、トーチ姿勢ファイルが記述された例が示されている。例えば、「003 TR01,位置決め命令,7600cm/min」と記述されている。上記TR01が、指定されたトーチ姿勢ファイルのファイル名を示している。
次に作業者は、S50及びS60で何もせずに、S20に戻る(他の命令の入力や、作業プログラムの終了を示すエンド命令を入力しないで、再びS20に戻る)。S20において、溶接開始点の直前の位置である溶接開始直前点までボタン群40を操作して、トーチTをジョグ送りする。この後、作業者は、表示装置30が表示している移動方法の1つ、すなわち、位置決め命令を同様に選択し、登録キー41を操作することにより教示する。
S30で何もせずにS40に移行し、作業者は、教示点関連情報として、移動速度をテンキー(図示しない)により数値入力する。図8の作業プログラムでは、「教示ステップ002」において、位置決め命令の後に、移動速度が数値入力により記述されたことが例示されている。
(2.2 溶接施工部の教示)
次に、溶接施工部の教示について説明する。ここからは、図3と合わせて説明する。図3において、教示点A1は、溶接開始点である。教示点A2およびA3は、トーチ姿勢を変更するために設ける溶接接続点である。教示点A4は、溶接終了点である。教示点A1〜A4で構成される溶接施工部では、各教示点において、トーチ姿勢ファイルを指定することによってトーチ姿勢を教示する。
S30において、位置決め命令を選択し、さらに作成済みのトーチ姿勢ファイルを指定し、登録キー41を操作する。この教示操作により、CPU50は、図8に示すように、「教示ステップ003」を生成し、教示点A1の位置を記録する。また、作成済みのトーチ姿勢ファイルが指定されることにより、教示点A1におけるトーチ姿勢が記録されることになる。
S50において、作業者は、ティーチペンダントTPの各種キーを操作して溶接開始命令を入力する。そして、溶接条件である溶接電流、溶接電圧、及び溶接速度を入力する。CPU50は、この溶接条件を図8に示すように「教示ステップ004」の行を生成し、溶接開始命令および溶接条件を記録する。
以下同様にして、作業者が、図3には図示されていない教示点の教示又は移動命令以外の命令を入力し、S50でエンド命令が入力されると、CPU50は、作業プログラムにそのときの教示ステップ番号である「教示ステップn」を記述する。そして、作業者が、S70において、登録キー41を操作すると、作業プログラムが記憶部56に格納される。
(2.3 トーチ姿勢の比較処理)
上述したステップS30においては、CPU50は、トーチ姿勢ファイルが指定された段階で、トーチ姿勢の算出を行う。そして、この算出結果と、現在の教示点の1つ前に隣接する他の教示点、すなわち、溶接の進行方向とは反対方向に隣接する他の教示点に関連づけられたトーチ姿勢ファイルを記憶部56から読み出してそのトーチ姿勢ファイルに記述されたトーチ姿勢と比較する比較処理を行うようにすると、さらに良い。
CPU50は、比較処理した結果、隣接する教示点のトーチ姿勢との差分である変化量が、予め定められた閾値である姿勢変更限界値よりも大きい場合には、姿勢変更が過多である旨の警告を、表示装置30に表示させる。この警告表示により、作業者は、再び、警告が出ないようにしてジョグ送りでトーチ姿勢を変更することができる。この警告は、前記隣接する教示点におけるトーチ姿勢からの姿勢変更が過大すぎて、例えば、マニピュレータの周辺に位置するジグ等の干渉を防止するためのものである。
(2.4 補助点および基準面について)
上記の説明では、便宜上、狙い角の算出に必要な基準面(後述)を定めるための補助点の教示については省略したが、補助点の教示は、教示点A1〜A4を教示する際、ティーチペンダントTPの図示しない補助点登録キーを操作することにより行われる、この場合、図3に示すように、ワークWの平面上の点B1が補助点として教示される。教示された補助点の位置は、一旦、CPU50によりRAM54に格納される。そして、前記作業プログラムの作成終了とともに前記補助点の位置は記憶部56に格納される。
上記のように基準面の基本情報である補助点の入力は、教示時にティーチペンダントTPをオペレータが操作することで行う。
(2.5 トーチ姿勢)
次に、トーチ姿勢である前進後退角、及び狙い角について説明する。
(2.6 トーチ姿勢の修正)
次に、トーチ姿勢の修正について、図7を参照して説明する。トーチ姿勢の修正、すなわちトーチ姿勢ファイルの編集は、作業プログラムを、修正対象の教示点があるステップまで再生した後、或いは、そのステップにジャンプした後等、所定のメニューからトーチ姿勢ファイルの編集モードを選択することにより行うことができる。この場合、作業者が編集モードにすると、S200において、CPU50は、現在の教示点に関連付けされたトーチ姿勢ファイルを記憶部56から読み出し、RAM54に展開する。
<B.作業プログラムの再生時>
上記のように作業プログラムが作成された後、作業者がモード切替キー43を操作して再生モードにすると、CPU50は、記憶部56に記憶した前記作業プログラムを再生する。この再生時において、各ステップに記述された各種命令及び併記された各種条件(移動速度、溶接条件)に従って、マニピュレータ10を教示点に移動させるとともに、トーチTに加工作業を行わせる。
(1) 本実施形態のロボット制御装置RCは、溶接線に対するトーチTのトーチ姿勢を規定するトーチ姿勢ファイルTR01〜TR04を作成するCPU50(作成手段)を備えるとともに、前記トーチ姿勢ファイルを記憶する記憶部56(記憶手段)を備える。又、ロボット制御装置RCのCPU50は、溶接線上の教示点にトーチ姿勢ファイルを関連づけて設定する設定手段として機能する。又、CPU50は、姿勢算出手段として、作業プログラムの再生時に、溶接線上の教示点におけるマニピュレータ10によるトーチ姿勢を、教示点に関連づけられたトーチ姿勢ファイルに基づいて算出する。すなわち、トーチ姿勢を決定する角度パラメータを、作業プログラムとは別のトーチ姿勢ファイルとして保存するようにした。このようにすることによって、一度教示したトーチ姿勢の再利用が可能となる。また、教示後にトーチ姿勢を変更する場合、トーチ姿勢を規定する姿勢ファイルを変更するだけとなる。すなわち、トーチ姿勢の教示作業を軽減することができる。
次に、第2実施形態を図10、図11を参照して説明する。
第1実施形態では、教示点にトーチ姿勢ファイルを関連付けするようにしたが、第2実施形態では、教示点関連情報にトーチ姿勢ファイルを関連付けするようにしているところが異なっている。第2実施形態は、第1実施形態とはハード構成は同一であるため、ハード構成の説明は省略する。
ここで、「直線補間命令」と「7200cm/min」との間は、トーチ姿勢ファイル名が書き込まれる領域である。この領域は、教示点が教示されることによりステップ番号が生成された場合において、必要に応じて前記トーチ姿勢ファイル名が書き込まれる。
Y01〜Y03は、溶接条件が記述された溶接条件ファイルの名称(識別名)を示している。この溶接条件ファイルY01〜Y03は、第1実施形態と同様に、記憶部56に記憶されている、予め作成された溶接条件である。なお、溶接条件は、代表的には溶接電流、溶接電圧、溶接速度があるが、これら以外に、溶接方法により種々のパラメータが含まれる。溶接条件は、教示点で規定された溶接経路を溶接するための条件であり、これらの溶接条件は教示点関連情報に相当する。
このトーチ姿勢ファイルは、第1実施形態と同様に、記憶部56に記憶されるため、トーチ姿勢ファイル名に基づいて、読み出しが可能であり、トーチ姿勢の更新が可能である。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
TP…ティーチペンダント(可搬式操作手段、モード選択手段)、
30…表示装置(警告手段)、
50…CPU(作成手段、設定手段、姿勢算出手段、比較手段、微調整手段)、
56…記憶部(記憶手段)。
Claims (4)
- 溶接線を規定する教示点及び教示点関連情報が記述された作業プログラムを再生することにより、マニピュレータを制御するアーク溶接ロボット制御装置において、
前記溶接線に対する溶接トーチのトーチ姿勢を規定するトーチ姿勢ファイルを作成する作成手段と、
前記トーチ姿勢ファイルを記憶する記憶手段と、
前記溶接線上の教示点又は前記教示点関連情報に前記トーチ姿勢ファイルを関連づけて設定する設定手段と、
前記作業プログラムの再生時に、前記溶接線上の教示点におけるマニピュレータによるトーチ姿勢を、前記トーチ姿勢ファイルに基づいて算出する姿勢算出手段と、
前記溶接線上の任意の教示点又は教示点関連情報に関連づけられる前記トーチ姿勢ファイルに記述されるトーチ姿勢と、1つ前の教示点又は前記1つ前の教示点の教示点関連情報に関連づけられたトーチ姿勢ファイルに記述されたトーチ姿勢と比較を行い、姿勢変化が閾値以上であるときは、警告手段を作動させて警告させる比較手段と、を備え、
前記トーチ姿勢ファイルは、関連づけられた前記教示点又は教示点関連情報に基づいて、前記記憶手段から読み出されて、前記作成手段により更新自在とされていることを特徴とするアーク溶接ロボット制御装置。 - 前記作成手段は、ワークに対して実際に位置づけられた前記溶接トーチのトーチ姿勢に基づいて、前進後退角、狙い角のうち、少なくともいずれか1つを算出し、その算出結果を前記トーチ姿勢ファイルに記述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制御装置。
- 可搬式操作手段からのジョグ送り操作により姿勢変更信号が入力される毎に、前進後退角、狙い角のいずれか1つを所定の角度ピッチだけ変化させて前記トーチ姿勢を微調整する微調整手段を備え、
前記作成手段は、前記微調整手段による微調整の結果に基づいてトーチ姿勢ファイルにトーチ姿勢を記述することを特徴とする請求項2に記載のアーク溶接ロボット制御装置。 - ジョグ送り操作を行う可搬式操作手段を備え、
前記トーチ姿勢を前記可搬式操作手段からのジョグ送り操作により入力する第1入力モード、前記トーチ姿勢を数値により入力する第2入力モードのいずれかのモード選択が可能なモード選択手段と、
前記モード選択手段により、前記第1入力モードが選択された際、前記作成手段は、前記溶接トーチのトーチ姿勢をエンコーダから読み取って前記トーチ姿勢ファイルに記述し、
前記モード選択手段により、前記第2入力モードが選択された際、前記作成手段は、前記可搬式操作手段からの数値入力により、前記トーチ姿勢ファイルにトーチ姿勢を記述することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のアーク溶接ロボット制御装置。
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