JP6693939B2 - ロボットシステム - Google Patents
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Description
本実施形態に係るロボットシステムは、種々のアプリケーション(用途)で使用される。図1Aは、本実施形態に係るロボットシステムであって、スポット溶接用途に使用されるロボットシステムの構成を示す図である。図1Bは、本実施形態に係るロボットシステムであって、アーク溶接用途に使用されるロボットシステムの構成を示す図である。
図1Aに示すロボットシステム1Aは、ロボット10Aを用いてツール(スポット溶接ガン)T1とワークWとを相対移動させて、ツールT1を用いてワークWにスポット溶接を施す。
図1Bに示すロボットシステム1Bは、ロボット10Bを用いてツール(アーク溶接ガン)T2とワークWとを相対移動させて、ツールT2を用いてワークWにアーク溶接を施す。
図1Bに示すロボットシステム1Bは、ロボット10Bと、ツール(アーク溶接ガン)T2と、ロボット制御装置20と、教示操作盤30とを備える。
ロボット10A,10Bは、複数の駆動軸をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ14を内蔵する(図1A及び図1Bでは、便宜上1つのサーボモータのみを図示)。サーボモータ14はロボット制御装置20により駆動制御され、サーボモータ14の駆動制御によりロボット10A,10B及びツールT1,T2の位置及び姿勢が制御される。
ツール(アーク溶接ガン)T2は、アーク溶接のための電極を有する。ツールT2は、ロボット制御装置20の制御により、ワークWのアーク溶接を行う。
動作パラメータは、加減速動作の加減速の時定数、サーボゲイン(例えば、ポテンシャルゲイン)等を含む。
教示データは、図1Aに示すスポット溶接用のロボット10Aの場合、ワークWを多数の溶接箇所でスポット溶接するときのロボット10A及びツールT1の位置及び姿勢である溶接打点データを含む。一方、図1Bに示すアーク溶接用のロボット10Bの場合、教示データは、ワークWを円弧又は直線等の軌跡でアーク溶接するときのロボット10B及びツールT2の位置及び姿勢である軌跡データを含む。
ロボット制御装置20は、これらの動作パラメータ及び教示データに基づいて、ロボット10A,10Bの動作制御のための動作プログラムを作成する。
ロボット制御装置20は、この動作プログラムに基づく位置指令及びエンコーダ16からの位置フィードバックに基づいてロボット10A,10Bの動作制御を行うことにより、ロボット10A,10Bの位置及び姿勢及びツールT1,T2の位置及び姿勢を制御し、ツールT1,T2とワークWとの相対位置を制御する。ロボット制御装置20の詳細は後述する。
図2は、本実施形態に係るロボット制御装置20の主要な構成を示す図である。図2に示すロボット制御装置20は、サーボ制御部21と、調整動作作成部22と、パラメータ調整部23と、記憶部24とを備える。
そこで、本実施形態では、ユーザ側の実際の現場で使用される動作に基づいて、動作パラメータの調整を行うことができるロボットシステムを提供する。
アプリケーションとは、例えばスポット溶接又はアーク溶接等の用途に関する情報である。
動作領域とは、実際の加工(所望の処理)時のロボット10A,10Bの動作領域に関する情報である。換言すれば、動作領域は、実際の加工時のロボット10A,10Bの姿勢に関する情報である。なお、動作領域は、予め作成されたCADデータから読み込まれた情報であってもよい。
調整動作とは、動作パラメータを調整する際に実行される動作である。例えばスポット溶接では、調整動作は、スポット溶接用のロボット10Aにおける代表的な動作である短ピッチのスポット動作であればよい。一方、例えばアーク溶接では、調整動作は、アーク溶接用のロボット10Bにおける代表的な動作である円弧動作又は直線動作である。
また、パラメータ調整部23は、溶接打点において、位置指令と位置フィードバックとの位置偏差を低減するように、サーボゲイン(例えば、ポテンシャルゲイン)等の動作パラメータを調整する。また、パラメータ調整部23は、位置決め精度を高めるために、溶接打点間における減速動作の減速の時定数等の動作パラメータを調整してもよい。
また、パラメータ調整部23は、溶接打点において、加速度センサ18で検出されたツールT1の振動、すなわちロボット10Aのアーム先端部12の振動に基づいて、振動が小さくなるように、サーボゲイン(例えば、ポテンシャルゲイン)、減速動作の減速の時定数等の動作パラメータを調整する。
まず、製造メーカ側から出荷され、ユーザ側の実際の現場に設置されたときに、操作者は、教示操作盤を介して、スポット溶接用途又はアーク溶接用途等のアプリケーションに対応した動作パラメータの初期値(調整前)及び教示データ等を入力する。また、操作者は、ロボット10A,10Bのアプリケーション、及び実際の加工時のロボット10A,10Bの動作領域を入力する。
例えばスポット溶接用のロボットシステム1Aの場合、調整動作作成部22は、ロボット10Aのアプリケーション、及び実際の加工時のロボット10Aの動作領域を取得する(S1)。調整動作作成部22は、記憶部24に予め記憶された、アプリケーション及び動作領域と調整動作とが関連づけられたテーブルに基づいて、取得したアプリケーションと動作領域とに対応した調整動作を自動で作成する(S2)。例えば調整動作作成部22は、調整動作として、スポット溶接用のロボット10Aにおける代表的な動作である短ピッチのスポット動作を作成する。
具体的には、パラメータ調整部23は、溶接打点間において、サイクルタイムを短縮するように、加減速動作の加減速の時定数等の動作パラメータを調整する。
また、パラメータ調整部23は、溶接打点において、位置指令と位置フィードバックとの位置偏差を低減するように、サーボゲイン(例えば、ポテンシャルゲイン)等の動作パラメータを調整する。また、パラメータ調整部23は、位置決め精度を高めるために、溶接打点間における減速動作の減速の時定数等の動作パラメータを調整してもよい。
また、パラメータ調整部23は、溶接打点において、加速度センサ18で検出されたツールT1の振動、すなわちロボット10Aのアーム先端部12の振動に基づいて、振動が小さくなるように、サーボゲイン(例えば、ポテンシャルゲイン)、減速動作の減速の時定数等の動作パラメータを調整する。
これにより、実際の加工時のロボット10Aの動作領域、すなわち実際の加工時のロボット10Aの姿勢、及びツールT1の重量等に対応した動作パラメータが得られる。
例えばアーク溶接用のロボットシステム1Bの場合、調整動作作成部22は、ロボット10Bのアプリケーション、及び実際の加工時のロボット10Bの動作領域を取得する(S1)。調整動作作成部22は、記憶部24に予め記憶された、アプリケーション及び動作領域と調整動作とが関連づけられたテーブルに基づいて、取得したアプリケーションと動作領域とに対応した調整動作を自動で作成する(S2)。例えば、調整動作作成部22は、調整動作として、アーク溶接用のロボット10Bにおいて代表的な動作である円弧動作又は直線動作を作成する。
具体的には、パラメータ調整部23は、位置指令と位置フィードバックとの位置偏差を低減するように、サーボゲイン(例えば、ポテンシャルゲイン)等の動作パラメータを調整する。また、パラメータ調整部23は、軌跡制御の精度を高めるために、加減速動作の加減速の時定数等の動作パラメータを調整してもよい。
これにより、実際の加工時のロボット10Bの動作領域、すなわち実際の加工時のロボット10Bの姿勢、及びツールT2の重量等に対応した動作パラメータが得られる。
1B アーク溶接用のロボットシステム
10A スポット溶接用のロボット
10B アーク溶接用のロボット
12 アーム先端部
14 サーボモータ
16 エンコーダ(位置検出器)
18 加速度センサ
20 ロボット制御装置
21 サーボ制御部
22 調整動作作成部
23 パラメータ調整部
24 記憶部
30 教示操作盤
T1 スポット溶接ガン(処理ツール)
T2 アーク溶接ガン(処理ツール)
W ワーク(処理対象物)
Claims (5)
- 処理ツールを用いて処理対象物に所望の処理を施すロボットシステムであって、
前記処理ツール又は前記処理対象物を保持するアーム先端部を有するロボットと、
前記アーム先端部の位置を検出する位置検出器と、
位置指令と前記位置検出器で検出された位置フィードバックとに基づいて前記ロボットの動作制御を行うことにより、前記処理ツールと前記処理対象物との相対位置を制御するロボット制御装置と、
を備え、
前記ロボット制御装置は、前記ロボットの動作制御のための動作パラメータの調整時、
前記ロボットのアプリケーション及び前記ロボットの動作領域を取得し、前記動作パラメータの調整のための調整動作であって、取得した前記アプリケーション及び前記動作領域に応じた前記調整動作を自動で作成する調整動作作成部と、
前記調整動作作成部で作成された前記調整動作の実行中に、前記アプリケーションで要求される要求性能を満たすように、前記動作パラメータを自動で調整するパラメータ調整部と、
前記アプリケーション及び前記動作領域と、前記調整動作及び前記要求性能とが関連づけられた情報を予め記憶する記憶部と、
を備え、
前記アプリケーションとは、スポット溶接又はアーク溶接の用途に関する情報であり、
前記動作領域とは、実際の加工時の前記ロボットの姿勢に関する情報であり、
前記調整動作は、予め製造メーカ側で決められた動作と異なる、ユーザ側の実際の現場で使用される動作であって、前記スポット溶接では、スポット溶接用のロボットにおける代表的な動作である短ピッチのスポット動作であり、前記アーク溶接では、アーク溶接用のロボットにおける代表的な動作である円弧動作又は直線動作であり、
前記調整動作作成部は、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、取得した前記アプリケーション及び前記動作領域に対応した前記調整動作を決定し、
前記パラメータ調整部は、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、取得した前記アプリケーションに対応した前記要求性能を決定する、
ロボットシステム。 - 前記動作パラメータは、サーボゲイン及び加減速時定数のうちの少なくとも1つを含む、
請求項1に記載のロボットシステム。 - 前記要求性能は、動作速度、位置決め精度、及び、軌跡精度のうちの少なくとも1つを含む、
請求項1又は2に記載のロボットシステム。 - 前記アーム先端部に設けられ、前記アーム先端部の振動を検出する加速度センサを更に備え、
ロボット制御装置は、前記位置指令と、前記位置フィードバックと、前記加速度センサで検出された振動とに基づいて前記ロボットの動作制御を行い、
前記要求性能は、動作速度、位置決め精度、及び、振動抑制精度のうちの少なくとも1つを含む、
請求項1又は2に記載のロボットシステム。 - 前記調整動作作成部は、予め作成されたCADデータから前記動作領域を取得する、
請求項1〜4の何れか1項に記載のロボットシステム。
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