JP7238362B2

JP7238362B2 - 溶接ロボット

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Publication number: JP7238362B2
Application number: JP2018221748A
Authority: JP
Inventors: 正和武田
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: JP2020082287A

Description

本発明は、溶接ロボットに関する。

従来より、教示点を辿るように溶接用ツールを移動させる溶接ロボットが知られている。かかる溶接ロボットで溶接を行うには、オペレータが教示点を入力してやる必要がある。そのため、このような溶接ロボットにおいては、教示点の入力作業に時間と手間がかかってしまう。

そこで、溶接線上に複数の教示点を自動的に配置するとともに教示点を辿るように溶接用ツールを移動させる溶接ロボットが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。しかし、このような溶接ロボットであっても、教示点を適宜に配置できなければ、溶接不良が生じたり溶接跡がきたなくなったりしてしまう。例えば、複雑な溶接線に対して配置した教示点が少なければ、溶接線から溶接用ツールの軌道が外れて溶接不良が生じてしまうという問題があった。また、簡素な溶接線に対して配置した教示点が多すぎても、溶接用ツールの軌道がぎくしゃくして溶接跡がきたなくなってしまうという問題があった。

特開２００４－２６１８７８号公報国際公開第２０１５／１４６１８０号

溶接不良が生じず、かつ溶接跡がきれいに仕上がり、ひいては製品の品質向上に寄与する溶接ロボットを提供する。

第一の発明は、
センサと、
前記センサの信号に基づいて溶接線を認識するコントローラと、を備え、
前記コントローラが前記溶接線上に複数の教示点を自動的に配置するとともに当該教示点を辿るように溶接用ツールを移動させる溶接ロボットにおいて、
前記コントローラは、前記溶接線を表した数式の一次導関数の符号が変化する点を前記溶接線の変曲点として特定し、当該変曲点上に前記教示点を配置する、ものである。

第二の発明は、第一の発明に係る溶接ロボットにおいて、
一の前記教示点を通る基準線を設定し、
前記基準線に対して所定距離をあけて平行に延びる境界線を設定し、
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域の前記変曲点上には前記教示点を配置せず、前記境界線を越えている領域の前記変曲点上には前記教示点を配置する、ものである。

第三の発明は、第一の発明に係る溶接ロボットにおいて、
一の前記教示点を中心に所定半径となる円形の境界線を設定し、
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域の前記変曲点上には前記教示点を配置せず、前記境界線を越えている領域の前記変曲点上には前記教示点を配置する、ものである。

第四の発明は、第一の発明に係る溶接ロボットにおいて、
一の前記教示点を通る基準線を設定し、
前記教示点を中心に前記基準線に対して平行となる方向が所定長さの長辺となり前記基準線に対して垂直となる方向が所定長さの短辺となる楕円形の境界線を設定し、
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域の前記変曲点上には前記教示点を配置せず、前記境界線を越えている領域の前記変曲点上には前記教示点を配置する、ものである。

第五の発明は、第二から第四のいずれかの発明に係る溶接ロボットにおいて、
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域であったとしても前記変曲点の高密度部分における少なくとも一つの変曲点上に前記教示点を配置する、ものである。

第六の発明は、第二から第四のいずれかの発明に係る溶接ロボットにおいて、
前記コントローラは、前記変曲点の密度推移に応じた位置に前記境界線を改めて設定して当該境界線を越えている領域の前記変曲点上に前記教示点を配置する、ものである。

第一の発明に係る溶接ロボットにおいて、コントローラは、溶接線を表した数式の一次導関数の符号が変化する点を前記溶接線の変曲点として特定し、変曲点上に教示点を配置する。かかる溶接ロボットによれば、溶接線から溶接用ツールの軌道が外れにくいので、溶接不良が生じない。また、溶接用ツールの軌道がぎくしゃくしないので、溶接跡がきれいになる。ひいては製品の品質向上を実現できる。

第二の発明に係る溶接ロボットにおいては、一の教示点を通る基準線を設定し、基準線に対して所定距離をあけて平行に延びる境界線を設定する。そして、コントローラは、境界線を越えていない領域の変曲点上には教示点を配置せず、境界線を越えている領域の変曲点上には教示点を配置する。かかる溶接ロボットによれば、溶接線の細かな歪みに捉われず、溶接用ツールの軌道が滑らかになるので、より溶接跡がきれいになる。更には、教示点の数が少なくなるので、コントローラにかかる計算負荷も抑えられる。

第三の発明に係る溶接ロボットにおいては、一の教示点を中心に所定半径となる円形の境界線を設定する。そして、コントローラは、境界線を越えていない領域の変曲点上には教示点を配置せず、境界線を越えている領域の変曲点上には教示点を配置する。かかる溶接ロボットによれば、溶接線の細かな歪みに捉われず、溶接用ツールの軌道が滑らかになるので、より溶接跡がきれいになる。更には、教示点の数が少なくなるので、コントローラにかかる計算負荷も抑えられる。

第四の発明に係る溶接ロボットにおいては、一の教示点を通る基準線を設定し、教示点を中心に基準線に対して平行となる方向が所定長さの長辺となり基準線に対して垂直となる方向が所定長さの短辺となる楕円形の境界線を設定する。そして、コントローラは、境界線を越えていない領域の変曲点上には教示点を配置せず、境界線を越えている領域の変曲点上には教示点を配置する。かかる溶接ロボットによれば、溶接線の細かな歪みに捉われず、溶接用ツールの軌道が滑らかになるので、より溶接跡がきれいになる。更には、教示点の数が少なくなるので、コントローラにかかる計算負荷も抑えられる。

第五の発明に係る溶接ロボットにおいて、コントローラは、境界線を越えていない領域であったとしても変曲点の高密度部分における少なくとも一つの変曲点上に前記教示点を配置する。かかる溶接ロボットによれば、溶接線に複雑な部分があったとしても適宜に溶接用ツールが追従するので、溶接不良が生じるのを確実に防ぐことが可能となる。

第六の発明に係る溶接ロボットにおいて、コントローラは、変曲点の密度推移に応じた位置に境界線を改めて設定して境界線を越えている領域の変曲点上に教示点を配置する。かかる溶接ロボットによれば、あらゆる溶接線にも適宜に溶接用ツールが追従するので、溶接不良が生じるのを確実に防ぐことが可能となる。

第一実施形態に係る溶接ロボットを示す図。溶接用ツールを示す図。溶接時の各工程を示す図。溶接線の認識工程を示す図。変曲点の特定工程を示す図。教示点の配置工程を示す図。溶接用ツールによる溶接工程を示す図。第二実施形態に係る溶接ロボットの教示点の配置工程を示す図。第三実施形態に係る溶接ロボットの教示点の配置工程を示す図。第四実施形態に係る溶接ロボットの教示点の配置工程を示す図。第五実施形態に係る溶接ロボットの教示点の配置工程を示す図。第六実施形態に係る溶接ロボットの教示点の配置工程を示す図。

本願に開示する技術的思想は、以下に説明する溶接ロボット１のほか、他の溶接ロボットにも適用できる。

まず、図１を用いて、第一実施形態に係る溶接ロボット１について説明する。

溶接ロボット１は、主にマニピュレータ２で構成されている。

マニピュレータ２は、ボディ２１と複数のアーム２２・２３・２４を備えている。ボディ２１は、マウントベース２５に支持されており、旋回自在となっている。また、アーム２２は、ボディ２１に支持されており、回動自在となっている。更に、アーム２３は、アーム２２に支持されており、回動及び回転自在となっている。そして、アーム２４は、アーム２３に支持されており、回動及び回転自在となっている。こうして、マニピュレータ２は、これらを同時に又は独立して動かすことで、後述する溶接用ツール５を移動自在としている。

加えて、溶接ロボット１は、センサ３とコントローラ４を備えている。

センサ３は、アーム２４に取り付けられている。センサ３は、シート状のレーザ光をワークＷに対して照射する（図２参照）。そして、センサ３は、ワークＷから戻ってきた反射光を受け、これに相当する信号をコントローラ４に送信する。具体的に説明すると、センサ３は、ワークＷから戻ってきた反射光を受け、反射光が戻ってきた時間や角度に相当する信号をコントローラ４に送信する。なお、センサ３の種類や特性について限定するものではない。

コントローラ４は、マニピュレータ２の近傍に載置されている。コントローラ４は、センサ３の信号に基づいてワークＷの形状を認識する。そして、コントローラ４は、二次元又は三次元情報として表されたワークＷの特徴部分を溶接線Ｌｗとして認識する。即ち、コントローラ４は、センサ３の信号に基づいて溶接線Ｌｗを認識するのである。その後、コントローラ４は、溶接線Ｌｗ上に複数の教示点Ｐｔを自動的に配置するとともに教示点Ｐｔを辿るように溶接用ツール５を移動させる。なお、教示点Ｐｔを配置する手法については後述する。

次に、図２を用いて、溶接用ツール５について説明する。

溶接用ツール５は、レーザ溶接機５１とアーク溶接機５２を備えている。

レーザ溶接機５１は、発振部５１ａと集光部５１ｂで構成されている。レーザ溶接機５１は、発振部５１ａを光源とするレーザ光５Ｌのビーム径を集光部５１ｂで絞り、その熱エネルギーによってワークＷの突き合せ部分を溶融・接合する。なお、レーザ溶接は、入熱部分の直径が小さいので、突き合せ部分を深く溶融させて接合できるというという利点がある。また、レーザ溶接は、入熱量が比較的に少ないのでワークＷの熱歪みを抑制できるという利点もある。

アーク溶接機５２は、ワイヤ供給部５２ａとガス供給部５２ｂとトーチ部５２ｃで構成されている。アーク溶接機５２は、ワイヤ供給部５２ａからトーチ部５２ｃへ送られるホットワイヤを電極としてアーク５Ａを発生させ、その熱エネルギーによってワークＷの突き合せ部分を溶融・接合する。また、アーク溶接機５２は、ガス供給部５２ｂからトーチ部５２ｃへ送られるシールドガス（不活性ガス：アルゴンガスなど）５Ｇでアーク５Ａを囲むことにより、溶融金属が酸化するのを防いでいる。なお、アーク溶接は、ホットワイヤを溶加材として溶融金属に供給できるので、突き合せ部分の隙間が大きくても、これを埋めて接合できるという利点がある。また、アーク溶接は、入熱部分の直径が比較的に大きいので開先形状等に対する余裕度が高く、溶接跡Ｂがきれいになるという利点もある。

加えて、本溶接用ツール５は、レーザ溶接機５１によるレーザ照射を先行させ、アーク溶接機５２によるアーク放電を後行させるものである。但し、溶接用ツール５は、アーク溶接機５２によるアーク放電を先行させ、レーザ溶接機５１によるレーザ照射を後行させるものであってもよい。なお、レーザ溶接機５１によるレーザ照射の出力とアーク溶接機５２によるアーク放電の出力は、ワークＷの材質や厚さ、溶接速度などをパラメータとした実験によって適宜に設定される。また、レーザ溶接機５１によるレーザ照射の狙点とアーク溶接機５２によるアーク放電の狙点についても、ワークＷの材質や厚さ、溶接速度などをパラメータとした実験によって適宜に設定される。更に、レーザ溶接機５１によるレーザ照射の狙点とアーク溶接機５２によるアーク放電の狙点の相対距離についても、ワークＷの材質や厚さ、溶接速度などをパラメータとした実験によって適宜に設定される。

次に、図３を用いて、溶接時の各工程について説明する。ここでは、図４から図７を用いて説明を補完する。なお、図４から図７には、斜視図（Ａ）における所定範囲Ｒを矢印Ｖの方向から見た拡大図（Ｂ）が示されている。

ステップＳ１において、溶接ロボット１は、溶接線Ｌｗの認識工程を開始する。具体的に説明すると、コントローラ４は、マニピュレータ２を稼動させ、予め定めた軌道でセンサ３を移動させる。これにより、コントローラ４は、この軌道直下におけるワークＷの形状を認識する。こうして、コントローラ４は、ワークＷの突き合せ部分を検出し、溶接線Ｌｗとして認識するのである（図４参照）。

ステップＳ２において、溶接ロボット１は、溶接線Ｌｗを表した凸部及び凹部の頂点である変曲点Ｐｉの特定工程を開始する。具体的に説明すると、コントローラ４は、溶接線Ｌｗを数式にて表し、かかる数式を微分して一次導関数を算出する。これにより、コントローラ４は、この数式における接線Ｌｔの傾きを把握する。こうして、コントローラ４は、傾きがゼロとなる点（傾きの符号が変化する点）を検出し、変曲点Ｐｉとして特定するのである（図５参照）。

ステップＳ３において、溶接ロボット１は、教示点Ｐｔの配置工程を開始する。具体的に説明すると、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを特定する。そして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、全ての変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。こうして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅに加え、溶接線Ｌｗの傾きの方向が変わる全ての位置に教示点Ｐｔを配置するのである（図６参照）。

その後、ステップＳ４において、溶接ロボット１は、溶接用ツール５による溶接工程を開始する。具体的に説明すると、コントローラ４は、レーザ溶接機５１によるレーザ照射とアーク溶接機５２によるアーク放電を行う。そして、コントローラ４は、マニピュレータ２を稼動させ、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓから教示点Ｐｔを次々に辿り、最終的に終点Ｐｅを通過するようにレーザ溶接機５１とアーク溶接機５２を移動させる。このようにして、本溶接ロボット１は、ワークＷの突き合せ部分を溶融・接合するのである（図７参照）。

以上のように、本溶接ロボット１において、コントローラ４は、溶接線Ｌｗを表した数式の一次導関数の符号が変化する点を溶接線Ｌｗの変曲点Ｐｉとして特定し、変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。かかる溶接ロボット１によれば、溶接線Ｌｗから溶接用ツール５（本溶接ロボット１においてはレーザ溶接機５１とアーク溶接機５２である）の軌道が外れにくいので、溶接不良が生じない。また、溶接用ツール５の軌道がぎくしゃくしないので、溶接跡Ｂがきれいになる。ひいては製品の品質向上を実現できる。

次に、図８を用いて、第二実施形態に係る溶接ロボット１について説明する。ここでは、教示点Ｐｔの配置工程に着目して説明する。なお、図８にも、斜視図（Ａ）における所定範囲Ｒを矢印Ｖの方向から見た拡大図（Ｂ）が示されている。

第二実施形態に係る溶接ロボット１は、第一実施形態に係る溶接ロボット１と同じく、各工程を経てワークＷの突き合せ部分を溶融・接合する（図３参照）。

ステップＳ３において、本溶接ロボット１は、教示点Ｐｔの配置工程を開始する。具体的に説明すると、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを特定する。また、コントローラ４は、所定の教示点Ｐｔを通ってワークＷの溶接方向に延びる基準線Ｌｒを設定し、同時に基準線Ｌｒに対して所定距離ｄをあけて平行に延びる境界線Ｌｂも設定する。そして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置するのである（図８参照）。

かかる教示点Ｐｔの配置工程についてより詳しく説明すると、まず、コントローラ４は、始点Ｐｓを通ってワークＷの溶接方向に延びる基準線Ｌｒを設定し、同時に基準線Ｌｒに対して所定距離ｄをあけて平行に延びる境界線Ｌｂも設定する。そして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。

その後、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えている領域に配置された第一番目の教示点Ｐｔを通る新たな基準線Ｌｒと基準線Ｌｒに対して平行となる境界線Ｌｂを設定する。そして、同じように境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。そして、これを繰り返して終点Ｐｅに至るものとする。

以上のように、本溶接ロボット１においては、一の教示点Ｐｔを通る基準線Ｌｒを設定し、基準線Ｌｒに対して所定距離ｄをあけて平行に延びる境界線Ｌｂを設定する。そして、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置する。かかる溶接ロボット１によれば、溶接線Ｌｗの細かな歪みに捉われず、溶接用ツール５（本溶接ロボット１においてはレーザ溶接機５１とアーク溶接機５２である）の軌道が滑らかになるので、より溶接跡Ｂがきれいになる。更には、教示点Ｐｔの数が少なくなるので、コントローラ４にかかる計算負荷も抑えられる。

次に、図９を用いて、第三実施形態に係る溶接ロボット１について説明する。ここでも、教示点Ｐｔの配置工程に着目して説明する。なお、図９にも、斜視図（Ａ）における所定範囲Ｒを矢印Ｖの方向から見た拡大図（Ｂ）が示されている。

第三実施形態に係る溶接ロボット１は、第一実施形態に係る溶接ロボット１と同じく、各工程を経てワークＷの突き合せ部分を溶融・接合する（図３参照）。

ステップＳ３において、本溶接ロボット１は、教示点Ｐｔの配置工程を開始する。具体的に説明すると、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを特定する。また、コントローラ４は、所定の教示点Ｐｔを中心に所定半径ｒとなる円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置するのである（図９参照）。

かかる教示点Ｐｔの配置工程についてより詳しく説明すると、まず、コントローラ４は、始点Ｐｓを中心に所定半径ｒとなる円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置するのである。

その後、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えている領域に配置された第一番目の教示点Ｐｔを中心とする新たな円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、同じように境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。そして、これを繰り返して終点Ｐｅに至るものとする。

以上のように、本溶接ロボット１において、一の教示点Ｐｔを中心に所定半径ｒとなる円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置する。かかる溶接ロボット１によれば、溶接線Ｌｗの細かな歪みに捉われず、溶接用ツール５（本溶接ロボット１においてはレーザ溶接機５１とアーク溶接機５２である）の軌道が滑らかになるので、より溶接跡Ｂがきれいになる。更には、教示点Ｐｔの数が少なくなるので、コントローラ４にかかる計算負荷も抑えられる。

次に、図１０を用いて、第四実施形態に係る溶接ロボット１について説明する。ここでも、教示点Ｐｔの配置工程に着目して説明する。なお、図１０にも、斜視図（Ａ）における所定範囲Ｒを矢印Ｖの方向から見た拡大図（Ｂ）が示されている。

第四実施形態に係る溶接ロボット１は、第一実施形態に係る溶接ロボット１と同じく、各工程を経てワークＷの突き合せ部分を溶融・接合する（図３参照）。

ステップＳ３において、本溶接ロボット１は、教示点Ｐｔの配置工程を開始する。具体的に説明すると、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを特定する。また、コントローラ４は、所定の教示点Ｐｔを通ってワークＷの溶接方向に延びる基準線Ｌｒを設定し、同時に教示点Ｐｔを中心に基準線Ｌｒに対して平行となる方向が所定長さｘの長辺となり基準線Ｌｒに対して垂直となる方向が所定長さｙの短辺となる楕円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置するのである（図１０参照）。

かかる教示点Ｐｔの配置工程についてより詳しく説明すると、まず、コントローラ４は、始点Ｐｓを通ってワークＷの溶接方向に延びる基準線Ｌｒを設定し、同時に教示点Ｐｔを中心に基準線Ｌｒに対して平行となる方向が所定長さｘの長辺となり基準線Ｌｒに対して垂直となる方向が所定長さｙの短辺となる楕円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置するのである。

その後、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えている領域に配置された第一番目の教示点Ｐｔを通る新たな基準線Ｌｒと教示点Ｐｔを中心とする新たな楕円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、同じように境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の第一番目の変曲点Ｐｉ上にのみ教示点Ｐｔを配置する。そして、これを繰り返して終点Ｐｅに至るものとする。

以上のように、本溶接ロボット１においては、一の教示点Ｐｔを通る基準線Ｌｒを設定し、教示点Ｐｔを中心に基準線Ｌｒに対して平行となる方向が所定長さｘの長辺となり基準線Ｌｒに対して垂直となる方向が所定長さｙの短辺となる楕円形の境界線Ｌｂを設定する。そして、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置する。かかる溶接ロボット１によれば、溶接線Ｌｗの細かな歪みに捉われず、溶接用ツール５（本溶接ロボット１においてはレーザ溶接機５１とアーク溶接機５２である）の軌道が滑らかになるので、より溶接跡Ｂがきれいになる。更には、教示点Ｐｔの数が少なくなるので、コントローラ４にかかる計算負荷も抑えられる。

次に、図１１を用いて、第五実施形態に係る溶接ロボット１について説明する。なお、第五実施形態に係る溶接ロボット１は、第二実施形態に係る溶接ロボット１に特定の技術的思想を適用したものである。但し、第三実施形態及び第四実施形態に係る溶接ロボット１に適用することも可能である。

第五実施形態に係る溶接ロボット１は、第二実施形態に係る溶接ロボット１と同じく、各工程を経てワークＷの突き合せ部分を溶融・接合する（図３参照）。

ステップＳ３において、本溶接ロボット１は、教示点Ｐｔの配置工程を開始する。コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置するのである（図１１参照）。

これと同時に、コントローラ４は、変曲点Ｐｉの分布を認識する。コントローラ４は、所定距離で区切られた範囲ごとに変曲点Ｐｉの密度を算出し、変曲点Ｐｉの高密度部分Ｄを把握する。その後、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えているか否かに関わらず、高密度部分Ｄにおける少なくとも一つの変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。例えば、高密度部分Ｄにおける最も中心に近い変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。

以上のように、本溶接ロボット１において、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域であったとしても変曲点Ｐｉの高密度部分Ｄにおける少なくとも一つの変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。かかる溶接ロボット１によれば、溶接線Ｌｗに複雑な部分があったとしても適宜に溶接用ツール５（本溶接ロボット１においてはレーザ溶接機５１とアーク溶接機５２である）が追従するので、溶接不良が生じるのを確実に防ぐことが可能となる。

次に、図１２を用いて、第六実施形態に係る溶接ロボット１について説明する。なお、第六実施形態に係る溶接ロボット１は、第二実施形態に係る溶接ロボット１に特定の技術的思想を適用したものである。但し、第三実施形態及び第四実施形態に係る溶接ロボット１に適用することも可能である。

第六実施形態に係る溶接ロボット１は、第二実施形態に係る溶接ロボット１と同じく、各工程を経てワークＷの突き合せ部分を溶融・接合する（図３参照）。

ステップＳ３において、本溶接ロボット１は、教示点Ｐｔの配置工程を開始する。コントローラ４は、溶接線Ｌｗの始点Ｐｓと終点Ｐｅを含め、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。換言すると、コントローラ４は、境界線Ｌｂを越えていない領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置せず、境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上には教示点Ｐｔを配置するのである（図１２参照）。

これと同時に、コントローラ４は、変曲点Ｐｉの分布を認識する。コントローラ４は、所定距離で区切られた範囲ごとに変曲点Ｐｉの密度を算出し、変曲点Ｐｉの密度推移を把握する。その後、コントローラ４は、変曲点Ｐｉの密度が大きいところでは所定距離ｄを大きくし、変曲点Ｐｉの密度が小さいところでは所定距離ｄを小さくし、その上で境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。このとき、所定距離ｄをどのような値とするかについて限定するものではない。なお、第三実施形態に適用した場合にあっては所定半径ｒ、第四実施形態に適用した場合にあっては所定長さｘ及び所定長さｙを同じように変更し、その上で境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。

以上のように、本溶接ロボット１において、コントローラ４は、変曲点Ｐｉの密度推移に応じた位置に境界線Ｌｂを改めて設定して境界線Ｌｂを越えている領域の変曲点Ｐｉ上に教示点Ｐｔを配置する。かかる溶接ロボット１によれば、あらゆる溶接線Ｌｗにも適宜に溶接用ツール５（本溶接ロボット１においてはレーザ溶接機５１とアーク溶接機５２である）が追従するので、溶接不良が生じるのを確実に防ぐことが可能となる。

１溶接ロボット
２マニピュレータ
３センサ
４コントローラ
５溶接用ツール
５１レーザ溶接機
５２アーク溶接機
Ｂ溶接跡
Ｌｂ境界線
Ｌｗ溶接線
Ｐｉ変曲点
Ｐｔ教示点
Ｗワーク

Claims

センサと、
前記センサの信号に基づいて溶接線を認識するコントローラと、を備え、
前記コントローラが前記溶接線上に複数の教示点を自動的に配置するとともに当該教示点を辿るように溶接用ツールを移動させる溶接ロボットにおいて、
前記コントローラは、前記溶接線を表した数式の一次導関数の符号が変化する点を前記溶接線の変曲点として特定し、当該変曲点上に前記教示点を配置する、ことを特徴とする溶接ロボット。
一の前記教示点を通る基準線を設定し、
前記基準線に対して所定距離をあけて平行に延びる境界線を設定し、
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域の前記変曲点上には前記教示点を配置せず、前記境界線を越えている領域の前記変曲点上には前記教示点を配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
一の前記教示点を中心に所定半径となる円形の境界線を設定し、
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域の前記変曲点上には前記教示点を配置せず、前記境界線を越えている領域の前記変曲点上には前記教示点を配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
一の前記教示点を通る基準線を設定し、
前記教示点を中心に前記基準線に対して平行となる方向が所定長さの長辺となり前記基準線に対して垂直となる方向が所定長さの短辺となる楕円形の境界線を設定し、
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域の前記変曲点上には前記教示点を配置せず、前記境界線を越えている領域の前記変曲点上には前記教示点を配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
前記コントローラは、前記境界線を越えていない領域であったとしても前記変曲点の高密度部分における少なくとも一つの変曲点上に前記教示点を配置する、ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の溶接ロボット。
前記コントローラは、前記変曲点の密度推移に応じた位置に前記境界線を改めて設定して当該境界線を越えている領域の前記変曲点上に前記教示点を配置する、ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の溶接ロボット。