JPH091483A

JPH091483A - ロボット制御装置

Info

Publication number: JPH091483A
Application number: JP14868895A
Authority: JP
Inventors: Takao Yoneda; 孝夫米田; Akira Shimogoe; 昭下越; Koji Yoshimi; 光二吉見; Osamu Yamada; 修山田
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1995-06-15
Publication date: 1997-01-07
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP3596095B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１台のロボットによって、加工と検査の両方
の作業を行うことができにとともに、リアルタイムで加
工の状態を検査し、その検査情報を直ぐに加工に反映さ
せて高品質な加工を行うことのできるロボット制御装置
を提供することを目的とする。【構成】ロボットによって、溶接線検出センサによっ
て教示された加工線と実際の加工線との誤差を補正しな
がら加工線に沿ってトーチを移動させて加工を行うと同
時に、ビード検査センサによって加工を終了した加工線
の検出を行う。このセンサデータに基づいて加工の状態
が適切であるかを判別し、加工状態が悪化している時に
は、加工条件を変化させる。これによって、加工中にリ
アルタイムで加工条件を変更することができ、良好な加
工を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの手首部先端
に設けられた工具を、ワーク上に設定された加工線に沿
って移動させ、ワークに溶接やシーリング等の加工を行
うようにしたロボット制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットによって工具をあらかじ
めワーク上に設定された加工線に沿って移動させて加工
を行うロボット制御装置には、特開平４−１９５４０４
号等がある。このロボット制御装置は、溶接作業を行う
ものであり、溶接トーチから所定量オフセットした位置
に溶接線検出センサを有している。このため、このロボ
ット制御装置は、ワークの位置決め誤差等によって、あ
らかじめ記憶された溶接線上の目標位置と実際の加工位
置との間に誤差が生じていても溶接線検出センサからの
センサデータに基づいて、誤差を補正しながら良好な溶
接作業を行うことができる。

【０００３】上記のように溶接が完了したワークは、実
際に加工が適切に行われたか否かを検査する必要があ
る。このため、作業者が目視によって、加工後のワーク
を検査し、溶接状態が悪い時には、その状態に応じて溶
接機の電圧、電流等の溶接条件を変更していた。また、
このような作業者による作業を自動化する手段として、
溶接が完了したワークの加工状態を判別する後工程を設
けるものがある。この後工程は、溶接ビード検査用のセ
ンサ（以下、ビード検査センサという）を有したロボッ
トを加工が終了した溶接線（溶接ビード）に沿って移動
させることによって、溶接が良好に行われたことを自動
的に検査するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような装
置では、前工程である溶接工程と、後工程である検査工
程の２つの工程が必要となるため、当然必要なスペース
も大きくなってしまうという問題点があった。また、ロ
ボットも溶接用と検査用の２台が必要となり、コスト高
となってしまう問題点があった。

【０００５】さらに、ビード検査センサを有するロボッ
トを用いて溶接の状態の検査を自動化しても、完全に加
工が終了したものに対して検査が行われることになる。
このため、検査の結果が不良であった場合には、不良品
となるか、作業者による個別の作業によって手直しをす
る必要がある。また、検査の結果が不良であった場合で
も、その時には既に前工程では、同じ溶接条件で溶接作
業を行っているため、直ぐに検査の結果を反映させた加
工を行うことはできない。

【０００６】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたものであり、１台のロボットによって、加
工と検査の両方の作業を行うことができにとともに、リ
アルタイムで加工の状態を検査し、その検査情報を直ぐ
に加工に反映させて高品質な加工を行うことのできるロ
ボット制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成する請求項１に記載された手段は、あらかじめ複数
の教示点を記憶するとともに、この複数の教示点によっ
て形成される加工線に沿って工具を移動させることによ
って加工を行うロボット制御装置において、前記工具の
進行方向に対して前記工具よりも所定量先行した位置に
設けられ加工前の加工線を検出する加工線検出センサ
と、前記工具の進行方向に対して前記工具よりも後方の
位置に設けられ加工後の加工線を検出する加工終了部検
出センサと、前記加工線検出センサによるセンサデータ
によって、教示された前記加工線と実際の前記加工線と
の誤差を補正しながら実際の前記加工線に沿って工具を
移動させて加工を行う加工実行手段と、前記加工終了部
検出センサの出力より加工の状態を判別する加工状態判
別手段と、この加工状態判別手段によって判別された加
工の状態に基づいて、加工中に前記工具による加工条件
を変化させる加工条件修正手段とを備えたものである。

【０００８】請求項２に記載された手段は、あらかじめ
複数の教示点を記憶するとともに、この複数の教示点に
よって形成される加工線に沿って工具を移動させること
によって加工を行うロボット制御装置において、前記工
具と隣設して設けられた検出センサと、この検出センサ
によって前記工具の進行方向に対して前記工具よりも所
定量先行した加工前の前記加工線を検出する加工線検出
手段と、前記検出センサによって加工後の前記加工線を
検出する加工終了部検出手段と、前記加工線検出手段か
らのセンサデータによって、教示された前記加工線と実
際の前記加工線との誤差を補正しながら実際の前記加工
線に沿って工具を移動させて加工を行う加工実行手段
と、この加工実行手段によって加工を終了した後、前記
加工終了部検出手段によって加工を終了した前記加工線
を検出しながら、前記加工線に沿って前記工具を移動さ
せて加工の状態の検査を行う加工状態検査手段とを備え
たものである。

【０００９】

【作用】請求項１に記載された手段において、加工実行
手段は、加工線検出センサによって未加工の加工線の検
出を行うことよって、実際の加工線に沿って工具を移動
させて加工を行う。そしてこの時、加工終了部検出セン
サによって加工を終了した加工線の検出を行う。加工状
態判別手段は、加工終了部検出センサの出力から加工の
状態が適切であるかを判別する。そして、加工条件修正
手段は、この加工状態判別手段の判別結果に基づき、加
工状態が悪化している時には、加工条件を変化させる。
これによって、加工中にリアルタイムで加工条件を変更
することができ、良好な加工を行うことができる。

【００１０】請求項２に記載された手段は、検出センサ
を、加工線検出手段によって、実際の加工線を検出する
場合と、加工終了部検出手段によって、工具が加工を終
了した部分を検出する場合とに切換えて使用する。即
ち、加工実行手段は、工具の進行方向に対して工具より
も所定量先行した位置に検出センサを向け、検出センサ
のセンサデータによって、加工線を補正しながら加工を
行う。そして、加工を終了した後、加工状態検査手段
は、検出センサによって加工を終了した加工線を検出し
ながら、加工の状態の検査を行う。これによって、１台
のロボットと１台の検出センサで加工と検査の両方を行
うことができる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図１は、本実施例の全体構成図を示している。１
０は６軸多関節ロボット（以下、ロボット１０という）
である。このロボット１０における床面に配設されたベ
ース３９には、ロボット座標系Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒが設定
されている。

【００１２】このロボット１０の手首部１１には、ブラ
ケット１２を介して炭酸ガスアーク溶接用のトーチ（工
具）Ｔが取り付けられている。また、このブラケット１
２の両側には、溶接線検出センサ２０（加工線検出セン
サ）とビード検査センサ４０（加工終了部検出センサ）
とが取り付けられている。即ち、溶接線検出センサ２０
は、オフセットブラケット２１を介してトーチＴよりも
先行した溶接線Ｌ（加工線）を検出できるようになって
いる。また、ビード検査センサ４０は、オフセットブラ
ケット４１を介してトーチＴよりも後方の溶接終了後の
溶接線Ｌを検出できるようになっている。

【００１３】トーチＴは可撓管１４を介してアーク溶接
機１５に接続され、電圧が印加された針金状の溶解剤か
ら成る溶接ワイヤ１３と炭酸ガスが供給されている。ま
た、ロボット１０と対向する位置には、支持テーブル１
６が設けられ、２枚の板材であるワークＷ１，Ｗ２を図
略のクランプ装置により支持するようになっている。そ
して、このワークＷ１，Ｗ２の境界が溶接線Ｌとして教
示される。

【００１４】図２は、ロボット１０を制御する制御装置
の全体構成図である。制御装置３０は、主にホストＣＰ
Ｕ３１、センサＣＰＵ３８および記憶装置３２から成
り、ホストＣＰＵ３１にはインターフェイス３４を介し
てティーチングボックス３６が接続され、またロボット
１０の各軸を駆動するサーボモータＭ１〜Ｍ６を作動さ
せるサーボユニットＳＵ１〜ＳＵ６がインターフェイス
３３を介して接続されている。ロボット１０の各軸の回
転角はエンコーダＥ１〜Ｅ６により検出され、各サーボ
ユニットＳＵ１〜ＳＵ６およびインターフェイス３３を
介してホストＣＰＵ３１にフィードバックされている。

【００１５】ホストＣＰＵ３１にはセンサＣＰＵ３８が
接続されている。センサＣＰＵ３８は、溶接線検出セン
サ２０とビード検査センサ４０の制御を行うものであ
る。そして、溶接線検出センサ２０とビード検査センサ
４０は、それぞれセンサコントローラ２８，４８に接続
され、センサコントローラ２８，４８は、インターフェ
イス３５を介してセンサＣＰＵ３８に接続されている。
記憶装置３２は、ホストＣＰＵ３１、センサＣＰＵ３８
がそれぞれ別個にアクセスするメモリ３２ａ，３２ｃの
他に２つのＣＰＵ３１，３８が共通にアクセス可能な共
有メモリ３２ｂを有している。ホストＣＰＵ３１用のメ
モリ３２ａには、後述する加工開始位置や加工終了位置
を示す教示点のデータ、即ち教示位置におけるロボット
１０の手首部１１先端の位置と姿勢を表わす教示デー
タ、トーチＴと溶接線検出センサ２０との間の距離すな
わち先行量Ｄ、後述する溶接条件修正用のマップ等を記
憶するＰＤＡ領域、ロボット１０を教示データに従って
動作させるための動作プログラムが記憶されたＰＡ領域
と、動作プログラムを実行するための主プログラム等の
各システムプログラムを記憶するＳＰＡ領域、補間演算
により求められた補間点における各軸の角度指令値θ１
〜θ６を記憶するＩＮＡ領域等が形成されている。

【００１６】トーチＴに電力を供給するアーク溶接機１
５は、アーク溶接機制御用インターフェイス３７を介し
てホストＣＰＵ３１に接続されている。次に溶接線検出
センサ２０とビード検査センサ４０について説明する。
溶接線検出センサ２０とビード検査センサ４０は、基本
的に同じ構成であるため、図３を用いて溶接線検出セン
サ２０についてのみ説明する。

【００１７】溶接線検出センサ２０は、オフセットブラ
ケット２１に固定されたケーシング２３に設けられた半
導体レーザ２４、ミラー２５、受光素子アレー２６およ
び受光レンズ２７よりなり、各部材２４〜２６はセンサ
コントローラ２８に接続されている。センサコントロー
ラ２８により発せられた高周波繰返しパルス変調を受け
たレーザ光Ｌａは、往復回動するミラー２５により反射
された角度αの範囲内で揺動する。従って、ワークＷの
表面に照射される光スポットは溶接線Ｌ付近を中心とす
る所定の振幅でワークＷ１，Ｗ２上を走査する。ワーク
Ｗ１，Ｗ２表面の光スポットから乱反射されたレーザ光
Ｌｂは、受光レンズ２７により、多数のフォトダイオー
ドを接近して一列に配列した受光素子アレー２６上に像
を結び、受光素子アレー２６により検出された結像位置
とミラー２５の角度により、センサコントローラ２８は
三角測量の原理に基づき光スポットとセンサヘッド２２
との距離を演算するようになっている。このような構成
によって、溶接線検出センサ２０とビード検査センサ４
０は、それぞれ以下に説明するセンサデータを出力す
る。

【００１８】溶接線検出センサ２０およびビード検査セ
ンサ４０は、それぞれにセンサ座標系Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ
が設定されている。この座標系は、トーチＴの進行方向
である溶接線Ｌに直交する方向、即ち、光スポットの走
査方向をＸｓ軸、トーチＴの進行方向である溶接線Ｌの
方向をＹｓ軸、ワークＷ１，Ｗ２に垂直な方向をＺｓ軸
としている。そして、上記したように光スポットとセン
サヘッド２２との距離がセンサ周期毎に演算されること
によって、図４に示すような検出データが得られる。図
４（ａ），（ｂ）では、このサンプリング周期毎に検出
される検出データの点群を二点鎖線で示している。

【００１９】溶接線検出センサ２０の場合は、図４
（ａ）に示すデータが得られる。溶接線検出センサ２０
が検出するデータは、溶接前のデータであるため、溶接
線Ｌを形成するワークＷ１，Ｗ２の境界線は、垂直な壁
面となっている。従って、検出されるデータもこの位置
で急激に変化することになる（Ａに示す部分）。このた
め、この位置を演算で求めることにより、溶接線Ｌの位
置を求めることができる。本実施例の溶接線検出センサ
２０の場合、教示された溶接線Ｌ上にセンサ座標系の原
点が位置するようになっているので、求められた溶接線
Ｌの位置は、教示された溶接線Ｌと実際の溶接線Ｌとの
Ｘｓ軸方向の誤差ΔＸｓとして検出される。また、実際
の溶接線Ｌ高さは、教示された溶接線Ｌと実際の溶接線
ＬとのＺｓ軸方向の誤差ΔＺｓとして検出される。

【００２０】このΔＸｓ，ΔＺｓとともに、溶接線検出
センサ２０は、溶接線ＬのＡに示す垂直な壁面部分の厚
みｔも検出する。この厚みｔは、理想的には上側のワー
クＷ２の厚みであるが、実際には、ワークＷ１，Ｗ２と
もに誤差や反りがあり、この値は一定ではない。この厚
みｔは、溶接線Ｌの位置を求める時に使用した急激な変
化部分のデータＳ１，Ｓ２の高さ方向の差を検出するこ
とによって求めることができる。従って、溶接線検出セ
ンサ２０は、センサデータとして溶接線Ｌの位置誤差Δ
Ｘｓ，ΔＺｓと、溶接線Ｌの厚みｔを出力するようにな
っている。

【００２１】ビード検査センサ４０の場合は、図４
（ｂ）に示すデータが得られる。ビード検査センサ４０
が検出するデータは、溶接後のデータであるため、溶接
線Ｌを形成するワークＷ１，Ｗ２の境界線には、溶接ビ
ードが盛られており、曲面形状を成している。従って、
検出されるデータもこの位置で所定の角度を以て変化す
ることになる（Ｂに示す部分）。このため、上側のワー
クＷ２を示す水平に並んだデータ群が、角度β以上の傾
斜を有して変化する位置を溶接ビードの開始点とし、再
び角度γ以下となって下側のワークＷ１を示す水平に並
んだデータ群となる位置を溶接ビードの終了点として認
識する。そして、この溶接ビードの開始点から終了点ま
での距離を溶接ビードの幅ｄとして演算する。また、ワ
ークＷ１の水平面を示す下側の水平に並んだデータ群か
ら溶接ビード部Ｂの最大高さを示すデータまでの距離を
演算することによって、溶接ビードの高さＴを演算す
る。

【００２２】さらにこのビード検査センサ４０は、Ｃに
示す部分のように溶接ビード部Ｂを示すデータ群が所定
量以上に急激に高さが変化をする部分をブローホール
（溶接金属中に残留する気孔）として検出する。従っ
て、このブローホールを検出することによって、溶接の
不良を検出できる。以上のように、このビード検査セン
サ４０は、センサデータとして溶接ビードの幅ｄ、溶接
ビードの高さＴおよびブローホールの有無を出力するよ
うになっている。

【００２３】次に以上の構成に基づいて本実施例の作用
を説明する。本実施例のロボット１０の動作を実行する
前作業として、作業者による教示作業が行われる。これ
は、作業者がティーチングボックス３６を操作してロボ
ット１０をジョグ運転によって実際に移動させながら行
われる。本実施例の場合、作業者はワークＷ１，Ｗ２の
境界線上に複数の教示点を設定することによって、溶接
線Ｌが教示される。この時、各教示点において作業者
は、教示位置までロボット１０のトーチＴを移動させ、
適切な姿勢を取らせる。そして、ティーチングボックス
３６上の図略の記憶ボタンを押すことによって、現在の
トーチＴの位置と姿勢が教示データとして記憶される。
この後、同様に次の教示位置までロボット１０のトーチ
Ｔを移動させて次の教示点における教示データを記憶す
る。この時、作業者は少なくとも加工線の始点である加
工開始位置と加工線の終点である加工終了位置を教示点
として記憶させる必要がある。また、加工線が複雑な曲
線である場合には、加工開始位置と加工終了位置間に複
数の教示点を設ける必要がある。

【００２４】また、作業者はこの教示作業とは別に、ロ
ボット１０に各教示点間をどの様に移動させて、どのよ
うな作業を実行させるかを示す動作プログラムをティー
チングボックス３６によって作成し、記憶させておく。
さらに、作業者は、この動作プログラムと対応させてテ
ィーチングボックス３６によって加工するワークＷ１，
Ｗ２の厚みを記憶させておく。

【００２５】次に図５，６，７のフローチャートを用い
て本実施例の作用を説明する。図５，６はロボット１０
の溶接作業を行う動作プログムの内容を示したものであ
る。ロボット１０は作業を始める前の停止状態において
は、原位置に位置決めされている。そして、作業が開始
されるとステップ１００において、まず、溶接線検出セ
ンサ２０とビード検査センサ４０を作動させる。これに
よって、各センサ２０，４０のセンシングが開始される
が、この状態ではホストＣＰＵ３１は、まだセンサデー
タの読み込みは行っていない。

【００２６】ステップ１０２では、ロボット１０が加工
開始位置を示す教示点まで移動を完了したかを判断す
る。この加工開始位置でロボット１０は一旦停止する。
ロボット１０が加工開始位置まで移動したならば（ＹＥ
Ｓ）、ステップ１０４に移行する。また、ロボット１０
が加工開始位置まで移動していないならば（ＮＯ）、加
工開始位置に移動するまでこのステップ１０２を繰り返
す。

【００２７】ステップ１０４では、アーク溶接機１５を
作動させる。この時の溶接条件はあらかじめ設定された
初期値が用いられる。ステップ１０６では、現在位置で
ある加工開始位置より加工終了位置まで移動を開始す
る。即ち、この位置から溶接が開始される。この時のロ
ボット１０の移動速度は動作プログラムに中に指定され
た目標移動速度に基づいて設定される。

【００２８】ステップ１０８では、溶接線検出センサ２
０よりセンサデータを読み込む。この時読み込まれるセ
ンサデータは、溶接線Ｌの位置誤差ΔＸｓ，ΔＺｓであ
る。ステップ１１０では、ステップ１０８で読み込んだ
センサデータに基づいて次の目標位置の補正を行う。こ
の目標位置は、各教示点間を補間周期に基づいて分割し
た補間点であり、移動が開始された直後は、加工開始位
置と次の教示点間を分割した複数の補間点の最初の（最
も加工開始位置に近い）補間点となる。この時、詳細に
は、ステップ１０８において取り込んだセンサデータ
は、トーチＴの現在位置よりもオフセットブラケット２
１の長さ分、即ち、先行量Ｄだけ先の位置のデータであ
る。従って、このステップ１１０では、記憶装置３２の
共通メモリ３２ｂに記憶されたセンサデータの中から目
標位置に対応するデータを選択し、このセンサデータに
基づいて目標位置の補正を行う。

【００２９】ステップ１１２では、ステップ１１０にお
いて補正した目標位置に基づいてロボット１０を移動さ
せる。即ち、目標位置にロボット１０を移動させるため
の１補間周期分の各軸毎の角度指令値が演算されて各サ
ーボユニットＳＵ１〜ＳＵ６に出力される。ステップ１
１４では、ビード検査センサ４０よりセンサデータを読
み込み、このセンサデータに基づいて溶接条件の変更を
行う。この時読み込まれるセンサデータは、溶接ビード
の厚みＴと幅ｄである。この過程については後に説明す
る。

【００３０】ステップ１１６では、ロボット１０が加工
終了位置を示す教示点まで移動を完了したかを判断す
る。この加工終了位置でロボット１０は一旦停止する。
ロボット１０が加工終了位置まで移動したならば（ＹＥ
Ｓ）、ステップ１１８に移行する。また、ロボット１０
が加工開始位置まで移動していないならば（ＮＯ）、加
工終了位置に移動するまでステップ１０８以降のステッ
プを繰り返す。

【００３１】加工終了位置への移動が完了すると、ステ
ップ１１８では、アーク溶接機１５を停止させ、溶接を
終了する。また、ステップ１２０では、溶接線検出セン
サ２０とビード検査センサ４０を停止させる。ステップ
１２２では、以上の過程でワーク１個分の加工が終了し
たため、原位置に戻り作業を終了する。

【００３２】次に図７に示すフローチャートにより、上
記したステップ１１４における溶接条件の変更について
説明する。溶接条件は、アーク溶接機１５の電流値およ
び電圧値と、トーチＴを移動させるロボット１０の動作
速度である溶接速度の３つの条件からなる。これらの条
件は、後述するようにビード検査センサ４０より検出さ
れた溶接ビードの厚みＴと幅ｄに基づいて、１つまたは
複数が選択的に修正される。この修正する条件の選択
と、修正量は、記憶装置３２のメモリ３２ａにおけるＰ
ＤＡ領域に記憶された後述するマップに基づいて行われ
る。

【００３３】ステップ２００では、ビード検査センサ４
０より検出された溶接ビードの厚みＴと幅ｄを読み込
む。そして、ステップ２０２において、この厚みＴと幅
ｄが所定の許容範囲Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２，ｄ１＜ｄ＜ｄ２
（Ｔ１，Ｔ２，ｄ１，ｄ２はワークＷ１，Ｗ２対応した
所定の数値）にあるか、即ち、溶接の状態は良好である
かを判断する。厚みＴと幅ｄが所定の許容範囲にあるな
らば（ＹＥＳ）、溶接の状態は良好であると判断でき、
溶接条件を変更する必要がないため、ステップ２１８に
移行して、終了する。即ち、前記した図６におけるステ
ップ１１６に移行する。また、厚みＴと幅ｄのどちらか
一方でも所定の許容範囲にないならば（ＮＯ）、溶接の
状態が悪化していると判断でき、溶接条件を変更する必
要があるためステップ２０４に移行する。

【００３４】ステップ２０４では、厚みＴと幅ｄの値
と、上記したマップに基づいて３つの溶接条件の内、ど
の溶接条件をどれくらい変化させるかを決定する。この
マップに記載されている内容は、ワークＷ１，Ｗ２の厚
みや、形状によって複雑に変化するため一義的には決定
できない。従って、作業者は、あらかじめ経験に基づい
て上記した許容範囲を決定する値Ｔ１，Ｔ２，ｄ１，ｄ
２と、このマップの条件を決定する必要がある。マップ
の内容の例を示すと以下のようなものがある。溶接ビー
ドの幅ｄのみが許容値以上に大きくなった場合は、電流
値を一定量減少させる。逆に、溶接ビードの幅ｄのみが
許容値以上に小さくなった場合は、電流値を一定量増加
させる。また、ワークＷ１，Ｗ２の厚みが比較的厚い場
合において、溶接ビードの幅ｄが許容値以下に小さくな
り、かつ厚みＴが許容値以上となった場合は、電流値と
電圧値の両方を一定量増加させる。ワークＷ１，Ｗ２の
厚みが比較的薄い場合において、溶接ビードの幅ｄが許
容値以下に小さくなり、かつ厚みＴが許容値以上となっ
た場合は、溶接速度を低下させる。このような条件に基
づいてマップは作成されている。

【００３５】ステップ２０６では、アーク溶接機１５の
電流値を変化させる必要があるか否かを判断する。ステ
ップ２０４での決定事項より電流値を変化させる必要が
あるならば（ＹＥＳ）、ステップ２０８に移行して、ア
ーク溶接機１５の電流値の電流値を変化させる。また、
テップ２０４での決定事項より電流値を変化させる必要
がないならば（ＮＯ）、電流値を変更せずステップ２１
０に移行する。

【００３６】ステップ２１０では、アーク溶接機１５の
電圧値を変化させる必要があるか否かを判断する。ステ
ップ２０４での決定事項より電圧値を変化させる必要が
あるならば（ＹＥＳ）、ステップ２１２に移行して、ア
ーク溶接機１５の電圧値の電圧値を変化させる。また、
テップ２０４での決定事項より電圧値を変化させる必要
がないならば（ＮＯ）、電圧値を変更せずステップ２１
４に移行する。

【００３７】ステップ２１４では、溶接速度、即ち、加
工中のロボット１０の移動速度を変化させる必要がある
か否かを判断する。ステップ２０４での決定事項より溶
接速度を変化させる必要があるならば（ＹＥＳ）、ステ
ップ２１６に移行して、ロボット１０の目標移動速度の
設定値を変化させることにより、溶接速度を変化させ
る。また、テップ２０４での決定事項より溶接速度を変
化させる必要がないならば（ＮＯ）、溶接速度を変更せ
ずステップ２１８に移行して、溶接条件の変更過程を終
了する。従って、上記した図６におけるステップ１１６
に移行する。

【００３８】以上述べた実施例では、ビード検査センサ
４０からのみのセンサデータに基づいて溶接条件を修正
した。以下の図８に示す第２実施例は、上記した第１実
施例の図７に対応するものであり、溶接線検出センサ２
０とビード検査センサ４０のセンサデータを比較し、こ
の結果に基づいて溶接条件を修正するものである。図７
と図８は基本的には同じ構成であるため、異なる部分で
あるステップ３００，３０２についてのみ説明する。

【００３９】ステップ３００では、溶接線検出センサ２
０より検出された溶接線Ｌの壁面部分の厚みｔと、ビー
ド検査センサ４０より検出された溶接ビードの厚みＴと
幅ｄを読み込む。そして、ステップ３０２において、こ
の溶接前の厚みｔと、溶接後の厚みＴと幅ｄが所定の許
容範囲にあるかを判断する。この時、溶接後のビードの
厚みＴから溶接前の厚みｔを減算することによって、ワ
ークの実質の厚みに応じた適切なビードが形成されてい
るかを判断する。但し、この時の厚みｔは、溶接線検出
センサ２０のから検出された直後のものではなく、溶接
線検出センサ２０およびビード検査センサ４０が取り付
けられたオフセットブラケット２１，４１の長さを考慮
して、ビード検査センサ４０から検出される厚みＴの位
置と対応した位置のデータを記憶装置３２の共通メモリ
３２ｂに記憶されたセンサデータの中から選択する必要
がある。このようにしてステップ３００において、Ｋ１
＜Ｔ−ｔ＜Ｋ２，ｄ１＜ｄ＜ｄ２（Ｋ１，Ｋ２，ｄ１，
ｄ２はワークＷ１，Ｗ２対応した所定の数値）にある
か、即ち、溶接の状態は良好であるかを判断する。これ
によって、ステップ２０２と同様に溶接が適切と判断さ
れる場合には（ＹＥＳ）、ステップ３１８に移行して、
終了する。また、厚みＴ−ｔと幅ｄのどちらか一方でも
所定の許容範囲になく、溶接の状態が悪化している時に
は（ＮＯ）、ステップ３０２に移行する。以下は、図７
の時と同様にマップに基づいて溶接条件を修正する。た
だし、この時のマップの値は、通常図７の場合とは異な
る。

【００４０】上記した第１および第２実施例は、溶接線
検出センサ２０とビード検査センサ４０の両方を同時に
使用して溶接作業を行うものである。このような構成と
することによって、リアルタイムで溶接条件を変化さ
せ、良好な溶接を行うことができる。また、１台のロボ
ット１０によって溶接と検査の両方を行うため、後工程
は必要なくなる。従って、低コスト、省スペースを実現
できる。

【００４１】次に示す第３実施例は低コスト、省スペー
スのみを目的とした実施例である。即ち、上記したよう
に溶接線検出センサ２０とビード検査センサ４０は基本
的には同じ構成であり、そのセンサデータを解析するプ
ログラムが異なっている。このため、第３実施例では、
溶接線検出センサを溶接作業時には、通常の溶接線検出
センサとして使用し、溶接作業時が終了した後にビード
検査センサとして使用するものである。これによって、
従来と同じ溶接ロボットの構成である１台のロボットと
１台の溶接線検出センサを用い、プログラムを変更する
のみで溶接と検査の両方を行うことができる。

【００４２】図９，１０，１１はこの第３実施例の作用
を示すフローチャートである。本実施例の構成は、図
１，２におけるビード検査センサ４０に関する部分、即
ち、ビード検査センサ４０およびセンサコントローラ４
８が不要となることが異なるのみで基本的には同じ構成
である。以下の説明では、この２つの構成が無いものと
し、他の構成に関しては同じ記号を用いて説明する。

【００４３】ロボット１０は作業を始める前の停止状態
においては、原位置に位置決めされている。そして、作
業が開始されるとステップ４００において、溶接線検出
センサ２０を作動させる。これによって、溶接線検出セ
ンサ２０のセンシングが開始される。この時、溶接線検
出センサ２０は、溶接線検出に用いられるため溶接線検
出用のプログラムが起動される。また、この状態ではホ
ストＣＰＵ３１は、まだセンサデータの読み込みは行っ
ていない。

【００４４】ステップ４０２では、上記した図５のステ
ップ１０２と同様にロボット１０が加工開始位置を示す
教示点まで移動を完了したかを判断する。ステップ４０
４では、アーク溶接機１５を作動させる。この時の溶接
条件はあらかじめ設定された初期値が用いられる。ステ
ップ４０６では、現在位置である加工開始位置より加工
終了位置まで移動を開始する。即ち、溶接を開始する。

【００４５】ステップ４０８では、溶接線検出センサ２
０よりセンサデータを読み込む。この時読み込まれるセ
ンサデータは、溶接線Ｌの位置誤差ΔＸｓとΔＺｓであ
る。ステップ４１０では、上記したステップ１１０と同
様にステップ４０８で読み込んだセンサデータに基づい
て次の目標位置の補正を行う。ステップ４１２では、ス
テップ４１０において補正した目標位置に基づいてロボ
ット１０を移動させる。即ち、目標位置にロボット１０
を移動させるための１補間周期分の各軸毎の角度指令値
を演算して各サーボユニットＳＵ１〜ＳＵ６に出力す
る。

【００４６】ステップ４１４では、ロボット１０が加工
終了位置を示す教示点まで移動を完了したかを判断す
る。この加工終了位置でロボット１０は一旦停止する。
ロボット１０が加工終了位置まで移動したならば（ＹＥ
Ｓ）、ステップ４１６に移行する。また、ロボット１０
が加工開始位置まで移動していないならば（ＮＯ）、加
工終了位置に移動するまでステップ４０８以降のステッ
プを繰り返す。

【００４７】ステップ４１６では、加工終了位置への移
動が完了したために、アーク溶接機１５を停止させ、溶
接を終了する。ステップ４１８では、溶接線検出センサ
２０を溶接線検出用からビード検査用に切換える。即
ち、溶接線検出用のプログラムを終了し、ビード検査用
のプログラムを起動させる。

【００４８】ステップ４２０では、現在位置である加工
終了位置から逆に加工開始位置に向けて移動を開始す
る。つまり、ビードの検査作業は、溶接方向とは逆方向
に実施する。ステップ４２２では、溶接線検出センサ２
０よりセンサデータを読み込む。この時読み込まれるセ
ンサデータは、溶接ビードの厚みＴ、幅ｄおよびブロー
ホールの有無である。そして、ステップ４２４におい
て、図７におけるステップ２０２と同様に、この厚みＴ
と幅ｄが所定の許容範囲にあるか、即ち、溶接の状態は
良好であるかを判断する。厚みＴと幅ｄが所定の許容範
囲にあるならば（ＹＥＳ）、溶接の状態は良好であると
判断でき、溶接条件を変更する必要がないため、ステッ
プ４２８に移行する。また、厚みＴと幅ｄのどちらか一
方でも所定の許容範囲にないならば（ＮＯ）、溶接の状
態に不備があるためステップ４２６に移行する。

【００４９】ステップ４２６では、検査したワークに不
良があったため、溶接条件の変更の必要性を示すエラー
メッセージを表示する。これによって作業者は、ワーク
を確認し、溶接条件を変化させることになる。このステ
ップ４２６が終了すると、残りの加工線の検出は行わ
ず、直接ステップ４４０に移行する。ステップ４２８で
は、ブローホールが検出されたか否かを判断する。ブロ
ーホールが検出された場合は（ＹＥＳ）、ステップ４３
０に移行する。また、ブローホールが検出されなかった
場合は（ＮＯ）、ステップ４３６に移行する。

【００５０】ステップ４３０では、検出されたブローホ
ールの数が所定の数に達しているかを判断する。これは
ブローホールの数が余りに多い場合には、溶接に異常が
あると考えられるため、エラーとして判別するためであ
る。なお、１つのブローホールの大きさが加工異常とな
るほど大きい場合が考えられるが、これは溶接ビードの
厚みＴと幅ｄに表れるため、ここではブローホールの数
のみを検出する。従って、ブローホールが所定の数に達
してるならば（ＹＥＳ）、ステップ４３２に移行して、
溶接異常を示すエラー表示を行い、ステップ４４０に移
行する。また、ブローホールがまだ所定の数に達してい
ないならば（ＮＯ）、ステップ４３４に移行して、ブロ
ーホールの数を１だけプラスする。つまり、このステッ
プ４３４によって溶接線Ｌ上で検出されたブローホール
の数がカウントされる。この後、ステップ４３６に移行
する。

【００５１】ステップ４３６では、次の目標位置に基づ
いてロボット１０を移動させる。即ち、目標位置にロボ
ット１０を移動させるための１補間周期における各軸毎
の角度指令値が演算されて各サーボユニットＳＵ１〜Ｓ
Ｕ６に出力される。なお、この時の目標位置は、溶接線
検出センサ２０からの誤差補正用のセンサデータは出力
されないため、教示点のみに基づいて演算される。

【００５２】ステップ４３８では、ロボット１０が現在
の移動終了点に相当する上記した加工開始位置まで移動
を完了したかを判断する。この加工開始位置でロボット
１０は一旦停止する。ロボット１０が加工開始位置まで
移動したならば（ＹＥＳ）、ステップ４４０に移行す
る。また、ロボット１０が加工開始位置まで移動してい
ないならば（ＮＯ）、加工開始位置に移動するまでステ
ップ４２２以降のステップを繰り返す。

【００５３】また、ステップ４４０では、加工開始位置
までロボット１０が移動したため、溶接線検出センサ２
０を停止させる。ステップ４４２では、以上の過程でワ
ーク１個分の加工と検査が終了したため、原位置に戻り
作業を終了する。以上述べた第３実施例では、溶接を終
了した後、その加工線を逆方向に戻る構成としたが、一
旦加工開始位置に戻り加工と同じ方向で検査作業を行っ
ても良い。また、この第３実施例では、毎回検査作業を
行っているが、所定の数のワークを加工する毎に検査作
業を行う構成としても良い。さらに、ステップ４２６，
４３２のようにエラーメッセージを表示するのではな
く、図７，８に示すように検査結果に基づいて、溶接条
件を自動的に変更するようにしても良い。この場合は、
変更した溶接条件は、次に加工するワークに反映される
ことになる。

【００５４】以上述べた１〜３の実施例では、工具とし
て溶接トーチを用いているが、工具は溶接トーチに限定
されるものではない。例えば、シーリング加工を行うシ
ーラガンでも良い。この場合の加工条件は、シーリング
剤の射出量とロボットの移動速度等がある。また、１〜
３の実施例では、センサとしてスキャニングセンサを用
いているがＣＣＤカメラ等を用いても良い。

【００５５】

【発明の効果】請求項１に記載された手段では、加工中
に加工が終了した加工線の状態を判別し、加工条件を変
化させるため、リアルタイムで適切な加工を行うことが
できる。しかもこの時加工線検出センサによって、教示
された加工線と実際の加工線との誤差は補正されている
ため、的確に加工線の状態を検出できる。従って、加工
品質を向上させることができるだけでなく、１台のロボ
ットで加工と検査の両方を行うことができる。このた
め、加工後の検査を行う後工程が不要となるため、低コ
ストと省スペースな装置を提供することができる。

【００５６】請求項２に記載された手段では、検出セン
サを実際の加工線を検出する場合と、加工終了部検出手
段によって、工具が加工を終了した部分を検出する場合
とに切換えて使用する。このため、１台のロボットと１
台の検出センサで加工と検査の両方を行うことができ
る。従って、より低コストの装置を実現することができ
る。

【００５７】請求項３に記載された手段では、請求項１
の効果に加えて以下の効果がある。即ち、加工線検出セ
ンサの出力と加工終了部検出センサの出力を比較するこ
とによって、加工前のワークの実際の形状を考慮したよ
り正確な加工状態の判別ができるため、より精度の高い
加工状態の判別ができる。従って、高品質な加工を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の全体構成を示した図である。

【図２】本実施例の電気的構成を示した図である。

【図３】本実施例の検出センサの構成を示した図であ
る。

【図４】本実施例の検出センサのセンサデータを説明す
るための図である。

【図５】第１実施例の全体的な動作過程を示したフロー
チャートである。

【図６】図５の続きを示したフローチャートである。

【図７】第１実施例の溶接条件を変更する過程を示した
フローチャートである。

【図８】第２実施例の溶接条件を変更する過程を示した
フローチャートである。

【図９】第３実施例の全体的な動作過程を示したフロー
チャートである。

【図１０】図９の続きを示したフローチャートである。

【図１１】図１０の続きを示したフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０ロボット１５アーク溶接機２０溶接線検出センサ３１ホストＣＰＵ３２記憶装置３６ティーチングボックス３８センサＣＰＵ４０ビード検査センサＬ溶接線Ｍ１〜Ｍ６サーボモータＳＵ１〜ＳＵ６サーボユニットＴトーチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田修愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】あらかじめ複数の教示点を記憶するとと
もに、この複数の教示点によって形成される加工線に沿
って工具を移動させることによって加工を行うロボット
制御装置において、前記工具の進行方向に対して前記工具よりも所定量先行
した位置に設けられ加工前の加工線を検出する加工線検
出センサと、前記工具の進行方向に対して前記工具よりも後方の位置
に設けられ加工後の加工線を検出する加工終了部検出セ
ンサと、前記加工線検出センサによるセンサデータによって、教
示された前記加工線と実際の前記加工線との誤差を補正
しながら実際の前記加工線に沿って工具を移動させて加
工を行う加工実行手段と、前記加工終了部検出センサの出力より加工の状態を判別
する加工状態判別手段と、この加工状態判別手段によって判別された加工の状態に
基づいて、加工中に前記工具による加工条件を変化させ
る加工条件修正手段とを備えたことを特徴とするロボッ
ト制御装置。
【請求項２】あらかじめ複数の教示点を記憶するとと
もに、この複数の教示点によって形成される加工線に沿
って工具を移動させることによって加工を行うロボット
制御装置において、前記工具と隣設して設けられた検出センサと、この検出センサによって前記工具の進行方向に対して前
記工具よりも所定量先行した加工前の前記加工線を検出
する加工線検出手段と、前記検出センサによって加工後の前記加工線を検出する
加工終了部検出手段と、前記加工線検出手段からのセンサデータによって、教示
された前記加工線と実際の前記加工線との誤差を補正し
ながら実際の前記加工線に沿って工具を移動させて加工
を行う加工実行手段と、この加工実行手段によって加工を終了した後、前記加工
終了部検出手段によって加工を終了した前記加工線を検
出しながら、前記加工線に沿って前記工具を移動させて
加工の状態の検査を行う加工状態検査手段とを備えたこ
とを特徴とするロボット制御装置。
【請求項３】前記請求項１に記載のロボット制御装置
において、前記加工状態判別手段は、前記加工線検出セ
ンサの出力と前記加工終了部検出センサの出力とを比較
して加工の状態を判別することを特徴とするロボット制
御装置。