KR101197882B1

KR101197882B1 - 클램프 확인 시스템, 용접 로봇 시스템, 클램프 지그 제어 장치 및 클램프 확인 방법

Info

Publication number: KR101197882B1
Application number: KR1020110016980A
Authority: KR
Inventors: 노부아키 다나카
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-11-05
Also published as: JP2011177746A; CN102189366B; CN102189366A; KR20110099169A

Abstract

본 발명의 용접 로봇 시스템(클램프 확인 시스템)은, 클램프 지그와, 시스템 제어반(클램프 지그 제어 장치)을 구비한다. 클램프 지그는, 워크에 계합되는 계합부와, 계합부의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비한다. 시스템 제어반은, 계합부의 동작 정지 위치를 워크마다 기억하는 이동 거리와, 클램프 지그의 구동원의 유압이 기준값 이상이고, 또한, 위치 검출 센서에서 검출된 현재 위치가 기억된 동작 정지 위치의 허용 범위 내에 있는 것을 나타내는 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 연산 처리 수단과, 동작 완료 조건을 만족시키지 못하는 경우에는 이상을 보고하고, 동작 완료 조건을 만족시키는 경우에는 정상을 보고하는 유저 인터페이스부를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 클램프 지그에 의한 워크의 클램프 동작의 성공 여부를 올바르게 판단한다.

Description

클램프 확인 시스템, 용접 로봇 시스템, 클램프 지그 제어 장치 및 클램프 확인 방법{CLAMPING CONFIRMATION SYSTEM, WELDING ROBOT SYSTEM, APPARATUS FOR CONTROLLING A CLAMPING JIG AND CLAMPING CONFIRMATION METHOD}

본 발명은, 워크에 접촉하는 접촉부를 구비한 클램프 지그를 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 용접 로봇 시스템에 있어서 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 기술에 관한 것이다.

종래의, 용접 로봇과, 이동 장치와, 포지셔너(positioner)에 의해 구성되는 용접 로봇 시스템에서는, 워크를 지지하기 위한 클램프 지그가 포지셔너에 부착되어 있다. 클램프 지그의 내부의 모터는, 예를 들면 유압으로 구동된다. 용접 로봇 시스템에 있어서, 용접하는 워크로서, 예를 들면 토목이나 건축의 작업(공사)에 사용되는 건설 기계 등의 프레임부를 상정했을 경우에는, 워크의 중량은 수톤 정도의 것도 있기 때문에, 클램프 지그의 워크 지지력을 강력하게 하기 위해서, 클램프 지그의 동력에는 유압 펌프를 이용하고 있다.

용접 작업장에 마련된 워크는, 포지셔너에 부착되어 있는 클램프 지그에 의해 지지되어, 포지셔너에 의한 이동이나 회전 조작에 의해 용접에 적합한 자세의 상태에서 용접 로봇에 의해 자동용접된다. 용접 로봇 시스템의 오퍼레이터는, 용접 작업장에서 떨어진 위치에 설치된 조작 박스나 제어반을 이용하여, 용접 작업장의 워크를 눈으로 보면서 클램프 동작이나 용접 동작을 원격조작한다.

오퍼레이터는, 워크에 따라, 조작 박스로부터의 조작에 의해, 유압 펌프의 힘이 가해지는 방향을 솔레노이드에 의해 전환하여 클램프 동작 및 언클램프 동작을 행할 수 있다. 그리고, 종래의 로봇 시스템에서는, 클램프 지그가 워크를 정상적으로 지지할 수 있었는지를 확인하기 위해서, 동력원인 유압이 미리 정해진 기준값 이상의 값이 되어 있는 것을 검지하는 압력 스위치의 신호가 제어반에 들어오도록 하고 있다. 상기 제어반에 있어서, 클램프 상태의 판정을 행하는 처리 장치는, 받아들인 신호에 기초하여, 조작 박스로부터의 조작 후의 소정 시간 이내에 압력 스위치가 동작한 것을 검지하면, 클램프가 정상적으로 완료했다고 판단하고 있다. 그리고, 이 처리 장치는, 정상적으로 클램프 된 것을, 예를 들면 제어반에 설치된 램프나 부저 등의 통보 수단에 의해 오퍼레이터에 통지한다. 이 통지에 의해, 오퍼레이터는, 정상적으로 클램프된 것을 인식하고, 포지셔너의 이동이나 회전 조작을 행할 수 있다. 또한, 대차에 의해 자동으로 워크를 용접 작업장에 반입해서 생산을 시작하는 형태의 용접 로봇 시스템의 경우에는, 유압이 기준값에 달하는 것이 다음 공정으로 진행되기 위한 스타트(start) 조건의 하나로 되어 있다.

또한, 종래에는, 워크가 정상적으로 클램프되어 있는지의 여부를 자동으로 확인하기 위해서 촬영 화상을 이용하는 기술이 알려져 있다. 일본 특허 공개 제 2007-40920 호 공보에 기재된 기술에서는, 워크를 파지할 때에, 워크의 형상에 따른 워크 파지부의 위치 또는 자세를 모니터 카메라에 의해 촬영하여, 기본이 되는 촬영 데이터와 비교함으로써, 정상적으로 워크가 클램프되어 있는지의 여부를 확인하고 있다. 또한, 일본 특허 공개 제 2006-320962 호 공보에 기재된 기술은, 자동용접 장치에 있어서의 용접 지그 감시 장치에 있어서, 촬영 화상을 패턴 매칭하도록 한 것이다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제 2007-40920 호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제 2006-320962 호 공보

그러나, 종래의 용접 로봇 시스템과 같이, 처리 장치가, 클램프 지그의 동력원인 유압의 압력을 검지하는 압력 스위치의 신호만을 이용하여 클램프 동작의 성공 여부를 판단하는 경우에는 다음과 같은 문제가 있다. 클램프 지그가, 워크를 클램프할 때에, 상정된 워크의 클램프 개소(예를 들면, 구멍)로부터 벗어난 위치에 접촉했을 경우, 정상적으로 클램프할 수 없음에도 불구하고, 유압의 압력이 기준값 이상의 값이 되어 압력 스위치가 동작해버린다. 그 때문에, 처리 장치는, 클램프 지그가 워크를 정상적으로 클램프했다고 오판단하는 경우가 생기는 문제가 있다.

이와 같이 오판단했을 경우에도, 유압이 기준값에 달하고 있기 때문에, 예를 들면 클램프가 정상적으로 완료한 것을 나타내는 램프가 점등되어버린다. 이와 같이 정상을 나타내는 램프가 점등했어도, 클램프 지그가 구멍에서 벗어난 위치에 접촉하고 있는 경우에는, 다음 공정으로 진행된 후에, 포지셔너에 의해 워크의 자세를 변경했을 때 수톤이나 되는 워크가 낙하할 가능성이 있다. 그 때문에, 클램프 동작의 정상을 나타내는 램프가 점등했을 때에는, 오퍼레이터가 눈으로 클램프 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 매회 반드시 확인할 필요가 있었다.

또한, 상기 2개의 종래 기술은, 모니터 카메라가 고정부에 배치될 수 없는 경우에, 클램프 지그가 워크에 정상적으로 접촉한 것을 확인할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 이들 종래 기술은, 적용할 수 있는 부위나 상황이 한정되므로, 용접하는 워크로서, 예를 들면 토목이나 건축의 작업에 사용되는 건설 기계 등의 프레임부를 상정했을 경우에, 이러한 워크가 정상적으로 클램프되어 있는지 확인하기 위해서는 이용할 수 없다.

이에 본 발명에서는, 종래의 유압을 검지하는 용접 로봇 시스템에 있어서 클램프 지그가 워크에 정상적으로 접촉하고 있지 않음에도 불구하고, 처리 장치가, 클램프 지그가 워크에 정상적으로 접촉했다고 오판단할 가능성이 있는 문제와, 종래의 모니터 카메라가 고정부에 배치될 수 없는 경우에 클램프 지그가 워크에 정상적으로 접촉한 것을 확인할 수 없는 문제를 해결하여, 처리 장치가 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 올바르게 판단하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 클램프 확인 시스템은, 워크에 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비한 클램프 지그와, 상기 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 클램프 지그 제어 장치를 구비하는 클램프 확인 시스템이며, 상기 클램프 지그 제어 장치가, 상기 워크에 대응해서 미리 정해진 상기 접촉부의 동작 정지 위치를 워크마다 기억하는 데이터 기억 수단과, 상기 클램프 지그의 상기 접촉부가 상기 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상인지의 여부를 판별하는 가압력 판별 수단과, 상기 위치 검출 센서에서 검출된 현재 위치가, 상기 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 이동 거리 판별 수단과, 상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이고, 또한 상기 검출된 현재 위치가 상기 허용 범위 내에 있는 것을 나타내는 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 검지 수단과, 상기 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고하는 유저 인터페이스 수단을 구비한다.

이와 같은 구성에 따르면, 클램프 확인 시스템은, 클램프 지그 제어 장치의 데이터 기억 수단에, 워크에 대응한 동작 정지 위치의 값을 기억하고 있다. 여기서, 동작 정지 위치는, 클램프 지그의 접촉부가 워크에 대한 정상적인 접촉 동작을 완료했을 때에 그 동작을 정지하는 위치를 나타낸다. 또한, 그 위치를 특정할 수 있는 것이라면, 클램프 지그의 접촉부가 워크에 대한 접촉 동작을 개시하는 위치와, 동작 정지 위치와의 사이의 거리(이동 거리)이어도 좋다. 그리고, 클램프 지그 제어 장치는, 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지함으로써, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 판별한다. 여기서, 동작 완료 조건은, 첫째, 클램프 지그의 접촉부가 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상일 것과, 둘째, 위치 검출 센서에서 검출된 클램프 지그의 접촉부의 현재 위치가, 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치의 허용 범위 내에 있을 것의 모두를 만족하는 조건이다. 즉, 클램프 지그 제어 장치는, 워크에 접촉하는 클램프 지그의 가압력을 검지할 뿐만 아니라, 정상적인 접촉 동작에 필요한 클램프 지그의 이동 거리의 조건을 만족하고 있는지를 판정한다. 따라서, 클램프 지그 제어 장치는, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 올바르게 판단할 수 있다.

또한, 클램프 지그 제어 장치의 유저 인터페이스 수단은, 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고한다. 예를 들면, 동작 완료 조건을 만족시키는 경우에는, 유저 인터페이스 수단에 의해 그 취지를 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 또한, 동작 완료 조건을 만족시키지 못하는 경우에는, 유저 인터페이스 수단에 의해 그 취지를 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 이로 인해, 오퍼레이터는, 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 확인할 수 있고, 이 접촉 동작의 완료를 눈으로 확인할 필요가 없어져 종래에 비해 오퍼레이터의 부담을 훨씬 경감할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치의 유저 인터페이스 수단은, 예를 들면, 터치 패널과 같이, 입력과 표시 출력의 양방향에 대응해서 구성할 수 있다. 이렇게 유저 인터페이스 수단을 이용하여, 클램프 지그의 접촉부의 정상적인 이동 거리를 입력하는 경우에는, 데이터 기억 수단에 기억한 정상적인 이동 거리의 데이터를, 대상 워크에 따라 적절히 추가하거나 변경할 수 있다.

또한, 상기 클램프 확인 시스템에 있어서, 상기 클램프 지그 제어 장치가 또한, 상기 클램프 지그의 모터의 구동원인 유압의 압력값을 입력하는 압력 입력 수단을 구비하고, 상기 가압력 판별 수단이, 상기 입력된 압력값이 미리 정해진 기준값 이상인 경우에, 상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이라고 판정하는 것으로 해도 좋다.

이와 같은 구성에 따르면, 클램프 확인 시스템에서는, 클램프 지그 제어 장치가, 동작 완료 조건으로서, 클램프 지그의 모터를 구동하는 유압이 정상이고 또한, 클램프 지그의 접촉부의 이동 거리가 허용 범위 내에 있다고 판별한 경우에, 비로소 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료한 것을 유저 인터페이스 수단에 의해 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치가, 비록 유압이 정상이어도, 클램프 지그의 접촉부의 이동 거리가 기준을 만족시키지 못한다고 판별한 경우에는, 유저 인터페이스 수단은 오퍼레이터에 이상을 보고할 수 있다. 이 때, 클램프 지그 제어 장치는, 이상을 보고할 뿐만 아니라, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작을 정지시키도록 지령할 수 있다. 이 경우, 클램프 지그의 접촉 동작의 속행에 의한 이상 사태의 진행을 막고, 정상적인 상태로의 신속한 복귀에 기여할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치는, 검출 압력의 상태와 이동 거리의 상태를 동시에 판별하는 것이 바람직하지만, 이들 2개의 판별 처리를 미리 정한 순서대로 행할 수도 있다. 예를 들면, 압력의 상태를 판별한 후에, 이동 거리의 상태를 판별하도록 해도 좋다.

또한, 상기 클램프 확인 시스템에 있어서, 상기 클램프 지그 제어 장치가 또한, 상기 클램프 지그의 모터를 전력에 의해 구동하는 모터 제어 장치를 구비하고, 상기 가압력 판별 수단이, 상기 모터 제어 장치에서 검출된 전류가 미리 정해진 기준값 이상인 경우에, 상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이라고 판정하는 것으로 해도 좋다.

이와 같은 구성에 따르면, 클램프 확인 시스템에서는, 클램프 지그 제어 장치가, 동작 완료 조건으로서, 모터 제어 장치에서 검출된 클램프 지그를 구동하기 위한 전류가 정상이고 또한, 클램프 지그의 접촉부의 이동 거리가 허용 범위 내에 있다고 판별한 경우에, 비로소 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료한 것을 유저 인터페이스 수단에 의해 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치가, 비록 검출 전류가 정상이어도, 클램프 지그의 접촉부의 이동 거리가 기준을 만족시키지 못한다고 판별한 경우에는, 유저 인터페이스 수단은 오퍼레이터에 이상을 보고할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치는, 검출 전류의 상태와 이동 거리의 상태를 동시에 판별하는 것이 바람직하지만, 이들 2개의 판별 처리를 미리 정한 순서대로 행할 수도 있다. 예를 들면, 검출 전류의 상태를 판별한 후에, 이동 거리의 상태를 판별하도록 해도 좋다.

또한, 상기 클램프 확인 시스템에 있어서, 상기 클램프 지그가, 용접용 워크에 형성된 구멍에 양측으로부터 삽입되어 상기 워크에 접촉해서 고정 지지하는 2개의 접촉부를 구비하고, 해당 2개의 접촉부에 의해 워크를 클램프하는 클램프 지그로 구성되고, 상기 클램프 지그 제어 장치가 상기 클램프 지그에 의한 상기 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 것으로 해도 좋다.

이와 같은 구성에 따르면, 클램프 지그 제어 장치는, 용접용 워크에 형성된 구멍에 접촉해서 고정 지지하는 2개의 접촉부를 구비한 클램프 지그를 제어 대상으로 하고 있다. 따라서, 형상이 동일하고 두께가 서로 다른 복수 종류의 워크에 대해서, 형성되는 구멍의 위치, 형상, 크기를 거의 동일한 것으로 함으로써, 복수 종류의 워크에 대하여 클램프 지그를 사용할 수 있다. 그리고, 이와 같이 각 종류의 워크에 형성된 구멍을 거의 동일하게 형성한 경우에는, 클램프 지그 제어 장치의 연산 처리 수단은, 클램프 동작의 대상인 워크의 종류를 변경했어도, 클램프 지그에 의한 각 종류의 워크의 클램프 동작의 성공 여부를 올바르게 판단할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 로봇 용접 시스템은, 상기 클램프 확인 시스템과, 상기 클램프 지그가 설치되어 상기 클램프 지그에 의해 지지된 워크를 회전 이동시키는 포지셔너와, 상기 지지된 워크를 용접하는 용접 로봇과, 상기 용접 로봇을 이동시키는 로봇 이동 장치와, 상기 용접 로봇 및 상기 로봇 이동 장치를 제어하는 로봇 제어 장치를 구비한다.

이와 같은 구성에 따르면, 로봇 용접 시스템은, 클램프 확인 시스템과, 클램프 지그가 설치된 포지셔너와, 용접 로봇과, 로봇 이동 장치와, 로봇 제어 장치를 구비한다. 따라서, 로봇 용접 시스템에서는, 클램프 확인 시스템의 클램프 지그 제어 장치의 연산 처리 수단이, 클램프 지그가 워크에 정상적으로 접촉했다고 판정한 것을, 다음 용접 작업 공정의 트리거로 함으로써, 로봇 용접 시스템 전체의 자동화를 꾀할 수 있다. 그 결과, 오퍼레이터의 부담을 경감할 수 있다.

또한, 본 발명의 클램프 지그 제어 장치는, 워크에 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비한 클램프 지그와, 상기 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 클램프 지그 제어 장치를 구비하는 클램프 확인 시스템에 이용되며, 상기 워크에 대응해서 미리 정해진 상기 접촉부의 동작 정지 위치를 워크마다 기억하는 데이터 기억 수단과, 상기 클램프 지그의 상기 접촉부가 상기 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상인지의 여부를 판별하는 가압력 판별 수단과, 상기 위치 검출 센서에서 검출된 현재 위치가, 상기 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 이동 거리 판별 수단과, 상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이고 또한, 상기 검출된 현재 위치가 상기 허용 범위 내에 있는 것을 나타내는 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 검지 수단과, 상기 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고하는 유저 인터페이스 수단을 구비한다.

이와 같은 구성에 따르면, 클램프 지그 제어 장치는, 접촉부와, 위치 검출 센서를 구비한 클램프 지그를 제어 대상으로 한다. 또한, 클램프 지그가 구비하는 위치 검출 센서는 접촉부의 현재 위치를 검출한다. 또한, 클램프 지그 제어 장치는, 데이터 기억 수단에, 워크에 대응한 동작 정지 위치의 값을 기억하고 있다. 여기서, 동작 정지 위치는, 클램프 지그의 접촉부가 워크에 대한 정상적인 접촉 동작을 완료했을 때에 그 동작을 정지하는 위치를 나타낸다. 그리고, 클램프 지그 제어 장치는, 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지함으로써, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 판별한다. 여기서, 동작 완료 조건은, 첫째, 클램프 지그의 접촉부가 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상일 것과, 둘째, 위치 검출 센서에서 검출된 클램프 지그의 접촉부의 현재 위치가, 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치의 허용 범위 내에 있을 것의 모두를 만족하는 조건이다. 따라서, 클램프 지그 제어 장치는, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 올바르게 판단할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치의 유저 인터페이스 수단은, 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고한다. 예를 들면, 동작 완료 조건을 만족시키는 경우에는, 유저 인터페이스 수단에 의해 그 취지를 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 또한, 동작 완료 조건을 만족시키지 못하는 경우에는, 유저 인터페이스 수단에 의해 그 취지를 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 이로 인해, 오퍼레이터는, 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 확인할 수 있고, 이 접촉 동작의 완료를 눈으로 확인할 필요가 없어져 종래에 비해 오퍼레이터의 부담을 훨씬 경감할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 클램프 확인 방법은, 워크에 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비한 클램프 지그와, 상기 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 클램프 지그 제어 장치를 구비하는 클램프 확인 시스템에 있어서의 클램프 확인 방법이며, 상기 클램프 지그 제어 장치는, 상기 워크에 대응해서 미리 정해진 상기 접촉부의 동작 정지 위치를 워크마다 기억하는 데이터 기억 수단과, 연산 처리 수단과, 유저 인터페이스 수단을 구비하고, 상기 연산 처리 수단에 의해, 상기 클램프 지그의 상기 접촉부가 상기 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상인지의 여부를 판별하는 가압력 판별 단계와, 상기 위치 검출 센서에서 검출된 현재 위치가, 상기 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 이동 거리 판별 단계와, 상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이고 또한, 상기 검출된 현재 위치가 상기 허용 범위 내에 있는 것을 나타내는 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 검지 단계와, 상기 유저 인터페이스 수단에 의해, 상기 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고하는 보고 단계를 포함하여 실행한다.

이와 같은 순서에 따르면, 클램프 확인 방법은, 클램프 지그 제어 장치에 의해 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지함으로써, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 판별한다. 여기서, 동작 완료 조건은, 첫째, 클램프 지그의 접촉부가 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상일 것과, 둘째, 위치 검출 센서에서 검출된 클램프 지그의 접촉부의 현재 위치가, 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치의 허용 범위 내에 있을 것의 모두를 만족하는 조건이다. 따라서, 클램프 지그 제어 장치는, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 올바르게 판단할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치의 유저 인터페이스 수단은, 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고한다. 예를 들면, 동작 완료 조건을 만족시키는 경우에는, 유저 인터페이스 수단에 의해 그 취지를 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 또한, 동작 완료 조건을 만족시키지 못하는 경우에는, 유저 인터페이스 수단에 의해 그 취지를 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 이로 인해, 오퍼레이터는, 워크에 대한 접촉 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 확인할 수 있고, 이 접촉 동작의 완료를 눈으로 확인할 필요가 없어져 종래에 비해 오퍼레이터의 부담을 훨씬 경감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 클램프 확인 시스템은, 클램프 지그 제어 장치에 의해, 클램프 지그의 접촉부가 워크에 접촉하는 가압력이 기준 가압력 이상이며, 클램프 지그에서 검출된 접촉부의 동작의 정지 위치가 정상적인 경우에, 동작 완료 조건을 만족시켜 접촉 동작이 성공했다고 판단한다. 이로 인해, 클램프 지그 제어 장치는, 클램프 지그에 의한 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 올바르게 판단할 수 있다. 또한, 클램프 지그 제어 장치의 유저 인터페이스 수단은, 동작 완료 조건의 판별 결과를 오퍼레이터에 보고한다. 따라서, 오퍼레이터는, 클램프 지그의 접촉 동작의 완료를 눈으로 확인할 필요가 없어져 종래에 비해 오퍼레이터의 부담을 훨씬 경감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 용접 로봇 시스템을 모식적으로 도시하는 구성도로서, (a)는 포지셔너의 블록도, (b)는 포지셔너의 평면 배치를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 용접 로봇 시스템을 모식적으로 도시하는 구성도,
도 3은 도 1의 클램프 지그의 사용예를 도시하는 사시도,
도 4는 도 3의 워크의 사시도,
도 5는 도 3의 클램프 지그의 구성을 도시하는 사시도,
도 6은 도 3의 클램프 지그의 추진 부재의 이동에 의한 클램프의 설명도로서, (a)는 워크를 클램프하기 전의 상태의 측면도, (b)는 워크의 클램프가 완료한 상태의 측면도,
도 7은 도 3의 클램프 지그의 위치 검출 원리의 설명도로서, (a)는 워크를 클램프하기 전의 홈 포지션의 상면도, (b)는 워크의 클램프에 성공한 상태의 상면도, (C)는 워크의 클램프에 실패한 상태의 측면도,
도 8은 본 발명의 실시형태에 관한 클램프 지그 제어 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 블록도,
도 9는 도 8에 도시하는 클램프 지그 제어 장치의 동작을 도시하는 흐름도로서, (a)는 데이터 등록 처리, (b)는 검지 처리를 각각 나타내는 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 클램프 확인 시스템을 실시하기 위한 형태(이하, "실시형태"라고 함)에 대해서 설명한다. 이하에서는, 1. 클램프 확인 시스템의 개요, 2. 용접 로봇 시스템의 개요, 3. 클램프 지그의 구성예, 4. 클램프 지그 제어 장치의 구성예, 5. 용접 로봇 시스템의 동작, 6. 클램프 지그 제어 장치의 동작예의 각 장으로 나누어서 순서대로 설명한다.

[1. 클램프 확인 시스템의 개요]

도 1 및 도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1, 1B)에 있어서, 클램프 확인 시스템을 설명한다. 예를 들면, 도 1의 (a)에 도시하는 용접 로봇 시스템(1)은, 클램프 확인 시스템으로서, 클램프 지그(2)와 시스템 제어반(클램프 지그 제어 장치)(8)을 구비하고 있다.

클램프 지그(2)는, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 워크(W)에 접촉하는 계합부(25)를 구비하고 있다. 또한, 클램프 지그(2)는, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 계합부(25)의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서(24)를 구비하고 있다. 상기 위치 검출 센서(24)는, 예를 들면 로터리 엔코더로 구성되어 있다.

시스템 제어반(8)은, 용접 제어 기능과 클램프 지그 제어 기능을 겸비하고 있으며, 클램프 지그 제어 기능에 의해, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 판단한다. 상기 시스템 제어반(8)은, 클램프 지그 제어 장치로서, 기억 수단에 저장된 이동 거리(DB121)와, 연산 처리 수단(13)과, 유저 인터페이스부(14)를 구비하고 있다.

이동 거리(DB121)는, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 동작 정지 위치를 워크(W)마다 기억하는 것이다. 상기 동작 정지 위치는, 워크(W)에 대응해서 미리 정해져 있다.

연산 처리 수단(13)은, 주로 가압력 판별 기능과, 이동 거리 판별 기능과, 동작 완료 조건 판별 기능을 갖고 있다.

가압력 판별 기능은, 클램프 지그(2)의 계합부(25)가 워크(W)에 계합되는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상인지의 여부를 판별하는 것이다. 상기 가압력은, 클램프 지그(2)를 구동시키는 유압이나 전력에 상당한다. 상기 가압력 판별 기능은, 예를 들면 도 8에 도시하는 압력 판별 수단(132)에 의해 구성할 수 있다.

이동 거리 판별 기능은, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에 의해 검출된, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 현재 위치가, 이동 거리(DB121)에 기억된 동작 정지 위치를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 것이다. 상기 이동 거리 판별 기능은, 예를 들면 도 8에 도시하는 이동 거리 판별 수단(133)에 의해 구성할 수 있다.

동작 완료 조건 판별 기능은, 동작 완료 조건으로서, 클램프 지그(2)의 계합부(25)가 워크(W)에 계합되는 가압력이 기준 가압력 이상이며, 또한, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 현재 위치가 허용 범위 내에 있다는 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 것이다. 상기 동작 완료 조건 판별 기능은, 예를 들면 도 8에 도시하는 검지 수단(134)에 의해 구성할 수 있다. 상기 판별 결과는, 유저 인터페이스부(14)에 출력된다.

유저 인터페이스부(14)는, 연산 처리 수단(13)의 동작 완료 조건 판별 기능에 의한, 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고하는 것이다. 예를 들면, 유저 인터페이스부(14)는, 동작 완료 조건을 만족시킨다고 판별된 경우에 오퍼레이터에 정상을 보고한다. 또한, 유저 인터페이스부(14)는, 동작 완료 조건을 만족시키지 못한다고 판별된 경우에, 오퍼레이터에 이상을 보고한다. 상기 유저 인터페이스부(14)는, 예를 들면 터치 패널 등으로 구성된다.

유저는, 유저 인터페이스부(14)의 입력 기능에 의해, 예를 들면, 임의의 워크(W1, W2)를 클램프 하기 전에, 워크(W1)에 대해서는 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 동작 정지 위치(이동 거리)를 100mm, 워크(W2)에 대해서는 120mm라는 데이터를 입력할 수 있다. 상기 유저 인터페이스부(14)는, 표시 출력 기능에 의해, 예를 들면, 워크(W2)에 대하여 클램프 동작을 행한 결과, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 이동 거리가 120mm였을 경우에는, "정상 클램프"를 나타내는 화상을 표시하고, 이동 거리가 부족해서 100mm였을 경우에는, "이상 클램프"를 나타내는 화상을 표시할 수 있다.

도 1의 (a)에 도시하는 용접 로봇 시스템(1)은, 클램프 지그(2)의 모터를 유압으로 구동하는 클램프 확인 시스템의 실시형태이다. 한편, 도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1B)은, 클램프 지그(2)의 모터를 전력으로 구동하는 클램프 확인 시스템의 실시형태이다.

도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 클램프 지그(2)의 구동원이 유압인 경우에는, 예를 들면, 유압 펌프(P)가 클램프 지그(2)의 모터(M)(도 8 참조)를 구동시킨다. 시스템 제어반(8)은 유압 계통에 접속하고 있어, 예를 들면, 유압 펌프에서 검출한 유압의 정보가 입력 가능하게 구성되어 있다. 이로 인해, 연산 처리 수단(13)의 가압력 판별 기능은, 유압을 감시하고, 미리 정해진 임계값 이상의 유압을 검출했을 때에, 클램프 지그의 계합부(25)가 워크(W)에 계합되는 가압력이 기준 가압력 이상이 되었다고 판정할 수 있다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 클램프 지그(2)의 구동원이 전력인 경우에는, 시스템 제어반(8)은 모터 제어 장치(19)를 더 구비한다. 이 경우, 모터 제어 장치(19)가, 클램프 지그(2)의 모터(M)를 전력에 의해 구동시킨다. 모터 제어 장치(19)는, 서보 앰프나 모터 드라이버 등을 구비한다. 이로 인해, 시스템 제어반(8)에 있어서, 연산 처리 수단(13)의 가압력 판별 기능은, 모터의 전류를 감시하고, 미리 정해진 임계값 이상의 전류가 흘렀을 때에, 클램프 지그의 계합부(25)가 워크(W)에 계합되는 가압력이 기준 가압력 이상이 되었다고 판정할 수 있다.

이들 클램프 확인 시스템의 2개의 실시형태에서는, 클램프 지그(2)의 구동원은 다르지만, 마찬가지의 구성으로 마찬가지로 동작할 수 있으므로, 이하에서는, 도 1의 (a)에 도시하는 용접 로봇 시스템(1)에 대해서 상세하게 설명하고, 도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1B)에 대해서는, 서로 다른 부분만을 설명한다.

[2. 용접 로봇 시스템의 개요]

용접 로봇 시스템의 개요에 대해서 주로 도 1을 참조(적절히 도 4, 도 8 참조)하여 설명한다. 용접 로봇 시스템(1)은, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 클램프 지그(2)가 설치된 포지셔너(3)와, 로봇(4)과, 로봇 이동 장치(5)와, 로봇 컨트롤러(6)와, 조작 박스(7)와, 시스템 제어반(8)을 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 소정의 높이로 긴 워크(W)를 배치하고, 워크(W)의 측방에 배치된 로봇(4)에 의해 워크(W)의 각 부를 용접할 때, 워크(W)의 양단부를 소정의 높이로 지지하는 클램프 지그(2, 2)를 예로 들어 설명한다.

상기 용접 로봇 시스템(1)에서 이용되는 용접용 워크(W)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 양단부에 각각 구멍(H)이 형성되어 있다. 워크(W)는, 예를 들면 토목이나 건축의 작업에 사용되는 건설 기계 등의 프레임부다.

도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 포지셔너(3)에는, 2개의 클램프 지그(2)가 설치되어 있고, 포지셔너(3)는, 각 클램프 지그(2)에 의해 지지된 워크(W)를 회전 이동시킨다. 여기서, 회전 이동은, 도 1의 (b)에서의 좌우 방향의 축 둘레의 이동을 나타낸다. 또한, 포지셔너(3)는, 워크(W)를 지지하기 전에, 워크(W)의 크기에 맞춰서 이동할 수 있다. 여기서, 포지셔너(3)의 이동은, 예를 들면 포지셔너(3)의 중심측 방향(도 1의 (b)에서의 좌우 방향)으로의 이동이나, 높이 방향(도 3에서의 상하 방향)의 이동을 나타낸다. 또한, 포지셔너(3)의 이동 방향은 이들에 한정되는 것이 아니다.

상기 포지셔너(3)는, 케이블을 통해 시스템 제어반(8)에 접속되고, 용접 제어 장치(9)에 의해 제어된다. 여기서는, 포지셔너(3)를, 회전의 구동측의 포지셔너(3a)와 종동측의 포지셔너(3b)의 2개로 나누어 설치하여, 각 포지셔너(3a, 3b)가 1개씩 클램프 지그(2)를 구비하는 것으로 하였다. 또한, 포지셔너(3a)와 포지셔너(3b)를 일체로 구성해도 물론 좋다.

클램프 지그(2, 2)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 워크(W)의 길이 방향의 양단부에 배치된 포지셔너(3a, 3b)의 상부에 각각 설치되어 있고, 각 클램프 지그(2)는 한 쌍의 지지 암(21, 21)에 의해 워크(W)의 단부를 폭 방향으로 사이에 끼워 지지하고 있다. 지지 암(21)은, 가이드 기구(40)를 따라 워크(W)의 폭 방향으로 이동할 수 있게 구성되어 있다. 또한, 지지 암(21)은, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 콘 형상의 계합부(25)를 구비하고 있다. 한 쌍의 지지 암(21, 21)의 계합부(25, 25)는, 워크(W)의 어느 한쪽의 구멍(H)에 양측에서 삽입되어 워크(W)에 접촉해서 고정 지지하는 것이다. 계합부(25)는, 구멍(H)의 형상 및 크기에 맞춰서 형성되어 있다.

클램프 지그(2, 2)는, 도 1의 (a) 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 유압 계통에 접속되어 있다. 유압 계통의 도시하지 않은 유압 미터는, 유압의 압력값을 케이블을 통해 시스템 제어반(8)에 출력한다. 여기서는, 일례로서, 유압 펌프(P)가 내부의 도시하지 않은 압력 센서로 유압을 검출하는 것으로 하였다. 상기 유압은, 시스템 제어반(8) 내의 연산 처리 수단(13)에 의해 이용된다. 또한, 도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1B)의 경우, 시스템 제어반(8) 내의 모터 제어 장치(19)가 클램프 지그(2, 2)의 모터(M)를 구동시킨다. 이 경우, 모터 제어 장치(19)에서 검출한 전류가 연산 처리 수단(13)에 의해 이용된다.

또한, 클램프 지그(2, 2)는, 도 1의 (a) 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 위치 검출 센서(24)를 구비한다. 상기 위치 검출 센서(24)는, 지지 암(21)을 이동시키는 추진 기구(22)(도 5 참조)에 설치되어 계합부(25)의 현재 위치를 검출한다. 또한, 추진 기구(22)(도 8 참조)는, 도 8에 도시하는 모터(M)에 의해 구동된다. 상기 위치 검출 센서(24)의 검출 값은, 케이블을 통해 시스템 제어반(8)에 송출된다.

로봇(4)은, 클램프 지그(2)에 의해 지지된 워크(W)를 용접한다. 로봇(4)은, 로봇 컨트롤러(6)에 접속되어 있고, 예를 들면 아크 용접 로봇으로 구성된다. 로봇(4)의 외관의 일례를 도 3에 도시한다. 로봇(4)이, 예를 들면, 6축 구성의 수직 다관절형인 경우에는, 손목 부분에 용접 토치가 설치되고, 로봇 컨트롤러(6)로부터의 지령에 기초하여 내부의 모터의 동작에 의해 각 관절을 움직임으로써, 용접 토치를 소정 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 로봇(4)이, 예를 들면 아크 용접 로봇으로 구성되는 경우에는, 도시하지 않은 와이어 송급 장치를 통해 용접 전원과 접속된다. 또한, 로봇(4)을 복수대 배치해도 좋다.

로봇 이동 장치(5)는, 로봇(4)에 설치되어 있는 동시에, 로봇 컨트롤러(6)에 접속되어 있으며, 로봇 컨트롤러(6)로부터의 지령에 기초하여 내부의 모터의 동작에 의해 로봇(4)을 이동시킨다. 또한, 로봇 이동 장치(5)는, 로봇(4)마다 설치된다.

로봇 컨트롤러(6)는, 케이블을 통해 시스템 제어반(8)에 접속되어, 로봇(4) 및 로봇 이동 장치(5)를 제어한다. 또한, 로봇 컨트롤러(6)는, 용접시에 용접 지령 신호를 용접 전원에 출력한다. 본 실시형태에서는, 교시 프로그램 또는 티칭 펜던트(10)로부터의 인칭 지령에 기초하여, 로봇 컨트롤러(6)는 로봇(4) 및 로봇 이동 장치(5)에 지령을 출력한다. 또한, 로봇 컨트롤러(6)는 로봇(4)마다 설치된다. 또한, 티칭 펜던트(10)는, 로봇(4)의 교시 작업시에, 시스템 제어반(8) 내의 용접 제어 장치(9)에 대하여, 피용접부의 용접 경로나 용접 작업 조건 등을 입력하기 위해서 사용된다.

조작 박스(7)는, 케이블 및 시스템 제어반(8)을 통해 유압 펌프(P)의 제어 회로에 접속되어 있다. 오퍼레이터가 조작 박스(7)를 조작함으로써, 유압 펌프(P)의 힘이 가해지는 방향을 솔레노이드에 의해 전환하여, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)의 클램프 동작 및 언클램프 동작을 행할 수 있다. 또한, 도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1B)의 경우, 조작 박스(7)는, 케이블을 통해 시스템 제어반(8) 내의 모터 제어 장치(19)에 접속되어 있다. 이 경우, 오퍼레이터가 조작 박스(7)를 조작함으로써 전력이 가해지는 방향을 전환하여, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)의 클램프 동작 및 언클램프 동작을 행할 수 있다.

시스템 제어반(8)은, 이동 거리(DB121), 연산 처리 수단(13) 및 유저 인터페이스부(14) 이외에, 용접 제어 장치(9)를 구비한다. 상기 시스템 제어반(8), 조작 박스(7) 및 티칭 펜던트(10)는, 조작을 행하는 오퍼레이터가, 워크(W)의 용접 작업을 행하는 영역을 눈으로 볼 수 있는 장소에 설치되어 있다.

용접 제어 장치(9)는, 포지셔너(3)를 회전 구동시켜서 로봇(4)에게 적절한 용접 자세로 하는 지령을 출력하는 것이다. 또한, 로봇(4), 로봇 이동 장치(5) 및 로봇 컨트롤러(6)로 이루어지는 조가 복수 존재하는 경우에는, 용접 제어 장치(9)는 인터록의 제어 등을 한다.

도 1의 (a)에 도시하는 용접 로봇 시스템(1)의 경우, 일례로서, 연산 처리 수단(13)은, 유압 펌프(P)에서 검출된 압력과, 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치와, 이동 거리(DB121)에 미리 저장된 동작 정지 위치에 기초하여, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)에 대한 클램프 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 판별하는 것으로 하였다. 또한, 이와 같이 제어하는 경우의 연산 처리 수단(13)의 상세한 내용은 후술한다.

또한, 도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1B)의 경우, 일례로서, 연산 처리 수단(13)은, 모터 제어 장치(19)에서 검출된 전류와, 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치와, 이동 거리(DB121)에 미리 저장된 동작 정지 위치에 기초하여, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)에 대한 클램프 동작이 정상적으로 완료하였는지의 여부를 판별한다.

[3. 클램프 지그의 구성예]

다음으로, 클램프 지그(2)의 구성예에 대해서 주로 도 5를 참조(적절히 도 3, 도 6, 도 7 참조)하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 2대의 지지 암(21, 21)이 클램프 지그(2)의 길이 방향(도 5의 좌우 방향)의 중앙부를 사이에 두고 대치하고 있으며, 한 쌍의 지지 암(21, 21)은 방향이 반대인 것 이외에는 동일한 구성이기 때문에, 이하의 설명에서는 한쪽의 지지 암(21)(도 5의 오른쪽)에 대해서 주로 설명하고, 다른 쪽의 지지 암(21)(도 5의 좌측)에 대해서는 적절히 설명한다.

클램프 지그(2)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 워크(W)의 단부를 한쪽과 다른 쪽에서 사이에 두고 지지하는 한 쌍의 지지 암(21, 21)과, 지지 암(21)을 워크(W)에 대하여 진퇴 가능하게 지지하는 가이드 기구(40)와, 워크(W)에 대하여 진퇴 가능하게 이동하는 2대의 추진 부재(51, 51)(도 6 참조)를 구비하고 있다.

지지 암(21)은, 탄성 부재(53)(도 6 참조)를 사이에 두고 추진 부재(51)에 연결되어 있어, 지지 암(21)은 추진 부재(51)에 연동하여 워크(W)에 대하여 진퇴한다. 클램프 지그(2)에서는, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 지지 암(21)이 워크(W)에 계합된 상태에서, 추진 부재(51)가 탄성부재(53)의 탄성력에 저항하여, 워크(W)를 향해 이동하도록 구성되어 있다.

지지 암(21)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 클램프 지그(2)의 폭 방향으로 폭이 넓은 판상의 지지부(31)와, 지지부(31)의 표면(31a)의 중앙부에 세워 설치된 암 본체(32)와, 암 본체(32)의 선단부(도 5의 상단부)에 돌출 형성된 계합부(25)를 구비하고 있다.

계합부(25)는, 클램프 지그(2)의 길이 방향의 중앙부를 향해 돌출된 돌기부이며, 중앙측보다 바깥측 지름이 확장된 원추형상으로 되어 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 지지 암(21)의 지지부(31)의 이면(31b)에는, 베이스 부재(41)를 향해 돌출된 벽 형상의 중앙측 설치부(31c)(도 5의 좌측) 및 외측 설치부(31d)(도 5의 우측)가 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 소정 간격을 두고 세워 설치되어 있다.

가이드 기구(40)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 지지 암(21)에 작용한 워크(W)의 하중을 지지하고, 지지 암(21)을 워크(W)에 대하여 진퇴시키는 것이며, 판상의 베이스 부재(41)와, 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 연장된 2개의 가이드 레일(42, 42)과, 지지 암(21)의 기부에 설치되고, 각 가이드 레일(42, 42)에 안내되어 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 이동하는 슬라이더(43, 43)를 갖는 직선 이동 기구이다.

가이드 레일(42)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(41)의 표면(21a)에 설치된 사각형 단면의 레일 부재이다. 2개의 가이드 레일(42, 42)은, 클램프 지그(2)의 폭 방향(도 5의 상하 방향)으로 소정 간격을 두고 평행하게 세워 설치되어 있다.

슬라이더(43)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가이드 레일(42)의 표면측에 설치된 부재이며, 가이드 레일(42)의 축 방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다. 2대의 슬라이더(43, 43)는, 지지 암(21)의 지지부(31)의 이면(31b)(도 6 참조)에 있어서, 폭 방향의 양단부에 각각 설치되어 있고, 지지 암(21)은 각 슬라이더(43, 43)에 의해 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

추진 부재(51)는, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 지지 암(21)의 지지부(31)의 이면(31b)에 설치된 중앙측 설치부(31c)와 외측 설치부(31d)의 사이에 설치되어 있는 동시에, 2개의 가이드 레일(42, 42)의 사이에 설치되어 있다. 추진 부재(51)는, 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 이동 가능하게 되어 있지만, 외측(도 5의 우측)으로의 이동이 규제되어 있다. 추진 부재(51)와 지지 암(21)의 중앙측 설치부(31c)의 사이에는, 복수의 접시 스프링에 의해 구성된 탄성 부재(53)가 설치되어 있다. 탄성 부재(53)에는, 각 지지 암(21, 21)이 워크(W)를 지지하기 위해서 필요한 미리 정해진 가압력이 부여되어 있다.

추진 기구(22)는, 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 설치되어 추진 부재(51, 51)를 각각 관통해서 추진 부재(51, 51)에 나사 결합된 나사 부재(52)와, 위치 검출 센서(24)를 구비하고 있다. 상기 나사 부재(52)의 일단부측(도 5의 우측)은 모터(M)에 접속되고, 나사 부재(52)의 타단부측(도 5의 좌측)에 위치 검출 센서(24)가 설치되어 있다.

추진 기구(22)는, 추진 부재(51)를 이동시키는 기구이며, 나사 부재(52)를 축 둘레로 회전시키는 것으로, 추진 부재(51)가 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 이동하도록 구성되어 있다.

추진 부재(51)는, 탄성 부재(53)를 통해 지지 암(21)에 연결되어 있기 때문에, 추진 부재(51)의 이동에 연동하고, 지지 암(21)은 클램프 지그(2)의 길이 방향으로 이동한다. 또한, 나사 부재(52)는, 축 방향의 중앙부를 경계로 해서 나사 홈의 회전 방향이 서로 다르다. 따라서, 도 5의 우측에 도시하는 지지 암(21)이 워크(W)를 향해 이동하도록 나사 부재(52)를 회전시킨 경우에는, 도 5의 좌측에 도시하는 지지 암(21)도 워크(W)를 향해 이동한다. 또한, 도 5의 우측에 도시하는 지지 암(21)이 워크(W)로부터 떨어지도록 나사 부재(52)를 회전시킨 경우에는, 도 5의 좌측에 도시하는 지지 암(21)도 워크(W)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다.

다음으로, 클램프 지그(2)를 이용해서 워크(W)의 단부를 사이에 두고 지지할 때의 순서에 대해서 설명한다. 우선, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 지지 암(21, 21)의 사이에 배치되도록 워크(W)를 클램프 지그(2)의 길이 방향의 중앙부에 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 유압 펌프에 의해 모터(M)(도 8 참조)를 구동하여 나사 부재(52)를 축 둘레로 회전시켜, 각 추진 부재(51, 51)를 워크(W)를 향해 이동시킴으로써, 각 지지 암(21, 21)을 각 추진 부재(51, 51)에 연동시켜, 워크(W)를 향해 클램프 지그(2)의 외측으로부터 중앙측으로 이동시킨다. 이때, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 지지부(31)의 중앙측 설치부(31c)와 추진 부재(51)는 이간되어 있고, 추진 부재(51)는 탄성부재(53)를 통해 지지 암(21)을 워크(W)를 향해 밀어내고 있다.

그리고, 워크(W)를 향해 이동한 각 지지 암(21, 21)의 계합부(25, 25)가 워크(W)에 형성된 구멍(H)에 삽입됨으로써, 각 지지 암(21, 21)의 계합부(25, 25)가 워크(W)에 계합된 상태가 되어, 각 지지 암(21, 21)에 의해 워크(W)가 끼워진다.

또한, 각 지지 암(21, 21)의 계합부(25, 25)가 워크(W)에 계합된 후에도 나사 부재(52)를 축 둘레로 회전시키면, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 추진 부재(51)는, 탄성 부재(53)의 탄성력에 저항해서 워크(W)를 향해 이동한다. 이때의 유압은, 시스템 제어반(8) 내의 클램프 지그 제어 장치(10)에 의해, 후술하는 바와 같이, 클램프 동작이 정상적으로 완료했는지 확인하는 처리에서 이용된다.

여기서, 클램프 동작의 성공 여부를 설명한다. 예를 들면, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같은 클램프 동작의 개시를 하기 전의 위치(홈 포지션)로부터 도 7의 (b)에 도시하는 상태로 변화된 경우에는 클램프 동작이 "성공"한 것이고, 한편, 도 7의 (a)에 도시하는 상태로부터 도 7의 (C)에 도시하는 상태로 변화된 경우에는 클램프 동작이 "실패"한 것이 된다. 여기서, 도 7의 (b)에 도시하는 상태는, 클램프 지그(2)가, 워크(W)의 클램프 개소인 구멍(H)에 계합된 경우를 나타내고, 도 7의 (C)에 도시하는 상태는, 클램프 지그(2)가, 상정된 워크(W)의 클램프 개소에 설치되지 않은 경우를 나타내고 있다.

[4. 클램프 지그 제어 장치의 구성예]

도 1의 (a)에 도시하는 용접 로봇 시스템(1)에 있어서, 유압이 미리 정해진 임계값 이상일 때, 클램프 지그의 계합부(25)가 워크(W)에 계합되는 가압력이 기준 가압력 이상이 되었다고 간주하는 클램프 지그 제어 장치의 구성예를 도 8에 도시한다. 도 8은, 본 발명의 실시형태에 관한 클램프 지그 제어 장치 및 용접 제어 장치를 포함하는 시스템 제어반의 구성을 모식적으로 도시하는 블록도이다.

시스템 제어반(8)은, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), HDD(Hard Disk Drive), 입출력 인터페이스 등을 구비하고 있다.

<클램프 지그 제어 장치>

시스템 제어반(클램프 지그 제어 장치)(8)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 입출력 수단(11)과, 기억 수단(12)과, 연산 처리 수단(13)과, 유저 인터페이스부(14)를 구비하고 있다. 또한, 도 8에 도시하는 유저 인터페이스부(14)는, 형식적으로, 조작 입력부(141)와, 표시부(142)로 나누어 나타냈지만, 터치 패널과 같이 일체로 구성할 수 있다. 또한, 시스템 제어반(8) 내의 용접 제어 장치(9)의 구성에 대해서는 후술한다.

입출력 수단(11)은, 유저 인터페이스부(14) 및 클램프 지그(2)와의 사이의 입출력 인터페이스이며, 이동 거리 데이터 입력 수단(111)과, 표시 데이터 출력 수단(112)과, 검출 압력 입력 수단(113)과, 검출 거리 입력 수단(114)을 구비하고 있다.

이동 거리 데이터 입력 수단(111)은, 유저 인터페이스부(14)의 조작 입력부(141)로부터, 오퍼레이터가 지정하는 동작 정지 위치를 연산 처리 수단(13)에 입력하는 것이다. 또한, 이동 거리 데이터 입력 수단(111)은, 오퍼레이터가 지정하는 워크 클램프 위치를 동작 개시 위치로서 입력한다. 여기서, 동작 정지 위치는, 클램프 지그(2)의 계합부(25)가 워크(W)의 클램프 동작을 정상적으로 완료했을 때에 그 동작을 정지하는 위치를 나타낸다.

예를 들면, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 클램프 지그(2)가 클램프 동작을 개시하는 위치에 세팅되어, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)의 클램프 동작이 정상적으로 완료하고, 도 7의 (b)에 도시하는 이동 완료 위치에서 정지한 것으로 한다. 이와 같은 전제에서, 도 7의 (a)에 도시하는 홈 포지션에 있어서, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 선단부의 위치의 값을 "0"으로 한 경우에는, 동작 정지 위치의 값은, 계합부(25)의 이동 거리(L)(도 7 참조)와 동일하게 된다. 따라서, 이하에서는, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 동작 정지 위치 대신에, 계합부(25)의 이동 거리로서 설명한다.

표시 데이터 출력 수단(112)은, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)의 클램프 동작의 성공 여부에 대응한 표시 데이터를, 연산 처리 수단(13)으로부터 유저 인터페이스부(14)의 표시부(142)에 출력하는 것이다.

검출 압력 입력 수단(113)은, 유압 펌프(P)에 의해 검출된 압력을 연산 처리 수단(13)에 입력하는 것이다. 또한, 검출 압력 입력 수단(113)에 입력하는 압력값은, 유압 펌프의 검출 값에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 검출 압력 입력 수단(113)은, 유압 계통의 도시하지 않은 유압 미터 등으로부터 유압의 압력값을 취득하도록 해도 좋다.

검출 거리 입력 수단(114)은, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에 의해 검출된 현재 위치를 연산 처리 수단(13)에 입력하는 것이다.

기억 수단(12)은, 1차 기억부로서의 RAM과, ROM이나 HDD를 구비하고, 등록 정보로서, 예를 들면 이동 거리(DB121)와, 클램프 위치(122)와, 동작 프로그램(123)을 기억하고 있다.

이동 거리(DB121)는, 워크(W)에 대응해서 미리 정해진 계합부(25)의 동작 정지 위치를 워크(W)마다 저장한 데이터베이스이다.

클램프 위치(122)는, 클램프 지그(2)가 클램프 동작을 개시하는 위치(도 7의 (a) 참조)의 데이터이다. 또한, 상기 클램프 위치는 워크(W)마다 기억해도 좋다. 또한, 본 실시형태와 같이 구멍(H)이 형성된 암 형상의 워크의 경우에는, 형상이 동일하고 두께가 서로 다른 복수 종류의 워크에 대하여, 구멍(H)의 위치, 형상, 크기를 거의 동일한 것으로 함으로써, 가장 두꺼운 워크에 맞춘 클램프 위치를 각 종류의 워크에 대하여 공통적으로 이용해도 좋다.

동작 프로그램(123)은, 예를 들면 CPU가 HDD로부터 판독하여 RAM에 전개함으로써, 도 8에 도시하는 등록/판독 수단(131), 압력 판별 수단(132), 이동 거리 판별 수단(133), 검지 수단(134) 및 보고 제어 수단(135)을 실현하는 프로그램이다.

연산 처리 수단(13)은, 등록/판독 수단(131)과, 압력 판별 수단(132)과, 이동 거리 판별 수단(133)과, 검지 수단(134)과, 보고 제어 수단(135)을 구비하고 있다.

등록/판독 수단(131)은, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 이동 거리를 이동 거리(DB121)에 등록하거나, 등록되어 있는 이동 거리를 판독하는 것이다. 등록/판독 수단(131)은, 예를 들면 이동 거리 데이터 입력 수단(111)으로부터 입력된 계합부(25)의 이동 거리를 이동 거리(DB121)에 등록한다. 이동 거리(DB121)로부터 판독된 이동 거리는 이동 거리 판별 수단(133)에 출력된다.

압력 판별 수단(132)은, 유압이 미리 정해진 기준값 이상인지의 여부를 판별하는 것이다. 상기 압력 판별 수단(132)은, 검출 압력 입력 수단(113)으로부터 입력된 압력이 기준값 이상인지의 여부를 판별하여, 판별 결과를 검지 수단(134)에 통지한다. 예를 들면, 압력이 기준값 이상인 경우에 1차 기억부에 "1"의 플래그를 세우고, 미리 정해진 제한 시간을 경과해도 압력이 기준값 미만인 경우에 "0"의 플래그를 세운다.

이동 거리 판별 수단(133)은, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치가, 이동 거리(DB121)에 저장된 이동 거리를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 것이다. 여기서, 허용 범위는 오차를 가미한 범위이면 좋다. 허용 범위는, 예를 들면 이동 거리의 값, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 크기, 워크(W)에 형성된 구멍(H)의 크기 등에 따라서 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 워크(W1)에 대해서는, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 이동 거리가 100mm인 경우에 ±5mm의 오차를 가미하면, 워크(W1)의 클램프 동작에 대해서는, 허용 범위가 95~105mm가 된다. 또한, 상기 허용 범위는 일례이며, 가미하는 오차는 ±5mm에 한정되는 것이 아니다. 이렇게 허용 범위를 마련함으로써, 오판정으로 이상을 검출하는 사태를 방지할 수 있다.

상기 이동 거리 판별 수단(133)은, 등록/판독 수단(131)을 통해 이동 거리(DB121)에 저장된 이동 거리를 판독하여 허용 범위를 산출하고, 검출 거리 입력 수단(114)으로부터 입력된 현재 위치가 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하여, 판별 결과를 검지 수단(134)에 통지한다. 예를 들면, 현재 위치가 허용 범위 내에 있을 경우에 "1"의 플래그를 세우고, 허용 범위를 일탈한 경우에 "0"의 플래그를 세운다.

검지 수단(134)은, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)의 클램프 동작의 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 것이다. 여기서, 동작 완료 조건은, 유압이 기준값 이상이고 또한 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치가 허용 범위 내에 있는 것을 나타낸다.

예를 들면, 검지 수단(134)은, 메모리를 참조하여, 압력 판별 수단(132) 및 이동 거리 판별 수단(133)이 각각 "1"의 플래그를 세운 경우에, 동작 완료 조건을 만족시키는 것으로 판정한다. 또한, 검지 수단(134)은, 메모리를 참조하여, 압력판별 수단(132) 및 이동 거리 판별 수단(133)의 적어도 한쪽이 "0"의 플래그를 세운 경우에, 동작 완료 조건을 만족시키지 못한 것으로 판정한다. 또한, 검지 수단(134)은, 압력 판별 수단(132) 및 이동 거리 판별 수단(133)의 한쪽이 플래그를 세우고, 다른 쪽이 플래그를 세우지 않았을 경우에, 동작 완료 조건을 만족시키지 못한 것으로 판정한다.

검지 수단(134)은, 동작 완료 조건을 만족시키는 것을 검지한 경우에, 예를 들면, 클램프 동작의 성공에 대응한 표시 데이터 "클램프 정상"을, 표시 데이터 출력 수단(112)을 통해 유저 인터페이스부(14)의 표시부(142)에 출력한다. 한편, 검지 수단(134)은, 동작 완료 조건을 만족시키지 못한 것을 검지한 경우에, 그 취지를 보고 제어 수단(135)에 통지한다.

보고 제어 수단(135)은, 검지 수단(134)이 동작 완료 조건을 만족시키지 못한 것을 검지한 경우에, 동작 지령 제어 수단(17)에 대하여 클램프 동작을 정지시키도록 지령하는 동시에, 유저 인터페이스부(14)의 표시부(142)에 의해 이상을 보고하고, 동작 완료 조건을 만족시키는 것을 검지한 경우에, 표시부(142)에 의해 정상을 보고하는 것이다.

보고 제어 수단(135)은, 검지 수단(134)으로부터 동작 완료 조건을 만족시키지 못한 것을 통지받은 경우에, 동작 지령 제어 수단(17)에 대하여 클램프 동작을 정지시키는 지령 신호를 출력한다. 또한, 이 경우에, 예를 들면, 클램프 동작의 실패에 대응한 표시 데이터 "클램프 이상"을, 표시 데이터 출력 수단(112)을 통해 유저 인터페이스부(14)의 표시부(142)에 출력한다.

또한, 보고 제어 수단(135)은, 검지 수단(134)으로부터 동작 완료 조건을 만족시키는 것을 통지받은 경우에, 예를 들면, 클램프 동작의 성공에 대응한 표시 데이터 "클램프 정상"을, 표시 데이터 출력 수단(112)을 통해 유저 인터페이스부(14)의 표시부(142)에 출력한다. 또한, 도 8에 도시하는 예에서는, 용접 제어 장치(9)가 동작 지령 제어 수단(17)을 구비하는 것으로 했지만, 클램프 동작을 정지시키는 전용의 동작 지령 제어 수단을, 용접 제어 장치(9)와는 별도로 설치해도 좋다.

또한, 연산 처리 수단(13)은, 이동 거리(DB121)를 기억한 일반적인 컴퓨터를, 상술한 등록/판독 수단(131), 압력 판별 수단(132), 이동 거리 판별 수단(133), 검지 수단(134) 및 보고 제어 수단(135)으로서 기능시키는 클램프 지그 제어 프로그램에 의해 동작시킴으로써 실현할 수도 있다. 상기 클램프 지그 제어 프로그램은, 통신회선을 통해 제공하는 것도 가능하고, CD-ROM이나 플래시 메모리 등의 기록 매체에 기록하여 배포하는 것도 가능하다.

유저 인터페이스부(14)는, 예를 들면, 터치 패널로 구성된다. 또한, 유저 인터페이스부(14)의 조작 입력부(141)와 표시부(142)가 별체인 경우에는, 표시부(142)는, 클램프 동작의 성공 여부를 구별할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 램프, 부저, 경보나 음성 가이던스를 발하는 스피커 등이어도 좋다. 램프라면, 구체적으로는, 서로 다른 표시색을 할당한 램프나, 서로 다른 크기의 램프, 점멸 빈도를 변경한 램프이어도 좋다. 또한, 램프 등의 점등에 의한 표시와 음성 표시를 적절히 조합시켜도 좋다.

<용접 제어 장치>

용접 제어 장치(9)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 입출력 수단(15)과, 기억 수단(16)과, 동작 지령 제어 수단(17)을 구비하고 있다. 입출력 수단(15)은, 클램프 지그(2), 포지셔너(3), 조작 박스(7), 티칭 펜던트(10), 및 로봇 컨트롤러(6)(도 1 참조)와의 사이의 입출력 인터페이스이며, 각종 데이터나 커맨드를 입력하거나 출력하는 것이다.

기억 수단(16)은, 1차 기억부로서의 RAM과, ROM이나 HDD를 구비하고, 등록 정보로서, 예를 들면 동작 프로그램(18)을 기억하고 있다. 여기서, 동작 프로그램(18)은, 예를 들면 CPU가 HDD로부터 판독하여 RAM에 전개하는 것으로, 동작 지령 제어 수단(17)을 실현하는 프로그램이다. 또한, 기억 수단(16)은, 교시 작업에 의한 각 워크의 교시 프로그램 등을 기억한다.

동작 지령 제어 수단(17)은, 클램프 지그(2), 포지셔너(3), 로봇 컨트롤러(6)(도 1참조)에 대하여 구동 지령 신호를 각각 출력하는 것이다. 도 8에 도시하는 예에서는, 동작 지령 제어 수단(17)을 범용적인 제어 수단으로서 나타냈지만, 개별적인 전용 제어 수단으로 나누어 구성해도 좋다. 즉, 동작 지령 제어 수단(17)은, 클램프 지그(2)에 대하여 구동 지령 신호를 출력하는 전용의 제어 수단과, 포지셔너(3)에 대하여 구동 지령 신호를 출력하는 전용의 제어 수단과, 로봇 컨트롤러(6)(도 1 참조)에 대하여 구동 지령 신호를 출력하는 전용의 제어 수단을 구비하는 것으로 해도 좋다.

동작 지령 제어 수단(17)은, 예를 들면, 클램프 지그(2)에 대한 제어 기능으로서, 조작 박스(7)로부터의 커맨드에 기초하여, 클램프 지그(2)에 대하여 워크(W)의 클램프 동작이나 언클램프 동작을 행하기 위한 구동 지령 신호를 출력한다. 또한, 동작 지령 제어 수단(17)은, 클램프 지그(2)에 대한 제어 기능으로서, 클램프 지그 제어 장치(10)의 보고 제어 수단(135)으로부터 클램프 동작을 정지시키는 지령 신호가 입력된 경우에는, 구동 지령 신호에 의해 클램프 지그(2)를 그 시점의 상태로 긴급 정지시킨다.

또한, 동작 지령 제어 수단(17)은, 예를 들면, 포지셔너(3)에 대한 제어 기능으로서, 티칭 펜던트(10)로부터의 커맨드에 기초하여, 포지셔너(3)에 대하여 이동이나 회전 동작을 행하기 위한 구동 지령 신호를 출력한다. 또한, 동작 지령 제어 수단(17)은, 로봇 컨트롤러(6)(도 1 참조)에 대한 제어 기능으로서, 로봇(4) 및 로봇 이동 장치(5)의 위치 제어 등을 행하기 위한 구동 지령 신호를 출력한다.

[5. 용접 로봇 시스템의 동작]

도 1에 도시하는 용접 로봇 시스템(1)의 동작에 대해서, 전체의 흐름을 설명한다. 여기서는, 용접 로봇 시스템(1)은 공장 내에 배치되고 있고, 대차에 의해, 예를 들면 워크(W1)가 공장 내의 용접 작업장으로 반송되어 오는 것으로 한다. 이 때, 상기 워크(W1)는, 도시하지 않은 대차 상의 미리 정해진 위치에 탑재되어 있다. 또한, 시스템 제어반(8)은, 워크(W1)에 대응한 워크(W1)용의 용접 프로그램으로 처리를 스타트하는 것으로 한다.

시스템 제어반(8) 내의 용접 제어 장치(9)는, 워크(W1)가 용접 작업장으로 반송되어 오면, 포지셔너(3)에, 포지셔너(3)의 중심측 방향(도 1의 (b)에서의 좌우 방향)으로의 이동이나 높이 방향(도 3에서의 상하 방향)의 이동을 지시한다. 대차 상의 워크(W1)에 대하여, 만일 포지셔너(3)의 중심측 방향이나 높이 방향의 위치가 바로 세팅되지 않으면, 용접 제어 장치(9)는, 그 상태에서 포지셔너(3)의 이동을 다시 하여, 포지셔너(3)의 위치를 올바르게 세팅한다.

한편, 용접 작업장으로 반송되어 온 대차 상의 워크(W1)에 대하여, 만일 포지셔너(3)의 중심측 방향이나 높이 방향의 위치가 바로 세팅되면, 오퍼레이터가 조작 박스(7)를 조작함으로써, 클램프 지그(2)에 대하여 클램프 동작의 지령 신호가 송출된다. 그리고, 시스템 제어반(8) 내의 연산 처리 수단(13)이, 클램프 동작의 동작 완료 조건을 만족시키지 못한 것을 검지하면, 유저 인터페이스부(14)는, 그 취지를 오퍼레이터에 보고한다. 이로 인해, 오퍼레이터는, 조작 박스(7)를 조작함으로써 클램프 지그(2)의 언클램프 동작을 한 후에, 클램프 동작을 다시 한다. 한편, 연산 처리 수단(13)이, 클램프 동작의 동작 완료 조건을 만족시키고 있는 것을 검지하면, 유저 인터페이스부(14)는, 클램프 동작이 정상적으로 완료한 것을 오퍼레이터에 보고한다. 그리고, 워크(W1)를 반송해 온 대차가 원래의 위치로 되돌아가서 다음 작업 공정으로 진행될 수 있다. 그 후의 작업 공정으로는, 예를 들면, 워크의 자세변경, 로봇의 이동, 용접 작업, 언클램프 동작, 반출 등이 순서대로 실행된다.

[6. 클램프 지그 제어 장치의 동작]

다음으로, 클램프 지그 제어 장치의 동작을 도 9의 흐름도를 참조(적절히 도 1 및 도 8 참조)해서 설명한다. 도 9는, 도 8에 도시하는 클램프 지그 제어 장치의 동작을 도시하는 흐름도이며, (a)는 데이터 등록 처리, (b)는 검지 처리를 각각 도시하고 있다.

<데이터 등록 처리>

데이터 등록 처리는, 클램프 지그(2)를 동작시키기 전에, 시스템 제어반(8) 내의 기억 수단(12)에 원하는 위치 데이터를 등록해 두는 처리이다. 오퍼레이터는, 유저 인터페이스부(14)로부터 기억 수단(12)에 원하는 위치 데이터를 입력한다.

도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 우선, 시스템 제어반(8) 내의 연산 처리 수단(13)은, 등록/판독 수단(131)에 의해 오퍼레이터의 조작으로 입력된 워크 클램프 위치를 등록한다(단계 S1). 여기서, 워크 클램프 위치는, 예를 들면, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같은 클램프 동작의 개시를 하기 전의 위치이며, 이때, 포지셔너(3)가 정지하는 위치를 나타낸다. 입력된 워크 클램프 위치는, 기억 수단(12)에 클램프 위치(122)로서 기억된다.

다음으로, 연산 처리 수단(13)은, 등록/판독 수단(131)에 의해 오퍼레이터의 조작으로 입력된 클램프 동작 위치를 등록한다(단계 S2). 여기서, 클램프 동작 위치는, 예를 들면, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같은 클램프 지그(2)를 정지하는 위치이며, 구체적으로는, 계합부(25)의 동작을 정지하는 위치를 나타낸다. 입력된 클램프 동작 위치는, 기억 수단(12)의 이동 거리(DB121)에 저장된다. 이로 인해, 예를 들면, 워크(W1)에 대해서는, 클램프 지그(2)의 계합부(25)의 동작 정지 위치를 100mm, 워크(W2)에 대해서는, 120mm라는 데이터가 이동 거리(DB121)에 저장된다.

<검지 처리>

검지 처리는, 클램프 지그(2)의 동작 중에 연산 처리 수단(13)이 행하는 메인 처리이다. 오퍼레이터가, 조작 박스(7)를 조작하여 클램프 지그(2)가 워크(W)의 클램프 동작을 개시하면, 연산 처리 수단(13)은, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 압력 판별 수단(132)에 의해, 유압 펌프(P)에서 검출된 압력이 기준값 이상에 달하였는지의 여부를 판별하는 처리를 행하는 동시에, 병행해서 이동 거리 판별 수단(133)에 의해, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치가, 이동 거리(DB121)에 저장된 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 처리를 행한다(단계 S11).

그리고, 연산 처리 수단(13)은, 검지 수단(134)에 의해, 압력의 상태의 판별 결과와 이동 거리의 상태의 판별 결과를 종합적으로 판단하여, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)의 클램프 동작의 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지한다(단계 S12). 클램프 동작의 완료 조건을 만족시키는 경우(단계 S12:Yes), 연산 처리 수단(13)은, 검지 수단(134)에 의해 표시 데이터 "클램프 정상"을 선택하고, 유저 인터페이스부(14)가 "클램프 정상"을 표시하며(단계 S13), 처리를 종료한다.

상기 단계 S12에서, 클램프 동작의 완료 조건을 만족시키지 못할 경우(단계 S12:No), 연산 처리 수단(13)은, 검지 수단(134)에 의해, 미리 정해진 제한 시간을 경과하였는지의 여부를 판별하고(단계 S14), 제한 시간 내인 경우(단계 S14:No), 단계 S11로 돌아간다. 한편, 제한 시간을 초과한 경우(단계 S12:Yes), 연산 처리 수단(13)은, 검지 수단(134)에 의해 이상을 검지하고, 보고 제어 수단(135)에 의해, 동작 지령 제어 수단(17)에 대하여 클램프 동작을 정지시키도록 지령한다(단계 S15). 그리고, 보고 제어 수단(135)은, 표시 데이터 "클램프 이상"을 선택하고, 유저 인터페이스부(14)가 "클램프 이상"을 표시하며(단계 S16), 처리를 종료한다. 이로 인해, 클램프 이상을 알아차린 오퍼레이터는, 워크(W)의 클램프 동작을 다시 할 수 있다.

또한, 상술한 단계 S11에서는, 압력 판별 수단(132)의 처리와 이동 거리 판별 수단(133)의 처리를 동시에 행하는 것으로 했지만, 이들 2개의 판별 처리를 미리 결정지은 순서대로 행할 수도 있다. 예를 들면, 압력의 상태를 판별한 후에, 이동 거리의 상태를 판별할 수도 있다. 그 경우에는, 검출 압력이 기준값에 달했을 때 비로소, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치가, 이동 거리(DB121)에 저장된 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하게 된다.

(변형예)

상술한 클램프 지그 제어 장치의 구성예 및 동작예를, 도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1B)에 적용한 변형예를 설명한다.

도 2에 도시하는 용접 로봇 시스템(1B)에 있어서, 모터 제어 장치(19)에서 검출된 전류가 미리 정해진 임계값 이상일 때, 클램프 지그의 계합부(25)가 워크(W)에 계합되는 가압력이 기준 가압력 이상이 되었다고 간주하는 클램프 지그 제어 장치의 구성예는, 다음과 같이 교체하면, 도 8의 구성과 마찬가지이므로, 설명을 적절히 생략한다. 이 경우에는, 도 8에 도시하는 검출 압력 입력 수단(113)을 검출 전류 입력 수단(113B)으로 교체하는 동시에, 압력 판별 수단(132)을 전류 판별 수단(132B)으로 교체하고, 이들에 대응하여, 검지 수단(134)에서 이용되는 동작 완료 조건도 바꿔 놓는다.

구체적으로는, 검출 전류 입력 수단(113B)은, 모터 제어 장치(19)에서 검출된 전류를 연산 처리 수단(13)에 입력한다. 또한, 전류 판별 수단(132B)은, 모터 제어 장치(19)에서 검출된 전류가 미리 정해진 기준값 이상인지의 여부를 판별하여, 판별 결과를 검지 수단(134)에 통지한다. 예를 들면, 검출 전류가 기준값 이상인 경우에 1차 기억부에 "1"의 플래그를 세우고, 미리 정해진 제한 시간을 경과해도 검출 전류가 기준값 미만인 경우에 "0"의 플래그를 세운다. 또한, 동작 완료 조건은, 모터 제어 장치(19)에서 검출된 전류가 기준값 이상이며, 또한, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치가 허용 범위 내에 있는 것을 나타낸다.

또한, 이 경우의 클램프 지그 제어 장치의 동작예는, 다음과 같이 교체하면, 도 9의 (b)의 처리와 마찬가지이므로, 설명을 적절히 생략한다. 이 경우에는, 도 9의 (b)에 도시하는 단계 S11을 단계 S11B로 교체하는 동시에, 단계 S12에서 이용하는 동작 완료 조건도 바꿔 놓는다.

구체적으로는, 연산 처리 수단(13)은, 단계 S1lB에서, 전류 판별 수단(132B)에 의해, 모터 제어 장치(19)에서 검출된 전류가 기준값 이상에 달하였는지의 여부를 판별하는 처리를 행하는 동시에, 병행해서 이동 거리 판별 수단(133)에 의해, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)에서 검출된 현재 위치가, 이동 거리(DB121)에 저장된 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 처리를 행한다. 또한, 연산 처리 수단(13)은, 예를 들면, 전류의 상태를 판별한 후에, 이동 거리의 상태를 판별할 수도 있다. 그리고, 연산 처리 수단(13)은, 검지 수단(134)에 의해, 검출 전류의 상태의 판별 결과와 이동 거리의 상태의 판별 결과를 종합적으로 판단하여, 클램프 지그(2)에 의한 워크(W)의 클램프 동작의 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 용접 로봇 시스템(1, 1B)은, 클램프 지그(2)의 동작 완료 조건을 만족하고 있으면, 클램프 지그(2)가 워크(W)를 정상적으로 클램프한 것을, 유저 인터페이스부(14)에 의해 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 용접 로봇 시스템(1, 1B)은, 클램프 지그(2)의 동력원에 관한 유압이나 전류의 검출값이 정상이며, 워크(W)에 대한 가압력이 기준 가압력 이상에 달하고 있어도, 클램프 지그(2)의 계합부(25)가 허용 범위 내에 정지하지 않으면, 클램프 동작에 이상이 발생한 것을 유저 인터페이스부(14)에 의해 오퍼레이터에 보고할 수 있다. 그 때문에, 유저 인터페이스부(14)로부터 클램프 동작의 성공 여부를 보고받음으로써, 오퍼레이터는, 클램프 지그(2)가 워크(W)를 정상적으로 클램프한 것을 확인할 수 있으며, 눈으로 확인할 필요가 없어져 종래에 비해 오퍼레이터의 부담을 훨씬 경감할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 클램프 확인 시스템, 용접 로봇 시스템 및 클램프 지그 제어 장치는 본 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 본 실시형태에서는, 클램프 지그 제어 장치는, 도 5에 도시한 클램프 지그(2)를 제어하는 것으로 했지만, 도 5에 도시한 클램프 지그(2)는 일례이며, 제어 대상은 이 클램프 지그에 한정되는 것이 아니다.

또한, 본 실시형태에서는, 클램프 지그(2)는, 도 4에 도시하는 워크(W)를 클램프하는 것으로 했지만, 워크는 이 형상으로 한정되는 것이 아니다. 또한, 클램프 지그(2)의 계합부(25)는, 콘 형상인 것으로 했지만, 계합부(25)는 이 형상으로 한정되는 것이 아니다.

또한, 본 실시형태에서는, 클램프 지그(2)는, 구멍(H)이 형성된 워크(W)를 클램프하는 것으로 했지만, 구멍이 형성되어 있지 않은 워크를 클램프하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 클램프 지그(2)는, 구멍이 형성되어 있지 않은 워크의 아래를 양측에서 지지하여 워크의 아래에 접촉하는 접촉부를 구비할 수 있다. 이 경우, 포지셔너는, 워크 지지 후에는, 예를 들면, 도 1의 (b)에서의 좌우 방향의 축 둘레의 회전에 의한 이동을 행하지 않는다.

또한, 본 실시형태에서는, 클램프 지그(2)의 위치 검출 센서(24)는, 워크(W)에 형성된 구멍(H)에 계합되는 계합부(25)의 현재 위치를 검출하는 것으로 했지만, 워크(W)에 접촉하는 접촉부의 현재 위치를 검출하도록 해도 좋다. 이러한 접촉부로는, 예를 들면, 워크(W)의 위치를 가이드하는 위치 결정 핀을 들 수 있다. 여기서, 위치 결정 핀은, 워크의 클램프 동작을 개시하는 위치를 위치 결정하기 위하여 워크에 접촉하는 것이며, 리미트 스위치 등으로 구성된다. 이와 같이, 클램프 지그에 워크의 위치 결정 핀을 설치한 경우에는, 본 실시형태의 클램프 지그 제어 장치의 연산 처리 수단(13)에 의해, 계합부(25)의 클램프 동작의 성공 여부를 판단한 클램프 지그 제어 방법과 마찬가지로 하여, 위치 결정 핀의 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 판단할 수 있다. 그 때문에, 워크의 위치 결정 핀의 워크에 대한 접촉 동작의 성공 여부를 자동으로 판단할 수 있다.

Claims

워크에 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비한 클램프 지그와, 상기 클램프 지그에 의한 워크에의 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 클램프 지그 제어 장치를 구비하는 클램프 확인 시스템에 있어서,
상기 클램프 지그 제어 장치는,
상기 워크에 대응해서 미리 정해진 상기 접촉부의 동작 정지 위치를 워크마다 기억하는 데이터 기억 수단과,
상기 클램프 지그의 상기 접촉부가 상기 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상인지의 여부를 판별하는 가압력 판별 수단과,
상기 위치 검출 센서에서 검출된 현재 위치가, 상기 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 이동 거리 판별 수단과,
상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이고, 또한 상기 검출된 현재 위치가 상기 허용 범위 내에 있는 것을 나타내는 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 검지 수단과,
상기 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고하는 유저 인터페이스 수단을 구비하는
클램프 확인 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 클램프 지그 제어 장치는 상기 클램프 지그의 모터의 구동원인 유압의 압력값을 입력하는 압력 입력 수단을 더 구비하며,
상기 가압력 판별 수단은, 상기 입력된 압력값이 미리 정해진 기준값 이상인 경우에, 상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이라고 판정하는
클램프 확인 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 클램프 지그 제어 장치는 상기 클램프 지그의 모터를 전력에 의해 구동하는 모터 제어 장치를 더 구비하며,
상기 가압력 판별 수단은, 상기 모터 제어 장치에서 검출된 전류가 미리 정해진 기준값 이상인 경우에, 상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이라고 판정하는
클램프 확인 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클램프 지그는, 용접용 워크에 형성된 구멍에 양측으로부터 삽입되어 상기 워크에 접촉해서 고정 지지하는 2개의 접촉부를 구비하여, 상기 2개의 접촉부에 의해 워크를 클램프하는 클램프 지그로 구성되고,
상기 클램프 지그 제어 장치는 상기 클램프 지그에 의한 상기 워크에의 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는
클램프 확인 시스템.
용접 로봇 시스템에 있어서,
제 1 항에 기재된 클램프 확인 시스템과,
상기 클램프 지그가 배치되고 상기 클램프 지그에 의해 지지된 워크를 회전 이동시키는 포지셔너와,
상기 지지된 워크를 용접하는 용접 로봇과,
상기 용접 로봇을 이동시키는 로봇 이동 장치와,
상기 용접 로봇 및 상기 로봇 이동 장치를 제어하는 로봇 제어 장치를 구비하는
용접 로봇 시스템.
클램프 지그 제어 장치에 있어서,
워크에 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비한 클램프 지그와, 상기 클램프 지그에 의한 워크에의 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 클램프 지그 제어 장치를 구비하는 클램프 확인 시스템에 이용되며,
상기 워크에 대응해서 미리 정해진 상기 접촉부의 동작 정지 위치를 워크마다 기억하는 데이터 기억 수단과,
상기 클램프 지그의 상기 접촉부가 상기 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상인지의 여부를 판별하는 가압력 판별 수단과,
상기 위치 검출 센서에서 검출된 현재 위치가, 상기 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 이동 거리 판별 수단과,
상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이고, 또한 상기 검출된 현재 위치가 상기 허용 범위 내에 있는 것을 나타내는 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 검지 수단과,
상기 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고하는 유저 인터페이스 수단을 구비하는
클램프 지그 제어 장치.
워크에 접촉하는 접촉부와, 상기 접촉부의 현재 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비한 클램프 지그와, 상기 클램프 지그에 의한 워크에의 접촉 동작의 성공 여부를 판단하는 클램프 지그 제어 장치를 구비하는 클램프 확인 시스템에 있어서의 클램프 확인 방법에 있어서,
상기 클램프 지그 제어 장치는, 상기 워크에 대응해서 미리 정해진 상기 접촉부의 동작 정지 위치를 워크마다 기억하는 데이터 기억 수단과, 연산 처리 수단과, 유저 인터페이스 수단을 구비하며,
상기 연산 처리 수단에 의해, 상기 클램프 지그의 상기 접촉부가 상기 워크에 접촉하는 가압력이 미리 정해진 기준 가압력 이상인지의 여부를 판별하는 가압력 판별 단계와,
상기 위치 검출 센서에서 검출된 현재 위치가, 상기 데이터 기억 수단에 기억된 동작 정지 위치를 포함하는 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판별하는 이동 거리 판별 단계와,
상기 가압력이 상기 기준 가압력 이상이고, 또한 상기 검출된 현재 위치가 상기 허용 범위 내에 있는 것을 나타내는 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부를 검지하는 검지 단계와,
상기 유저 인터페이스 수단에 의해, 상기 동작 완료 조건을 만족시키는지의 여부의 판별 결과를 보고하는 보고 단계를 포함하여 실행하는
클램프 확인 방법.