KR20080087715A

KR20080087715A - 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치

Info

Publication number: KR20080087715A
Application number: KR1020080027554A
Authority: KR
Inventors: 다케시 고이케; 마사유키 시게요시; 마사키 시바이케
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2008-10-01
Also published as: CN101274399A; US7965055B2; CN101274399B; JP4700646B2; US20080243306A1; KR101022070B1; JP2008242550A

Abstract

본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 워크피스에 대해서 장해물보다 앞에 지정된 동작 한계선의 위치 좌표를 기억하는 동작 한계선 기억 수단과, 동작 한계선보다 앞에 정해진 감속 개시 위치와 동작 한계선을 양단으로 하는 감속 구간의 구간폭을 기억하는 감속 구간 기억 수단과, 워크피스에 대하여 설정된 체크점의 위치 좌표를 기억하는 체크점 기억 수단과, 포지셔너의 동작에 의해서 이동한 체크점의 위치 좌표를 산출하여 위치 좌표를 갱신하는 체크점 갱신 수단과, 체크점의 위치 좌표에 근거하여 체크점이 감속 구간에 진입했는지 여부를 판별하는 감속 구간 진입 판별 수단과, 체크점이 감속 구간에 진입했다고 판별된 경우에 포지셔너 모터(M_P)에 감속을 지령하는 포지셔너 제어 수단을 구비한다. 이러한 구성에 의해, 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스가 장해물에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

Description

워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치{CONTROL DEVICE OF WORK POSITIONING APPARATUS}

본 발명은 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 관한 것으로, 특히 용접 로봇에 의한 용접시에 워크피스를 3차원 공간의 임의의 위치로 위치 결정하는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 예컨대, 아크 용접 로봇 등에 의한 용접시에 워크피스를 위치 결정하는 워크피스 위치 결정 장치(포지셔너)는 회전축과, 이 회전축에 의해 회전 가능하게 구성된 스테이지상에 고정한 워크피스를 수직면내에서 회전시키는 경사축과, 스테이지를 승강시키는 상하축을 구비하고 있다. 이러한 3축을 구비한 포지셔너를 이용하여 스테이지로부터 크게 벗어나는 워크피스를 용접하는 경우에 워크피스의 자세 변경 동작을 행하면, 워크피스가 마루의 면이나 포지셔너 등에 충돌할 가능성이 있다. 그래서, 워크피스가 마루의 면 등의 장해물에 간섭하지 않도록 하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 일본 특허 공개 2005-161376호 공보 참조).

일본 특허 공개 2005 -161376호 공보에 기재된 방법은 워크피스의 외형 크기 와, 워크피스의 전후·좌우·상면에서의 스테이지의 회전 중심부터의 편심(偏芯)량과의 수치를 기초로, 워크피스가 회전·경사·승강했을 때에, 마루의 면 등에 간섭하는 값을 연산하여, 워크피스가 마루의 면 등에 간섭하기 직전에 신호를 발생하고, 그 신호에 근거하여 포지셔너를 모두 정지시킨다.

그러나, 일본 특허 공개 2005-161376호 공보에 기재된 방법에서는 워크피스가 마루의 면 등에 간섭하기 직전에 신호를 발생하기 때문에, 워크피스가 마루의 면 등에 충돌할 가능성이 있다. 그 이유는 이동중인 스테이지는 급정지할 수 없기 때문이다. 즉, 포지셔너의 3축을 구동하는 각 모터를 정지시키기 위한 신호가 모터에 입력된 후, 모터의 회전이 완전히 정지할 때까지는 소정의 시간이 필요하고, 그 동안에 워크피스가 고정된 스테이지는 관성 주행한다. 특히, 워크피스의 중량이나 길이가 클수록 가속도가 크고, 그 결과, 관성 주행 시간도 길어지기 때문에, 충돌할 가능성이 보다 높아진다.

그래서, 본 발명에서는 상기 문제를 해결하여, 워크피스 위치 결정 장치 또는 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스가 장해물에 충돌하는 것을 방지할 수 있는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치 및 그 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 창안된 것으로, 워크피스를 고정하는 스테이지와, 상기 고정된 워크피스를 3차원 공간의 소정 위치에 배치시키는 경사축과 회전축과 상하축을 가진 워크피스 위치 결정 장치를 제어하는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치로서, 다음의 것으로 이루어진다: 상기 워크피스 위치 결 정 장치에 대하여, 또는 상기 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스에 대하여, 소정의 장해물보다 앞에 미리 지정된 동작 한계선의 위치 좌표를 기억하는 동작 한계선 기억 수단; 상기 동작 한계선보다 앞에 미리 정해진 감속 개시 위치; 상기 동작 한계선을 양단으로 하는 구간을 나타내는 감속 구간의 구간폭을 기억하는 감속 구간 기억 수단; 상기 워크피스 위치 결정 장치에 대하여, 또는 상기 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스에 대하여 설정된 1 이상의 체크점의 위치 좌표를 기억하는 체크점 기억 수단; 상기 워크피스 위치 결정 장치의 동작에 의해서 이동한 상기 체크점의 위치 좌표를 산출하여 상기 체크점 기억 수단에 기억된 위치 좌표를 갱신하는 체크점 갱신 수단; 상기 체크점의 상기 갱신된 위치 좌표에 근거하여, 상기 어느 체크점이 상기 감속 구간에 진입했는지 여부를 판별하는 감속 구간 진입 판별 수단; 상기 어느 체크점이 상기 감속 구간에 진입했다고 판별된 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치를 구동하는 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 감속을 지령하는 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 미리 지정된 동작 한계선과, 감속 구간과, 체크점에 관한 위치 좌표를 각각 기억해 두고, 워크피스 위치 결정 장치의 동작에 의해서 이동한 체크점이 감속 구간에 진입했는지 여부를 감속 구간 진입 판별 수단에 의해서 판별한다. 체크점이 감속 구간에 진입했다고 판별된 경우에, 제어 장치는 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단에 의해서, 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 감속을 지령한다. 따라서, 워크피스 위치 결정 장치의 동작 정지시에 대응한 관성 주행 시간이나 관성 주행 거리에 맞춰 감속 구 간을 마련해 둠으로써 워크피스 위치 결정 장치, 또는 그것에 고정된 워크피스가 장해물에 충돌하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 여기서, 체크점은 워크피스 위치 결정 장치 상으로 설정해도 되고, 그것에 고정된 워크피스 상으로 설정해도 된다. 또한, 워크피스 위치 결정 장치나 워크피스로부터 소정 거리 이격된 공간으로 설정해도 된다. 이와 같이 체크점을 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 워크피스의 사이즈나 형상에 맞게 최적의 장소로 체크점을 설정함으로써, 워크피스 위치 결정 장치의 스테이지의 이동이 제한되는 영역을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 상기 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스는 아크 용접 로봇에 부착된 용접 토치로부터 보내지는 용접 와이어에 의해 용접되고, 상기 체크점이 상기 감속 구간에 진입한 경우에, 상기 아크 용접 로봇을 구동하는 아크 용접 로봇용 모터에 감속을 지령하는 아크 용접 로봇 제어 수단과, 상기 체크점이 상기 감속 구간에 진입한 경우에, 상기 용접 와이어의 송급 정지를 지령하는 용접 제어 수단을 더 구비하도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 체크점이 감속 구간에 진입한 경우에, 워크피스 위치 결정 장치의 동작 정지에 연동하여, 아크 용접 로봇의 동작을 정지시키고, 또한, 용접 토치의 아크를 끊을 수 있다. 따라서, 워크피스 위치 결정 장치의 동작만 정지하고 용접 작업이 중단하지 않는 것 같은 사태를 피하여, 안전하고 또한 효율적으로 용접 작업을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 상기 감 속 구간이, 상기 동작 한계선으로부터의 거리를 파라미터로 해서 설정되도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 감속 구간이 동작 한계선으로부터의 거리를 파라미터로 해서 설정되기 때문에, 감속 구간의 구간폭을 용이하게 변경할 수 있다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 상기 워크피스 위치 결정 장치의 상기 스테이지의 회전축상의 작업 원점으로부터 상기 동작 한계선까지의 거리와, 상기 작업 원점으로부터 상기 체크점까지의 거리 중 어느 쪽이 큰 지를 판별하는 감속 구간 판정 요부 판별 수단을 더 구비하며, 상기 작업 원점으로부터 상기 체크점까지의 거리가 크다고 판별된 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단이, 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 감속을 지령하고, 상기 아크 용접 로봇 제어 수단이 상기 아크 용접 로봇용 모터에 감속을 지령하며, 상기 용접 제어 수단이 상기 용접 와이어의 송급 정지를 지령하도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 감속 구간 판정요부 판별 수단에 의해서, 작업 원점으로부터 체크점까지의 거리가, 작업 원점으로부터 동작 한계선까지의 거리보다 크다고 판별된 경우에, 워크피스 위치 결정 장치의 동작이나 용접 작업을 정지시키기 위한 감속 처리 등을 행한다. 바꿔 말하면, 반대로, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 감속 구간 판정 요부 판별 수단에 의해서, 작업 원점으로부터 체크점까지의 거리가, 작업 원점으로부터 동작 한 계선까지의 거리보다 작다고 판별된 경우에는 작업 원점을 회전 중심으로 한 회전 동작에 의해 체크점이 동작 한계선을 넘는 일은 없다. 제어 장치는 통상, 감속 구간 진입 판별 수단에 의한 판별 처리를 차례로 실행할 필요가 있지만, 작업 원점부터 체크점까지의 거리가 작은 경우에는 이와 같이 차례로 반복되는 번잡한 판별 처리를 행하지 않게 된다. 따라서, 제어 장치는 CPU 등의 처리 부하를 억제하여, 프로그램의 실행에 관한 가동 성능을 향상시켜서, CPU 사용률이나 메모리 사용률을 저감할 수 있다. 덧붙여, 작업 원점부터 체크점까지의 거리가 작은 경우에는 가령 감속 구간에 진입했다고 해도 동작 한계선을 넘지 않기 때문에, 체크점이 감속 구간에 들어갈 때마다 감속 처리를 행하는 경우에 비해서 동작 범위를 넓게 잡을 수 있다고 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 상기 체크점의 이동 방향이 상기 동작 한계선으로부터 멀어지는 방향인지 여부를 판별하는 이동 방향 판별 수단을 더 구비하여, 상기 체크점의 이동 방향이 상기 동작 한계선에 접근하는 방향이라고 판정되고, 또한 상기 체크점이 상기 감속 구간에 진입한 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단이 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 감속을 지령하고, 상기 아크 용접 로봇 제어 수단이 상기 아크 용접 로봇용 모터에 감속을 지령하여, 상기 용접 제어 수단이 상기 용접 와이어의 송급 정지를 지령하도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 이동 방향 판별 수단에 의해서, 체크점의 이동 방향이 동작 한계선에 접근하는 방향이라고 판 별된고, 또한 체크점이 감속 구간에 진입한 경우에, 워크피스 위치 결정 장치의 동작이나 용접 작업을 정지시키기 위한 감속 처리 등을 행한다. 바꿔 말하면, 반대로, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 이동 방향 판별 수단에 의해서, 체크점의 이동 방향이 동작 한계선으로부터 멀어지는 방향이라고 판별된 경우에는 장해물에 충돌하지않기 때문에, 워크피스 위치 결정 장치의 동작이나 용접 작업을 정지시키기 위한 감속 처리 등을 행하지 않는다. 따라서, 제어 장치는 CPU 등의 처리 부하를 억제하여, 프로그램의 실행에 관한 가동 성능을 향상시켜, CPU 사용률이나 메모리 사용률을 저감할 수 있다. 덧붙여, 체크점이 감속 구간 내에 정지했을 때에도 특별한 조작없이 감속 구간에서, 통상 동작하는 구간으로 체크점을 되돌릴 수 있어, 용이하게 복구할 수 있다고 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 외부로부터 정지 커맨드가 입력된 경우의 감속 시간을 나타내는 통상 감속 시간보다 짧은 시간을 나타내는 긴급 감속 시간을 기억한 감속 시간 기억 수단을 더 구비하며, 상기 체크점의 이동 방향이 상기 동작 한계선에 접근하는 방향이라고 판정된 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단이, 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터를 상기 긴급 감속 시간으로 감속시키는 지령을 생성하도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 체크점의 이동 방향이 동작 한계선에 접근하는 방향인 경우에, 외부로부터 정지 커맨드가 입력된 경우의 통상 감속 시간보다 짧은 긴급 감속 시간으로, 워크피스 위치 결정 장치의 동작을 긴급 정지할 수 있다. 이로써, 긴급 감속 시간으로 감속할 수 있기 때 문에, 통상 감속 시간으로 감속하는 경우에 비하여, 관성 주행 거리를 저감할 수 있다. 그 결과, 워크피스 위치 결정 장치의 작업 가능 범위를 넓히는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 상기 체크점이 상기 동작 한계선을 넘어 상기 장해물에 접근했는지 여부를 판별하는 동작 한계 판별 수단을 더 구비하며, 상기 체크점이 상기 동작 한계선을 넘었다고 판별된 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단이, 해당 체크점이 상기 동작 한계선을 넘기 전에 갱신된 위치 좌표로 되돌리도록 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터를 회전시키는 지령을 생성하도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 동작 한계 판별 수단에 의해서, 체크점이 동작 한계선을 넘어 장해물에 접근했다고 판별된 경우에, 해당 체크점이 동작 한계선을 넘기 전에 갱신된 위치 좌표로 되돌리도록 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 지령을 출력한다. 즉, 제어 장치는 워크피스 위치 결정 장치용 모터를 목표 위치를 향해서 감속시키는 것은 아니고, 강제적으로 정지시킨다. 따라서, 워크피스 위치 결정 장치, 또는 이에 고정된 워크피스가 장해물에 충돌하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 상기 동작 한계선이, 월드 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 동작 한계선이 월드 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되기 때문에, 월드 좌표계의 좌표 값에 맞춰 동작 한계선의 좌표값을 용이하게 변경할 수 있다.

또한, 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치에 있어서는 상기 동작 한계선이, 상기 아크 용접 로봇에 고정된 로봇 베이스 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되도록 해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 동작 한계선이 아크 용접 로봇에 고정된 로봇 베이스 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되기 때문에, 아크 용접 로봇의 위치 좌표에 연동하여 동작 한계선의 좌표값을 용이하게 변경할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치는 워크피스 위치 결정 장치 또는 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스가 장해물에 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 워크피스 위치 결정 장치의 작동이 제한되는 영역을 저감하는 것이 가능해진다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치를 실시하기 위한 최선의 형태(이하 「실시예」라고 한다)에 대하여 설명한다.

[워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치의 개요]

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치의 개요를 모식적으로 나타내는 구성도이다. 제어 장치(워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치)(1)는 포지셔너(워크피스 위치 결정 장치)(2)와, 머니퓰레이터(아크 용접 로봇)(3)와, 교시(敎示) 팬던트(4)와 접속되어 있고, 교시 팬던트(4)로부터 입력된 커맨드 또는 미리 기억된 소정의 교시 프로그램에 근거하여, 포지셔너(2)와, 머니퓰레이터(3)를 제어하는 것이다.

포지셔너(2)는 워크피스(W)를 탑재 고정하는 원판 형상의 스테이지(5)와, 스테이지(5)를 수직면 내에서 회전 경사시키는 경사축(6)과, 스테이지(5)를 수평면 내에서 회전시키는 회전축(7)과, 스테이지(5)를 수직 방향으로 승강시키는 상하축(8)을 구비하고 있다. 포지셔너(2)는 제어 장치(1)로부터의 모터 지령 신호에 근거하여 내부의 포지셔너 모터(워크피스 위치 결정 장치용 모터)(M_P:도 2 참조)의 동작에 의해, 경사축(6)이나 회전축(7)이 소정의 각도까지 회전하거나, 상하축(8)이 소정 높이까지 승강하거나 함으로써, 스테이지(5)에 고정된 워크피스(W)를 3차원 공간의 소정 위치에 배치시킬 수 있다.

머니퓰레이터(3)는 예컨대, 6축 구성의 수직 다관절형 로봇으로, 머니퓰레이터(3)의 손목 부분에는 용접 토치(9)가 부착되어 있다. 머니퓰레이터(3)는 제어 장치(1)로부터의 모터 지령 신호에 근거하여 내부의 머니퓰레이터 모터(아크 용접 로봇용 모터)(M_M:도 2 참조)의 동작에 의해, 용접 토치(9)를 소정 위치로 이동시킬 수 있다.

용접 토치(9)는 용접 와이어를 워크피스(W)의 피용접부를 향해서 보내는 것이다. 이 보내진 용접 와이어와 피용접부 사이에 아크가 형성됨으로써 용접이 행해진다. 용접 토치(9)는 도시하지 않은 와이어 송급 장치를 거쳐서 용접 전원(P_W:도 2 참조)과 접속되어 있고, 이 용접 전원(P_W)은 제어 장치(1)에 접속되어 있다. 그리고, 제어 장치(1)가 용접 지령 신호를 용접 전원(P_W)에 출력하면, 용접 전원(P_W)으로부터의 급전에 의해 도시하지 않은 와이어 송급 장치가 구동되어, 용접 토치(9)로 용접 와이어가 송급된다.

교시 팬던트(4)는 포지셔너(2)나 머니퓰레이터(3)의 교시 작업 시에, 피용접부의 용접 경로 등을 입력하기 위해서 사용된다. 본 실시예에서는 교시 팬던트(4)는 조작자의 조작에 근거하여, 포지셔너(2)나 머니퓰레이터(3)를 정지시키는 정지 커맨드를 제어 장치(1)에 입력할 수 있다. 또한, 교시 팬던트는 제어 장치(1)로부터 출력되는 경고 정보에 근거하여 에러 통지용 경고음을 출력하는 경보 장치를 구비하고 있다.

[제어 장치의 구성]

도 2는 도 1에 나타낸 제어 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도이다. 제어 장치(1)는 예컨대, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), HDD(Hard Disk Drive), 입출력 인터페이스 등으로 구 성된다. 또한, 제어 장치(1)는 후술하는 각종 기능을 실현하기 위해서, 도 2에 도시하는 바와 같이 입출력 수단(10)과, 기억 수단(20)과, 포지셔너 제어 수단(워크피스 위치 결정 장치 제어 수단)(30)과, 머니퓰레이터 제어 수단(아크 용접 로봇 제어 수단)(40)과, 용접 제어 수단(50)과, 좌표 변환 수단(60)과, 체크점 갱신 수단(70)과, 최대 체크 반경 계산 수단(80)과, 다음번 위치 제어 수단(90)과, 감속 제어 수단(100)을 구비하고 있다. 이하, 도 2를 참조(적절히 도 1 참조)하여 제어 장치(1)의 구성을 설명한다.

<입출력 수단>

입출력 수단(10)은 소정의 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스로 구성된다. 또한, 도 2에서는 설명의 형편상, 일체적으로 표시하고 있지만 개별적으로 구성되어 있다. 이 입출력 수단(10)은 교시 펜던트(4)로부터 입력되는 커맨드나 데이터 등의 정보를 기억 수단(20)이나 다음번 위치 제어 수단(90)에 입력하여, 다음번 위치 제어 수단(90)으로부터 출력되는 정보(경고 정보 등)를 교시 팬던트(4)로 출력한다. 또한, 입출력 수단(10)은 용접 제어 수단(50)으로부터 출력되는 용접 지령 신호를 용접 전원(P_W)에 출력한다.

또한, 입출력 수단(10)은 포지셔너 제어 수단(30)으로부터 출력되는 모터 지령 신호(다음번 출력 위치)를 포지셔너 모터(M_P)에 출력하고, 포지셔너 모터(M_P)로부터 출력되는 모터 출력 신호(현재 위치)를 포지셔너 제어 수단(30)에 입력한다. 또한, 입출력 수단(10)은 머니퓰레이터 제어 수단(40)으로부터 출력되는 모터 지령 신호(다음번 출력 위치)를 머니퓰레이터 모터(M_M)에 출력하고, 머니퓰레이터 모터(M_M)로부터 출력되는 모터 출력 신호(현재 위치)를 머니퓰레이터 제어 수단(40)에 입력한다.

<기억 수단>

기억 수단(20)은 예컨대, ROM, RAM, HDD 등으로 구성되어, 교시 프로그램 기억 수단(21)과, 감속 시간 기억 수단(22)과, 위치 정보 기억 수단(23)과, 포지셔너 구조 기억 수단(24)과, 체크점 기억 수단(25)과, 동작 한계선 기억 수단(26)과, 감속 구간 기억 수단(27)을 구비하는 것으로 했다. 또한, 도 2에서는 설명의 형편상, 기억 수단(20)을 일체적으로 표시하고 있지만 개별적으로 구성해도 된다.

《교시 프로그램 기억 수단》

교시 프로그램 기억 수단(21)은 머니퓰레이터(3)와 포지셔너(2)의 위치 등을 기술한 교시 프로그램을 기억하는 것이다. 교시 프로그램 기억 수단(21)에 기억된 교시 프로그램은 미리 작성된 것이지만, 교시 팬던트(4)로부터의 입력 조작 또는 퍼스널 컴퓨터 등의 접속 기기(도시 생략)로부터의 입력 조작에 의해서 편집 가능한 것이다.

《감속 시간 기억 수단》

감속 시간 기억 수단(22)은 교시 팬던트(4)로부터 정지 커맨드가 입력된 경우의 감속 시간을 나타내는 통상 감속 시간과, 이 통상 감속 시간보다 짧은 시간을 나타내는 긴급 감속 시간을 기억하는 것이다. 여기서, 통상 감속 시간이란 동작중인 포지셔너(2)를 정지시킬 때까지 필요한 시간을 나타낸다. 또한, 동작중인 포지셔너(2)와, 동작중인 머니퓰레이터(3)는 동시에 정지하기 때문에, 통상 감속 시간이란, 동작중인 머니퓰레이터(3)를 정지시킬 때까지 필요한 시간에 필적한다.

《위치 정보 기억 수단》

위치 정보 기억 수단(23)은 다음번 위치 제어 수단(90)에서 산출되는 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치와, 머니퓰레이터 모터(M_M)의 다음번 출력 위치를 일시 기억하는 기억 영역과, 이들 모터의 다음번 출력 위치를 나타내는 모터 지령 신호가 각 모터에 각각 출력된 후에 이들 다음번 출력 위치를 다시 이전번 위치로서 각각 저장하는 저장 영역을 구비하고 있다.

《포지셔너 구조 기억 수단》

포지셔너 구조 기억 수단(24)은 포지셔너(2)의 구조에 관한 정보 즉, 포지셔너(2)의 설치 위치를 베이스로 하여 지면에 고정된 원점(포지셔너 베이스 원점), 포지셔너(2)의 경사축(6)의 각도, 회전축(7)의 각도, 상하축(8)의 높이, 각 축의 링크 구조, 각 축의 링크 길이 등을 기억하는 것이다. 또한, 본 실시예에서는 포지셔너 베이스 원점의 위치(O_W:도 3 참조)는 월드 좌표계의 원점(도시 생략)을 기준으로 한 위치로 지정된다.

《체크점 기억 수단》

체크점 기억 수단(25)은 포지셔너(2)의 스테이지(5)에 고정된 워크피스(W)에 대하여 설정된 하나 이상의 체크점의 위치 좌표를 기억하는 것이다. 상세하게는 체크점 기억 수단(25)은 미리 설정된 체크점의 위치 좌표(도 3에 나타내는 포지셔너 작업 원점(O_P)을 기준으로 한 초기 위치 좌표)를 기억하는 영역과, 선택된 체크점의 이번 위치(월드 좌표값:CP)를 일시 기억하는 영역과, 선택된 체크점의 이전번 위치(월드 좌표값 CP_old)를 저장하는 영역을 구비한다.

여기서, 체크점의 배치에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 체크점의 배치를 모식적으로 나타내는 설명도이며, (a)는 포지셔너를 X축의 양의 방향으로부터 본 측면도, (b)는 Z축의 양의 방향으로부터 본 평면도를 각각 나타내고 있다. 포지셔너 작업 원점(O_P)은 포지셔너(2)의 회전축(7) 상의 소정 높이에 고정되어 있는 포지셔너 작업 원점 좌표계(X_P, Y_P, Z_P)의 원점(0, 0, 0)이다. 또한, 포지셔너 작업 원점(O_P)은 경사축(6)의 회전에 의해서 스테이지(5)와 함께 회전하여 이동한다. 체크점(C₁~C₄)은 포지셔너 작업 원점(O_P)으로부터의 거리로 규정된다. 이에 따라, 체크점(C₁~C₄)은 워크피스(W)에 대하여 고정되게 된다. 예컨대, 도 3(a)에 나타내는 거리 R_C1, R_C2가 각각 체크점 C₁, C₂를 규정하는 특징량으로서, 후술하는 최대 체크 반경 계산 수단(80)으로 사용된다.

또한, 본 실시예에서는 도 3(a)에 도시하는 바와 같이 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 포지셔너 베이스 원점(O_W)을 예컨대 마루의 면의 소정 점으로 설정하고 있다. 상기한 포지셔너 구조 기억 수단(24)은 이 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 원점(O_W)을 기준으로 해서 포지셔너 작업 원점(O_P)의 좌표값을 기억하고 있다. 이 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)로 표기한 포지셔너 작업 원점을 (P0)로 표기하고, 포지셔너 작업 원점 좌표계(X_P, Y_P, Z_P)로 표기한 포지셔너 작업 원점을 (O_P)로 표기한다. 즉, 도 3에 있어서 같은 위치를 나타내는 포지셔너 작업 원점의 좌표에 대하여, (P0)로 표기한 경우와, (O_P)로 표기한 경우를 구별한다.

도 2를 참조하여, 기억 수단(20)의 설명을 계속한다.

《동작 한계선 기억 수단》

동작 한계선 기억 수단(26)은 포지셔너(2)의 스테이지(5)에 고정된 워크피스(W)에 대하여, 소정의 장해물보다 앞에 미리 지정된 동작 한계선의 위치 좌표를 체크점마다 기억하는 것이다. 이 동작 한계선은 포지셔너(2)의 동작 정지시에 대 응하여 미리 구해진 관성 주행 시간이나 관성 주행 거리에 맞춰서 설정된다. 장해물은 예컨대, 마루의 면(지면)외에, 포지셔너(2) 자체의 기저부, 기둥부, 상부면부(도시 생략) 등이 포함된다. 이하에서는 장해물을 하방의 마루의 면으로 하고, 이 마루의 면에 대한 동작 한계선(Z- 방향의 동작 한계선)에 대하여 설명한다. 단, 설정 가능한 동작 한계선으로서는 X+ 방향, X- 방향, Y+ 방향, Y- 방향, Z+ 방향, 및 Z- 방향의 동작 한계선이 있다. 구체적으로는 포지셔너(2)의 기둥부가 장해물이 되는 경우에는 X- 방향의 동작 한계선이 설정되고, 포지셔너(2)의 상부면부(도시 생략)가 장해물이 되는 경우에는 Z+ 방향의 동작 한계선이 설정되게 된다.

《감속 구간 기억 수단》

감속 구간 기억 수단(27)은 동작 한계선보다 앞에 미리 정해진 감속 개시 위치와, 동작 한계선을 양단으로 하는 구간을 나타내는 감속 구간의 구간폭을 기억하는 것이다. 이 감속 구간은 포지셔너(2)의 동작 정지시에 대응한 관성 주행 시간이나 관성 주행 거리에 맞춰서 설정된다. 여기서, 동작 한계선과 감속 구간의 구체예에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 포지셔너를 X축의 양의 방향으로부터 본 동작 한계선과 감속 구간의 설명도이다. 본 실시예에서는 포지셔너(2)의 동작 한계선 L은 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 좌표값을 파라미터로 해서 설정된다. 예컨대, 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 포지셔너 원점이 배치되는 마루의 면에서 100㎜ 윗쪽의 위치를 동작 한계선으로 하는 경우에는 동작 한계선 L은 「Z- 방향 100㎜」라고 지정한다.

워크피스(W)측(내측)의 감속 개시 위치와, 장해물측(외측)의 동작 한계선 L과의 사이의 영역을 감속 구간 D라고 부른다. 본 실시예에서는 감속 구간 D의 구간폭은 각 동작 한계선 L으로부터 워크피스(W)측(내측)을 향하여 감속 개시 위치까지의 거리를 파라미터로 해서 설정된다. 예컨대, 상기한 바와 같이 마루의 면으로부터 100㎜ 윗쪽의 위치를 동작 한계선 L이라고 함과 아울러, 마루의 면으로부터 200㎜ 윗쪽의 위치를 감속 개시 위치로 하는 경우에는 감속 구간 D는 「Z- 방향 감속 개시 거리 100㎜」라고 지정한다.

다시, 도 2를 참조하여, 제어 장치(1)의 구성의 설명을 계속한다.

<포지셔너 제어 수단>

포지셔너 제어 수단(워크피스 위치 결정 장치 제어 수단)(30)은 어느 체크점이 감속 구간에 진입했다고 판별된 경우에, 포지셔너(2)를 구동하는 포지셔너 모터(M_P)에 감속을 지령하는 것이다. 이 포지셔너 제어 수단(30)은 다음번 위치 제어 수단(90)에서 산출되는 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치와, 포지셔너 모터(M_P)로부터 출력되는 모터 출력 신호(현재 위치)에 따라서, 포지셔너 모터(M_P)로 출력하는 모터 지령 신호를 산출하여, 포지셔너(2)의 스테이지(5)를 다음번 출력 위치로 지정된 위치로 이동시키는 제어를 행한다.

<머니퓰레이터 제어 수단>

머니퓰레이터 제어 수단(아크 용접 로봇 제어 수단)(40)은 체크점이 감속 구간으로 진입했다고 판별된 경우에, 머니퓰레이터(3)를 구동하는 머니퓰레이터 모터(M_M)에 감속을 지령하는 것이다. 이 머니퓰레이터 제어 수단(40)은 다음번 위치 제어 수단(90)에서 산출되는 머니퓰레이터 모터(M_M)의 다음번 출력 위치와, 머니퓰레이터 모터(M_M)로부터 출력되는 모터 출력 신호(현재 위치)에 따라서, 머니퓰레이터 모터(M_M)로 출력하는 모터 지령 신호를 산출하여, 머니퓰레이터(3)에 부착된 용접 토치(9)를 다음번 출력 위치로 지정된 위치로 이동시키는 제어를 행한다.

<용접 제어 수단>

용접 제어 수단(50)은 용접 지령 신호를 용접 전원(P_W)에 출력하는 것이다. 이 용접 제어 수단(50)은 체크점이 감속 구간으로 진입한 경우 즉, 감속 제어 수단(100)으로부터 긴급 감속을 지시받은 때에, 용접 토치(9)로부터 용접 와이어가 보내여지고 있는 상태인 경우에는 용접 와이어의 송급 정지 지령(아크 OFF 지령)을 용접 전원(P)으로 출력한다.

<좌표 변환 수단>

좌표 변환 수단(60)은 소정의 변환 행렬을 이용하여, 포지셔너 작업 원점 좌 표계(X_P, Y_P, Z_P)의 위치 좌표를, 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 위치 좌표로 좌표 변환하는 것이다. 구체적으로는 좌표 변환 수단(60)은 포지셔너 구조 기억 수단(24)에 미리 기억된 포지셔너 작업 원점의 좌표값(O_P)(워크피스(W)에 대하여 고정된 원점)을, 포지셔너 구조 기억 수단(24)에 기억된 포지셔너(2)의 각 축의 각도, 링크 구조, 링크 길이 등에 근거하여, 월드 좌표계 상에 표기한 포지셔너 작업 원점의 좌표값(P0)으로 변환하고, 변환후의 포지셔너 작업 원점의 좌표값(P0)을 좌표 변환 수단(60)에 덮어쓰기 저장한다. 또한, 좌표 변환 수단(60)은 미리 포지셔너 작업 원점 좌표계(X_P, Y_P, Z_P)의 위치 좌표로 지정된 체크점을 월드 좌표값(CP)으로 변환하여 체크점 기억 수단(25)에 저장한다. 예컨대, 좌표 변환 수단(60)은 경사축(6)의 각도(수직 방향으로부터의 회전각)와 포지셔너 작업 원점(P0)까지의 링크 길이(마루의 면으로부터 작업 원점까지의 거리)를 이용하여, 포지셔너 작업 원점(O_P)을 기준으로 한 체크점의 위치 좌표를, 포지셔너 베이스 원점(O_W)을 기준으로 한 위치 좌표로 변환한다. 여기서, 포지셔너 베이스 원점(O_W)의 위치는 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 도시하지 않은 원점을 기준으로 하여 지정되기 때문에, 결국, 체크점의 월드 좌표값(CP)을 계산할 수 있게 된다.

<체크점 갱신 수단>

체크점 갱신 수단(70)은 포지셔너(2)의 동작에 의해서 이동한 체크점의 위치 좌표를 산출하여 체크점 기억 수단(25)에 기억된 위치 좌표를 갱신하는 것이다. 구체적으로는 체크점 갱신 수단(70)은 체크점 기억 수단(25)의 일시 저장 영역에 기억된 체크점 중에서 소정의 체크점(이전번 위치)을 선택하고, 선택한 체크점의 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)상에서의 이전번 위치(CP_old)를 체크점 기억 수단(25)의 저장 영역에 저장한다. 또한, 체크점 갱신 수단(70)은 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치를 이용하여, 선택한 소정의 체크점(이전번 위치)의 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)상에서의 다음번 위치를 계산하여, 체크점 기억 수단(25)의 일시 저장 영역에 저장한다. 또한, 체크점 갱신 수단(70)은 체크점 기억 수단(25)으로부터 전체 체크점을 선택한다.

<최대 체크 반경 계산 수단>

최대 체크 반경 계산 수단(80)은 포지셔너 구조 기억 수단(24) 및 체크점 기억 수단(25)에 기억된 정보에 근거하여, 포지셔너 작업 원점과 각 체크점과의 사이의 거리의 최대값을 계산한다. 계산의 결과 요구된 최대값을, 최대 체크 반경(R_check)이라 한다. 또한, 본 실시예에서는 최대 체크 반경 계산 수단(80)은 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 좌표값에 근거하여, 최대 체크 반경(R_check)을 산출한다. 또한, 도 3에서는 포지셔너 작업 원점과 각 체크점과의 사이의 거리가 같은 경우를 나타내었지만, 일반적으로는 포지셔너 작업 원점과 각 체크점과의 사이의 거리는 각각 다르다.

<다음번 위치 제어 수단>

다음번 위치 제어 수단(90)은 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)과, 머니퓰레이터 다음번 위치 계산 수단(92)과, 감속 처리 수단(93)을 구비하고 있다.

《포지셔너 다음번 위치 계산 수단》

포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)은 교시 프로그램 기억 수단(21)에 기억된 교시 프로그램 또는 교시 펜던트(4)부터의 인칭 지령에 근거해서 포지셔너(2)를 구동하는 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치를 계산하여, 포지셔너 제어 수단(30)에 출력하는 것이다. 또한, 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)은 계산 결과 얻어진 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치를 출력한 후에, 이 산출된 다음번 출력 위치를 새롭게 이전번 출력 위치로 해서 위치 정보 기억 수단(23)에 저장한다. 또한, 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)은 감속 제어 수단(100)으로부터 다음번 출력 위치의 치환을 지시받았을 때에, 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치를, 위치 정보 기억 수단(23)에 저장된 이전번 출력 위치로 치환하여, 포지셔너 제어 수단(30)으로 출력한다.

《머니퓰레이터 다음번 위치 계산 수단》

머니퓰레이터 다음번 위치 계산 수단(92)은 교시 프로그램 기억 수단(21)에 기억된 교시 프로그램 또는 교시 팬던트(4)로부터의 인칭 지령에 근거하여, 머니퓰레이터(3)를 구동하는 머니퓰레이터 모터(M_M)의 다음번 출력 위치를 계산하는 것이다. 또한, 머니퓰레이터 다음번 위치 계산 수단(92)은 계산 결과 얻어진 머니퓰레이터 모터(M_M)의 다음번 출력 위치에 상당하는 모터 지령 신호가 출력된 후에, 이 산출된 다음번 출력 위치를 새롭게 이전번 출력 위치로 해서 위치 정보 기억 수단(23)에 저장한다.

《감속 처리 수단》

감속 처리 수단(93)은 감속 시간 기억 수단(22)에 기억된 통상 감속 시간으로, 포지셔너(2)와 머니퓰레이터(3)가 동시에 감속 정지하도록 속도 계산을 행하는(감속 처리를 행하는) 것이다. 이 감속 처리 수단(93)은 감속 제어 수단(100)으로부터 긴급 감속을 지시받았을 때에, 감속 시간 기억 수단(22)에 기억된 긴급 감속 시간으로, 포지셔너(2)와 머니퓰레이터(3)가 동시에 감속 정지하도록 속도 계산을 행한다. 또한, 본 실시예에서는 감속 처리 수단(93)은 감속 제어 수단(100)으로부터 긴급 감속을 지시받았을 때에, 교시 팬던트(4)에 경고 정보를 출력한다.

<감속 제어 수단>

감속 제어 수단(100)은 감속 구간 판정 요부 판별 수단(101)과, 이동 방향 판별 수단(102)과, 감속 구간 진입 판별 수단(103)과, 동작 한계 판별 수단(104)을 구비하고 있다.

《감속 구간 판정 요부 판별 수단》

감속 구간 판정 요부 판별 수단(101)은 포지셔너(2)의 스테이지(5)의 회전축(7)상의 작업 원점으로부터 동작 한계선까지의 거리와, 작업 원점으로부터 체크점까지의 거리 중 어느 쪽이 큰지를 판별하는 것이다. 구체적으로는 감속 구간 판정 요부 판별 수단(101)은 포지셔너 작업 원점의 월드 좌표값(P0)과 모든 동작 한계선과의 거리가, 최대 체크 반경(R_check)보다 큰지 여부를 판별한다. 이 판별 처리는 체크점이 감속 구간 내에 있는지 여부의 판정을 행할 필요가 있는지를 판별하는 것이다(감속 구간 판정 요부 판별). 포지셔너 작업 원점의 월드 좌표값(P0)과 모든 동작 한계선과의 거리가, 최대 체크 반경(R_check)보다 크면, 가령 체크점이 감속 구간 내로 다음번에 들어가는 경우에도, 모든 동작 한계선을 초과할 가능성이 없다. 따라서, 이 경우에는 감속 처리를 행하지 않는다. 이에 따라, 보다 넓은 작업 영역을 확보할 수 있게 된다.

《이동 방향 판별 수단》

이동 방향 판별 수단(102)은 체크점의 이동 방향이 동작 한계선으로부터 멀어지는 방향인지 여부를 판별하는 것이다. 구체적으로는 이동 방향 판별 수단(102)은 동작 한계선 기억 수단(26)으로부터 대상으로 하는 체크점의 동작 한계선을 선택함과 아울러, 체크점 기억 수단(25)으로부터 대상으로 하는 체크점의 현재의 월드 좌표값 CP과 이전의 월드 좌표값 CP_old를 선택하여, CP_old보다 CP가 보다 동작 한계선에 접근하고 있는지 여부를 판별한다. CP쪽이 CP_old보다 동작 한계선에 가까우면, CP가 동작 한계선에 접근하고 있다고 판정한다. 예컨대, Z- 방향의 동작 한계선의 경우에는 CP의 Z성분을 CP.Z, CP_old의 Z성분을 CP_old.Z라고 하면, CP.Z<CP_old.Z이면, CP는 동작 한계선에 접근하고 있는 것이 된다. 이와 같이 CP가 동작 한계선에 접근하고 있는 경우에는 이동 방향 판별 수단(102)은 다음번 위치 제어 수단(90) 및 용접 제어 수단(50)에 대하여 긴급 감속을 지시한다. 한편, CP가 동작 한계선으로부터 멀어지고 있는 경우에는 지시하지 않는다. 이 때문에, 감속 처리 수단(93)은 감속 처리를 행하지 않는다. 이에 따라, 보다 넓은 작업 영역을 확보할 수 있게 된다. 또한, 이동 방향 판별 수단(102)은 동작 한계선 기억 수단(26)으로부터 전체 동작 한계선을 선택한다.

《감속 구간 진입 판별 수단》

감속 구간 진입 판별 수단(103)은 체크점의 갱신된 위치 좌표에 근거하여, 어느 체크점이 감속 구간에 진입했는지 여부를 판별하는 것이다. 구체적으로는 감속 구간 진입 판별 수단(103)은 체크점 기억 수단(25)으로부터 대상으로 하는 체크점의 월드 좌표값(CP)을 선택함과 아울러, 감속 구간 기억 수단(27)으로부터 감속 구간의 구간폭을 선택하여, 대상으로 하는 체크점이 감속 구간내에 있는지 여부를 판별한다. 이 감속 구간 진입 판별 수단(103)은 대상으로 하는 체크점이 감속 구간 내에 있다고 판별된 경우에, 감속 처리 수단(93)에 대하여 긴급 감속 개시 지령을 출력하여, 긴급 감속을 지시한다.

《동작 한계 판별 수단》

동작 한계 판별 수단(104)은 체크점이 동작 한계선을 넘어 장해물에 접근했는지 여부를 판별하는 것이다. 구체적으로는 동작 한계 판별 수단(104)은 동작 한계선 기억 수단(26)으로부터 대상으로 하는 체크점의 동작 한계선을 선택함과 아울러, 체크점 기억 수단(25)으로부터 대상으로 하는 체크점의 현재의 월드 좌표값 CP을 선택하여, CP가 동작 한계선을 넘었는지 여부를 판별한다. 동작 한계 판별 수단(104)은 CP가 동작 한계선을 넘었다고 판별된 경우에, 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)에 다음번 출력 위치의 치환을 지시한다.

[제어 장치의 동작]

다음으로, 제어 장치(1)의 동작에 대하여 도 5를 참조(적절하게 도 1 내지 도 4를 참조)하여 설명한다. 도 5는 도 2에 나타낸 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 제어 장치(1)는 사전에 최대 체크 반경 계산 수단(80)에 의해서, 최대 체크 반경(R_check)을 산출해 둔다(단계 S1). 그리고, 제어 장치(1)는 교시 프로그램 기억 수단(21)에 기억된 교시 프로그램 또는 교시 펜던트(4)로부터의 인칭 지령에 근거하여, 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)에 의해서, 포지셔너의 다음번 출력 위치를 계산하고, 머니퓰레이터 다음번 위치 계산 수단(92)에 의해서, 머니퓰레이터의 다음번 출력 위치를 계산한다(단계 S2).

계속해서, 제어 장치(1)는 좌표 변환 수단(60)에 의해서, 포지셔너 구조 기억 수단(24)에 미리 기억된 포지셔너 작업 원점의 좌표값(O_P)을 월드 좌표값(P0)으로 변환한다(단계 S3). 그리고, 제어 장치(1)는 감속 구간 판정 요부 판별 수단(101)에 의해서, 포지셔너 작업 원점의 월드 좌표값(P0)과 전체 동작 한계선과의 거리가 최대 체크 반경(R_check)보다 큰지 여부를 판별한다(단계 S4).

단계 S4에 있어서, 포지셔너 작업 원점의 월드 좌표값(P0)과 전체 동작 한계선과의 거리가 최대 체크 반경(R_check)보다 크다는 조건을 만족하지 않는 경우(단계 S4:아니오), 제어 장치(1)는 체크점 갱신 수단(70)에 의해서, 체크점 기억 수단(25)으로부터 소정의 체크점을 선택하여(단계 S5), 선택한 체크점의 월드 좌표계상에서의 이전번 위치(CP_old)를 체크점 기억 수단(25)의 저장 영역에 저장한다(단계 S6). 체크점 갱신 수단(70)은 포지셔너 모터포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치를 이용하여, 선택한 체크점의 월드 좌표계상에서의 다음번 위치(CP)를 계산한다 (단계 S7). 다음으로, 제어 장치(1)는 이동 방향 판별 수단(102)에 의해서, 선택한 체크점의 동작 한계선을 선택하고(단계 S8), 선택한 체크점의 현재의 월드 좌표값 CP 쪽이 이전의 월드 좌표값 CP_old보다 동작 한계선에 가까운지 여부를 판별한다(단계 S9).

단계 S9에 있어서, CP쪽이 CP_old보다 동작 한계선에 가까운 경우(단계 S9:예), 제어 장치(1)은 감속 구간 진입 수단(103)에 의해, 선택한 체크 점의 현재의 월드 좌표값 CP은 감속 구간내에 있는지 여부를 판별한다(단계 S10). CP가 감속 구간내에 없는 경우(단계 S10:아니오), 제어 장치(1)는 동작 한계 판별 수단(104)에 의해서, 선택한 체크점의 현재의 월드 좌표값 CP이 동작 한계선을 넘었는지 여부를 판별한다(단계 S11).

단계 S11에 있어서, CP가 동작 한계선을 넘지 않은 경우(단계 S11:아니오), 제어 장치(1)는 이동 방향 판별 수단(102)에 의해서, 선택한 체크점의 전체 동작 한계선을 선택했는지 여부를 판별한다(단계 S12). 선택한 체크점의 전체 동작 한계선을 선택하지 않는 경우(단계 S12:아니오), 제어 장치(1)는 단계 S8로 돌아간다. 한편, 선택한 체크점의 전체 동작 한계선을 선택한 경우(단계 S12:예), 제어 장치(1)는 체크점 갱신 수단(70)에 의해서, 체크점 기억 수단(25)으로부터 전체 체크점을 선택했는지 여부를 판별한다(단계 S13). 전체 체크점을 선택하지 않는 경우(단계 S13:아니오), 제어 장치(1)는 단계 S5로 돌아간다. 한편, 전체 체크점을 선택한 경우(스텝 S13:예), 제어 장치(1)는 포지셔너 제어 수단(30)에 의해서, 포 지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치와, 모터 출력 신호(현재 위치)에 기초해서, 모터 지령 신호를 산출하여, 포지셔너 모터(M_P)에 출력한다(단계 S14). 그리고, 제어 장치(1)는 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)에 의해서, 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치를 이전번 출력 위치로서 저장하고, 머니퓰레이터 다음번 위치 계산 수단(92)에 의해서, 머니퓰레이터 모터(M_M)의 다음번 출력 위치를 이전번 출력 위치로서 저장한다(단계 S15). 그리고, 제어 장치(1)는 단계 S2로 돌아간다.

또한, 단계 S4에 있어서, 포지셔너 작업 원점의 월드 좌표값(P0)과 전체 동작 한계선과의 거리가 최대 체크 반경(R_check)보다 큰 경우(단계 S4:예), 제어 장치(1)는 단계 S5~S13의 처리를 스킵하고, 단계 S14로 진행한다. 또한, 스텝 S9에 있어서, CP_old 쪽이 CP보다 동작 한계선에 가까운 경우(단계 S9:아니오), 즉, CP가 동작 한계선으로부터 멀어지는 경우, 제어 장치(1)는 단계 S10~S13의 처리를 스킵하고, 단계 S14로 진행한다.

또한, 단계 S10에 있어서, CP가 감속 구간내에 있는 경우(단계 S10:예), 제어 장치(1)는 감속 구간 진입 판별 수단(103)에 의해서, 감속 처리 수단(93)에 대하여 긴급 감속을 지시하고(단계 S16), 단계 S11로 진행한다. 이 긴급 감속의 지시에 의해, 감속 처리 수단(93)은 긴급 감속 시간에 포지셔너(2)와 머니퓰레이터(3)가 동시에 감속 정지하도록 속도 계산을 행함과 아울러, 교시 팬던트(4)에 경고 정보를 출력한다. 따라서, 교시 팬던트는 오류 통지용 경고음을 출력한다. 또 한, 용접 제어부(50)가 아크 OFF 지령을 출력함으로써, 용접 토치(9)로부터의 용접 와이어의 송급이 정지된다.

또한, 단계 S11에 있어서, CP가 동작 한계선을 넘은 경우(단계 S11:예), 제어 장치(1)는 동작 한계 판별 수단(104)에 의해서, 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)에 다음번 출력 위치의 치환을 지시하고(단계 S17), 단계 S12, S13의 처리를 스킵하고, 단계 S14로 진행한다. 단계 S17에 의해서, 포지셔너 다음번 위치 계산 수단(91)으로부터 포지셔너 제어 수단(30)에 출력되는 포지셔너 모터(M_P)의 다음번 출력 위치와 머니퓰레이터 모터(M_M)의 다음번 출력 위치가, 위치 정보 기억 수단(23)에 저장된 각각의 이전번 출력 위치로 치환되어, 포지셔너 모터(M_P)와 머니퓰레이터 모터(M_M)가 급격히 정지한다. 또한, 제어 장치(1)가 단계 S16를 스킵하고 단계 S11에서 '예'의 판정을 행한 경우에, 오류 통지용 경고음의 출력 및 용접 와이어의 송급 정지가 행해져 있지 않은 경우에는 단계 S16과 같이 하여, 경고음의 출력 및 용접 와이어의 송급 정지의 각각의 처리를 실행한다.

또한, 제어 장치(1)는 일반적인 컴퓨터를, 상기 각 수단에서 기능시키는 프로그램에 의해 동작시키는 것으로 실현할 수도 있다. 이 프로그램은 통신 회선을 거쳐서 배포하는 것도 가능하며, CD-ROM이나 플래쉬 메모리 등의 기록 매체에 기입해서 배포하는 것도 가능하다.

본 실시예에 의하면, 제어 장치(1)는 포지셔너(2)의 동작 정지시에 대응한 관성 주행 시간이나 관성 주행 거리에 맞춰 미리 지정된 동작 한계선과, 감속 구간 과, 체크점에 대한 위치 좌표를 각각 기억해 두고, 포지셔너(2)의 동작에 의해서 이동한 체크점이 감속 구간에 진입한 경우에, 포지셔너용 모터(M_P)에 감속을 지령한다. 따라서, 포지셔너(2)에 고정된 워크피스(W)가 장해물에 충돌하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 본 실시예에서는 제어 장치(1)는 포지셔너(2)의 동작에 의해 스테이지(5)에 고정된 워크피스(W)가 장해물과 충돌하지 않도록 제어하는 것으로 해서 설명했지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 포지셔너(2)의 동작에 의해 스테이지(5)나 링크 등이 장해물과 충돌하지 않게 제어하도록 구성해도 된다. 이 경우에는 예컨대, 도 6(a)에 도시하는 바와 같이 워크피스(W)가 아니라 스테이지(5)의 저면단부에 체크점 C₅, C₆을 설정할 수 있다.

또한, 체크점의 배치는 워크피스(W)의 저면단부나 스테이지(5)의 저면단부에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 도 6(b)에 도시하는 바와 같이 워크피스(W)로부터 소정 거리 이격된 공간에 체크점 C₇, C₈을 설정할 수 있다.

또한, 워크피스(W)의 형상은 평면에서 봐서 직사각형의 것으로 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 도 6(c)에 도시하는 바와 같이 평면에서 봐서 육각형이여도 된다. 또한, 그 외의 다각형, 원형이여도 된다. 예컨대, 도 6(c)에 나타내는 육각형의 형상인 경우에는 X축 방향 및 Y축 방향에 가장 돌출되어 있는 점을 둘러싸는 직사각형의 4개의 꼭지점(공간상)에 체크점 C₁₁~C₁₄을 설정할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 동작 한계선은 월드 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되는 것으로 했지만, 머니퓰레이터(3)에 고정된 로봇 베이스의 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되도록 해도 된다. 이 경우에는 머니퓰레이터(3)의 위치 좌표에 연동하여 동작 한계선의 좌표값을 용이하게 변경할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 1 방향의 장해물에 대하여, 하나의 동작 한계선이 설정되는 것으로 했지만, 1 방향의 장해물에 대하여, 워크피스(W)마다의 복수의 동작 한계선이 설정되도록 해도 된다. 또한, 1 방향의 장해물에 대하여, 워크피스(W)의 스테이지(5)상의 배치마다 복수의 동작 한계선이 설정되도록 해도 된다.

또한, 워크피스(W)가 아니라 포지셔너(2)가 장해물과 충돌하지 않도록 제어하는 경우에는 동작 한계선이나 감속 구간을 포지셔너(2)에 대하여 지정하도록 구성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 제어 장치(1)의 감속 제어 수단(100)은 감속 구간 판정 요부 판별 수단(101)과, 이동 방향 판별 수단(102)과, 감속 구간 진입 판별 수단(103)과, 동작 한계 판별 수단(104)을 구비하는 베스트 모드로서 설명했지만, 감속 구간 진입 판별 수단(103)이 필수 구성이고, 다른 구성은 반드시 포함되어 있지 않아도 된다.

실시예

본 발명의 효과를 확인하기 위해서 본 실시예에 관한 제어 장치(1)에 설정되는 파라미터의 관계를 구했다. 도 7은 실시예에서 설정되는 감속 구간과 동작 한 계선의 구체예를 나타내는 설명도이다. 포지셔너(2)의 스테이지(5)를 상하축을 따라 가장 하강시킨 모양을 도 7(a)에 나타낸다. 또한, 스테이지(5)에 고정되는 워크피스(W)의 폭(Y 방향)은 「3400㎜」으로 했다. 또한, 체크점 C₁, C₂는 워크피스(W)의 저면의 폭 방향 양단부에 설정했다. 또한, 스테이지(5)의 회전축 상에서 마루의 면으로부터 「1000㎜」인 점을 포지셔너 작업 원점으로 해서 경사축(6)에 일치시켰다. 또한, 월드 좌표계(X_W, Y_W, Z_W)의 포지셔너 원점은 마루의 면의 소정 위치에 배치했다. 또한, 동작 한계선 L은 「Z- 방향 35㎜」으로 했다. 또한, 감속 구간 D는 「Z- 방향 감속 개시 거리 250㎜」로 했다. 이 감속 구간 D는 포지셔너(2)의 상하축의 관성 주행 거리를 「20㎜」, 경사축에 있어서 재생시 최고 속도로부터 감속 정지하기까지의 관성 주행 각도를 「8.6deg」로 한 것에 상당한다.

도 7(b)는 도 7(a)에 나타낸 스테이지(5)를 경사시켜 체크점 C₂가 감속 개시 위치에 달했을 때의 모양을 도시하는 도면이다. 여기서, 가령, 스테이지(5)를 더 경사시켜 체크점 C₂가 동작 한계선 L에 이르렀을 때의 워크피스를 파선으로 나타낸다. 이 경우, 체크점 C₂가 감속 개시 위치에 이르렀을 때의 경사축의 각도와, 체크점 C₂가 동작 한계선 L에 이르렀을 때의 경사축의 각도와의 차 θ₁는 「9.3deg」였다.

또한, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이 상하축을 따라 스테이지(5)를 최하단으로부터 655㎜ 이상 상승시킨 경우, 즉, 경사축의 중심을 마루 면에서 「1665㎜ 이 상」인 위치에 배치시킨 경우에는 워크피스(W)의 폭과 같은 반경 1700㎜(직경 Ø3400㎜)인 원주가 동작 한계선 L을 초과하지 않기 때문에, 체크점 C₂도 동작 한계선 L을 초과하는 일이 없다. 이 때문, 스테이지(5)를 최하단으로부터 655㎜ 이상 상승시킨 경우에는 가령 체크점 C₂가 감속 구간 D에 들었다고 해도, 오류 통지용 경고음은 출력되지 않고, 포지셔너(2)는 통상대로 동작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치의 개요를 모식적으로 나타내는 구성도,

도 2는 도 1에 나타낸 제어 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도,

도 3은 체크점의 배치를 모식적으로 나타내는 설명도로, (a)는 포지셔너를 X축의 양의 방향으로부터 본 측면도, (b)는 Z축의 양의 방향으로부터 본 평면도,

도 4는 포지셔너를 X축의 양의 방향으로부터 본 동작 한계선과 감속 구간의 설명도,

도 5는 도 2에 나타낸 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트,

도 6은 체크점의 배치예를 나타내는 설명도로, (a) 및 (b)는 X축의 양의 방향으로부터 본 측면도, (c)는 Z축의 양의 방향으로부터 본 평면도,

도 7은 실시예로 설정되는 감속 구간과 동작 한계선의 구체예를 나타내는 설명도.

Claims

워크피스를 고정하는 스테이지와, 상기 고정된 워크피스를 3차원 공간의 소정 위치에 배치시키는 경사축과 회전축과 상하축을 가진 워크피스 위치 결정 장치를 제어하는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치로서,

상기 워크피스 위치 결정 장치에 대하여, 또는 상기 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스에 대하여, 소정의 장해물보다 앞에 미리 지정된 동작 한계선의 위치 좌표를 기억하는 동작 한계선 기억 수단과,

상기 동작 한계선보다 앞에 미리 정해진 감속 개시 위치와, 상기 동작 한계선을 양단으로 하는 구간을 나타내는 감속 구간의 구간 폭을 기억하는 감속 구간 기억 수단과,

상기 워크피스 위치 결정 장치에 대하여, 또는 상기 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스에 대하여 설정된 1 이상의 체크점의 위치 좌표를 기억하는 체크점 기억 수단과,

상기 워크피스 위치 결정 장치의 동작에 의해서 이동한 상기 체크점의 위치 좌표를 산출하여 상기 체크점 기억 수단에 기억된 위치 좌표를 갱신하는 체크점 갱신 수단과,

상기 체크점의 상기 갱신된 위치 좌표에 근거하여, 상기 어느 체크점이 상기 감속 구간에 진입했는지 여부를 판별하는 감속 구간 진입 판별 수단과,

상기 어느 체크점이 상기 감속 구간에 진입했다고 판별된 경우에, 상기 워크 피스 위치 결정 장치를 구동하는 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 감속을 지령하는 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단

을 포함하는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 워크피스 위치 결정 장치에 고정된 워크피스는 아크 용접 로봇에 부착된 용접 토치로부터 보내지는 용접 와이어에 의해 용접되고,

상기 체크점이 상기 감속 구간에 진입한 경우에, 상기 아크 용접 로봇을 구동하는 아크 용접 로봇용 모터에 감속을 지령하는 아크 용접 로봇 제어 수단과,

상기 체크점이 상기 감속 구간에 진입한 경우에, 상기 용접 와이어의 송급 정지를 지령하는 용접 제어 수단

을 더 포함하는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 감속 구간은 상기 동작 한계선으로부터의 거리를 파라미터로 해서 설정되는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 워크피스 위치 결정 장치의 상기 스테이지의 회전축상의 작업 원점으로부터 상기 동작 한계선까지의 거리와, 상기 작업 원점으로부터 상기 체크점까지의 거리 중 어느 쪽이 큰지를 판별하는 감속 구간 판정 요부 판별 수단

을 더 구비하되,

상기 작업 원점으로부터 상기 체크점까지의 거리가 크다고 판별된 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단은 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 감속을 지령하고, 상기 아크 용접 로봇 제어 수단은 상기 아크 용접 로봇용 모터에 감속을 지령하며, 상기 용접 제어 수단은 상기 용접 와이어의 송급 정지를 지령하는

워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 체크점의 이동 방향이 상기 동작 한계선으로부터 멀어지는 방향인지 여부를 판별하는 이동 방향 판별 수단을 더 구비하고,

상기 체크점의 이동 방향이 상기 동작 한계선에 접근하는 방향이라고 판정되고, 또한 상기 체크점이 상기 감속 구간에 진입한 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단은 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터에 감속을 지령하고, 상 기 아크 용접 로봇 제어 수단은 상기 아크 용접 로봇용 모터에 감속을 지령하며, 상기 용접 제어 수단은 상기 용접 와이어의 송급 정지를 지령하는

워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 5 항에 있어서,

외부로부터 정지 커맨드가 입력된 경우의 감속 시간을 나타내는 통상 감속 시간보다 짧은 시간을 나타내는 긴급 감속 시간을 기억한 감속 시간 기억 수단

을 더 구비하되,

상기 체크점의 이동 방향이 상기 동작 한계선에 접근하는 방향이라고 판정된 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단은 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터를 상기 긴급 감속 시간으로 감속시키는 지령을 생성하는

워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 체크점이 상기 동작 한계선을 넘어 상기 장해물에 접근했는지 여부를 판별하는 동작 한계 판별 수단

을 더 구비하되,

상기 체크점이 상기 동작 한계선을 넘었다고 판별된 경우에, 상기 워크피스 위치 결정 장치 제어 수단은 해당 체크점이 상기 동작 한계선을 넘기 전에 갱신된 위치 좌표로 되돌리도록 상기 워크피스 위치 결정 장치용 모터를 회전시키는 지령을 생성하는

워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 동작 한계선은 월드 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 동작 한계선은 상기 아크 용접 로봇에 고정된 로봇 베이스 좌표계의 좌표값을 파라미터로 해서 설정되는 워크피스 위치 결정 장치의 제어 장치.