JP5670147B2 - アーク溶接ロボット制御装置 - Google Patents
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Description
上記の機械座標系やツール座標系等の軸方向は、ワークの形状や作業領域に応じた方向ではないために、手動操作の際も所望の方向へ移動させる操作が煩雑になるという問題がある。
本発明の目的は、作業プログラムの教示又は教示修正時に、溶接環境又は作業プログラムの教示内容等の教示対象に応じて最適な手動操作座標系が自動設定されることにより、教示修正における座標系選択に必要な操作を低減することができるアーク溶接ロボット制御装置を提供することにある。
図1に示す、アーク溶接ロボット制御装置(以下、単にロボット制御装置という)RCは、作業台16上のワークWに対してアーク溶接を自動で行うように溶接作業を行う6軸(すなわち、6個の関節軸)のマニピュレータ10を制御する。同図では、例として作業台16が1台のみの場合を示しているが、通常は、複数の作業台が設置される。又、作業台16は、単にワークWを設置するだけのフロアに固定された作業台としてもよいし、ワークWに対する溶接姿勢を最適に維持するためのポジショナとしてもよい。作業台16としてポジショナを採用する場合は、ロボット制御装置RCによってポジショナの軸が駆動制御される。
前記CPU50は座標系自動設定手段及び報知手段に相当する。前記記憶部56は、記憶手段に相当する。
まず、本実施形態で使用する座標系について説明する。
(1.ベース座標系Cb)
ベース座標系Cbは、図1、図3に示すようにマニピュレータ10に固有の座標系である。ベース座標系Cbは、原点Obがマニピュレータ10の基準位置に設定されるとともに、マニピュレータ10が地面に据え付けられたときのマニピュレータ10のベース底面と平行な水平面が基準面Xb−Ybとされ、基準面Xb−Ybからマニピュレータ10に向かう方向がZb軸とされた右手直交座標系である。この結果、ベース座標系Cbは、原点Ob及び軸方向(Xb,Yb,Zb)を有する。
テーブル座標系Cwは、ユーザ座標系、すなわち、手動操作座標系であり、図5に示すように作業台16のワーク載置面16aを基準に設定され、原点Ow及び軸方向(Xw,Yw,Zw)を有する右手直交座標系である。
(3.溶接線座標系Cr)
図3に示すように、溶接線座標系Crは、ユーザ座標系、すなわち、手動操作座標系であり、ワークW上におけるアーク溶接区間内の教示点P4,P5に基づいて算出される座標系であり、原点Or及び軸方向(Xr,Yr,Zr)を有する右手直交座標系である。
次に、手動操作座標系を教示対象に関連付けする方法について説明する。ここで述べる教示対象とは、マニピュレータ10の作業内容が記憶された作業プログラム、または作業プログラムに記憶されたアーク溶接区間、またはワークWが設置された作業ステーション(作業台16又はポジショナ)である。
<1.作業プログラムとの関連付け>
作業プログラムに手動操作座標系を関連付けする場合について説明する。
各作業プログラムは、図8に示すようにヘッダ部60とデータ部70とを備えている。ヘッダ部60は、プログラム名、コメントが記述されている。データ部70は、作業経路上の教示点、及び各教示点で実行される各種コマンド、及び、当該コマンドの各種パラメータ等が記述されている。上述したヘッダ部60に、作業プログラムと関連付ける手動操作座標系を記憶可能なように構成しておく。このことにより、作業プログラムと手動操作座標系との関連付けが行われる。
<2.アーク溶接区間との関連付け>
次にアーク溶接区間に手動操作座標系を関連付けする場合について説明する。図8は、作業プログラムのデータ構造を示している。同図に示すように、作業プログラムは、ヘッダ部60と、データ部70とからなる。本例のヘッダ部60は、プログラム名、コメントが記述されている。
図8に示すように、アーク溶接開始命令ASのパラメータの1つとして、手動操作座標系が設定されることにより、関連付けが行われる。アーク溶接区間における手動操作座標系は、一般的には溶接線座標系Crであるが、限定されるものではなく、テーブル座標系Cw等の他の座標系であってもよい。すなわち、作成済みの作業プログラムの動作を確認する際など、当該作業プログラムが作業者によって選択され、且つアーク溶接区間内にトーチTが位置している間は、前記座標系記憶領域に記憶された手動操作座標系が自動的に選択される。なお、図8において、S1〜Snは、教示点であり、位置姿勢座標値が記述されている。また、「MOVE」は移動命令である。「LINE」は直線補間命令である。
<3.作業ステーション(作業台16又はポジショナ)の関連付け>
次にワークWが設置された作業台に手動操作座標系を関連付けする場合について説明する。
<1.作業プログラムに手動操作座標系が関連付けされている場合>
さて、上記のように構成されたロボット制御装置RCにおいて、作業プログラムをチェック運転する際の作用を図6のフローチャートを参照して説明する。
作業プログラムの各処理工程には、教示点を示す位置姿勢座標値及びその教示点で行われる溶接開始、溶接終了等の各種指令等が記述されている。チェック運転時には、マニピュレータ10の位置姿勢制御が各処理工程に記述された教示点の位置姿勢座標値に基づいてシーケンス順に行われる。以下の説明では、説明の便宜上、位置姿勢制御を含めて単に「教示点に移動」すると表現する。
CPU50は、ステップT10において、作業プログラムが選択されるとともに図1に示すモード切替キー40bによりチェック運転モードに切り替えられると、ステップT20において、選択された作業プログラムに関連付けられた手動操作座標系を自動的に選択する。又、CPU50は、ティーチペンダントTPに対して、選択された作業プログラムに関連付けされた手動操作座標系に設定した旨の信号を出力する。ティーチペンダントTPの図示しないCPUは、出力された手動操作座標系に設定した旨の信号に基づいて、表示装置30にその旨を表示する。この結果、作業者は、表示装置30に表示された報知内容を見て設定された手動操作座標系を知ることができる。
ステップT40において、作業者によるモード切替キー40bの切り替えにより教示修正モードに切り替えられた場合は、ステップT50に移行する。モード切替キー40bの切り替えがない場合は、ステップT70に移行する。
前記ロボット制御装置RCでは、チェック運転モードで作業プログラムの教示データを修正する際に、作業プログラムに手動操作座標系として溶接線座標系が関連付けされていると、自動的に溶接線座標系が設定される。このため、作業者は、教示データの修正のためにティーチペンダントTPでマニピュレータ10をジョグ送りする際に、自動的に設定された溶接線座標系の下で、マニピュレータ10をジョグ送りができる。
次に、図8に示すように、作業プログラムに記述されたアーク溶接区間に手動操作座標系が関連付けられている場合について説明する。
そして、例えば、図4に示すように、第1〜第3区間に溶接線座標系Cr1〜Cr3がそれぞれ関連付けされていると、それぞれの教示点S1,S2,S3において、溶接線座標系Cr1〜Cr3が自動的に設定される。このため、各教示点において、作業者は、教示データの修正のためにティーチペンダントTPでマニピュレータ10をジョグ送りする際に、各教示点において、自動的に設定された溶接線座標系Cr1〜Cr3の下で、マニピュレータ10を次のS2,S3,S4へジョグ送りができる。
この場合、図9、図10に示すように、作業ステーション(作業台またはポジショナ)の識別番号と手動操作座標系との関連付けが行われている場合について説明する。
(1) 本実施形態のロボット制御装置RCは、マニピュレータ10を手動操作するためのテーブル座標系Cw、溶接線座標系Cr(手動操作座標系)を、作業プログラム、または作業プログラムに記憶されたアーク溶接区間、または加工対象物であるワークWが設置された作業ステーション、またはワークWを搭載するためのポジショナ(教示対象)を、作業プログラムに関連付けて記憶する記憶部56(記憶手段)を備える。又、ロボット制御装置RCは、作業プログラムの教示修正時にマニピュレータ10を手動操作するティーチペンダントTP(手動操作手段)を備える。又、ロボット制御装置RCは、教示修正時に作業プログラムと関連付けされたテーブル座標系Cw、又は溶接線座標系Cr(手動操作座標系)を自動設定するCPU50(座標系自動設定手段)を備える。そして、CPU50は、制御手段として教示修正時に、ティーチペンダントTPによる操作指令があったとき、設定したテーブル座標系Cw、又は溶接線座標系Cr(手動操作座標系)でマニピュレータ10を制御する。
・ 前記実施形態では、手動操作座標系を、テーブル座標系Cw、溶接線座標系Crとしたが、限定されるものではなく、トーチ姿勢に依存するツール座標系、ポジショナの姿勢に依存するワーク座標系、絶対的な基準となるワールド座標系であってもよい。
50…CPU(座標系自動設定手段、及び報知手段)、
56…記憶部(記憶手段)、RC…ロボット制御装置、
RC…アーク溶接ロボット制御装置、
TP…ティーチペンダント(手動操作手段)、T…トーチ、W…ワーク、
Cr,Cr1,Cr2,Cr3…溶接線座標系。
Claims (2)
- 手動操作手段を操作することにより、トーチを備えるマニピュレータを手動操作座標系に従ってジョグ送りするアーク溶接ロボット制御装置において、
前記手動操作座標系は、溶接線座標系を含み、
前記溶接線座標系を、前記マニピュレータの作業内容が記憶された作業プログラムが規定するアーク溶接区間と関連付けて記憶する記憶手段と、
前記アーク溶接区間に前記トーチが位置したときに前記手動操作座標系として前記溶接線座標系を自動的に設定する座標系自動設定手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボット制御装置。 - 前記座標系自動設定手段が前記手動操作座標系として前記溶接線座標系を自動的に設定したとき、設定された前記溶接線座標系を作業者に報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接ロボット制御装置。
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