アーク溶接ロボットの制御装置及びプログラム
【課題】溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチの少なくとも狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られるアーク溶接ロボットの制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１０は、１つの指令に応じてマニピュレータＭ１を駆動制御し、指定距離に基づいてレーザ変位センサＬＳを、第１センシング点から第２センシング点に移動させる。制御装置１０は指令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した両センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づきマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、位置・姿勢に基づき逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求め記憶する。
【解決手段】制御装置１０は、１つの指令に応じてマニピュレータＭ１を駆動制御し、指定距離に基づいてレーザ変位センサＬＳを、第１センシング点から第２センシング点に移動させる。制御装置１０は指令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した両センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づきマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、位置・姿勢に基づき逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求め記憶する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接ロボットにおいて、センシングを行うことにより、所望のトーチ姿勢を実現する手段としてはラインレーザセンサによる溶接線倣いがよく知られている。溶接線倣いでは、所望の狙い角、前進後退角を予め設定しておくと、倣いで得られる開先軌道及び開先情報に基づいて狙い位置とトーチ姿勢を開先に合わせてリアルタイムに調整できる技術が実現されている（特許文献１、特許文献２参照、以下、従来技術１という）。
【０００３】
又、アーク溶接ロボットでは、アーク溶接用センサとしてタッチセンサを使用する従来技術（特許文献３参照）も広く知られている（以下、従来技術２という）。さらに、ラインレーザセンサにより、ワークの開先位置検出を行う技術も知られている（以下、従来技術３という）。なお、特許文献４は、出願時の技術水準を示す文献である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９８１６３号公報
【特許文献２】特開平５−１２３８６６号公報
【特許文献３】特開平５−２００５５１号公報
【特許文献４】特開２００８−２２１２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、溶接線倣いの従来技術１では、以下の２つの問題があり、この場合のアーク溶接では、位置倣いはもちろんのこと、トーチ姿勢制御も行えない。
（１） 溶接線倣いでは、特徴点をつなぎ合わせた溶接線軌道を得る必要があるが、前提としては、ある程度の溶接長が必要となるため、短ピッチ溶接には適用できない。なお、図１３において、溶接トーチ１００と前記溶接トーチ１００に対してオフセットして取付けられたレーザセンサ１１０が、一対の金属板が重ね合わされて形成されたワークＷの前記開先１２０に所定のピッチＰｉでアーク溶接を行う場合が示されている。前記オフセットは、倣いを行う場合のレーザセンサ１１０の先見距離Ｌとなる。先見距離Ｌは、溶接トーチ１００の先端と溶接進行方向側に所定距離離間したツール座標系上のレーザポイント間の距離をいう。このような場合、配置された複数の溶接部位１３０において、各溶接部位１３０の溶接開始点と溶接終了点間のピッチＰｉ（溶接長）が、溶接トーチ１００とレーザセンサ１１０の先見距離Ｌよりも短いと、溶接線倣いのアーク溶接はできないことになる。
【０００６】
（２） 図１４に示すように、半径ｒがトーチ〜レーザ間の距離（先見距離Ｌ）の２〜３倍以下の円周溶接には適用できない。この理由は、倣いながら溶接を行おうとすると、レーザセンサ１１０の視野範囲から溶接開先が外れるためである。
【０００７】
又、従来技術２では、上記（１）（２）のワークＷに対して位置ずれを補正することができる。トーチ姿勢の補正については以下の第１の補正方法と、第２の補正方法の２種類に大別される。第１の補正方法は、トーチ姿勢については教示姿勢を保持するものである。第２の補正方法は、各点の位置ずれ量から溶接線の回転ずれを算出し、トーチ姿勢に反映するものである。
【０００８】
ところが、第１の補正方法では、ワークが回転ずれを起こした場合に、溶接対象のワークに対してトーチ姿勢が所望の角度にならない場合がある。
又、第２の補正方法では、ワークが回転ずれを起こした場合にも回転ずれに応じた姿勢に修正することができる。しかし、姿勢を求めるためにはロボット言語プログラミングによる数十行の計算が溶接線毎に必要となり、実用的ではない。
【０００９】
ワークの開先位置検出をラインレーザセンサにより行う従来技術３では、上記（１）（２）のワークに対して開先に対する二次元の位置ずれ補正を行うことができる。しかし、トーチ姿勢についてはタッチセンサを有する従来技術２と同様の問題がある。
【００１０】
又、従来のラインレーザセンサによる開先位置検出で、溶接教示点とそこからずらした点の２点をそれぞれ教示した場合、当該２点でのそれぞれのセンシング結果を使い、溶接進行方向や開先に対する狙い角をその都度求めることを溶接教示点毎に行えば、所望のトーチ姿勢を求められる。しかし、従来は、１点毎にロボット言語プログラミングによる数十行の計算が必要となり、実用的ではない。 本発明の目的は、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチの少なくとも狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。
【００１１】
又、本発明の目的は、溶接線座標系を活用することにより、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。
【００１２】
又、本発明の目的は、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークに対する絶対位置・姿勢が直接求めることにより、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置を要旨とするものである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１において、前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶することを特徴とする。
請求項３の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、コンピュータを、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラムを要旨とするものである。
【００１５】
請求項４の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置を要旨とするものである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４において、前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角を記憶することを特徴とする。
請求項６の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、コンピュータを、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラムを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１、請求項４の発明によれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチの少なくとも狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。
【００１８】
又、請求項１、請求項４の発明によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。
【００１９】
又、請求項１、請求項４の発明によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。
【００２０】
請求項２、請求項５の発明によれば、教示時に所望の溶接トーチの姿勢を設定することができる。
請求項３、請求項６の発明によれば、プログラムにより、請求項１、請求項４のアーク溶接のロボットの制御装置に記載の効果を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は一実施形態のロボットの制御装置のブロック図、（ｂ）は同じくティーチペンダントＴＰの概略図。
【図２】（ａ）はツール座標系の説明図、（ｂ）はレーザ変位センサＬＳの取付状態を示すレーザ変位センサＬＳの斜視図。
【図３】ロボット制御装置ＲＣのブロック図。
【図４】開先の位置検出の説明図。
【図５】狙い角の説明図、
【図６】（ａ）は溶接線座標系の説明図、（ｂ）は前進後退角の説明図。
【図７】ツール座標系、センサ座標系、メカニカルインターフェース座標系との関係の説明図。
【図８】教示作業プログラムの例を示す説明図。
【図９】教示モードの位置センサ、溶接トーチとの位置の説明図。
【図１０】検出及び演算されたポーズの説明図。
【図１１】第２実施形態の開先の位置検出の説明図。
【図１２】第２実施形態の溶接線座標系の説明図。
【図１３】短ピッチ溶接の説明図。
【図１４】円弧半径が小さい場合の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るアーク溶接ロボット（以下、溶接ロボットという）の制御装置を具体化した一実施形態を図１〜９を参照して説明する。
図１は溶接ロボットの制御装置１０の構成を示すブロック図である。溶接ロボットの制御装置１０は、ワーク（作業対象物）Ｗに対してアーク溶接を自動で行うように制御するものである。溶接ロボットの制御装置１０は、溶接作業を行うマニピュレータＭ１と、マニピュレータＭ１を制御するロボット制御装置ＲＣと、ワークＷの形状を検出する位置センサとしてのレーザ変位センサＬＳとを備える。
【００２３】
又、ロボット制御装置ＲＣには、可搬式操作部としてのティーチペンダントＴＰが接続されている。図１（ａ）に示すようにティーチペンダントＴＰにはテンキーや各種のキーからなるキーボード４１及び液晶表示装置等からなるディスプレイ４２が設けられている。前記キーボード４１により各種の教示データがロボット制御装置ＲＣに入力される。本実施形態のティーチペンダントＴＰは可搬式操作手段に相当する。
【００２４】
マニピュレータＭ１は、フロア等に固定されるベース部材１２と、複数の軸を介して連結された複数のアーム１３とを備える。最も先端側に位置するアーム１３の先端部には、溶接トーチ１４が設けられる。溶接トーチ１４は、溶加材としてのワイヤ１５を内装し、図示しない送給装置によって送り出されたワイヤ１５の先端とワークＷとの間にアークを発生させ、その熱でワイヤ１５を溶着させることによりワークＷに対してアーク溶接を施す。アーム１３間には複数のモータ（図示しない）が配設されており、モータの駆動によって溶接トーチ１４を前後左右に自在に移動できるように構成されている。なお、前後とは、溶接トーチ１４が溶接線に沿って進行する方向を前とし、その１８０度反対方向を後ろとする。又、左右とは進行する方向を人が向いたときを基準として、左右という。
【００２５】
ロボット制御装置ＲＣは、図３に示すようにコンピュータからなる。すなわち、ロボット制御装置ＲＣはＣＰＵ（中央処理装置）２０、マニピュレータＭ１を制御するための各種プログラムや、各種の開先形状に応じて用意された複数の画像解析プログラムを記憶する書換可能なＥＥＰＲＯＭ２１や、作業メモリとなるＲＡＭ２２、各種データを記憶する書換可能な不揮発性メモリからなる記憶部２３を備える。ＣＰＵ２０は、制御手段、演算手段に相当する。記憶部２３は、姿勢記憶手段、距離記憶手段、保存手段に相当する。
【００２６】
記憶部２３は、第１記憶領域２３ａ、及び第２記憶領域２３ｂ等の記憶領域を有する。第１記憶領域２３ａはレーザ変位センサＬＳにて視野範囲ＦＯＶ（図４参照）を測定して得られた距離情報（測距データ）を記憶するための領域である。第２記憶領域２３ｂには、教示時にティーチペンダントＴＰのキーボード４１にて入力された狙い角、前進後退角、第１センシング点と第２センシング点の距離、教示点の位置、及び教示位置において入力された位置決め命令、直線補間命令等の各種命令を含む教示データを記憶する。
【００２７】
ロボット制御装置ＲＣは、前記モータを駆動制御することにより、予め設定された教示データの主軌道に沿って溶接トーチ１４を動作させる。又、ロボット制御装置ＲＣは、溶接電流及び溶接電圧といった溶接条件を溶接電源ＷＰＳに対して出力し、溶接電源ＷＰＳからパワーケーブルＰＫを通じて供給される電力によって溶接作業を行わせる。
【００２８】
レーザ変位センサＬＳは、レーザの発光及び受光によりワークＷまでの距離を測定する走査型のレーザ変位センサであり、溶接トーチ１４に搭載される。レーザ変位センサＬＳは、レーザをワークＷに向けて発光する発光部と、ワークＷで反射したレーザを受光する受光部等（ともに図示しない）を備える。前記発光部で発光されたレーザは、ワークＷで乱反射され、受光部で受光される。受光部は、例えばＣＣＤラインセンサ（ラインレーザセンサ）により構成されており、視野範囲ＦＯＶにおけるレーザ変位センサＬＳからワークＷまでの距離を測定するようにされている。
【００２９】
又、ロボット制御装置ＲＣは、レーザ変位センサＬＳを駆動制御し、測定されるレーザ変位センサＬＳとワークＷ間の距離（距離情報）に基づいて開先位置を検出する。
レーザ変位センサＬＳは、レーザ照射方向がツール座標系のいずれかの軸と平行となるようにセンサヘッドＬＳａが取り付けられている。図２（ａ）にはツールである溶接トーチ１４が示されている。ここでツール座標系は図２（ａ）のように、溶接トーチ１４の軸心にＺ軸を一致させたものとして表わされる。そして、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように溶接トーチ１４に対して、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａはレーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＸ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｘ軸に平行になるように取り付けされる。レーザ変位センサＬＳ（すなわち、図２（ｂ）に示すセンサヘッドＬＳａ）は、溶接トーチ１４の先端から溶接進行方向側に所定距離離間した位置にレーザ照射するようにされている。溶接トーチ１４の先端と溶接進行方向側に所定距離離間したツール座標系上のレーザポイント間の距離をセンサの先見距離Ｔという。
【００３０】
又、ロボット制御装置ＲＣには、溶接作業が行われる前に、溶接が行われる際のマニピュレータＭ１の動作及び溶接条件等を示す教示データがティーチペンダントＴＰを介して入力され記憶部２３の第２記憶領域２３ｂに記憶されている。なお、以下では、特に断らない限り、「教示する」とはティーチペンダントＴＰを使用して入力することをいう。
【００３１】
（作用）
上記のように構成された溶接ロボットの制御装置１０の作用を説明する。
まず、開先位置の検出を行うための教示方法について説明する。
【００３２】
開先位置の検出を行うための教示は、教示点となるセンシング点に溶接トーチ１４を位置させた状態で、位置決め命令又は直線補間命令を教示し、次に、「開先検出＆ポーズ演算命令」、すなわち、開先検出とポーズ演算の処理命令を教示する。なお、開先検出は、開先位置検出と同義で使用する。
【００３３】
そして、上記のように「開先検出＆ポーズ演算命令」があった場合、センシング点において、開先位置の検出、トーチ姿勢（狙い角、前進後退角）の算出、及び溶接線座標系の算出がそれぞれ行われる。
【００３４】
（１．開先検出）
開先検出は、図４に示すように、センシング点Ａ１と、センシング点Ａ１から指定距離だけセンサ取付け方向（すなわち、溶接進行方向）に平行移動した点Ａ２においてそれぞれ開先位置の検出を行う。センシング点Ａ１は第１センシング点、Ａ２は第２センシング点に相当する。図４において、ＦＯＶは、レーザ変位センサＬＳの視野範囲を示している。レーザ変位センサＬＳは、この視野範囲ＦＯＶの測距データに基づいて開先位置を検出する。
【００３５】
点Ａ２のマニピュレータＭ１の位置・姿勢は、センシング点Ａ１の位置と指定距離、及びセンシング点Ａ１における姿勢に基づいてＣＰＵ２０により自動演算される。前記指定距離は、予めティーチペンダントＴＰで入力され、記憶部２３の第２記憶領域２３ｂに記憶されている。指定距離は、ワーク形状により、ロボット動作範囲内で指定できる。もちろん、先見距離Ｔより短い距離でもよい。
【００３６】
なお、開先検出中、すなわちセンシング点Ａ１，点Ａ２のそれぞれに溶接トーチ１４が位置しているとき、マニピュレータＭ１は停止している。
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１、及び点Ａ２を変換行列ＴＴＣを使用して、センサ座標系に変換した後に、レーザ変位センサＬＳが出力した検出点座標分をシフトした点をＡ１’（サーチ１点目），Ａ２’（サーチ２点目）とする。
【００３７】
この開先位置の検出は、例えば溶接開始点、及び溶接終了点を検出するためにそれぞれ行われることになる。
ここで、前記変換行列について説明する。
【００３８】
図７には、ツールとしての溶接トーチ１４に関するツール座標系と、レーザ変位センサＬＳ、センサ座標系及びメカニカルインターフェース座標系の関係を示している。なお、図７において、溶接トーチ１４は出力フランジ４０に対してブラケット５０を介して取付けされている。レーザ変位センサＬＳで得られた開先位置に、指定したトーチ姿勢で移動できるロボットのポーズ（姿勢）を求めるためには、ツール座標系とセンサ座標系の前記変換行列ＴＴＣが必要となる。
【００３９】
図７において、マニピュレータＭ１が６軸ロボットを構成している場合、ロボットの第６軸の中心である出力フランジ４０を原点とするメカニカルインターフェース座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）から、センサ座標系（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）への変換行列は、Ｊ６ＴＣである。又、メカニカルインターフェース座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）から、ツール座標系（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）への変換行列は、Ｊ６ＴＴである。ツール座標系からセンサ座標系の変換行列はＴＴＣである。
【００４０】
このとき、ツール座標系から見たセンサ座標系への変換行列ＴＴＣは、以下のようになる。
【００４１】
【数１】
で求められる。
【００４２】
（２．溶接線座標系の演算）
ＣＰＵ２０は、溶接線座標系の演算を行う。具体的には、ＣＰＵ２０は、図６（ａ）に示すように溶接進行方向として、点Ａ１’、点Ａ２’を含む進行方向ベクトル
【００４３】
【数２】
を溶接線座標系のＺ軸とし、Ｘ軸を前記Ｚ軸を法線とする平面に対して前記測距データに基づいて前記画像解析プログラムにより公知の方法で求めた開先基準角を投影したものとする。又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＹ軸を右手系で決定する。
【００４４】
なお、開先基準角の求め方は、公知であるため、簡単に説明するが、センシング点Ａ１で測定した視野範囲ＦＯＶの測距データに基づいて特徴点を求め、特徴点をつなぎ合わせることにより、開先内の特徴線を得て、前記特徴線を開先基準角（開先法線ともいう）とする。
【００４５】
（３．狙い角の反映）
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして狙い角が教示される。図５に示すように狙い角は、溶接線座標系のＹ軸を基準(０度)として、Ｚ軸左ネジ周りの角度で定義する。
【００４６】
上記教示された狙い角を反映させるため、θUAを所望の狙い角、すなわち、教示データとして入力した値とし、θSAをセンサ座標系のＺC軸に対する開先法線の前記平面に投影されたＸ軸の角度としたとき、ＣＰＵ２０は、溶接トーチ１４の姿勢を溶接線座標系Ｚ軸周りに -(θUA -θSA -90) 度回転する。
【００４７】
（４．前進後退角の反映）
又、ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして前進後退角が教示される。上記教示された前進後退角を反映させるため、ＣＰＵ２０は、図６（ｂ）に示すように、溶接線座標系Ｚ軸と垂直な姿勢を基準(０度)とし、Ｙ軸右ネジ周りの角度で前進後退角（前進角又は後退角）を定義する。
【００４８】
次にＣＰＵ２０は、開先点Ａ１’のツール座標系Ｚ軸をＺＡ軸とする。前記ＺＡ軸を溶接線座標系ＸＺ平面に投影した軸をＺＡ’軸とする。ここで、θＵＬを所望の前進後退角、すなわち、教示データとして入力した値とし、θＳＬを溶接線座標系Ｘ軸に対するＺＡ’のＹ軸周りの角度としたとき、ＣＰＵ２０はトーチ姿勢を溶接線座標系Ｙ軸周りに（θＵＬ−θＳＬ）度回転する。
【００４９】
上記のようにして前進後退角が反映される。
（プログラムの例）
次に、教示モードで教示が行われてＣＰＵ２０が生成し、記憶部２３に読み出し可能に記憶した教示作業プログラムの例を図８〜１０を参照して説明する。なお、説明の便宜上、ワークＷとして、一対の鉄板がＬ字状に配置された隅肉継手の場合を説明するが、継手の種類は限定されるものではない。
【００５０】
教示モードでは、図９に示すように作業者は、ティーチペンダントＴＰを操作し、マニピュレータＭ１を駆動制御することにより、溶接トーチ１４を原位置Ｇ、ワークＷの開先を検出するセンシング点Ａ、センシング点Ｂ、及び前記原位置Ｇの順にそれぞれの位置を教示点として教示するとともに、各教示点において、必要な教示データを入力したものとする。なお、各教示点での教示したデータについては後述する。
【００５１】
センシング点ＡはワークＷの開先における溶接開始点を検出するための溶接トーチ１４の位置であり、この位置に溶接トーチ１４を位置させた際、作業者は、位置決め命令（又は直線補間命令）及び「開先検出＆ポーズ演算命令」をティーチペンダントＴＰのキーボード４１を操作して入力する。センシング点ＢはワークＷの開先における溶接終了点を検出するための溶接トーチ１４の位置であり、この位置に溶接トーチ１４を位置させた際、作業者は、位置決め命令（又は直線補間命令）及び「開先検出＆ポーズ演算命令」をティーチペンダントＴＰのキーボード４１を操作して入力する。
【００５２】
図８は、図９のワークＷに対して上記のように教示モードで教示されてＣＰＵ２０が生成した教示作業プログラムである。この教示作業プログラムに従って、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１を駆動制御する。
【００５３】
図８に示すステップ１では、ＣＰＵ２０は位置決め命令により原位置Ｇに溶接トーチ１４を位置決め動作させる（図９参照）。ステップ２ではＣＰＵ２０は、位置決め命令（又は直線補間命令）により、図１０に示すＰ１の位置を検出するためのセンシング点Ａ（図４ではＡ１、図９ではＡ（Ａ１）で示す）に移動する。
【００５４】
なお、図４は、開先検出のための説明図であり、後述する溶接終了点における開先検出の説明も行うために便宜上、合わせて図示している。溶接開始点の場合は、Ａで表わし、溶接終了点の場合は、Ｂで区別している。なお、後記では、溶接開始点にＰ１を付与して説明することもある。
【００５５】
ステップ３においては、センシング点Ａ（Ａ１）で、「開先検出＆ポーズ演算命令」が教示されている。「開先検出＆ポーズ演算命令」は、図８に示すように、例えば、［Ｐ１，前進角５度，狙い角１３５度，ユーザ座標系１］のように教示モードで教示データが入力されている。
【００５６】
ここで、ＣＰＵ２０は、前述した（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）、（３．狙い角の反映）、及び（４．前進後退角の反映）を行う。上記の処理により、ＣＰＵ２０は、開先点Ａ１’，及び点Ａ２’を取得し、溶接線座標系を取得し、狙い角及び前進後退角を反映させる。そして、ＣＰＵ２０は、算出された、開先点Ａ１’における位置・姿勢（反映された狙い角、前進後退角を含む）を、溶接開始点Ｐ１のポーズ変数として記憶部２３の所定記憶領域に保存（格納）する。同時に、ＣＰＵ２０は、取得した溶接線座標系を、記憶部２３の図示しないユーザ座標系１の記憶領域に格納する。
【００５７】
又、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１の位置・姿勢（前記反映された狙い角及び前進後退角）に基づき、公知の方法により逆演算して、溶接開始点（開先点Ａ１’）におけるマニピュレータＭ１の各軸角度を求め、求めた各軸角度を、記憶部２３の所定領域に保存する。
【００５８】
ステップ４ではＣＰＵ２０は、位置決め命令（又は直線補間命令）により、図１０に示すようにＰ２の位置、すなわちセンシング点Ｂ（図４ではＢ１、図９ではＢ（Ｂ１）で示す）に移動する。
【００５９】
ステップ５では、図９に示すセンシング点Ｂ（Ｂ１）で、「開先検出＆ポーズ演算命令」が教示されている。「開先検出＆ポーズ演算命令」は、図８に示すように、例えば、［Ｐ２，前進角５度，狙い角１３５度，ユーザ座標系２］のように教示モードで教示データが入力されている。
【００６０】
ここで、ＣＰＵ２０は、前述した（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）、（３．狙い角の反映）、及び（４．前進後退角の反映）を行う。上記の処理により、ＣＰＵ２０は、開先点Ｂ１’，及び点Ｂ２’を取得し、溶接線座標系を取得し、狙い角及び前進後退角を反映させる。そして、ＣＰＵ２０は、算出された、開先点Ｂ１’における位置・姿勢（反映された狙い角、前進後退角を含む）を、溶接終了点Ｐ２のポーズ変数として記憶部２３の所定記憶領域に保存（格納）する。同時に、ＣＰＵ２０は、取得した溶接線座標系を、記憶部２３の図示しないユーザ座標系２の記憶領域に格納する。
【００６１】
なお、溶接終了点の開先位置の検出時において、溶接開始点の開先位置の検出と同様にセンシング点Ｂ１、Ｂ２が得られ、センシング点Ｂ１は第１センシング点、Ｂ２（図４参照）は第２センシング点に相当する。
【００６２】
又、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１の位置・姿勢（前記反映された狙い角及び前進後退角）に基づき、公知の方法により逆演算して、溶接終了点（開先点Ｂ１’）におけるマニピュレータＭ１の各軸角度を求め、求めた各軸角度を、記憶部２３の所定領域に保存する。
【００６３】
ステップ６〜８は、溶接開始点Ｐ１（開先点Ａ１’）でのポーズ変数を元に、アプローチ点Ｐ１１を計算して作成する処理である。
ステップ６では、変数代入命令［Ｐ１１，Ｐ１］の命令により、溶接開始点Ｐ１（開先点Ａ１’）のポーズ変数を、アプローチ点Ｐ１１に代入する。ポーズ成分代入命令は、指定したポーズ変数の成分を指定座標系上で変更する命令である。すなわち、ステップ７では、例えば、ポーズ成分代入命令［Ｐ１１ Ｍ１，Ｘ＋＝５０ｍｍ，ユーザ座標系１］は、マニピュレータＭ１用のアプローチ点Ｐ１１を、溶接開始点（開先点Ａ１’）からユーザ座標系１のＸ軸方向に５０ｍｍ平行移動した位置を設定する。
【００６４】
又、ステップ８では、例えば、ポーズ成分代入命令［Ｐ１１ Ｍ１，Ｙ−＝５０ｍｍ，ユーザ座標系１］となっているため、マニピュレータＭ１用のアプローチ点Ｐ１１を、溶接開始点（開先点Ａ１’）からユーザ座標系１のＹ軸方向に−５０ｍｍ平行移動して設定する命令となる。なお、ステップ７、８の数値は例示であり、限定されるものではない。
【００６５】
ステップ９〜１１は、溶接終了点Ｐ２（開先点Ｂ１’）でのポーズ変数を元に、退避点Ｐ１２を計算して作成する処理である。
ステップ９では、変数代入命令［Ｐ１２，Ｐ２］の命令により、溶接終了点Ｐ２（開先点Ｂ１’）のポーズ変数を、退避点Ｐ１２に代入する。
【００６６】
ステップ１０，１１の処理は、Ｐ２，Ｐ１２及びユーザ座標系２がステップ７，８の処理のＰ１，Ｐ１１及びユーザ座標系１と異なるだけであり、ステップ７，８の処理の説明中、それぞれを置き換えて読めばステップ１０，１１の処理となるため、説明を省略する。なお、ステップ１０，１１数値は例示であり、限定されるものではない。
【００６７】
ステップ１２では、アプローチ点Ｐ１１に移動する位置決め命令により、ＣＰＵ２０は、溶接トーチ１４をアプローチ点Ｐ１１に位置決めする。
ステップ１３では、直線補間命令により、教示された移動速度（例えば、７２００ｃｍ／ｍｉｎ）で、溶接開始点Ｐ１に直線補間する。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ３で記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角及び前進後退角で、溶接トーチ１４は溶接開始点Ｐ１に位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００６８】
ステップ１４では、ＣＰＵ２０は、溶接開始命令（ＡＳ）により教示データである溶接電流（例えば２００Ａ）及び溶接電圧（例えば１８．０Ｖ）、溶接速度（例えば、５０ｃｍ／ｍｉｎ）の命令を読込み、これらの溶接条件を溶接電源ＷＰＳ及び図示しない図示しないワイヤ送給装置に対して出力する。溶接電源ＷＰＳは前記溶接電流、及び溶接電圧となるように電源制御するとともに図示しないワイヤ送給装置が、前記送り速度でワイヤ１５を溶接トーチ１４に送るように制御する。
【００６９】
続く、ステップ１５の直線補間命令により、ＣＰＵ２０は溶接終了点Ｐ２に直線補間して、教示データである溶接速度（例えば５０ｃｍ／ｍｉｎ）でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ５で、記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角及び前進後退角で、溶接トーチ１４は溶接終了点Ｐ２まで位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００７０】
ステップ１６では、ＣＰＵ２０は、溶接終了命令（ＡＥ）により教示データである溶接電流（例えば１８０Ａ）及び溶接電圧（例えば１７．０Ｖ）などの命令を読込み、これらの溶接条件を溶接電源ＷＰＳ及び図示しない、図示しないワイヤ送給装置に対して出力する。溶接電源ＷＰＳは前記溶接電流、及び溶接電圧となるように電源制御するとともに図示しないワイヤ送給装置によるワイヤ１５の送給を停止する。
【００７１】
ステップ１７では、直線補間命令により、ＣＰＵ２０は退避点Ｐ１２に直線補間して、教示データである動作速度（例えば７２００ｃｍ／ｍｉｎ）でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。
【００７２】
ステップ１８では、ＣＰＵ２０は位置決め命令により、原位置ＧにマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。
本実施形態の溶接ロボットの制御装置１０によれば、下記の特徴がある。
【００７３】
（１） 本実施形態の制御装置１０は、第１センシング点（Ａ１，Ｂ１）及び第２センシング点（Ａ２，Ｂ２）におけるワークＷの開先位置のセンサ座標系上の座標及び開先に対する角度を検出結果として取得するレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を備える。又、制御装置１０は、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する記憶部２３（姿勢記憶手段）を備えている。制御装置１０は第１・第２センシング点間の距離（指定距離）を記憶する記憶部２３（距離記憶手段）を備える。さらに、制御装置１０は、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて、マニピュレータＭ１を駆動制御し、前記距離に基づいてレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を、第１センシング点（Ａ１，Ｂ１）から第２センシング点（Ａ２，Ｂ２）に移動させるＣＰＵ２０（制御手段）を備えている。
【００７４】
さらに、制御装置１０は、前記指令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角及び前進後退角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求めるＣＰＵ２０（演算手段）を備える。そして、制御装置１０は前記指令に応じて前記各軸角度を保存する記憶部２３（保存手段）を備える。
【００７５】
この結果、本実施形態によれば、第１・第２センシング点間の距離（指定距離）を先見距離Ｔよりも短く設定すれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチ１４の狙い角、前進後退角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。本実施形態によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。
【００７６】
又、本実施形態によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークＷに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。
【００７７】
（２） 本実施形態の制御装置１０では、記憶部２３（姿勢記憶手段）が教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶する。この結果、本実施形態によれば、教示時に所望の溶接トーチの姿勢を設定することができる。
【００７８】
（３） 本実施形態の教示作業プログラムは、ロボット制御装置ＲＣ（コンピュータ）を、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段とし、ロボット制御装置ＲＣを第１・第２センシング点間の距離（指定）を記憶する距離記憶手段とする。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて、マニピュレータＭ１を駆動制御し、前記距離に基づいてレーザ変位センサＬＳを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段とする。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段とする。さらに、教示作業プログラムは、ロボット制御装置ＲＣを前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させる。
【００７９】
この結果、上記（１）の効果を容易に実現できる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図１１、１２を参照して説明する。第２実施形態の制御装置１０のハード構成は、第１実施形態と同一であるため、前記実施形態と同一構成については、同一符号を付して重複説明を省略し、ソフト的な構成の相違を中心に説明する。なお、本実施形態では、記憶部２３は教示時に狙い角を記憶する姿勢記憶手段、及び保存手段に相当する。又、ＣＰＵ２０は、演算手段に相当する。
【００８０】
まず、開先位置の検出を行うための教示方法について説明する。
開先位置の検出を行うための教示は、教示点となるセンシング点に溶接トーチ１４を位置させた状態で、位置決め命令又は直線補間命令を教示し、次に、「開先検出＆ポーズ演算命令」、すなわち、開先検出とポーズ演算の処理命令を教示する。そして、上記のように「開先検出＆ポーズ演算命令」があった場合、センシング点において、開先位置の検出、トーチ姿勢（狙い角）の算出、及び溶接線座標系の算出がそれぞれ行われる。
【００８１】
（１．開先検出）
開先検出は、図１１に示すように、センシング点Ａ１において第１実施形態と同様に開先位置の検出を行う。なお、開先検出中は、すなわちセンシング点Ａ１に溶接トーチ１４が位置しているとき、マニピュレータＭ１は停止している。
【００８２】
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１を第１実施形態と同様に変換行列ＴＴＣを使用して、センサ座標系に変換した後に、レーザ変位センサＬＳが出力した検出点座標分をシフトした点をＡ１’とする。
【００８３】
この開先位置の検出は、例えば溶接開始点、及び溶接終了点を検出するためにそれぞれ行われることになる。
（２．溶接線座標系の演算）
ＣＰＵ２０は、溶接線座標系の演算を行う。具体的には、ＣＰＵ２０は、図１２に示すように、溶接線座標系のＺ軸として、センサ座標系のＸＣ軸とする。従って、開先の延びる方向とは一致しない。
【００８４】
又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＸ軸を、前記Ｚ軸を法線とする平面に開先基準角を投影したものにする。又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＹ軸を右手系で決定する。
（３．狙い角の反映）
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして狙い角が教示される。この狙い角の反映は、第１実施形態と同様にＣＰＵ２０は行う。
【００８５】
上記のように第２実施形態では、（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）及び（３．狙い角の反映）を行う。この処理は、例えば第１実施形態で説明した教示作業プログラム中、ステップ３、ステップ５の処理を、上記の処理に置き換えて行う。前記教示作業プログラムのステップ３、ステップ５を除く他のステップでは第１実施形態と同様に行う。なお、第２実施形態では、「開先検出＆ポーズ演算命令」では、前進後退角は反映されないものとする。
【００８６】
すなわち、ステップ１３では、直線補間命令により、教示された移動速度で、溶接開始点Ｐ１に直線補間する。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ３で記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角で、溶接トーチ１４は溶接開始点Ｐ１に位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００８７】
又、ステップ１５の直線補間命令により、ＣＰＵ２０は溶接終了点Ｐ２に直線補間して、教示された溶接速度でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ５で、記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角、溶接トーチ１４は溶接終了点Ｐ２まで位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００８８】
このように第２実施形態は、１回の検出動作で開先位置の検出と狙い角を指定できるようにした。第２実施形態の位置決め精度は第１実施形態と同等となるが、サーチ回数が１回のため第１実施形態よりタクトタイムを短縮できる。この場合、サーチ点数が１点のため、特に、ワークＷの回転ずれが少ない場合には概ね所望どおりの狙い角となる。なお、進行方向が求められないため前進後退角は設定できないものとなる。
【００８９】
本実施形態では下記の特徴がある。
（４） 本実施形態の制御装置１０は、センシング点Ａ１におけるワークＷの開先位置のセンサ座標系上の座標及び開先に対する角度を検出結果として取得するレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を備える。制御装置１０は、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角を記憶する記憶部２３（姿勢記憶手段）を備える。又、制御装置１０は、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じてレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）が取得した、センシング点Ａ１の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求めるＣＰＵ２０（演算手段）を備える。又、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて前記各軸角度を保存する記憶部２３（保存手段）を備える。この結果、本実施形態によれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチ１４の狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。本実施形態によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。又、本実施形態によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークＷに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。
【００９０】
（５） 本実施形態の制御装置１０は、記憶部２３（姿勢記憶手段）は、教示時に入力された狙い角を記憶する。この結果、第１実施形態の（２）と同様な効果を奏する。
（６） 本実施形態の教示作業プログラムは、コンピュータ（ロボット制御装置ＲＣ）を、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段としての機能させる。又、教示作業プログラムでは、コンピュータ（ロボット制御装置ＲＣ）を、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて位置センサが取得した、センシング点Ａ１の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段として機能させる。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させる。この結果、上記（４）の効果を容易に実現できる。
【００９１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
・ 前記実施形態のレーザ変位センサＬＳは、ラインレーザセンサを使用したが、レーザをミラーに当てて走査するスキャニング型のレーザ変位センサに代えてもよい。
【００９２】
・ 前記実施形態では、図２（ｂ）に示すように溶接トーチ１４に対して、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａはレーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＸ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｘ軸に平行になるように取り付けした。取り付け方法が「数１」で表すことができれば、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａは前記実施形態以外の方向に取り付けてもよい。例えば、レーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＹ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｙ軸に平行になるように取り付けてもよい。
【００９３】
・ 図８で示すプログラムでは、アプローチ点、退避点を算出したが、アプローチ点、退避点の算出は省略してもよい。
・ 前記実施形態において、直線補間命令に代えて、円弧補間命令等の他の補間命令であってもよい。
【００９４】
・ 第１実施形態では、図４に示すサーチ２点目は、サーチ１点目から溶接方向に変位させているが、１８０度反対の反溶接方向に変位させてもよい。
・ 第１実施形態では、指定距離は、予めティーチペンダントＴＰで入力するようにしたが、予め変数としてプログラム等に書込みされ、記憶部２３に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
Ｍ１…マニピュレータ、ＬＳ…レーザ変位センサ（位置センサ）、
ＲＣ…ロボット制御装置（制御手段、演算手段、姿勢記憶手段、距離記憶手段、保存手段）、Ａ，Ｂ，Ａ１，Ｂ１…センシング点、Ｗ…ワーク、
１０…制御装置、１３…アーム、１４…溶接トーチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明はアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接ロボットにおいて、センシングを行うことにより、所望のトーチ姿勢を実現する手段としてはラインレーザセンサによる溶接線倣いがよく知られている。溶接線倣いでは、所望の狙い角、前進後退角を予め設定しておくと、倣いで得られる開先軌道及び開先情報に基づいて狙い位置とトーチ姿勢を開先に合わせてリアルタイムに調整できる技術が実現されている（特許文献１、特許文献２参照、以下、従来技術１という）。
【０００３】
又、アーク溶接ロボットでは、アーク溶接用センサとしてタッチセンサを使用する従来技術（特許文献３参照）も広く知られている（以下、従来技術２という）。さらに、ラインレーザセンサにより、ワークの開先位置検出を行う技術も知られている（以下、従来技術３という）。なお、特許文献４は、出願時の技術水準を示す文献である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９８１６３号公報
【特許文献２】特開平５−１２３８６６号公報
【特許文献３】特開平５−２００５５１号公報
【特許文献４】特開２００８−２２１２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、溶接線倣いの従来技術１では、以下の２つの問題があり、この場合のアーク溶接では、位置倣いはもちろんのこと、トーチ姿勢制御も行えない。
（１） 溶接線倣いでは、特徴点をつなぎ合わせた溶接線軌道を得る必要があるが、前提としては、ある程度の溶接長が必要となるため、短ピッチ溶接には適用できない。なお、図１３において、溶接トーチ１００と前記溶接トーチ１００に対してオフセットして取付けられたレーザセンサ１１０が、一対の金属板が重ね合わされて形成されたワークＷの前記開先１２０に所定のピッチＰｉでアーク溶接を行う場合が示されている。前記オフセットは、倣いを行う場合のレーザセンサ１１０の先見距離Ｌとなる。先見距離Ｌは、溶接トーチ１００の先端と溶接進行方向側に所定距離離間したツール座標系上のレーザポイント間の距離をいう。このような場合、配置された複数の溶接部位１３０において、各溶接部位１３０の溶接開始点と溶接終了点間のピッチＰｉ（溶接長）が、溶接トーチ１００とレーザセンサ１１０の先見距離Ｌよりも短いと、溶接線倣いのアーク溶接はできないことになる。
【０００６】
（２） 図１４に示すように、半径ｒがトーチ〜レーザ間の距離（先見距離Ｌ）の２〜３倍以下の円周溶接には適用できない。この理由は、倣いながら溶接を行おうとすると、レーザセンサ１１０の視野範囲から溶接開先が外れるためである。
【０００７】
又、従来技術２では、上記（１）（２）のワークＷに対して位置ずれを補正することができる。トーチ姿勢の補正については以下の第１の補正方法と、第２の補正方法の２種類に大別される。第１の補正方法は、トーチ姿勢については教示姿勢を保持するものである。第２の補正方法は、各点の位置ずれ量から溶接線の回転ずれを算出し、トーチ姿勢に反映するものである。
【０００８】
ところが、第１の補正方法では、ワークが回転ずれを起こした場合に、溶接対象のワークに対してトーチ姿勢が所望の角度にならない場合がある。
又、第２の補正方法では、ワークが回転ずれを起こした場合にも回転ずれに応じた姿勢に修正することができる。しかし、姿勢を求めるためにはロボット言語プログラミングによる数十行の計算が溶接線毎に必要となり、実用的ではない。
【０００９】
ワークの開先位置検出をラインレーザセンサにより行う従来技術３では、上記（１）（２）のワークに対して開先に対する二次元の位置ずれ補正を行うことができる。しかし、トーチ姿勢についてはタッチセンサを有する従来技術２と同様の問題がある。
【００１０】
又、従来のラインレーザセンサによる開先位置検出で、溶接教示点とそこからずらした点の２点をそれぞれ教示した場合、当該２点でのそれぞれのセンシング結果を使い、溶接進行方向や開先に対する狙い角をその都度求めることを溶接教示点毎に行えば、所望のトーチ姿勢を求められる。しかし、従来は、１点毎にロボット言語プログラミングによる数十行の計算が必要となり、実用的ではない。 本発明の目的は、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチの少なくとも狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。
【００１１】
又、本発明の目的は、溶接線座標系を活用することにより、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。
【００１２】
又、本発明の目的は、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークに対する絶対位置・姿勢が直接求めることにより、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できるアーク溶接ロボットの制御装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置を要旨とするものである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１において、前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶することを特徴とする。
請求項３の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、コンピュータを、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラムを要旨とするものである。
【００１５】
請求項４の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置を要旨とするものである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４において、前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角を記憶することを特徴とする。
請求項６の発明は、溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、コンピュータを、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラムを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１、請求項４の発明によれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチの少なくとも狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。
【００１８】
又、請求項１、請求項４の発明によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。
【００１９】
又、請求項１、請求項４の発明によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。
【００２０】
請求項２、請求項５の発明によれば、教示時に所望の溶接トーチの姿勢を設定することができる。
請求項３、請求項６の発明によれば、プログラムにより、請求項１、請求項４のアーク溶接のロボットの制御装置に記載の効果を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は一実施形態のロボットの制御装置のブロック図、（ｂ）は同じくティーチペンダントＴＰの概略図。
【図２】（ａ）はツール座標系の説明図、（ｂ）はレーザ変位センサＬＳの取付状態を示すレーザ変位センサＬＳの斜視図。
【図３】ロボット制御装置ＲＣのブロック図。
【図４】開先の位置検出の説明図。
【図５】狙い角の説明図、
【図６】（ａ）は溶接線座標系の説明図、（ｂ）は前進後退角の説明図。
【図７】ツール座標系、センサ座標系、メカニカルインターフェース座標系との関係の説明図。
【図８】教示作業プログラムの例を示す説明図。
【図９】教示モードの位置センサ、溶接トーチとの位置の説明図。
【図１０】検出及び演算されたポーズの説明図。
【図１１】第２実施形態の開先の位置検出の説明図。
【図１２】第２実施形態の溶接線座標系の説明図。
【図１３】短ピッチ溶接の説明図。
【図１４】円弧半径が小さい場合の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るアーク溶接ロボット（以下、溶接ロボットという）の制御装置を具体化した一実施形態を図１〜９を参照して説明する。
図１は溶接ロボットの制御装置１０の構成を示すブロック図である。溶接ロボットの制御装置１０は、ワーク（作業対象物）Ｗに対してアーク溶接を自動で行うように制御するものである。溶接ロボットの制御装置１０は、溶接作業を行うマニピュレータＭ１と、マニピュレータＭ１を制御するロボット制御装置ＲＣと、ワークＷの形状を検出する位置センサとしてのレーザ変位センサＬＳとを備える。
【００２３】
又、ロボット制御装置ＲＣには、可搬式操作部としてのティーチペンダントＴＰが接続されている。図１（ａ）に示すようにティーチペンダントＴＰにはテンキーや各種のキーからなるキーボード４１及び液晶表示装置等からなるディスプレイ４２が設けられている。前記キーボード４１により各種の教示データがロボット制御装置ＲＣに入力される。本実施形態のティーチペンダントＴＰは可搬式操作手段に相当する。
【００２４】
マニピュレータＭ１は、フロア等に固定されるベース部材１２と、複数の軸を介して連結された複数のアーム１３とを備える。最も先端側に位置するアーム１３の先端部には、溶接トーチ１４が設けられる。溶接トーチ１４は、溶加材としてのワイヤ１５を内装し、図示しない送給装置によって送り出されたワイヤ１５の先端とワークＷとの間にアークを発生させ、その熱でワイヤ１５を溶着させることによりワークＷに対してアーク溶接を施す。アーム１３間には複数のモータ（図示しない）が配設されており、モータの駆動によって溶接トーチ１４を前後左右に自在に移動できるように構成されている。なお、前後とは、溶接トーチ１４が溶接線に沿って進行する方向を前とし、その１８０度反対方向を後ろとする。又、左右とは進行する方向を人が向いたときを基準として、左右という。
【００２５】
ロボット制御装置ＲＣは、図３に示すようにコンピュータからなる。すなわち、ロボット制御装置ＲＣはＣＰＵ（中央処理装置）２０、マニピュレータＭ１を制御するための各種プログラムや、各種の開先形状に応じて用意された複数の画像解析プログラムを記憶する書換可能なＥＥＰＲＯＭ２１や、作業メモリとなるＲＡＭ２２、各種データを記憶する書換可能な不揮発性メモリからなる記憶部２３を備える。ＣＰＵ２０は、制御手段、演算手段に相当する。記憶部２３は、姿勢記憶手段、距離記憶手段、保存手段に相当する。
【００２６】
記憶部２３は、第１記憶領域２３ａ、及び第２記憶領域２３ｂ等の記憶領域を有する。第１記憶領域２３ａはレーザ変位センサＬＳにて視野範囲ＦＯＶ（図４参照）を測定して得られた距離情報（測距データ）を記憶するための領域である。第２記憶領域２３ｂには、教示時にティーチペンダントＴＰのキーボード４１にて入力された狙い角、前進後退角、第１センシング点と第２センシング点の距離、教示点の位置、及び教示位置において入力された位置決め命令、直線補間命令等の各種命令を含む教示データを記憶する。
【００２７】
ロボット制御装置ＲＣは、前記モータを駆動制御することにより、予め設定された教示データの主軌道に沿って溶接トーチ１４を動作させる。又、ロボット制御装置ＲＣは、溶接電流及び溶接電圧といった溶接条件を溶接電源ＷＰＳに対して出力し、溶接電源ＷＰＳからパワーケーブルＰＫを通じて供給される電力によって溶接作業を行わせる。
【００２８】
レーザ変位センサＬＳは、レーザの発光及び受光によりワークＷまでの距離を測定する走査型のレーザ変位センサであり、溶接トーチ１４に搭載される。レーザ変位センサＬＳは、レーザをワークＷに向けて発光する発光部と、ワークＷで反射したレーザを受光する受光部等（ともに図示しない）を備える。前記発光部で発光されたレーザは、ワークＷで乱反射され、受光部で受光される。受光部は、例えばＣＣＤラインセンサ（ラインレーザセンサ）により構成されており、視野範囲ＦＯＶにおけるレーザ変位センサＬＳからワークＷまでの距離を測定するようにされている。
【００２９】
又、ロボット制御装置ＲＣは、レーザ変位センサＬＳを駆動制御し、測定されるレーザ変位センサＬＳとワークＷ間の距離（距離情報）に基づいて開先位置を検出する。
レーザ変位センサＬＳは、レーザ照射方向がツール座標系のいずれかの軸と平行となるようにセンサヘッドＬＳａが取り付けられている。図２（ａ）にはツールである溶接トーチ１４が示されている。ここでツール座標系は図２（ａ）のように、溶接トーチ１４の軸心にＺ軸を一致させたものとして表わされる。そして、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように溶接トーチ１４に対して、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａはレーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＸ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｘ軸に平行になるように取り付けされる。レーザ変位センサＬＳ（すなわち、図２（ｂ）に示すセンサヘッドＬＳａ）は、溶接トーチ１４の先端から溶接進行方向側に所定距離離間した位置にレーザ照射するようにされている。溶接トーチ１４の先端と溶接進行方向側に所定距離離間したツール座標系上のレーザポイント間の距離をセンサの先見距離Ｔという。
【００３０】
又、ロボット制御装置ＲＣには、溶接作業が行われる前に、溶接が行われる際のマニピュレータＭ１の動作及び溶接条件等を示す教示データがティーチペンダントＴＰを介して入力され記憶部２３の第２記憶領域２３ｂに記憶されている。なお、以下では、特に断らない限り、「教示する」とはティーチペンダントＴＰを使用して入力することをいう。
【００３１】
（作用）
上記のように構成された溶接ロボットの制御装置１０の作用を説明する。
まず、開先位置の検出を行うための教示方法について説明する。
【００３２】
開先位置の検出を行うための教示は、教示点となるセンシング点に溶接トーチ１４を位置させた状態で、位置決め命令又は直線補間命令を教示し、次に、「開先検出＆ポーズ演算命令」、すなわち、開先検出とポーズ演算の処理命令を教示する。なお、開先検出は、開先位置検出と同義で使用する。
【００３３】
そして、上記のように「開先検出＆ポーズ演算命令」があった場合、センシング点において、開先位置の検出、トーチ姿勢（狙い角、前進後退角）の算出、及び溶接線座標系の算出がそれぞれ行われる。
【００３４】
（１．開先検出）
開先検出は、図４に示すように、センシング点Ａ１と、センシング点Ａ１から指定距離だけセンサ取付け方向（すなわち、溶接進行方向）に平行移動した点Ａ２においてそれぞれ開先位置の検出を行う。センシング点Ａ１は第１センシング点、Ａ２は第２センシング点に相当する。図４において、ＦＯＶは、レーザ変位センサＬＳの視野範囲を示している。レーザ変位センサＬＳは、この視野範囲ＦＯＶの測距データに基づいて開先位置を検出する。
【００３５】
点Ａ２のマニピュレータＭ１の位置・姿勢は、センシング点Ａ１の位置と指定距離、及びセンシング点Ａ１における姿勢に基づいてＣＰＵ２０により自動演算される。前記指定距離は、予めティーチペンダントＴＰで入力され、記憶部２３の第２記憶領域２３ｂに記憶されている。指定距離は、ワーク形状により、ロボット動作範囲内で指定できる。もちろん、先見距離Ｔより短い距離でもよい。
【００３６】
なお、開先検出中、すなわちセンシング点Ａ１，点Ａ２のそれぞれに溶接トーチ１４が位置しているとき、マニピュレータＭ１は停止している。
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１、及び点Ａ２を変換行列ＴＴＣを使用して、センサ座標系に変換した後に、レーザ変位センサＬＳが出力した検出点座標分をシフトした点をＡ１’（サーチ１点目），Ａ２’（サーチ２点目）とする。
【００３７】
この開先位置の検出は、例えば溶接開始点、及び溶接終了点を検出するためにそれぞれ行われることになる。
ここで、前記変換行列について説明する。
【００３８】
図７には、ツールとしての溶接トーチ１４に関するツール座標系と、レーザ変位センサＬＳ、センサ座標系及びメカニカルインターフェース座標系の関係を示している。なお、図７において、溶接トーチ１４は出力フランジ４０に対してブラケット５０を介して取付けされている。レーザ変位センサＬＳで得られた開先位置に、指定したトーチ姿勢で移動できるロボットのポーズ（姿勢）を求めるためには、ツール座標系とセンサ座標系の前記変換行列ＴＴＣが必要となる。
【００３９】
図７において、マニピュレータＭ１が６軸ロボットを構成している場合、ロボットの第６軸の中心である出力フランジ４０を原点とするメカニカルインターフェース座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）から、センサ座標系（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）への変換行列は、Ｊ６ＴＣである。又、メカニカルインターフェース座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）から、ツール座標系（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）への変換行列は、Ｊ６ＴＴである。ツール座標系からセンサ座標系の変換行列はＴＴＣである。
【００４０】
このとき、ツール座標系から見たセンサ座標系への変換行列ＴＴＣは、以下のようになる。
【００４１】
【数１】
で求められる。
【００４２】
（２．溶接線座標系の演算）
ＣＰＵ２０は、溶接線座標系の演算を行う。具体的には、ＣＰＵ２０は、図６（ａ）に示すように溶接進行方向として、点Ａ１’、点Ａ２’を含む進行方向ベクトル
【００４３】
【数２】
を溶接線座標系のＺ軸とし、Ｘ軸を前記Ｚ軸を法線とする平面に対して前記測距データに基づいて前記画像解析プログラムにより公知の方法で求めた開先基準角を投影したものとする。又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＹ軸を右手系で決定する。
【００４４】
なお、開先基準角の求め方は、公知であるため、簡単に説明するが、センシング点Ａ１で測定した視野範囲ＦＯＶの測距データに基づいて特徴点を求め、特徴点をつなぎ合わせることにより、開先内の特徴線を得て、前記特徴線を開先基準角（開先法線ともいう）とする。
【００４５】
（３．狙い角の反映）
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして狙い角が教示される。図５に示すように狙い角は、溶接線座標系のＹ軸を基準(０度)として、Ｚ軸左ネジ周りの角度で定義する。
【００４６】
上記教示された狙い角を反映させるため、θUAを所望の狙い角、すなわち、教示データとして入力した値とし、θSAをセンサ座標系のＺC軸に対する開先法線の前記平面に投影されたＸ軸の角度としたとき、ＣＰＵ２０は、溶接トーチ１４の姿勢を溶接線座標系Ｚ軸周りに -(θUA -θSA -90) 度回転する。
【００４７】
（４．前進後退角の反映）
又、ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして前進後退角が教示される。上記教示された前進後退角を反映させるため、ＣＰＵ２０は、図６（ｂ）に示すように、溶接線座標系Ｚ軸と垂直な姿勢を基準(０度)とし、Ｙ軸右ネジ周りの角度で前進後退角（前進角又は後退角）を定義する。
【００４８】
次にＣＰＵ２０は、開先点Ａ１’のツール座標系Ｚ軸をＺＡ軸とする。前記ＺＡ軸を溶接線座標系ＸＺ平面に投影した軸をＺＡ’軸とする。ここで、θＵＬを所望の前進後退角、すなわち、教示データとして入力した値とし、θＳＬを溶接線座標系Ｘ軸に対するＺＡ’のＹ軸周りの角度としたとき、ＣＰＵ２０はトーチ姿勢を溶接線座標系Ｙ軸周りに（θＵＬ−θＳＬ）度回転する。
【００４９】
上記のようにして前進後退角が反映される。
（プログラムの例）
次に、教示モードで教示が行われてＣＰＵ２０が生成し、記憶部２３に読み出し可能に記憶した教示作業プログラムの例を図８〜１０を参照して説明する。なお、説明の便宜上、ワークＷとして、一対の鉄板がＬ字状に配置された隅肉継手の場合を説明するが、継手の種類は限定されるものではない。
【００５０】
教示モードでは、図９に示すように作業者は、ティーチペンダントＴＰを操作し、マニピュレータＭ１を駆動制御することにより、溶接トーチ１４を原位置Ｇ、ワークＷの開先を検出するセンシング点Ａ、センシング点Ｂ、及び前記原位置Ｇの順にそれぞれの位置を教示点として教示するとともに、各教示点において、必要な教示データを入力したものとする。なお、各教示点での教示したデータについては後述する。
【００５１】
センシング点ＡはワークＷの開先における溶接開始点を検出するための溶接トーチ１４の位置であり、この位置に溶接トーチ１４を位置させた際、作業者は、位置決め命令（又は直線補間命令）及び「開先検出＆ポーズ演算命令」をティーチペンダントＴＰのキーボード４１を操作して入力する。センシング点ＢはワークＷの開先における溶接終了点を検出するための溶接トーチ１４の位置であり、この位置に溶接トーチ１４を位置させた際、作業者は、位置決め命令（又は直線補間命令）及び「開先検出＆ポーズ演算命令」をティーチペンダントＴＰのキーボード４１を操作して入力する。
【００５２】
図８は、図９のワークＷに対して上記のように教示モードで教示されてＣＰＵ２０が生成した教示作業プログラムである。この教示作業プログラムに従って、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１を駆動制御する。
【００５３】
図８に示すステップ１では、ＣＰＵ２０は位置決め命令により原位置Ｇに溶接トーチ１４を位置決め動作させる（図９参照）。ステップ２ではＣＰＵ２０は、位置決め命令（又は直線補間命令）により、図１０に示すＰ１の位置を検出するためのセンシング点Ａ（図４ではＡ１、図９ではＡ（Ａ１）で示す）に移動する。
【００５４】
なお、図４は、開先検出のための説明図であり、後述する溶接終了点における開先検出の説明も行うために便宜上、合わせて図示している。溶接開始点の場合は、Ａで表わし、溶接終了点の場合は、Ｂで区別している。なお、後記では、溶接開始点にＰ１を付与して説明することもある。
【００５５】
ステップ３においては、センシング点Ａ（Ａ１）で、「開先検出＆ポーズ演算命令」が教示されている。「開先検出＆ポーズ演算命令」は、図８に示すように、例えば、［Ｐ１，前進角５度，狙い角１３５度，ユーザ座標系１］のように教示モードで教示データが入力されている。
【００５６】
ここで、ＣＰＵ２０は、前述した（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）、（３．狙い角の反映）、及び（４．前進後退角の反映）を行う。上記の処理により、ＣＰＵ２０は、開先点Ａ１’，及び点Ａ２’を取得し、溶接線座標系を取得し、狙い角及び前進後退角を反映させる。そして、ＣＰＵ２０は、算出された、開先点Ａ１’における位置・姿勢（反映された狙い角、前進後退角を含む）を、溶接開始点Ｐ１のポーズ変数として記憶部２３の所定記憶領域に保存（格納）する。同時に、ＣＰＵ２０は、取得した溶接線座標系を、記憶部２３の図示しないユーザ座標系１の記憶領域に格納する。
【００５７】
又、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１の位置・姿勢（前記反映された狙い角及び前進後退角）に基づき、公知の方法により逆演算して、溶接開始点（開先点Ａ１’）におけるマニピュレータＭ１の各軸角度を求め、求めた各軸角度を、記憶部２３の所定領域に保存する。
【００５８】
ステップ４ではＣＰＵ２０は、位置決め命令（又は直線補間命令）により、図１０に示すようにＰ２の位置、すなわちセンシング点Ｂ（図４ではＢ１、図９ではＢ（Ｂ１）で示す）に移動する。
【００５９】
ステップ５では、図９に示すセンシング点Ｂ（Ｂ１）で、「開先検出＆ポーズ演算命令」が教示されている。「開先検出＆ポーズ演算命令」は、図８に示すように、例えば、［Ｐ２，前進角５度，狙い角１３５度，ユーザ座標系２］のように教示モードで教示データが入力されている。
【００６０】
ここで、ＣＰＵ２０は、前述した（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）、（３．狙い角の反映）、及び（４．前進後退角の反映）を行う。上記の処理により、ＣＰＵ２０は、開先点Ｂ１’，及び点Ｂ２’を取得し、溶接線座標系を取得し、狙い角及び前進後退角を反映させる。そして、ＣＰＵ２０は、算出された、開先点Ｂ１’における位置・姿勢（反映された狙い角、前進後退角を含む）を、溶接終了点Ｐ２のポーズ変数として記憶部２３の所定記憶領域に保存（格納）する。同時に、ＣＰＵ２０は、取得した溶接線座標系を、記憶部２３の図示しないユーザ座標系２の記憶領域に格納する。
【００６１】
なお、溶接終了点の開先位置の検出時において、溶接開始点の開先位置の検出と同様にセンシング点Ｂ１、Ｂ２が得られ、センシング点Ｂ１は第１センシング点、Ｂ２（図４参照）は第２センシング点に相当する。
【００６２】
又、ＣＰＵ２０は、マニピュレータＭ１の位置・姿勢（前記反映された狙い角及び前進後退角）に基づき、公知の方法により逆演算して、溶接終了点（開先点Ｂ１’）におけるマニピュレータＭ１の各軸角度を求め、求めた各軸角度を、記憶部２３の所定領域に保存する。
【００６３】
ステップ６〜８は、溶接開始点Ｐ１（開先点Ａ１’）でのポーズ変数を元に、アプローチ点Ｐ１１を計算して作成する処理である。
ステップ６では、変数代入命令［Ｐ１１，Ｐ１］の命令により、溶接開始点Ｐ１（開先点Ａ１’）のポーズ変数を、アプローチ点Ｐ１１に代入する。ポーズ成分代入命令は、指定したポーズ変数の成分を指定座標系上で変更する命令である。すなわち、ステップ７では、例えば、ポーズ成分代入命令［Ｐ１１ Ｍ１，Ｘ＋＝５０ｍｍ，ユーザ座標系１］は、マニピュレータＭ１用のアプローチ点Ｐ１１を、溶接開始点（開先点Ａ１’）からユーザ座標系１のＸ軸方向に５０ｍｍ平行移動した位置を設定する。
【００６４】
又、ステップ８では、例えば、ポーズ成分代入命令［Ｐ１１ Ｍ１，Ｙ−＝５０ｍｍ，ユーザ座標系１］となっているため、マニピュレータＭ１用のアプローチ点Ｐ１１を、溶接開始点（開先点Ａ１’）からユーザ座標系１のＹ軸方向に−５０ｍｍ平行移動して設定する命令となる。なお、ステップ７、８の数値は例示であり、限定されるものではない。
【００６５】
ステップ９〜１１は、溶接終了点Ｐ２（開先点Ｂ１’）でのポーズ変数を元に、退避点Ｐ１２を計算して作成する処理である。
ステップ９では、変数代入命令［Ｐ１２，Ｐ２］の命令により、溶接終了点Ｐ２（開先点Ｂ１’）のポーズ変数を、退避点Ｐ１２に代入する。
【００６６】
ステップ１０，１１の処理は、Ｐ２，Ｐ１２及びユーザ座標系２がステップ７，８の処理のＰ１，Ｐ１１及びユーザ座標系１と異なるだけであり、ステップ７，８の処理の説明中、それぞれを置き換えて読めばステップ１０，１１の処理となるため、説明を省略する。なお、ステップ１０，１１数値は例示であり、限定されるものではない。
【００６７】
ステップ１２では、アプローチ点Ｐ１１に移動する位置決め命令により、ＣＰＵ２０は、溶接トーチ１４をアプローチ点Ｐ１１に位置決めする。
ステップ１３では、直線補間命令により、教示された移動速度（例えば、７２００ｃｍ／ｍｉｎ）で、溶接開始点Ｐ１に直線補間する。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ３で記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角及び前進後退角で、溶接トーチ１４は溶接開始点Ｐ１に位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００６８】
ステップ１４では、ＣＰＵ２０は、溶接開始命令（ＡＳ）により教示データである溶接電流（例えば２００Ａ）及び溶接電圧（例えば１８．０Ｖ）、溶接速度（例えば、５０ｃｍ／ｍｉｎ）の命令を読込み、これらの溶接条件を溶接電源ＷＰＳ及び図示しない図示しないワイヤ送給装置に対して出力する。溶接電源ＷＰＳは前記溶接電流、及び溶接電圧となるように電源制御するとともに図示しないワイヤ送給装置が、前記送り速度でワイヤ１５を溶接トーチ１４に送るように制御する。
【００６９】
続く、ステップ１５の直線補間命令により、ＣＰＵ２０は溶接終了点Ｐ２に直線補間して、教示データである溶接速度（例えば５０ｃｍ／ｍｉｎ）でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ５で、記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角及び前進後退角で、溶接トーチ１４は溶接終了点Ｐ２まで位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００７０】
ステップ１６では、ＣＰＵ２０は、溶接終了命令（ＡＥ）により教示データである溶接電流（例えば１８０Ａ）及び溶接電圧（例えば１７．０Ｖ）などの命令を読込み、これらの溶接条件を溶接電源ＷＰＳ及び図示しない、図示しないワイヤ送給装置に対して出力する。溶接電源ＷＰＳは前記溶接電流、及び溶接電圧となるように電源制御するとともに図示しないワイヤ送給装置によるワイヤ１５の送給を停止する。
【００７１】
ステップ１７では、直線補間命令により、ＣＰＵ２０は退避点Ｐ１２に直線補間して、教示データである動作速度（例えば７２００ｃｍ／ｍｉｎ）でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。
【００７２】
ステップ１８では、ＣＰＵ２０は位置決め命令により、原位置ＧにマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。
本実施形態の溶接ロボットの制御装置１０によれば、下記の特徴がある。
【００７３】
（１） 本実施形態の制御装置１０は、第１センシング点（Ａ１，Ｂ１）及び第２センシング点（Ａ２，Ｂ２）におけるワークＷの開先位置のセンサ座標系上の座標及び開先に対する角度を検出結果として取得するレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を備える。又、制御装置１０は、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する記憶部２３（姿勢記憶手段）を備えている。制御装置１０は第１・第２センシング点間の距離（指定距離）を記憶する記憶部２３（距離記憶手段）を備える。さらに、制御装置１０は、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて、マニピュレータＭ１を駆動制御し、前記距離に基づいてレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を、第１センシング点（Ａ１，Ｂ１）から第２センシング点（Ａ２，Ｂ２）に移動させるＣＰＵ２０（制御手段）を備えている。
【００７４】
さらに、制御装置１０は、前記指令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角及び前進後退角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求めるＣＰＵ２０（演算手段）を備える。そして、制御装置１０は前記指令に応じて前記各軸角度を保存する記憶部２３（保存手段）を備える。
【００７５】
この結果、本実施形態によれば、第１・第２センシング点間の距離（指定距離）を先見距離Ｔよりも短く設定すれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチ１４の狙い角、前進後退角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。本実施形態によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。
【００７６】
又、本実施形態によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークＷに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。
【００７７】
（２） 本実施形態の制御装置１０では、記憶部２３（姿勢記憶手段）が教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶する。この結果、本実施形態によれば、教示時に所望の溶接トーチの姿勢を設定することができる。
【００７８】
（３） 本実施形態の教示作業プログラムは、ロボット制御装置ＲＣ（コンピュータ）を、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段とし、ロボット制御装置ＲＣを第１・第２センシング点間の距離（指定）を記憶する距離記憶手段とする。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて、マニピュレータＭ１を駆動制御し、前記距離に基づいてレーザ変位センサＬＳを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段とする。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令に応じてレーザ変位センサＬＳが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段とする。さらに、教示作業プログラムは、ロボット制御装置ＲＣを前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させる。
【００７９】
この結果、上記（１）の効果を容易に実現できる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図１１、１２を参照して説明する。第２実施形態の制御装置１０のハード構成は、第１実施形態と同一であるため、前記実施形態と同一構成については、同一符号を付して重複説明を省略し、ソフト的な構成の相違を中心に説明する。なお、本実施形態では、記憶部２３は教示時に狙い角を記憶する姿勢記憶手段、及び保存手段に相当する。又、ＣＰＵ２０は、演算手段に相当する。
【００８０】
まず、開先位置の検出を行うための教示方法について説明する。
開先位置の検出を行うための教示は、教示点となるセンシング点に溶接トーチ１４を位置させた状態で、位置決め命令又は直線補間命令を教示し、次に、「開先検出＆ポーズ演算命令」、すなわち、開先検出とポーズ演算の処理命令を教示する。そして、上記のように「開先検出＆ポーズ演算命令」があった場合、センシング点において、開先位置の検出、トーチ姿勢（狙い角）の算出、及び溶接線座標系の算出がそれぞれ行われる。
【００８１】
（１．開先検出）
開先検出は、図１１に示すように、センシング点Ａ１において第１実施形態と同様に開先位置の検出を行う。なお、開先検出中は、すなわちセンシング点Ａ１に溶接トーチ１４が位置しているとき、マニピュレータＭ１は停止している。
【００８２】
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１を第１実施形態と同様に変換行列ＴＴＣを使用して、センサ座標系に変換した後に、レーザ変位センサＬＳが出力した検出点座標分をシフトした点をＡ１’とする。
【００８３】
この開先位置の検出は、例えば溶接開始点、及び溶接終了点を検出するためにそれぞれ行われることになる。
（２．溶接線座標系の演算）
ＣＰＵ２０は、溶接線座標系の演算を行う。具体的には、ＣＰＵ２０は、図１２に示すように、溶接線座標系のＺ軸として、センサ座標系のＸＣ軸とする。従って、開先の延びる方向とは一致しない。
【００８４】
又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＸ軸を、前記Ｚ軸を法線とする平面に開先基準角を投影したものにする。又、ＣＰＵ２０は、溶接線座標系のＹ軸を右手系で決定する。
（３．狙い角の反映）
ＣＰＵ２０は、センシング点Ａ１において前記「開先検出＆ポーズ演算命令」とともに教示データとして狙い角が教示される。この狙い角の反映は、第１実施形態と同様にＣＰＵ２０は行う。
【００８５】
上記のように第２実施形態では、（１．開先検出）、（２．溶接線座標系の演算）及び（３．狙い角の反映）を行う。この処理は、例えば第１実施形態で説明した教示作業プログラム中、ステップ３、ステップ５の処理を、上記の処理に置き換えて行う。前記教示作業プログラムのステップ３、ステップ５を除く他のステップでは第１実施形態と同様に行う。なお、第２実施形態では、「開先検出＆ポーズ演算命令」では、前進後退角は反映されないものとする。
【００８６】
すなわち、ステップ１３では、直線補間命令により、教示された移動速度で、溶接開始点Ｐ１に直線補間する。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ３で記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角で、溶接トーチ１４は溶接開始点Ｐ１に位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００８７】
又、ステップ１５の直線補間命令により、ＣＰＵ２０は溶接終了点Ｐ２に直線補間して、教示された溶接速度でマニピュレータＭ１を駆動制御して溶接トーチ１４を移動させる。このとき、ＣＰＵ２０は、ステップ５で、記憶部２３の所定記憶領域に格納したマニピュレータＭ１の各軸角度で、すなわち、反映された狙い角、溶接トーチ１４は溶接終了点Ｐ２まで位置させるようにマニピュレータＭ１を移動制御する。
【００８８】
このように第２実施形態は、１回の検出動作で開先位置の検出と狙い角を指定できるようにした。第２実施形態の位置決め精度は第１実施形態と同等となるが、サーチ回数が１回のため第１実施形態よりタクトタイムを短縮できる。この場合、サーチ点数が１点のため、特に、ワークＷの回転ずれが少ない場合には概ね所望どおりの狙い角となる。なお、進行方向が求められないため前進後退角は設定できないものとなる。
【００８９】
本実施形態では下記の特徴がある。
（４） 本実施形態の制御装置１０は、センシング点Ａ１におけるワークＷの開先位置のセンサ座標系上の座標及び開先に対する角度を検出結果として取得するレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）を備える。制御装置１０は、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角を記憶する記憶部２３（姿勢記憶手段）を備える。又、制御装置１０は、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じてレーザ変位センサＬＳ（位置センサ）が取得した、センシング点Ａ１の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算してマニピュレータＭ１の各軸角度を求めるＣＰＵ２０（演算手段）を備える。又、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて前記各軸角度を保存する記憶部２３（保存手段）を備える。この結果、本実施形態によれば、溶接線倣いが適用できないワークに対しても溶接トーチ１４の狙い角のトーチ姿勢の自動調整ができ、ロボット言語プログラミングが不要となり、１つの命令により、数値指定に基づいて所望のトーチ姿勢が得られる。本実施形態によれば、溶接線座標系を活用しているため、溶接区間へのアプローチ点や退避点のみならず、溶接線に対する狙いオフセットも数値で簡単に設定できる。又、本実施形態によれば、基準となる位置からの相対ずれではなく、センシングしているワークＷに対する絶対位置・姿勢が直接求められるため、基準となるワーク、いわゆるマスターワークが不要となり、マスターワークの管理の手間を低減できる。
【００９０】
（５） 本実施形態の制御装置１０は、記憶部２３（姿勢記憶手段）は、教示時に入力された狙い角を記憶する。この結果、第１実施形態の（２）と同様な効果を奏する。
（６） 本実施形態の教示作業プログラムは、コンピュータ（ロボット制御装置ＲＣ）を、溶接トーチ１４の開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段としての機能させる。又、教示作業プログラムでは、コンピュータ（ロボット制御装置ＲＣ）を、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて位置センサが取得した、センシング点Ａ１の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、溶接線座標系に基づき狙い角となるマニピュレータＭ１の位置・姿勢を演算し、マニピュレータＭ１の位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段として機能させる。又、教示作業プログラムは、開先検出＆ポーズ演算命令（１つの指令）に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させる。この結果、上記（４）の効果を容易に実現できる。
【００９１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
・ 前記実施形態のレーザ変位センサＬＳは、ラインレーザセンサを使用したが、レーザをミラーに当てて走査するスキャニング型のレーザ変位センサに代えてもよい。
【００９２】
・ 前記実施形態では、図２（ｂ）に示すように溶接トーチ１４に対して、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａはレーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＸ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｘ軸に平行になるように取り付けした。取り付け方法が「数１」で表すことができれば、レーザ変位センサＬＳのセンサヘッドＬＳａは前記実施形態以外の方向に取り付けてもよい。例えば、レーザ照射方向がＺ−方向となるように、かつ、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＹ軸になるように設定され、レーザ変位センサＬＳが前記Ｙ軸に平行になるように取り付けてもよい。
【００９３】
・ 図８で示すプログラムでは、アプローチ点、退避点を算出したが、アプローチ点、退避点の算出は省略してもよい。
・ 前記実施形態において、直線補間命令に代えて、円弧補間命令等の他の補間命令であってもよい。
【００９４】
・ 第１実施形態では、図４に示すサーチ２点目は、サーチ１点目から溶接方向に変位させているが、１８０度反対の反溶接方向に変位させてもよい。
・ 第１実施形態では、指定距離は、予めティーチペンダントＴＰで入力するようにしたが、予め変数としてプログラム等に書込みされ、記憶部２３に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
Ｍ１…マニピュレータ、ＬＳ…レーザ変位センサ（位置センサ）、
ＲＣ…ロボット制御装置（制御手段、演算手段、姿勢記憶手段、距離記憶手段、保存手段）、Ａ，Ｂ，Ａ１，Ｂ１…センシング点、Ｗ…ワーク、
１０…制御装置、１３…アーム、１４…溶接トーチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項２】
前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶す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の制御装置。
【請求項３】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、
コンピュータを、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、
第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、
１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、
前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラム。
【請求項４】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、
１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項５】
前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角を記憶することを特徴とする請求項４に記載のアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項６】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、
コンピュータを、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、
１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、前記センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項２】
前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角及び前進後退角を記憶す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の制御装置。
【請求項３】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、第１センシング点及び第２センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、
コンピュータを、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角及び前進後退角を記憶する姿勢記憶手段と、
第１・第２センシング点間の距離を記憶する距離記憶手段と、
１つの指令に応じて、前記マニピュレータを駆動制御し、前記距離に基づいて前記位置センサを第１センシング点から第２センシング点に移動させる制御手段と、
前記指令に応じて前記位置センサが取得した、第１、第２センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角及び前進後退角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラム。
【請求項４】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサと、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、
１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段を備えることを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項５】
前記姿勢記憶手段は、教示時に入力された狙い角を記憶することを特徴とする請求項４に記載のアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項６】
溶接トーチとともにマニピュレータのアームに対して設けられ、センシング点におけるワークの開先位置のセンサ座標系上の座標及び前記開先に対する角度を検出結果として取得する位置センサを備えたアーク溶接ロボットの制御装置に使用されるプログラムであって、
コンピュータを、
前記溶接トーチの前記開先に対する狙い角を記憶する姿勢記憶手段と、
１つの指令に応じて前記位置センサが取得した、前記センシング点の検出結果に基づき溶接線座標系を演算し、前記溶接線座標系に基づき前記狙い角となるマニピュレータの位置・姿勢を演算し、前記マニピュレータの位置・姿勢に基づき、逆演算して前記マニピュレータの各軸角度を求める演算手段と、
前記指令に応じて前記各軸角度を保存する保存手段として機能させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１３８２７５（Ｐ２０１１−１３８２７５Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９７１３８（Ｐ２００９−２９７１３８）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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