JP5199573B2 - Welding robot attitude determination method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接ロボットの姿勢決定方法に関する。 The present invention relates to a welding robot posture determination method.
従来より、例えば、自動車の生産ラインの溶接工程では、溶接ガンを備えた溶接ロボットが複数用いられる。これら複数の溶接ロボットは、それぞれ、溶接ガンにより、溶接対象である溶接ワークを、予め設定された複数の溶接打点で溶接する。 Conventionally, for example, in a welding process of an automobile production line, a plurality of welding robots equipped with a welding gun are used. Each of the plurality of welding robots welds a welding work, which is a welding target, with a plurality of preset welding points using a welding gun.
ところで、このような溶接工程を実施するために、自動車の数千に及ぶ溶接打点を各溶接ロボットに割り当てる作業が必要となる。ここで、溶接ワークを確実に溶接するためには、溶接ロボットと溶接ワークとの干渉や溶接ロボットと周辺構造物との干渉を考慮しつつ、各溶接打点について、溶接ワークに対して溶接ガンをできるだけ垂直に当てるように、各溶接打点を各溶接ロボットに割り当てる必要がある。このため、この割り当て作業では、人手に頼らざるをえず、検討作業に時間がかかっていた。 By the way, in order to perform such a welding process, it is necessary to assign thousands of welding points of automobiles to each welding robot. Here, in order to reliably weld the welded workpiece, a welding gun is applied to the welded workpiece at each welding point, taking into account the interference between the welding robot and the welded workpiece and between the welding robot and the surrounding structure. It is necessary to assign each welding spot to each welding robot so as to be as vertical as possible. For this reason, in this assignment work, it was necessary to rely on human hands, and the study work took time.
この問題点を解決するため、溶接ロボットの姿勢を自動的に決定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に示された方法では、コンピュータにより、まず、各溶接打点について、溶接ワークに対する溶接ガンの姿勢のうち、溶接ワークや周辺構造物に干渉することなく溶接ガンが溶接できる溶接可能角度領域を決定する。次に、この決定した溶接可能角度領域の中央の位置に溶接ガンを配置するように、溶接ロボットの姿勢を決定する。この方法によれば、溶接ロボットの姿勢を自動的に決定できるから、溶接打点の割り当ての検討作業にかかる時間を短縮できる。
ところで、特許文献1に示された方法では、溶接打点ごとに、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定しているため、各溶接打点については最適であるが、溶接工程における溶接ロボットの一連の動作については最適であるとはいえない場合がある。つまり、溶接ロボットで複数の溶接打点を連続して溶接する際に、溶接ロボットの姿勢を大きく変化させることになる場合があり、溶接ロボットの無駄な動作が増加して、溶接工程のサイクルタイムが長くなってしまう場合がある。よって、特許文献1に示された方法により決定した溶接ロボットの姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用するのは難しく、人手による微調整作業が必要な場合があった。
By the way, in the method shown in
本発明は、溶接ロボットの無駄な動作を削減できる溶接ロボットの姿勢決定方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the attitude | position determination method of the welding robot which can reduce the useless operation | movement of a welding robot.
本発明の溶接ロボットの姿勢決定方法は、溶接ワークに設定された複数の溶接打点で溶接する溶接ガンを備えた溶接ロボットの姿勢決定方法であって、前記各溶接打点について、前記溶接ガンが前記溶接ワークおよび周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の前記溶接ガンが取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する第1ステップと、前記分割位置のそれぞれについて、前記溶接ガンの姿勢に応じて前記溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として抽出する第2ステップと、前記複数の溶接打点を溶接する順番を溶接打順として決定し、当該溶接打順に従って溶接する場合に、前記溶接打順の前後での前記溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、前記各溶接打点について、前記分割位置の中から1つを選択する第3ステップと、を備えることを特徴とする。 The welding robot posture determination method according to the present invention is a welding robot posture determination method including a welding gun for welding at a plurality of welding points set on a welding workpiece, wherein the welding gun includes the welding gun for the welding points. The range of postures that the welding gun can take when welding is possible without interfering with the workpiece and surrounding structures is determined as a weldable range, and a position at which the weldable range is divided into a plurality of positions is extracted as a divided position For each of the divided positions, a second step for extracting a posture that can be taken by the welding robot in accordance with a posture of the welding gun as a welding robot possible posture, and an order for welding the plurality of welding points. When the welding stroke order is determined and welding is performed according to the welding stroke order, the change in the position of the welding gun before and after the welding stroke order is reduced. As such, the respective welding spots, characterized in that it comprises a third step for selecting one of the divided position.
この発明によれば、各溶接打点について、複数の分割位置を抽出し、さらに、これら分割位置のそれぞれについて、溶接ロボット可能姿勢を抽出する。そして、溶接打順の前後での溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、各溶接打点について、分割位置の中から1つを選択する。
すなわち、従来のように、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定するのではなく、溶接可能範囲を複数の分割位置で分割して、この分割位置を用いて溶接ガンの姿勢や溶接ロボットの姿勢を決定する。このため、溶接可能範囲の角度が大きくても、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合の溶接ガンの姿勢の変化や溶接ロボットの姿勢の変化を小さくできるので、溶接ロボットの無駄な動作を削減できる。よって、溶接ロボットの動作を円滑にして、溶接工程のサイクルタイムを短縮できるので、本発明により決定した溶接ロボットの姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用でき、人手による微調整作業の工数を大幅に削減できる。
According to the present invention, a plurality of division positions are extracted for each welding hit point, and a welding robot possible posture is extracted for each of these division positions. Then, one of the divided positions is selected for each welding hit point so that the change in the attitude of the welding gun before and after the welding hit order becomes small.
That is, instead of uniformly determining the position of the welding gun disposed at the center position of the weldable angle region as the optimum position of the welding gun as in the prior art, the weldable range is divided at a plurality of divided positions. The posture of the welding gun and the posture of the welding robot are determined using this division position. For this reason, even if the weldable range angle is large, it is possible to reduce the change in the position of the welding gun and the position of the welding robot when welding at multiple welding points according to the welding stroke order. Can be reduced. Therefore, since the welding robot can be operated smoothly and the cycle time of the welding process can be shortened, the position of the welding robot determined according to the present invention can be used for off-line teaching as it is, and the man-hours for manual fine adjustment work can be greatly reduced. it can.
本発明の溶接ロボットの姿勢決定方法は、溶接ワークに設定された複数の溶接打点で溶接する溶接ガンを備えた溶接ロボットの姿勢決定方法であって、前記各溶接打点について、前記溶接ガンが前記溶接ワークおよび周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の前記溶接ガンが取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する第1ステップと、前記分割位置のそれぞれについて、前記溶接ガンの姿勢に応じて前記溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として抽出する第2ステップと、前記溶接ロボットの基本となる姿勢を溶接ロボット基本姿勢として決定し、当該溶接ロボット基本姿勢から前記溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、前記溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する第3ステップと、前記複数の溶接打点を溶接する順番を溶接打順として決定し、当該溶接打順に従って溶接する場合に、前記溶接打順の前後での前記溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、かつ、前記第3ステップで決定した優先順位が高くなるように、前記各溶接打点について、前記分割位置の中から1つを選択する第4ステップと、を備えることを特徴とする。 The welding robot posture determination method according to the present invention is a welding robot posture determination method including a welding gun for welding at a plurality of welding points set on a welding workpiece, wherein the welding gun includes the welding gun for the welding points. The range of postures that the welding gun can take when welding is possible without interfering with the workpiece and surrounding structures is determined as a weldable range, and a position at which the weldable range is divided into a plurality of positions is extracted as a divided position. For each of the divided positions, a second step for extracting, as a welding robot possible posture, a posture that the welding robot can take according to the posture of the welding gun, and a basic posture of the welding robot. The welding robot basic posture is determined, and the change in posture from the welding robot basic posture to the welding robot possible posture is small. In order, in order to determine the priority order of the welding robot possible posture, the order of welding the plurality of welding points is determined as a welding striking order, and when welding is performed according to the welding striking order, before and after the welding striking order. A fourth step of selecting one of the divided positions for each welding point so that the change in the attitude of the welding gun is small and the priority determined in the third step is high. And.
この発明によれば、各溶接打点について、複数の分割位置を抽出し、さらに、これら分割位置のそれぞれについて、溶接ロボット可能姿勢を抽出する。また、溶接ロボット基本姿勢から溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。そして、溶接打順の前後での溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、かつ、優先順位が高くなるように、各溶接打点について、分割位置の中から1つを選択する。
よって、1つの溶接打点に対する溶接ロボット可能姿勢が複数あっても、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を用いることで、1つの溶接打点に対して1つの溶接ロボット可能姿勢を抽出できる。
According to the present invention, a plurality of division positions are extracted for each welding hit point, and a welding robot possible posture is extracted for each of these division positions. In addition, the priority order of the welding robot possible postures is determined in ascending order of the posture change from the welding robot basic posture to the welding robot possible posture. Then, one of the divided positions is selected for each welding hit point so that the change in the attitude of the welding gun before and after the welding hit order becomes small and the priority order becomes high.
Therefore, even if there are a plurality of welding robot possible postures for one welding hit point, one welding robot possible posture can be extracted for one welding hit point by using the priority order of the welding robot possible postures.
この場合、前記第1ステップでは、前記各溶接打点について、前記溶接可能範囲が複数ある場合、当該複数の溶接可能範囲ごとに、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出することが好ましい。 In this case, in the first step, when there are a plurality of weldable ranges for each welding point, for each of the plurality of weldable ranges, a position that divides the weldable range into a plurality is extracted as a division position. Is preferred.
この発明によれば、第1ステップでは、各溶接打点ついて、溶接可能範囲が複数ある場合、それぞれの溶接可能範囲ごとに、溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する。
よって、1つの溶接打点に溶接可能範囲が複数ある場合でも、全ての溶接可能範囲から分割位置を抽出できるので、溶接ガンや溶接ロボットについて最適な姿勢を確実に選択できる。
According to the present invention, in the first step, when there are a plurality of weldable ranges for each welding point, a position at which the weldable range is divided into a plurality of weldable ranges is extracted as a divided position.
Therefore, even when there are a plurality of weldable ranges at one welding point, the division positions can be extracted from all the weldable ranges, so that the optimum posture for the welding gun and the welding robot can be reliably selected.
本発明によれば、従来のように、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定するのではなく、溶接可能範囲を複数の分割位置で分割して、この分割位置を用いて溶接ガンの姿勢や溶接ロボットの姿勢を決定する。このため、溶接可能範囲の角度が大きくても、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合の溶接ガンの姿勢の変化や溶接ロボットの姿勢の変化を小さくできるので、溶接ロボットの無駄な動作を削減できる。よって、溶接ロボットの動作を円滑にして、溶接工程のサイクルタイムを短縮できるので、本発明により決定した溶接ロボットの姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用でき、人手による微調整作業の工数を大幅に削減できる。 According to the present invention, instead of uniformly determining the position of the welding gun arranged at the center position of the weldable angle region as the optimum position of the welding gun as in the prior art, the weldable range is divided into a plurality of divided positions. The position of the welding gun and the position of the welding robot are determined using the divided positions. For this reason, even if the weldable range angle is large, it is possible to reduce the change in the position of the welding gun and the position of the welding robot when welding at multiple welding points according to the welding stroke order. Can be reduced. Therefore, since the welding robot can be operated smoothly and the cycle time of the welding process can be shortened, the position of the welding robot determined according to the present invention can be used for off-line teaching as it is, and the man-hours for manual fine adjustment work can be greatly reduced. it can.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る溶接ロボット10の概略構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
溶接ロボット10は、いわゆる6軸であり、溶接ガン18と、この溶接ガン18の向きや3次元空間内での位置を変化させるアーム12、13、14、15、16、17と、これらアーム12〜17を支持する溶接ロボット本体11と、を備える。
この溶接ロボット10は、制御装置20から送信される制御信号に応じて動作する。
The
The
制御装置20は、溶接ロボット姿勢決定装置30(図2参照)により決定された溶接ロボットの姿勢に応じて、溶接ロボット10に制御信号を送信する。
The
溶接ガン18は、いわゆるX型溶接ガンであり、一対のガンアーム182、183と、これら一対のガンアーム182、183をそれぞれ回動可能に軸支する回動軸181と、一対のガンアーム182、183を駆動するアクチュエータ(図示省略)と、を備える。
回動軸181は、ガンアーム182およびガンアーム183の基端側に設けられている。
また、ガンアーム182およびガンアーム183の先端側には、回動軸181が延びる方向と略直交する方向に延びる一対の溶接電極184、185が対向して設けられている。
この溶接ガン18では、アクチュエータからの駆動力により、ガンアーム182、183のそれぞれが回動軸181を中心に回動して、ガンアーム182の先端とガンアーム183の先端とが開閉する。
The
The
In addition, a pair of
In the
以上の溶接ロボット10は、以下のように動作する。
すなわち、制御装置20から送信される制御信号に応じて、アーム12〜17をそれぞれ駆動して、溶接ガン18の向きや3次元空間内での位置、すなわち溶接ガン18の姿勢を変化させる。また、制御装置20から送信される制御信号に応じて、溶接ガン18を駆動して、ガンアーム182の先端とガンアーム183の先端とを開閉させる。
以上により、図1に示すように、溶接打点OOにおいて、溶接ワーク200の表面に溶接電極184を略垂直に当てるとともに、溶接ワーク300の表面に溶接電極185を略垂直に当てて、溶接ワーク200、300を挟むことができる。そして、この状態で、一対の溶接電極184、185にそれぞれ電圧を印加して、溶接ワーク200、300に電流を流すことで、溶接打点OOで、溶接ワーク200と溶接ワーク300とを溶接できる。
The
That is, according to a control signal transmitted from the
As described above, as shown in FIG. 1, the
図2は、溶接ロボット姿勢決定装置30の概略構成を示すブロック図である。溶接ロボット姿勢決定装置30は、分割位置抽出手段31、溶接ロボット可能姿勢抽出手段32、溶接ロボット基本姿勢決定手段33、優先順位決定手段34、溶接打順決定手段35、溶接ガン最適姿勢決定手段36、および溶接ロボット最適姿勢決定手段37を備える。
この溶接ロボット姿勢決定装置30は、溶接ロボット10、溶接ワーク、および周辺構造物の仮想モデルを構築して、これら仮想モデルを用いて溶接ロボット10の姿勢を決定する。そして、決定した溶接ロボット10の姿勢に基づいて、オフラインティーチングを行うためのティーチングデータを生成して、制御装置20に送信する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the welding robot
The welding robot
分割位置抽出手段31は、溶接打点について、溶接ガン18が溶接ワークや周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の溶接ガン18が取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、この溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する。ここでは、分割位置で溶接可能範囲を等角度で3つに分割するものとする。
The division position extracting means 31 determines a range of postures that can be taken by the
例えば、図1で示した溶接打点OOについて、図3を参照しながら分割位置を検討する。 For example, with respect to the welding hit point OO shown in FIG. 1, the division position is examined with reference to FIG.
図3中、溶接打点OOに対する全ての溶接ガン18の進入方向を、溶接打点OOを中心とする円Oで表す。ここで、溶接ガン18の進入方向とは、円Oの中心から円周に向かう方向となる。
この円Oは、到達不可能範囲O4および到達可能範囲O3の2つの領域に分割される。
In FIG. 3, the approach direction of all the
This circle O is divided into two regions, an unreachable range O4 and a reachable range O3.
到達不可能範囲O4は、溶接ガン18が溶接打点OOに到達できない場合の、溶接ガン18の姿勢の範囲である。これは、円Oの中心から到達不可能範囲O4の円弧に向かう方向であれば、どの方向に溶接ガン18が進入しても、溶接ガン18が溶接打点OOに到達できないことを意味している。
すなわち、到達不可能範囲O4では、溶接ロボット10の構造上の問題や、溶接ロボット10のアーム12〜17や溶接ガン18が溶接ワーク200、300や周辺構造物に干渉することにより、溶接ガン18が溶接打点OOに到達できない。
The unreachable range O4 is a range of the posture of the
That is, in the unreachable range O4, the
また、到達可能範囲O3は、溶接ガン18が溶接打点OOに到達できる場合の、溶接ガン18の姿勢の範囲である。これは、円Oの中心から到達可能範囲O3の円弧に向かう方向であれば、どの方向に溶接ガン18が進入しても、溶接ガン18が溶接打点OOに到達できることを意味している。
The reachable range O3 is a range of the posture of the
この到達可能範囲O3には、溶接可能範囲O1が含まれる。
溶接可能範囲O1は、溶接ロボット10のアーム12〜17や溶接ガン18が、溶接ワーク200、300や周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の、溶接ガン18が取り得る姿勢の範囲である。これは、円Oの中心から溶接可能範囲O1の円弧に向かう方向に溶接ガン18が進入するのであれば、どの方向でも、溶接ガン18が溶接ワーク200、300や周辺構造物に干渉することなく、溶接打点OOに到達できることを意味している。
この溶接可能範囲O1は、分割位置GO1〜GO4により、等角度で3分割されている。
This reachable range O3 includes a weldable range O1.
The weldable range O1 is a range of postures that the
This weldable range O1 is divided into three at equal angles by dividing positions GO1 to GO4.
したがって、到達可能範囲O3のうち溶接可能範囲O1を除いた残りの領域は、溶接ガン18が溶接打点OOに到達できるものの、溶接ロボット10のアーム12〜17や溶接ガン18が溶接ワーク200、300や周辺構造物に干渉してしまう領域となる。
Therefore, in the remaining area excluding the weldable range O1 in the reachable range O3, although the
図2に戻って、溶接ロボット可能姿勢抽出手段32は、各溶接打点について、分割位置における溶接ガン18の姿勢に応じて溶接ロボット10が取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として複数抽出するとともに、溶接ロボット10が各溶接ロボット可能姿勢を取った場合の、溶接ロボット10のアーム12〜17の姿勢をそれぞれ算出する。
Returning to FIG. 2, the welding robot possible
溶接ロボット基本姿勢決定手段33は、溶接ロボット10の基本となる姿勢を溶接ロボット基本姿勢として決定するとともに、溶接ロボット10が溶接ロボット基本姿勢を取った場合の、溶接ロボット10のアーム12〜17の姿勢をそれぞれ算出する。
Welding robot basic position determining means 33, and determines the underlying position of the
優先順位決定手段34は、各溶接打点について、溶接ロボット基本姿勢から溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、複数の溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。
すなわち、溶接ロボット10が複数の溶接ロボット可能姿勢を取った場合の溶接ロボット10のアーム12〜17のそれぞれの姿勢と、溶接ロボット10が溶接ロボット基本姿勢を取った場合の溶接ロボット10のアーム12〜17の姿勢と、を比較する。そして、溶接ロボット基本姿勢を取った場合の溶接ロボット10のアーム12〜17の姿勢に近いものから順に、溶接ロボット可能姿勢に高い優先順位を付与する。
The priority
That is, the respective postures of the
溶接打順決定手段35は、複数の溶接打点について、溶接する順番を溶接打順として決定する。 The welding striking order determination means 35 determines the welding order as a welding striking order for a plurality of welding striking points.
溶接ガン最適姿勢決定手段36は、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合に、溶接打順の前後での溶接ガン18の姿勢の変化が小さくなるように、各溶接打点について、複数の分割位置の中から1つを選択し、選択した分割位置における溶接ガン18の姿勢を溶接ガン18の最適姿勢として決定する。
The welding gun optimum
溶接ロボット最適姿勢決定手段37は、各溶接打点における溶接ガン18の最適姿勢に対応する溶接ロボット可能姿勢を、溶接ロボット10の最適姿勢として決定する。また、各溶接打点における溶接ガン18の最適姿勢が複数ある場合は、溶接ロボット可能姿勢の優先順位に従って、溶接ロボット10の最適姿勢を決定する。
The welding robot optimum
以下に、溶接ロボット10の姿勢を決定する手順を、図4のフローチャートを参照しながら説明する。
Below, the procedure which determines the attitude | position of the
図5は、溶接ロボット10の溶接対象である溶接ワーク400、500の斜視図である。
溶接ワーク400と溶接ワーク500とは、一部が重なっており、この重なった部分には、溶接ロボット10に割り当てられた複数の溶接打点AA、BB、CC、DDが予め設定されている。
FIG. 5 is a perspective view of
The
図4に戻って、まず、ステップS1において、溶接打順決定手段35により、溶接打順を決定する。
すなわち、図5に示した溶接ワーク400、500について、溶接打点AA、BB、CC、DDの順番に溶接するように、溶接打順を決定する。
Returning to FIG. 4, first, in step S1, the welding striking order is determined by the welding striking order determination means 35.
That is, the welding striking order is determined so that the welding works 400 and 500 shown in FIG. 5 are welded in the order of welding striking points AA, BB, CC, and DD.
ステップS2において、分割位置抽出手段31により、溶接可能範囲を決定する。
すなわち、溶接打点AAについて、図6(A)に示すように、溶接ロボット10のアーム12〜17や溶接ガン18が溶接ワーク200、300や周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の、溶接ガン18が取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲A1として決定する。また、溶接打点BB、CC、DDについても、上述の溶接打点AAと同様に、図6(B)〜(D)に示すように、溶接可能範囲B1、B2、C1、D1、D2を決定する。
ここで、溶接打点AA、CCについては、それぞれ、溶接可能範囲が1つであり、溶接打点BB、DDについては、それぞれ、溶接可能範囲が2つとなっている。
In step S <b> 2, the split
That is, as shown in FIG. 6A, the welding point AA can be welded without causing the
Here, the weldable points AA and CC each have one weldable range, and the weldable points BB and DD each have two weldable ranges.
ステップS3において、図7に示すように、分割位置抽出手段31により、分割位置を抽出する。
すなわち、図6(A)〜(D)に示すように、溶接可能範囲A1、B1、B2、C1、D1、D2を等角度で3分割する位置を、それぞれ、分割位置GA1〜GA4、GB1〜GB4、GB5〜GB8、GC1〜GC4、GD1〜GD4、GD5〜GD8として抽出する。
In step S3, as shown in FIG. 7, the division position extraction means 31 extracts the division position.
That is, as shown in FIGS. 6A to 6D, positions at which the weldable ranges A1, B1, B2, C1, D1, and D2 are divided into three at equal angles are divided into divided positions GA1 to GA4 and GB1 to GB1, respectively. Extracted as GB4, GB5 to GB8, GC1 to GC4, GD1 to GD4, and GD5 to GD8.
ステップS4において、溶接ロボット可能姿勢抽出手段32により、溶接ロボット可能姿勢を抽出する。
すなわち、溶接打点AAの分割位置GA1について、まず、分割位置GA1における溶接ガン18の姿勢に応じて溶接ロボット10が取りうる姿勢を、インバースキネマティクスロジックに基づいて、溶接ロボット10の最適な溶接ロボット可能姿勢として1つだけ抽出する。次に、この溶接ロボット可能姿勢を取った場合の溶接ロボット10の各軸値をそれぞれ算出する。
In step S4, the welding robot possible
That is, for the divided position GA1 of the welding hit point AA, first, the optimum welding robot of the
また、分割位置GA2〜GA4、GB1〜GB8、GC1〜GC4、GD1〜GD8についても、分割位置GA1と同様に、溶接ロボット10の最適な溶接ロボット可能姿勢を1つずつ抽出し、これら溶接ロボット可能姿勢を取った場合の溶接ロボット10の各軸値をそれぞれ算出する。
Also, for the divided positions GA2 to GA4, GB1 to GB8, GC1 to GC4, and GD1 to GD8, similarly to the divided position GA1, the optimum welding robot possible posture of the
ステップS5において、溶接ロボット基本姿勢決定手段33により、溶接ロボット基本姿勢を決定する。
すなわち、溶接ロボット10の所定の姿勢を、溶接ロボット10の基本となる姿勢である溶接ロボット基本姿勢として決定し、溶接ロボット基本姿勢を取った場合の溶接ロボット10の各軸値を算出する。
In step S5, the welding robot basic
That is, a predetermined posture of the
ステップS6において、図8に示すように、優先順位決定手段34により、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。
すなわち、溶接打点AAの分割位置GA1〜GA4について、まず、ステップS4において算出した溶接ロボット可能姿勢のそれぞれに係る溶接ロボット10の各軸値と、ステップS5において算出した溶接ロボット基本姿勢に係る溶接ロボット10の各軸値と、を比較する。次に、比較した結果に基づいて、溶接ロボット基本姿勢に係る溶接ロボット10の各軸値からの変化が小さいものから順に、溶接ロボット可能姿勢に高い優先順位RA1〜RA4を付与する。つまり、溶接ロボット可能姿勢RA1〜RA4のうち、溶接ロボット基本姿勢に係る溶接ロボット10の各軸値からの変化が最も小さいのは、溶接ロボット可能姿勢RA1であり、最も変化が大きいのは、溶接ロボット可能姿勢RA4である。
また、溶接打点BB、CC、DDについても、溶接打点AAと同様に、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。このように、溶接ロボット10のアーム12〜17の姿勢の優先順位を決定するため、溶接ガン18の姿勢も含めて優先順位を決定できる。
In step S6, as shown in FIG. 8, the priority
That is, with respect to the divided positions GA1 to GA4 of the welding hit points AA, first, each axis value of the
Also, the welding robot possible posture priority order is determined for the welding hit points BB, CC, DD as well as the welding hit point AA. Thus, since the priority order of the postures of the
ステップS7において、図9に示すように、溶接ガン最適姿勢決定手段36により、溶接ガン18の最適姿勢を決定する。
In step S7, as shown in FIG. 9, the optimum posture of the
すなわち、溶接打順が1番である溶接打点AAについて、前の溶接打点における溶接ガン18の姿勢に基づいて、溶接ガン18の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置GA1〜GA4における溶接ガン18の姿勢のうち、前の溶接打点における溶接ガン18の姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点AAでの溶接ガン18の最適姿勢とする。
ここでは、図9のハッチング領域に示すように、溶接打点AAでの溶接ガン18の最適姿勢を、分割位置GA3における溶接ガン18の姿勢とする。
That is, the optimum posture of the
Here, as shown in the hatched region of FIG. 9, the optimum posture of the
また、溶接打順が2番である溶接打点BBについて、溶接打順が1番である溶接打点AAでの溶接ガン18の最適姿勢に基づいて、溶接ガン18の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置GB1〜GB8における溶接ガン18の姿勢のうち、分割位置GA3における溶接ガン18の最適姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点BBでの溶接ガン18の最適姿勢とする。
Further, the optimum posture of the
図6(A)、(B)を参照すると、分割位置GB1〜GB8のうち分割位置GA3の向きに最も近いのは、分割位置GB6である。よって、図9のハッチング領域に示すように、溶接打点BBでの溶接ガン18の最適姿勢を、分割位置GB6における溶接ガン18の姿勢とする。
Referring to FIGS. 6A and 6B, among the divided positions GB1 to GB8, the divided position GB6 is closest to the direction of the divided position GA3. Therefore, as shown in the hatched area of FIG. 9, the optimum posture of the
また、溶接打順が3番である溶接打点CCについて、溶接打順が2番である溶接打点BBでの溶接ガン18の最適姿勢に基づいて、溶接ガン18の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置GC1〜GC4における溶接ガン18の姿勢のうち、分割位置GB6における溶接ガン18の最適姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点CCでの溶接ガン18の最適姿勢とする。
Further, with respect to the welding hit point CC whose welding hit order is No. 3, the optimum posture of the
図6(B)、(C)を参照すると、分割位置GC1〜GC4のうち分割位置GB6の向きに最も近いのは、分割位置GC4である。よって、図9のハッチング領域に示すように、溶接打点CCでの溶接ガン18の最適姿勢を、分割位置GC4における溶接ガン18の姿勢とする。
6B and 6C, the division position GC4 is closest to the direction of the division position GB6 among the division positions GC1 to GC4. Therefore, as shown in the hatched area of FIG. 9, the optimum posture of the
また、溶接打順が4番である溶接打点DDについて、溶接打順が3番である溶接打点CCでの溶接ガン18の最適姿勢に基づいて、溶接ガン18の最適姿勢を決定する。すなわち、分割位置GD1〜GD8における溶接ガン18の姿勢のうち、分割位置GC4における溶接ガン18の最適姿勢からの姿勢の変化が最小となるものを、溶接打点DDでの溶接ガン18の最適姿勢とする。
For the welding hit point DD whose welding hit order is No. 4, the optimum posture of the
図6(C)、(D)を参照すると、分割位置GD1〜GD8のうち分割位置GC4の向きに最も近いのは、分割位置GD6である。よって、図9のハッチング領域に示すように、溶接打点DDでの溶接ガン18の最適姿勢を、分割位置GD6における溶接ガン18の姿勢とする。
6C and 6D, the division position GD6 is closest to the direction of the division position GC4 among the division positions GD1 to GD8. Therefore, as shown in the hatched area of FIG. 9, the optimum posture of the
ステップS8において、図9に示すように、溶接ロボット最適姿勢決定手段37により、溶接ロボット10の最適姿勢を決定する。
すなわち、ステップS7で決定された、各溶接打点における溶接ガン18の最適姿勢に対応する溶接ロボット可能姿勢を、溶接ロボット10の最適姿勢として決定する。また、ステップS7で決定された各溶接打点における溶接ガン18の最適姿勢が複数ある場合には、ステップS6で決定された溶接ロボット可能姿勢の優先順位に基づいて決定する。
In step S <b> 8, as shown in FIG. 9, the optimum posture of the
That is, the possible welding robot posture corresponding to the optimum posture of the
ステップS9において、溶接打点AA、BB、CC、DDの全てについて、溶接ロボット10の最適姿勢を決定したか否かを判別する。この判別がYESであれば、溶接ロボット10の姿勢を決定する手順を終了し、NOであれば、ステップS8に移る。
In step S9, it is determined whether or not the optimum posture of the
本実施の形態によれば、以下のような効果がある。
(1)本実施の形態における溶接ロボット10の姿勢決定方法によれば、溶接打点AA、BB、CC、DDのそれぞれについて、複数の分割位置を抽出し、さらに、これら分割位置のそれぞれについて、溶接ロボット可能姿勢を1つ抽出する。そして、溶接打順の前後での溶接ガン18の姿勢の変化が小さくなるように、溶接打点AA、BB、CC、DDのそれぞれについて、複数の分割位置の中から1つを選択する。この選択した分割位置における溶接ガン18の姿勢を、溶接ガン18の最適姿勢とし、この選択した分割位置における溶接ロボット10の姿勢を、溶接ロボット10の最適姿勢とする。
According to the present embodiment, there are the following effects.
(1) According to the attitude determination method of welding
すなわち、従来のように、溶接可能角度領域の中央の位置に配置される溶接ガンの姿勢を溶接ガンの最適姿勢として一律に決定するのではなく、溶接可能範囲を複数の分割位置で分割して、この分割位置を用いて溶接ガン18の最適姿勢や溶接ロボット10の最適姿勢を決定する。このため、溶接可能範囲の角度が大きくても、溶接打順に従って複数の溶接打点で溶接する場合の溶接ガン18の姿勢の変化や溶接ロボット10の姿勢の変化を小さくできるので、溶接ロボット10の無駄な動作を削減できる。よって、溶接ロボット10の動作を円滑にして、溶接工程のサイクルタイムを短縮できる。したがって、本実施の形態において決定した溶接ロボット10の最適姿勢を、そのままオフラインティーチングに活用でき、人手による微調整作業の工数を大幅に削減できる。
That is, instead of uniformly determining the position of the welding gun disposed at the center position of the weldable angle region as the optimum position of the welding gun as in the prior art, the weldable range is divided at a plurality of divided positions. The optimum posture of the
(2)また、溶接打点BB、DDについて、溶接可能範囲がそれぞれ2つある。この場合、2つの溶接可能範囲B1、B2ごとに、それぞれを等角度で3等分する位置を分割位置として抽出するとともに、2つの溶接可能範囲D1、D2ごとに、それぞれを等角度で3等分する位置を分割位置として抽出する。
よって、1つの溶接打点に複数の溶接可能範囲がある場合でも、全ての溶接可能範囲から分割位置を抽出できるので、溶接ガン18や溶接ロボット10について最適な姿勢を確実に決定できる。
(2) Further, there are two weldable ranges for welding points BB and DD, respectively. In this case, for each of the two weldable ranges B1 and B2, a position that divides each of the two weldable ranges B1 and B2 into three equal parts is extracted as a divided position, and for each of the two weldable ranges D1 and D2, each of them is equiangular and three equal A position to be divided is extracted as a division position.
Therefore, even when there is a plurality of weldable ranges at one welding point, the division positions can be extracted from all the weldable ranges, so that the optimum posture for the
(3)また、各溶接打点における溶接ガン18の最適姿勢が複数ある場合には、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する。そして、溶接打順の前後での溶接ガン18の姿勢の変化が小さくなるように、かつ、優先順位が高くなるように、各溶接打点について、分割位置の中から1つを選択する。
よって、各溶接打点に対する溶接ロボット可能姿勢が複数あっても、溶接ロボット可能姿勢の優先順位を用いることで、1つの溶接打点に対して1つの溶接ロボット可能姿勢を抽出できる。
(3) When there are a plurality of optimum postures of the
Therefore, even if there are a plurality of welding robot possible postures for each welding hit point, one welding robot possible posture can be extracted for one welding hit point by using the priority order of the welding robot possible postures.
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
例えば、ステップS4において、溶接打点AA、BB、CC、DDについて分割位置を決定する際に、溶接可能範囲A1、B1、B2、C1、D1、D2を等角度で3分割したが、これに限らない。例えば、5分割や6分割してもよいし、また、5°や10°等、所定角度ごとに分割位置を決定してもよい。また、溶接打点BB、DDについて、2つの溶接可能範囲B1、B2ごとに、分割数や分割する角度を設定したり、2つの溶接可能範囲D1、D2ごとに、分割数や分割する角度を設定したりしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included in this invention.
For example, in step S4, when determining the division positions for the welding points AA, BB, CC, DD, the weldable ranges A1, B1, B2, C1, D1, D2 are divided into three at equal angles, but this is not limitative. Absent. For example, it may be divided into five or six, and the division position may be determined for each predetermined angle such as 5 ° or 10 °. Also, for the welding points BB and DD, the number of divisions and the angle to be divided are set for each of the two weldable ranges B1 and B2, and the number of divisions and the angle to be divided are set for each of the two weldable ranges D1 and D2. You may do it.
また、ステップS6において、溶接ロボット10の所定の姿勢を、溶接ロボット基本姿勢として決定したが、これに限らない。例えば、溶接ロボット10の各軸値が溶接ロボット10の各軸の可動範囲の中央値となる姿勢や、溶接ロボット10のアーム12〜17のたわみ量が少ない姿勢を、溶接ロボット基本姿勢として決定してもよい。また、溶接打点の近くに既にティーチングされている姿勢を参考にして、溶接ロボット基本姿勢を決定してもよい。
Moreover, although the predetermined attitude | position of the
10…溶接ロボット
18…溶接ガン
30…溶接ロボット姿勢決定装置
31…分割位置抽出手段
32…溶接ロボット可能姿勢抽出手段
33…溶接ロボット基本姿勢決定手段
34…優先順位決定手段
35…溶接打順決定手段
36…溶接ガン最適姿勢決定手段
37…溶接ロボット最適姿勢決定手段
182,183…ガンアーム
184,185…溶接電極
200,300,400,500…溶接ワーク
AA,BB,CC,DD,OO…溶接打点
GA1〜GA4,GB1〜GB8,GC1〜GC4,GD1〜GD8,GO1〜GO4…分割位置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記各溶接打点について、前記溶接ガンが前記溶接ワークおよび周辺構造物に干渉することなく溶接可能な場合の前記溶接ガンが取り得る姿勢の範囲を、溶接可能範囲として決定し、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出する第1ステップと、
前記分割位置のそれぞれについて、前記溶接ガンの姿勢に応じて前記溶接ロボットが取り得る姿勢を、溶接ロボット可能姿勢として抽出する第2ステップと、
前記溶接ロボットの基本となる、前記溶接ロボットの各軸値が前記溶接ロボットの各軸の可動範囲の中央値となる姿勢を溶接ロボット基本姿勢として決定し、当該溶接ロボット基本姿勢から前記溶接ロボット可能姿勢に至るまでの姿勢の変化の小さい順に、前記溶接ロボット可能姿勢の優先順位を決定する第3ステップと、
前記複数の溶接打点を溶接する順番を溶接打順として決定し、当該溶接打順に従って溶接する場合に、前記溶接打順の前後での前記溶接ガンの姿勢の変化が小さくなるように、かつ、前記第3ステップで決定した優先順位が高くなるように、前記各溶接打点について、前記分割位置の中から1つを選択する第4ステップと、を備えることを特徴とする溶接ロボットの姿勢決定方法。 A method for determining a posture of a welding robot having a welding gun for welding at a plurality of welding points set on a welding workpiece,
For each welding point, a range of postures that the welding gun can take when the welding gun can be welded without interfering with the welding workpiece and surrounding structures is determined as a weldable range, and the weldable range is determined. A first step of extracting a plurality of division positions as division positions;
A second step of extracting, as a welding robot possible posture, a posture that the welding robot can take in accordance with a posture of the welding gun for each of the divided positions;
The basic of the welding robot, the determining the attitude of each axis value is the median value of the movable range of each axis of the welding robot welding robot as welding robots basic position, the welding robot from the welding robot basic position A third step of determining the priority order of the welding robot possible postures in ascending order of posture change up to the possible posture;
The order of welding the plurality of welding points is determined as the welding order, and when welding is performed according to the welding order, the change in the posture of the welding gun before and after the welding order is reduced, and the third A welding robot posture determination method, comprising: a fourth step of selecting one of the divided positions for each welding point so that the priority determined in the step becomes higher.
前記第1ステップでは、前記各溶接打点について、前記溶接可能範囲が複数ある場合、当該複数の溶接可能範囲ごとに、当該溶接可能範囲を複数に分割する位置を分割位置として抽出することを特徴とする溶接ロボットの姿勢決定方法。
In the welding robot posture determination method according to claim 1,
In the first step, when there are a plurality of weldable ranges for each of the welding points, for each of the plurality of weldable ranges, a position that divides the weldable range into a plurality is extracted as a divided position. To determine the attitude of the welding robot.
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