技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適用于滾焊、尤其是適用于車身的滾焊的滾焊設(shè)備、滾焊方法、機器人控制裝置以及機器人的控制方法。

背景技術(shù)：

已知一種利用旋轉(zhuǎn)電極的滾焊方法。即，利用一對旋轉(zhuǎn)電極來夾住重疊的狀態(tài)下的兩張鋼板。向一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極供電并將另一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極作為接地電極。在兩張鋼板之間生成熔敷金屬(熔核)。通過使旋轉(zhuǎn)電極相對地移動，熔敷金屬呈線狀連續(xù)。

由于滾焊是連續(xù)焊接，因此適用于要求密封性的容器等。但是，在工件為立體的情況下，旋轉(zhuǎn)電極容易從工件脫離。需要采取脫離對策。提出了采取各種旋轉(zhuǎn)電極的脫離對策的滾焊裝置(例如，參照專利文獻1)。

在專利文獻1中公開的滾焊裝置包括：基臺，其固定于基礎(chǔ)；主體部，其能夠回轉(zhuǎn)地被支承在該基臺上；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其使該主體部進行回轉(zhuǎn)；一對旋轉(zhuǎn)電極，其被支承在主體部；以及測力傳感器，其在與工件(焊接對象物)的輸送方向正交的方向上對施加在旋轉(zhuǎn)電極的載荷進行測量。旋轉(zhuǎn)電極通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)繞穿過一對旋轉(zhuǎn)電極的鉛垂線進行旋轉(zhuǎn)。以利用測力傳感器來測量的載荷變?yōu)榱愕姆绞绞剐D(zhuǎn)電極繞鉛垂線進行回轉(zhuǎn)。

由于在專利文獻1中公開的滾焊裝置由基臺、主體部、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、以及旋轉(zhuǎn)電極構(gòu)成，因此成為非常大型的設(shè)備。在要求滾焊裝置的低成本化的過程中，希望實現(xiàn)滾焊裝置的小型化。

另外，在專利文獻1中公開的滾焊裝置通過以利用測力傳感器來測量的載荷變?yōu)榱愕姆绞绞剐D(zhuǎn)電極繞鉛垂線進行回轉(zhuǎn)，從而防止脫離。工件的形狀越復雜，利用測力傳感器來測量的載荷越容易產(chǎn)生變動。如果載荷產(chǎn)生變動則需要頻繁地使旋轉(zhuǎn)電極繞鉛垂線進行回轉(zhuǎn)。如果頻繁地回轉(zhuǎn)則焊縫彎曲行進的頻度提高。要求與工件的形狀無關(guān)地能夠得到理想的焊縫。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-158692號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明的技術(shù)問題是提供容易地實現(xiàn)小型化并且不受工件的形狀的影響的滾焊裝置。

用于解決問題的技術(shù)方案

根據(jù)權(quán)利要求1涉及的發(fā)明，提供如下滾焊設(shè)備，包括能夠在關(guān)節(jié)上設(shè)定一定游隙的多關(guān)節(jié)機器人、和安裝于該機器人的焊接裝置，所述滾焊設(shè)備在重疊的鋼板上實施滾焊，所述焊接裝置包括：一對旋轉(zhuǎn)電極；電極支承框架，其支承這些旋轉(zhuǎn)電極；距離測量單元，其設(shè)于該電極支承框架并對到所述鋼板的邊緣為止的距離進行測量；以及控制部，其在利用該距離測量單元來測定到的實際測量距離偏離了規(guī)定距離的情況下，以使偏差變?yōu)榱愕姆绞綄λ鰴C器人進行控制，從而調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)電極的行進方向。

根據(jù)權(quán)利要求2涉及的發(fā)明，提供如下滾焊設(shè)備，包括能夠在關(guān)節(jié)上設(shè)定一定游隙的多關(guān)節(jié)機器人、和安裝于該機器人的焊接裝置，所述滾焊設(shè)備在重疊的鋼板上實施滾焊，所述焊接裝置包括：一對旋轉(zhuǎn)電極；電極支承框架，其支承這些旋轉(zhuǎn)電極；支承框，其以所述旋轉(zhuǎn)電極在所述鋼板上行進時能夠改變行進方向的方式能夠回轉(zhuǎn)地支承電極支承框架；回轉(zhuǎn)單元，其設(shè)于該支承框并使所述電極支承框架進行回轉(zhuǎn)；距離測量單元，其設(shè)于所述支承框或者設(shè)于所述電極支承框架并對到所述鋼板的邊緣為止的距離進行測量；以及控制部，其在利用該距離測量單元來測定到的實際測量距離偏離了規(guī)定距離的情況下，以使偏差變?yōu)榱愕姆绞綄λ龌剞D(zhuǎn)單元進行控制，從而調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)電極的行進方向。

根據(jù)權(quán)利要求3涉及的發(fā)明，提供如下滾焊方法，所述滾焊方法使用滾焊設(shè)備來實施，所述滾焊方法包括：對所述多關(guān)節(jié)機器人示教焊接線的機器人示教工序；在所述多關(guān)節(jié)機器人的所述關(guān)節(jié)上設(shè)定游隙的機器人設(shè)定工序；將所述規(guī)定距離設(shè)定在所述控制部的距離設(shè)定工序；在進行滾焊時利用所述距離測量單元來對到所述鋼板的邊緣為止的距離進行測量的距離測定工序；利用所述控制部來求出實際測量距離和所述規(guī)定距離的偏差的偏差運算工序；以及利用所述控制部以使所述偏差變?yōu)榱愕姆绞綄λ龌剞D(zhuǎn)單元進行控制從而調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)電極的行進方向的電極回轉(zhuǎn)工序。

另外，實施方式的一個方案涉及的機器人控制裝置具備誤差獲取部、轉(zhuǎn)換部、以及機器人控制部。誤差獲取部獲取裝配在具有多個驅(qū)動部的機器人上的末端執(zhí)行器的測量或者推斷出的位置和所述末端執(zhí)行器的目標位置的誤差。轉(zhuǎn)換部將所述誤差轉(zhuǎn)換成針對預(yù)先設(shè)定的所述末端執(zhí)行器的回轉(zhuǎn)角度的修正角度。機器人控制部以使所述末端執(zhí)行器基于所述修正角度來進行回轉(zhuǎn)的方式對所述機器人進行控制。

發(fā)明效果

在權(quán)利要求1涉及的發(fā)明中，焊接裝置設(shè)在機器人上。由于焊接裝置進行移動，因此不需要使重疊的鋼板進行三維的移動。由于在滾焊中，焊接裝置的移動全部依靠機器人，因此滾焊設(shè)備變得簡單。另外，利用距離測量單元來測量鋼板的邊緣。由于鋼板的表面狀態(tài)、形狀的影響難以出現(xiàn)在邊緣，因此即使表面上存在凹凸，也能夠不受影響地實施距離測量。即，根據(jù)本發(fā)明，能提供實現(xiàn)小型化并且不受鋼板的形狀的影響的滾焊設(shè)備。

根據(jù)權(quán)利要求2涉及的發(fā)明，與權(quán)利要求1同樣地，能提供實現(xiàn)小型化并且不受鋼板的形狀的影響的滾焊設(shè)備。并且，由于具備支承框和回轉(zhuǎn)單元，因此能夠減輕機器人的負擔，并能夠采用低級的機器人。

在權(quán)利要求3涉及的發(fā)明中，通過在機器人的關(guān)節(jié)設(shè)定游隙，能夠使旋轉(zhuǎn)電極進行回轉(zhuǎn)。其結(jié)果，與權(quán)利要求1或者2同樣地，能提供實現(xiàn)小型化并且不受鋼板的形狀的影響的滾焊設(shè)備。

根據(jù)實施方式的一個方案，在機器人控制裝置中，即使末端執(zhí)行器從目標位置偏移了的情況下，也能夠以適當?shù)叵蚰繕宋恢梅祷氐姆绞剑瑢C器人的動作進行控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明涉及的滾焊設(shè)備的立體圖。

圖2是表示焊接對象物的一例的圖。

圖3是焊接裝置的主視圖。

圖4是圖3的4-4線剖視圖。

圖5是距離測量單元的原理圖。

圖6是對漫反射光進行說明的圖。

圖7是距離測量單元的作用圖。

圖8是滾焊設(shè)備的作用圖。

圖9是滾焊設(shè)備的作用圖。

圖10是對滾焊設(shè)備的控制進行說明的流程圖。

圖11是對距離測量單元的其他的配置例進行說明的圖。

圖12是表示焊接裝置的變更例的圖。

圖13是圖12的13-13線剖視圖。

圖14是以實施方式涉及的機器人及機器人控制裝置為中心進行表示的示意圖。

圖15是對由機器人控制裝置進行的機器人的控制進行說明的圖。

圖16是表示由機器人控制裝置執(zhí)行的處理順序的流程圖。

具體實施方式

以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施例進行說明。

如圖1所示，滾焊設(shè)備10由多關(guān)節(jié)機器人20、和安裝于該機器人20的焊接裝置30構(gòu)成。

多關(guān)節(jié)機器人20例如是由下臂部23、上臂部26、以及手腕部29構(gòu)成的六軸機器人，其中，所述下臂部23利用第一電機M1(雖然電機是內(nèi)置的，但為了便于說明，將電機表示在外面。其他的電機也相同。)繞相當于與地面垂直的軸的第一軸21進行轉(zhuǎn)動，并且利用第二電機M2繞相當于水平軸的第二軸22進行擺動，所述上臂部26經(jīng)由第三軸24與該下臂部23的前端連接并利用第三電機M3繞第三軸24進行擺動，并且利用第四電機M4繞與第三軸24正交的第四軸25進行轉(zhuǎn)動，所述手腕部29經(jīng)由第五軸27與該上臂部26的前端連接并利用第五電機M5繞第五軸27進行擺動，并且利用第六電機M6繞與第五軸27正交的第六軸28進行轉(zhuǎn)動。

位于一對旋轉(zhuǎn)電極31、32之間的示教-點TP具有對于機器人20而言作為正交坐標的x軸、y軸、z軸和作為旋轉(zhuǎn)坐標的Rx軸、Ry軸、Rz軸的位置(包括旋轉(zhuǎn)位置)信息，并規(guī)定機器人20的姿態(tài)。

如圖2(a)所示，滾焊設(shè)備10供焊接車身，例如，如作為(a)的b-b線剖視圖的(b)所示，供接合中柱33中的內(nèi)部構(gòu)件的凸緣34和外部構(gòu)件的凸緣35。

如圖3所示，焊接裝置30具備：一對旋轉(zhuǎn)電極31、32；電極支承框架37，其支承這些旋轉(zhuǎn)電極31、32；以及距離測量單元50，其設(shè)于該電極支承框架37，并對到凸緣的邊緣為止的距離進行測量。

一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極32能夠利用軌道39、滑塊41及汽缸42進行移動。當凸緣的厚度發(fā)生變化時，一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極32進行移動。

如圖4所示，從距離測量單元50向控制部43發(fā)送距離信息?？刂撇?3經(jīng)由機器人控制部44對多關(guān)節(jié)機器人(圖1，附圖標記20)進行控制。一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極32利用安裝于滑塊41的電機45來進行轉(zhuǎn)動，另一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極31利用安裝于支承塊46的電機47來進行轉(zhuǎn)動。焊接電流利用供電側(cè)電纜48被供給到旋轉(zhuǎn)電極31，并流向與旋轉(zhuǎn)電極32電連接的接地側(cè)電纜49。也可以相反地設(shè)置供電和接地。

如圖5所示，距離測量單元50包括：激光發(fā)射部51，其照射激光的發(fā)射光57；聚光透鏡52，其聚集發(fā)射光57；受光透鏡53，其聚集反射光59；光位置檢測元件54，其對反射光59的受光位置進行確定；以及一起容納它們的殼體55。

如圖6(a)所示，發(fā)射光57從激光發(fā)射部51經(jīng)由聚光透鏡52到達凸緣34的邊緣。

由于光在除鏡面之外的表面上漫反射，因此，凸緣34的邊緣成為漫反射面。

于是，如圖6(b)所示，產(chǎn)生漫反射光58，該漫反射光58的一部分反射光59到達受光透鏡53，并通過受光透鏡53被進行聚集，從而照到光位置檢測元件54。此外，在本發(fā)明中，僅僅將在無數(shù)的漫反射光58中朝向受光透鏡53的光稱為反射光59。

如圖7所示，光位置檢測元件54由多個(為了方便設(shè)置六個)受光元件54a～54f構(gòu)成。

在凸緣34位于離聚光透鏡52較近的位置的情況下，反射光59在連結(jié)發(fā)射光57照到的點P1和受光透鏡53的中心的線上行進，并被第五個元件54e接受。

在圖7中，為了便于理解，利用附圖標記34a來表示位于離聚光透鏡52較遠的位置的情況下的凸緣，并利用附圖標記59a來表示此時的反射光。如圖7所示，在凸緣34a位于離聚光透鏡52較遠的位置的情況下，反射光59a在連結(jié)發(fā)射光57照到的點P2和受光透鏡53的中心的線上行進，并被第二個元件54b接受。

由于激光發(fā)射部51、聚光透鏡52、受光透鏡53以及光位置檢測元件54的相對位置被固定，所以其位置坐標是已知的。因此，如果確定了反射光被受光元件54a～54f中的哪一個接受，則在幾何學上能夠求出凸緣34的位置。

在下面，對由以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的滾焊設(shè)備10的作用進行說明。此外，廣義化凸緣34并在下面將凸緣34稱為鋼板61。

另外，在以下說明的圖8及圖9中，雖然由于圖示的關(guān)系而僅僅對上方的旋轉(zhuǎn)電極32進行表示并說明其作用，但如圖4所示，一對旋轉(zhuǎn)電極31、32同時向相同的方向繞Rz軸回轉(zhuǎn)相同量。

如圖8(a)所示，鋼板61相對地靜止，而旋轉(zhuǎn)電極32向附圖下方相對地進行移動。距離測量單元50也與旋轉(zhuǎn)電極32一起向附圖下方進行移動。假設(shè)焊縫線(電滾焊接線)63從相當于焊接線的預(yù)定線64向邊緣61a側(cè)位移了δ1。利用距離測量單元50來測量的到邊緣61a為止的實際測量距離D1與規(guī)定距離相比大δ1。

如圖8(b)所示，控制部(圖4，附圖標記43)為了使偏差δ1變小而使旋轉(zhuǎn)電極32進行回轉(zhuǎn)。則如圖8(c)所示，焊縫線63因回轉(zhuǎn)角度θ1而產(chǎn)生彎曲。通過該彎曲，利用距離測量單元50來測量的到邊緣61a為止的實際測量距離D2變小(D2＜D1)。

如圖9(a)所示，在點TP越過預(yù)定線64的情況下，使旋轉(zhuǎn)電極32向相反側(cè)回轉(zhuǎn)。如圖9(b)所示，焊縫線63因回轉(zhuǎn)角度θ2而產(chǎn)生彎曲，如圖9(c)所示，點TP與預(yù)定線64吻合。

即，一直利用距離測量單元50來對到邊緣61a為止的距離Dn進行實際測量(實際測定)，在該實際測量距離Dn不同于規(guī)定距離時，以使偏差δ1變?yōu)榱愕姆绞綄剞D(zhuǎn)角度θ1、θ2進行控制。推薦利用PID控制來進行該控制。

根據(jù)控制流程，再次對圖8、圖9進行說明。

在圖10的步驟編號(以下，略記為ST。)01中進行機器人的示教。但是，為了容許旋轉(zhuǎn)電極的回轉(zhuǎn)，在ST02中使Rzn具有β的游隙。由于隨著該回轉(zhuǎn)產(chǎn)生x方向的移動，因此，使xn具有α的游隙。

設(shè)定從距離測量單元50到鋼板邊緣61a為止的規(guī)定距離Ds(ST03)，而且利用距離測量單元50來對到鋼板邊緣61a為止的距離(實際測量距離Dn)進行實際測量(ST04)。

利用控制部43通過δ1＝(Ds－Dn)的算式而求出偏差δ1(ST05)。

控制部43沿著偏差δ1變?yōu)榱愕姆较虼_定旋轉(zhuǎn)電極32的回轉(zhuǎn)方向并使旋轉(zhuǎn)電極32進行回轉(zhuǎn)。當偏差δ1變小時，回轉(zhuǎn)角度也變小(ST06)。

根據(jù)ST07，直到出現(xiàn)結(jié)束指令為止進行如下操作：反復執(zhí)行ST04～ST06，并連續(xù)測量距離，并以該距離成為規(guī)定距離的方式，一直使旋轉(zhuǎn)電極進行回轉(zhuǎn)，從而使焊縫線近似于預(yù)定線。

即，本發(fā)明方法由以下的工序組構(gòu)成。

包括：對多關(guān)節(jié)機器人示教焊接線的機器人示教工序(ST01)；對所述多關(guān)節(jié)機器人的所述關(guān)節(jié)設(shè)定游隙的機器人設(shè)定工序(ST02)；對所述控制部設(shè)定所述規(guī)定距離的距離設(shè)定工序(ST03)；在進行滾焊時利用所述距離測量單元來對到所述鋼板的邊緣為止的距離進行測量的距離測定工序(ST04)；利用所述控制部來求出實際測量距離和所述規(guī)定距離的偏差的偏差運算工序(ST05)；以及利用所述控制部以所述偏差變?yōu)榱愕姆绞綄λ龌剞D(zhuǎn)單元進行控制從而調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)電極的行進方向的電極回轉(zhuǎn)工序(ST06)。

根據(jù)本發(fā)明方法，按照進行過的示教利用多關(guān)節(jié)機器人來使焊接裝置相對于鋼板進行相對移動，并在關(guān)節(jié)的游隙的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電極的行進方向，從而能夠使焊縫線仿形于鋼板的邊緣。

另外，在圖2、圖3中，雖然將距離測量單元50配置在旋轉(zhuǎn)電極31、32的附近，但在距離測量單元50為光學測定單元的情況下，有時受焊接火花光的影響。在該情況下，推薦采用以下進行說明的代替方案。

如圖11(a)所示，在旋轉(zhuǎn)電極32的前后，隔著一定距離來配置距離測量單元50、50。

具體而言，例如在圖11(a)所示的例子中，也可以設(shè)置為如下：距離測量單元50、50相等間隔地配置在旋轉(zhuǎn)電極32的前后，控制部43將利用距離測量單元50、50來得到的各距離信息的平均值推斷為在與旋轉(zhuǎn)電極32對應(yīng)的位置上的到邊緣61a為止的距離。另外，在圖11(a)中，雖然設(shè)置為在旋轉(zhuǎn)電極32的前后分別各配置一個距離測量單元50，但不限于此，也可以是任一方。

另外，如圖11(b)所示，在旋轉(zhuǎn)電極32的上方配置距離測量單元50。由于焊接火花光沿著水平方向放射，因此作為光對策而言是足夠的。但是，如下設(shè)置該距離測量單元50：優(yōu)選圖像傳感器，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來識別鋼板的邊緣，并對邊緣的位置進行運算。

或者，如圖11(c)所示，采用不受光的影響的機械式距離測量單元50。

具體而言，例如在圖11(c)所示的例子中，控制部43也可以按照時間序列對利用機械式距離測量單元50來得到的距離信息進行存儲，并且預(yù)先存儲利用機械式距離測量單元50來測量的邊緣61a的位置和與旋轉(zhuǎn)電極32對應(yīng)的邊緣61a的位置之間的分離距離。然后，控制部43在旋轉(zhuǎn)電極32行進了分離距離的情況下，基于在行進分離距離之前的時刻所存儲的機械式距離測量單元50的距離信息來推斷旋轉(zhuǎn)電極32中的到當前的邊緣61a為止的距離。

下面，對圖2、圖3中說明過的焊接裝置30的變更例進行說明。

如圖12所示，也可以如下設(shè)置：在機器人(手腕部29)上安裝支承框66，在該支承框66上安裝能夠繞鉛垂軸67回轉(zhuǎn)的電極支承框架37，在該電極支承框架37上安裝旋轉(zhuǎn)電極31、32，在支承框66上設(shè)置回轉(zhuǎn)單元68，并通過該回轉(zhuǎn)單元68來使電極支承框架37進行回轉(zhuǎn)。關(guān)于與圖2、圖3相同的通用要素，流用附圖標記，并省略說明。回轉(zhuǎn)單元68優(yōu)選帶減速器的伺服電機。

如圖13所示，鉛垂軸67穿過旋轉(zhuǎn)電極31、32的中心。雖然距離測量單元50也可以設(shè)于電極支承框架37，但在該例子中距離測量單元50設(shè)于支承框66。接受了來自距離測量單元50的距離信息的控制部43，使回轉(zhuǎn)單元68適當?shù)毓ぷ?，并使旋轉(zhuǎn)電極31、32繞鉛垂軸67進行回轉(zhuǎn)。

由于在焊接裝置30內(nèi)對旋轉(zhuǎn)電極31、32進行回轉(zhuǎn)控制，因此，機器人20的負擔變輕。其結(jié)果，能夠使用軸數(shù)小于六軸機器人軸數(shù)的廉價的機器人。

此外，本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用在對車身框架實施滾焊的滾焊設(shè)備中，但焊接對象物也可以是除了車身以外的所謂的被稱為制罐物的普通的構(gòu)造物。

另外，如果再次對上述的滾焊設(shè)備10進行說明，則滾焊設(shè)備10具備多關(guān)節(jié)機器人20(以下，簡稱為“機器人20”)(參照圖1)。在機器人20的手腕部29，作為末端執(zhí)行器裝配有焊接裝置30。此外，以下，有時將焊接裝置30稱為“末端執(zhí)行器30”。

末端執(zhí)行器30被構(gòu)成為針對鋼板61進行規(guī)定的處理，具體而言實施滾焊處理。此外，以下，有時將作為處理對象的鋼板61稱為“被處理物61”。

在對被處理物61實施處理時，例如因被處理物61的形狀等，末端執(zhí)行器30未到達預(yù)先設(shè)定的目標位置。具體而言，例如在被處理物61上存在凹凸形狀、或者預(yù)定的軌跡(例如預(yù)定線64)彎曲的情況下，末端執(zhí)行器30未到達目標位置，換句話說，有時相對于目標位置產(chǎn)生偏移。

因此，一直希望實現(xiàn)如下技術(shù)：能夠以使相對于目標位置產(chǎn)生了偏移的末端執(zhí)行器30向目標位置返回的方式對機器人20的動作進行控制。

于是，在本實施方式涉及的機器人控制裝置中，設(shè)置為如下結(jié)構(gòu)：即使末端執(zhí)行器30從目標位置偏移了的情況下，也以適當?shù)叵蚰繕宋恢梅祷氐姆绞綄C器人20的動作進行控制。以下，對該機器人控制裝置進行詳細說明。

圖14是以實施方式涉及的機器人20及機器人控制裝置為中心進行表示的示意圖。此外，在圖14中圖示了三維正交坐標系，所述三維正交坐標系設(shè)置為如下：將鉛垂向上作為Z軸正方向并將鉛垂向下作為Z軸負方向，將紙面上的左右方向作為X軸，將紙面上的從遠端到近端的方向作為Y軸。在后述的圖15中也表示這種正交坐標系。

另外，雖然在本說明書中有時表示為“X軸”“Y軸”“Z軸”等而進行說明，但這些是指機器人20、旋轉(zhuǎn)電極32處于圖示的姿態(tài)時的X軸、Y軸、Z軸方向，而并不限于所表示的方向。

如上所述，機器人20具有多個驅(qū)動部(具體而言第一電機M1～第六電機M6。在圖14中未圖示)，通過驅(qū)動部M1～M6使對應(yīng)的關(guān)節(jié)分別繞第一軸21～第六軸28的各軸進行旋轉(zhuǎn)。

作為末端執(zhí)行器30的焊接裝置30具有滾焊用的一對旋轉(zhuǎn)電極31、32等。如上所述，旋轉(zhuǎn)電極31、32在夾住并接觸到被處理物61的狀態(tài)下通過電機45、47而一邊進行旋轉(zhuǎn)一邊進行移動。

此外，在一對旋轉(zhuǎn)電極31、32之中，一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極32通過汽缸42向圖14中的下方移動，從而所述一側(cè)的旋轉(zhuǎn)電極32在對于被處理物61進行了加壓的狀態(tài)下進行移動。上述的汽缸42例如與對汽缸42進行控制的汽缸控制部(未圖示)連接，當向該汽缸控制部輸入加壓指令時，所述汽缸42驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電極32而使所述旋轉(zhuǎn)電極32向下方移動，并呈加壓狀態(tài)。

如上所述，旋轉(zhuǎn)電極31、32用于作為與被處理物61接觸的滾子部320，末端執(zhí)行器30根據(jù)滾子部320(旋轉(zhuǎn)電極31、32)的旋轉(zhuǎn)，一邊與被處理物61接觸一邊向機器人坐標系中的y軸方向移動。由此，在末端執(zhí)行器30中，例如在一邊與被處理物61接觸并進行加壓一邊進行移動時，向旋轉(zhuǎn)電極31、32供給焊接電流，從而能夠?qū)Ρ惶幚砦?1進行滾焊。

另一方面，在不進行滾焊的情況下，也可以使末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32從按壓焊被處理物61的狀態(tài)中釋放推壓力。即，呈未對被處理物61加壓的狀態(tài)。然后，末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32在一邊進行旋轉(zhuǎn)一邊與被處理物61接觸的狀態(tài)下，例如通過機器人20移動到下一個焊接位置為止。通過位置控制來進行這種由機器人20進行的末端執(zhí)行器30的移動，關(guān)于這一點，在后面進行說明。

此外，在上述記述中，在未進行滾焊的情況下，末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32也與被處理物61接觸，但不限于此。即，也可以是如下結(jié)構(gòu)：例如通過汽缸42使未進行滾焊的情況下的旋轉(zhuǎn)電極32向圖14的上方移動，使所述旋轉(zhuǎn)電極32與被處理物61分離。

如圖14所示，機器人控制裝置70與機器人20電連接。機器人控制裝置70具備未圖示的CPU(Central Processing Unit：中央處理器)、ROM(Read Only Memory：只讀存儲器)、RAM(Random Access Memory：隨機存取存儲器)，還具備硬盤等存儲部。并且，該機器人控制裝置70通過CPU來讀取存放在存儲部的程序，并按照程序?qū)C器人20進行控制、驅(qū)動。

機器人控制裝置70具備目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71、加壓判定部72、誤差獲取部73、轉(zhuǎn)換部74、反向運動學運算部75、以及上述的機器人控制部44。

目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71對末端執(zhí)行器30的目標位置及回轉(zhuǎn)角度、詳細而言對旋轉(zhuǎn)電極31、32的目標位置及回轉(zhuǎn)角度進行設(shè)定。具體而言，例如首先在機器人示教工序中，經(jīng)由未圖示的輸入裝置(例如編程器)向目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71輸入表示與預(yù)定線64切合的末端執(zhí)行器30的目標位置及回轉(zhuǎn)角度的位置指令值。此外，利用機器人坐標系來輸入示教工序中的位置指令值。

目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71例如使用正向運動學運算將所輸入的位置指令值轉(zhuǎn)換成正交坐標系的位置指令值。該正交坐標系的位置指令值為通過目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71被設(shè)定的目標位置及回轉(zhuǎn)角度。如此，末端執(zhí)行器30的目標位置及回轉(zhuǎn)角度在進行滾焊之前在目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71中預(yù)先被設(shè)定(示教)。

參照圖15具體地對上述的目標位置等進行說明。圖15是對由機器人控制裝置70來進行的機器人20的控制進行說明的圖。此外，圖15是表示從Z軸的正方向觀察到末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32附近時的狀態(tài)的、與圖8、圖9相同的示意俯視圖。另外，在圖15中，雖然僅僅表示了旋轉(zhuǎn)電極32，但與上述記述同樣地，一對旋轉(zhuǎn)電極31、32被構(gòu)成為一同向相同的方向繞Rz軸回轉(zhuǎn)相同量或者大致相同量。

在圖15(a)中利用雙點劃線來表示末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32的目標位置132。此外，在圖15(a)中表示了旋轉(zhuǎn)電極32的實際的位置相對于目標位置132向X軸的正方向產(chǎn)生偏移的狀態(tài)。另外，旋轉(zhuǎn)電極32的目標位置132和被處理物61接觸的點是作為目標的焊接位置，連續(xù)地連接該點的線是上述的預(yù)定線64。

利用目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71設(shè)定的末端執(zhí)行器30的回轉(zhuǎn)角度、準確地說旋轉(zhuǎn)電極32的回轉(zhuǎn)角度是例如由旋轉(zhuǎn)電極32的行進方向(機器人坐標系的y軸)和正交坐標系的Y軸所成的角度。此外，在圖15(a)的例子中，例如在旋轉(zhuǎn)電極32相對于目標位置132沒有產(chǎn)生偏移的情況下，由于旋轉(zhuǎn)電極32的行進方向相對于Y軸平行，因此，回轉(zhuǎn)角度被設(shè)定為0度。此外，在上述記述中，雖然將Y軸作為回轉(zhuǎn)角度的基準，但其為例示而并不限于此，也可以將X軸等其他軸作為基準。

如果繼續(xù)進行圖14的說明，則加壓判定部72判定是否為旋轉(zhuǎn)電極31、32對于被處理物61進行了加壓的狀態(tài)，換句話說，判定是否是旋轉(zhuǎn)電極31、32能夠?qū)τ诒惶幚砦?1進行滾焊的狀態(tài)。

加壓判定部72例如基于有無向汽缸控制部發(fā)送的加壓指令來判定是否為進行了加壓的狀態(tài)。此外，在上述記述中，雖然設(shè)置為加壓判定部72基于加壓指令來進行判定，但不限于此，也可以為例如在旋轉(zhuǎn)電極31、32等上安裝有加壓傳感器等，并基于加壓傳感器的輸出來進行判定。

誤差獲取部73獲取末端執(zhí)行器30的測量出的或者推斷出的實際的位置(例如在圖15(a)中用實線表示的旋轉(zhuǎn)電極32的實際的位置)、和末端執(zhí)行器30的目標位置(例如用雙點劃線表示的旋轉(zhuǎn)電極32的目標位置)132的誤差A(yù)。

誤差A(yù)與上述的偏差δ1相同或者大致相同。因而，誤差獲取部73從距離測量單元50中獲得距離信息，能夠基于該距離信息來獲取誤差A(yù)。

此外，在上述記述中，雖然誤差獲取部73設(shè)置為基于距離測量單元50的距離信息來獲取誤差A(yù)，但不限于此。即，也可以如下設(shè)置誤差獲取部73：例如基于安裝在驅(qū)動部(第一電機M1～第六電機M6)的編碼器等的位置傳感器來推斷旋轉(zhuǎn)電極32的位置，并根據(jù)推斷出的旋轉(zhuǎn)電極32的位置和目標位置132來獲取誤差A(yù)。

轉(zhuǎn)換部74將誤差A(yù)轉(zhuǎn)換成相對于利用目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71來預(yù)先設(shè)定的末端執(zhí)行器30(準確地說是旋轉(zhuǎn)電極32)的回轉(zhuǎn)角度的修正角度θa(參照圖15(b))。此外，在轉(zhuǎn)換部74中，修正角度θa被設(shè)定為例如使誤差A(yù)變得接近零的值。

具體而言，轉(zhuǎn)換部74基于誤差A(yù)，例如通過使用到下式(1)的PI(比例積分)控制等來求出修正角度θa。

θa＝kp(1+ki/s)×A…式(1)

在該式(1)中，kp是比例增益，ki是積分增益，s是拉普拉斯運算符。

反向運動學運算部75對利用目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71來設(shè)定的正交坐標系的回轉(zhuǎn)角度(位置指令值)、加上利用轉(zhuǎn)換部74來求出的修正角度θa，并修正正交坐標系的回轉(zhuǎn)角度(位置指令值)。以下，有時將修正后的正交坐標系的位置指令值稱為“修正指令值”。

然后，反向運動學運算部75利用對修正指令值進行反向運動學運算，計算出針對機器人20的各關(guān)節(jié)的驅(qū)動部的機器人坐標系的位置指令值，具體而言，生成針對各第一電機M1～第六電機M6的動作位置指令信號。

接著，反向運動學運算部75向機器人控制部44發(fā)送所生成的動作位置指令信號。如此，反向運動學運算部75利用修正角度θa來修正利用目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71來預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)電極32的回轉(zhuǎn)角度。

機器人控制部44以末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32基于修正角度θa進行回轉(zhuǎn)的方式對機器人20進行控制。具體而言，機器人控制部44基于從反向運動學運算部75發(fā)送的動作位置指令信號，對各驅(qū)動部(第一電機M1～第六電機M6)的動作進行控制。

由此，旋轉(zhuǎn)電極32以如圖15(b)所示的方式進行回轉(zhuǎn)。通過進行如上所述的機器人20的控制，旋轉(zhuǎn)電極32逐漸接近目標位置132，誤差A(yù)及根據(jù)該誤差A(yù)運算出的修正角度θa也漸漸減小，最終如圖15(c)所示，移至與目標位置132一致或者大致一致的位置。

由此，在機器人控制裝置70中，即使在末端執(zhí)行器30、準確地說旋轉(zhuǎn)電極32從目標位置132偏移了的情況下，也能夠以適當?shù)叵蚰繕宋恢?32返回的方式對機器人20的動作進行控制。此外，由于在上述記述中利用圖8、9等詳細地說明了從圖15(b)中表示的旋轉(zhuǎn)電極32的狀態(tài)到圖15(c)中表示的狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，因此，在此省略其說明。

此外，機器人控制部44在旋轉(zhuǎn)電極32未對被處理物61加壓的狀態(tài)的情況下，即未進行滾焊的情況下，對各電機M1～M6進行與示教切合的位置控制從而對機器人20進行控制，而在后面對此進行說明。

另外，以與被處理物61接觸的位置(具體而言為點TP)為中心的方式進行上述的末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32的回轉(zhuǎn)。即，機器人控制部44例如通過使第六電機M6等進行旋轉(zhuǎn)，并使末端執(zhí)行器30繞第六軸28進行旋轉(zhuǎn)，從而以與被處理物61接觸的位置TP為中心進行旋轉(zhuǎn)電極32的回轉(zhuǎn)。

由此，在機器人控制裝置70中，能夠使末端執(zhí)行器30一邊進行滾焊一邊進行回轉(zhuǎn)。因此機器人控制裝置70例如在滾焊中末端執(zhí)行器30的旋轉(zhuǎn)電極32從目標位置132偏移了的情況下，也能夠一邊進行焊接一邊適當?shù)叵蚰繕宋恢?32返回。

此外，在上述記述中被構(gòu)成為如下：在將修正角度θa追加在預(yù)先設(shè)定的機器人20的位置指令值里之后，執(zhí)行反向運動學運算，并發(fā)送分別針對于第一電機M1～第六電機M6的動作位置指令信號，但不限于此。即，例如也能夠如下構(gòu)成：以使Rz軸和第六軸28一致的方式將末端執(zhí)行器30安裝于機器人20，僅在第六軸28的動作位置修正中改變修正角度θa。

接著，使用圖16對上述的由機器人控制裝置70執(zhí)行的處理順序進行說明。圖16是表示該處理順序的流程圖。

如圖16所示，首先，機器人控制裝置70的目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71對末端執(zhí)行器30的目標位置132和回轉(zhuǎn)角度進行設(shè)定(ST10)。接著，加壓判定部72判定是否為末端執(zhí)行器30、準確地說旋轉(zhuǎn)電極31、32對于被處理物61進行了加壓的狀態(tài)(ST11)。

在加壓判定部72判定為是加壓狀態(tài)的情況下(ST11，是)，誤差獲取部73獲取末端執(zhí)行器30的位置的誤差A(yù)(ST12)。接著，轉(zhuǎn)換部74通過使用上述的式(1)等，將誤差A(yù)轉(zhuǎn)換成針對回轉(zhuǎn)角度的修正角度θa(ST13)。

接著，反向運動學運算部75基于利用轉(zhuǎn)換部74得到的修正角度θa，對由目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71來設(shè)定了的回轉(zhuǎn)角度進行修正(ST14)。具體而言，反向運動學運算部75對預(yù)先設(shè)定的回轉(zhuǎn)角度加上修正角度θa來進行修正，并對被修正的值(修正指令值)進行反向運動學運算，從而生成各電機M1～M6的動作位置指令信號。

然后，機器人控制部44基于修正后的目標位置及回轉(zhuǎn)角度對機器人20進行控制(ST15)，具體而言，基于上述的動作位置指令信號使各電機M1～M6進行動作，從而對機器人20進行控制。

如此，機器人控制部44在利用加壓判定部72來判定出是進行了加壓的狀態(tài)的情況下，以末端執(zhí)行器30基于修正角度θa進行回轉(zhuǎn)的方式，對機器人20進行控制。由此，例如有時末端執(zhí)行器30處在加壓狀態(tài)時相對于目標位置132產(chǎn)生偏移，但即使在這種情況下，也能夠使末端執(zhí)行器30適當?shù)叵蚰繕宋恢?32返回。

此外，不存在誤差A(yù)的情況下，由于ST13處理中得到的修正角度θa變?yōu)榱?，因此在ST14的處理中，預(yù)先設(shè)定的回轉(zhuǎn)角度實際上不會被修正。因而，在ST15中，基于利用目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71來設(shè)定了的末端執(zhí)行器30的目標位置及回轉(zhuǎn)角度、即被示教了的目標位置及回轉(zhuǎn)角度來對機器人20進行控制。

機器人控制部44在進行ST15的處理之后，判定是否存在結(jié)束指令(ST16)。機器人控制部44在判定出存在結(jié)束指令的情況下(ST16，是)，結(jié)束一系列的滾焊處理，另一方面，在判定出不存在結(jié)束指令的情況下(ST16，否)，返回ST11重復進行上述的處理。

如此，在機器人控制裝置70中，設(shè)置為一邊執(zhí)行滾焊一邊隨時使旋轉(zhuǎn)電極32的位置與目標位置132進行比較從而進行焊接的反饋控制。此外，也能夠在利用PI控制來對修正角度θa進行運算的情況下，設(shè)置為根據(jù)需要在適當?shù)臅r刻清空或者重新設(shè)定未圖示的PI控制的積分器的值。

另一方面，在利用加壓判定部72來判定出不是進行了加壓的狀態(tài)的情況下(ST11，否)，機器人控制部44以末端執(zhí)行器30向預(yù)先設(shè)定的回轉(zhuǎn)角度返回的方式對機器人20進行控制(ST17)。

即，在判定出不是加壓狀態(tài)的情況下，能夠推斷為是末端執(zhí)行器30中未進行滾焊的狀態(tài)。在該情況下，如果末端執(zhí)行器30處于按照被修正了的回轉(zhuǎn)角度那樣的狀態(tài)，則例如在移動到下一個焊接位置為止時，不能適當?shù)厍泻系筋A(yù)定線64上，有可能無法進行沿預(yù)定線64的滾焊。

于是，在本實施方式涉及的機器人控制裝置70中，在判定出不是進行了加壓的狀態(tài)的情況下，不使末端執(zhí)行器30基于修正角度θa來進行回轉(zhuǎn)，而是使末端執(zhí)行器30向預(yù)先設(shè)定的回轉(zhuǎn)角度返回。

由此，由于例如在末端執(zhí)行器30移動到下一個焊接位置為止時，末端執(zhí)行器30處于預(yù)先設(shè)定的回轉(zhuǎn)角度，因此，能夠適當?shù)厍泻系筋A(yù)定線64上，其結(jié)果能夠執(zhí)行沿預(yù)定線64的滾焊。

接著，機器人控制部44基于預(yù)先設(shè)定的末端執(zhí)行器30的目標位置132及回轉(zhuǎn)角度、具體而言基于被示教過的目標位置132及回轉(zhuǎn)角度來對驅(qū)動部(各電機M1～M6)進行位置控制，并對機器人20進行控制(ST18)。

如此，機器人控制部44在利用加壓判定部72來判定出是進行了加壓的狀態(tài)的情況下，對驅(qū)動部M1～M6進行基于示教及修正角度θa的位置控制，從而對機器人20進行控制。另一方面，在不是加壓的狀態(tài)的情況下，機器人控制部44對驅(qū)動部M1～M6進行基于示教的通常的位置控制，從而對機器人20進行控制。即，設(shè)置為基于是否是加壓狀態(tài)的判定結(jié)果來切換機器人20的控制。

由此，例如能夠在滾焊中一邊對末端執(zhí)行器30的實際的位置和目標位置132的偏移進行修正一邊進行再生被示教的動作內(nèi)容的控制。另一方面，在不是滾焊中時，能夠進行準確地再生被示教的末端執(zhí)行器30的動作內(nèi)容的控制。

此外，在上述記述中，雖然設(shè)置為：在ST17中使末端執(zhí)行器30向預(yù)先設(shè)定的回轉(zhuǎn)角度返回之后，在ST18中對機器人20的驅(qū)動部M1～M6進行位置控制，但不限于此，也可以同時進行ST17、18的處理。另外，機器人控制部44在進行ST18的處理之后，進入到ST16并執(zhí)行上述的處理。

如上所述，在本實施方式涉及的機器人控制裝置70中具備誤差獲取部73、轉(zhuǎn)換部74、以及機器人控制部44。誤差獲取部73獲取裝配在具有多個驅(qū)動部M1～M6的機器人20上的末端執(zhí)行器30的、測量或者推斷出的位置和末端執(zhí)行器30的目標位置132的誤差A(yù)。轉(zhuǎn)換部74將誤差A(yù)轉(zhuǎn)換成針對預(yù)先設(shè)定的末端執(zhí)行器30的回轉(zhuǎn)角度的修正角度θa。機器人控制部44以使末端執(zhí)行器30基于修正角度θa進行回轉(zhuǎn)的方式對機器人20進行控制。由此，在機器人控制裝置70中，即使末端執(zhí)行器30從目標位置132偏移了的情況下，也能夠以適當?shù)叵蚰繕宋恢?32返回的方式對機器人20的動作進行控制。

此外，在上述的實施方式中，構(gòu)成為：末端執(zhí)行器30是焊接裝置30，滾子部320是旋轉(zhuǎn)電極31、32，但不限于此。即，末端執(zhí)行器30是根據(jù)滾子部320的旋轉(zhuǎn)一邊與被處理物61接觸一邊進行移動的裝置即可，例如也可以是一邊將金屬箔壓焊在被處理物61一邊進行移動的壓焊裝置等。在該情況下，滾子部320也可以是一邊與被處理物61接觸并壓焊金屬箔一邊進行移動的旋轉(zhuǎn)體等。如此，也可以根據(jù)利用末端執(zhí)行器30來進行的處理內(nèi)容適當?shù)馗淖兡┒藞?zhí)行器30及滾子部320。

另外，在上述記述中，目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部71、加壓判定部72、機器人控制部44等內(nèi)置于機器人控制裝置70，但也可以設(shè)置為其一部分或者全部分體地構(gòu)成。

另外，在上述記述中，使用六軸結(jié)構(gòu)的機器人來說明了機器人20，但不限于該結(jié)構(gòu)。即，機器人20也能夠使用六軸結(jié)構(gòu)以外的機器人、例如五軸以下、七軸以上的結(jié)構(gòu)的機器人，或者也可以是雙臂機器人等其他種類的機器人。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能容易地導出進一步的效果或變形例。因此，本發(fā)明更大范圍的實施方式，不限于上面所示、所寫的特定詳細說明和具有代表性的實施方式。因此，在不脫離權(quán)利要求書及其等同物所定義的總的發(fā)明理念精神或范圍的前提下，能進行各種各樣的改變。

[工業(yè)實用性]

本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于對車身框架實施滾焊的滾焊設(shè)備。

附圖標記說明

10：滾焊設(shè)備，20：多關(guān)節(jié)機器人(機器人)，30：焊接裝置，31、32：旋轉(zhuǎn)電極，37：電極支承框架，43：控制部，44：機器人控制部，50：距離測量單元，61：鋼板，61a：鋼板的邊緣，64：焊接線(預(yù)定線)，66：支承框，68：回轉(zhuǎn)單元，70：機器人控制裝置，71：目標位置-回轉(zhuǎn)角度設(shè)定部，72：加壓判定部，73：誤差獲取部，74：轉(zhuǎn)換部，75：反向運動學運算部。