JPH10272583A - スポット溶接用ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ガンとロボットとを同期させて動かす
か、独立して動かすかを自由に選択できる手段を与え
る。 【解決手段】 １台の多関節ロボット２１と、電動サー
ボ機構２５、２６により溶接ガンチップを駆動するよう
にされた１台以上のサーボガンロボット２２、２３にお
いて、同期切の状態では各ロボットが互いに独立して動
作し、一方、同期入の状態では、スレーブとなる各サー
ボガンロボット２２、２３は、サーボガンロボット２
２、２３の各動作プログラムにおいて指定された移動速
度ではなく、マスターとなる多関節ロボット２１の移動
時間情報で指定された移動時間で移動する。これによ
り、多関節ロボット２１とサーボガンロボット２２、２
３との同期制御が可能となり、１つの動作プログラムの
中で同期制御と独立制御の切り換えが自由に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つ以上の電動サ
ーボ機構により溶接ガンチップを駆動するサーボガンと
１台の多関節ロボットを駆動する制御装置に関し、特に
複数台のサーボガンと多関節ロボットとを各々独立で制
御したり、同期して制御するスポット溶接用ロボット制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスポット溶接用ロボットでは、溶
接ガンは空気圧シリンダを用いてガンチップを駆動し、
加圧力を発生している。しかし、空気圧シリンダではロ
ボットと動作が同期しないため、空気圧シリンダの動作
完了を待ってからロボットを動作させる制御が一般に用
いられていた。これに対し、例えば特開平５−１３８３
６６号には、空気圧シリンダの代わりに電動サーボ機構
を用いる技術が開示されており、これによりロボットの
動作にガンチップの動作を同期させることが可能となる
ため、溶接のためのロボット動作が高速化されることが
示されている。

【０００３】更に、実開平５−３３９６８号では、サー
ボガンの動作軸をロボットの１軸として制御することに
より、ロボットの動作とガンチップの動作とを同期させ
ることをより明確にしている。すなわち、通常の空気圧
シリンダを用いるスポット溶接用ロボットでは、ロボッ
トが溶接点に位置決めを完了してから空気圧シリンダを
作動させてガンチップを駆動したり、ガンチップを駆動
し、ガンチップが後退端に達してからロボットを移動す
る形態を取っていたのに対し、実開平５−３３９６８号
では、ロボットが溶接点に近づいた時点で、ガンチップ
を駆動する電動サーボ機構を作動させている。これによ
り溶接のためのロボット動作が高速化されるとしてい
る。以上のように、溶接ガンのアクチュエータを電動サ
ーボ機構とすることにより、溶接ガンとロボットの動き
の同期が可能となり、溶接のためのロボットの動作が高
速化される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、ロボ
ットがワーク掴みハンドとスポット溶接ガンを持ち換え
ることによりワークのハンドリングと溶接を兼ねる場合
や、他に定置式の溶接ガンもある場合や、定置式の溶接
ガンを他のロボットと共同に用いる場合には、溶接ガン
の動作の一部についてはロボットの動作と同期させると
ともに、他の部分については独立して動作されるよう
に、１つの動作プログラムの中で同期動作と独立動作を
交互に切り換えて使用しなければならないことがある。
こうした用途の場合には、前記の従来技術の形態は、溶
接ガンがロボットの追加の軸として制御されるため、同
期動作に関しては至便な構成であるが、独立動作に関し
ては不可能であり、更に同期するか独立して動かすかを
切り換えることは全く不可能であった。

【０００５】本発明は、上記の従来技術の問題点を解決
するためになされたものであり、溶接ガンとロボットと
を同期させて動かすか、独立して動かすかを自由に選択
できる手段を与えることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、１台の多関節ロボットと、電動サーボ機構
により溶接ガンチップを駆動する１台以上のサーボガン
ロボットとを制御する制御装置において、各ロボットの
動作プログラムを実行するための少なくとも１つのマイ
クロコンピュータと、同期入／切の切り換え情報を有す
る動作プログラムを格納した少なくとも１つの動作プロ
グラム格納部と、多関節ロボット及びサーボガンロボッ
トの台数に相当する数のアクチュエータ制御部と、同期
入／切の切り換え情報及び移動時間情報を有する少なく
とも１つの共有メモリ部と、同期制御手段を有する少な
くとも１つの制御プログラム格納部と、を有し、前記同
期制御手段では、同期入／切の切り換え情報について同
期入りの場合には、サーボガンロボットが動作プログラ
ムにおいて指定された移動速度ではなく多関節ロボット
に関する移動時間情報で指定された移動時間で移動する
よう制御を行うことにより、多関節ロボットとサーボガ
ンロボットとが同期制御されるようにしたことを特徴と
するスポット溶接用ロボット制御装置を提供した（請求
項１）。

【０００７】この構成としたことにより、１台の多関節
ロボットと、電動サーボ機構により溶接ガンチップを駆
動するようにされた１台以上のサーボガンロボットにお
いて、同期切の状態では各ロボットが互いに独立して動
作し、一方、同期入の状態では、スレーブとなる各サー
ボガンロボットは、サーボガンロボットの各動作プログ
ラムにおいて指定された移動速度ではなく、マスターと
なる多関節ロボットの移動時間情報で指定された移動時
間で移動することになる。これにより、多関節ロボット
とサーボガンロボットとの同期制御が可能となり、１つ
の動作プログラムの中で同期制御と独立制御の切り換え
が自由に行われる。

【０００８】さらに、請求項１に記載のスポット溶接用
ロボット制御装置において、この制御装置は１つのみの
マイクロコンピュータを有し、制御プログラム格納部は
多関節ロボットを制御するマスター制御プログラム及び
サーボガンロボットを制御するスレーブ制御プログラム
を含み、前記マイクロコンピュータでは、マスター制御
プログラム及びスレーブ制御プログラムは時分割で実行
されるとともに、同期入の場合には、スレーブ制御プロ
グラムでの補間計算処理を省き、マスター制御プログラ
ムにおいて多関節ロボット及びサーボガンロボットの補
間計算処理が実行されるものとした（請求項１）。この
構成としたことにより、１つのマイクロコンピュータで
複数のロボットの補間計算処理が時分割で実行されるよ
うになるので、１つのみのマイクロコンピュータを使用
することによる複数のロボットを制御する際の同期のず
れを少なくすることが可能となる。

【０００９】加えて、前記制御プログラム格納部は所定
のパターンで時間により変化する力で加圧する加圧力制
御手段を有するようにした（請求項３）。これにより、
ロボットの動作とは独立して溶接ガンチップの加圧力を
制御することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】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おけ
る、複数のマイクロコンピュータと共有メモリを用い
て、１台の多関節ロボットと２台のサーボガンロボット
とを同期制御するシステム構成を示す図である。図２は
本発明の他の実施形態における１つのみのマイクロコン
ピュータを用いて、１台の多関節ロボットと２台のサー
ボガンロボットとを同期制御するシステム構成を示す図
である。サーボガンロボットの台数は１台以上何台でも
よく、２台に限るものではない。図３は本発明が適用さ
れる多関節ロボットとサーボガンロボットの概略図であ
る。図４は加圧力制御手段が行う時間により変化する力
のパターンの実施形態である。

【００１１】図３に示す多関節ロボット２１にはサーボ
ガンロボットとしてのサーボガン２３が取り付けられ、
一方、他のサーボガンロボットとしてのサーボガン２２
は定置されている。この定置式のサーボガン２２及びロ
ボット２１に取り付けられたサーボガン２３にはそれぞ
れ電動サーボ機構２５及び２６が取り付けられている。
この電動サーボ機構は通常ＤＣサーボモータもしくはＡ
Ｃサーボモータ及び直動ボールネジもしくは回転減速機
から構成される。ワーク２４が搬送されると、定置式の
サーボガン２２はロボット２１と独立に駆動され溶接を
行う。

【００１２】この定置式のサーボガン２２に相当するサ
ーボガンが複数個ある場合には、それぞれ独立に順次駆
動することで溶接時の消費電力の平準化が図られ、同期
して一斉に溶接する場合に比して電源容量を小さくする
ことができる利点がある。あるいは、定置式のサーボガ
ン２２を、図３には図示しない他のロボットがワークを
搬送して、このサーボガン２２にワークを位置決めする
というように、いくつかのロボットで定置式のサーボガ
ンを共用する場合には、サーボガン２２の動作はロボッ
ト２１とは独立に駆動される。ロボットに取り付けられ
たサーボガン２３はロボット２１と同期して駆動され
る。

【００１３】以下に、本発明の一実施形態における、複
数のマイクロコンピュータと共有メモリを用いて、１台
の多関節ロボットと２台のサーボガンロボットとを同期
制御するシステム構成を示す図１を参照して、その実施
の形態を説明する。ロボット１は図３に示したロボット
２１に相当し、制御用のマイクロコンピュータ１、制御
プログラム格納部４、動作プログラム格納部２、及びア
クチュエータ制御部３により制御される。また、ロボッ
ト２は図３に示したサーボガンロボット２２に相当し、
制御用のマイクロコンピュータ５、制御プログラム格納
部８、動作プログラム格納部６、及びアクチュエータ制
御部７により制御される。さらに、ロボット３は図３に
示したサーボガンロボット２３に相当し、制御用のマイ
クロコンピュータ９、制御プログラム格納部１２、動作
プログラム格納部１０、及びアクチュエータ制御部１１
により制御される。

【００１４】各制御プログラム格納部２、６、１０には
複数台のロボットを同期制御する同期制御手段及び加圧
力を制御するための加圧力制御手段を有する。各動作プ
ログラム格納部２、６、１０には、各ロボットが動作す
べき位置とその位置に移動する速度、及び複数台のロボ
ットを同期させるかどうかの同期入／切情報を有するロ
ボットの動作プログラムが格納されている。共有メモリ
１３には、各ロボットについての上記動作プログラムで
実行中の同期入／切情報とロボットが移動すべき距離と
移動速度から求めた移動時間情報が格納されている。

【００１５】各ロボットについて同期切の場合には、各
ロボットは独立に動作する。したがって、例えばロボッ
ト１が溶接点に位置決めを完了してから、図１には図示
しない出力信号でロボット２に溶接開始を知らせ、ロボ
ット２はこの情報を受けて、図３に示した電動サーボ機
構２５を駆動し溶接動作を行い、溶接完了によりロボッ
ト１に図１には図示しない出力信号で溶接完了を知ら
せ、これを受けロボット１は次の溶接点に位置決めす
る。

【００１６】一方、各ロボットについて同期入の場合に
は、各ロボットの制御プログラム格納部２、６、１０の
同期制御手段が起動する。同期制御手段は、動作プログ
ラム格納部２、６、１０の同期入／切に同期入が現れる
と、共有メモリ１３の各ロボットについての同期入／切
情報を参照し、全ロボットが同期入となるのを待つ。全
ロボットが同期入の状態になると、以後はスレーブとな
るサーボガンロボット２２、２３は、動作プログラムに
指定された速度ではなく、マスターとなる多関節ロボッ
ト２１の移動時間情報で指定される移動時間で動作す
る。これにより、同期入となる部分では、各ロボットの
同時スタート及び同時到着を確実にすることにより同期
動作されることになる。逆に、動作プログラム格納部
２、６、１０の同期入／切に同期切が現れると、同期制
御手段は停止し、再び各ロボットは独立に動作する。こ
れにより、１つの動作プログラムの中で、任意の区間を
同期制御することが可能となる。

【００１７】制御プログラム格納部２、６、１０の加圧
力制御手段は、図４に示すように、時間により変化する
力のパターンを発生し、これにより加圧力を制御する。
電動サーボ機構の場合には、サーボモータ２５、２６に
流す電流が発生する力に比例するため、加圧力制御手段
により指定された、時間により変化する力のパターンは
サーボモータ２５、２６に流す電流の上限値に入力して
加圧力を制御することとなる。これにより、ロボットの
動作とは独立に加圧力を制御することが可能となる。溶
接作業を行う際には、溶接ガンチップの動きはロボット
に同期したとしても、加圧する力を徐々に大きくした
り、あるいはワークの厚さにより溶接ガンの位置が異な
っても加える力を一定にしたりというように、力はロボ
ットの動きとは独立に制御できることが良い溶接結果を
得るためには必要である。加圧力制御手段はこれを可能
にするものである。

【００１８】次に、本発明の他の実施形態における、１
つのみのマイクロコンピュータを用いて、１台の多関節
ロボットと２台のサーボガンロボットとを同期制御する
システム構成を示す図２を参照して、その実施の形態を
説明する。先の実施形態との相違点は、１つのマイクロ
コンピュータ１４のみにより、多関節ロボットを制御す
るマスター制御プログラムとサーボガンロボットを制御
するスレーブ制御プログラムとを時分割で実行すること
により、２台以上のロボットを制御する点にある。した
がって、制御プログラム格納部１６に格納されたプログ
ラムがロボットの台数分繰返し実行され、動作プログラ
ム格納部１５に格納された各ロボットの動作プログラム
が順次実行され、各ロボットのアクチュエータ制御部１
８、１９、２０に指令されることとなる。また、共有メ
モリ１７にも各ロボットの情報が書き込まれる。同期入
の場合には、加えて、各スレーブ制御プログラムの補間
計算処理を省いて、マスター制御プログラムで多関節ロ
ボット及びサーボガンロボットの補間計算処理が実行さ
れ、前記時分割処理による処理時間差の影響を少なくす
る。

【００１９】

【発明の効果】請求項１にかかる発明によれば、１台の
多関節ロボットと、電動サーボ機構により溶接ガンチッ
プを駆動するようにされた１台以上のサーボガンロボッ
トとを、同期切では各ロボットが独立に動作し、同期入
の場合に、スレーブとなるサーボガンロボットは動作プ
ログラムにおいて指定された移動速度ではなく、マスタ
ーとなる多関節ロボットの移動時間情報で指定される移
動時間で移動することになったので、多関節ロボットと
サーボガンロボットとの同期制御が可能となり、１つの
動作プログラムの中で同期制御と独立制御の切り換えが
自由に行われることとなった。

【００２０】さらに、請求項２にかかる発明によれば、
１つのマイクロコンピュータで複数のロボットの補間計
算処理が時分割で実行されるようになったので、１つの
みのマイクロコンピュータを使用することによる複数の
ロボットを制御する際の同期のずれを少なくすることが
可能となった。

【００２１】加えて、請求項３にかかる発明によれば、
所定のパターンで時間により変化する力で加圧する加圧
力制御手段を提供することにより、ロボットの動作とは
独立して溶接ガンチップの加圧力を制御することが可能
となり、溶接に適した加圧制御が実現できることとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における、複数のマイクロ
コンピュータと共有メモリを用いて、１台の多関節ロボ
ットと２台のサーボガンロボットとを同期制御させるシ
ステム構成を示す図である。

【図２】本発明の他の実施形態における、１つのみのマ
イクロコンピュータを用いて、１台の多関節ロボットと
２台のサーボガンロボットとを同期制御させるシステム
構成を示す図である。

【図３】本発明が適用される多関節ロボットとサーボガ
ンロボットの概略図である。

【図４】加圧力制御手段が行う、時間により変化する力
のパターンの実施形態である。

【符号の説明】

１，５，９，１４ マイクロコンピュータ ２，６，１０，１５ 動作プログラム格納部 ３，７，１１，１８，１９，２０ アクチュエータ制御
部 ４，８，１２，１６ 制御プログラム格納部 １３，１７ 共有メモリ ２１ ロボット ２２，２３ サーボガン ２４ ワーク ２５，２６ 電動サーボ機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１台の多関節ロボットと、電動サーボ機構
   により溶接ガンチップを駆動する１台以上のサーボガン
   ロボットとを制御する制御装置において、 各ロボットの動作プログラムを実行するための少なくと
   も１つのマイクロコンピュータと、 同期入／切の切り換え情報を有する動作プログラムを格
   納した少なくとも１つの動作プログラム格納部と、 前記多関節ロボット及びサーボガンロボットの台数に相
   当する数のアクチュエータ制御部と、 前記同期入／切の切り換え情報及び多関節ロボットに関
   する移動時間情報を有する少なくとも１つの共有メモリ
   部と、 同期制御手段を有する少なくとも１つの制御プログラム
   格納部と、を有し、 前記同期制御手段では、前記同期入／切の切り換え情報
   について同期入りの場合には、前記サーボガンロボット
   が前記動作プログラムにおいて指定された移動速度では
   なく前記多関節ロボットに関する移動時間情報で指定さ
   れた移動時間で移動するよう制御を行うことにより、多
   関節ロボットとサーボガンロボットとが同期制御される
   ようにしたことを特徴とするスポット溶接用ロボット制
   御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のスポット溶接用ロボット
   制御装置において、 該制御装置は１つのみのマイクロコンピュータを有し、 前記制御プログラム格納部は前記多関節ロボットを制御
   するマスター制御プログラム及び前記サーボガンロボッ
   トを制御するスレーブ制御プログラムを含み、 前記マイクロコンピュータでは、該マスター制御プログ
   ラム及びスレーブ制御プログラムは時分割で実行される
   とともに、同期入の場合には、前記スレーブ制御プログ
   ラムでの補間計算処理を省き、前記マスター制御プログ
   ラムにおいて前記多関節ロボット及びサーボガンロボッ
   トの補間計算処理が実行されることを特徴とするスポッ
   ト溶接用ロボット制御装置。
3. 【請求項３】前記制御プログラム格納部は所定のパター
   ンで時間により変化する力で加圧する加圧力制御手段を
   有することを特徴とする請求項１または２に記載のスポ
   ット溶接用ロボット制御装置。