JP2008132525A - 溶接ロボット教示位置補正システム及び溶接ロボット教示位置補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接点のずれを的確に補正すること。
【解決手段】溶接ロボット教示位置補正システム１は、ロボット２と、電極３１を有するスポット溶接ガン３と、溶接点を撮像する撮像装置４と、作業プログラムを記憶するプログラム記憶手段５３と、作業プログラムに従ってロボット及びスポット溶接ガンの動作制御を行う動作制御手段５と、撮像画像中における溶接点の位置情報を取得する画像処理手段６と、撮像装置から溶接点までの距離を算出する撮像距離算出手段５と、電極とワークのクリアランスを設定入力するクリアランス設定手段７２と、溶接モードと位置補正モードとに切り替え可能な切替手段７１と、位置補正モードの場合に、溶接点の位置情報と、撮像距離と、クリアランスとに基づいて、撮像装置が溶接点を撮像できるように作業プログラムにおけるスポット溶接ガンの位置を補正する位置補正手段５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、スポット溶接ロボットの教示位置を補正する溶接ロボット教示位置補正システム及び溶接ロボット教示位置補正方法に関する。

自動車車体のスポット溶接ライン等のように、スポット溶接ロボットが多数使用される工程においては、設備立ち上げ時の作業工数削減と作業時間短縮の目的で、事前にロボットの作業プログラムを作成する手法が採用されていることが多い。スポット溶接ロボットの作業プログラムを設備導入前に予め作成する方法としては、ロボットとスポット溶接ガンの機構と形状、ワーク（被溶接物）の形状、ロボットとワークの相対位置関係、必要な溶接動作条件等に関する情報をもとに、コンピュータ上でロボット動作をシミュレーションし、プログラムを作成するオフライン教示システムが用いられる。
しかし、設備設置後に、オフライン教示システムにより作成されたプログラムを、実際のロボットにアップロードして使用する場合、ロボットや治具の設置誤差や、ロボット本体の機差、ワークの寸法誤差、重力によるロボットアームのたわみ等によって、溶接位置が予め記憶された溶接点からずれてしまうことがある。このため、溶接点の全部または一部に関して、自動運転を行う前に、作業者がロボットを手動運転させ、溶接点位置を確認し、ずれがある場合は作業プログラムに記録された位置を修正する作業を行う必要があった。
また、設備立ち上げ時だけでなく、設備を移転する場合等においても、上記と同様の要因により設備移転前に使用していた作業プログラムの溶接点位置がずれてしまうことがある。この場合にも作業者が手動運転により溶接点位置を確認し、必要ならば記録位置を修正する作業を行う必要があった。
このため、例えば、スポット溶接ロボットの記録位置に関する補正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１３８２２３号公報

しかし、特許文献１に記載の発明によれば、スポット溶接ガン先端に対して、カメラ位置が別の場所に設置されており、カメラで画像処理を行う際には認識対象を撮像するためのプログラムを作成しなければならないという問題がある。この方法によれば、結果的にワーク全体のずれを求めており、個々の溶接点のずれを求めていないため、重力によるロボットアームのたわみなどの溶接点個々で異なるずれとなる要因については補正できない可能性があった。
また、作業位置によっては、ずれ量が異なるから、各溶接点に対して溶接点の位置を計測することが望ましいが、このためには、溶接点の直上にカメラを配置する必要があり、加圧軸に取り付けられた電極を取り外して取り付けることができるカメラとすることが適切である。このようなカメラを用いる場合、スペースの制約上、一般的なＦＡ用のカメラを用いることができず、小型のものを用いる必要がある。よって、カメラにかかるコストを抑えようとする場合にはレンズや受光部の精度が劣ってしまうこととなり、溶接点の撮像画像の中心とその周囲とでは精度に差が生まれてしまい、中心以外で撮像された計測部から求まる結果では、誤差が十分に小さくならず、精度を向上させるためにはコストが高くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、溶接点のずれを的確に補正することができる溶接ロボット教示位置補正システム及び溶接ロボット教示位置補正方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、溶接ロボット教示位置補正システムにおいて、複数の関節を有するロボットと、前記ロボットの先端に設けられ、対向配置された二つの電極を有するスポット溶接ガンと、少なくとも一方の電極に着脱自在又は少なくとも一方の電極と交換可能に設けられるとともに、光軸が前記電極の軸と同軸となるように設けられ、前記電極によるワークの溶接点を撮像する撮像装置と、前記ロボット及び前記スポット溶接ガンに溶接動作を行うように教示された作業プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、前記プログラム記憶手段に記憶された作業プログラムに従って前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの動作制御を行う動作制御手段と、前記撮像装置により撮像された撮像画像の画像処理を行って、前記撮像画像中における前記電極によるワークの溶接点の位置情報を取得する画像処理手段と、前記撮像装置によるワークの溶接点の撮像時における前記撮像装置からワークの溶接点までの距離を算出する撮像距離算出手段と、電極とワークのクリアランスを設定入力するクリアランス設定手段と、ワークの溶接を行う溶接モードと前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの位置を補正する位置補正モードとに切り替え可能な切替手段と、前記切替手段により位置補正モードに切り替えられた場合に、前記画像処理手段により取得したワークの溶接点の位置情報と、前記撮像距離算出手段により算出された撮像距離と、前記クリアランス設定手段により設定されたクリアランスと、に基づいて、前記撮像装置がワークの溶接点を撮像できるように前記作業プログラムにおける前記スポット溶接ガンの位置を補正する位置補正手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接ロボット教示位置補正システムを用いた溶接ロボット教示位置補正方法において、前記作業プログラムにおいて予め設定された溶接点の位置と前記作業プログラムの実行により電極が実際に通る溶接点の位置との誤差を算出する誤差算出ステップと、前記誤差算出ステップにより算出された位置の誤差が所定の範囲内であるか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにより誤差が所定の範囲内でないと判断した場合に、前記誤差算出ステップにより算出された位置の誤差が減少するように前記ロボット及び前記スポット溶接ガンを移動させる移動ステップと、前記判断ステップにより誤差が所定の範囲内であると判断されるまで、前記移動ステップによる前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの移動及び前記誤差算出ステップによる誤差の算出を繰り返す繰り返しステップと、前記判断ステップにより誤差が所定の範囲内であると判断された場合に当該誤差を補正量として前記作業プログラムにおける溶接点の位置を当該補正量だけ補正する作業プログラム補正ステップと、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の溶接ロボット教示位置補正方法において、前記作業プログラムにおける前記作業プログラム補正ステップにより補正された溶接点よりも後に溶接される溶接点に対し、前記作業プログラム補正ステップにおいて用いた補正量で位置の補正を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の溶接ロボット教示位置補正方法において、前記作業プログラム補正ステップでは、隣接する溶接点間における前記スポット溶接ガンの通過点についても溶接点の補正に用いた補正量で位置の補正を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、スポット溶接ガンの二つの電極のうち、一方の電極を撮像装置と交換又は一方の電極に撮像装置を取り付け、ワークの溶接点を撮像する。その後、画像処理手段により、撮像された撮像画像を画像処理し、撮像画像中におけるワークの溶接点の位置情報を取得する。また、撮像距離算出手段は、撮像装置からワークの溶接点までの距離を算出する。
そして、切替手段により位置補正モードに切り替えられると、位置補正手段は、画像処理手段により取得したワークの溶接点の位置情報と、撮像距離算出手段により算出された撮像距離と、クリアランス設定手段により設定されたクリアランスと、に基づいて、撮像装置がワークの溶接点を撮像できるように作業プログラムにおけるスポット溶接ガンの位置を補正する。
これにより、作業プログラム上でスポット溶接ガンの位置補正をすることができるので、位置補正のためのプログラムを作成することなく、溶接のために既存の作業プログラムを使用してプログラムの補正作業を行うことができる。
また、撮像装置は、その光軸が電極の軸と同軸となるように設けられているため、従来のように電極の軸線とカメラの光軸とが一致していないために必要となる作業、すなわち、カメラでワークを認識するためのロボット動作の教示プログラムが不要となる。

請求項２に記載の発明によれば、誤差算出ステップでは、作業プログラムにおいて予め設定された溶接点の位置と前記作業プログラムの実行により電極が実際に通る溶接点の位置との誤差を算出する。
そして、判断ステップでは、誤差算出ステップにより算出された位置の誤差が所定の範囲内であるか否かを判断する。そして、移動ステップでは、判断ステップにより誤差が所定の範囲内でないと判断した場合に、誤差算出ステップにより算出された位置の誤差が減少するようにロボット及びスポット溶接ガンを移動させる。
また、繰り返しステップにおいては、判断ステップにより誤差が所定の範囲内であると判断されるまで、移動ステップによるロボット及びスポット溶接ガンの移動及び誤差算出ステップによる誤差の算出を繰り返す。
そして、作業プログラム補正ステップでは、判断ステップにより誤差が所定の範囲内であると判断された場合に当該誤差を補正量として作業プログラムにおける溶接点の位置を当該補正量だけ補正する。
このように、移動前後における溶接点の位置を求め、その位置の誤差を算出し、誤差が一定の範囲内におさまるまで移動と誤差算出を繰り返すので、位置補正の精度を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、作業プログラムにおける作業プログラム補正ステップにより補正された溶接点よりも後に溶接される溶接点に対し、作業プログラム補正ステップにおいて用いた補正量で位置の補正を行う。
これにより、一回の補正結果を後の位置に適用して、一回の補正でロボットを溶接点近傍に移動させることができ、位置補正作業の作業効率を向上させることができる。
また、一回の補正で後の補正点を移動させることも可能であるから、後の溶接点の位置の測定を減らすこともできる。

請求項４に記載の発明によれば、作業プログラム補正ステップでは、隣接する溶接点間におけるスポット溶接ガンの通過点についても溶接点の補正に用いた補正量で位置の補正を行うので、溶接点に併せてスポット溶接ガンの移動経路自体を補正することができる。

以下、図面を参照して、溶接ロボット教示位置補正システム及び溶接ロボット教示位置補正方法の最良の実施形態について詳細に説明する。

＜溶接ロボット教示位置補正システムの構成＞
図１に示すように、溶接ロボット教示位置補正システム１は、複数の関節及びアームを有する多軸のロボット２と、このロボット２の先端に設けられたスポット溶接ガン３と、スポット溶接ガンによりスポット溶接がなされるワークの溶接点を撮像する撮像装置としてのカメラ４と、ロボット２、スポット溶接ガン３、カメラ４等の動作制御を行う制御装置５と、カメラ４で撮像された撮像画像の画像処理を行う画像処理装置６と、を備えている。

（ロボット）
図１に示すように、ロボット２は、例えば、自動車の車体フレーム等のスポット溶接ラインで用いられる。ロボット２は、土台となるベース２１と、関節２２で連結された複数のアーム２３と、ロボット２を駆動させるサーボモータ（図示略）とを備えている。そして、連結された各アーム２３の先端部には、スポット溶接ガン３が設けられている。
各関節２２は、アーム２３の一端部を揺動可能として他端部を軸支する揺動関節と、アーム２３自身をその長手方向を中心に回転可能に軸支する回転関節とのいずれかから構成される。つまり、ロボット２はいわゆる多関節型ロボットに相当する。

（スポット溶接ガン）
図１、図２に示すように、スポット溶接ガン３は、二つの電極（電極）３１，３２を備えている。一方の電極３１は、アーム３３に固定されている。他方の電極３２は、サーボモータ（図示略）により加圧軸３５を駆動させ、一方の電極３１に向かって駆動する。電極３１，３２は、互いに対向するように配置されている。すなわち、サーボモータにより加圧軸３５を駆動させ、電極３１と電極３２の間隔を狭めていくことにより、ワークを電極３１，３２で挟持することができる。そして、ワークを電極３１，３２で挟んだ状態で各電極３１，３２に通電することにより、スポット溶接を行うことができる。なお、サーボモータは、制御装置５からの制御信号により駆動制御される。

（カメラ）
図２に示すように、カメラ４は、例えば、小型のＣＣＤカメラが用いられる。カメラ４は、二つの電極のうち、少なくとも一方の電極に対して着脱自在に設けられている。このとき、カメラ４は、その光軸が電極の軸と同軸となるように設けられている。本実施形態においては、図２に示すように、可動する方の電極とカメラ４を交換した例について説明する。
また、図１に示すように、カメラ４は、画像処理装置６に有線又は無線により接続され、カメラ４で撮像した撮像画像データを画像処理装置６で画像処理させるために当該画像処理装置６に向けて送信する。

（制御装置）
図１に示すように、制御装置５は、ロボット２の動作制御等に関する処理プログラムに従って各処理を実行するＣＰＵ５１と、ＣＰＵ５１の作業エリアとなるＲＡＭ５２と、ロボット２の作業プログラムや各種データが記憶され、書き換え可能な不揮発性メモリ５３と、ロボット２を駆動させるロボット本体軸サーボドライバ５４と、スポット溶接ガン３の加圧軸３５を駆動させる加圧軸サーボドライバ５５と、画像処理装置６との間でデータの送受信が可能に接続された通信インターフェース５６と、を備えている。

制御装置５には、ユーザによる操作指示が入力される入力装置７が設けられている。
入力装置７には、ワークの溶接を行う溶接モードとロボット２及びスポット溶接ガン３の位置を補正する位置補正モードとに切り替え可能な切替スイッチ７１が設けられており、この切替スイッチ７１は、切替手段として機能する。すなわち、切替スイッチ７１からの入力により溶接モードに切り替えると、ＣＰＵ５１は作業プログラム５３ａ（後述する）を読み込むことにより、スポット溶接ガン３は、ワークＷに対して図３に示すような動きをするように各部の制御を行う。
入力装置７には、位置補正時における電極３１とワークのクリアランスを設定入力するクリアランス設定キー７２が設けられており、このクリアランス設定キー７２は、クリアランス設定手段として機能する。
なお、入力装置７は、制御装置５の本体に設けられていてもよいし、遠隔操作を実現させるために制御装置５の本体に対して有線又は無線により接続されたペンダントに設けられていてもよい。

図４に示すように、制御装置５に備えられている不揮発性メモリ５３には、ロボット２及びスポット溶接ガン３に溶接動作を行うように教示された作業プログラム５３ａが記憶されている。従って、不揮発性メモリ５３はプログラム記憶手段として機能する。また、ＣＰＵ５１が作業プログラム５３ａを実行することにより、制御装置５は、ロボット２及びスポット溶接ガン３の動作制御を行う動作制御手段として機能する。
不揮発性メモリ５３には、カメラ４によるワークの溶接点の撮像時におけるカメラ４からワークの溶接点までの距離を算出する撮像距離算出プログラム５３ｂが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ５１が撮像距離算出プログラム５３ｂを実行することにより、制御装置５は撮像距離算出手段として機能する。
不揮発性メモリ５３には、切替スイッチ７１により位置補正モードに切り替えられた場合に、画像処理装置６により取得したワークの溶接点の位置情報と、撮像距離算出プログラム５３ｂの実行により算出された撮像距離と、クリアランス設定キー７２により設定されたクリアランスと、に基づいて、カメラ４がワークの溶接点を撮像できるようにスポット溶接ガン３を移動させて当該スポット溶接ガン３の位置を補正する位置補正プログラム５３ｃが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ５１が位置補正プログラム５３ｃを実行することにより、制御装置５は位置補正手段として機能する。

不揮発性メモリ５３には、作業プログラム５３ａにおいて予め設定された溶接点の位置と作業プログラム５３ａの実行により電極３１，３２が実際に通る溶接点の位置との誤差を算出する誤差算出プログラム５３ｄが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ５１が誤差算出プログラム５３ｄを実行することにより、制御装置５は誤差算出手段として機能する。また、この誤差算出が溶接ロボット教示位置補正方法における誤差算出ステップとなる。
不揮発性メモリ５３には、誤差算出プログラム５３ｄにより算出された位置の誤差が所定の範囲内、言い換えると、許容誤差値５３ｆ（後述する）であるか否かを判断する判断プログラム５３ｅが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ５１が判断プログラム５３ｅを実行することにより、制御装置５は判断手段として機能する。また、この判断が溶接ロボット教示位置補正方法における判断ステップとなる。
不揮発性メモリ５３には、誤差算出プログラム５３ｄにより算出された位置の誤差が許容できる誤差であるか否かの判断の閾値となる許容誤差値５３ｆが記憶されている。すなわち、不揮発性メモリ５３は、許容誤差値記憶手段として機能する。
不揮発性メモリ５３には、判断プログラム５３ｅにより誤差が許容誤差値５３ｆ内であると判断された場合に当該誤差を補正量として作業プログラム５３ａにおける溶接点の位置を当該補正量だけ補正する作業プログラム補正プログラム５３ｇが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ５１が作業プログラム補正プログラム５３ｇを実行することにより、制御装置５は作業プログラム補正手段として機能する。また、この溶接位置の補正が溶接ロボット教示位置補正方法における作業プログラム補正ステップとなる。

（画像処理装置）
図１に示すように、画像処理装置６は、カメラ４で撮像された撮像画像に関する処理プログラムに従って画像処理を実行するＣＰＵ６１と、ＣＰＵ６１の作業エリアとなるＲＡＭ６２と、画像処理プログラムや各種データが記憶され、書き換え可能な不揮発性メモリ６３と、カメラ４との間で撮像画像データの受信が可能に接続されたカメラインターフェース６４と、制御装置５との間で画像処理データや各種データの送受信が可能に接続された通信インターフェース６５と、を備えている。
不揮発性メモリ６３には、カメラ４により撮像された撮像画像の画像処理を行う画像処理プログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ６１が画像処理プログラムを実行することにより、画像処理装置６は画像処理手段として機能する。

＜スポット溶接ガンの位置補正処理＞
切替スイッチ７１により位置補正モードに切り替えたときにスポット溶接ガン３の位置補正処理について説明する。
（基準位置、撮像距離、クリアランスの決定）
図５のフローチャートに示すように、最初に、図６に示すように、加圧軸３５に設けられた電極３２をカメラ４に交換し、溶接点にマークＭをつけたワークを電極３１に接触するようにセットする（ステップＳ１）。
次いで、加圧軸３５を駆動させてカメラ４を移動させ、溶接点に付されたマークＭの撮像に適した位置まで移動させる（ステップＳ２）。
カメラ４を移動させた後、カメラ４によりマークＭを撮像する（ステップＳ３）。カメラ４により撮像した撮像画像は、カメラインターフェース６４を介して画像処理装置６に取り込まれ、画像処理装置６では、ＣＰＵ６１が不揮発性メモリ６３に記憶された画像処理プログラムを実行することにより、撮像画像の画像処理を行う（ステップＳ４）。

画像処理装置６は、撮像画像中におけるワークの溶接点の位置情報、すなわち、撮像画像中におけるマークＭの位置情報を取得し、この位置情報を基準位置として不揮発性メモリ６３に記憶させる（ステップＳ５）。また、画像処理装置６は、通信インターフェース６５及び通信インターフェース５６を介して位置情報を制御装置５に送信する。
次いで、制御装置５のＣＰＵ５１は、撮像距離算出プログラム５３ｂを実行することにより、ワークの溶接点を撮像したときの加圧軸３５の位置、換言すると、電極３１とカメラ４間の距離を求め、この加圧軸３５の位置からワークの厚みを減算することにより、溶接点からカメラ４までの距離、すなわち、撮像距離を算出し、この値を不揮発性メモリ５３に記憶する（ステップＳ６）。

次いで、ＣＰＵ５１は、電極３１とワーク間の距離であるクリアランスが入力装置７のクリアランス設定キー７２から入力されたか否かを判断し（ステップＳ７）、入力を検出すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、クリアランスの値を不揮発性メモリ５３に記憶する（ステップＳ８）。なお、クリアランス量は、ユーザが任意に設定する値であり、クリアランス設定キー７２から入力されるものに限らず、予め不揮発性メモリ５３に記憶されていてもよい。
なお、図５のフローチャートによる基準位置、撮像距離、クリアランスの決定は、作業プログラム５３ａ中における全ての溶接点において決定してもよいし、比較的近い位置にある溶接点を一つの補正領域として各補正領域ごとに決定してもよい。

（位置補正モードにおけるスポット溶接ガンの位置補正）
作業プログラム５３ａ中における位置補正に必要な溶接点についての基準位置、撮像距離、クリアランスを決定した後は、図７に示すように、これらの値に基づいてスポット溶接ガン３の位置補正を行う。
具体的には、図８に示すように、制御装置５のＣＰＵ５１は、切替スイッチ７１により位置補正モードになっているか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで、ＣＰＵ５１が、溶接モードになっていると判断した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、作業プログラム５３ａを実行することにより、通常の溶接作業を行うようにロボット２及びスポット溶接ガン３を駆動させる（ステップＳ１２）。

一方、ＣＰＵ５１が、位置補正モードになっていると判断した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、制御装置５の不揮発性メモリ５３に記憶された溶接点の基準位置、撮像距離、クリアランスを読み出す（ステップＳ１３）。
次いで、制御装置５を操作し、制御装置５のＣＰＵ５１は、位置補正プログラム５３ｃを実行することにより、ステップＳ１３で読み出した基準位置、撮像距離、クリアランスに基づいてスポット溶接ガン３を移動させる（ステップＳ１４）。スポット溶接ガン３の移動後、制御装置５による制御の下、移動後の状態においてカメラ４により溶接点を撮像し、撮像画像を画像処理装置６により画像処理し、撮像画像中における溶接点の位置を求める（ステップＳ１５）。

次いで、ＣＰＵ５１は、不揮発性メモリ５３に記憶された誤差算出プログラム５３ｄを実行することにより、作業プログラム５３ａにおける溶接点の基準位置と実際にスポット溶接ガン３が移動した際のワーク上の溶接点の基準位置との誤差を算出する（ステップＳ１６：誤差算出ステップ）。
次いで、ＣＰＵ５１は、不揮発性メモリ５３に記憶された判断プログラム５３ｅを実行することにより、算出された位置の誤差が予め不揮発性メモリ５３に記憶された許容誤差値５３ｆ内であるか否かを判断する（ステップＳ１７：判断ステップ）。

ここで、ＣＰＵ５１が、位置の誤差が許容誤差値５３ｆ内であると判断した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、算出された誤差をその溶接点における位置の補正量として不揮発性メモリ５３に記憶させる（ステップＳ１８）。
一方、ＣＰＵ５１が、位置の誤差が許容誤差値５３ｆ内ではないと判断した場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１３に戻る。ここで、ＣＰＵ５１は、プログラム上の溶接点と実際の溶接点の位置の誤差を打ち消す方向にその誤差分だけロボット２及びスポット溶接ガン３を移動させる（ステップＳ１４：移動ステップ）。
そして、制御装置５の制御の下、再度移動後の溶接点を撮像し（ステップＳ１５）、求められた溶接点の位置との誤差を算出し（ステップＳ１６）、再度、位置の誤差が許容誤差値５３ｆ内であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。この処理を位置の誤差が許容誤差値５３ｆ内になるまで繰り返す（繰り返しステップ）。
このとき、ロボット２及びスポット溶接ガン３の移動、位置の誤差の算出を繰り返しても誤差の改善がみられないときには、警報等により問題がある旨をユーザに報知する。

次いで、ステップＳ１８において、溶接点における位置の補正量を不揮発性メモリ５３に記憶させた後、ＣＰＵ５１は、作業プログラム補正プログラム５３ｇを実行することにより、不揮発性メモリ５３に記憶されたスポット溶接ガン３の位置の補正量を読み出し、作業プログラム５３ａにおけるｎ番目の溶接点以降の溶接点の位置を同じ補正値で補正する（ステップＳ１９：作業プログラム補正ステップ）。
補正終了後、ＣＰＵ５１は、全溶接点についての補正が終了したか否かを判断する（ステップＳ２０）。ここで、ＣＰＵ５１が、まだ補正が終了していない溶接点があると判断した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１３に戻り、再度、溶接点の基準位置、撮像距離、クリアランスを読み出し、上述したステップＳ１４〜Ｓ１９までの処理を全溶接点の補正が終了するまで繰り返す。一方、ＣＰＵ５１が、全溶接点の補正が終了したと判断した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、本処理を終了させる。
なお、本実施形態においては、全溶接点について補正処理を行ったが、全溶接点のうち代表的な溶接点を幾つか任意に抽出し、その抽出された溶接点についてのみ補正処理を行ってもよい。また、ステップＳ２０において、ＣＰＵ５１により補正処理終了の判断を行っているが、作業者が判断する形態としてもよい。

ここで、図９及び図１０を用いて位置の補正を具体的に説明する。
図９に示すように、作業プログラム５３ａに記憶されているスポット溶接ガン３の電極３１による溶接点及びスポット溶接ガン３の電極３１の通過点の位置をバツ（×）で表し、実際にスポット溶接ガン３の電極３１により溶接されるワーク上の溶接点を黒丸（●）で表し、実際にスポット溶接ガン３の電極３１が通過する通過点を白丸（○）で表している。
ワーク上の溶接点がＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５まで５つあり、溶接点Ｗ１，Ｗ２が比較的近くに分布し、溶接点Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５が比較的近くに分布しているものとする。このような場合において、溶接点Ｗ１，Ｗ２の位置を同じ補正値で補正し、溶接点Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５の位置を同じ補正値で補正するものとする。従って、溶接点Ｗ１，Ｗ２を有する補正領域Ａの補正においては、最初の溶接点である溶接点Ｗ１について図５のフローチャートに沿って基準位置、撮像距離、クリアランスを決定し、図８のフローチャートに示すように、これらの値からスポット溶接ガン３を移動させた後にその位置の誤差に基づいて補正量ａを算出する。

また、溶接点Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５を有する補正領域Ｂの補正においては、図１０に示すように、溶接点Ｗ１，Ｗ２の補正量ａを後の溶接点Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５の補正に反映させ、補正した後の位置に基づいて最初の溶接点である溶接点Ｗ３について図５のフローチャートに沿って基準位置、撮像距離、クリアランスを決定し、図８に示すように、これらの値からスポット溶接ガン３を移動させた後にその位置の誤差に基づいて補正量ｂを算出する。従って、溶接点Ｗ１，Ｗ２の位置の補正量は補正量ａ、溶接点Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５の位置の補正量は、補正量ａ＋補正量ｂとなる。なお、補正領域Ｂ以降の溶接点においては、補正領域Ａの補正量ａ及び補正領域Ｂの補正量ｂが併せて反映される。

また、溶接点Ｗ１〜Ｗ５の間にスポット溶接ガン３が通過する複数の通過点ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７があるが、これらの通過点ｔ１〜ｔ７についても溶接点Ｗ１〜Ｗ５とともに同じ補正量で位置の補正を行う。
具体的には、溶接点Ｗ１及びＷ２の進入位置、途中経路、退避位置となる通過点ｔ１〜ｔ５は補正領域Ａ内にあるので、溶接点Ｗ１及びＷ２の補正量と同じ補正量ａで補正される。また、溶接点Ｗ３〜Ｗ５の進入位置、退避位置となる通過点ｔ６及びｔ７は補正領域Ｂ内にあるので、溶接点Ｗ３〜Ｗ５の補正量と同じ補正量ａ＋補正量ｂで補正される。なお、補正領域Ｂ以降の通過点においては、補正領域Ａの補正量ａ及び補正領域Ｂの補正量ｂが併せて反映される。このように、通過点まで補正をするのは、作業プログラム５３ａを実際のワーク上の溶接点及び通過点により近づけるためである。

＜作用効果＞
上記実施形態によれば、作業プログラム５３ａ上でスポット溶接ガン３の位置補正をすることができるので、位置補正のための専用のプログラムを作成することなく、溶接のために既存の作業プログラムを使用してプログラムの補正作業を行うことができる。
また、カメラ４は、その光軸が電極３１の軸と同軸となるように設けられているため、従来のように電極３１の軸線とカメラ４の光軸とが一致していないために必要となる作業、すなわち、カメラ４でワークを認識するためのロボット動作の教示プログラムが不要となる。

また、移動前後における溶接点の位置を求め、その位置の誤差を算出し、誤差が一定の範囲内におさまるまで移動と誤差の算出を繰り返すので、位置補正の精度を向上させることができる。

また、作業プログラム５３ａにおける作業プログラム補正ステップにより補正された溶接点よりも後に溶接される溶接点に対し、作業プログラム補正ステップにおいて用いた補正量で位置の補正を行うことにより、一回の補正結果を後の溶接点に反映して、一回の補正で作業プログラム５３ａ上の溶接点の位置を実際の溶接作業経路の溶接点近傍に移動させることができ、位置補正作業の作業効率を向上させることができる。
また、一回の補正で後の補正点を移動させることも可能であるから、後の溶接点の位置の測定を減らすこともできる。

また、作業プログラム補正ステップでは、隣接する溶接点間におけるスポット溶接ガン３の通過点についても溶接点の補正に用いた補正量で位置の補正を行うので、溶接点に併せてスポット溶接ガン３の溶接作業経路自体を補正することができ、作業プログラム５３ａ上の溶接経路を実際の溶接経路に近づけることができる。

＜その他＞
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態においては、溶接ガンとして、Ｃ型のスポット溶接ガンを用いたが、Ｘ型のスポット溶接ガンを用いてもよい。
また、上記実施形態においては、カメラ４と画像処理装置６とは、それぞれ別個に構成されているが、画像処理機能を備えるカメラを用いれば、カメラで撮像画像の処理を行ってその画像データを制御装置５に無線送信することができる。
また、制御装置５と画像処理装置６とは、それぞれ別個に構成されているが、制御装置５が画像処理機能を備えていれば、カメラ４で撮像した画像を制御装置に無線送信することにより、制御装置で画像処理を行ってそのデータに基づいてロボット２を制御することができる。これらの構成は作業者、設計者の要望により自由に変更可能である。
その他、発明の本質を逸脱しない範囲内で自由に設計変更が可能である。

溶接ロボット教示位置補正システムの概略構成を示す図。 スポット溶接ガンの正面図。 溶接モードにおける電極の動作を示す図。 不揮発性メモリに記憶されるプログラム及びデータを示すブロック図。 基準位置、撮像距離、クリアランスの決定のフローチャート。 スポット溶接ガンの位置補正を行う際の準備について示す図。 位置補正モードにおける電極の動作を示す図。 溶接点の位置の誤差の補正についてのフローチャート。 溶接点の位置の補正前における作業プログラム中の溶接点と実際の溶接点とを示す図。 溶接点の位置の補正後における作業プログラム中の溶接点と実際の溶接点とを示す図。

符号の説明

１ 溶接ロボット教示位置補正システム
２ ロボット
３ スポット溶接ガン
４ カメラ（撮像装置）
５ 制御装置（動作制御手段、撮像距離算出手段、位置補正手段）
６ 画像処理装置（画像処理手段）
３１ 電極
５３ 不揮発性メモリ（プログラム記憶手段）
５３ａ 作業プログラム
７１ 切替スイッチ（切替手段）
７２ クリアランス設定キー（クリアランス設定手段）
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 複数の関節を有するロボットと、
   前記ロボットの先端に設けられ、対向配置された二つの電極を有するスポット溶接ガンと、
   少なくとも一方の電極に着脱自在又は少なくとも一方の電極と交換可能に設けられるとともに、光軸が前記電極の軸と同軸となるように設けられ、前記電極によるワークの溶接点を撮像する撮像装置と、
   前記ロボット及び前記スポット溶接ガンに溶接動作を行うように教示された作業プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、
   前記プログラム記憶手段に記憶された作業プログラムに従って前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの動作制御を行う動作制御手段と、
   前記撮像装置により撮像された撮像画像の画像処理を行って、前記撮像画像中における前記電極によるワークの溶接点の位置情報を取得する画像処理手段と、
   前記撮像装置によるワークの溶接点の撮像時における前記撮像装置からワークの溶接点までの距離を算出する撮像距離算出手段と、
   電極とワークのクリアランスを設定入力するクリアランス設定手段と、
   ワークの溶接を行う溶接モードと前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの位置を補正する位置補正モードとに切り替え可能な切替手段と、
   前記切替手段により位置補正モードに切り替えられた場合に、前記画像処理手段により取得したワークの溶接点の位置情報と、前記撮像距離算出手段により算出された撮像距離と、前記クリアランス設定手段により設定されたクリアランスと、に基づいて、前記撮像装置がワークの溶接点を撮像できるように前記作業プログラムにおける前記スポット溶接ガンの位置を補正する位置補正手段と、
   を備えることを特徴とする溶接ロボット教示位置補正システム。
2. 請求項１に記載の溶接ロボット教示位置補正システムを用いた溶接ロボット教示位置補正方法において、
   前記作業プログラムにおいて予め設定された溶接点の位置と前記作業プログラムの実行により電極が実際に通る溶接点の位置との誤差を算出する誤差算出ステップと、
   前記誤差算出ステップにより算出された位置の誤差が所定の範囲内であるか否かを判断する判断ステップと、
   前記判断ステップにより誤差が所定の範囲内でないと判断した場合に、前記誤差算出ステップにより算出された位置の誤差が減少するように前記ロボット及び前記スポット溶接ガンを移動させる移動ステップと、
   前記判断ステップにより誤差が所定の範囲内であると判断されるまで、前記移動ステップによる前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの移動及び前記誤差算出ステップによる誤差の算出を繰り返す繰り返しステップと、
   前記判断ステップにより誤差が所定の範囲内であると判断された場合に当該誤差を補正量として前記作業プログラムにおける溶接点の位置を当該補正量だけ補正する作業プログラム補正ステップと、
   を備えることを特徴とする溶接ロボット教示位置補正方法。
3. 前記作業プログラムにおける前記作業プログラム補正ステップにより補正された溶接点よりも後に溶接される溶接点に対し、前記作業プログラム補正ステップにおいて用いた補正量で位置の補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の溶接ロボット教示位置補正方法。
4. 前記作業プログラム補正ステップでは、隣接する溶接点間における前記スポット溶接ガンの通過点についても溶接点の補正に用いた補正量で位置の補正を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の溶接ロボット教示位置補正方法。

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