WO2004069465A1 - Work welding system, work welding method, and work welding program - Google Patents

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WO2004069465A1
WO2004069465A1 PCT/JP2004/001278 JP2004001278W WO2004069465A1 WO 2004069465 A1 WO2004069465 A1 WO 2004069465A1 JP 2004001278 W JP2004001278 W JP 2004001278W WO 2004069465 A1 WO2004069465 A1 WO 2004069465A1
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work
welding
positioning
robot
robots
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PCT/JP2004/001278
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French (fr)
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Inventor
Junichi Yakahi
Original Assignee
Junichi Yakahi
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Application filed by Junichi Yakahi filed Critical Junichi Yakahi
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
    • B62D65/02—Joining sub-units or components to, or positioning sub-units or components with respect to, body shell or other sub-units or components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/047—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work moving work to adjust its position between soldering, welding or cutting steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece welding system using an industrial robot used for automating operations such as assembling and welding a workpiece (hereinafter, referred to as a workpiece) as a workpiece on a production line such as a factory. , Work welding methods, and work welding programs. Background art
  • JIG jig
  • This jig The size, shape, material, function, etc. of this jig depend on the structure of the workpiece to be machined, the degree of complexity of the machining process, etc., so each time a workpiece with a different structure is machined. However, it is often necessary to prepare a dedicated jig. For example, on a production line of an automobile manufacturer, a special jig is required for each type of vehicle produced in each process and for each model.
  • Jigs for body assembly used on production lines of automobile manufacturers are very expensive because they are large, have complex shapes, and require high positioning accuracy. Has become. Therefore, in factories, capital expenditures for production lines may increase as the number of models produced increases. It is also necessary to provide a storage place for unused jigs at the factory.
  • workpieces that are welded to ensure strength are usually made of metal.
  • metal work is subjected to press working, etc., due to its properties, it is subject to aging and temperature / humidity changes, and distortion and misalignment due to deterioration of the press die. Deformation may occur.
  • Patent Document 1 discloses a work provided with a positioning portion for setting and adjusting each work so as to be at a proper welding connection position in a state where a plurality of works to be welded and joined to each other are gripped by a handling rod.
  • a positioning device is disclosed.
  • the disclosed positioning section is designed to improve the positioning accuracy by fixing each of the hand grips holding the work to a predetermined positioning mechanism. Disclosure of the invention
  • Patent Literature 1 in an apparatus for determining the position of a work without using a dedicated jig as disclosed in Patent Literature 1, although there is versatility, the position of each work is determined. A device for performing the operation is required.
  • the present invention enables the position setting of each work to be controlled by a computer program without using mechanical means such as dedicated jigs and devices depending on the type (model) of the workpiece.
  • Work welding system and work welding method
  • the workpiece in a work welding system for performing a welding process by mutually combining a plurality of workpieces having one or more reference holes formed therein, the workpiece can be gripped by being fitted into the reference holes.
  • a plurality of positioning robots mounted with a reference pin formed so as to form a plurality of workpieces, one or more welding robots for welding the plurality of workpieces gripped by the positioning robot, the positioning port pot, and
  • a control means for storing a work program for instructing the operation of the welding robot and controlling the positioning robot and the welding robot by executing the work program; and a welding reference position as a design value.
  • the work position detecting means Before being gripped by the positioning robot, based on the work program set as the target point Positioning means for moving the work, work position detecting means for detecting the position of the work, and after the work is moved by the positioning means, the work position detecting means detects the position of the work; A correction value setting means for comparing the result with the welding reference position to calculate an error of the work and set a correction value; and based on the correction value set by the correction value setting means,
  • a correcting means for moving the positioning robot to correct the position of the work, and a welding means for welding the work, the position of which has been corrected by the correcting means, by the welding robot. Can be achieved.
  • the object in the first aspect of the present invention, can be achieved by providing a self-correction means for correcting a position in each of the positioning robots.
  • the object is achieved by providing a relative position correcting unit for correcting a relative position between the positioning lopots.
  • the object in the second aspect of the present invention, can be achieved by providing a relative position correcting means for correcting a relative position between the positioning robots.
  • the object in the first aspect of the present invention, can be achieved by configuring the positioning robot with an articulated robot.
  • the object in the second aspect of the present invention, can be achieved by the positioning robot being constituted by an articulated robot.
  • the object in the third aspect of the invention, can be achieved by configuring the positioning robot by an articulated robot.
  • the above object can be achieved by the positioning robot being constituted by an articulated robot.
  • the positioning robot and the control means for controlling the welding robot achieve the above object by being connected using a predetermined protocol. Can be achieved.
  • control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol.
  • control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol.
  • control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol.
  • control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol.
  • control means for controlling the positioning robot and the welding robot each includes a predetermined protocol.
  • the above-mentioned object can be achieved by being connected using a device.
  • control means for controlling the positioning robot and the welding robot are connected to each other using a predetermined protocol.
  • control means for controlling the positioning robot and the welding robot are connected to each other using a predetermined protocol.
  • the positioning robot includes a deformation amount detecting means for detecting a deformation amount of the work, and the positioning robot.
  • the object can achieve the above object by detecting the deformation amount of the work using the deformation amount detection means when the work is gripped, and storing the detection result.
  • the workpiece by fitting a plurality of workpieces having one or more reference holes formed therein to each other by performing a welding process. And a plurality of welding robots for welding the plurality of workpieces gripped by the positioning robot, the plurality of positioning robots having the reference pins formed as described above.
  • Calculating a correction value and setting a correction value Calculating a correction value and setting a correction value; and a fourth step of moving the positioning robot to correct the position of the peak based on the correction value set in the third step.
  • the above object is achieved by comprising: a step; and a fifth step of welding the workpiece, the position of which has been corrected by the fourth step, by the welding robot.
  • a plurality of workpieces each having one or more reference holes can be combined with each other to perform a welding process, and the workpieces can be gripped by being fitted into the reference holes.
  • Multiple positioning holes with reference pins formed A welding reference position, which is a design value, in a workpiece welding program for performing the welding with one or more welding robots for welding the plurality of workpieces gripped by the positioning robot.
  • the self-correction means for correcting the position of the positioning lopot alone it is possible to improve the positional accuracy in the positioning of the work performed by the positioning lopot.
  • the position accuracy in the positioning of the park performed by the positioning robot can be improved. Can be.
  • the deformation state of the work can be grasped by detecting the deformation amount of the work using the deformation amount detecting means.
  • the positioning of the workpiece using the positioning robot is performed.
  • the step of performing the welding it is possible to provide a welding method for positioning the work without using a dedicated jig for positioning the work.
  • the function of positioning the work using the positioning robot is realized by the computer, thereby positioning the work without using a dedicated jig for positioning the work.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an industrial robot system used in a work welding system according to the present embodiment.
  • Figure 2 is a diagram showing the configuration of the industrial port.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional work welding system using a dedicated jig.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the work welding system according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a production line using the work welding system according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a work positioning method of the work welding system according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of a workpiece welding process in the workpiece welding system according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a first relative position correction method.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the second relative position correction method.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the third relative position correction method.
  • FIG. 11 is a diagram showing a target object using a laser beam.
  • FIG. 12 is a diagram showing an image of a laser beam detected by the laser light receiving device.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method of measuring the amount of deformation of a work.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an industrial robot system used in a work welding system according to the present embodiment.
  • the industrial robot system includes a control device 10 and a control target 20.
  • the control unit 10 is a main control unit that acts as a brain to control and manage the industrial robot system.
  • the CPU central processing unit
  • ROM read 'only' memory
  • RAM random
  • I / O input / output interface
  • console interface 16 console interface 16, each connected via a bus line.
  • the console interface 16 is connected to an operation box 17 and a teaching box 18.
  • the control target 20 includes an industrial robot 21 and a peripheral device 22 which are control target devices of the control device 10.
  • control device 10 and the control target 20 are connected to each other via the interface 15.
  • the CPU 11 performs various processes, calculations, condition judgments, and controls various devices such as a display according to a program stored in the ROM 12 or a program loaded in the RAM I3.
  • the ROM 12 is a read-only memory that stores basic programs and parameters for causing the control device 10 to function.
  • the RAM 13 is a memory for storing programs and data necessary for the CPU 11 to perform various processes.
  • the CPU 13 can write and delete data.
  • the storage device 14 is composed of, for example, a large-capacity hard disk, and stores various programs and data.
  • the I / O interface 15 is composed of various data between the controller 10 and the control target 20. This is an interface for sending and receiving data.
  • the console interface 16 is an interface for receiving various input information from the operation box 17 and the teaching box 18.
  • the operation box 17 is an operation panel provided with a numeric keypad and a keyboard for inputting characters, so that various information can be input by an operator.
  • the teaching pox 18 is an operation panel that performs a process of sequentially storing the position and the operation order of the arm of the industrial robot 21 of the control target 20.
  • the industrial robot 21 performs various operations based on a work program, and there are a direct method and an indirect method for inputting the work program.
  • the direct teaching method is called a teaching play pack, and is performed using a teaching box 18.
  • an operation box 17 is used to input a work program expressed in a numerical value, a robot language, or the like.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the industrial robot 21 of the control target 20.
  • the industrial robot 21 is composed of a hand 211, an actuator 212, and a detector 211.
  • the hand 211 is for holding and moving a work, and is generally called a material hand. .
  • Actuator 2 12 is a governor for mechanically controlling the servo motor by an electric signal from control device 10.
  • the detector 21 3 is a sensor for detecting a workpiece, another industrial robot 21, a reference point, and the like. The details of these various sensors will be described later. Next, a description will be given of a work welding system including a plurality of types of industrial robot systems configured as described above in comparison with a conventional work welding system using a dedicated jig.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional work welding system using a dedicated jig.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the peak welding system according to the present embodiment.
  • FIGS. 3 and 4 the same symbols are used for the parts indicating the same parts.
  • the work 31 used here is a stamping pallet made of sheet metal (zinc steel plate, aluminum, copper, etc.) through a press die process.
  • a dedicated jig 34 for dipping a plurality of works 31 with accuracy is provided on the work 31.
  • a work pin 31 was positioned by providing a location pin 35 and a clamp unit 36 for supporting a location hole (reference hole). Also, a transfer device 33 was provided to transfer the work 31 to the next process.
  • the location pin which is a positioning robot using a mouth pin as a reference pin for the hand 21 of the industrial robot 21 is used.
  • a plurality of robots 37 are provided to position the work 31. Furthermore, by using an articulated robot for the location pin robot 37, the work 31 can be transported only by the location pin robot 37.
  • a welding robot 32 equipped with a welding servo gun 32 1 is used for welding the work 31, a welding robot 32 equipped with a welding servo gun 32 1 is used. Since the welding servo gun 32 1 is provided with a clamp mechanism for supporting the work 31, the transfer robot for transferring the work 31 to the next process, and the workpiece 31 to the location pin port 37. The pre-set robot and the park 31 to be removed can be removed from the location pin robot 37 so that they can also function as an unload robot for handling the next process.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a production line using the work welding system according to the present embodiment.
  • FIG. 6 shows a method of positioning a workpiece in the workpiece welding system according to the present embodiment. It is a figure for explaining a method.
  • the production line using the work welding system has a location pin lopot 37 a to support the works 31 a to c.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of a workpiece welding process in the workpiece welding system according to the present embodiment.
  • the work welding system controls the industrial robots 21 installed on the production line.
  • CPU 11 (shown in FIG. 1) loads a welding program corresponding to the welding processing command from ROM 12 (step 11).
  • the welding program loaded here is a work program called teaching data that shows the operating procedure (track control) of the industrial tz-bot 21 placed on the production line.
  • the welding program is placed on the production line.
  • the industrial robot 21 has the above-mentioned location pin robot 37 a! i, Preset Tropots 38 a to c, and Welding Rods 32 a to h.
  • the work welding system corrects the TCP (Too 1 C enter Point) of the tip of the arm, which is the reference point, for the location pin robots 37 a to h alone arranged on the production line.
  • TCP Too 1 C enter Point
  • the work welding system corrects the TCP (Too 1 C enter Point) of the tip of the arm, which is the reference point, for the location pin robots 37 a to h alone arranged on the production line.
  • TCP vertices or reference points
  • the CPU 11 of the location pin robots 37a to 37h loads the correction test program from the ROM 12 and executes it.
  • the location pin robots 37a to 37h operate for a predetermined period of time (for example, 10 seconds, 20 seconds, and 30 seconds). Perform a test play that moves
  • the detector 2 13 detects the arm position and transfers the detection result to the RAM 13 as needed.
  • the CPU 11 calculates the correction value by comparing the theoretical value (target value) stored in the ROM 12 with the detection result transferred from the detector 21. Then, the teaching data, which is a work program, is rewritten based on the calculated correction value.
  • the CPU 11 of the location pin robot 37 ah (industrial robot 21) loads the position correction program from the ROM 12 and executes it.
  • the position correction program is executed, the location pin robots 37a to 37h move the arms to the target positions indicated by the position correction program.
  • the location pin robots 37a to 37h operate the detectors 21 to recognize the current position, and transfer the recognized current position data to the control device.
  • the CPU 11 compares the transferred current position data with the target position indicated by the position correction program to calculate a correction value.
  • This correction process is repeated several times to correct the error between the target position indicated by the position correction program and the actual industrial robot 21 within a predetermined range (for example, within ⁇ 0.1%). Calculate the value. Then, work is performed based on the calculated correction value. The rewriting of the teaching data as a program is executed.
  • Both of the above two correction methods take into account various disturbances that occur on the production line, such as changes over time, changes in temperature and humidity, expansion and contraction of the robot arm, and eccentricity. There is no need to calculate a correction value for each individual factor. Therefore, the correction accuracy can be further improved.
  • the first correction method it is possible to calculate a more accurate correction value by extending the test play time. Adjusting the test play time when installing a new production line, inserting a new model, or performing regular maintenance can easily improve the accuracy of the correction value.
  • the work welding system executes the correction of the relative position between the TCPs of the location pin robots 37a to h arranged on the production line (step 13).
  • Location Pin Robot 37 a! ! Relative position between, that is, each port Case pin robot 37 a ⁇ ! ! Correction to ensure the accuracy of the absolute position in the space where exists.
  • various disturbances such as changes over time, changes in temperature and humidity, expansion and contraction of the robot arm, and eccentricity occur on the production line. The purpose of this is to correct the deviation of the coordinate axes in the industrial robot 21 that occurs and to bring it closer to the theoretical value.
  • An example of the TCP position correction method executed here is shown below.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a first relative position correction method.
  • the three light emitting diodes (LEDs) shown in Pll, P12, and P13, which recognize the positional relationship between the mouth case pin robots 37a-h and the TCP, and a three-dimensional measurement camera are used. Detects the position of TCP (P10) of location pin 371 in combination.
  • the CPU 11 compares the target coordinates recognized in advance with the transferred TCP (P10) position information of the location pin 371, and calculates a correction value.
  • the positions of the light emitting diodes of P11, P12, and P13 viewed from the camera are set in advance by measuring the length of each side of the triangle formed by the three LEDs at the time of measurement. Measurements are based on the theoretical values of Lll, L12, L13, and L14, and the viewing angle of the camera.
  • the TCP positions of the location pin robots 37 a to h (industrial mouth pot 21) are recognized, and the relative positions between the TCPs of the location pin robots 37 a to h are corrected. Ensure position accuracy.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the second relative position correction method.
  • the material of the location pin robot 37 a to h; the position relation (theoretical value) of the location pin 371, which is the rehand, with the reference point TCP (P 20) is recognized.
  • the length of the connected wire is measured, and the distance L 2 between each potentiometer (P 21 to P 24) and the reference point TCP (P 20) of the location pin 37 1 is measured from the measurement result. 1, L22, L23 and L24 are detected.
  • the information of the detected distance (L 2;! To 24) is transferred to the RAM 13.
  • the CPU 11 calculates a correction value by comparing the target coordinates recognized in advance with the information of the transferred distance (L2 1 to 24).
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the third relative position correction method.
  • a three-dimensional camera 41 is attached to the location pin robots 37a to 37h, and the three-dimensional force camera 41 is used to place the three-dimensional camera 41 around the location pin robots 37a to 37h.
  • these pieces of photographing data are transferred to the RAM 13, and the CPU 11 calculates the distance between the location pin robots 37 a to h and the target objects 42 a to c based on the photographing data.
  • the absolute positions of the location pin robots 37a to 37h in space are calculated. This calculated location pin mouth bot 37 a! !
  • the absolute position information is compared with a preset theoretical value to calculate a correction value.
  • the position of the TCP of the location pin robots 37a to 37h is corrected.
  • the distance between the location pin robot 37a-h and the target object 42a-c is measured using the three-dimensional force camera 41 attached to the mouth case pin robot 37a-h.
  • a probe may be attached, and the probe may be used to directly contact the target objects 42a to 42c to measure the distance.
  • the target object 42 a to c used for the laser beam 44 generated from the tuning fork type target 43 shown in FIG. 11 was used.
  • the probe may be brought into contact with the probe to measure the distance.
  • FIG. 12 is a diagram showing an image of a laser beam detected by the laser light receiving device.
  • the CPU 11 calculates a correction value for canceling the deviation of the light receiving point of the laser beam from the reference point, and based on this correction value, the location pin robot 37 a! ! The position of TCP is corrected.
  • the parent-child relationship is set in advance, and the relative position between the location pin robots 37a-h is corrected by using the parent-child relationship to secure the positional accuracy.
  • the master unit is set for one of the multiple location pin robots 37a to h existing on the production line, and the slave unit is set for the other location pin robots 37a to h. .
  • the location pin robots 37 a to h set as the slave units are used as substitutes for the target objects 42 a to c described in the third relative position capturing method, and the same processing is performed to execute the location processing.
  • the relative position between the TCPs of the location pin robots 37a to 37h arranged on the production line is corrected.
  • control devices 10 of the location pin robots 37a to 37h are connected using TCP / IP (Transmission Control Protocol / ⁇ Internet Protocol), a cooperative operation is possible.
  • Location pin robot which had been a problem in this case 37 a! ! Synchronization accuracy between them can be improved.
  • the work welding system takes out the work pieces 31 a to c loaded on the work pallets 39 a to c and places the location pin robot 37 a to! ! Preset (step 14).
  • Presetting of the works 31 a to c is performed by preset robots 38 a to c (FIG. 5).
  • reference holes for positioning these stamping parts mechanically are provided. Since at least one reference hole is formed when piercing is performed during plastic forming in a mold, at least one reference hole exists in the stamping part. Also, the number of the reference holes increases as the shape of the stamping part increases.
  • the size of this reference hole can vary from a radius of 5 mm to 70 mm.
  • the positioning of each of the works 31 a to c is performed by using the reference holes provided in the works 31 a to c. To h.
  • the required number of reference holes are required. May be formed.
  • a round, a triangular, and a square work 31 a to c each having three reference holes are described as examples.
  • the location pins of the location pin robots 37 a to 37 h set for each reference hole are set so as to fit into the reference holes.
  • the work 31 a to c which is a stamping part subjected to press working or the like, may be deformed due to abrasion or deterioration of the mold.
  • the use of such deformed stamping parts for the workpieces 31 a to c may hinder the accuracy of the final product, so the presetting of the workpieces 31 a to c It is sometimes desirable to inspect the shape of the work 31 a-c.
  • the distance between the workpieces 31 a to c and the flange 45 is measured using the sensor 46 provided on the flange 45.
  • the upper surface of the flange 45 is set so as to be a contact reference surface with the works 31 a to c.
  • the work welding system detects the amount of deformation of the work 31 a to c using the above-described method, and when the detected amount of deformation exceeds a predetermined reference value (for example, the amount of deformation ⁇ 0.1%). Will send an alarm signal to the central control unit that controls the production line in order to perform processing such as emergency stop.
  • a predetermined reference value for example, the amount of deformation ⁇ 0.1%).
  • all the detected deformation amount data are stored in the storage device 14 in the control device 10 (FIG. 1). If a defect such as deformation occurs in the workpiece after welding is completed, the source of the defect can be determined by using the deformation amount data stored here. 1278 factors can be analyzed relatively easily.
  • Inspection of the deformation amount of the workpieces 31 a to c using these methods eliminates the need for the inspection tool, which is a dedicated inspection device that has been conventionally used, and can reduce the cost of the workpiece welding system. .
  • the workpiece welding system positions the workpieces 31 a to c preset at the location pin robots 37 a to 37 h (step 15).
  • the workpieces 31 a to c preset to the location pin robots 37 a to h are moved to target coordinates based on a work program indicating an operation procedure.
  • the movement of the workpieces 31 a to c is performed by controlling the positions of the arms of the location pin ropots 37 a to h.
  • the mouth case pin robot 37 a to the position of the workpieces 31 a to c is used as a reference! !
  • the relative position with respect to the location pin lopots 37a to 37h may be measured again.
  • the above-described third relative position correction method can be used. Specifically, the work 31 a-c is used in place of the target object 42 a-c, and the same processing is performed to execute the location pin robot 37 a-h and the work 31 a-c. Measure the relative distance between c and calculate the correction values for location pin lopots 37a-h.
  • the work welding system welds the positioned works 31 a to c (step 16).
  • the welding of the works 31 a to c is performed based on the work program using the welding robot 32 a to h equipped with the welding serpo gun 32 1.
  • the workpieces 31 a to c are welded using the welding servo gun 321, but if the workpieces 31 a to c can be welded, the welding air gun is used. You may use it.
  • spot welding is employed for welding the workpieces 31 a to c.
  • the welding method is not limited to this, and arc welding, brazing, ⁇ el pound, laser welding, and the like are used. , MIG welding, TIG welding and so on.
  • the workpiece welding system unloads the welded workpieces 31 a to c (step 17) and ends the workpiece welding process.
  • the location of the workpieces 31 a to c is a pin pin port 37 a! ! From the machine and carry out the next process.
  • a handling process can be performed directly by the location pin rods 37a-h or by the welding port pots 32a-h.
  • the transfer of the workpieces 31 a to c to the next process or the temporary storage site can be performed by controlling these robots.
  • the position of the TCP of the location pin opening pots 37a to h alone and the relative position between the TCPs of the location pin opening pots 37a to h are corrected for each workpiece welding process.
  • the following timing may be arranged to execute these corrections.
  • work pieces 31 a to c are positioned using location pin mouth pots 37 a to h instead of dedicated jig 34 used in the conventional welding system.
  • the jigs 34 and dedicated equipment depending on the product model can be eliminated from the production line.
  • a new product production line can be started up simply by changing the work program without preparing a dedicated jig for positioning.
  • the cost of the work welding system can be reduced by using a general-purpose machine that is less expensive than the dedicated equipment.
  • the work welding system described above can be used for welding systems that require precision, such as a vehicle production line, an aircraft / marine vessel production line, and a steel furniture production line.
  • location pin robots 37a-h and welding robots 32a-! ! By having the function of transporting the workpieces 31 a to c, the welding process can be performed in parallel with the transport processing of the workpieces 31 a to c, thereby improving the production speed on the production line. Can be done.
  • the content of the processing executed in the CPU 11 is a work welding program, and the work welding program can be stored in a machine-readable storage (recording) medium.
  • the storage medium include a CD-ROM, a DVD-ROM, a flexible disk, and a magneto-optical disk.

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Abstract

A welding program corresponding to an instruction for welding process is loaded (S11). Then, in a location pin robot disposed in a production line, correction of TCP is executed (S12). Further, the work welding system executes correction of relative position between TCPs of the location pin robot disposed in the production line (S13). Thereafter, the work welding system takes out work loaded in a work pallet, presets it in the location pin robot (S14), and positions the work (S15). And the work welding system welds the positioned work (S16), and unloads the welded work (S17).

Description

明細書  Specification
ワーク溶接システム、 ワーク溶接方法、 および、 ワーク溶接プログラム 技術分野 Work welding system, work welding method, and work welding program
本発明は、 工場などの生産ラインにおいて、 工作物であるワークピース （以下 、 ワークとする） の組立、 溶接などの作業を自動化するために使用される産業用 ロボッ トを用いた、 ワーク溶接システム、 ワーク溶接方法、 および、 ワーク溶接 プログラムに関する。 背景技術  The present invention relates to a workpiece welding system using an industrial robot used for automating operations such as assembling and welding a workpiece (hereinafter, referred to as a workpiece) as a workpiece on a production line such as a factory. , Work welding methods, and work welding programs. Background art
近年、 工場などの生産ラインにおいて、 工作物であるワークの組立、 溶接など の各工程を、 CAD/CAM (C o m p u t e r A i d e d D e s i g nZ C o mp u t e r A i d e d M a n u f a c t u r i n gメ ンスアム、 産業 用ロボッ トなどを導入して自動化する傾向がさらに高まってきている。  In recent years, on production lines such as factories, the processes of assembling and welding workpieces have been performed by CAD / CAM (Computer Aided Desig nZ Computer Aided Manufacturing, industrial robots). The tendency to automate by introducing such devices is increasing.
このような工場における生産の自動化が図られることにより、 生産ラインの無 人化が進み、 経済的かつ効率的な生産プロセスを実現することができる。  By automating production in such a factory, the production line is becoming unmanned, and an economical and efficient production process can be realized.
ところで、ワークの組立、 溶接などの機械加工時には、通常、ワークの位置決 めを容易にするために、治具（JIG)と呼ばれる専用の装置や器具が使用され ている。  By the way, during machining such as assembling and welding of a work, a dedicated device or tool called a jig (JIG) is usually used to facilitate positioning of the work.
この治具のサイズ、 形状、 材質、 機能などは、 加工されるワークの構造、 加工 処理工程の複雑さの度合いなどに依存しているため、 構造の異なるワークを加工 する場合には、 その都度、 専用の治具を用意しなければならないことが多い。 例えば、 自動車メーカーの生産ラインでは、 各工程において生産する車種、 さ らには、 機種毎に専用の治具が必要となっている。  The size, shape, material, function, etc. of this jig depend on the structure of the workpiece to be machined, the degree of complexity of the machining process, etc., so each time a workpiece with a different structure is machined. However, it is often necessary to prepare a dedicated jig. For example, on a production line of an automobile manufacturer, a special jig is required for each type of vehicle produced in each process and for each model.
自動車メーカーの生産ラインで使用される車体組立用の治具は、 大型、 かつ、 複雑な形状をしている上に、 高い位置決め精度が要求されるため、 非常に高価と なっている。 そのため、 工場では、 生産する機種の増加に伴い、 生産ラインへの 設備投資費用が増大してしまうおそれがある。 また、 工場では、 使用していない 治具の保管場所を設ける必要もある。 Jigs for body assembly used on production lines of automobile manufacturers are very expensive because they are large, have complex shapes, and require high positioning accuracy. Has become. Therefore, in factories, capital expenditures for production lines may increase as the number of models produced increases. It is also necessary to provide a storage place for unused jigs at the factory.
さらに、 溶接を施して強度を確保するような工作物であるワークは、 通常、 金 属製である。 このような金属製のワークは、 プレス加工等を施したものである場 合、 その性質上、 経年変化や温度 '湿度変化、 また、 プレスの金型の劣化等によ り歪みやずれなどの変形が生じてしまうことがある。  Furthermore, workpieces that are welded to ensure strength are usually made of metal. When such a metal work is subjected to press working, etc., due to its properties, it is subject to aging and temperature / humidity changes, and distortion and misalignment due to deterioration of the press die. Deformation may occur.
このような変形したワークを、 強制的に治具により位置決めをした状態で溶接 をした場合、 溶接されたワークには、 治具により加えられたス トレスを回避する 方向に戻そうとする力が働くため、 ワーク間において無理な力が働いてしまい、 理想的な強度および精度を確保することが困難になってしまう。  When such deformed work is welded with the jig being forcibly positioned, the welded work has a force to return to the direction avoiding the stress applied by the jig. For this reason, excessive force is applied between the workpieces, making it difficult to ensure ideal strength and accuracy.
特に、 車輛、 船舶、 航空機などのボディを形成するようなワークは、 極めて高 い精度を要求されるため、 このよ うなワーク間に働く力を度外視することはでき ない。  In particular, works that form bodies such as vehicles, ships, and aircraft require extremely high precision, and the forces acting between such works cannot be ignored.
従来、 このような問題を解決するために、 専用治具の代わり として使用するこ とが可能な、 汎用性のある位置決め装置などが下記の特許文献をはじめ種々開示 されている。  Conventionally, in order to solve such a problem, various positioning devices and the like, which can be used as a substitute for a dedicated jig, have been disclosed, including the following patent documents.
【特許文献 1】  [Patent Document 1]
特開平 1 0— 2 4 9 7 6 4号公報  Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-10-499764
特許文献 1には、 相互に溶接接合される複数のワークをハンドリングロポッ ト で把持した状態において、 各ワーク相互が正規の溶接接合位置となるように設定 調整するための位置決め部を設けたワーク位置決め装置が開示されている。 ここ で、 開示されている位置決め部は、 ワークを把持した各ハンドリ ングロポッ トを 所定の位置決め機構に固定することによって、 位置決め精度の向上を図るように している。 発明の開示  Patent Document 1 discloses a work provided with a positioning portion for setting and adjusting each work so as to be at a proper welding connection position in a state where a plurality of works to be welded and joined to each other are gripped by a handling rod. A positioning device is disclosed. Here, the disclosed positioning section is designed to improve the positioning accuracy by fixing each of the hand grips holding the work to a predetermined positioning mechanism. Disclosure of the invention
しかしながら、 特許文献 1に示すような専用治具を使用しないでワークの位置 決めを行う装置においては、 汎用性はあるものの、 各ワーク相互の位置を決定す るための装置が必要となってしまう。 However, in an apparatus for determining the position of a work without using a dedicated jig as disclosed in Patent Literature 1, although there is versatility, the position of each work is determined. A device for performing the operation is required.
また、 上述したような変形したワーク間の位置設定における誤差の極小化につ いても考慮されていない。  Also, no consideration is given to minimizing an error in the position setting between the deformed workpieces as described above.
そこで、 本発明は、 工作物の種類 （機種） の違いに依存した専用治具や装置と いった機械的手段を使用することなく、 各ワーク相互の位置設定をコンピュータ プログラムによって制御することが可能なワーク溶接システム、 ワーク溶接方法 Therefore, the present invention enables the position setting of each work to be controlled by a computer program without using mechanical means such as dedicated jigs and devices depending on the type (model) of the workpiece. Work welding system and work welding method
、 および、 ワーク溶接プログラムを提供することである。 And to provide a work welding program.
請求項 1記載の発明では、 単数または複数の基準穴が形成された複数のワーク を相互に組み合わせて溶接処理を施すワーク溶接システムにおいて、 前記基準穴 に嵌入して前記ワークを把持することが可能となるように形成された基準ピンを 装着した複数の位置決めロボッ トと、 前記位置決めロボッ トに把持された複数の 前記ワークを溶接するための単数または複数の溶接ロボッ トと、 前記位置決め口 ポットおよび前記溶接ロボッ トの動作を指示する作業プログラムを格納し、 かつ 、 前記作業プログラムを実行することにより前記位置決めロポッ トおよび前記溶 接ロボッ トを制御する制御手段と、 設計値である溶接基準位置を目標点として設 定されている前記作業プログヲムに基づいて、 前記位置決めロボッ トに把持され た前記ワークを移動させる位置決め手段と、 前記ワークの位置を検出するワーク 位置検出手段と、 前記位置決め手段により前記ワークが移動された後、 前記ヮー ク位置検出手段により前記ワークの位置を検出し、 この検出結果と、 前記溶接基 準位置とを比較して前記ワークの誤差を算出して補正値を設定する補正値設定手 段と、 前記補正値設定手段により設定された前記補正値に基づいて、 前記位置決 めロボッ トを移動させて前記ワークの位置を補正する補正手段と、 前記補正手段 により位置を補正された前記ワークを前記溶接ロポッ トにより溶接する溶接手段 と、 を備えることにより前記目的を達成できる。  In the invention according to claim 1, in a work welding system for performing a welding process by mutually combining a plurality of workpieces having one or more reference holes formed therein, the workpiece can be gripped by being fitted into the reference holes. A plurality of positioning robots mounted with a reference pin formed so as to form a plurality of workpieces, one or more welding robots for welding the plurality of workpieces gripped by the positioning robot, the positioning port pot, and A control means for storing a work program for instructing the operation of the welding robot and controlling the positioning robot and the welding robot by executing the work program; and a welding reference position as a design value. Before being gripped by the positioning robot, based on the work program set as the target point Positioning means for moving the work, work position detecting means for detecting the position of the work, and after the work is moved by the positioning means, the work position detecting means detects the position of the work; A correction value setting means for comparing the result with the welding reference position to calculate an error of the work and set a correction value; and based on the correction value set by the correction value setting means, The above object is achieved by providing: a correcting means for moving the positioning robot to correct the position of the work, and a welding means for welding the work, the position of which has been corrected by the correcting means, by the welding robot. Can be achieved.
請求項 2記載の発明では、 請求項 1記載の発明において、 各前記位置決めロボ ッ トにおける位置を補正するセルフ捕正手段を備えることにより前記目的を達成 できる。  According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the object can be achieved by providing a self-correction means for correcting a position in each of the positioning robots.
請求項 3記載の発明では、 請求項 1記載の発明において、 前記位置決めロポッ ト間の相対位置を補正する相対位置補正手段を備えることにより前記目的を達成 P T/JP2004/001278 できる。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the object is achieved by providing a relative position correcting unit for correcting a relative position between the positioning lopots. PT / JP2004 / 001278 Yes.
請求項 4記載の発明では、 請求項 2記載の発明において、 前記位置決めロボッ ト間の相対位置を補正する相対位置補正手段を備えることにより前記目的を達成 できる。  According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the object can be achieved by providing a relative position correcting means for correcting a relative position between the positioning robots.
請求項 5記載の発明では、 請求項 1記載の発明において、 前記位置決めロボッ トは、 多関節ロポッ トにより構成されることにより前記目的を達成できる。  According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the object can be achieved by configuring the positioning robot with an articulated robot.
請求項 6記載の発明では、 請求項 2記載の発明において、 前記位置決めロボッ トは、 多関節ロポッ トにより構成されることにより前記目的を達成できる。 請求項 7記載の発明では、 請求項 3記載の発明において、 前記位置決めロボッ トは、 多関節ロボッ トにより構成されることにより前記目的を達成できる。 請求項 8記載の発明では、 請求項 4記載の発明において、 前記位置決めロボッ トは、 多関節ロボッ トにより構成されることにより前記目的を達成できる。 請求項 9記載の発明では、 請求項 1記載の発明において、 前記位置決めロボッ トおよび前記溶接ロボッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコル を用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。  According to a sixth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the object can be achieved by the positioning robot being constituted by an articulated robot. According to a seventh aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the object can be achieved by configuring the positioning robot by an articulated robot. In the invention according to claim 8, in the invention according to claim 4, the above object can be achieved by the positioning robot being constituted by an articulated robot. According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the positioning robot and the control means for controlling the welding robot achieve the above object by being connected using a predetermined protocol. Can be achieved.
請求項 1 ◦記載の発明では、 請求項 2記載の発明において、 前記位置決めロボ ットおよび前記溶接ロポッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコ ルを用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。  In the invention according to claim 1, in the invention according to claim 2, the control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol. The above object can be achieved.
請求項 1 1記載の発明では、 請求項 3記載の発明において、 前記位置決めロボ ッ トおよび前記溶接ロボッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコ ルを用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。  In the invention according to claim 11, in the invention according to claim 3, the control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol. The above object can be achieved.
請求項 1 2記載の発明では、 請求項 4記載の発明において、 前記位置決めロボ ッ トおよび前記溶接ロボッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコ ルを用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。  In the invention according to claim 12, in the invention according to claim 4, the control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol. The above object can be achieved.
請求項 1 3記載の発明では、 請求項 5記載の発明において、 前記位置決めロボ ッ トおよび前記溶接ロボッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコ ルを用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。  In the invention according to claim 13, in the invention according to claim 5, the control means for controlling the positioning robot and the welding robot is connected by using a predetermined protocol. The above object can be achieved.
請求項 1 4記載の発明では、 請求項 6記載の発明において、 前記位置決めロボ ッ トおよび前記溶接ロボッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコ ルを用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。 In the invention according to claim 14, in the invention according to claim 6, the control means for controlling the positioning robot and the welding robot each includes a predetermined protocol. The above-mentioned object can be achieved by being connected using a device.
請求項 1 5記載の発明では、 請求項 7記載の発明において、 前記位置决めロボ ットおよび前記溶接ロボッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコ ルを用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。  In the invention according to claim 15, according to the invention according to claim 7, the control means for controlling the positioning robot and the welding robot are connected to each other using a predetermined protocol. Thereby, the above object can be achieved.
請求項 1 6記載の発明では、 請求項 8記載の発明において、 前記位置决めロボ ッ トおよび前記溶接ロボッ トを制御する制御手段は、 それぞれが所定のプロ トコ ルを用いて接続されていることにより前記目的を達成できる。  In the invention according to claim 16, in the invention according to claim 8, the control means for controlling the positioning robot and the welding robot are connected to each other using a predetermined protocol. Thereby, the above object can be achieved.
請求項 1 7記載の発明では、 請求項 1〜 1 6のいずれか一項記載の発明におい て、 前記位置決めロボッ トは、 前記ワークの変形量を検出する変形量検出手段を 備え、 前記位置決めロボッ トは、 前記ワークを把持した際に、 前記変形量検出手 段を用いて前記ワークの変形量を検出し、 この検出結果を保存することにより前 記目的を達成できる。  According to a seventeenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixteenth aspects, the positioning robot includes a deformation amount detecting means for detecting a deformation amount of the work, and the positioning robot. The object can achieve the above object by detecting the deformation amount of the work using the deformation amount detection means when the work is gripped, and storing the detection result.
請求項 1 8記載の発明では、 単数または複数の基準穴が形成された複数のヮー クを相互に組み合わせて溶接処理を、 前記基準穴に嵌入して前記ワークを把持す ることが可能となるように形成された基準ピンを装着した複数の位置決めロボッ トと、 前記位置決めロボッ トに把持された複数の前記ワークを溶接するための単 数または複数の溶接ロボッ トと、 により行うワーク溶接方法おいて、 設計値であ る溶接基準位置を目標点として、 前記位置決めロボッ トに把持された前記ワーク を移動させる第 1ステップと、 前記ワークの位置を検出する第 2ステップと、 前 記第 1ステップにより前記ワークが移動された後、 前記第 2ステップにより前記 ワークの位置を検出し、 この検出結果と、 前記溶接基準位置とを比較して前記ヮ ークの誤差を算出して補正値を設定する第 3ステップと、 前記第 3ステップによ り設定された前記補正値に基づいて、 前記位置決めロボッ トを移動させて前記ヮ ークの位置を補正する第 4ステップと、 前記第 4ステップにより位置を補正され た前記ワークを前記溶接ロボッ トにより溶接する第 5ステップと、 を備えること により前記目的を達成する。  In the invention according to claim 18, it is possible to grip the workpiece by fitting a plurality of workpieces having one or more reference holes formed therein to each other by performing a welding process. And a plurality of welding robots for welding the plurality of workpieces gripped by the positioning robot, the plurality of positioning robots having the reference pins formed as described above. A first step of moving the workpiece gripped by the positioning robot with a welding reference position, which is a design value, as a target point; a second step of detecting the position of the workpiece; and the first step described above. After the work is moved by the second step, the position of the work is detected in the second step, and the detection result is compared with the welding reference position to detect an error in the work. Calculating a correction value and setting a correction value; and a fourth step of moving the positioning robot to correct the position of the peak based on the correction value set in the third step. The above object is achieved by comprising: a step; and a fifth step of welding the workpiece, the position of which has been corrected by the fourth step, by the welding robot.
請求項 1 9記載の発明によれば、 単数または複数の基準穴が形成された複数の ワークを相互に組み合わせて溶接処理を、 前記基準穴に嵌入して前記ワークを把 持することが可能となるように形成された基準ピンを装着した複数の位置決め口 ボッ トと、 前記位置決めロボッ トに把持された複数の前記ワークを溶接するため の単数または複数の溶接ロボッ トと、 により行うためのワーク溶接プログラムに おいて、 設計値である溶接基準位置を目標点として、 前記位置決めロボッ トに把 持された前記ワークを移動させる位置決め機能と、 前記ワークの位置を検出する ワーク位置検出機能と、 前記位置決め機能により前記ワークが移動された後、 前 記ワーク位置検出機能により前記ワークの位置を検出し、 この検出結果と、 前記 溶接基準位置とを比較して前記ワークの誤差を算出して補正値を設定する補正値 設定機能と、 前記補正値設定機能により設定された前記補正値に基づいて、 前記 位置決めロボッ トを移動させて前記ワークの位置を補正する補正機能と、 前記補 正機能により位置を補正された前記ワークを前記溶接ロボッ トにより溶接する溶 接機能と、 をコンピュータに実現させることにより前記目的を達成できる。 請求項 1記載の発明によれば、 位置決めロポッ トを用いてワークの位置決めを 行うことにより、 ワークの位置決めのための専用治具を用いることなくワークの 位置決めを行うことができる。 According to the invention as set forth in claim 19, a plurality of workpieces each having one or more reference holes can be combined with each other to perform a welding process, and the workpieces can be gripped by being fitted into the reference holes. Multiple positioning holes with reference pins formed A welding reference position, which is a design value, in a workpiece welding program for performing the welding with one or more welding robots for welding the plurality of workpieces gripped by the positioning robot. As a point, a positioning function for moving the work held by the positioning robot, a work position detection function for detecting the position of the work, and the work position after the work is moved by the positioning function. A detection function for detecting a position of the work, comparing the detection result with the welding reference position, calculating an error of the work, and setting a correction value; and a correction value setting function. A correction function for moving the positioning robot to correct the position of the work based on the set correction value; The above object can be achieved by realizing a welding function for welding the workpiece is correct the position of the function by the welding robot, to the computer. According to the first aspect of the invention, by positioning the work using the positioning lopot, the work can be positioned without using a dedicated jig for positioning the work.
請求項 2記載の発明によれば、 位置決めロポッ ト単体における位置を補正する セルフ補正手段を備えることにより、 位置決めロポッ トにより行われるワークの 位置決めにおける位置精度を向上させることができる。  According to the second aspect of the present invention, by providing the self-correction means for correcting the position of the positioning lopot alone, it is possible to improve the positional accuracy in the positioning of the work performed by the positioning lopot.
請求項 3又は 4記載の癸明によれば、 位置決めロポッ ト間の相対位置を補正す る相対位置補正手段を備えることにより、 位置決めロボッ トにより行われるヮー クの位置決めにおける位置精度を向上させることができる。  According to the present invention, by providing relative position correcting means for correcting the relative position between the positioning robots, the position accuracy in the positioning of the park performed by the positioning robot can be improved. Can be.
請求項 5〜 8のいずれか一項記載の発明によれば、 位置決めロポッ トを多関節 ロボッ トにより構成することにより、 位置決めロポッ トにワークの搬送機能を設 けることができる。  According to the invention described in any one of claims 5 to 8, by configuring the positioning robot with an articulated robot, it is possible to provide a work transfer function to the positioning robot.
請求項 9〜 1 6のいずれか一項記載の発明によれば、 位置決めロポッ トおよび 溶接ロポッ トそれぞれの制御手段を所定のプロ トコルを用いて接続することによ り、 これらのロボッ ト間の同期運転が容易にできる。  According to the invention as set forth in any one of claims 9 to 16, by connecting the control means of the positioning lopot and the control means of the welding lopot using a predetermined protocol, it is possible to provide a connection between these robots. Synchronous operation can be easily performed.
請求項 1 7記載の発明によれば、 変形量検出手段を用いてワークの変形量を検 出することにより、 ワークの変形状態を把握することができる。  According to the seventeenth aspect of the present invention, the deformation state of the work can be grasped by detecting the deformation amount of the work using the deformation amount detecting means.
請求項 1 8記載の発明によれば、 位置決めロボッ トを用いてワークの位置決め を行うステップを備えることにより、 ワークの位置決めのための専用治具を用い ることなくワークの位置決めを行う溶接方法を提供することができる。 According to the invention of claim 18, the positioning of the workpiece using the positioning robot is performed. By providing the step of performing the welding, it is possible to provide a welding method for positioning the work without using a dedicated jig for positioning the work.
請求項 1 9記載の発明によれば、 位置決めロボッ トを用いてワークの位置決め を行う機能をコンピュータに実現させることにより、 ワークの位置決めのための 専用治具を用いることなくワークの位置決めを行うことができる溶接プログラム を提供することができる。 図面の簡単な説明  According to the invention described in claim 19, the function of positioning the work using the positioning robot is realized by the computer, thereby positioning the work without using a dedicated jig for positioning the work. We can provide a welding program that can do this. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムで使用される産業用ロボッ ト システムの概略構成を示した図である。  FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an industrial robot system used in a work welding system according to the present embodiment.
図 2は、 産業用口ポッ トの構成を示した図である。  Figure 2 is a diagram showing the configuration of the industrial port.
図 3は、 従来の専用治具を使用したワーク溶接システムの構成を示した図であ る。  FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional work welding system using a dedicated jig.
図 4は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムの構成を示した図である。 図 5は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムを使用した生産ラインの例を 示した図である。  FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the work welding system according to the present embodiment. FIG. 5 is a diagram showing an example of a production line using the work welding system according to the present embodiment.
図 6は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムのワークの位置決め方法の説 明図である。  FIG. 6 is an explanatory diagram of a work positioning method of the work welding system according to the present embodiment.
図 7は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムにおけるワークの溶接処理の 手順を示したフローチャートである。  FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of a workpiece welding process in the workpiece welding system according to the present embodiment.
図 8は、 第 1の相対位置補正方法を説明するための図である。  FIG. 8 is a diagram for explaining a first relative position correction method.
図 9は、 第 2の相対位置補正方法を説明するための図である。  FIG. 9 is a diagram for explaining the second relative position correction method.
図 1 0は、 第 3の相対位置補正方法を説明するための図である。  FIG. 10 is a diagram for explaining the third relative position correction method.
図 1 1は、 レーザビームを用いたターゲッ トォブジェク トを示した図である。 図 1 2は、 レーザ受光装置で検出されたレーザビームのィメージを示した図で ある。  FIG. 11 is a diagram showing a target object using a laser beam. FIG. 12 is a diagram showing an image of a laser beam detected by the laser light receiving device.
図 1 3は、 ワークの変形量を測定する方法を説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明のワーク溶接システムにおける好適な実施の形態について、 図 1 から図 1 3を参照して詳細に説明する。 FIG. 13 is a diagram for explaining a method of measuring the amount of deformation of a work. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the work welding system of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.
図 1は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムで使用される産業用ロボッ ト システムの概略構成を示した図である。  FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an industrial robot system used in a work welding system according to the present embodiment.
図 1に示すように、 産業用ロボッ トシステムは、 制御装置 1 0と制御対象 2 0 とカゝらなる。  As shown in FIG. 1, the industrial robot system includes a control device 10 and a control target 20.
制御装置 1 0は、 産業用ロボッ トシステムを統括管理するブレーンとなるメイ ン制御装置であり、 C P U (中央演算処理装置） 1 1、 R OM (リード 'オンリ ' メモリ） 1 2、 RAM (ランダム ' アクセス ' メモリ） 1 3、 記憶装置 1 4、 I /O (入出力） インターフェース 1 5、 コンソールインターフェース 1 6を備 え、 各々がバスラインを介して接続している。  The control unit 10 is a main control unit that acts as a brain to control and manage the industrial robot system. The CPU (central processing unit) 11, ROM (read 'only' memory) 12, RAM (random) 'Access' memory) 13, storage device 14, I / O (input / output) interface 15, console interface 16, each connected via a bus line.
また、 コンソ一ノレインターフェース 1 6は、 オペレーシヨンボックス 1 7およ ぴティーチングボックス 1 8に接続している。  The console interface 16 is connected to an operation box 17 and a teaching box 18.
また、 制御対象 2 0は、 制御装置 1 0の制御対象装置である、 産業用ロボッ ト 2 1および周辺機器 2 2よりなる。  The control target 20 includes an industrial robot 21 and a peripheral device 22 which are control target devices of the control device 10.
制御装置 1 0と制御対象 2 0とは、 1ノ0インターフェース 1 5を介して互い に接続されている。  The control device 10 and the control target 20 are connected to each other via the interface 15.
次に、 これらの各装置について説明する。  Next, each of these devices will be described.
C P U 1 1は、 R OM 1 2に記憶されているプログラムや RAM I 3にロード されたプログラムなどに従って、 各種の処理、 計算、 条件判断、 ディスプレイな どの各種デバイスの制御を行う。  The CPU 11 performs various processes, calculations, condition judgments, and controls various devices such as a display according to a program stored in the ROM 12 or a program loaded in the RAM I3.
R OM 1 2は、 制御装置 1 0を機能させるための基本的なプログラムやパラメ ータなどが記憶された読み取り専用メモリである。  The ROM 12 is a read-only memory that stores basic programs and parameters for causing the control device 10 to function.
RAM 1 3は、 C P U 1 1が各種の処理を行う上で必要なプログラムやデータ を記憶するメモリであり、 C P U 1 1によってデータの書込みおょぴ消去を行う ことができる。  The RAM 13 is a memory for storing programs and data necessary for the CPU 11 to perform various processes. The CPU 13 can write and delete data.
記憶装置 1 4は、 例えば大容量のハードディスクなどにより構成されており様 々なプログラムやデータが記憶されている。  The storage device 14 is composed of, for example, a large-capacity hard disk, and stores various programs and data.
I /Oィンターフェース 1 5は、 制御装置 1 0—制御対象 2 0間の各種データ の送受信を行うためのインターフェースである。 The I / O interface 15 is composed of various data between the controller 10 and the control target 20. This is an interface for sending and receiving data.
コンソールインターフェース 1 6は、 オペレーシヨンボックス 1 7およぴティ —チングボックス 1 8からの各種入力情報を受け付けるためのィンターフェース である。  The console interface 16 is an interface for receiving various input information from the operation box 17 and the teaching box 18.
オペレーシヨンボックス 1 7は、 テンキーや文字を入力するためのキーボ一ド を備えた操作盤であり、 オペレータによる各種情報の入力ができるようになって いる。  The operation box 17 is an operation panel provided with a numeric keypad and a keyboard for inputting characters, so that various information can be input by an operator.
ティ一チングポックス 1 8は、 制御対象 2 0の産業用ロボッ ト 2 1のアームの 位置や動作順序などを順次記憶させる処理を行う操作盤である。  The teaching pox 18 is an operation panel that performs a process of sequentially storing the position and the operation order of the arm of the industrial robot 21 of the control target 20.
一般に、 産業用ロボッ ト 2 1は、 作業プログラムに基づいて各種作業を行うが 、 この作業プログラムを入力する方法には、 直接形と間接形がある。  Generally, the industrial robot 21 performs various operations based on a work program, and there are a direct method and an indirect method for inputting the work program.
直接形教示方式は、 ティーチングプレイパックと呼ばれ、 ティーチングボック ス 1 8を用いて行う。  The direct teaching method is called a teaching play pack, and is performed using a teaching box 18.
一方、 間接形教示方式は、 オペレーショ ンボックス 1 7を用いて、 数値、 ロボ ット言語等で示された作業プログラムを入力するようにして行う。  On the other hand, in the indirect teaching method, an operation box 17 is used to input a work program expressed in a numerical value, a robot language, or the like.
図 2は、 制御対象 2 0の産業用ロボッ ト 2 1の構成を示した図である。  FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the industrial robot 21 of the control target 20.
図 2に示すように、 産業用ロボッ ト 2 1は、 ハンド 2 1 1、 ァクチユエータ 2 1 2、 検出器 2 1 3 とから構成されている。  As shown in FIG. 2, the industrial robot 21 is composed of a hand 211, an actuator 212, and a detector 211.
ハンド 2 1 1は、 ワークを把持し、 移動させるためのものであり、 一般に、 マ テリアルハンドと呼ばれている。 .  The hand 211 is for holding and moving a work, and is generally called a material hand. .
ァクチユエータ 2 1 2は、 制御装置 1 0からの電気信号によって、 サーボモー タを機械的に制御するための調速機である。  Actuator 2 12 is a governor for mechanically controlling the servo motor by an electric signal from control device 10.
検出器 2 1 3は、 ワークや他の産業用ロボッ ト 2 1、 基準点などを検出するた めのセンサである。 なお、 これらの各種センサの詳細については後述する。 次に、 このよ うに構成された複数の種類の産業用ロボッ トシステムを複数備え たワーク溶接システムについて、 従来の専用治具を使用したワーク溶接システム と比較しながら説明する。  The detector 21 3 is a sensor for detecting a workpiece, another industrial robot 21, a reference point, and the like. The details of these various sensors will be described later. Next, a description will be given of a work welding system including a plurality of types of industrial robot systems configured as described above in comparison with a conventional work welding system using a dedicated jig.
図 3は、 従来の専用治具を使用したワーク溶接システムの構成を示した図であ る。 一方、 図 4は、 本実施の形態に係るヮ一ク溶接システムの構成を示した図であ る。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional work welding system using a dedicated jig. On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the peak welding system according to the present embodiment.
なお、 図 3およぴ図 4において、 同一箇所を示す部分には、 同一記号を用いて いる。  In FIGS. 3 and 4, the same symbols are used for the parts indicating the same parts.
図 3および図 4を比較するとわかるように、 本実施の形態に係るワーク溶接シ ステムと、 従来のワーク溶接システムとでは、 溶接加工の対象であるワーク 3 1 の位置決め方法に大きな違いがある。 なお、 ここで使用されるワーク 3 1は、 シ 一トメタル （亜鉛鋼板、 アルミニウム、 銅等） をプレス金型工程を経て生み出さ れたスタンピングパーッである。  As can be seen by comparing FIGS. 3 and 4, there is a great difference between the work welding system according to the present embodiment and the conventional work welding system in the method of positioning the work 31 to be welded. The work 31 used here is a stamping pallet made of sheet metal (zinc steel plate, aluminum, copper, etc.) through a press die process.
詳しくは、 図 3に示すように従来のワーク溶接システムにおいては、 複数のヮ ーク 3 1を精度をもってダリ ップするための専用の治具 3 4に、 ワーク 3 1に設 けられているロケーショ ンホール （基準穴） を支持するためのロケーショ ンピン 3 5およびクランプュ二ッ ト 3 6を設けてワーク 3 1の位置決めを行っていた。 また、 搬送装置 3 3を設けて、 ワーク 3 1を次工程に搬送していた。  More specifically, as shown in FIG. 3, in the conventional work welding system, a dedicated jig 34 for dipping a plurality of works 31 with accuracy is provided on the work 31. A work pin 31 was positioned by providing a location pin 35 and a clamp unit 36 for supporting a location hole (reference hole). Also, a transfer device 33 was provided to transfer the work 31 to the next process.
—方、 図 4に示すように本実施の形態に係るワーク溶接システムにおいては、 産業用ロボッ ト 2 1のハンド 2 1 1に基準ピンである口ケーショ ンピンを用いた 位置決めロボッ トであるロケーションピンロボッ ト 3 7を複数台設けてワーク 3 1の位置決めを行うようにしている。 さらに、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7に 多関節形ロボッ トを採用することにより、 ロケーションピンロボッ ト 3 7のみで ワーク 3 1の搬送ができるようになっている。  On the other hand, as shown in FIG. 4, in the workpiece welding system according to the present embodiment, the location pin which is a positioning robot using a mouth pin as a reference pin for the hand 21 of the industrial robot 21 is used. A plurality of robots 37 are provided to position the work 31. Furthermore, by using an articulated robot for the location pin robot 37, the work 31 can be transported only by the location pin robot 37.
また、 ワーク 3 1の溶接には、 溶接サーボガン 3 2 1を装着した溶接ロボッ ト 3 2を使用している。 この溶接サーボガン 3 2 1は、 ワーク 3 1を支持するクラ ンプ機構を備えているため、 ワーク 3 1を次工程へ搬送する搬送ロボッ ト、 ヮー ク 3 1をロケーショ ンピン口ポッ ト 3 7にセッ トするプリセッ トロボッ ト、 ヮー ク 3 1をロケーショ ンピンロボッ ト 3 7から取り外し、 次工程へハンドリングす るアンロードロボッ トなどの機能を兼ねるようにすることができる。  For welding the work 31, a welding robot 32 equipped with a welding servo gun 32 1 is used. Since the welding servo gun 32 1 is provided with a clamp mechanism for supporting the work 31, the transfer robot for transferring the work 31 to the next process, and the workpiece 31 to the location pin port 37. The pre-set robot and the park 31 to be removed can be removed from the location pin robot 37 so that they can also function as an unload robot for handling the next process.
図 5は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムを使用した生産ラインの例を 示した図である。  FIG. 5 is a diagram showing an example of a production line using the work welding system according to the present embodiment.
また、 図 6は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムのワークの位置決め方 法を説明するための図である。 FIG. 6 shows a method of positioning a workpiece in the workpiece welding system according to the present embodiment. It is a figure for explaining a method.
図 5および図 6を参照しながら、 本実施の形態に係るワーク溶接システムにお けるワークの位置決め方法について説明する。  With reference to FIG. 5 and FIG. 6, a method of positioning a work in the work welding system according to the present embodiment will be described.
ここでは、 ワーク溶接の一例として、 丸型、 三角型、 四角型のワークを使用す る場合について説明する。  Here, a case where a round, triangular, or square work is used as an example of work welding will be described.
図 5およぴ図 6に示すように、 本実施の形態に係るワーク溶接システムを使用 した生産ラインは、 ワーク 3 1 a〜 cを支持するロケーショ ンピンロポッ ト 3 7 a〜！ 1、 ワーク 3 1 a〜 c を積載したワークノ レッ ト 3 9 a〜 c、 これらのヮー クパレッ ト 3 9 a〜 cからワーク 3 1 a〜 cを取り出し生産ラインに投入するプ リセッ トロポッ ト 3 8 a〜 c、 ロケーショ ンピンロポッ ト 3 7 a〜hによ り位置 決めされたワーク 3 1 a〜 cを溶接するための溶接ロボッ ト 3 2 a〜hを備えて いる。  As shown in FIGS. 5 and 6, the production line using the work welding system according to the present embodiment has a location pin lopot 37 a to support the works 31 a to c. 1.Work knurls 39 a to c loaded with workpieces 31 a to c, and preset pots 38 to take out the workpieces 31 a to c from these peak pallets 39 a to c and put them into the production line 38 It has welding robots 32a-h for welding the workpieces 31a-c positioned by ac, location pin lopots 37a-h.
次に、 このように構成されたワーク溶接システムにおける動作について説明す る。  Next, the operation of the work welding system thus configured will be described.
図 7は、 本実施の形態に係るワーク溶接システムにおけるワークの溶接処理の 手順を示したフローチヤ一トである。  FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of a workpiece welding process in the workpiece welding system according to the present embodiment.
まず、 ワーク溶接システムは、 生産ラインを統括制御しているセンター制御装 置から溶接処理の指令が出されると、 生産ラインに配置されている各産業用ロボ ッ ト 2 1の制御装置 1 0 (図 1に示す） の C P U 1 1は、 R OM 1 2から溶接処 理の指令に対応する溶接プログラムをロードする （ステップ 1 1 ) 。 ここでロー ドされる溶接プログラムは、 生産ラインに配置された産業用 tzボッ ト 2 1の動作 手順 （軌道制御） を示したティーチングデータと呼ばれる作業プログラムである なお、 生産ラインに配置されている産業用ロボッ ト 2 1には、 前述したロケ一 シヨンピンロポッ ト 3 7 a〜！ i、 プリセッ トロポッ ト 3 8 a〜c、 溶接ロポッ ト 3 2 a〜 hが該当する。  First, when a welding process command is issued from the center control device that controls the production line, the work welding system controls the industrial robots 21 installed on the production line. CPU 11 (shown in FIG. 1) loads a welding program corresponding to the welding processing command from ROM 12 (step 11). The welding program loaded here is a work program called teaching data that shows the operating procedure (track control) of the industrial tz-bot 21 placed on the production line. The welding program is placed on the production line. The industrial robot 21 has the above-mentioned location pin robot 37 a! i, Preset Tropots 38 a to c, and Welding Rods 32 a to h.
次に、 ワーク溶接システムは、 生産ラインに配置されているロケーショ ンピン ロボッ ト 3 7 a〜h単体において、 基準点であるアームの先端の T C P (T o o 1 C e n t e r P o i n t ) の補正を実行する （ステップ 1 2 ) 。 詳しくは、 各ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hにおける座標軸のゼ口点ま たは基準点 （TC P) の補正を行う。 この補正は、 生産ライン上で発生する、 経 時変化、 温度 ·湿度変化、 ロボッ トアームの伸縮、 偏芯など様々な外乱により生 じる産業用ロボット 2 1単体における座標軸のずれを修正し、 理論値に近づける ようにするためのものである。 ここで実行される捕正方法の例を以下に示す。 (第 1の補正方法） Next, the work welding system corrects the TCP (Too 1 C enter Point) of the tip of the arm, which is the reference point, for the location pin robots 37 a to h alone arranged on the production line. (Step 12). For details, correction of the vertices or reference points (TCP) of the coordinate axes in each of the location pin robots 37a to 37h is performed. This correction corrects the deviation of the coordinate axes of the industrial robot 21 alone due to various disturbances such as aging, temperature and humidity changes, expansion and contraction of the robot arm, and eccentricity that occur on the production line. This is to approach the value. An example of the capturing method executed here will be described below. (First correction method)
まず、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜h (産業用ロボッ ト 2 1 ) の C PU 1 1は、 ROM1 2から補正テス トプログラムをロードして実行する。 補正テス トプログラムが実行されると、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hは、 所定の 時間 （例えば、 1 0秒、 20秒、 3 0秒） このプラグラムに基づいて、 アームを 動作 （伸縮、 回転、 移動） させるテス トプレイを実行する。  First, the CPU 11 of the location pin robots 37a to 37h (industrial robots 21) loads the correction test program from the ROM 12 and executes it. When the correction test program is executed, the location pin robots 37a to 37h operate for a predetermined period of time (for example, 10 seconds, 20 seconds, and 30 seconds). Perform a test play that moves
このテス トプレイの間、 検出器 2 1 3はアーム位置の検出を行い、 検出結果を RAM 1 3内に随時転送する。  During this test, the detector 2 13 detects the arm position and transfers the detection result to the RAM 13 as needed.
テス トプレイが終了した後、 C PU 1 1は、 ROM 1 2に格納されている理論 値 （目標値） と、 検出器 2 1 3より転送された検出結果と、 を比較して補正値を 算出し、 この算出された補正値に基づいて作業プログラムであるティーチングデ ータの書き換えを実行する。  After the test is completed, the CPU 11 calculates the correction value by comparing the theoretical value (target value) stored in the ROM 12 with the detection result transferred from the detector 21. Then, the teaching data, which is a work program, is rewritten based on the calculated correction value.
(第 2の補正方法）  (Second correction method)
まず、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜h (産業用ロボッ ト 2 1) の C PU 1 1は、 ROM1 2から位置補正プログラムをロー ドして実行する。 位置捕正プ ログラムが実行されると、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜 hは、 位置補正プ 口グラムの指示する目標位置にアームを移動させる。  First, the CPU 11 of the location pin robot 37 ah (industrial robot 21) loads the position correction program from the ROM 12 and executes it. When the position correction program is executed, the location pin robots 37a to 37h move the arms to the target positions indicated by the position correction program.
次に、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hは、 検出器 2 1 3を作動させ 、 現在位置を認識し、 認識した現在位置データを制御装置に転送する。  Next, the location pin robots 37a to 37h operate the detectors 21 to recognize the current position, and transfer the recognized current position data to the control device.
そして、 C PU 1 1は、 転送された現在位置データと、 位置捕正プログラムの 指示する目標位置と、 を比較して補正値を算出する。  Then, the CPU 11 compares the transferred current position data with the target position indicated by the position correction program to calculate a correction value.
この捕正処理を複数回繰り返し、 位置補正プログラムの指示する目標位置と、 実際の産業用ロボッ ト 2 1 と、 の誤差を所定の範囲 （例えば、 ± 0. 1 %以内） になるような補正値を算出する。 そして、 この算出された捕正値に基づいて作業 プログラムであるティ一チングデータの書き換えを実行する。 This correction process is repeated several times to correct the error between the target position indicated by the position correction program and the actual industrial robot 21 within a predetermined range (for example, within ± 0.1%). Calculate the value. Then, work is performed based on the calculated correction value. The rewriting of the teaching data as a program is executed.
上述した 2つの補正方法は、 いずれも生産ライン上で発生する、 経時変化、 温 度 ·湿度変化、 ロボッ トアームの伸縮、 偏芯など様々な外乱を全て考慮したもの であるため、 これらの外乱の個別の要因毎の捕正値を算出する必要はない。 従つ て、 補正精度をより向上させることができる。  Both of the above two correction methods take into account various disturbances that occur on the production line, such as changes over time, changes in temperature and humidity, expansion and contraction of the robot arm, and eccentricity. There is no need to calculate a correction value for each individual factor. Therefore, the correction accuracy can be further improved.
また、 第 1の捕正方法では、 テス トプレイの時間を延長させることにより、 よ り.精度の高い補正値を算出することができるようになる。 新規生産ライン据付時 、 新機種折込時、 定期的メンテナンス時などには、 テス トプレイ時間を調整する ことにより、 容易に補正値の精度を向上させることができる。  Further, in the first correction method, it is possible to calculate a more accurate correction value by extending the test play time. Adjusting the test play time when installing a new production line, inserting a new model, or performing regular maintenance can easily improve the accuracy of the correction value.
次に、 ワーク溶接システムは、 生産ラインに配置されているロケーショ ンピン ロボッ ト 3 7 a〜hの TC P間の相対位置の補正を実行する （ステップ 1 3) 。 ここでは、 ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜！！間の相対位置、 つまり、 各口 ケーシヨンピンロボッ ト 3 7 a〜！！が存在している空間における絶対位置の精度 を確保するための補正を行う。 この補正においても、 前述したロケーショ ンピン ロボッ ト 3 7 a〜h単体における補正と同様に、 生産ライン上で発生する、 経時 変化、 温度 '湿度変化、 ロボッ トアームの伸縮、 偏芯など様々な外乱により生じ る産業用ロボッ ト 2 1相互聞における座標軸のずれを修正し、 理論値に近づける ようにするためのものである。 ここで実行される T C Pの位置の補正方法の例を 以下に示す。  Next, the work welding system executes the correction of the relative position between the TCPs of the location pin robots 37a to h arranged on the production line (step 13). Here, Location Pin Robot 37 a! ! Relative position between, that is, each port Case pin robot 37 a ~! ! Correction to ensure the accuracy of the absolute position in the space where exists. In this correction, as with the correction for the location pin robot 37 a to h alone, various disturbances such as changes over time, changes in temperature and humidity, expansion and contraction of the robot arm, and eccentricity occur on the production line. The purpose of this is to correct the deviation of the coordinate axes in the industrial robot 21 that occurs and to bring it closer to the theoretical value. An example of the TCP position correction method executed here is shown below.
(第 1の相対位置補正方法）  (First relative position correction method)
光学式 3次元測定器を用いてロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜h (産業用口 ボッ ト 2 1 ) の TC Pの位置を認識させてロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜h の TC P間の相対位置を補正し、 位置精度を確保する。  Recognize the position of the TCP of the location pin robots 37a to h (industrial port robot 21) using an optical three-dimensional measuring device, and determine the relative position between the TCPs of the location pin robots 37a to h. Correct the position and ensure position accuracy.
図 8は、 第 1の相対位置補正方法を説明するための図である。  FIG. 8 is a diagram for explaining a first relative position correction method.
まず、 口ケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hの TC Pとの位置関係を認識して いる P l l、 P 1 2、 P 1 3に示す 3点の発光ダイォード （LED) と 3次元測 定カメラを併用してロケーションピン 3 7 1の T C P ( P 1 0 ) の位置を検出す る。  First, the three light emitting diodes (LEDs) shown in Pll, P12, and P13, which recognize the positional relationship between the mouth case pin robots 37a-h and the TCP, and a three-dimensional measurement camera are used. Detects the position of TCP (P10) of location pin 371 in combination.
次に、 検出されたロケーションピン 3 7 1の TC P (P 1 0) 位置情報を R A 2004/001278 Next, the detected location information of the TCP (P10) of the location pin 371, RA 2004/001278
Ml 3内に転送する。 続いて、 C PU 1 1は、 予め認識されている目標座標と、 転送されたロケーションピン 3 7 1の TC P (P 1 0) 位置情報と、 を比較して 補正値を算出する。 Transfer into Ml3. Subsequently, the CPU 11 compares the target coordinates recognized in advance with the transferred TCP (P10) position information of the location pin 371, and calculates a correction value.
詳しくは、 カメラから見た各 P 1 1、 P 1 2、 P 1 3の発光ダイォードの位置 関係を、 測定時の 3点の L EDで形成される三角形の各辺の長さ、 予め設定され ている理論値である L l l、 L 1 2、 L 1 3、 L 1 4の長さ、 および、 カメラの 視野角の情報に基づいて測定する。  In detail, the positions of the light emitting diodes of P11, P12, and P13 viewed from the camera are set in advance by measuring the length of each side of the triangle formed by the three LEDs at the time of measurement. Measurements are based on the theoretical values of Lll, L12, L13, and L14, and the viewing angle of the camera.
このよ うにして算出された捕正値に基づいて、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜！！の T C Pの位置の補正を行う。  Based on the calibration values calculated in this way, the location pin robot 37 a ~! ! The position of TCP is corrected.
(第 2の相対位置補正方法）  (Second relative position correction method)
ポテンショ ンメータを用いてロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜h (産業用口 ポット 2 1) の TC Pの位置を認識させて各ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜 hの TC P間の相対位置を補正し、 位置精度を確保する。  Using the potentiometer, the TCP positions of the location pin robots 37 a to h (industrial mouth pot 21) are recognized, and the relative positions between the TCPs of the location pin robots 37 a to h are corrected. Ensure position accuracy.
図 9は、 第 2の相対位置補正方法を説明するための図である。  FIG. 9 is a diagram for explaining the second relative position correction method.
まず、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hのマテリア ·；レハンドであるロケ一 シヨンピン 3 7 1の基準点 T C P (P 20 ) との位置関係 （理論値） を認識して いる P 2 1、 P 2 2、 P 2 3、 P 24に示す 4点のポテンションメータからロケ ーシヨンピン 3 7 1の基準点 T C P ( P 20 ) に向かってワイヤーを接続する。 次に、 接続されたワイヤーの長さを測定し、 この測定結果から各ポテンショ ン メータ （P 2 1〜P 24) とロケーションピン 3 7 1の基準点 T C P ( P 2 0 ) との距離 L 2 1、 L 2 2、 L 2 3、 L 24を検出する。  First, the material of the location pin robot 37 a to h; the position relation (theoretical value) of the location pin 371, which is the rehand, with the reference point TCP (P 20) is recognized. 2. Connect the wires from the four potentiometers shown on P23 and P24 to the reference point TCP (P20) on the location pin 371. Next, the length of the connected wire is measured, and the distance L 2 between each potentiometer (P 21 to P 24) and the reference point TCP (P 20) of the location pin 37 1 is measured from the measurement result. 1, L22, L23 and L24 are detected.
続いて、 検出された距離 （L 2 ；!〜 24) の情報を RAM 1 3内に転送する。 C PU 1 1は、 予め認識されている目標座標と、 転送された距離 （L 2 1〜 24 ) の情報と、 を比較して補正値を算出する。  Subsequently, the information of the detected distance (L 2;! To 24) is transferred to the RAM 13. The CPU 11 calculates a correction value by comparing the target coordinates recognized in advance with the information of the transferred distance (L2 1 to 24).
そして、 第 1の相対位置補正方法と同様に算出された補正値に基づいて、 ロケ ーシヨンピンロボッ ト 3 7 a〜！！の TC Pの位置の捕正を行う。  Then, based on the correction value calculated in the same manner as the first relative position correction method, the location pin robot 37 a! ! Of the position of the TCP.
(第 3の相対位置補正方法）  (Third relative position correction method)
3次元カメラを用いてロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜h (産業用ロボッ ト 2 1) の位置を認識させてロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜！ 1聞の相対位置を 捕正し、 位置精度を確保する。 Recognize the location of the location pin robot 37a-h (industrial robot 21) using a three-dimensional camera and locate the location pin robot 37a-! 1 relative position Capture and secure position accuracy.
図 1 0は、 第 3の相対位置補正方法を説明するための図である。  FIG. 10 is a diagram for explaining the third relative position correction method.
図 1 0に示すようにロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜 hに 3次元カメラ 4 1 を装着し、 この 3次元力メラ 4 1を用いてロケーショ ンピンロポッ ト 3 7 a〜h の周囲に配置されているターゲッ トォブジェク ト 4 2 a〜 cを撮影する。 そして これらの撮影データを R A M 1 3内に転送し、 C P U 1 1は、 撮影データに基づ いて、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜 hとターゲッ トオブジェク ト 4 2 a〜 c との距離を算出し、 さらにこの算出結果に基づいてロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜 hの空間上の絶対位置を算出する。 この算出されたロケ一ショ ンピン口 ボッ ト 3 7 a〜！！の絶対位置情報と、 予め設定されている理論値とを比較して補 正値を算出する。 As shown in Fig. 10, a three-dimensional camera 41 is attached to the location pin robots 37a to 37h, and the three-dimensional force camera 41 is used to place the three-dimensional camera 41 around the location pin robots 37a to 37h. Shoot the target object 4 2 a to c. Then, these pieces of photographing data are transferred to the RAM 13, and the CPU 11 calculates the distance between the location pin robots 37 a to h and the target objects 42 a to c based on the photographing data. Further, based on the calculation result, the absolute positions of the location pin robots 37a to 37h in space are calculated. This calculated location pin mouth bot 37 a! ! The absolute position information is compared with a preset theoretical value to calculate a correction value.
このようにして算出された補正値に基づいて、 ロケ一ションピンロボッ ト 3 7 a〜 hの T C Pの位置の捕正を行う。  Based on the correction value thus calculated, the position of the TCP of the location pin robots 37a to 37h is corrected.
ここでは、 口ケーシヨンピンロボッ ト 3 7 a〜hに装着した 3次元力メラ 4 1 を用いて、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hとターゲッ トォブジェク ト 4 2 a〜 cとの距離を測定するようにしているが、 3次元力メラ 4 1の代わりにプロ ーブを装着し、 このプローブを用いて直接ターゲッ トォブジェク ト 4 2 a〜 cに 接触させ、 距離を測定するようにしてもよい。  Here, the distance between the location pin robot 37a-h and the target object 42a-c is measured using the three-dimensional force camera 41 attached to the mouth case pin robot 37a-h. However, instead of the three-dimensional force camera 41, a probe may be attached, and the probe may be used to directly contact the target objects 42a to 42c to measure the distance.
また、 このときのターゲッ トオブジェク ト 4 2 a〜 cに図 1 1に示すような音 叉型のターゲッ ト 4 3にレ一ザビーム 4 4を発生させたものを用いて、 このレー ザビーム 4 4にプローブを接触させ、 距離測定するようにしてもよい。  At this time, the target object 42 a to c used for the laser beam 44 generated from the tuning fork type target 43 shown in FIG. 11 was used. The probe may be brought into contact with the probe to measure the distance.
この他に、 タ一ゲッ 1、オブジェク ト 4 2 a〜 cを利用してロケーショ ンピン口 ボッ ト 3 7 a〜！！の補正値を算出する方法に次のようなものがある。  In addition to this, the location pin mouth bot 37 a ~! ! The following is a method of calculating the correction value of.
ロケーショ ンピンロポッ ト 3 7 a〜！ α力 らターゲッ トォブジェク ト 4 2 a〜 c に向けてレーザビームを照射し、 この照射されたレーザビームをターゲッ トォブ ジェク ト 4 2 a〜 cに設置されているレーザ受光装置 （C C D ) において検出す る。 そして、 レーザ受光装置は、 検出したレーザビームの位置情報を R A M 1 3 内に転送する。 C P U 1 1は、 予め認識されている目標座標と、 転送されたレー ザビームの位置情報と、 を比較して捕正値を算出する。 2004/001278 図 1 2は、 レーザ受光装置で検出されたレーザビームのイメージを示した図で ある。 Location pin lopot 3 7 a ~! A laser beam is irradiated from the α force toward the target object 42 a to c, and the irradiated laser beam is detected by a laser light receiving device (CCD) installed in the target object 42 a to c. You. Then, the laser light receiving device transfers the position information of the detected laser beam into the RAM 13. The CPU 11 calculates a correction value by comparing the previously recognized target coordinates with the position information of the transferred laser beam. FIG. 12 is a diagram showing an image of a laser beam detected by the laser light receiving device.
ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜！！が目標位置に存在する場合、 つまり、 誤 差 （位置ずれ量） がない場合、 図 1 2 ( a ) に示すようにレーザ受光装置の基準 点上でレーザビームを受光するようになつている。  Location Pin Robot 37 a ~! ! When is located at the target position, that is, when there is no error (amount of displacement), the laser beam is received at the reference point of the laser receiver as shown in FIG. 12 (a).
ところが、 ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜hが目標位置に存在しない場合 、 図 1 2 (b ) 、 ( c ) に示すように、 レーザビームの受光点が基準点からずれ るようになっている。 そこで C P U 1 1は、 レーザビームの受光点が基準点から のずれをキャンセルするような補正値を算出し、 この補正値に基づいてロケーシ ヨ ンピンロボッ ト 3 7 a〜！！の T C Pの位置の捕正を行う。  However, when the location pin robots 37a-h do not exist at the target position, the light receiving point of the laser beam is shifted from the reference point as shown in FIGS. 12 (b) and (c). . Therefore, the CPU 11 calculates a correction value for canceling the deviation of the light receiving point of the laser beam from the reference point, and based on this correction value, the location pin robot 37 a! ! The position of TCP is corrected.
(第 4の相対位置補正方法）  (Fourth relative position correction method)
ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜！！に親子関係を予め設定し、 この親子関係 を利用して、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜h間の相対位置を補正し、 位置 精度を確保する。  Location pin robot 37 a ~! ! The parent-child relationship is set in advance, and the relative position between the location pin robots 37a-h is corrected by using the parent-child relationship to secure the positional accuracy.
ここでは、 生産ライン上に存在する複数の口ケーシヨ ンピンロボッ ト 3 7 a〜 hの 1台に親機設定を行い、 その他のロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hに対 して子機の設定を行う。  Here, the master unit is set for one of the multiple location pin robots 37a to h existing on the production line, and the slave unit is set for the other location pin robots 37a to h. .
そして、 子機設定されたロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hを第 3の相対位 置捕正方法で述べたターゲッ トォブジェク ト 4 2 a〜 cの代わり として利用し、 同様の処理を実行してロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜！ 1の位置を認識させる ようにする。  Then, the location pin robots 37 a to h set as the slave units are used as substitutes for the target objects 42 a to c described in the third relative position capturing method, and the same processing is performed to execute the location processing. Pin Robot 37 a! Recognize the position of 1.
このようにして、 子機をォブジェク トターゲッ ト 4 2 a〜 cの代わり とするこ とにより、 オブジェク トターゲッ ト 4 2 a〜 cを設置する必要性がなくなり、 ヮ ーク溶接システムのコス トダウンを図ることができる。  In this way, by replacing the slave unit with the object target 42 a to c, there is no need to install the object target 42 a to c, and the cost of the welding system is reduced. be able to.
これらの方法を用いて、 生産ラインに配置されているロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hの T C P間の相対位置の補正を実行する。  Using these methods, the relative position between the TCPs of the location pin robots 37a to 37h arranged on the production line is corrected.
また、 各ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜hの制御装置 1 0を T C P / I P (T r a n s m i s s i o n C o n t r o l P r o t o c o 丄 / ^ n t e r n e t P r o t o c o l ) を用いて結合することにより、 協調して動作する場 合に問題となっていたロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜！！間の同期精度を向上 させることができる。 In addition, when the control devices 10 of the location pin robots 37a to 37h are connected using TCP / IP (Transmission Control Protocol / ^ Internet Protocol), a cooperative operation is possible. Location pin robot which had been a problem in this case 37 a! ! Synchronization accuracy between them can be improved.
次に、 ワーク溶接システムは、 ワークパレッ ト 3 9 a〜 cに積載されているヮ ーク 3 1 a〜cを取り出し、 ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜！！にプリセッ ト する （ステップ 1 4 ) 。  Next, the work welding system takes out the work pieces 31 a to c loaded on the work pallets 39 a to c and places the location pin robot 37 a to! ! Preset (step 14).
ワーク 3 1 a〜cのプリセッ トは、 プリセッ トロボッ ト 3 8 a〜c (図 5 ) に よつて行われる。  Presetting of the works 31 a to c is performed by preset robots 38 a to c (FIG. 5).
詳しくは、 プリセッ トロボッ ト 3 8 a〜c (産業用ロボッ ト 2 1 ) のハンド 2 1 1にバキュームカップなどのマテリアルハンドを設けたものを使用して、 ヮー クパレッ ト 3 9 a〜cに積載されているワーク 3 1 a〜cを吸着させて取り出し 、 ロケーションピンロポッ ト 3 7 a ~ hにセッ トする。  For details, use a handset provided with a material hand such as a vacuum cup on the hand 2 11 of the preset robot 38 a to c (industrial robot 21) and load it on the peak palette 39 a to c. Work pieces 31 a to c that have been sucked out are taken out and set in location pin lopots 37 a to h.
このプリセッ トの段階では、 ワーク 3 1 a〜cをロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜hに装着するのみで、 各ワーク 3 1 a〜 c間の位置決めは行わない。 ここで、 ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜hにプリセッ トされるワーク 3 1 a〜 cについて説明する。  In this preset stage, only the workpieces 31 a to c are mounted on the location pin robots 37 a to h, but the positioning between the workpieces 31 a to c is not performed. Here, the works 31 a to c preset to the location pin robots 37 a to h will be described.
ワーク 3 1 a〜 cは、 プレス加工等を施したスタンビングパーツであるため、 これらのスタンビングパーツをメ力-カルに位置決めするための基準穴 （ロケ一 シヨンホール） が設けられている。 この基準穴は、 金型で塑性加工時にピアシン グを施す際に成形されるようになつているため、 スタンビングパーツに最低 1つ は存在する。 また、 この基準穴は、 スタンビングパーツの形状が大きくなるにつ れてその数が増えるようになつている。  Since the workpieces 31 a to c are stamping parts subjected to press working or the like, reference holes (location holes) for positioning these stamping parts mechanically are provided. Since at least one reference hole is formed when piercing is performed during plastic forming in a mold, at least one reference hole exists in the stamping part. Also, the number of the reference holes increases as the shape of the stamping part increases.
この基準穴のサイズは、 半径 5 m m〜 7 0 m mに至るまで様々なものが形成さ れるようになっている。  The size of this reference hole can vary from a radius of 5 mm to 70 mm.
本実施の形態に係るワーク溶接システムでは、 このワーク 3 1 a〜 cに設けら れた基準穴を利用して、 各ワーク 3 1 a〜cの位置決めを口ケーシヨンピンロボ ッ ト 3 7 a〜hにより行う。  In the work welding system according to the present embodiment, the positioning of each of the works 31 a to c is performed by using the reference holes provided in the works 31 a to c. To h.
なお、 ワーク 3 1 a〜cがスタンビングパーツでないような場合や基準穴の数 が不足しているような場合には、 ワーク 3 1 a〜cを製作する際に、 必要数の基 準穴を形成するようにしてもよい。 本実施例では、 図 5および図 6に示すように丸型、 三角型、 四角型のワーク 3 1 a〜 cのそれぞれ 3箇所に基準穴が設けられているものを例に説明を行う。 ワーク 3 1 a〜 cのプリセッ トでは、 基準穴毎に設定されているロケーショ ン ピンロボッ ト 3 7 a〜hのロケーションピンが基準穴に嵌り込むようにセッ 卜さ れるようになっている。 In the case where the workpieces 31 a to c are not stamping parts or the number of reference holes is insufficient, when manufacturing the workpieces 31 a to c, the required number of reference holes are required. May be formed. In the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a round, a triangular, and a square work 31 a to c each having three reference holes are described as examples. In the presetting of the workpieces 31 a to c, the location pins of the location pin robots 37 a to 37 h set for each reference hole are set so as to fit into the reference holes.
また、 プレス加工等を施したスタンビングパーツであるワーク 3 1 a〜 cは、 金型の摩耗や劣化に伴い変形してしまう場合が生じる。 このような変形したスタ ンビングパーツをワーク 3 1 a〜 cに使用することにより、 最終的に形成される 製品の精度に支障を来すおそれがあるため、 ワーク 3 1 a〜 cのプリセッ ト時に ワーク 3 1 a〜 c形状の検査をすることが望ましい。  Also, the work 31 a to c, which is a stamping part subjected to press working or the like, may be deformed due to abrasion or deterioration of the mold. The use of such deformed stamping parts for the workpieces 31 a to c may hinder the accuracy of the final product, so the presetting of the workpieces 31 a to c It is sometimes desirable to inspect the shape of the work 31 a-c.
ここで、 ワーク 3 1 a〜 cの形状検査の方法について説明する。  Here, a method of inspecting the shape of the workpieces 31 ac will be described.
第 1に、 ワークノヽ0レツ ト 3 9 a〜 cからロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜！！ 上にワーク 3 1 a〜 cを移動させる際に、 レーザスキャナを用いてワーク 3 1 a 〜cをスキャンし、 このスキャンデータとワーク 3 1 a〜 c形状の理論値とを比 較して変形したワーク 3 1 a〜 cを検出する方法がある。 In the first, Wakunoヽ0 column door 3 9 from a~ c location pin robot 3 7 a~! ! When the workpieces 31 a to c are moved upward, the workpieces 31 a to c are scanned using a laser scanner, and the scan data is compared with the theoretical values of the workpieces 31 a to c to deform. There is a method to detect the work 31 a to c.
第 2に、 ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜hにワーク 3 1 a〜 cがプリセッ トされた後に、 図 1 3に示すような、 ロケーショ ンピンに設けられたフランジ 4 5とワーク 3 1 a〜 c との距離を測定することによりワーク 3 1 a〜 cの変形量 を測定する方法がある。  Second, after the workpieces 31a-c are preset to the location pin robots 37a-h, the flanges 45 provided on the location pins and the workpieces 31a- There is a method of measuring the amount of deformation of the workpieces 31 a to c by measuring the distance to c.
詳しくは、 フランジ 4 5に設けられたセンサ 4 6を用いて、.ワーク 3 1 a〜 c とフランジ 4 5間の距離を測定する。 なお、 フランジ 4 5の上面部がワーク 3 1 a〜 cとの接触基準面となるように設定されている。  Specifically, the distance between the workpieces 31 a to c and the flange 45 is measured using the sensor 46 provided on the flange 45. The upper surface of the flange 45 is set so as to be a contact reference surface with the works 31 a to c.
ワーク溶接システムでは、 上述した方法を用いてワーク 3 1 a〜 cの変形量を 検出し、 検出された変形量が所定の基準値 （例えば、 変形量 ± 0. 1 %) を超え た場合には、 生産ラインを統括制御しているセンター制御装置にアラーム信号を 送信し、 緊急停止などの処理を行うようにする。  The work welding system detects the amount of deformation of the work 31 a to c using the above-described method, and when the detected amount of deformation exceeds a predetermined reference value (for example, the amount of deformation ± 0.1%). Will send an alarm signal to the central control unit that controls the production line in order to perform processing such as emergency stop.
また、 検出された全ての変形量データは、 制御装置 1 0 (図 1 ) 内の記憶装置 1 4に保存しておく。 溶接完了後のワークにおいて変形などの不具合が発生する ような場合、 ここで保存された変形量データを利用することにより、 不具合の原 1278 因を比較的容易に解析することができる。 Also, all the detected deformation amount data are stored in the storage device 14 in the control device 10 (FIG. 1). If a defect such as deformation occurs in the workpiece after welding is completed, the source of the defect can be determined by using the deformation amount data stored here. 1278 factors can be analyzed relatively easily.
これらの方法を用いて、 ワーク 3 1 a〜 cの変形量を検査することにより、 従 来使用されていた検査専用装置である検具が不要となり、 ワーク溶接システムの コストダウンを図ることができる。  Inspection of the deformation amount of the workpieces 31 a to c using these methods eliminates the need for the inspection tool, which is a dedicated inspection device that has been conventionally used, and can reduce the cost of the workpiece welding system. .
次に、 ワーク溶接システムは、 ロケーショ ンピンロボッ ト 3 7 a〜： hにプリセ ッ トされたワーク 3 1 a〜 cの位置決めをする （ステップ 1 5 ) 。  Next, the workpiece welding system positions the workpieces 31 a to c preset at the location pin robots 37 a to 37 h (step 15).
ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜hにプリセッ トされたワーク 3 1 a〜 cを 、 動作手順を示した作業プログラムに基づいて目標座標まで移動させる。 このヮ ーク 3 1 a〜 cの移動は、 ロケ一ショ ンピンロポッ ト 3 7 a ~ hのア^-ムの位置 を制御することにより行う。  The workpieces 31 a to c preset to the location pin robots 37 a to h are moved to target coordinates based on a work program indicating an operation procedure. The movement of the workpieces 31 a to c is performed by controlling the positions of the arms of the location pin ropots 37 a to h.
また、 ワーク 3 1 a ~ cを目標座標まで移動させた後、 ワーク 3 1 a〜 cの位 置を基準として口ケーシヨンピンロボッ ト 3 7 a〜！！との相対位置を測定し、 再 度ロケーションピンロポッ ト 3 7 a〜hの位置捕正を行うようにしてもよい。 この場合にも、 前述した第 3の相対位置補正方法を利用することができる。 具 体的には、 ワーク 3 1 a〜 cをターゲッ トォブジェク ト 4 2 a〜 cの代わり とし て利用し、 同様の処理を実行してロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜hとワーク 3 1 a〜 c間の相対距離を測定し、 ロケーショ ンピンロポッ ト 3 7 a〜hの補正 値を算出する。  Also, after moving the workpieces 31 a to c to the target coordinates, the mouth case pin robot 37 a to the position of the workpieces 31 a to c is used as a reference! ! The relative position with respect to the location pin lopots 37a to 37h may be measured again. Also in this case, the above-described third relative position correction method can be used. Specifically, the work 31 a-c is used in place of the target object 42 a-c, and the same processing is performed to execute the location pin robot 37 a-h and the work 31 a-c. Measure the relative distance between c and calculate the correction values for location pin lopots 37a-h.
このように、 ロケーションピンロボッ ト 3 7 a〜hの T C P間の相対位置の補 正だけでなく、 ワーク 3 1 a〜 c とロケーションピンロボッ ト 3 7 3〜11の1：〇 P間の相対位置の補正を行うことにより、 ヮ一ク 3 1 a〜 cの位置決め精度をさ らに向上させることができる。  In this way, not only is the relative position between the location pin robots 37a to h TCP corrected, but also the relative between the workpieces 31a to c and the location pin robots 37 3 to 11: 〇P By performing the position correction, the positioning accuracy of the peaks 31 a to c can be further improved.
次に、 ワーク溶接システムは、 位置決めされたワーク 3 1 a〜 cを溶接する （ ステップ 1 6 ) 。  Next, the work welding system welds the positioned works 31 a to c (step 16).
ワーク 3 1 a〜 cの溶接は、 溶接サーポガン 3 2 1を装着した溶接ロボッ ト 3 2 a〜hを使用して、 作業プログラムに基づいて行う。  The welding of the works 31 a to c is performed based on the work program using the welding robot 32 a to h equipped with the welding serpo gun 32 1.
本実施の形態によれば、 溶接サーボガン 3 2 1を使用してワーク 3 1 a〜 cの 溶接を行うようにしているが、 ワーク 3 1 a〜 cの溶接が可能であれば溶接エア ガンを使用するようにしてもよい。 また、 本実施の形態によれば、 ワーク 3 1 a〜 cの溶接にスポッ ト溶接を採用 しているが、 溶接方法はこれに限られるものではなく、 アーク溶接、 ろう付け、 ゥエルポンド、 レーザ溶接、 M I G溶接、 T I G溶接などを採用するようにして ちょい。 According to the present embodiment, the workpieces 31 a to c are welded using the welding servo gun 321, but if the workpieces 31 a to c can be welded, the welding air gun is used. You may use it. According to the present embodiment, spot welding is employed for welding the workpieces 31 a to c. However, the welding method is not limited to this, and arc welding, brazing, ゥ el pound, laser welding, and the like are used. , MIG welding, TIG welding and so on.
最後に、 ワーク溶接システムは、 溶接されたワーク 3 1 a〜 cをアンロードし (ステップ 1 7 ) 、 ワークの溶接処理を終了する。  Finally, the workpiece welding system unloads the welded workpieces 31 a to c (step 17) and ends the workpiece welding process.
ワーク 3 1 a〜 cのアンロードとは、 ワーク 3 1 a〜 cをロケーションピン口 ポッ ト 3 7 a〜！！から取り外し、 次工程へ八ンドリングすることである。 このよ うなハンドリング処理は、 直接ロケーションピンロポッ ト 3 7 a〜hが行ったり 、 溶接口ポッ ト 3 2 a〜hが行ったりすることができる。 また、 次工程や仮置場 へのワーク 3 1 a〜 cの搬送もこれらのロボッ トを制御することにより行うこと ができる。  What is unloading of workpieces 31 a to c? The location of the workpieces 31 a to c is a pin pin port 37 a! ! From the machine and carry out the next process. Such a handling process can be performed directly by the location pin rods 37a-h or by the welding port pots 32a-h. In addition, the transfer of the workpieces 31 a to c to the next process or the temporary storage site can be performed by controlling these robots.
このように産業用ロポッ ト 2 1を構成することにより、 専用のアンロードロボ ッ トゃ搬送装置を削減することができるため、 ワーク溶接システムのコストダウ ンを図ることができる。  By configuring the industrial robot 21 in this way, it is possible to reduce the number of dedicated unloading robots / transporting devices, so that the cost of the work welding system can be reduced.
本実施の形態では、 ワークの溶接処理毎に、 ロケーションピン口ポッ ト 3 7 a 〜 hの単体における T C Pの位置、 および、 ロケーションピン口ポッ ト 3 7 a〜 hの T C P間の相対位置の補正を実行しているが、 生産スピ一ドを向上させるた めに、 これらの補正を実行する夕イミングを次のようにアレンジするようにして もよい。  In the present embodiment, the position of the TCP of the location pin opening pots 37a to h alone and the relative position between the TCPs of the location pin opening pots 37a to h are corrected for each workpiece welding process. However, in order to improve the production speed, the following timing may be arranged to execute these corrections.
ロケーションピンロポッ ト 3 7 a ~ hの単体における T C Pの位置の補正のみ をワークの溶接処理毎に実行し、 ロケーションピンロポッ ト 3 7 a〜hの T C P 間の相対位置の補正は新規生産ライン据付時、 新機種折込時、 定期的メンテナン ス時に実行するようにする。  Only the TCP position correction of the location pin lopots 37a to h alone is performed for each workpiece welding process, and the relative position correction between the location pin lopots 37a to h TCP is newly produced. It should be executed at the time of line installation, insertion of a new model, and regular maintenance.
本実施の形態によれば、 従来の溶接システムにおいて使用されていた専用の治 具 3 4の代わりに、 ロケーションピン口ポット 3 7 a〜hを用いてワーク 3 1 a 〜 cの位置決めをすることにより、 製品の機種に依存していた治具 3 4や専用装 置を生産ラインから排除することができる。  According to the present embodiment, work pieces 31 a to c are positioned using location pin mouth pots 37 a to h instead of dedicated jig 34 used in the conventional welding system. As a result, the jigs 34 and dedicated equipment depending on the product model can be eliminated from the production line.
また、 ロケーションピン口ポッ ト 3 7 a〜 hは、 作業プロダラムの変更のみで P T/JP2004/001278 様々な機種に対応することが可能であるため、 非常に柔軟性の高い生産ラインの 構築が可能となる。 In addition, the location pin mouth pots 37 a to h are only used for changing the work program. PT / JP2004 / 001278 Because it is possible to support various models, it is possible to build a very flexible production line.
つまり、 位置決め用の専用治具を準備することなく、 作業プログラムの変更の みで新しい製品の生産ラインを立ち上げることができる。 そして、 専用装置より 安価な汎用機を使用することによりワーク溶接システムのコス トダウンを図るこ とができる。  In other words, a new product production line can be started up simply by changing the work program without preparing a dedicated jig for positioning. The cost of the work welding system can be reduced by using a general-purpose machine that is less expensive than the dedicated equipment.
上述したワーク溶接システムは、 車輛生産ライン、 航空 ·船舶機生産ライン、 スチール家具の生産ラインなど精度が要求される溶接システムに使用することが できる。  The work welding system described above can be used for welding systems that require precision, such as a vehicle production line, an aircraft / marine vessel production line, and a steel furniture production line.
また、 本実施の形態によれば、 ロケーションピンロボッ ト 3 7 a ~hおよび溶 接ロボッ ト 3 2 a〜！！にワーク 3 1 a〜 cを搬送する機能を兼ね備えることによ り、 ワーク 3 1 a〜 cの搬送処理と並行して溶接処理を施すことが可能になるた め、 生産ラインにおける生産スピードを向上させることができる。  In addition, according to the present embodiment, location pin robots 37a-h and welding robots 32a-! ! By having the function of transporting the workpieces 31 a to c, the welding process can be performed in parallel with the transport processing of the workpieces 31 a to c, thereby improving the production speed on the production line. Can be done.
また、 上述した C PU 1 1において実行される処理内容をワーク溶接プログラ ムとし、 このワーク溶接プログラムは、 機械読み取り可能な記憶 （記録） 媒体に 格納することができる。 記憶媒体としては、 例えば、 CD— ROM、 DVD-R OM、 フレキシブルディスク、 光磁気ディスク等がある。  Further, the content of the processing executed in the CPU 11 is a work welding program, and the work welding program can be stored in a machine-readable storage (recording) medium. Examples of the storage medium include a CD-ROM, a DVD-ROM, a flexible disk, and a magneto-optical disk.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 単数または複数の基準穴が形成された複数のワークを相互に組み合わせ て溶接処理を施すヮーク溶接システムにおいて、 1. In a peak welding system in which a plurality of workpieces each having one or more reference holes are combined with each other to perform a welding process,
前記基準穴に嵌入して前記ワークを把持することが可能となるように形成され た基準ピンを装着した複数の位置決めロボッ トと、  A plurality of positioning robots mounted with reference pins formed so as to be able to fit into the reference holes and to grip the work,
前記位置決めロボッ トに把持された複数の前記ワークを溶接するための単数ま たは複数の溶接ロボッ トと、  One or more welding robots for welding the plurality of workpieces held by the positioning robot; and
設計値である溶接基準位置を目標点として、 前記位置決めロボッ トに把持され た前記ワークを移動させる位置決め手段と、  Positioning means for moving the work gripped by the positioning robot with a welding reference position, which is a design value, as a target point;
前記ワークの位置を検出するワーク位置検出手段と、  Work position detection means for detecting the position of the work,
前記位置決め手段により前記ワークが移動された後、 前記ワーク位置検出手段 により前記ワークの位置を検出し、 この検出結果と、 前記溶接基準位置とを比較 して前記ワークの誤差を算出して補正値を設定する補正値設定手段と、  After the work is moved by the positioning means, the position of the work is detected by the work position detection means, and the detection result is compared with the welding reference position to calculate an error of the work and to provide a correction value. Correction value setting means for setting
前記補正値設定手段により設定された前記補正値に基づいて、 前記位置決め口 ボッ トを移動させて前記ワークの位置を補正する補正手段と、  Correction means for correcting the position of the workpiece by moving the positioning port bolt based on the correction value set by the correction value setting means;
前記捕正手段により位置を補正された前記ワークを前記溶接ロポッ トにより溶 接する溶接手段と、  Welding means for welding the workpiece, the position of which has been corrected by the capturing means, by the welding rod;
を備えたことを特徴とするワーク溶接システム。 A work welding system comprising:
2 . 各前記位置決めロボッ トにおける位置を補正するセルフ補正手段を備え たことを特徴とする請求項 1記載のワーク溶接システム。  2. The workpiece welding system according to claim 1, further comprising self-correction means for correcting a position in each of the positioning robots.
3 . 前記位置決めロボッ ト間の相対位置を補正する相対位置補正手段を備え たことを特徴とする請求項 1記載のワーク溶接システム。  3. The work welding system according to claim 1, further comprising a relative position correction unit that corrects a relative position between the positioning robots.
4 . 前記位置決めロボッ ト間の相対位置を捕正する相対位置補正手段を備え たことを特徴とする請求項 2記載のワーク溶接システム。  3. The work welding system according to claim 2, further comprising a relative position correcting unit configured to detect a relative position between the positioning robots.
5 . 前記位置決めロボッ トは、 多関節ロボッ トにより構成されることを特徴 とする請求項 1記載のワーク溶接システム。  5. The work welding system according to claim 1, wherein the positioning robot is constituted by an articulated robot.
6 . 前記位置決めロボッ トは、 多関節口ポッ トにより構成されることを特徴 とする請求項 2記載のワーク溶接システム。 6. The positioning robot is constituted by a multi-joint port. The work welding system according to claim 2, wherein
7 . 前記位置決めロボッ トは、 多関節口ポッ トにより構成されることを特徴 とする請求項 3記載のワーク溶接システム。  7. The work welding system according to claim 3, wherein the positioning robot is constituted by a multi-joint port.
8 . 前記位置決め口ポッ トは、 多関節ロボッ トにより構成されることを特徴 とする請求項 4記載のワーク溶接システム。  8. The work welding system according to claim 4, wherein the positioning port is constituted by an articulated robot.
9 . 前記位置決めロボッ トおよび前記溶接ロボッ トは、 所定のプロ トコルを 用いて接続されていることを特徴とする請求項 1記載のワーク溶接システム。  9. The work welding system according to claim 1, wherein the positioning robot and the welding robot are connected using a predetermined protocol.
1 0 . 前記位置決めロボッ トおよび前記溶接ロボッ トは、 所定のプロ トコル を用いて接続されていることを特徴とする請求項 2記載のワーク溶接システム。  10. The workpiece welding system according to claim 2, wherein the positioning robot and the welding robot are connected using a predetermined protocol.
1 1 . 前記位置決めロボッ トおよび前記溶接口ポッ トは、 所定のプロ トコル を用いて接続されていることを特徴とする請求項 3記載のワーク溶接システム。  11. The workpiece welding system according to claim 3, wherein the positioning robot and the welding port are connected using a predetermined protocol.
1 2 . 前記位置決めロボッ トおよぴ前記溶接ロボッ トは、 所定のプロ トコル を用いて接続されていることを特徴とする請求項 4記載のワーク溶接システム。  12. The work welding system according to claim 4, wherein the positioning robot and the welding robot are connected using a predetermined protocol.
1 3 . 前記位置決めロボッ トおよび前記溶接ロボッ トは、 所定のプロ トコル を用いて接続されていることを特徴とする請求項 5記載のワーク溶接システム。  13. The work welding system according to claim 5, wherein the positioning robot and the welding robot are connected using a predetermined protocol.
1 4 . 前記位置決めロボッ トおよぴ前記溶接ロボッ トは、 所定のプロ トコル を用いて接続されていることを特徴とする請求項 6記載のワーク溶接システム。  14. The workpiece welding system according to claim 6, wherein the positioning robot and the welding robot are connected using a predetermined protocol.
1 5 . 前記位置決めロボッ トおよび前記溶接ロボッ トは、 所定のプロ トコル を用いて接続されていることを特徴とする請求項 7記載のワーク溶接システム。  15. The work welding system according to claim 7, wherein the positioning robot and the welding robot are connected using a predetermined protocol.
1 6 . 前記位置決めロボッ トおよび前記溶接ロボッ トは、 所定のプロ トコル を用いて接続されていることを特徴とする請求項 8記載のワーク溶接システム。  16. The work welding system according to claim 8, wherein the positioning robot and the welding robot are connected using a predetermined protocol.
1 7 . 前記位置決めロボッ トは、 前記ワークの変形量を検出する変形量検出 手段を備え、  17. The positioning robot includes a deformation amount detecting means for detecting a deformation amount of the work,
前記位置決めロボッ トは、 前記ワークを把持した際に、 前記変形量検出手段を 用いて前記ワークの変形量を検出し、 この検出結果を保存することを特徴とする 請求項 1〜 1 6のいずれか一項記載のワーク溶接システム。  The method according to any one of claims 1 to 16, wherein the positioning robot detects the deformation amount of the work using the deformation amount detection means when the work piece is gripped, and stores the detection result. A work welding system according to claim 1.
1 8 . 単数または複数の基準穴が形成された複数のワークを相互に組み合わ せて溶接処理を、  18. The welding process is performed by combining multiple workpieces with one or more reference holes formed.
前記基準穴に嵌入して前記ワークを把持することが可能となるように形成され た基準ピンを装着した複数の位置決めロボッ トと、 It is formed so as to be able to fit into the reference hole and grip the work. Multiple positioning robots with the reference pins
前記位置決め口ポッ トに把持された複数の前記ワークを溶接するための単数ま たは複数の溶接ロボッ トと、  One or more welding robots for welding the plurality of workpieces gripped by the positioning port,
により行うワーク溶接方法において、 In the work welding method performed by
設計値である溶接基準位置を目標点として、 前記位置決めロボッ トに把持され た前記ワークを移動させる第 1ステップと、  A first step of moving the work gripped by the positioning robot with the welding reference position being a design value as a target point;
前記ワークの位置を検出する第 2ステップと、  A second step of detecting a position of the work;
前記第 1ステップにより前記ワークが移動された後、 前記第 2ステップにより 前記ワークの位置を検出し、 この検出結果と、 前記溶接基準位置とを比較して前 記ワークの誤差を算出して捕正値を設定する第 3ステップと、  After the work is moved in the first step, the position of the work is detected in the second step, and the detection result is compared with the welding reference position to calculate and capture the error of the work. A third step of setting a positive value,
前記第 3ステップにより設定された前記補正値に基づいて、 前記位置決め口ポ ッ トを移動させて前記ワークの位置を補正する第 4ステップと、  A fourth step of correcting the position of the work by moving the positioning port based on the correction value set in the third step;
前記第 4ステップにより位置を補正された前記ワークを前記溶接ロボッ トによ り溶接する第 5ステップと、  A fifth step of welding the workpiece, the position of which has been corrected by the fourth step, using the welding robot;
を備えたことを特徴とするワーク溶接方法。 A workpiece welding method comprising:
1 9 . 単数または複数の基準穴が形成された複数のワークを相互に組み合わ せて溶接処理を、  1 9. The welding process is performed by combining multiple workpieces with one or more reference holes
前記基準穴に嵌入して前記ワークを把持することが可能となるように形成され た基準ピンを装着した複数の位置決めロボッ トと、  A plurality of positioning robots mounted with reference pins formed so as to be able to fit into the reference holes and to grip the work,
前記位置決めロボッ トに把持された複数の前記ワークを溶接するための単数ま たは複数の溶接ロボッ トと、  One or more welding robots for welding the plurality of workpieces held by the positioning robot; and
により行うためのワーク溶接プログラムにおいて、 In the work welding program to be performed by
設計値である溶接基準位置を目標点として、 前記位置決めロボッ トに把持され た前記ワークを移動させる位置決め機能と、  A positioning function of moving the workpiece gripped by the positioning robot with a welding reference position, which is a design value, as a target point;
前記ワークの位置を検出するワーク位置検出機能と、  A work position detection function for detecting the position of the work,
前記位置決め機能により前記ワークが移動された後、 前記ワーク位置検出機能 により前記ワークの位置を検出し、 この検出結果と、 前記溶接基準位置とを比較 して前記ワークの誤差を算出して補正値を設定する補正値設定機能と、  After the work is moved by the positioning function, the position of the work is detected by the work position detection function, and the detection result is compared with the welding reference position to calculate an error of the work and to calculate a correction value. A correction value setting function for setting
前記捕正値設定機能により設定された前記補正値に基づいて、 前記位置決め口 ボッ トを移動させて前記ワークの位置を補正する補正機能と、 Based on the correction value set by the correction value setting function, the positioning port A correction function for moving the bot to correct the position of the work,
前記補正機能により位置を補正された前記ワークを前記溶接ロボッ トにより溶 接する溶接機能と、  A welding function of welding the workpiece, the position of which has been corrected by the correction function, by the welding robot;
をコンピュータに実現させることを特徴とするワーク溶接プログラム。 A work welding program characterized by causing a computer to realize the following.
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