特許7583176ウィービング動作のための信号を生成する装置、制御装置、及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】ウィービング動作のための信号を生成する装置、制御装置、及び方法
(51)【国際特許分類】
G05B 19/4093 20060101AFI20241106BHJP
【ＦＩ】
G05B19/4093 M
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2023539428
(86)(22)【出願日】2021-08-03
(86)【国際出願番号】 JP2021028840
(87)【国際公開番号】W WO2023012908
(87)【国際公開日】2023-02-09
【審査請求日】2024-03-13
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 大吾
(72)【発明者】
【氏名】松嶋 友則
【審査官】牧 初
(56)【参考文献】
【文献】特開平３－２０７５７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－２２２８１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ １９／１８－１９／４１６
Ｇ０５Ｂ １９／４２－１９／４６
Ｂ２３Ｋ ９／０６－ ９／１３３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットによってツールを予め定めた作業経路に沿って移動させるとともに該ツールを該作業経路と交差する方向へ揺動させるウィービング動作のための信号を生成する装置であって、前記ロボットに前記ツールを揺動させるためのウィービング信号を生成するウィービング信号生成部と、
前記ウィービング信号生成部が生成した前記ウィービング信号に従って前記ロボットに前記ウィービング動作を実行させたときの、前記交差する方向における前記ツールの振幅値の時系列データを取得する時系列データ取得部と、
前記時系列データ取得部が取得した前記時系列データの第１周波数特性を取得する周波数特性取得部と、
前記周波数特性取得部が取得した前記第１周波数特性に基づいて、前記ウィービング信号生成部が生成した前記ウィービング信号の周波数で前記ロボットが共振しているか否かを判定する共振判定部と、
前記共振判定部によって前記ロボットが共振していると判定されたときに、前記周波数を変更するように前記ウィービング信号を補正する補正部と、を備える、装置。
【請求項2】
前記補正部は、前記ウィービング信号の基本波の前記周波数を変更することによって、前記ウィービング信号を補正する、請求項１に記載の装置。【請求項3】
前記基本波の前記周波数の入力を受け付ける第１入力受付部をさらに備え、前記ウィービング信号生成部は、前記第１入力受付部が受け付けた前記周波数を有する前記ウィービング信号を生成し、
前記補正部は、前記第１入力受付部が受け付けた前記周波数を変更することによって、前記ウィービング信号生成部が生成する前記ウィービング信号を補正する、請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記第１入力受付部は、前記周波数を変更する変更量の入力をさらに受け付け、前記補正部は、前記第１入力受付部が受け付けた前記変更量に従って前記周波数を変更する、請求項３に記載の装置。
【請求項5】
前記周波数特性取得部は、前記ウィービング信号生成部が生成した前記ウィービング信号の第２周波数特性をさらに取得し、前記共振判定部は、前記周波数特性取得部が取得した前記第１周波数特性及び前記第２周波数特性を比較することによって、前記ロボットが共振しているか否かを判定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項6】
前記共振判定部は、前記第１周波数特性に含まれる所定の周波数の第１振幅値が、前記第２周波数特性に含まれる該所定の周波数の第２振幅値に応じて定めた閾値を超えた場合に、前記ロボットが共振していると判定する、請求項５に記載の装置。【請求項7】
前記閾値を設定するための閾値設定データの入力を受け付ける第２入力受付部をさらに備え、前記共振判定部は、前記第２入力受付部が受け付けた前記閾値設定データに従って、前記第２振幅値に対し前記閾値を設定する、請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記共振判定部は、前記周波数特性取得部が取得した前記第１周波数特性に含まれる所定の周波数の第１振幅値が、前記ウィービング信号の前記周波数に基づいて予め定められた閾値を超えた場合に、前記ロボットが共振していると判定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の装置。【請求項9】
前記閾値の入力を受け付ける第２入力受付部をさらに備える、請求項８に記載の装置。【請求項10】
前記ツールを作動させて該ツールに所定の作業を実行させるツール制御部をさらに備え、前記ウィービング信号生成部は、前記ツール制御部が前記ツールを停止させているときに、前記ウィービング信号を生成し、
前記時系列データ取得部は、前記ツールの停止時に前記ウィービング信号生成部が生成した前記ウィービング信号に従って前記ウィービング動作を実行したときの前記時系列データを取得し、
前記共振判定部は、前記ツールの停止時に前記周波数特性取得部が取得した前記第１周波数特性に基づいて前記ロボットが共振しているか否かを判定する、請求項１～９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項11】
前記ツールを作動させて該ツールに所定の作業を実行させるツール制御部をさらに備え、前記ウィービング信号生成部は、前記ツール制御部が前記所定の作業を実行しているときに、前記ウィービング信号を生成し、
前記時系列データ取得部は、前記所定の作業の実行時に前記ウィービング信号生成部が生成した前記ウィービング信号に従って前記ウィービング動作を実行したときの前記時系列データを取得し、
前記共振判定部は、前記所定の作業の実行時に前記周波数特性取得部が取得した前記第１周波数特性に基づいて前記ロボットが共振しているか否かを判定し、
前記補正部は、前記所定の作業の実行時に、前記共振判定部によって前記ロボットが共振していると判定されたときに、前記ウィービング信号を補正する、請求項１～９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか１項に記載の装置を備え、前記ウィービング動作を実行させるように前記ロボットを制御する、制御装置。【請求項13】
ロボットによってツールを予め定めた作業経路に沿って移動させるとともに該ツールを該作業経路と交差する方向へ揺動させるウィービング動作のための信号を生成する方法であって、プロセッサが、
前記ロボットに前記ツールを揺動させるためのウィービング信号を生成し、
生成した前記ウィービング信号に従って前記ロボットに前記ウィービング動作を実行させたときの、前記交差する方向における前記ツールの振幅値の時系列データを取得し、
取得した前記時系列データの第１周波数特性を取得し、
取得した前記第１周波数特性に基づいて、生成した前記ウィービング信号の周波数で前記ロボットが共振しているか否かを判定し、
前記ロボットが共振していると判定したときに、前記周波数を変更するように前記ウィービング信号を補正する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ウィービング動作のための信号を生成する装置、制御装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ロボットにウィービング動作を実行させる装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１０-２３５５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来、ウィービング動作でロボットがツールを揺動させたときに、該ロボットが共振し、これにより、作業品質が低下してしまう場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様において、ロボットによってツールを予め定めた作業経路に沿って移動させるとともに該ツールを該作業経路と交差する方向へ揺動させるウィービング動作のための信号を生成する装置は、ロボットにツールを揺動させるためのウィービング信号を生成するウィービング信号生成部と、ウィービング信号生成部が生成したウィービング信号に従ってロボットにウィービング動作を実行させたときの、交差する方向におけるツールの振幅値の時系列データを取得する時系列データ取得部と、時系列データ取得部が取得した時系列データの第１周波数特性を取得する周波数特性取得部と、周波数特性取得部が取得した第１周波数特性に基づいて、ウィービング信号生成部が生成したウィービング信号の周波数でロボットが共振しているか否かを判定する共振判定部と、共振判定部によってロボットが共振していると判定されたときに、周波数を変更するようにウィービング信号を補正する補正部とを備える。
【0006】
本開示の他の態様において、ロボットによってツールを予め定めた作業経路に沿って移動させるとともに該ツールを該作業経路と交差する方向へ揺動させるウィービング動作のための信号を生成する方法は、プロセッサが、ロボットにツールを揺動させるためのウィービング信号を生成し、生成したウィービング信号に従ってロボットにウィービング動作を実行させたときの、交差する方向におけるツールの振幅値の時系列データを取得し、取得した時系列データの第１周波数特性を取得し、取得した第１周波数特性に基づいて、生成したウィービング信号の周波数でロボットが共振しているか否かを判定し、ロボットが共振していると判定したときに、周波数を変更するようにウィービング信号を補正する。
【発明の効果】
【0007】
ウィービング動作でツールを揺動させたときに発生する共振を抑えることができるので、ウィービング動作をより安定して実行することが可能となる。その結果、溶接作業の精度を高めることができ、以って、溶接品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係るロボットシステムの図である。
【図5】一実施形態に係る第１のウィービング信号の波形を示す。
【図8】基本波周波数でロボットが共振した場合のツールの振幅値の時間変化特性を示す。
【図10】高調波周波数でロボットが共振した場合のツールの振幅値の時間変化特性を示す。
【図13】他の実施形態に係るロボットシステムの図である。
【図16】ウィービング動作の軌道の他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１及び図２を参照して、一実施形態に係るロボットシステム１０について説明する。ロボットシステム１０は、ロボット１２、及び制御装置１４を備える。
【0010】
本実施形態においては、ロボット１２は、ワークＷに対して溶接作業を実行する。具体的には、ロボット１２は、垂直多関節ロボットであって、ロボットベース１６、旋回胴１８、下腕部２０、上腕部２２、手首部２４、及びツール２６を有する。ロボットベース１６は、作業セルの床、又は無人搬送車（ＡＧＶ）の上に固定される。旋回胴１８は、鉛直軸周りに回動可能となるようにロボットベース１６に設けられている。
【0011】
下腕部２０は、水平軸周りに回動可能となるように旋回胴１８に設けられている。上腕部２２は、下腕部２０の先端部に回動可能に設けられている。手首部２４は、上腕部２２の前端部に、互いに直交する２つの軸の周りに回動可能となるように設けられた手首ベース２４ａと、該手首ベース２４ａに回動可能に設けられた手首フランジ２４ｂとを有する。
【0012】
ツール２６は、手首フランジ２４ｂに着脱可能に取り付けられる。本実施形態においては、ツール２６は、溶接トーチであって、制御装置１４からの指令に応じてワークＷとの間で放電を発生させ、ワイヤ材送給装置（図示せず）から送給された溶接ワイヤを溶融させてワークＷを溶接する。なお、ツール２６は、レーザ光を出射して該レーザ光によって溶接ワイヤを溶融させてワークＷを溶接するレーザ加工ヘッドであってもよい。
【0013】
ロボットベース１６、旋回胴１８、下腕部２０、上腕部２２、及び手首部２４には、複数のサーボモータ２８（図２）がそれぞれ設けられている。これらサーボモータ２８は、制御装置１４からの指令に応じてロボット１２の各可動要素（すなわち、旋回胴１８、下腕部２０、上腕部２２、手首部２４、手首フランジ２４ｂ）を回動させ、これによりツール２６を移動させる。
【0014】
制御装置１４は、ロボット１２の動作を制御する。図２に示すように、制御装置１４は、プロセッサ３０、メモリ３２、及びＩ／Ｏインターフェース３４を有するコンピュータである。プロセッサ３０は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等を有し、メモリ３２、及びＩ／Ｏインターフェース３４と、バス３６を介して通信可能に接続され、これらコンポーネントと通信しつつ、後述するウィービング動作を実行するための演算処理を行う。
【0015】
メモリ３２は、ＲＡＭ又はＲＯＭ等を有し、プロセッサ３０が実行する演算処理で利用される各種データ、及び演算処理の途中で生成される各種データを、一時的又は恒久的に記憶する。Ｉ／Ｏインターフェース３４は、例えば、イーサネット（登録商標）ポート、ＵＳＢポート、光ファイバコネクタ、又はＨＤＭＩ（登録商標）端子を有し、プロセッサ３０からの指令の下、外部機器との間でデータを有線又は無線で通信する。本実施形態においては、ロボット１２のサーボモータ２８は、Ｉ／Ｏインターフェース３４に通信可能に接続されている。
【0016】
制御装置１４には、入力装置３８、及び表示装置４０が設けられている。入力装置３８は、キーボード、マウス、又はタッチパネル等を有し、オペレータからデータ入力を受け付ける。表示装置４０は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等を有し、各種データを表示する。
【0017】
入力装置３８、及び表示装置４０は、Ｉ／Ｏインターフェース３４に、有線又は無線で通信可能に接続されてもよい。また、入力装置３８及び表示装置４０は、制御装置１４の筐体とは別体として設けられてもよいし、又は、制御装置１４の筐体に一体に組み込まれてもよい。
【0018】
図１に示すように、ロボット１２には、ロボット座標系Ｃ１及びツール座標系Ｃ２が設定される。ロボット座標系Ｃ１は、ロボット１２の各可動要素を自動制御するための座標系である。本実施形態においては、ロボット座標系Ｃ１は、その原点がロボットベース１６の中心に配置され、そのｚ軸が旋回胴１８の回動軸に一致するように、ロボット１２に対して設定されている。なお、以下の説明においては、便宜上、ロボット座標系Ｃ１のｘ軸プラス方向を右方、ｙ軸プラス方向を前方、ｚ軸プラス方向を上方として言及する。
【0019】
ツール座標系Ｃ２は、ロボット座標系Ｃ１におけるツール２６の位置を規定する座標系であって、ツール２６に対して設定される。なお、本稿において、「位置」とは、位置及び姿勢を意味することがある。本実施形態においては、ツール座標系Ｃ２は、その原点（いわゆる、ＴＣＰ）が、ツール２６の作業点（例えば、ツール２６が溶接ワイヤを溶融させる点）に位置し、そのｚ軸方向が、ツール２６の作業方向（例えば、溶接トーチ先端の中心軸線の方向、又はレーザ光の出射方向）に一致するように、ツール２６に対して設定されている。
【0020】
ツール２６を移動させるとき、プロセッサ３０は、ロボット座標系Ｃ１においてツール座標系Ｃ２を設定し、ツール２６を、設定したツール座標系Ｃ２によって表される位置に位置決めするように、ロボット１２の各サーボモータ２８へ指令を送信しロボット１２の各可動要素を動作させる。こうして、プロセッサ３０は、ロボット１２の動作によってツール２６をロボット座標系Ｃ１の任意の位置に位置決めする。
【0021】
次に、図３を参照して、ワークＷに対する溶接作業時にプロセッサ３０がロボット１２に実行させるウィービング動作について説明する。ウィービング動作は、ワークＷを溶接したときに該ワークＷに形成されるビードの幅を広げるために実行される。具体的には、ウィービング動作において、プロセッサ３０は、ロボット１２によってツール２６を予め定められた作業経路ＷＰに沿って移動させるとともに、該ツール２６を該作業経路ＷＰと交差する方向へ揺動させる。
【0022】
図３に示す例では、作業経路ＷＰが、ロボット座標系Ｃ１のｘ軸方向に直線状に延びるように、ワークＷ上に設定されている。この例の場合、プロセッサ３０は、ウィービング動作において、ロボット１２によってツール２６を作業経路ＷＰに沿って右方へ移動させるととともに、ツール２６を前後方向へ揺動させる。その結果、ツール２６は、ワークＷに対し、波線状の軌道ＴＲに沿って移動しつつ、該ワークＷを溶接することになる。
【0023】
次に、ウィービング動作のための信号を生成する方法について説明する。まず、オペレータは、準備プロセスとして、入力装置３８を操作して、ウィービング動作でツール２６を揺動させるためのウィービング信号ＷＳのパラメータＰＲを入力する。パラメータＰＲは、ウィービング信号ＷＳの振幅値Ａ、及び、該ウィービング信号ＷＳの基本波ＦＭの周波数ｆ０等を含む。プロセッサ３０は、入力装置３８を通して、パラメータＰＲの入力を受け付ける。このように、本実施形態においては、プロセッサ３０は、基本波ＦＭの周波数ｆ０の入力を受け付ける第１入力受付部４４（図２）として機能する。
【0024】
プロセッサ３０は、パラメータＰＲに従って、ウィービング信号ＷＳを生成する。図４に、制御装置１４においてウィービング信号ＷＳを生成する機能を表すブロック図を示す。プロセッサ３０は、原信号生成部４６として機能して、受け付けたパラメータＰＲに従ってウィービング信号ＷＳ１を生成する。
【0025】
ウィービング信号ＷＳ１の一例を図５に示す。図５の縦軸は、ツール２６を前後方向へ揺動させる振幅値Ａ（換言すれば、作業経路ＷＰからの距離Ａ）を示し、横軸は、時間ｔを示す。図５に示す例では、ウィービング信号ＷＳ１は、三角波であって、オペレータから受け付けた振幅値Ａ及び周波数ｆ０（すなわち、周期Ｔ０＝１／ｆ０）を有する。
【0026】
次いで、プロセッサ３０は、フィルタ部４８として機能して、原信号生成部４６が生成したウィービング信号ＷＳ１に対し、高周波成分を除去するためのフィルタ処理ＦＲ１を行う。本実施形態においては、フィルタ部４８は、デジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ、又はＩＩＲフィルタ）から構成される。例えば、フィルタ部４８は、デジタル信号としてのウィービング信号ＷＳ１に対し、フィルタ時間τ毎に移動平均処理を行うことで、ローパスフィルタ処理としてのフィルタ処理ＦＲ１を実行する。
【0027】
代替的には、フィルタ部４８は、フィルタ処理ＦＲ１を、バンドパスフィルタ処理、又はノッチフィルタ処理として実行するように構成されてもよい。フィルタ部４８は、ウィービング信号ＷＳ１にフィルタ処理ＦＲ１を実行することで、ウィービング信号ＷＳ２を生成する。
【0028】
図６に、ウィービング信号ＷＳ２の一例を示す。なお、図６においては、比較のために、ウィービング信号ＷＳ１を点線表示している。図６に示すように、フィルタ処理ＦＲ１の結果、三角波のウィービング信号ＷＳ１が、三角関数の波形に類似するウィービング信号ＷＳ２に変化する（すなわち、高周波成分が除去されることで周波数特性ＦＣが変化する）。
【0029】
このように、本実施形態においては、プロセッサ３０は、原信号生成部４６及びフィルタ部４８として機能して、ウィービング信号ＷＳ１及びＷＳ２を生成している。したがって、原信号生成部４６及びフィルタ部４８は、ウィービング信号ＷＳ１及びＷＳ２を生成するウィービング信号生成部５６を構成する。なお、図６では、ウィービング信号ＷＳ１及びＷＳ２をアナログ信号として表しているが、本実施形態においては、ウィービング信号生成部５６が生成するウィービング信号ＷＳ１及びＷＳ２は、デジタル信号である。
【0030】
図７に、ウィービング信号生成部５６が生成したウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳ（周波数スペクトル）を模式的に示す。図７に示すように、ウィービング信号ＷＳ２は、周波数ｆ０の基本波ＦＭを有するとともに、周波数ｆ１の高調波ＨＭ１、周波数ｆ２の高調波ＨＭ２、・・・周波数ｆｎの高調波ＨＭｎの周波数成分を有している。
【0031】
高調波ＨＭｎの周波数ｆｎは、例えば、基本波ＦＭの周波数ｆ０の整数倍（具体的には、奇数倍）であり得る。図７に示す例では、基本波ＦＭは、振幅Ａ０を有し、高調波ＨＭ１は、振幅Ａ１を有し、高調波ＨＭ２は、振幅Ａ２を有している。このように、ウィービング信号ＷＳ２は、周波数ｆｎ（ｎ＝０，１，２，３・・・）の周波数成分（つまり、基本波ＦＭと高調波ＨＭｎ）を有する。
【0032】
再度、図２及び図４を参照して、プロセッサ３０は、主動作指令生成部５０と機能して、上述のウィービング動作においてロボット１２にツール２６を作業経路ＷＰの方向へ移動させるための主動作指令ＣＭ１を生成する。そして、プロセッサ３０は、フィルタ部５２として機能して、主動作指令生成部５０で生成した主動作指令ＣＭ１に対しフィルタ処理ＦＲ２を行う。
【0033】
フィルタ部５２は、上述のフィルタ部４８と同様のデジタルフィルタから構成され、主動作指令ＣＭ１に対し、高周波成分を除去するためのフィルタ処理ＦＲ２を実行する。フィルタ処理ＦＲ２は、上述のフィルタ処理ＦＲ１と同じであってもよいし、異なってもよい。フィルタ部５２は、主動作指令ＣＭ１に対してフィルタ処理ＦＲ２を実行することで、主動作指令ＣＭ２を生成する。
【0034】
次いで、プロセッサ３０は、ウィービング動作指令生成部５４として機能して、主動作指令ＣＭ２にウィービング信号ＷＳ２を適用することで、ロボット１２にウィービング動作を実行させるためのウィービング動作指令ＣＭ３を生成する。具体的には、ウィービング動作指令生成部５４は、加算器であって、主動作指令ＣＭ２にウィービング信号ＷＳ２を加算することでウィービング動作指令ＣＭ３（＝ＣＭ２＋ＷＳ２）を生成する。
【0035】
ウィービング動作指令生成部５４で生成されたウィービング動作指令ＣＭ３は、Ｉ／Ｏインターフェース３４、及びサーボアンプ（図示せず）を通して、ロボット１２のサーボモータ２８へ出力される。このウィービング動作指令ＣＭ３に従って、ロボット１２は、ウィービング動作を実行し、ツール２６を図３に示す軌道ＴＲに沿って移動させる。
【0036】
原信号生成部４６、主動作指令生成部５０、フィルタ部４８及び５２、並びにウィービング動作指令生成部５４は、プロセッサ３０が実行する作業プログラムＰＧによって実現される機能モジュールであり得る。なお、主動作指令生成部５０、フィルタ部４８及び５２、並びにウィービング動作指令生成部５４の少なくとも１つ（例えば、フィルタ部４８及び５０）は、アナログ回路として制御装置１４に実装されてもよい。
【0037】
上述のように生成されたウィービング動作指令ＣＭ３に従ってロボット１２にウィービング動作を実行させた場合に、ツール２６を前後方向へ揺動させるロボット１２の固有振動数が、図７で説明したウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭの周波数ｆ０、又は高調波ＨＭｎの周波数ｆｎに一致し、その結果、ロボット１２が共振し得る。
【0038】
図８に、基本波ＦＭの周波数ｆ０でロボット１２が共振した場合のツール２６の前後方向（つまり、ロボット座標系Ｃ１のｙ軸方向）の振幅値Ａの時間変化特性ＡＲ１を模式的に示す。なお、図８においては、比較のために、ウィービング信号生成部５６が生成したウィービング信号ＷＳ２の時間変化特性を点線表示している。
【0039】
また、図９に、時間変化特性ＡＲ１の周波数特性ＦＣＲ１を模式的に示す。図９に示すように、周波数特性ＦＣＲ１は、元のウィービング信号ＷＳ２に含まれていた基本波ＦＭ及び高調波ＨＭｎの周波数成分を含んでいるが、ロボット１２が周波数ｆ０で共振した場合、基本波ＦＭの振幅値Ａ０’が、元のウィービング信号ＷＳ２の振幅値Ａ０よりも大きくなる。
【0040】
一方、図１０に、高調波ＨＭ２の周波数ｆ２でロボット１２が共振した場合のツール２６の前後方向の振幅値Ａの時間変化特性ＡＲ２を模式的に示す。また、図１１に、時間変化特性ＡＲ２の周波数特性ＦＣＲ２を模式的に示す。図１１に示すように、ロボット１２が周波数ｆ２で共振した場合、高調波ＨＭ２の振幅値Ａ２’が、元のウィービング信号ＷＳ２の振幅値Ａ２よりも大きくなっている。
【0041】
図８～図１１に示すような共振が発生すると、ツール２６の軌跡ＴＲが、図３に示すような元のウィービング信号ＷＳ２に対応する軌跡ＴＲからずれてしまい、その結果、溶接作業の精度が低下してしまう。そこで、本実施形態においては、プロセッサ３０は、このような共振を検知した場合に、該共振を抑えるようにウィービング信号ＷＳを補正する。
【0042】
以下、ウィービング信号ＷＳを補正する方法について説明する。図４に示すように、本実施形態においては、各々のサーボモータ２８に、該サーボモータ２８の回転（回転角度、又は回転位置）を検出する回転検出器５８（エンコーダ、又はホール素子等）が設けられている。
【0043】
各々の回転検出器５８は、ウィービング動作指令ＣＭ３に従ってロボット１２がウィービング動作を実行している間、サーボモータ２８の回転を連続的（例えば、周期的）に検出し、位置フィードバックＦＢとして、制御装置１４に順次供給する。一例として、回転検出器５８は、制御周期Ｔｃ（例えば、１００［ｍｓｅｃ］）で、サーボモータ２８の回転を周期的に検出し、位置フィードバックＦＢとして制御装置１４に供給する。
【0044】
プロセッサ３０は、Ｉ／Ｏインターフェース３４を通して回転検出器５８から位置フィードバックＦＢを連続的に取得する。そして、プロセッサ３０は、時系列データ取得部６０として機能して、取得した位置フィードバックＦＢに基づいて、前後方向におけるツール２６の振幅値Ａの時系列データＴＤを取得する。
【0045】
具体的には、プロセッサ３０は、回転検出器５８から位置フィードバックＦＢを取得する毎に、該位置フィードバックＦＢを用いて、ツール２６（具体的には、ツール座標系Ｃ２の原点：ＴＣＰ）のロボット座標系Ｃ１における座標を演算し、該座標から振幅値Ａを求める。
【0046】
プロセッサ３０は、回転検出器５８から位置フィードバックＦＢを取得する毎に（すなわち、制御周期Ｔｃで）振幅値Ａを取得し、時系列データＴＤとして、メモリ３２に記憶する。このように取得される時系列データＴＤは、例えば、図８の時間変化特性ＡＲ１、又は図１０の時間変化特性ＡＲ２に対応するデジタル信号である。
【0047】
次いで、プロセッサ３０は、周波数特性取得部６２として機能して、時系列データ取得部６０が取得した時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤ（第１周波数特性）を取得する。具体的には、プロセッサ３０は、取得した時系列データＴＤを、所定の周期Ｔｆでフーリエ変換（例えば、ＦＦＴ）することで周波数領域のデータに変換し、これにより、周波数特性ＦＣＴＤを取得する。
【0048】
このように取得される周波数特性ＦＣＴＤは、例えば、図９に示す周波数特性ＦＣＲ１、又は図１１に示す周波数特性ＦＣＲ２に対応するものとなる。なお、フーリエ変換の周期Ｔｆは、例えば、制御周期Ｔｃの整数倍の期間として、オペレータによって任意に設定され得る。オペレータは、周期Ｔｆを、上述のパラメータＰＲとして入力してもよい。
【0049】
次いで、プロセッサ３０は、共振判定部６４として機能して、周波数特性取得部６２が取得した周波数特性ＦＣＴＤに基づいて、ウィービング信号生成部５６が生成したウィービング信号ＷＳ２の周波数ｆｎでロボット１２が共振しているか否かを判定する。以下、共振を判定する方法の具体例について説明する。
【0050】
共振判定の一具体例として、共振判定部６４は、時系列データ取得部６０が取得した時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤと、ウィービング信号生成部５６が生成したウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳ（第２周波数特性）とを比較することによって、ロボット１２が共振しているか否かを判定する。
【0051】
具体的には、プロセッサ３０は、周波数特性取得部６２として機能して、上述の周波数特性ＦＣＴＤとともに、ウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳを取得する。例えば、周波数特性取得部６２は、フィルタ部４８が生成したウィービング信号ＷＳ２を取得し、該ウィービング信号ＷＳ２を、所定の周期Ｔｆでフーリエ変換（例えば、ＦＦＴ）することで周波数領域のデータに変換し、これにより、周波数特性ＦＣＷＳを取得する。こうして、周波数特性取得部６２は、図７に示すような周波数特性ＦＣＷＳを取得する。
【0052】
一例として、共振判定部６４は、取得したウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳに基づいて、該周波数特性ＦＣＷＳに含まれる周波数ｆｎでの振幅値Ａｎ（第２振幅値）に応じて、閾値αｎを設定する。具体的には、共振判定部６４は、取得した周波数特性ＦＣＷＳに含まれる基本波ＦＭの周波数ｆ０での振幅値Ａ０（図７）に応じて、閾値α０を、α０＝β×Ａ０（βは、１以上の係数）として設定する。
【0053】
一方、共振判定部６４は、取得した時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤから、該周波数特性ＦＣＴＤに含まれる基本波ＦＭの周波数ｆ０での振幅値Ａ０’（第１振幅値）を取得する。そして、共振判定部６４は、振幅値Ａ０’と閾値α０とを比較し、振幅値Ａ０’が閾値α０を超えた（つまり、Ａ０’＞α０）か否かを判定し、Ａ０’＞α０である場合に、ロボット１２が、ウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭの周波数ｆ０で共振していると判定する。
【0054】
代替的には、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＷＳに含まれる高調波ＨＭｎの周波数ｆｎでの振幅値Ａｎ（例えば、図７に示す振幅値Ａ１，Ａ２・・・）に応じて、閾値αｎを、αｎ＝β×Ａｎとして定めてもよい。そして、共振判定部６４は、取得した時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤに含まれる高調波ＨＭｎの周波数ｆｎでの振幅値Ａｎ’（第１振幅値。例えば、図１１に示す振幅値Ａ２’）が閾値αｎを超えた（Ａｎ’＞αｎ）か否かを判定し、Ａｎ’＞αｎである場合に、ロボット１２が、ウィービング信号ＷＳ２の高調波ＨＭｎの周波数ｆｎで共振していると判定する。
【0055】
なお、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＷＳに含まれる基本波ＦＭ及び高調波ＨＭｎの周波数ｆｎの各々の振幅値Ａｎに対して閾値αｎを設定し、周波数特性ＦＣＴＤに含まれる基本波ＦＭ及び高調波ＨＭｎの周波数ｆｎの各々の振幅値Ａｎ’と比較してもよい。いずれの周波数ｆｎの振幅値Ａｎに対して閾値αｎを設定するかは、オペレータによって予め定められてもよい。
【0056】
他の例として、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＷＳに含まれる所定の周波数帯域［ｆｉ，ｆｊ］（例えば、［ｆ０，ｆ２］＝ｆ０≦ｆ≦ｆ２の周波数帯域）における振幅値Ａｎの積分値ＩＮＴ（＝∫Ａｎ）を求め、求めた積分値ＩＮＴに対し、閾値γを、γ＝β×ＩＮＴとして設定する。
【0057】
一方、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＴＤに含まれる周波数帯域［ｆｉ，ｆｊ］における振幅値Ａｎ’の積分値ＩＮＴ’（＝∫Ａｎ’）を求める。そして、共振判定部６４は、取得した積分値ＩＮＴ’が閾値γを超えた（ＩＮＴ’＞γ）か否かを判定し、ＩＮＴ’＞γである場合に、ロボット１２が、ウィービング信号ＷＳ２のいずれかの周波数成分で共振していると判定する。
【0058】
さらに他の例として、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＷＳの振幅値Ａｎのスペクトル密度Ｄ（パワースペクトル密度、エネルギースペクトル密度等）を求め、該スペクトル密度Ｄに対し、閾値δを、δ＝β×Ｄとして設定する。一方、共振判定部６４は、取得した周波数特性ＦＣＴＤの振幅値Ａｎ’のスペクトル密度Ｄ’を求める。そして、共振判定部６４は、求めたスペクトル密度Ｄ’が閾値δを超えた（Ｄ’＞δ）か否かを判定し、Ｄ’＞δである場合に、ロボット１２が共振していると判定する。
【0059】
なお、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＷＳから取得した演算値（例えば、振幅値Ａｎ、積分値ＩＮＴ、又はスペクトル密度Ｄ）と、周波数特性ＦＣＴＤから取得した演算値（例えば、振幅値Ａｎ’、積分値ＩＮＴ’、又はスペクトル密度Ｄ’）との差Δを求めてもよい。
【0060】
そして、共振判定部６４は、該差Δが予め定めた閾値Δｔｈを超えた（Δ＞Δｔｈ）か否かを判定し、Δ＞Δｔｈである場合に、ロボット１２が共振していると判定してもよい。上述のように、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＴＤ及びＦＣＷＳを互いに比較することにより、ロボット１２が共振しているか否かを判定する。
【0061】
なお、共振判定部６４は、上述の閾値αｎ、γ、δ又はΔｔｈを設定するための閾値設定データＴＨＤの入力を受け付けてもよい。例えば、オペレータは、入力装置３８を操作して、閾値設定データＴＨＤとして、上述の係数β又は閾値Δｔｈを予め入力する。プロセッサ３０は、閾値設定データＴＨＤを受け付け、共振判定部６４として機能して該閾値設定データＴＨＤに従って、閾値αｎ、γ、δ又はΔｔｈを設定する。すなわち、この場合、プロセッサ３０は、閾値設定データＴＨＤの入力を受け付ける第２入力受付部６６（図２）として機能する。
【0062】
共振判定の他の具体例として、共振判定部６４は、ウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳを取得することなく、ロボット１２が共振しているか否かを判定することもできる。具体的には、プロセッサ３０は、共振判定部６４として機能して、周波数特性取得部６２が取得した時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤに含まれる基本波ＦＭ又は高調波ＨＭｎの周波数ｆｎでの振幅値Ａｎ’が、予め定められた閾値αｎ’を超えたか否かを判定する。
【0063】
そして、共振判定部６４は、Ａｎ’＞αｎである場合に、ロボット１２が共振していると判定する。この閾値αｎ’は、ウィービング信号ＷＳ２の周波数ｆｎに基づいてオペレータによって予め定められ、メモリ３２に予め格納される。例えば、オペレータは、実験的手法等を用いて、ウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳを事前に検証することによって、閾値αｎ’を設定できる。この場合において、プロセッサ３０は、第２入力受付部６６として機能し、入力装置３８を通して、該閾値αｎ’の入力を予め受け付けてもよい。
【0064】
以上の方法により、共振判定部６４は、ロボット１２が共振しているか否かを判定する。共振判定部６４によってロボット１２が共振していると判定されたとき、プロセッサ３０は、補正部６８として機能して、ウィービング信号ＷＳの周波数ｆｎを変更するように、ウィービング信号ＷＳを補正する。
【0065】
一例として、補正部６８は、パラメータＰＲとして入力された基本波ＦＭの周波数ｆ０を変更する。具体的には、補正部６８は、パラメータＰＲに設定されている周波数ｆ０を、所定の変更量φだけ増加又は減少させることにより、周波数ｆ０’（＝ｆ０＋φ、又は、ｆ０－φ）へ変更する。周波数ｆ０’への変更後、原信号生成部４６は、変更後の周波数ｆ０’を有するウィービング信号ＷＳ１を生成する。
【0066】
その結果、フィルタ部４８によって生成されるウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭの周波数ｆ０も、周波数ｆ０’へ変更されることになる。このように、補正部６８は、基本波ＦＭの周波数ｆ０を変更することによって、ウィービング信号生成部５６が生成するウィービング信号ＷＳ１及びＷＳ２を補正する。この場合、ウィービング信号生成部５６によって生成されるウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭの周波数ｆ０のみならず、高調波ＨＭｎの周波数ｆｎも変更できる。
【0067】
他の例として、共振判定部６４が、ウィービング信号ＷＳ２の高調波ＨＭｎの周波数ｆｎでロボット１２が共振していると判定した場合において、補正部６８は、該高調波ＨＭｎの周波数ｆｎを変更することで、ウィービング信号ＷＳ２を補正してもよい。例えば、周波数特性取得部６２が、周波数特性ＦＣＷＳ及びＦＣＴＤを取得し、共振判定部６４が、周波数特性ＦＣＷＳ及びＦＣＴＤを比較した結果、図１１に示すように、高調波ＨＭ２の周波数ｆ２での振幅値Ａ２’が閾値α２を超えたと判定したとする。
【0068】
この場合、補正部６８は、周波数特性取得部６２が取得したウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳに含まれる高調波ＨＭ２の周波数ｆ２を、デジタル信号処理により、所定の変更量φだけ増加又は減少させて、周波数ｆ２’へ変更する。そして、補正部６８は、変更後の周波数ｆ２’の高調波ＨＭ２と、元のウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭ及び高調波ＨＭ１、ＨＭ３、ＨＭ４・・・とを有する周波数特性ＦＣＷＳ’を求める。
【0069】
ウィービング信号生成部５６は、補正部６８が求めた周波数特性ＦＣＷＳ’を逆フーリエ変換（例えば、ＩＦＦＴ）することで、補正されたウィービング信号ＷＳ２を生成し、ウィービング動作指令生成部５４へ出力する。こうして、補正部６８は、高調波ＨＭｎの周波数ｆｎを変更することでウィービング信号ＷＳ２を補正できる。
【0070】
なお、共振判定部６４が、高調波ＨＭｎの周波数ｆｎの振幅値Ａｎ’が予め定められた閾値αｎ’を超えたか否かを判定することでロボット１２の共振を判定した場合でも、補正部６８は、高調波ＨＭｎの周波数ｆｎを変更することでウィービング信号ＷＳ２を補正できる。
【0071】
具体的には、共振判定部６４が、例えば図１１に示すように、高調波ＨＭ２の周波数ｆ２での振幅値Ａ２’が、予め定められた閾値α２’を超えたと判定したとする。このとき、周波数特性取得部６２は、ウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳを取得し、補正部６８は、取得された周波数特性ＦＣＷＳに含まれる高調波ＨＭ２の周波数ｆ２を変更量φだけ増加又は減少することで、周波数ｆ２’へ変更する。
【0072】
そして、補正部６８は、上述のように、変更後の周波数ｆ２’の高調波ＨＭ２と、元のウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭ及び高調波ＨＭ１、ＨＭ３、ＨＭ４・・・とを有する周波数特性ＦＣＷＳ’を求め、逆フーリエ変換（例えば、ＩＦＦＴ）することで、補正されたウィービング信号ＷＳ２を生成する。こうして、補正部６８は、高調波ＨＭｎの周波数ｆｎを変更することでウィービング信号ＷＳ２を補正できる。
【0073】
なお、プロセッサ３０は、第１入力受付部４４として機能し、基本波ＦＭの周波数ｆ０とともに、上述の変更量φの入力を受け付けてもよい。例えば、オペレータは、入力装置３８を操作して、変更量φを予め入力する。ウィービング信号生成部５６は、受け付けた振幅値Ａ及び周波数ｆ０に従ってウィービング信号ＷＳ２を生成し、補正部６８は、共振判定部６４によってロボット１２が共振していると判定された場合に、受け付けた変更量φに従って、ウィービング信号ＷＳの周波数ｆｎを変更する。以上のようにして、補正部６８は、周波数ｆｎを変更するようにウィービング信号ＷＳを補正する。
【0074】
次に、図１２を参照して、プロセッサ３０が実行する溶接作業の制御フローについて説明する。図１２に示すフローは、プロセッサ３０が、オペレータ、上位コントローラ、又は作業プログラムＰＧから作業開始指令を受け付けたときに、開始される。ステップＳ１において、プロセッサ３０は、ウィービング動作を開始する。
【0075】
具体的には、プロセッサ３０は、上述したように、ウィービング信号生成部５６（原信号生成部４６、フィルタ部４８）、主動作指令生成部５０、フィルタ部５２、及びウィービング動作指令生成部５４として機能して、ウィービング動作指令ＣＭ３を生成し、該ウィービング動作指令ＣＭ３に従ってロボット１２を動作させる。その結果、ロボット１２は、ウィービング動作を開始する。
【0076】
ステップＳ２において、プロセッサ３０は、ツール２６を作動させて、該ツール２６に溶接作業を実行させる。こうして、プロセッサ３０は、ステップＳ１で開始したウィービング動作を実行しつつ、ツール２６によってワークＷに対し溶接作業を行う。このように、プロセッサ３０は、ツール２６を作動させて該ツール２６に溶接作業を実行させるツール制御部７０（図２）として機能する。ステップＳ３において、プロセッサ３０は、時系列データ取得部６０として機能して、上述のように時系列データＴＤを取得する動作を開始する。
【0077】
ステップＳ４において、プロセッサ３０は、周波数特性取得部６２として機能して、上述のように時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤを取得する動作を開始する。例えば、周波数特性取得部６２は、ウィービング信号生成部５６が生成したウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳと、該ウィービング信号ＷＳ２に従ってロボット１２を動作させときに時系列データ取得部６０が取得した時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤとを、連続的に（例えば、制御周期Ｔｃで）取得する。
【0078】
ステップＳ５において、プロセッサ３０は、共振判定部６４として機能して、上述のように、ステップＳ４で取得した周波数特性ＦＣＴＤに基づいて、ロボット１２が共振しているか否かを判定する。例えば、プロセッサ３０は、直近のステップＳ４で取得した周波数特性ＦＣＷＳ及びＦＣＴＤを比較することによって、ロボット１２が共振しているか否かを判定する。プロセッサ３０は、ロボット１２が共振している（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合はステップＳ６へ進む一方、ＮＯと判定した場合はステップＳ７へ進む。
【0079】
ステップＳ６において、プロセッサ３０は、補正部６８として機能して、上述のように、ウィービング信号ＷＳの周波数ｆｎを変更するように、該ウィービング信号ＷＳを補正する。例えば、プロセッサ３０は、ウィービング信号ＷＳ１の基本波ＦＭの周波数ｆ０（又は、ウィービング信号ＷＳ２の高調波ＨＭｎの周波数ｆｎ）を、変更量φだけ増加又は減少させることで、周波数ｆ０’へ変更する。その後、プロセッサ３０は、ウィービング信号生成部５６として機能し、変更後の周波数ｆ０’に基づいて、ウィービング信号ＷＳ１及びＷＳ２を生成する。
【0080】
ステップＳ６の後、プロセッサ３０は、ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５でＮＯと判定するまで、ステップＳ５及びＳ６のループを繰り返し実行する。ここで、プロセッサ３０は、ステップＳ６を実行する毎に、ウィービング信号ＷＳの周波数ｆｎを、予め定められた許容範囲［ｆｔｈ１，ｆｔｈ２］内で、変更量φずつ変更してもよい。
【0081】
許容範囲［ｆｔｈ１，ｆｔｈ２］（＝ｆｔｈ１≦ｆｎ’≦ｆｔｈ２）は、例えば、基本波ＦＭの周波数ｆ０が、ｆ０＝４［Ｈｚ］である場合、［３．５，４．５］（すなわち、４［Ｈｚ］±０．５［Ｈｚ］）の範囲として、オペレータによって任意に定められ得る。この場合において、プロセッサ３０は、第１入力受付部４４として機能し、変更量φとともに、許容範囲［ｆｔｈ１，ｆｔｈ２］を画定する閾値ｆｔｈ１及びｆｔｈ２の入力を受け付けてもよい。
【0082】
なお、ステップＳ６を実行したことにより、変更後の周波数ｆｎ’が許容範囲［ｆｔｈ１，ｆｔｈ２］外となったとき（つまり、ｆｎ’＜ｆｔｈ１、又は、ｆｔｈ２＜ｆｎ’）、その旨を表す警告信号を画像データ（又は音声データ）として生成し、表示装置４０に表示（又はスピーカを通して出力）してもよい。また、プロセッサ３０は、変更後の周波数ｆｎ’が許容範囲［ｆｔｈ１，ｆｔｈ２］外となったときに、警告信号を出力しつつ溶接作業を継続してもよいし、警告信号を出力して溶接作業を停止してもよい。
【0083】
ステップＳ７において、プロセッサ３０は、作業プログラムＰＧと、回転検出器５８からのフィードバックＦＢとに基づいて、溶接作業が終了したか否かを判定する。プロセッサ３０は、溶接作業が終了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合は、ツール制御部７０として機能してツール２６の動作を停止させ、図１２に示すフローを終了する。一方、プロセッサ３０は、ＮＯと判定した場合は、ステップＳ５へ戻る。
【0084】
なお、図１２に示すフローにおいて、プロセッサ３０は、ステップＳ２を開始した後に、ステップＳ１を開始してもよい。また、オペレータは、変更量φを予め入力せずに、プロセッサ３０は、ステップＳ６を実行する毎に、周波数ｆｎを変更する変更量φをランダムに決定してもよい。
【0085】
以上のように、本実施形態においては、プロセッサ３０は、第１入力受付部４４、ウィービング信号生成部５６、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、共振判定部６４、第２入力受付部６６、補正部６８、及びツール制御部７０として機能して、ウィービング動作のための信号を生成している。
【0086】
したがって、第１入力受付部４４、ウィービング信号生成部５６、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、共振判定部６４、第２入力受付部６６、補正部６８、及びツール制御部７０は、ウィービング動作のための信号を生成する装置８０（図２）を構成する。つまり、本実施形態においては、装置８０は、プロセッサ３０が作業プログラムＰＧを実行することで実現される機能モジュールとして、制御装置１４に実装されている。
【0087】
以上のように、装置８０は、ウィービング信号ＷＳ１及びＷＳ２を生成するウィービング信号生成部５６と、ウィービング信号ＷＳ２に従ってロボット１２にウィービング動作を実行させたときの時系列データＴＤを取得する時系列データ取得部６０と、該時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤ（第１周波数特性）を取得する周波数特性取得部６２とを備える。
【0088】
また、装置８０は、周波数特性ＦＣＴＤに基づいてロボット１２が共振しているか否かを判定する共振判定部６４と、ロボット１２が共振していると判定されたときに、ウィービング信号ＷＳ１又はＷＳ２の周波数ｆｎを変更するように該ウィービング信号ＷＳ１又はＷＳ２を補正する補正部６８とを備えている。
【0089】
この構成によれば、ウィービング動作でツール２６を前後に揺動させたときに発生する共振を抑えることができるので、ウィービング動作をより安定して実行することが可能となる。その結果、溶接作業の精度を高めることができ、以って、溶接品質を向上させることができる。
【0090】
また、装置８０においては、補正部６８は、一例として、ウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２の基本波ＦＭの周波数ｆ０を変更することによって、ウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２を補正する。この構成によれば、上述したように、ウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭの周波数ｆ０のみならず、高調波ＨＭｎの周波数ｆｎも変更できる。したがって、ウィービング信号ＷＳ２の基本波ＦＭ又は高調波ＨＭｎのいずれの周波数ｆｎでロボット１２が共振したとしても、該共振を容易且つ確実に抑えることができる。
【0091】
また、装置８０においては、第１入力受付部４４は、基本波ＦＭの周波数ｆ０の入力を受け付け、ウィービング信号生成部５６は、受け付けた周波数ｆ０を有するウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２を生成し、補正部６８は、受け付けた周波数ｆ０を変更することによって、ウィービング信号生成部５６が生成するウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２を補正する。
【0092】
この構成によれば、オペレータは、周波数ｆ０を任意に設定することができるので、より多様なウィービング動作を設計できるとともに、オペレータが設定した周波数ｆ０を変更することで、該周波数ｆ０に起因して発生するロボット１２の共振を確実に抑えることができる。
【0093】
また、装置８０においては、第１入力受付部４４は、基本波ＦＭ又は高調波ＨＭｎの周波数ｆｎを変更する変更量φの入力をさらに受け付け、補正部６８は、受け付けた変更量φに従って周波数ｆｎを変更する。この構成によれば、オペレータは、周波数ｆｎの変更による溶接品質への影響を最小化しつつ、共振を確実に抑えることができるように、変更量φを任意に定めることができる。
【0094】
また、装置８０においては、一例として、周波数特性取得部６２は、ウィービング信号生成部５６が生成したウィービング信号ＷＳ２の周波数特性ＦＣＷＳ（第２周波数特性）をさらに取得し、共振判定部６４は、周波数特性取得部６２が取得した周波数特性ＦＣＴＤ及びＦＣＷＳを比較することによって、ロボット１２が共振しているか否かを判定する。この構成によれば、ロボット１２が共振しているか否かを、より高精度に検出できる。
【0095】
また、周波数特性ＦＣＴＤ及びＦＣＷＳを比較する場合において、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＴＤに含まれる所定の周波数ｆｎの振幅値Ａｎ’（第１振幅値）が、周波数特性ＦＣＷＳに含まれる該所定の周波数ｆｎの振幅値Ａｎ（第２振幅値）に応じて定めた閾値αｎを超えた場合に、ロボット１２が共振していると判定する。この構成によれば、比較的簡単なアルゴリズムによって、ロボット１２が共振しているか否かを高精度に検出できる。
【0096】
また、第２入力受付部６６は、閾値αｎを設定するための閾値設定データＴＨＤ（係数β）の入力を受け付け、共振判定部６４は、該閾値設定データＴＨＤに従って、振幅値Ａｎに対し閾値αｎを設定する。この構成によれば、オペレータは、共振判定のための閾値αｎを任意に設定できる。
【0097】
一方、他の例として、共振判定部６４は、周波数特性取得部６２が取得した時系列データＴＤの周波数特性ＦＣＴＤに含まれる所定の周波数ｆｎの振幅値Ａｎ’が、ウィービング信号ＷＳ２の周波数ｆｎに基づいて予め定められた閾値αｎ’を超えた場合に、ロボット１２が共振していると判定する。
【0098】
この構成によれば、より簡単なアルゴリズムで、ロボット１２が共振しているか否かを検出できる。この場合において、第２入力受付部６６は、閾値αｎ’の入力を受け付ける。この構成によれば、オペレータは、共振判定のための閾値αｎ’を任意に設定できる。
【0099】
また、装置８０によれば、図１２に示すフローにおいて、ウィービング信号生成部５６は、ツール制御部７０が溶接作業を実行しているとき（ステップＳ２）に、ウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２を生成し、時系列データ取得部６０は、溶接作業の実行時に生成されたウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２に従ってウィービング動作を実行したときの時系列データＴＤを取得する（ステップＳ３）。
【0100】
そして、共振判定部６４は、溶接作業の実行時に周波数特性取得部６２が取得した周波数特性ＦＣＴＤ（ステップＳ４）に基づいて、ロボット１２が共振しているか否かを判定し（ステップＳ５）、補正部６８は、溶接作業の実行時に、ロボット１２が共振していると判定されたときに、ウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２を補正する（ステップＳ６）。この構成によれば、実際に溶接作業を実行しているときに、ロボット１２の共振の有無をリアルタイムで監視し、該共振が発生したときに、ウィービング信号ＷＳをリアルタイムで補正することができる。
【0101】
なお、実際に溶接作業を実行する前（例えば、ロボット１２にウィービング動作を教示するとき）に、ロボット１２の共振の発生と、ウィービング信号ＷＳを補正する動作とを検証することもできる。以下、図１３及び図１４を参照して、このような機能を実行するロボットシステム１００について説明する。
【0102】
ロボットシステム１００は、上述のロボットシステム１０と、教示装置１０２をさらに備える点で相違する。教示装置１０２は、ウィービング動作をロボット１２に教示する。具体的には、教示装置１０２は、例えば、教示ペンダント又はタブレット型端末装置等の携帯型コンピュータであって、プロセッサ１０４、メモリ１０６、及びＩ／Ｏインターフェース１０８を有する。また、教示装置１０２には、入力装置１１０、及び表示装置１１２が設けられている。
【0103】
なお、プロセッサ１０４、メモリ１０６、Ｉ／Ｏインターフェース１０８、入力装置１１０、及び表示装置１１２の構成及び機能は、上述のプロセッサ３０、メモリ３２、Ｉ／Ｏインターフェース３４、入力装置３８、及び表示装置４０と同様であるので、重複する説明を省略する。プロセッサ１０４は、バス１１４を介してメモリ１０６、及びＩ／Ｏインターフェース１０８と通信可能に接続され、これらコンポーネントと通信しつつ、後述する教示機能を実行するための演算処理を行う。
【0104】
本実施形態においては、装置８０（第１入力受付部４４、ウィービング信号生成部５６、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、共振判定部６４、第２入力受付部６６、補正部６８、及びツール制御部７０）の機能は、教示装置１０２に実装され、教示装置１０２のプロセッサ１０４が、装置８０として機能する。
【0105】
プロセッサ１０４は、入力装置１１０への入力データに応じて、制御装置１４を介してロボット１２の各サーボモータ２８へ指令を送り、該指令に従って該ロボット１２をジョグ動作させることができるように構成されている。オペレータは、入力装置１１０を操作することでロボット１２をジョグ動作させ、該ロボット１２にウィービング動作を教示する。
【0106】
具体的には、オペレータは、入力装置１１０を操作して、ロボット１２にツール２６（ＴＣＰ）を作業経路ＷＰの方向へ移動させるための複数の教示点ＴＰを教示する。一方、オペレータは、入力装置１１０を操作して、ウィービング信号ＷＳのパラメータＰＲ（振幅値Ａ、周波数ｆ０等）を入力する。
【0107】
プロセッサ１０４は、ロボット座標系Ｃ１における教示点ＴＰの座標を取得するとともに、第１入力受付部４４として機能して、パラメータＰＲの入力を受け付ける。そして、プロセッサ１０４は、取得した教示点ＴＰ及びパラメータＰＲに基づいて、作業プログラムＰＧ１を生成する。この作業プログラムＰＧ１には、教示点ＴＰの座標とパラメータＰＲとが、命令コードとして規定されている。このようにして、教示装置１０２は、ロボット１２にウィービング動作を教示し、溶接作業のための作業プログラムＰＧ１を作成する。
【0108】
オペレータは、作成した作業プログラムＰＧ１に従ってロボット１２にウィービング動作を試行させて、ロボット１２が共振するか否かを検証する。図１５は、教示装置１０２においてウィービング信号ＷＳを生成する機能を表すブロック図を示す。オペレータは、入力装置１１０を操作して、プロセッサ１０４に作業開始指令を与える。
【0109】
作業開始指令に応じて、プロセッサ１０４は、上述の実施形態と同様に、ウィービング信号生成部５６として機能して、ウィービング信号ＷＳを生成する。具体的には、プロセッサ１０４は、原信号生成部４６として機能して、作業プログラムＰＧ１に規定されたパラメータＰＲに従ってウィービング信号ＷＳ１を生成し、フィルタ部４８として機能して、原信号生成部４６が生成したウィービング信号ＷＳ１に対しフィルタ処理ＦＲ１を行うことで、ウィービング信号ＷＳ２を生成する。
【0110】
また、プロセッサ１０４は、上述の実施形態と同様に、主動作指令生成部５０と機能して、作業プログラムＰＧ１に規定された教示点ＴＰに従って主動作指令ＣＭ１を生成し、フィルタ部５２として機能して、主動作指令生成部５０が生成した主動作指令ＣＭ１に対しフィルタ処理ＦＲ２を行うことで、主動作指令ＣＭ２を生成する。
【0111】
そして、プロセッサ１０４は、ウィービング動作指令生成部５４として機能して、主動作指令ＣＭ２にウィービング信号ＷＳ２を適用することでウィービング動作指令ＣＭ３を生成し、Ｉ／Ｏインターフェース１０８、及び制御装置１４を介して、ロボット１２のサーボモータ２８へ送信する。こうして、プロセッサ１０４は、制御装置１４を介してウィービング動作指令ＣＭ３に従ってロボット１２を制御し、ウィービング動作を実行させる。
【0112】
ここで、本実施形態においては、ロボット１２にウィービング動作を実行させている間、プロセッサ１０４は、ツール制御部７０として機能して、ツール２６の動作を停止させる。したがって、ロボット１２は、ツール２６の動作を停止させた状態で（つまり、溶接作業を実行せずに）、該ツール２６を図３に示すような軌道ＴＲに沿って移動させるウィービング動作を行うことになる。
【0113】
ロボット１２にウィービング動作を実行させている間、回転検出器５８は、上述の実施形態と同様に、サーボモータ２８の回転を連続的に検出し、位置フィードバックＦＢとして、制御装置１４を介して教示装置１０２に供給する。そして、プロセッサ１０４は、上述の実施形態と同様に、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、及び共振判定部６４として機能して、ロボット１２が共振しているか否かを判定する。
【0114】
こうして、オペレータは、作業プログラムＰＧ１に従ってロボット１２にウィービング動作を実行させたときに、該ロボット１２が共振するか否かを検証することができる。そして、オペレータは、共振の発生が検出された場合に、ロボット１２が共振する周波数ｆｎを特定できる。
【0115】
ロボット１２の共振が検出された場合、オペレータは、入力装置１１０を操作して、上述の変更量φを入力する。プロセッサ１０４は、第１入力受付部４４として機能して変更量φの入力を受け付け、補正部６８として機能して、該変更量φに従って周波数ｆｎ（例えば、基本波ＦＭの周波数ｆ０）を変更することで、ウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２を補正する。
【0116】
そして、ウィービング信号生成部５６は、補正後のウィービング信号ＷＳ２を生成し、共振判定部６４は、補正後のウィービング信号ＷＳ２に従ってロボット１２にウィービング動作を実行させたときに、再度、ロボット１２の共振が発生するか否かを判定する。以上のような試行プロセスを繰り返すことで、オペレータは、ロボット１２の共振を抑えることができる最適な変更量φを取得することができる。
【0117】
その後、プロセッサ１０４は、オペレータからの入力データに応じて、作業プログラムＰＧ１にパラメータＰＲとして規定されていた周波数ｆｎを変更量φだけ変更するための命令文が規定された作業プログラムＰＧ２を生成する。例えば、プロセッサ１０４は、作業プログラムＰＧ１に規定されていた基本波ＦＭの周波数ｆ０を変更量φだけ変更し、変更後の周波数ｆ０’が命令文として規定された作業プログラムＰＧ２を生成する。
【0118】
プロセッサ１０４は、生成した作業プログラムＰＧ２を制御装置１４に供給する。制御装置１４のプロセッサ３０は、作業プログラムＰＧ２に従ってロボット１２を動作させて、ワークＷに対し実際の溶接作業を実行する。ここで、作業プログラムＰＧ２によれば、共振の原因となった周波数ｆｎが周波数ｆｎ’へ変更されているので、該作業プログラムＰＧ２に従ってロボット１２にウィービング動作を実行させたとしても、ロボット１２が共振することがない。よって、作業品質を向上させることができる。
【0119】
以上のように、本実施形態においては、ウィービング信号生成部５６は、ツール制御部７０がツール２６を停止させているときにウィービング信号ＷＳ１、ＷＳ２を生成し、時系列データ取得部６０は、ツール２６の停止時に生成されたウィービング信号ＷＳ２に従ってウィービング動作を実行したときの時系列データＴＤを取得している。
【0120】
そして、共振判定部６４は、ツール２６の停止時に取得された周波数特性ＦＣＴＤに基づいてロボット１２が共振しているか否かを判定する。このように、ツール２６を動作させずにロボット１２にウィービング動作を教示する段階でロボット１２の共振を検証することによって、実際の溶接作業時に該共振が発生するのを確実に抑え、作業品質を向上させることができる。
【0121】
なお、共振判定部６４は、周波数特性取得部６２が取得した周波数特性ＦＣＴＤを、機械学習によって構築された学習モデルＬＭに適用することによって、ロボット１２が共振しているか否かを判定してもよい。この学習モデルＬＭは、周波数特性ＦＣＴＤとロボット１２で発生する共振との相関性を示す。
【0122】
学習モデルＬＭは、例えば、様々なパラメータＰＲのウィービング信号ＷＳに従ってロボット１２にウィービング動作を実行させたときに取得された周波数特性ＦＣＴＤと、そのときの共振の有無を表す判定データとの学習データセットを、機械学習装置に反復して与えることによって（例えば、教師あり学習）、構築することができる。学習モデルＬＭは、メモリ３２又は１０６に予め格納される。
【0123】
共振判定部６４は、ウィービング動作中に周波数特性取得部６２が取得した周波数特性ＦＣＴＤを、学習モデルＬＭに順次入力する。学習モデルＬＭは、入力された周波数特性ＦＣＴＤから共振の有無を判定する。こうして、共振判定部６４は、周波数特性ＦＣＴＤ及び学習モデルＬＭを用いて、ロボット１２が共振しているか否かを高精度に判定できる。
【0124】
なお、学習モデルＬＭは、周波数特性ＦＣＴＤが入力されたときに、共振の有無を判定し、共振が発生していると判定した場合に、最適な変更量φを出力してもよい。このような学習モデルＬＭは、周波数特性ＦＣＴＤ、ロボット１２で発生する共振、及び変更量φの相関性を示し、様々な周波数特性ＦＣＴＤと、そのときの共振の有無を表す判定データと、共振の発生を表す判定データに関連付けられた変更量φとの学習データセットを機械学習装置に反復して与えることによって、構築することができる。
【0125】
この場合、学習モデルＬＭは、共振判定部６４によってウィービング動作中に取得された周波数特性ＦＣＴＤが入力されると、共振の有無を判定し、共振が発生していると判定した場合に、入力された周波数特性ＦＣＴＤと高い相関性を有する変更量φを出力する。そして、補正部６８は、学習モデルＬＭによって出力された変更量φに従って周波数ｆｎを変更することでウィービング信号ＷＳを補正する。この構成によれば、ロボット１２の共振の発生時に、機械学習によって得られた最適な変更量φでウィービング信号ＷＳを補正できる。
【0126】
なお、プロセッサ３０又は１０４は、ウィービング動作において、ツール２６を前後方向へ揺動させるのと同期して、該ツール２６を上下方向へ揺動させてもよい。このようなウィービング動作について、図３及び図１６を参照して説明する。図１６に示す例では、プロセッサ３０は、ツール２６を、前後方向へ揺動させるとともに、移動経路ＷＰの位置で距離δだけ上方へ変位させるように上下方向へ揺動させている。
【0127】
図１６に示すような上下方向への揺動動作をロボット１２に実行させるためにウィービング信号生成部５６が生成するウィービング信号ＷＳ１ｚ及びＷＳ２ｚを、図１７に示す。なお、図１７の縦軸は、ツール２６を上下方向へ揺動させる振幅Ａを示し、横軸は、時間ｔを示す。図１７に示すウィービング信号ＷＳ１ｚは、パラメータＰＲとして、振幅Ａ及び周波数ｆ０_ｚ（＝1／Ｔ０_ｚ）を有する。
【0128】
上述の実施形態と同様に、原信号生成部４６は、ウィービング信号ＷＳ１ｚを生成し、フィルタ部４８は、ウィービング信号ＷＳ１ｚにフィルタ処理ＦＲ１を実行することで、ウィービング信号ＷＳ２ｚを生成する。このウィービング信号ＷＳ２ｚに従ってロボット１２にツール２６を上下方向へ揺動させた場合、該ウィービング信号ＷＳ２ｚの周波数ｆｎ_ｚでロボット１２が共振し得る。
【0129】
プロセッサ３０又は１０４は、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、及び共振判定部６４として機能して、上述の実施形態と同様の方法により、このようなロボット１２の共振の有無を判定し、共振が発生していると判定した場合に、周波数ｆｎ_ｚを変更するようにウィービング信号ＷＳ１ｚ又はＷＳ２ｚを補正することができる。
【0130】
なお、上述の実施形態においては、プロセッサ３０又は１０４が、実機のロボット１２にウィービング動作を実行させたときに、ロボット１２の共振の有無を判定し、ウィービング信号ＷＳを補正する場合について述べた（いわゆる、オンライン）。しかしながら、これに限らず、プロセッサ３０又は１０４は、装置８０として機能して、ロボット１２のウィービング動作を仮想空間内で模擬的に行うシミュレーションを実行し、該シミュレーションにおいて、ロボット１２の共振の有無と、ウィービング信号ＷＳの補正とを模擬的に実行してもよい（いわゆる、オフライン）。
【0131】
また、上述の実施形態においては、装置８０の機能が、制御装置１４及び教示装置１０２のいずれか一方に実装される場合について述べた。しかしながら、これに限らず、装置８０の機能は、制御装置１４及び教示装置１０２の双方に実装されてもよい。すなわち、この場合、装置８０Ａ（第１入力受付部４４、ウィービング信号生成部５６、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、共振判定部６４、第２入力受付部６６、補正部６８、及びツール制御部７０）が、制御装置１４に実装されるとともに、装置８０Ｂ（第１入力受付部４４、ウィービング信号生成部５６、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、共振判定部６４、第２入力受付部６６、補正部６８、及びツール制御部７０）が、教示装置１０２に実装される。
【0132】
代替的には、装置８０の機能の一部（例えば、補正部６８及びツール制御部７０）が、制御装置１４に実装される一方、装置８０の機能の他の部分（例えば、第１入力受付部４４、ウィービング信号生成部５６、時系列データ取得部６０、周波数特性取得部６２、共振判定部６４、及び第２入力受付部６６）が、教示装置１０２に実装されてもよい。
【0133】
また、装置８０の機能は、制御装置１４又は教示装置１０２に通信可能に接続された他の如何なるコンピュータ（デスクトップ型ＰＣ等）に実装されてもよい。この場合、該他のコンピュータのプロセッサが、装置８０として機能し、制御装置１４を介してロボット１２を制御し、ウィービング動作を実行させてもよい。
【0134】
また、上述の実施形態においては、ツール２６が溶接トーチであり、ワークＷに溶接作業を実行する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、ツール２６は、例えば、ろう材送給装置（図示せず）から送給されたろう材を溶融させてワークＷにろう付け作業を実行するように構成されてもよいし、又は、ワークＷに対して如何なる作業を実行するように構成されてもよい。
【0135】
また、ロボット１２は、垂直多関節型ロボットに限らず、例えば、水平多関節型ロボット、パラレルリンク型ロボット等、ツール２６を移動可能な如何なるタイプのロボットであってもよい。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【0136】
１０，１００ ロボットシステム
１２ ロボット
１４ 制御装置
２６ ツール
３０，１０４ プロセッサ
４４，６６ 入力受付部
５６ ウィービング信号生成部
６０ 時系列データ取得部
６２ 周波数特性取得部
６４ 共振判定部
６８ 補正部
７０ ツール制御部
８０ 装置
１０２ 教示装置
１２ ロボット
１４ 制御装置
２６ ツール
３０，１０４ プロセッサ
４４，６６ 入力受付部
５６ ウィービング信号生成部
６０ 時系列データ取得部
６２ 周波数特性取得部
６４ 共振判定部
６８ 補正部
７０ ツール制御部
８０ 装置
１０２ 教示装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】