JP2015174142A - 干渉回避装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、そのような多層盛溶接において、ウィービングさせながらの溶接も行われている(例えば、特許文献2参照)。
このような構成により、教示情報に応じて多層盛溶接を行うと干渉が発生する場合であっても、その干渉の発生を検知し、その教示情報を修正することによって、干渉を回避することができる。また、その教示情報の修正を自動的に行うことができるため、教示情報を手動で修正する必要がなくなるというメリットもある。
このような構成により、トーチ姿勢の修正によって、干渉を回避することができる。
このような構成により、例えば、1箇所の干渉のみが存在する場合であって、また、その干渉の解消に応じたトーチ姿勢の修正によって新たな干渉が発生しない場合には、干渉が回避されることになる。
このような構成により、トーチ姿勢を修正しても干渉を回避できない場合には、教示点を修正することによって、干渉を回避することができる。
このような構成により、ウィービングが行われる場合にも、そのウィービングを考慮した干渉の検知や、その検知結果に応じた教示情報の修正を行うことができる。
本発明の実施の形態1による干渉回避装置を備えた制御装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による干渉回避装置は、溶接トーチと母材とが干渉するかどうか判断し、干渉する場合には、教示情報を修正するものである。
ウィービングのない場合における溶接トーチ3aの位置の算出方法について、図4Aを参照しながら説明する。図4Aで示されるように、溶接線に垂直な平面において、溶接ワイヤ6の先端位置である点Aの座標を(x1,y1)とし、溶接ワイヤ6がノズル5から出てくる位置である点Bの座標を(x2,y2)とし、ノズル5先端の両端点C,Dの座標をそれぞれ(x3,y3)、(x4,y4)とする。また、溶接ワイヤ6の長さ方向(溶接トーチ3aの長手方向軸線)は、基準平面である水平面に対して、狙い角θだけ傾いているものとする。点Aの座標(x1,y1)及び狙い角θは、教示情報に含まれるものとする。また、ノズル5から突出している溶接ワイヤ6の長さをLとし、ノズル5の直径をnとしている。そのL及びnは、トーチ情報に含まれているものとする。すると、点Bの座標(x2,y2)は、次式のように算出できる。なお、本実施の形態では、溶接ワイヤ6の長さ方向と、溶接トーチ3aの長手方向軸線とが実質的に同じであるとしている。
x2=x1+Lcosθ
y2=y1+Lsinθ
x3=x2−(n/2)sinθ=x1+Lcosθ−(n/2)sinθ
y3=y2+(n/2)cosθ=y1+Lsinθ+(n/2)cosθ
また、同様にして、点Dの座標(x4,y4)は、次式のようになる。
x4=x2+(n/2)sinθ=x1+Lcosθ+(n/2)sinθ
y4=y2−(n/2)cosθ=y1+Lsinθ−(n/2)cosθ
したがって、上述のようにして、教示点(x1,y1)や、トーチ姿勢θ、トーチ情報L,nを用いて、溶接トーチ3aの位置(x3,y3)、(x4,y4)を算出することができる。
ウィービングのある場合における溶接トーチ3aの位置の算出方法について、図4Bを参照しながら説明する。図4Bで示されるように、幅がwであるウィービングが行われる場合であって、そのウィービングの幅が点C側と、点D側とで均等である場合には、最大の振れ幅である点C'と、点D'とは、点C,点Dからそれぞれw/2ずつウィービング方向に離れた点となる。すなわち、ノズル5の幅をn+wとした場合と実質的に同じとなる。したがって、ウィービングのない場合における点C,点Dの算出式において、nをn+wとすることによって、点C',点D'の座標を算出することができる。具体的には、点C'の座標(x5,y5)、点D'の座標(x6,y6)はそれぞれ次式のようになる。
x5=x2−(n/2+w/2)sinθ
=x1+Lcosθ−(n/2+w/2)sinθ
y5=y2+(n/2+w/2)cosθ
=y1+Lsinθ+(n/2+w/2)cosθ
x6=x2+(n/2+w/2)sinθ
=x1+Lcosθ+(n/2+w/2)sinθ
y6=y2−(n/2+w/2)cosθ
=y1+Lsinθ−(n/2+w/2)cosθ
したがって、上述のようにして、教示点(x1,y1)や、トーチ姿勢θ、トーチ情報L,n、ウィービング幅情報wを用いて、ウィービングを考慮した溶接トーチ3aの位置(x5,y5)、(x6,y6)を算出することができる。
直線F1:a1x+b1y=c1
直線F2:a2x+b2y=c2
a1x3+b1y3≧c1
a2x3+b2y3≧c2
の両方が満たされるかどうかによって判断することができる。両方が満たされる場合には、点Cが領域Iに存在することになる。また、点Dや、点C',点D'についても、同様に判断することができる。また、ここでは、直線F1,F2上が領域Iに含まれるとしているが、直線F1,F2上は領域Iに含まれないとしてもよい。その場合には、上述の不等号「≧」を「>」とすればよい。干渉判断部25は、通常、トーチ位置算出部24が算出した2個の位置のそれぞれについて、領域Iに含まれるかどうかを判断する。したがって、干渉判断部25は、例えば、点C,点Dの両方が領域Iに含まれる、点Cは領域Iに含まれるが点Dは含まれない、点Dは領域Iに含まれるが点Cは含まれない、点C,点Dの両方が領域Iに含まれないなどの判断結果を取得することになる。その判断結果は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。
修正部26がトーチ姿勢を修正する方法について、図5A,図5B,図5Cを用いて説明する。なお、ここでは、ウィービングのない場合について説明するが、ウィービングのある場合にも同様にして(点C等を点C'等とすることによって)、トーチ姿勢を修正できる。図5Aにおいて、トーチ姿勢の修正前のノズル5や溶接ワイヤ6の位置を実線で示しており、トーチ姿勢の修正後のノズル5等の位置を破線で示している。図5Aで示されるように、点Dは領域Iに存在するが、点Cが領域Iに存在しないため、干渉判断部25によって溶接トーチ3aと母材8とが干渉していると判断されたとする。すると、修正部26は、その干渉が解消されるように、溶接トーチ3aの長手方向軸線をγ1だけ回転させ、トーチ姿勢である狙い角θをδ1=θ−γ1に修正する。以下、δ1を算出する方法について説明する。
a2x7+b2y7=c2
を満たすことになる。また、(x3,y3)と同様に、δ1を用いて(x7,y7)を表すと次式のようになる。ただし、点Aの座標を前述の通り、(x1,y1)としている。
x7=x1+Lcosδ1−(n/2)sinδ1
y7=y1+Lsinδ1+(n/2)cosδ1
asinδ1+bcosδ1=c
となる。ただし、a,b,cは、次式の通りである。
a=b2L−a2n/2
b=a2L+b2n/2
c=c2−a2x1−b2y1
上記式をδ1について解くと、次のようになる。ただし、r=(a2+b2)1/2であり、α=sin−1(b/r)である。
δ1=sin−1(c/r)−α
したがって、修正部26は、記憶部21で記憶されている狙い角θをδ1に修正することによって、溶接トーチ3aが図5Aの破線で示される位置となるようにすることができる。
なお、図5Aや図5Bのように干渉が検知された場合に、図5Cの破線で示されるノズル5等の位置となるように、トーチ姿勢を修正してもよい。図5Cでは、溶接トーチ3aの長手方向軸線が、領域Iにおける母材8間の角度(例えば、開先角度)を2等分する方向となるようにトーチ姿勢を修正している。
修正部26が教示点を修正する方法について、図6A,図6Bを用いて説明する。なお、ここでは、ウィービングのない場合について説明するが、ウィービングのある場合にも同様にして、教示点を修正できる。修正部26は、トーチ姿勢の修正後にも干渉していると判断された場合に、この教示点の修正を行ってもよく、干渉していると判断された場合に、トーチ姿勢の修正を行わずに、この教示点の修正を行ってもよい。本実施の形態では、前者の場合、すなわち、干渉判断部25によって修正位置に応じた溶接において溶接トーチ3aと母材8とが干渉すると判断されたときに、干渉が解消されるように教示点を移動させる場合について説明する。図6Aにおいて、教示点の修正前のノズル5や溶接ワイヤ6の位置を実線で示しており、教示点の修正後のノズル5等の位置を破線で示している。図6Aで示されるように、点Cは領域Iに存在するが、点Dが領域Iに存在せず、干渉していると判断された場合には、修正部26は、点A,点Cの含まれる直線F2方向(母材8の表面の方向)に教示点Aを移動させることによって、干渉を解消してもよい。すなわち、修正部26は、点Dが、直線F1上の点D4の位置となるように、教示点Aを点A4の位置に移動させてもよい。なお、点Dは領域Iに存在するが、点Cが領域Iに存在しない場合にも、同様にして、教示点を修正することによって干渉を解消することができる。一般的に言えば、点C,点Dのうち、一方が領域Iに存在せず、他方が領域Iに存在する場合には、修正部26は、直線F1,F2のうち、点C,点Dの両方が不等式を満たす直線の方向に教示点Aを移動させることにより、点C,点Dの両方が領域Iに含まれるようにしてもよい。なお、教示点Aを移動させる方向は、直線F1,F2において、両者の交点から離れる方向(すなわち、開先から離れる方向)であってもよい。
(ステップS101)受付部22は、形状情報や教示情報、トーチ情報、ウィービング幅情報を受け付け、記憶部21に蓄積する。ウィービングを行わない場合には、ウィービング幅=0を示すウィービング幅情報が蓄積されてもよい。なお、受付部22は、例えば、1パス目の教示情報を受け付けて記憶部21に蓄積してもよい。そして、その1パス目の教示情報や、形状情報等に応じて、2パス目以降の教示情報がパス生成部23によって生成され、記憶部21に蓄積されてもよい。また、上述のように、溶接トーチ3aの位置を実際に移動させることによって1パス目の教示情報を設定する場合には、制御部12によってその教示情報の蓄積が行われてもよい。なお、ステップS101の情報の受け付けは、例えば、ユーザに対する情報の入力の指示に応じてティーチングペンダントを介してなされてもよい。
この図2Aのフローチャートで示されるように、各パスについて干渉を判断し、干渉が起こっている場合には、その干渉が解消するように教示情報を修正することによって、干渉の起こらない教示情報とすることができ、結果として干渉を回避できるようになる。なお、図2Aのフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。また、図2Aのフローチャートにおいて、1パス目から順番に干渉の判断等を行う場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、1パス目は干渉が起こらないように手作業で教示されている場合には、2パス目から干渉の判断等を行ってもよい。その場合には、例えば、ステップS102において、カウンタpに2を設定してもよい。
(ステップS201)トーチ位置算出部24は、p番目のパスにおいて、ウィービングを行うかどうか判断する。そして、ウィービングを行う場合には、ステップS202に進み、ウィービングを行わない場合には、ステップS203に進む。なお、トーチ位置算出部24は、例えば、p番目のパスのウィービングの幅が0に設定されている場合にウィービングがないと判断し、0以外に設定されている場合にウィービングがあると判断してもよい。
2 干渉回避装置
11 通信部
12 制御部
21 記憶部
22 受付部
23 パス生成部
24 トーチ位置算出部
25 干渉判断部
26 修正部
Claims (5)
- 溶接ロボットによる多層盛溶接の行われる母材の形状に関する情報である形状情報、当該多層盛溶接の各パスの教示点及びトーチ姿勢を示す教示情報、並びに溶接ワイヤの先端と溶接トーチとの位置関係を示すトーチ情報が記憶される記憶部と、
前記トーチ情報と判断対象のパスに対応する教示情報とを用いて、当該パスに応じた溶接における溶接トーチの位置を算出するトーチ位置算出部と、
前記形状情報と前記トーチ位置算出部によって算出された溶接トーチの位置とを用いて、前記判断対象のパスに応じた溶接において溶接トーチと母材とが干渉するかどうか判断する干渉判断部と、
前記干渉判断部によって溶接トーチと母材とが干渉すると判断された場合に、前記判断対象のパスに対応する教示情報を修正する修正部と、を備えた干渉回避装置。 - 前記修正部は、前記干渉判断部によって溶接トーチと母材とが干渉すると判断された場合に、前記判断対象のパスに対応するトーチ姿勢を修正する、請求項1記載の干渉回避装置。
- 前記修正部は、前記干渉判断部によって溶接トーチと母材とが干渉すると判断された場合に、少なくとも1箇所の干渉が解消されるように前記判断対象のパスに対応するトーチ姿勢を修正する、請求項2記載の干渉回避装置。
- 前記トーチ位置算出部は、前記修正部によって修正されたトーチ姿勢に応じた溶接トーチの位置である修正位置をも算出し、
前記干渉判断部は、前記修正位置に応じた溶接において溶接トーチと母材とが干渉するかどうかをも判断し、
前記修正部は、前記干渉判断部によって修正位置に応じた溶接において溶接トーチと母材とが干渉すると判断された場合に、干渉が解消されるように前記教示点を移動させる、請求項2または請求項3記載の干渉回避装置。 - 前記多層盛溶接では、溶接トーチがウィービングされ、
前記記憶部では、溶接線に直交する方向の当該ウィービングの幅に関する情報であるウィービング幅情報も記憶され、
前記トーチ位置算出部は、前記ウィービング幅情報をも用いて、判断対象のパスに応じた溶接における溶接トーチの位置を算出する、請求項1から請求項4のいずれか記載の干渉回避装置。
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