JP2018202466A - 溶接条件設定装置及び溶接条件設定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶接ロボットにより材料の所定箇所を溶接する溶接ロボットシステムにおける作業者による溶接条件入力を容易にする。【解決手段】溶接ロボットシステムにおける溶接動作の各種条件を設定するための溶接条件設定装置であって、溶接ロボットの駆動を制御するため溶接ロボットに接続された制御装置と、作業者に対し情報を表示すると共に、制御装置へ指示等を入力するため制御装置に接続された教示操作盤とを有し、教示操作盤に、溶接の種類の特徴を表現した図柄からなる溶接記号を表示し、作業者が、溶接記号により溶接の種類を選択し指定する。【選択図】 図4
Description
本発明は、ロボット溶接機などによる溶接の条件入力を作業者が行うための溶接条件設定装置及び溶接条件設定方法に関し、特に、作業者が容易に溶接条件入力を行うことができる溶接条件設定装置及び溶接条件設定方法に関する。
一般に、高い溶接品質を得るための溶接条件は、条件設定を行う作業者個々の経験に依存する要素が多く、その設定は必ずしも容易ではなかった。
そこで、高い溶接品質を得る溶接条件の設定を、作業者によらず容易に行える工夫が提案されており、一例が特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載された溶接条件設定装置では、溶接結果と溶接条件とを画像に表示するようになっており、溶接知識の少ない使用者でも溶接対象物の溶接品質を満たす条件を調整し得る効果があるとされている。
しかしながら、特許文献1に記載された溶接条件設定装置では、溶接結果をウインドウ部分に表示するものの、ウインドウ部分の内容と設定すべき溶接パラメータなどとの関連づけが視覚的になされていなかった。
そのため、溶接知識の少ない使用者にとって、その設定操作に慣れるまでに長い時間を必要とし、簡単に溶接条件の設定ができるものではなかった。
本発明は、上記した事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、作業者が容易に溶接条件入力を行うことができる溶接条件設定装置及び溶接条件設定方法を提供することである。
本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項1に係る発明は、溶接ロボットにより材料の所定箇所を溶接する溶接ロボットシステムにおける溶接動作の各種条件を設定するための溶接条件設定装置であって、前記溶接ロボットの駆動を制御するため前記溶接ロボットに接続された制御手段と、作業者に対し情報を表示すると共に、前記制御手段へ指示等を入力するため前記制御手段に接続された教示操作手段とを有し、前記教示操作手段に、溶接の種類の特徴を表現した図柄からなる溶接記号を表示し、作業者が、前記溶接記号により溶接の種類を選択し指定することを特徴とする溶接条件設定装置である。
請求項2に係る発明は、前記溶接記号が選択されると、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を入力するための溶接数値入力用の画像が、前記教示操作手段に表示されることを特徴とする請求項1に記載の溶接条件設定装置である。
請求項3に係る発明は、前記溶接数値入力用の画像が、入力数値の特徴を示す画像部と、入力数値を挿入する入力数値挿入部からなることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の溶接条件設定装置である。
請求項4に係る発明は、前記溶接数値入力用の画像の入力数値挿入部に、作業者により入力数値が挿入されるが、作業者により入力数値が挿入されない場合、前記溶接条件設定装置が、さらに、予め入力された材料の種類や厚さや溶接の種類と溶接条件の数値との関係から、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を、前記入力数値挿入部へ入力することを特徴とする請求項3に記載の溶接条件設定装置である。
請求項5に係る発明は、加工された材料の所定箇所を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットの駆動を制御するため前記溶接ロボットに接続された制御手段と、作業者に対し情報を表示すると共に、前記制御装置へ指示等を入力するため前記制御装置に接続された教示操作手段とを有する溶接ロボットシステムにおける溶接動作の各種条件を設定するための溶接条件設定方法であって、前記教示操作手段に、溶接の種類の特徴を表現した図柄からなる溶接記号を表示する工程と、作業者により前記溶接記号により溶接の種類が選択され指定されると、前記教示操作手段に、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を入力するための溶接数値入力用の画像を表示する工程と、を有することを特徴とする溶接条件設定方法である。
請求項6に係る発明は、前記溶接数値入力用の画像が、入力数値の特徴を示す画像部と、入力数値を挿入する入力数値挿入部からなり、前記溶接条件設定方法が、さらに、予め入力された材料の種類や厚さや溶接の種類と溶接条件の数値との関係から、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を、前記入力数値挿入部へ入力する工程を有することを特徴とする請求項5に記載の溶接条件設定方法である。
本発明によれば、作業者が容易に溶接条件入力を行うことができようになる。
図1は、本発明を実施した溶接条件設定装置を有する溶接ロボットシステムの概略図である。
図1に示すように、この溶接ロボットシステム1は、溶接ロボット3と、溶接ロボット3の駆動を制御するため溶接ロボット3に接続された制御装置5と、作業者に対し情報を表示すると共に、作業者が制御装置5へ指示等を入力するため制御装置5に接続された教示操作盤7とを有しており、制御装置5には、種々の溶接加工データが記憶されたデータベース9が接続されている。
溶接ロボット3は、加工された材料等の所定箇所を溶接するためのもので、例えば垂直多関節型の6軸の自由度を有する腕部3aと、腕部3aの先端に取り付けられた溶接トーチ3bとを有し、溶接トーチ3bは、レーザ光を出射するノズル3b1を交換可能に有している。
なお、制御装置5および教示操作盤7によって、溶接のための各種条件を設定するための溶接条件設定装置が構成される。
制御装置5は、例えばコンピュータにより構成されており、加工プログラムに従って、溶接ロボット3の駆動を制御するようになっている。
図2は、図1に示した制御装置5の構成を説明するためのブロック図である。
図2に示すように、制御装置5は、中央処理装置(CPU)5a,検索部5b,画像生成部5c.及びダイアログ画像生成部5dを有している。
制御装置5は、作業者によりの加工条件の入力に基づいて、データベース9からの溶接関連情報を使いながら加工プログラムを作成するようになっており、作業者は、その加工条件等の入力を、教示操作盤7を使って行う。
なお、この実施形態では、制御装置5において加工プログラムを作成するようになっているが、制御装置5に、コンピュータからなるCAMを接続し、そのCAMで加工プログラムの作成を行うようにしても良い。
図3は、図1に示した教示操作盤7の説明図である。
図3に示すように、教示操作盤7は、作業者が操作して溶接ロボット3の動作を制御するためのものであり、各種の操作キーと表示部7aを有し、各種の操作キーには、後述する溶接記号入力のモードおよび溶接数値入力のモードに切替えるためのモードキースイッチ7bと、溶接記号入力モードにおいて溶接記号を指定すると共に、溶接数値入力モードにおいて溶接数値を指定するための決定キー7cと、溶接数値入力モードにおいて溶接数値を入力するためのテンキー7dが含まれる。
次に、図4を参照して、本発明を実施した溶接条件設定方法について説明する。
図4は、本発明を実施した溶接条件設定方法のフローチャートである。
まず、図4のステップ101において、ワークWの材質と板厚とを入力する。
すなわち、作業者に材質と板厚とを選択入力させるよう誘導支援する画面である設定導入画面G2へ、作業者が、被溶接材の材質と厚さとを入力する。
次に、ステップ103において、モードキースイッチ7bが押され、溶接記号入力モードとなると、制御装置5のCPU5aにより、教示操作盤7の表示部7aに、溶接の種類をしめす溶接記号11が表示され、ステップ105において、作業者により、溶接記号が選択され、所望の溶接記号の入力がなされ、決定キー7cが押されて選択された溶接記号が決定される。
すなわち、まず、図5に示すように、教示操作盤7の表示部7aに、溶接の種類をしめす溶接記号11が表示され、作業者は、その溶接記号11の内から、条件設定をする溶接記号を選択する。
図5は、溶接の種類をしめす溶接記号11が表示された教示操作盤7の表示部7aの説明図である。
図5に示す実施形態の場合、教示操作盤7の表示部7aには、常時、3種類の溶接記号11a、11b、11cがスクロール表示されるようになっており、作業者が、上下に表示されたスクロールボタン13a、13bを押すことにより、溶接記号11a、11b、11cがスクロールし、その他の種類の溶接記号が表示されるようになっている。
ここで、教示操作盤7の表示部7aに表示される溶接記号について説明する。
図6は、教示操作盤7の表示部7aに表示される溶接記号の説明図である。
図6に示すように、この実施形態では、I形開先、V形開先、レ形開先等の溶接の種類に応じた溶接記号11a、11b、11cが割り当てられ、作業者が、次に行う溶接の種類に応じて、その溶接記号を選択することにより、その溶接記号の溶接の条件設定を簡単に行うことができる。
なお、この実施形態では、I形開先、V形開先、レ形開先の溶接記号11a、11b、11cが表示されている。
この溶接記号は、作業者が溶接の種類を直感的に判別できるように、溶接の種類の特徴を表現した図柄からなる。以下、V形開先の溶接記号11bを例に取って説明する。
このV形開先とは、アーク溶接の溶接継手の種類を定義し、V形の開先を有するものである。
図7は、V形開先溶接の説明図である。
図7に示すように、このV形開先溶接は、開先角度Cで、溶接深さAだけV形の溶接を行い、ルート間隔Bで、ルート面Dだけルート溶接を行う溶接である。
このように、V形開先の溶接記号11bは、図5に示すように、上述のようなV形開先溶接を端的に表す記号となっており、作業者が直感的に判別できるようになっている。
上記ステップ105において作業者により所望の溶接記号の入力がなされ、モードキースイッチ7bが押され、溶接数値入力モードとなると、ステップ107において、制御装置5のCPU5aにより、教示操作盤7の表示部7aに溶接数値入力用の画像が表示される。
すなわち、図8に示すように、選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を示すための溶接数値表示用画像が、教示操作盤7の表示部7aに表示される。
図8は、V形開先の溶接記号11bを選択した場合に表示される溶接数値表示用画像の説明図である。
図8に示すように、このV形開先の溶接数値入力用画像Xは、左側に入力数値の特徴を示す画像部Yと、入力数値を挿入する入力数値挿入部Zからなる。
そして、画像部Yは、V形開先溶接の特徴と溶接数値とを示すもので、水平の直線Y1と、水平の直線Y1の左端から斜め下に伸びる矢印線Y2と、水平の直線Y1の中央部に下側に伸びる逆V字部Y3と、矢印線Y2と逆V字部Y3との間に設けられた溶接深さAを示す溶接深さ部Y4と、逆V字部Y3の下側に設けられたルート間隔Bを示すルート間隔部Y5および開先角度Cを示す開先角度部Y6とからなる。
入力数値挿入部Zは、溶接深さAの数値を表示するための溶接深さ入力部Z1と、ルート間隔Bの数値を入力するためのルート間隔入力部Z2と、開先角度Cの数値を入力するための開先角度入力部Z3とからなる。
この実施形態では、溶接深さ入力部Z1における溶接深さAの数値は、上記ステップ101において入力されたワークWの材質と板厚から求められた数値が、予め表示されている。
次に、ステップ109において、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2および開先角度入力部Z3に表示される数値が、作業者により、手動で入力され、ステップ111において、数値入力が決定される。
すなわち、作業者が、教示操作盤7のテンキー7dを使用して手動で溶接数値を入力し、教示操作盤7の決定キー7cを押して数値入力を決定する。
次に、ステップ113において、制御装置5のCPU5aにより、ルート間隔入力部Z2および開先角度入力部Z3に表示される数値が、作業者により全て入力されたか否かが判定される。
すなわち、作業者は、入力すべき溶接数値が判らない場合があり、そのような場合、その判らない数値が空欄のまま決定キー7cが押されて数値入力が決定される。
上記ステップ113において、ルート間隔入力部Z2および開先角度入力部Z3に表示される数値が、作業者により全て入力されていないと判定された場合、ステップ115において、制御装置5のCPU5aにより、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値が自動的に入力され、その入力された数値が決定される。
すなわち、例えば、データベース9には、図10に示すような、板材の種類や板厚や溶接の種類と、溶接深さAの数値、ルート間隔Bの数値、開先角度Cの数値等との関係を示すテーブルが記憶されており、制御装置5のCPU5aは、その図10に示すようなテーブルを参照して、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値を求めて表示する。
図10は、V形開先溶接における板材の種類や板厚や溶接の種類と、溶接深さAの数値、ルート間隔Bの数値、開先角度Cの数値等との関係を示すテーブルである。
ここで、例えば、上記ステップ109において、ルート間隔入力部Z2および開先角度入力部Z3に表示される数値の両方が、作業者により入力されていない場合、ステップ115において、制御装置5のCPU5aにより、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値の両方が自動的に入力され、その入力された数値が決定される。
また、例えば、上記ステップ109において、ルート間隔入力部Z2に表示される数値は作業者により入力されており、開先角度入力部Z3に表示される数値が、作業者により入力されていない場合、ステップ115において、制御装置5のCPU5aにより、開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値が自動的に入力され、その入力された数値が決定される。
また、例えば、上記ステップ109において、開先角度入力部Z3に表示される数値が作業者により入力されており、ルート間隔入力部Z2が、作業者により入力されていない場合、ステップ115において、制御装置5のCPU5aにより、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値が自動的に入力され、その入力された数値が決定される。
また、例えば、上記ステップ109において、ルート間隔入力部Z2および開先角度入力部Z3に表示される数値の両方が、作業者により入力されている場合、その入力された数値が決定される。
そして、ステップ117において、上記ステップ109および/あるいはステップ115において設定された加工条件が登録される。
ここで、図9〜図12を参照して、実際に、溶接深さAの数値として5を、ルート間隔Bの数値として0を、開先角度Cの数値として70を、溶接数値表示用画像に数値入力した場合の溶接動作について説明する。
図9は、溶接数値表示用画像に入力された数値と溶接の状態とを示す説明図であり、図11は、図10に示す溶接数値表示用画像に数値が入力された状態での継ぎ手溶接の説明図であり、図12は、溶接ロボット3による継ぎ手溶接の動作説明図である。
図9の右側に示すように、溶接深さAの数値として5を、ルート間隔Bの数値として0を、開先角度Cの数値として70を、溶接数値表示用画像に数値入力すると、その左側に示すような溶接状態となり、この溶接が、断面長方形の部材Wの継ぎ手溶接の場合、図11および図12に示すような溶接動作が行われる。
ここで、図11(a)は、断面長方形の部材Wを上面図であり、(b)は、正面図であり、(c)は、(b)のA部分の拡大図であり、図12(a)は、断面長方形の部材Wの溶接加工の開始状態を示す動作説明図であり、(b)は、断面長方形の部材Wの溶接加工の終了状態を示す動作説明図である。
なお、この場合、制御装置5のCPU5aが、図10のテーブルを参照して、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値を入力している。
この実施形態によれば、作業者が溶接の種類を直感的に判別することができる溶接記号を使用して溶接条件を指定できるようにしたので、作業者が容易に溶接条件入力を行うことができるようになる。
次に、図13を参照して、本発明による溶接条件設定方法の他の実施形態について説明する。
図13は、本発明による溶接条件設定方法の他の実施形態のフローチャートである。
図4に示す実施形態では、ルート間隔入力部Z2および開先角度入力部Z3に表示される数値は、作業者により入力され、作業者による入力がない場合、その入力されていない数値が自動的に入力されるようになっていたが、この図13に示す他の実施形態では、作業者による数値入力か自動数値入力かを予め選択しておき、その選択された数値入力方法により数値の入力を行うようにしている。
まず、図13のステップ201において、ワークWの材質と板厚とを入力する。
すなわち、作業者に材質と板厚とを選択入力させるよう誘導支援する画面である設定導入画面G2へ、作業者が、被溶接材の材質と厚さとを入力する。
次に、ステップ203において、モードキースイッチ7bが押され、溶接記号入力モードとなると、制御装置5のCPU5aにより、教示操作盤7の表示部7aに、溶接の種類をしめす溶接記号11が表示され、ステップ205において、作業者により、溶接記号が選択され、所望の溶接記号の入力がなされ、決定キー7cが押されて選択された溶接記号が決定される。
すなわち、まず、図5に示すように、教示操作盤7の表示部7aに、溶接の種類をしめす溶接記号11が表示され、作業者は、その溶接記号11の内から、条件設定をする溶接記号を選択する。
上記ステップ205において作業者により所望の溶接記号の入力がなされ、モードキースイッチ7bが押され、溶接数値入力モードとなると、ステップ207において、制御装置5のCPU5aにより、教示操作盤7の表示部7aに溶接数値入力用の画像が表示される。
すなわち、図8に示すように、選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を示すための溶接数値表示用画像が、教示操作盤7の表示部7aに表示される。
図8は、V形開先の溶接記号11bを選択した場合に表示される溶接数値表示用画像の説明図である。
図8に示すように、このV形開先の溶接数値入力用画像Xは、左側に入力数値の特徴を示す画像部Yと、入力数値を挿入する入力数値挿入部Zからなる。
そして、画像部Yは、V形開先溶接の特徴と溶接数値とを示すもので、水平の直線Y1と、水平の直線Y1の左端から斜め下に伸びる矢印線Y2と、水平の直線Y1の中央部に下側に伸びる逆V字部Y3と、矢印線Y2と逆V字部Y3との間に設けられた溶接深さAを示す溶接深さ部Y4と、逆V字部Y3の下側に設けられたルート間隔Bを示すルート間隔部Y5および開先角度Cを示す開先角度部Y6とからなる。
入力数値挿入部Zは、溶接深さAの数値を表示するための溶接深さ入力部Z1と、ルート間隔Bの数値を入力するためのルート間隔入力部Z2と、開先角度Cの数値を入力するための開先角度入力部Z3とからなる。
この実施形態では、溶接深さ入力部Z1における溶接深さAの数値は、上記ステップ201において入力されたワークWの材質と板厚から求められた数値が、予め表示されている。
ここで、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2およびに開先角度入力部Z3に表示される数値は、自動的に入力される場合と作業者が入力する場合とがある。
すなわち、ステップ209において、制御装置5のCPU5aにより、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2およびに開先角度入力部Z3に表示される数値が、自動的に入力されるか作業者が入力するかが判断される。
なお、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値が、自動的に入力されるか作業者が入力するかについては、予めどちらにするかを作業者が所定のキーを押すことにより選択するようにしているが、他の方法で選択するようにしても良い。
上記ステップ209において数値が自動的に入力される場合、ステップ211において、制御装置5のCPU5aにより、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値が自動的に入力され、決定キー7cが押されて入力された数値が決定される。
すなわち、例えば、データベース9には、図10に示すような、板材の種類や板厚や溶接の種類と、溶接深さAの数値、ルート間隔Bの数値、開先角度Cの数値等との関係を示すテーブルが記憶されており、制御装置5のCPU5aは、その図10に示すようなテーブルを参照して、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値を求めて表示する。
図10は、V形開先溶接における板材の種類や板厚や溶接の種類と、溶接深さAの数値、ルート間隔Bの数値、開先角度Cの数値等との関係を示すテーブルである。
上記ステップ209において数値が手動で入力される場合、ステップ213において、作業者のテンキー7d操作により、溶接数値表示用画像のルート間隔入力部Z2に表示されるルート間隔Bの数値およびに開先角度入力部Z3に表示される開先角度Cの数値が入力され、決定キー7cが押されて入力された数値が決定される。
すなわち、作業者による数値入力が必要な場合等には、予め所定のキーにより作業者入力を設定しておき、作業者による入力を行う。
そして、ステップ215において、上記ステップ211あるいはステップ213において設定された加工条件が登録される。
この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
1…溶接ロボットシステム
3…溶接ロボット
5…制御装置
7…教示操作盤
9…データベース
11…溶接記号
X…溶接数値入力用画像
W…断面長方形の部材
3…溶接ロボット
5…制御装置
7…教示操作盤
9…データベース
11…溶接記号
X…溶接数値入力用画像
W…断面長方形の部材
Claims (6)
- 溶接ロボットにより材料の所定箇所を溶接する溶接ロボットシステムにおける溶接動作の各種条件を設定するための溶接条件設定装置であって、
前記溶接ロボットの駆動を制御するため前記溶接ロボットに接続された制御手段と、作業者に対し情報を表示すると共に、前記制御手段へ指示等を入力するため前記制御手段に接続された教示操作手段とを有し、
前記教示操作手段に、溶接の種類の特徴を表現した図柄からなる溶接記号を表示し、作業者が、前記溶接記号により溶接の種類を選択し指定することを特徴とする溶接条件設定装置。 - 前記溶接記号が選択されると、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を入力するための溶接数値入力用の画像が、前記教示操作手段に表示されることを特徴とする請求項1に記載の溶接条件設定装置。
- 前記溶接数値入力用の画像が、入力数値の特徴を示す画像部と、入力数値を挿入する入力数値挿入部からなることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の溶接条件設定装置。
- 前記溶接数値入力用の画像の入力数値挿入部に、作業者により入力数値が挿入されるが、作業者により入力数値が挿入されない場合、前記溶接条件設定装置が、さらに、予め入力された材料の種類や厚さや溶接の種類と溶接条件の数値との関係から、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を、前記入力数値挿入部へ入力することを特徴とする請求項3に記載の溶接条件設定装置。
- 加工された材料の所定箇所を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットの駆動を制御するため前記溶接ロボットに接続された制御手段と、作業者に対し情報を表示すると共に、前記制御装置へ指示等を入力するため前記制御装置に接続された教示操作手段とを有する溶接ロボットシステムにおける溶接動作の各種条件を設定するための溶接条件設定方法であって、
前記教示操作手段に、溶接の種類の特徴を表現した図柄からなる溶接記号を表示する工程と、
作業者により前記溶接記号により溶接の種類が選択され指定されると、前記教示操作手段に、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を入力するための溶接数値入力用の画像を表示する工程と、を有することを特徴とする溶接条件設定方法。 - 前記溶接数値入力用の画像が、入力数値の特徴を示す画像部と、入力数値を挿入する入力数値挿入部からなり、
前記溶接条件設定方法が、さらに、予め入力された材料の種類や厚さや溶接の種類と溶接条件の数値との関係から、前記選択された溶接記号による溶接における溶接条件の数値を、前記入力数値挿入部へ入力する工程を有することを特徴とする請求項5に記載の溶接条件設定方法。
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