JP2566691B2 - アーク溶接ロボットの教示方法 - Google Patents
アーク溶接ロボットの教示方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接ロボットの
教示方法に関する。
教示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】典型的な先行技術を、図6を参照して説
明する。平板状の部材1,2は、溶接線3を形成し、部
材4はその溶接継手の溶接線3の一方端を遮る。アーク
溶接ロボットに設けた溶接用トーチ5を用いて、溶接線
3に沿って、溶接開始点bから、前記部材4とは反対側
の点eまで、連続的にアーク溶接を行う。このアーク溶
接を行うためのロボットの教示作業中には、溶接継手へ
の溶接用トーチ5の動き始めるべき進入点a、溶接開始
点b、溶接経路中間点c,d、溶接終了点eおよび溶接
終了後の溶接用トーチの退避すべき退避点fならびにこ
れらの各点a〜fにおける溶接用トーチ5の姿勢、さら
には溶接時の溶接条件を順次教示する必要がある。溶接
経路中間点cは、溶接線に沿って溶接終了点eから予め
定める距離を有する位置であり、溶接開始点bでの溶接
用トーチ5の姿勢を、溶接継手の一方端を遮る部材4と
干渉しないように傾ける際に、溶接開始点bから矢符6
の方向に溶接を行う際に、前記干渉の可能性がなくな
り、したがってその溶接線3の溶接に適した姿勢に復帰
させるための点である。
明する。平板状の部材1,2は、溶接線3を形成し、部
材4はその溶接継手の溶接線3の一方端を遮る。アーク
溶接ロボットに設けた溶接用トーチ5を用いて、溶接線
3に沿って、溶接開始点bから、前記部材4とは反対側
の点eまで、連続的にアーク溶接を行う。このアーク溶
接を行うためのロボットの教示作業中には、溶接継手へ
の溶接用トーチ5の動き始めるべき進入点a、溶接開始
点b、溶接経路中間点c,d、溶接終了点eおよび溶接
終了後の溶接用トーチの退避すべき退避点fならびにこ
れらの各点a〜fにおける溶接用トーチ5の姿勢、さら
には溶接時の溶接条件を順次教示する必要がある。溶接
経路中間点cは、溶接線に沿って溶接終了点eから予め
定める距離を有する位置であり、溶接開始点bでの溶接
用トーチ5の姿勢を、溶接継手の一方端を遮る部材4と
干渉しないように傾ける際に、溶接開始点bから矢符6
の方向に溶接を行う際に、前記干渉の可能性がなくな
り、したがってその溶接線3の溶接に適した姿勢に復帰
させるための点である。
【0003】これらの点a〜fと、溶接用トーチ5の姿
勢は、ロボットの作業端を直接動かす直接教示方法、あ
るいはワークおよびロボット作業端の動きをコンピュー
タなどを用いて想定するオフライン教示などによって生
成し、アーク溶接ロボットのコントローラにストアさせ
る必要がある。その後、ロボットの動作は、予め設定さ
れたプログラムに基づき、これらの教示された点a〜f
の位置とその姿勢を再生しながら、アーク溶接を行う。
このように従来からの教示作業においては、点a〜f
と、それに付随する姿勢は、教示の最低構成要素であ
り、省略することはできない。すなわち従来の教示の考
え方においては、溶接継手はその溶接開始点b、溶接経
路中間点dおよび溶接終了点eから構成され、ロボット
の作業端の動作は、各点b,d,eにおける溶接用トー
チ5の姿勢、さらには溶接継手への進入点a、退避点f
から構成されており、これらの各作業点a〜fと、各点
a〜fにおける姿勢を、教示内容の基本要素としてい
る。したがって従来の教示作業は繁雑であり、作業者の
熟練が必要であり、またロボット作業端と作業者とが接
近して教示作業を行わなければならず、したがって危険
であるという問題がある。
勢は、ロボットの作業端を直接動かす直接教示方法、あ
るいはワークおよびロボット作業端の動きをコンピュー
タなどを用いて想定するオフライン教示などによって生
成し、アーク溶接ロボットのコントローラにストアさせ
る必要がある。その後、ロボットの動作は、予め設定さ
れたプログラムに基づき、これらの教示された点a〜f
の位置とその姿勢を再生しながら、アーク溶接を行う。
このように従来からの教示作業においては、点a〜f
と、それに付随する姿勢は、教示の最低構成要素であ
り、省略することはできない。すなわち従来の教示の考
え方においては、溶接継手はその溶接開始点b、溶接経
路中間点dおよび溶接終了点eから構成され、ロボット
の作業端の動作は、各点b,d,eにおける溶接用トー
チ5の姿勢、さらには溶接継手への進入点a、退避点f
から構成されており、これらの各作業点a〜fと、各点
a〜fにおける姿勢を、教示内容の基本要素としてい
る。したがって従来の教示作業は繁雑であり、作業者の
熟練が必要であり、またロボット作業端と作業者とが接
近して教示作業を行わなければならず、したがって危険
であるという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アー
ク溶接ロボットの教示作業を大幅に簡略化することがで
きるようにした教示方法を提供することである。
ク溶接ロボットの教示作業を大幅に簡略化することがで
きるようにした教示方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)固定位
置に設けられたベース15に、腰回転JT1を行う基台
16が設けられ、基台16には、肩回転JT2を行う第
1アーム17が設けられ、第1アーム17には、肘回転
JT3を行う第3アーム18が設けられ、第2アーム1
8には、手首回転JT4を行う第1ハウジング19が設
けられ、第1ハウジング19には、手首曲げJT5を行
う第2ハウジング20が設けられ、第2ハウジング20
には、手首捻りJT6を行う作業端21が設けられ、作
業端21に溶接用トーチ22が取付けられるアーク溶接
ロボット12を準備し、 (b)入力手段24によって、 (b1)平板2枚だけから構成される溶接線25を有す
る第1突合せ溶接継手(イ)と、平板の2枚から構成さ
れる溶接線26aの始端を遮る平板がある第2突合せ溶
接継手(ロ)と、平板2枚から構成される溶接線26b
の終端を遮る平板がある第3突合せ溶接継手(ハ)と、
平板の2枚から構成される溶接線27の始端と終端との
両端をそれぞれ遮る2枚の平板がある第4突合せ溶接継
手(ニ)と、2枚の平板だけから構成される溶接線28
を有する第1隅肉溶接継手(ホ)と、平板9,10の2
枚から構成される溶接線8の始端を遮る平板がある第2
隅肉溶接継手(ヘ)と、平板2枚から構成される溶接線
29の終端を遮る第3隅肉溶接継手(ト)と、平板2枚
から構成される溶接線30の始端と終端との両端をそれ
ぞれ遮る2枚の平板がある第4隅肉溶接継手(チ)との
各溶接パターン(イ)〜(チ)を選択して入力し、 (b2)溶接用トーチ22の溶接継手への溶接用トーチ
22の進入点a1を入力し、 (c)溶接用トーチ22の先端部を、溶接線25,26
a,26b,27,28,8,29,30を構成する2
枚の前記平板における各平板毎の第1平面A上および第
2平面B上の相互に異なる3点に接触させて、これらの
各3点のロボット座標系における座標を検出し、各第1
および第2平面A,Bの方程式を得、これらの各第1お
よび第2平面A,Bの方程式によって第1および第2平
面A,Bの交差する溶接線25,26a,26b,2
7,28,8,29,30を求め、 (d)ここで、第2突合せ溶接継手(ロ)における始端
を遮る平板と、第3突合せ溶接継手(ハ)における終端
を遮る平板と、第4突合せ溶接継手(ニ)における始端
と終端との両端を遮る平板と、第2隅肉溶接継手(ヘ)
における始端を遮る平板11と、第3隅肉溶接継手
(ト)における終端を遮る平板と、第4隅肉溶接継手
(チ)における始端と終端との各両端を遮る平板との溶
接線26a,26b,27;8,29,30側の第3平
面Cは、第1平面Aおよび第2平面Bに垂直であり、 (e)溶接用トーチ22を第3平面C上の1点にのみ接
触して第3平面Cを検出し、 (f)溶接線25,26a,26b,27,28,8,
29,30に沿って溶接用トーチ22を走査することに
よって、溶接継手の始端34と終端35とを検出し、 (g)さらに、第1および第2平面A,Bの傾き、なら
びに溶接継手のパターンから、 (g1)溶接用トーチ22が溶接線の始端もしくは終端
または始端および終端の両端を遮る平板11に干渉しな
い姿勢変更点c1と、その姿勢変更点c1と終端35と
の間の溶接経路中間点d1と、溶接終了後の溶接用トー
チ22の退避点f1とを求めるとともに、 (g2)進入点a1、姿勢変更点c1、溶接経路中間点
d1、退避点f1、始端34および終点35における溶
接用トーチの姿勢を予め設定しておき、 (h)アーク溶接ロボット12によって、進入点a1か
ら始端34、姿勢変更点c1、溶接経路中間点d1およ
び終端35を経て退避点f1に溶接用トーチ22を移動
し、始端34から終端35までにおいて、溶接電圧、溶
接電流および時間を含む溶接条件の制御を行い、 (i)溶接変更点c1以降では、干渉の可能性がなくな
ることによって溶接線の溶接に適した姿勢に溶接用トー
チ22を復帰させることを特徴とするアーク溶接ロボッ
トの教示方法である。
置に設けられたベース15に、腰回転JT1を行う基台
16が設けられ、基台16には、肩回転JT2を行う第
1アーム17が設けられ、第1アーム17には、肘回転
JT3を行う第3アーム18が設けられ、第2アーム1
8には、手首回転JT4を行う第1ハウジング19が設
けられ、第1ハウジング19には、手首曲げJT5を行
う第2ハウジング20が設けられ、第2ハウジング20
には、手首捻りJT6を行う作業端21が設けられ、作
業端21に溶接用トーチ22が取付けられるアーク溶接
ロボット12を準備し、 (b)入力手段24によって、 (b1)平板2枚だけから構成される溶接線25を有す
る第1突合せ溶接継手(イ)と、平板の2枚から構成さ
れる溶接線26aの始端を遮る平板がある第2突合せ溶
接継手(ロ)と、平板2枚から構成される溶接線26b
の終端を遮る平板がある第3突合せ溶接継手(ハ)と、
平板の2枚から構成される溶接線27の始端と終端との
両端をそれぞれ遮る2枚の平板がある第4突合せ溶接継
手(ニ)と、2枚の平板だけから構成される溶接線28
を有する第1隅肉溶接継手(ホ)と、平板9,10の2
枚から構成される溶接線8の始端を遮る平板がある第2
隅肉溶接継手(ヘ)と、平板2枚から構成される溶接線
29の終端を遮る第3隅肉溶接継手(ト)と、平板2枚
から構成される溶接線30の始端と終端との両端をそれ
ぞれ遮る2枚の平板がある第4隅肉溶接継手(チ)との
各溶接パターン(イ)〜(チ)を選択して入力し、 (b2)溶接用トーチ22の溶接継手への溶接用トーチ
22の進入点a1を入力し、 (c)溶接用トーチ22の先端部を、溶接線25,26
a,26b,27,28,8,29,30を構成する2
枚の前記平板における各平板毎の第1平面A上および第
2平面B上の相互に異なる3点に接触させて、これらの
各3点のロボット座標系における座標を検出し、各第1
および第2平面A,Bの方程式を得、これらの各第1お
よび第2平面A,Bの方程式によって第1および第2平
面A,Bの交差する溶接線25,26a,26b,2
7,28,8,29,30を求め、 (d)ここで、第2突合せ溶接継手(ロ)における始端
を遮る平板と、第3突合せ溶接継手(ハ)における終端
を遮る平板と、第4突合せ溶接継手(ニ)における始端
と終端との両端を遮る平板と、第2隅肉溶接継手(ヘ)
における始端を遮る平板11と、第3隅肉溶接継手
(ト)における終端を遮る平板と、第4隅肉溶接継手
(チ)における始端と終端との各両端を遮る平板との溶
接線26a,26b,27;8,29,30側の第3平
面Cは、第1平面Aおよび第2平面Bに垂直であり、 (e)溶接用トーチ22を第3平面C上の1点にのみ接
触して第3平面Cを検出し、 (f)溶接線25,26a,26b,27,28,8,
29,30に沿って溶接用トーチ22を走査することに
よって、溶接継手の始端34と終端35とを検出し、 (g)さらに、第1および第2平面A,Bの傾き、なら
びに溶接継手のパターンから、 (g1)溶接用トーチ22が溶接線の始端もしくは終端
または始端および終端の両端を遮る平板11に干渉しな
い姿勢変更点c1と、その姿勢変更点c1と終端35と
の間の溶接経路中間点d1と、溶接終了後の溶接用トー
チ22の退避点f1とを求めるとともに、 (g2)進入点a1、姿勢変更点c1、溶接経路中間点
d1、退避点f1、始端34および終点35における溶
接用トーチの姿勢を予め設定しておき、 (h)アーク溶接ロボット12によって、進入点a1か
ら始端34、姿勢変更点c1、溶接経路中間点d1およ
び終端35を経て退避点f1に溶接用トーチ22を移動
し、始端34から終端35までにおいて、溶接電圧、溶
接電流および時間を含む溶接条件の制御を行い、 (i)溶接変更点c1以降では、干渉の可能性がなくな
ることによって溶接線の溶接に適した姿勢に溶接用トー
チ22を復帰させることを特徴とするアーク溶接ロボッ
トの教示方法である。
【0006】
【0007】
【作用】本発明に従えば、アーク溶接ロボット12の作
業端21に溶接用トーチ22が取付けられ、入力手段2
4によって8種類の溶接継手のパターン(イ)〜(チ)
を選択して入力するとともに、進入点a1を入力し、こ
れによって第1および第2平面A,Bの方程式を得るこ
とができ、したがって溶接線25,26a,26b,2
7,28,8,29,30を求め、さらに第1および第
2平面A,Bに垂直な第3平面Cがあるとき、その第3
平面C上の1点のみに溶接用トーチ22を接触させるだ
けで、その第3平面Cを検出することができ、これによ
って溶接継手の始端34と終端35とを検出し、こうし
てさらに姿勢変更点c1と溶接経路中間点d1と退避点
f1とを自動的に求めることができ、コンピュータプロ
グラムなどによる教示作業を格段に簡略化することがで
きるようになる。
業端21に溶接用トーチ22が取付けられ、入力手段2
4によって8種類の溶接継手のパターン(イ)〜(チ)
を選択して入力するとともに、進入点a1を入力し、こ
れによって第1および第2平面A,Bの方程式を得るこ
とができ、したがって溶接線25,26a,26b,2
7,28,8,29,30を求め、さらに第1および第
2平面A,Bに垂直な第3平面Cがあるとき、その第3
平面C上の1点のみに溶接用トーチ22を接触させるだ
けで、その第3平面Cを検出することができ、これによ
って溶接継手の始端34と終端35とを検出し、こうし
てさらに姿勢変更点c1と溶接経路中間点d1と退避点
f1とを自動的に求めることができ、コンピュータプロ
グラムなどによる教示作業を格段に簡略化することがで
きるようになる。
【0008】
【0009】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の溶接されるべき
溶接線8を有する部材9,10とそれらの部材9,10
に取付けられたもう1つの部材11とを示す斜視図であ
る。溶接線8に沿って、図2に示されるアーク溶接ロボ
ット12を用いて、溶接継手を形成することができる。
溶接線8を有する部材9,10とそれらの部材9,10
に取付けられたもう1つの部材11とを示す斜視図であ
る。溶接線8に沿って、図2に示されるアーク溶接ロボ
ット12を用いて、溶接継手を形成することができる。
【0010】アーク溶接ロボット12では、ベースプレ
ート13上に架台14が立設され、この上にベース15
が設けられ、基台16は腰回転JT1をし、またアーム
17は肩回転JT2を行うことができ、さらにアーム1
8は、肘回転JT3を行うことができ、これらの基本軸
T1,JT2,JT3の他に、手首軸としての3つの
軸、すなわちハウジング19の手首回転JT4、ハウジ
ング20の手首曲げJT5および作業端21の手首捻り
JT6とを有し、この作業端21には溶接用トーチ22
が取付けられる。このアーク溶接ロボット12はマイク
ロコンピュータなどを搭載したコントローラ23に接続
され、このコントローラ23には作業者が入力操作を行
う入力手段24が備えられる。
ート13上に架台14が立設され、この上にベース15
が設けられ、基台16は腰回転JT1をし、またアーム
17は肩回転JT2を行うことができ、さらにアーム1
8は、肘回転JT3を行うことができ、これらの基本軸
T1,JT2,JT3の他に、手首軸としての3つの
軸、すなわちハウジング19の手首回転JT4、ハウジ
ング20の手首曲げJT5および作業端21の手首捻り
JT6とを有し、この作業端21には溶接用トーチ22
が取付けられる。このアーク溶接ロボット12はマイク
ロコンピュータなどを搭載したコントローラ23に接続
され、このコントローラ23には作業者が入力操作を行
う入力手段24が備えられる。
【0011】図3は、アーク溶接ロボット12の溶接用
トーチ22を用いて溶接を行うことができる溶接継手の
パターンを示す。図3(イ)は平板2枚から構成される
突合せ溶接継手を示す図であり、図3(ロ)、図3
(ハ)および図3(ニ)は溶接線の始端、終端および両
端を遮る平板がある場合を示している。図3(ホ)は、
平板2枚から構成さる隅肉溶接継手を示す。図3
(ヘ)、図3(ト)および図3(チ)は、溶接継手の始
端、終端および両端を遮る平板のある場合を示してい
る。図3(イ)〜図3(チ)において、溶接線は参照符
8,25,26a,26b,27〜30で示されてい
る。図3(ヘ)は、前述の図1の溶接継手のパターンに
対応している。このような溶接継手のパターンを入力手
段25から予め入力することによって、それらの溶接線
8,25,26a,26b,27〜30の両端部の検出
を容易に行うことができるようになる。
トーチ22を用いて溶接を行うことができる溶接継手の
パターンを示す。図3(イ)は平板2枚から構成される
突合せ溶接継手を示す図であり、図3(ロ)、図3
(ハ)および図3(ニ)は溶接線の始端、終端および両
端を遮る平板がある場合を示している。図3(ホ)は、
平板2枚から構成さる隅肉溶接継手を示す。図3
(ヘ)、図3(ト)および図3(チ)は、溶接継手の始
端、終端および両端を遮る平板のある場合を示してい
る。図3(イ)〜図3(チ)において、溶接線は参照符
8,25,26a,26b,27〜30で示されてい
る。図3(ヘ)は、前述の図1の溶接継手のパターンに
対応している。このような溶接継手のパターンを入力手
段25から予め入力することによって、それらの溶接線
8,25,26a,26b,27〜30の両端部の検出
を容易に行うことができるようになる。
【0012】図4は、図1〜図3に示される実施例の電
気的構成を示す簡略化したブロック図である。ロボット
12の各軸JT1〜JT6は、モータなどを含む駆動手
段D1〜D6によってそれぞれ駆動され、溶接用トーチ
22は溶接制御手段32によって、その溶接条件、たと
えば溶接電圧、溶接電流、時間などの制御が行われ、こ
れらは、コントローラ23によって制御される。このコ
ントローラ23には、前述のように溶接継手のパターン
およびその他の情報を入力する入力手段24が接続され
る。作業端21には溶接用トーチ22に代えて、センサ
33が着脱自在に設けられる。このセンサ33は、たと
えば金属などの材料から成る検出棒であってもよく、こ
の検出棒と、溶接されるべき図1に示される各部材9,
10,11との電気的な導通接触によって、各部材9,
10,11の表面を検出することができる。本発明で
は、トーチ22が導電性金属から成るとき、センサとし
ての働きを兼用させることもできる。
気的構成を示す簡略化したブロック図である。ロボット
12の各軸JT1〜JT6は、モータなどを含む駆動手
段D1〜D6によってそれぞれ駆動され、溶接用トーチ
22は溶接制御手段32によって、その溶接条件、たと
えば溶接電圧、溶接電流、時間などの制御が行われ、こ
れらは、コントローラ23によって制御される。このコ
ントローラ23には、前述のように溶接継手のパターン
およびその他の情報を入力する入力手段24が接続され
る。作業端21には溶接用トーチ22に代えて、センサ
33が着脱自在に設けられる。このセンサ33は、たと
えば金属などの材料から成る検出棒であってもよく、こ
の検出棒と、溶接されるべき図1に示される各部材9,
10,11との電気的な導通接触によって、各部材9,
10,11の表面を検出することができる。本発明で
は、トーチ22が導電性金属から成るとき、センサとし
ての働きを兼用させることもできる。
【0013】図5は、本発明の一実施例の動作を説明す
るためのフローチャートである。ステップa11,a2
は作業者が入力手段24を操作して入力する動作を示し
ており、そのステップa11では、溶接継手のパターン
を、図3(イ)〜図3(チ)から選択し、図1に示され
る溶接線8を有する溶接継手を形成するために、この実
施例では図3(ヘ)の溶接パターンを入力する。また溶
接用トーチ22の特長点a1をティーチングして入力教
示する。この特長点a1は、溶接継手への溶接用トーチ
22の進入点である。
るためのフローチャートである。ステップa11,a2
は作業者が入力手段24を操作して入力する動作を示し
ており、そのステップa11では、溶接継手のパターン
を、図3(イ)〜図3(チ)から選択し、図1に示され
る溶接線8を有する溶接継手を形成するために、この実
施例では図3(ヘ)の溶接パターンを入力する。また溶
接用トーチ22の特長点a1をティーチングして入力教
示する。この特長点a1は、溶接継手への溶接用トーチ
22の進入点である。
【0014】ロボット12の動作は図5におけるステッ
プb11,b2〜b5で示され、コントローラ23の動
作はステップc11,c2〜c9で示される。前述のス
テップa11において溶接継手のパターンを選択して入
力することによって、溶接用トーチ22の姿勢、溶接条
件を一義的に予め決定する。このような動作はコントロ
ーラ23のステップc11として図5に示されている。
この溶接継手のパターンは、溶接継手の種類、継手長、
両端部34,35の状況、その他、溶接線8の溶接を行
うにあたって障害物である部材11が存在するかどうか
などの情報を含む。
プb11,b2〜b5で示され、コントローラ23の動
作はステップc11,c2〜c9で示される。前述のス
テップa11において溶接継手のパターンを選択して入
力することによって、溶接用トーチ22の姿勢、溶接条
件を一義的に予め決定する。このような動作はコントロ
ーラ23のステップc11として図5に示されている。
この溶接継手のパターンは、溶接継手の種類、継手長、
両端部34,35の状況、その他、溶接線8の溶接を行
うにあたって障害物である部材11が存在するかどうか
などの情報を含む。
【0015】ステップa2において溶接継手への進入点
a1の教示を行うことによって、ステップc2では、そ
の特長点である進入点a1から始まる動作手順を、ステ
ップc2で決定する。ステップb11では、部材9の表
面Aのセンシングを行う。すなわち溶接用トーチ22に
代えてセンサとしての検出棒を作業端21に取付けた状
態で、部材9の平面Aの第1の点gにその検出棒の先端
部を接触させて電気的導通を検出し、これによってロボ
ット座標系における点の座標(xa1,ya1,za
1)を検出する。次にその検出棒によって平面A上の点
gとは異なる点hに接触させ、その点hの座標(xa
2,ya2,za2)を検出する。さらに次に平面Aに
おける前述の点g,hとは異なる点iの座標(xa3,
ya3,za3)を検出する。これによって次の数1が
成立し、または数2が成立し、こうして平面Aの方程式
が得られる。
a1の教示を行うことによって、ステップc2では、そ
の特長点である進入点a1から始まる動作手順を、ステ
ップc2で決定する。ステップb11では、部材9の表
面Aのセンシングを行う。すなわち溶接用トーチ22に
代えてセンサとしての検出棒を作業端21に取付けた状
態で、部材9の平面Aの第1の点gにその検出棒の先端
部を接触させて電気的導通を検出し、これによってロボ
ット座標系における点の座標(xa1,ya1,za
1)を検出する。次にその検出棒によって平面A上の点
gとは異なる点hに接触させ、その点hの座標(xa
2,ya2,za2)を検出する。さらに次に平面Aに
おける前述の点g,hとは異なる点iの座標(xa3,
ya3,za3)を検出する。これによって次の数1が
成立し、または数2が成立し、こうして平面Aの方程式
が得られる。
【0016】
【数1】
【0017】
【数2】A1・x+B1・y+C1・z+D1=0 こうしてステップc3では、平面Aの認識を行う。A1
〜D1は定数である。次にステップc4では、部材10
の平面Bのセンシングを行うためにロボット12に指示
を行い、これによってステップb2においてロボット1
2は各点j,k,uの各点に検出棒を前述と同様に接触
させて、各点j,k,uのロボット座標系における各座
標(xb1,yb1,zb1)、(xdb2,yb2,
zb2)および(xb3,yb3,zb3)を求め、こ
れによって次の数3または数4を求めて平面Bの認識を
ステップc5において行う。
〜D1は定数である。次にステップc4では、部材10
の平面Bのセンシングを行うためにロボット12に指示
を行い、これによってステップb2においてロボット1
2は各点j,k,uの各点に検出棒を前述と同様に接触
させて、各点j,k,uのロボット座標系における各座
標(xb1,yb1,zb1)、(xdb2,yb2,
zb2)および(xb3,yb3,zb3)を求め、こ
れによって次の数3または数4を求めて平面Bの認識を
ステップc5において行う。
【0018】
【数3】
【0019】
【数4】A2・x+B2・y+C2・z+D2=0 A2〜D2は定数である。前述の数1〜数4の組合せに
よって連立方程式を解き、これによって平面A,Bの交
差する直線状の溶接線8を、ステップc6において認識
することができる。
よって連立方程式を解き、これによって平面A,Bの交
差する直線状の溶接線8を、ステップc6において認識
することができる。
【0020】次のステップc7では、部材11平面の平
面Cのセンシングを行う動作を指示する。これによって
ステップb3では、平面Cが前述の平面A,Bと垂直で
あることが予め分かっているときには、その平面Cの1
点にのみ検出棒が接触して、その平面Cを認識すること
ができる。ステップb4において前述のセンサとしての
検出棒に代えて、溶接用トーチ22を取代えて変換し、
その後のステップb5において、アーク溶接を実行す
る。
面Cのセンシングを行う動作を指示する。これによって
ステップb3では、平面Cが前述の平面A,Bと垂直で
あることが予め分かっているときには、その平面Cの1
点にのみ検出棒が接触して、その平面Cを認識すること
ができる。ステップb4において前述のセンサとしての
検出棒に代えて、溶接用トーチ22を取代えて変換し、
その後のステップb5において、アーク溶接を実行す
る。
【0021】次のステップc9では、アーク溶接を行う
ための実行動作が指示される。このアーク溶接を行うた
めに、溶接用トーチ22を用い、電圧、電流および時間
などの溶接条件が設定され、その溶接動作の指令が行わ
れる。
ための実行動作が指示される。このアーク溶接を行うた
めに、溶接用トーチ22を用い、電圧、電流および時間
などの溶接条件が設定され、その溶接動作の指令が行わ
れる。
【0022】上述のようにして、部材9の平面A上の点
g,h,iと部材10の平面B上の点j,k,uを検出
し、解析幾何学に基づく各平面A,Bの方程式を導き、
次にその2平面A,Bの交線としての溶接継手の溶接線
を含む直線8を導き出す。この直線8に沿って検出棒を
走査することによって、溶接継手の溶接開始点34と溶
接終了点35とを検出することができる。さらに予め設
定されたプログラムに基づき、平面A,Bの傾き、およ
び予め指示された溶接継手のパターンから、点c1,d
1,f1および各点a1,c1,d1,f1,34,3
5における溶接用トーチ22の姿勢を求める。このよう
にして予め設定されたプログラムに基づき、自動的に導
かれた各点とその溶接用トーチの姿勢を再生しながら、
溶接動作を実行する。前述の点c1,d1,f1は、前
述の図6に関連して述べた点c,b,fにそれぞれ対応
しており、点c1は溶接用トーチ22が部材11に干渉
しない点であって、この点c1で溶接用トーチ22の姿
勢を変更し、また点d1は、溶接経路中間点であり、f
1は溶接終了後の溶接用トーチ22の退避点である。
g,h,iと部材10の平面B上の点j,k,uを検出
し、解析幾何学に基づく各平面A,Bの方程式を導き、
次にその2平面A,Bの交線としての溶接継手の溶接線
を含む直線8を導き出す。この直線8に沿って検出棒を
走査することによって、溶接継手の溶接開始点34と溶
接終了点35とを検出することができる。さらに予め設
定されたプログラムに基づき、平面A,Bの傾き、およ
び予め指示された溶接継手のパターンから、点c1,d
1,f1および各点a1,c1,d1,f1,34,3
5における溶接用トーチ22の姿勢を求める。このよう
にして予め設定されたプログラムに基づき、自動的に導
かれた各点とその溶接用トーチの姿勢を再生しながら、
溶接動作を実行する。前述の点c1,d1,f1は、前
述の図6に関連して述べた点c,b,fにそれぞれ対応
しており、点c1は溶接用トーチ22が部材11に干渉
しない点であって、この点c1で溶接用トーチ22の姿
勢を変更し、また点d1は、溶接経路中間点であり、f
1は溶接終了後の溶接用トーチ22の退避点である。
【0023】
【0024】進入点a1は、これらの溶接継手のパター
ン毎に容易に設定することが可能であり、また概略の位
置でよく、設定が容易である。したがって作業者はこの
進入点a1のティーチングのために、ロボット12に接
近する必要はなく、したがって安全性が確保される。
ン毎に容易に設定することが可能であり、また概略の位
置でよく、設定が容易である。したがって作業者はこの
進入点a1のティーチングのために、ロボット12に接
近する必要はなく、したがって安全性が確保される。
【0025】図1において各ティーチングを行う点a1
〜f1,g〜u,34,35における溶接用トーチ22
の姿勢は、溶接継手パターン毎に予め設定しておくこと
が可能であり、検出された2平面、たとえばA,Bの傾
きなどによって自動的に生成することができる。このよ
うな実施例によれば、わずか1点の教示、すなわち進入
点a1の教示と、図3に示される溶接継手のパターンの
指示だけで、作業者の手動による教示は完了し、したが
って教示作業の大幅な簡略化が可能である。また進入点
a1の教示は、上述のように、概略でよいので、作業者
がロボット12に接近して作業する必要がなくなり、安
全性が確保される。
〜f1,g〜u,34,35における溶接用トーチ22
の姿勢は、溶接継手パターン毎に予め設定しておくこと
が可能であり、検出された2平面、たとえばA,Bの傾
きなどによって自動的に生成することができる。このよ
うな実施例によれば、わずか1点の教示、すなわち進入
点a1の教示と、図3に示される溶接継手のパターンの
指示だけで、作業者の手動による教示は完了し、したが
って教示作業の大幅な簡略化が可能である。また進入点
a1の教示は、上述のように、概略でよいので、作業者
がロボット12に接近して作業する必要がなくなり、安
全性が確保される。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、アーク溶接ロボット1
2の作業端21に溶接用トーチ22を取付け、センサと
しての働きを兼ねさせ、入力手段24によって8種類の
溶接継手のパターン(イ)〜(チ)を選択して入力する
とともに、溶接用トーチ22の進入点a1を入力するこ
とによって、溶接用トーチ22の先端部を、第1および
第2平面A,B上の各3点に接触させて、これらの第1
および第2平面A,Bの方程式を得て溶接線25,26
a,26b,27,28,8,29,30を求めるとと
もに、第3平面C上の1点に溶接用トーチ22を接触し
てその第3平面Cを検出し、これによって始端34、姿
勢変更点c1、溶接経路中間点d1、終端35および退
避点f1を求めるとともに、それらの姿勢を予め設定し
ておくことによって、自動的な教示が行われる。これに
よってアーク溶接ロボット12の教示作業を大幅に簡略
化することが可能になる。このようにして作業者がロボ
ット12の作業端に常時近接して作業を行う必要がな
く、そのためアーク溶接ロボット12の不所望な動作に
よって作業者が危険な状態に陥ることがなく、安全性が
確保される。
2の作業端21に溶接用トーチ22を取付け、センサと
しての働きを兼ねさせ、入力手段24によって8種類の
溶接継手のパターン(イ)〜(チ)を選択して入力する
とともに、溶接用トーチ22の進入点a1を入力するこ
とによって、溶接用トーチ22の先端部を、第1および
第2平面A,B上の各3点に接触させて、これらの第1
および第2平面A,Bの方程式を得て溶接線25,26
a,26b,27,28,8,29,30を求めるとと
もに、第3平面C上の1点に溶接用トーチ22を接触し
てその第3平面Cを検出し、これによって始端34、姿
勢変更点c1、溶接経路中間点d1、終端35および退
避点f1を求めるとともに、それらの姿勢を予め設定し
ておくことによって、自動的な教示が行われる。これに
よってアーク溶接ロボット12の教示作業を大幅に簡略
化することが可能になる。このようにして作業者がロボ
ット12の作業端に常時近接して作業を行う必要がな
く、そのためアーク溶接ロボット12の不所望な動作に
よって作業者が危険な状態に陥ることがなく、安全性が
確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の溶接されるべき部材9,1
0を示す斜視図である。
0を示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施例のロボット12とそのコント
ローラ23とを示す斜視図である。
ローラ23とを示す斜視図である。
【図3】溶接継手のパターンを示す図である。
【図4】図1〜図3に示される実施例の電気的構成を示
す簡略化したブロック図である。
す簡略化したブロック図である。
【図5】図1〜図4に示される実施例の動作を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図6】先行技術の教示作業を説明するための斜視図で
ある。
ある。
9,10,11 部材 12 ロボット 21 作業端 22 溶接用トーチ 23 コントローラ 24 入力手段 32 溶接制御手段 33 センサ
Claims (1)
- 【請求項1】 (a)固定位置に設けられたベース15
に、腰回転JT1を行う基台16が設けられ、 基台16には、肩回転JT2を行う第1アーム17が設
けられ、 第1アーム17には、肘回転JT3を行う第3アーム1
8が設けられ、 第2アーム18には、手首回転JT4を行う第1ハウジ
ング19が設けられ、 第1ハウジング19には、手首曲げJT5を行う第2ハ
ウジング20が設けられ、 第2ハウジング20には、手首捻りJT6を行う作業端
21が設けられ、 作業端21に溶接用トーチ22が取付けられるアーク溶
接ロボット12を準備し、 (b)入力手段24によって、 (b1)平板2枚だけから構成される溶接線25を有す
る第1突合せ溶接継手(イ)と、 平板の2枚から構成される溶接線26aの始端を遮る平
板がある第2突合せ溶接継手(ロ)と、 平板2枚から構成される溶接線26bの終端を遮る平板
がある第3突合せ溶接継手(ハ)と、 平板の2枚から構成される溶接線27の始端と終端との
両端をそれぞれ遮る2枚の平板がある第4突合せ溶接継
手(ニ)と、 2枚の平板だけから構成される溶接線28を有する第1
隅肉溶接継手(ホ)と、 平板9,10の2枚から構成される溶接線8の始端を遮
る平板がある第2隅肉溶接継手(ヘ)と、 平板2枚から構成される溶接線29の終端を遮る第3隅
肉溶接継手(ト)と、 平板2枚から構成される溶接線30の始端と終端との両
端をそれぞれ遮る2枚の平板がある第4隅肉溶接継手
(チ)との各溶接パターン(イ)〜(チ)を選択して入
力し、 (b2)溶接用トーチ22の溶接継手への溶接用トーチ
22の進入点a1を入力し、 (c)溶接用トーチ22の先端部を、溶接線25,26
a,26b,27,28,8,29,30を構成する2
枚の前記平板における各平板毎の第1平面A上および第
2平面B上の相互に異なる3点に接触させて、これらの
各3点のロボット座標系における座標を検出し、各第1
および第2平面A,Bの方程式を得、 これらの各第1および第2平面A,Bの方程式によって
第1および第2平面A,Bの交差する溶接線25,26
a,26b,27,28,8,29,30を求め、 (d)ここで、第2突合せ溶接継手(ロ)における始端
を遮る平板と、 第3突合せ溶接継手(ハ)における終端を遮る平板と、 第4突合せ溶接継手(ニ)における始端と終端との両端
を遮る平板と、 第2隅肉溶接継手(ヘ)における始端を遮る平板11
と、 第3隅肉溶接継手(ト)における終端を遮る平板と、 第4隅肉溶接継手(チ)における始端と終端との各両端
を遮る平板との溶接線26a,26b,27;8,2
9,30側の第3平面Cは、第1平面Aおよび第2平面
Bに垂直であり、 (e)溶接用トーチ22を第3平面C上の1点にのみ接
触して第3平面Cを検出し、 (f)溶接線25,26a,26b,27,28,8,
29,30に沿って溶接用トーチ22を走査することに
よって、溶接継手の始端34と終端35とを検出し、 (g)さらに、第1および第2平面A,Bの傾き、なら
びに溶接継手のパターンから、 (g1)溶接用トーチ22が溶接線の始端もしくは終端
または始端および終端の両端を遮る平板11に干渉しな
い姿勢変更点c1と、 その姿勢変更点c1と終端35との間の溶接経路中間点
d1と、 溶接終了後の溶接用トーチ22の退避点f1とを求める
とともに、 (g2)進入点a1、姿勢変更点c1、溶接経路中間点
d1、退避点f1、 始端34および終点35における溶接用トーチの姿勢を
予め設定しておき、 (h)アーク溶接ロボット12によって、進入点a1か
ら始端34、姿勢変更点c1、溶接経路中間点d1およ
び終端35を経て退避点f1に溶接用トーチ22を移動
し、 始端34から終端35までにおいて、溶接電圧、溶接電
流および時間を含む溶接条件の制御を行い、 (i)溶接変更点c1以降では、干渉の可能性がなくな
ることによって溶接線の溶接に適した姿勢に溶接用トー
チ22を復帰させることを特徴とするアーク溶接ロボッ
トの教示方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3100916A JP2566691B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | アーク溶接ロボットの教示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3100916A JP2566691B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | アーク溶接ロボットの教示方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0569132A JPH0569132A (ja) | 1993-03-23 |
JP2566691B2 true JP2566691B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=14286667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3100916A Expired - Fee Related JP2566691B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | アーク溶接ロボットの教示方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2566691B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006049957A1 (de) * | 2006-10-19 | 2008-04-24 | Abb Ag | System und Verfahren zur Kalibrierung einer Handhabungsvorrichtung |
JP4850759B2 (ja) * | 2007-03-09 | 2012-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | ロボット制御方法 |
JP4981513B2 (ja) * | 2007-05-08 | 2012-07-25 | 三菱重工業株式会社 | 溶接方法、溶接装置 |
JP6603289B2 (ja) * | 2017-10-27 | 2019-11-06 | ファナック株式会社 | ロボット、ロボットシステム、およびロボットの座標系設定方法 |
JP2019150930A (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 国立大学法人 筑波大学 | 溶接ロボット動作教示システム、溶接ロボット動作教示方法およびプログラム |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62275575A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 溶接部のタツチセンシング方法 |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP3100916A patent/JP2566691B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0569132A (ja) | 1993-03-23 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |