JP2935600B2 - センサを用いた溶接トーチの姿勢制御装置 - Google Patents
センサを用いた溶接トーチの姿勢制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接線の位置をリアル
タイムで検出することのできるセンサを取り付けた溶接
ロボットにおける溶接トーチ姿勢制御装置に関する。
タイムで検出することのできるセンサを取り付けた溶接
ロボットにおける溶接トーチ姿勢制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接ロボット等においては、ロボツトに
レーザセンサ等のセンサを取り付け、該センサによって
リアルタイムで溶接線位置を検出し、その測定結果を制
御装置に送り、溶接線を追跡するようにしている。例え
ば、図６はレーザセンサの構造を示す図で、１０は検出
部で、レーザ発振器１１，レーザビームをスキャンさせ
る揺動ミラー（ガルバノメータ）１２，反射光を捕らえ
て受光素子１４に像を作る光学系１３を有し、制御部２
０には、レーザ発振器１１を駆動しレーザビームを発生
させるレーザ駆動部２１，揺動ミラー１２を揺動させる
ミラー操作部２２，受光素子１４で受光した位置から、
検出対象物位置を検出する信号検出部２３で構成されて
いる。
レーザセンサ等のセンサを取り付け、該センサによって
リアルタイムで溶接線位置を検出し、その測定結果を制
御装置に送り、溶接線を追跡するようにしている。例え
ば、図６はレーザセンサの構造を示す図で、１０は検出
部で、レーザ発振器１１，レーザビームをスキャンさせ
る揺動ミラー（ガルバノメータ）１２，反射光を捕らえ
て受光素子１４に像を作る光学系１３を有し、制御部２
０には、レーザ発振器１１を駆動しレーザビームを発生
させるレーザ駆動部２１，揺動ミラー１２を揺動させる
ミラー操作部２２，受光素子１４で受光した位置から、
検出対象物位置を検出する信号検出部２３で構成されて
いる。
【０００３】レーザ駆動部２１により、レーザ発振器１
１を駆動し、レーザビームを発生させると共に、ミラー
操作部２２を駆動し揺動ミラー１２を揺動させて、レー
ザ発振器１１から発生するレーザビームをワーク３０上
に当て走査させる。ワーク３０上で拡散反射したレーザ
ビームは光学系１３により、対象物上の反射位置に応じ
て、受光素子１４上に像を作ることになる。この受光素
子１４上の位置から三角測量の原理を用いて対象物との
距離を測定する。そして、上記揺動ミラーを１回走査
（１片側揺動）させることにより、レーザビーム走査方
向の対象物の断面データを得て、この断面データより溶
接線位を求めるようにしている（詳細は特願平３−１６
５０３８号（特開平５−２６１１９号公報），特願平３
−２４０４７３号（特開平５−５２５１６号公報）等参
照）。
１を駆動し、レーザビームを発生させると共に、ミラー
操作部２２を駆動し揺動ミラー１２を揺動させて、レー
ザ発振器１１から発生するレーザビームをワーク３０上
に当て走査させる。ワーク３０上で拡散反射したレーザ
ビームは光学系１３により、対象物上の反射位置に応じ
て、受光素子１４上に像を作ることになる。この受光素
子１４上の位置から三角測量の原理を用いて対象物との
距離を測定する。そして、上記揺動ミラーを１回走査
（１片側揺動）させることにより、レーザビーム走査方
向の対象物の断面データを得て、この断面データより溶
接線位を求めるようにしている（詳細は特願平３−１６
５０３８号（特開平５−２６１１９号公報），特願平３
−２４０４７３号（特開平５−５２５１６号公報）等参
照）。
【０００４】このようなレーザセンサを用いて溶接線位
置をリアルタイムで検出し、溶接線を追跡して溶接を行
う溶接ロボットにおいては、トーチ先端を溶接線上に位
置するように制御するだけで、トーチの姿勢は初めに教
示された状態を維持するだけである。
置をリアルタイムで検出し、溶接線を追跡して溶接を行
う溶接ロボットにおいては、トーチ先端を溶接線上に位
置するように制御するだけで、トーチの姿勢は初めに教
示された状態を維持するだけである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】溶接を行う場合、最適
な溶接を得るには溶接条件に応じて、トーチを進行方
向、すなわち溶接線方向に前方向もしくは後方向に前進
角もしくは後進角（以下トーチ角度という）だけ傾ける
必要がある。しかし、従来の溶接ロボットではトーチ姿
勢は教示された姿勢を保持し、溶接線（溶接線の傾き
等）が変化しても、トーチ姿勢は変化せず上記トーチ角
度は溶接線の変化に合わせて変化することはない。例え
ば、図２に示すような曲面ワークの溶接線Ｌに対して溶
接を行う場合、トーチ姿勢が一定であるとトーチ角度は
大きく変化することになる。図２において、１はトー
チ、２はレーザセンサ、３はワイヤ、Ｌは溶接線であ
る。図２のような溶接線Ｌに対してＡ点からＢ点まで溶
接を行う場合に、Ａ点でトーチ姿勢を教示しても、溶接
線Ｌが変化し、トーチ１に対するワークの角度（トーチ
角度）も変化することになるので、溶接条件にあったト
ーチ角度をＡ点で教示していても、Ｂ点まで移動する途
中において、ワークに対する最適なトーチ角度で溶接が
行われないことになる。そのため、従来の方法では、教
示点を増加して、トーチ角度を最適な状態にする必要が
ある。
な溶接を得るには溶接条件に応じて、トーチを進行方
向、すなわち溶接線方向に前方向もしくは後方向に前進
角もしくは後進角（以下トーチ角度という）だけ傾ける
必要がある。しかし、従来の溶接ロボットではトーチ姿
勢は教示された姿勢を保持し、溶接線（溶接線の傾き
等）が変化しても、トーチ姿勢は変化せず上記トーチ角
度は溶接線の変化に合わせて変化することはない。例え
ば、図２に示すような曲面ワークの溶接線Ｌに対して溶
接を行う場合、トーチ姿勢が一定であるとトーチ角度は
大きく変化することになる。図２において、１はトー
チ、２はレーザセンサ、３はワイヤ、Ｌは溶接線であ
る。図２のような溶接線Ｌに対してＡ点からＢ点まで溶
接を行う場合に、Ａ点でトーチ姿勢を教示しても、溶接
線Ｌが変化し、トーチ１に対するワークの角度（トーチ
角度）も変化することになるので、溶接条件にあったト
ーチ角度をＡ点で教示していても、Ｂ点まで移動する途
中において、ワークに対する最適なトーチ角度で溶接が
行われないことになる。そのため、従来の方法では、教
示点を増加して、トーチ角度を最適な状態にする必要が
ある。
【０００６】そこで本発明の目的は、溶接中トーチ角度
を常に最適トーチ角度に保持できるセンサを用いた溶接
トーチの姿勢制御装置を提供することにある。
を常に最適トーチ角度に保持できるセンサを用いた溶接
トーチの姿勢制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、トーチ位置と
上記センサで検出した溶接線位置とにより溶接線に対す
るトーチ角度を求める手段と、該トーチ角度が教示トー
チ角度になるようにトーチ姿勢を制御する制御手段とを
備え、トーチ角度が教示トーチ角度になるようにトーチ
姿勢を制御する。特に、トーチ位置とセンサ間は所定距
離があり、トーチ位置とセンサで検出される溶接線位置
の間にはすでにセンサで検出した溶接線位置が複数ある
ことになる。そのため、センサで検出した溶接線位置を
順次記憶手段に記憶しておき、前記トーチ角度を求める
手段は、トーチ位置と上記記憶手段に記憶するトーチ位
置に一番近い溶接線位置によりトーチ目標位置を求める
ようにして、より精度を向上させる。また、トーチ姿勢
を急激に変えると発振する恐れがあるため、前記制御手
段は現時点のトーチ姿勢より目標トーチ姿勢に移動させ
るときには設定ゲインを掛けて徐々に移動させるように
する。
上記センサで検出した溶接線位置とにより溶接線に対す
るトーチ角度を求める手段と、該トーチ角度が教示トー
チ角度になるようにトーチ姿勢を制御する制御手段とを
備え、トーチ角度が教示トーチ角度になるようにトーチ
姿勢を制御する。特に、トーチ位置とセンサ間は所定距
離があり、トーチ位置とセンサで検出される溶接線位置
の間にはすでにセンサで検出した溶接線位置が複数ある
ことになる。そのため、センサで検出した溶接線位置を
順次記憶手段に記憶しておき、前記トーチ角度を求める
手段は、トーチ位置と上記記憶手段に記憶するトーチ位
置に一番近い溶接線位置によりトーチ目標位置を求める
ようにして、より精度を向上させる。また、トーチ姿勢
を急激に変えると発振する恐れがあるため、前記制御手
段は現時点のトーチ姿勢より目標トーチ姿勢に移動させ
るときには設定ゲインを掛けて徐々に移動させるように
する。
【０００８】
【作用】図３に示すように、ワーク（溶接線Ｌ）に対す
るトーチ１の角度（前進角または後進角）θは溶接条件
等によって最適値がある。そこで、トーチの位置（ワイ
ヤ先端点位置）Ｐｔとセンサ２で検出される溶接線位置
Ｐｗ、及びセンサ座標系の原点Ｐｓよりトーチ角度θを
求め、このトーチ角度θが教示したトーチ角度αにから
ずれると、トーチ姿勢をトーチ角度が教示角度αになる
ように（θ−α）だけ移動させトーチ角度が教示角度α
に常になるように補正するようにする。そして、センサ
で検出される溶接線位置の中からその時点におけるトー
チ位置の進行方向の一番近い位置よりトーチ目標位置を
求める。また、トーチ姿勢を変えるときには、設定ゲイ
ン（１より小さい値）を掛けて徐々に移動させる。
るトーチ１の角度（前進角または後進角）θは溶接条件
等によって最適値がある。そこで、トーチの位置（ワイ
ヤ先端点位置）Ｐｔとセンサ２で検出される溶接線位置
Ｐｗ、及びセンサ座標系の原点Ｐｓよりトーチ角度θを
求め、このトーチ角度θが教示したトーチ角度αにから
ずれると、トーチ姿勢をトーチ角度が教示角度αになる
ように（θ−α）だけ移動させトーチ角度が教示角度α
に常になるように補正するようにする。そして、センサ
で検出される溶接線位置の中からその時点におけるトー
チ位置の進行方向の一番近い位置よりトーチ目標位置を
求める。また、トーチ姿勢を変えるときには、設定ゲイ
ン（１より小さい値）を掛けて徐々に移動させる。
【０００９】
【実施例】図３〜図５は本発明の一実施例におけるトー
チ角度θ及びトーチ角度制御方法の説明図である。図３
において、ワーク表面（溶接線Ｌ上）に当接したトーチ
１の先端（ワイヤ先端）をＰｔ、レーザセンサ２でワー
ク表面（溶接線Ｌ上）を検出した位置をＰｗ、このレー
ザセンサ２のサンサ座標系の原点位置をＰｓとしたと
き、トーチ先端点Ｐｔとセンサ座標系原点位置Ｐｓを結
ぶ線と、トーチ先端点Ｐｔとセンサが検出したワーク位
置Ｐｗとを結ぶ線とのなす角をトーチ角度θとする。ま
た、センサ座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）とトーチ座標系
（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）を本実施例では図４に示すように
定義する。すなわち、トーチ座標系の原点はトーチ先端
点（ワイヤ先端点）Ｐｔとし、トーチ座標系とセンサ座
標系の各軸は同じ方向とする。また、本実施例では、セ
ンサ座標系の原点をトーチ座標系の原点からＸ軸方向の
みシフトした点としている（必ずしも、センサ座標系原
点をこのような位置に設定する必要がないが、説明を簡
単にするためにこのように設定する）。なお、図４にお
いて、トーチ座標系及びセンサ座標系のＹ軸の方向は紙
面垂直方向で紙面裏面から表面への方向を正の方向とし
ている。そして、上記トーチ角度θはトーチ座標系のＹ
ｔ軸の右ねじ回転方向を正の方向としており、図３に示
すトーチ角度θ（＝α）は逆方向に回転した値であるの
で負の値である。
チ角度θ及びトーチ角度制御方法の説明図である。図３
において、ワーク表面（溶接線Ｌ上）に当接したトーチ
１の先端（ワイヤ先端）をＰｔ、レーザセンサ２でワー
ク表面（溶接線Ｌ上）を検出した位置をＰｗ、このレー
ザセンサ２のサンサ座標系の原点位置をＰｓとしたと
き、トーチ先端点Ｐｔとセンサ座標系原点位置Ｐｓを結
ぶ線と、トーチ先端点Ｐｔとセンサが検出したワーク位
置Ｐｗとを結ぶ線とのなす角をトーチ角度θとする。ま
た、センサ座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）とトーチ座標系
（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）を本実施例では図４に示すように
定義する。すなわち、トーチ座標系の原点はトーチ先端
点（ワイヤ先端点）Ｐｔとし、トーチ座標系とセンサ座
標系の各軸は同じ方向とする。また、本実施例では、セ
ンサ座標系の原点をトーチ座標系の原点からＸ軸方向の
みシフトした点としている（必ずしも、センサ座標系原
点をこのような位置に設定する必要がないが、説明を簡
単にするためにこのように設定する）。なお、図４にお
いて、トーチ座標系及びセンサ座標系のＹ軸の方向は紙
面垂直方向で紙面裏面から表面への方向を正の方向とし
ている。そして、上記トーチ角度θはトーチ座標系のＹ
ｔ軸の右ねじ回転方向を正の方向としており、図３に示
すトーチ角度θ（＝α）は逆方向に回転した値であるの
で負の値である。
【００１０】そこで、ワーク（溶接線Ｌ）に対してトー
チ角度を図３に示すようにθ＝α（ただしα＜０であ
る）として教示しているときに、図５に示すようにワー
ク表面（溶接線Ｌ）が変化しトーチ角度がθとなり教示
トーチ角度αではなくなった場合、トーチ１をトーチ座
標系におけるＹｔ軸回りに（θ−α）だけ回転させれば
教示角度αとなる。図３及び図５においては、教示トー
チ角度θ＝αで負の値であるから、（θ−α）＝（θ＋
｜α｜）だけ回転させれば良いことになる。すなわち、
トーチ１を右ねじ方向に（図５中反時計方向に）（θ＋
｜α｜）だけ回転させれば、トーチ角度は教示角度のα
となる。
チ角度を図３に示すようにθ＝α（ただしα＜０であ
る）として教示しているときに、図５に示すようにワー
ク表面（溶接線Ｌ）が変化しトーチ角度がθとなり教示
トーチ角度αではなくなった場合、トーチ１をトーチ座
標系におけるＹｔ軸回りに（θ−α）だけ回転させれば
教示角度αとなる。図３及び図５においては、教示トー
チ角度θ＝αで負の値であるから、（θ−α）＝（θ＋
｜α｜）だけ回転させれば良いことになる。すなわち、
トーチ１を右ねじ方向に（図５中反時計方向に）（θ＋
｜α｜）だけ回転させれば、トーチ角度は教示角度のα
となる。
【００１１】一方、ロボットのベース座標系に対するト
ーチ座標系は次ぎの数式１で表される。
ーチ座標系は次ぎの数式１で表される。
【００１２】
【数１】 なお、数式１は、マニピュレータの位置、姿勢を表すた
めに一般的に採用されている変換行列であり、（ａｘ，
ａｙ，ａｚ）は図４のトーチ座標系におけるＺ軸方向に
とったアプローチベクトルＡのベース座標系のＸ，Ｙ，
Ｚ軸成分、（ｏｘ，ｏｙ，ｏｚ）はトーチ座標系におけ
るＸ軸方向にとったオリエンテーションベクトルＯのベ
ース座標系のＸ，Ｙ，Ｚ軸成分、同様に（ｎｘ，ｎｙ，
ｎｚ）はトーチ座標系のＹ軸方向にとったノーマルベク
トルＮのベース座標系のＸ，Ｙ，Ｚ軸成分である。又、
（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）はベース座標系からみたトーチ座
標系の原点位置ベクトル、すなわちトーチ先端位置ベク
トルＰを表している。また、トーチ１をトーチ座標系の
Ｙｔ軸回りに（θ−α）だけ回転させたときの行列Ｔｒ
ｔは次の数式２で表される。
めに一般的に採用されている変換行列であり、（ａｘ，
ａｙ，ａｚ）は図４のトーチ座標系におけるＺ軸方向に
とったアプローチベクトルＡのベース座標系のＸ，Ｙ，
Ｚ軸成分、（ｏｘ，ｏｙ，ｏｚ）はトーチ座標系におけ
るＸ軸方向にとったオリエンテーションベクトルＯのベ
ース座標系のＸ，Ｙ，Ｚ軸成分、同様に（ｎｘ，ｎｙ，
ｎｚ）はトーチ座標系のＹ軸方向にとったノーマルベク
トルＮのベース座標系のＸ，Ｙ，Ｚ軸成分である。又、
（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）はベース座標系からみたトーチ座
標系の原点位置ベクトル、すなわちトーチ先端位置ベク
トルＰを表している。また、トーチ１をトーチ座標系の
Ｙｔ軸回りに（θ−α）だけ回転させたときの行列Ｔｒ
ｔは次の数式２で表される。
【００１３】
【数２】 よって回転後のトーチ座標系Ｐtb´は次ぎの数式３とな
る。
る。
【００１４】
【数３】 なお、上記数式３において、Ｃ＝ｃｏｓ（θ−α）、Ｓ
＝ｓｉｎ（θ−α）である。次ぎにトーチの現在位置Ｐ
（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）よりトーチが移動すべき位置Ｐ´
（ｐｘ´，ｐｙ´，ｐｚ´）を求めるが、これは従来と
同様で、レーザセンサ２で検出した溶接線位置Ｐｗによ
って求める。現在位置Ｐよりレーザセンサ２がその時点
で検出している溶接線位置Ｐｗ方向にトーチを移動させ
ればよいが、トーチ先端とレーザセンサ２が検出する位
置は所定間隔離れており、その時点でレーザセンサ２で
検出した溶接線位置Ｐｗとトーチ先端位置Ｐｔ間にはす
でに検出した溶接線位置が複数存在することになる。そ
こで、レーザセンサ２が所定周期毎検出した溶接線位置
Ｐｗをバッファに記憶すると共に、該バッファに記憶す
る最も古い溶接線位置を読みだし、該バッフアからこの
読み出した溶接線位置を消去する処理を行い、現在のト
ーチ位置Ｐｔに最も近い検出溶接線位置を求める。この
溶接線位置をｗとし、指令された溶接速度をｖとする
と、次ぎにトーチが移動すべき目標位置Ｐ´は次ぎの数
式４によって求められる。
＝ｓｉｎ（θ−α）である。次ぎにトーチの現在位置Ｐ
（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）よりトーチが移動すべき位置Ｐ´
（ｐｘ´，ｐｙ´，ｐｚ´）を求めるが、これは従来と
同様で、レーザセンサ２で検出した溶接線位置Ｐｗによ
って求める。現在位置Ｐよりレーザセンサ２がその時点
で検出している溶接線位置Ｐｗ方向にトーチを移動させ
ればよいが、トーチ先端とレーザセンサ２が検出する位
置は所定間隔離れており、その時点でレーザセンサ２で
検出した溶接線位置Ｐｗとトーチ先端位置Ｐｔ間にはす
でに検出した溶接線位置が複数存在することになる。そ
こで、レーザセンサ２が所定周期毎検出した溶接線位置
Ｐｗをバッファに記憶すると共に、該バッファに記憶す
る最も古い溶接線位置を読みだし、該バッフアからこの
読み出した溶接線位置を消去する処理を行い、現在のト
ーチ位置Ｐｔに最も近い検出溶接線位置を求める。この
溶接線位置をｗとし、指令された溶接速度をｖとする
と、次ぎにトーチが移動すべき目標位置Ｐ´は次ぎの数
式４によって求められる。
【００１５】
【数４】 なお、数式４において「Ｐからｗへの単位ベクトル」と
は、Ｐからｗのベクトルで、その絶対値が１のベクトル
である。例えば、Ｐからｗへのベクトルが「ａ」で直交
する３つの軸の成分がａ１，ａ２，ａ３とすると、｜ａ
｜＝√（ａ１ ２ ＋ａ２ ２ ＋ａ３ ２ ）が１となるベクトル
である。その結果、現在のトーチの位置姿勢より、次の
移動位置へ移動する目標位置，姿勢は上記数式３，数式
４より次の数式５に示されるようになる。
は、Ｐからｗのベクトルで、その絶対値が１のベクトル
である。例えば、Ｐからｗへのベクトルが「ａ」で直交
する３つの軸の成分がａ１，ａ２，ａ３とすると、｜ａ
｜＝√（ａ１ ２ ＋ａ２ ２ ＋ａ３ ２ ）が１となるベクトル
である。その結果、現在のトーチの位置姿勢より、次の
移動位置へ移動する目標位置，姿勢は上記数式３，数式
４より次の数式５に示されるようになる。
【００１６】
【数５】 このようにしてトーチ１が次ぎに移動すべき目標位置，
姿勢が上記数式５で求まると、従来の動作制御と同様
に、逆変換を行ってロボットの各軸の移動量を計算し、
各軸を駆動すればよい。ただし、トーチ角度を（θ−
α）の値そのまま移動させると発振する恐れが生じるの
で、実際には、ゲインｇを掛けた値ｇ（θ−α）で移動
させ、徐々にトーチ角度を教示角度αに移動させるよう
にする。このゲインｇは「１」よりも小さい値で、実験
によってきめる。
姿勢が上記数式５で求まると、従来の動作制御と同様
に、逆変換を行ってロボットの各軸の移動量を計算し、
各軸を駆動すればよい。ただし、トーチ角度を（θ−
α）の値そのまま移動させると発振する恐れが生じるの
で、実際には、ゲインｇを掛けた値ｇ（θ−α）で移動
させ、徐々にトーチ角度を教示角度αに移動させるよう
にする。このゲインｇは「１」よりも小さい値で、実験
によってきめる。
【００１７】図１は、上述したトーチの位置姿勢制御を
行うロボット制御装置のプロセッサが実施する処理のフ
ローチャートである。なお、ロボット及びロボット制御
装置の構成は従来のレーザセンサを用いた溶接ロボット
の構成と同一であるので、そのハードウエアは省略す
る。
行うロボット制御装置のプロセッサが実施する処理のフ
ローチャートである。なお、ロボット及びロボット制御
装置の構成は従来のレーザセンサを用いた溶接ロボット
の構成と同一であるので、そのハードウエアは省略す
る。
【００１８】まず、プロセッサはトーチ１をプログラム
で設定された姿勢及び溶接開始位置にトーチ１を移動さ
せる（ステップＳ１）。そして、レーザセンサ２によっ
て溶接線位置Ｐｗを求め溶接線開始位置Ｐｔと検出した
溶接線位置Ｐｗよりトーチ角度θを求めこの角度を教示
トーチ角度αとして記憶する（ステップＳ２，Ｓ３）。
図３，図５の例では、この教示トーチ角度は負の値であ
る。
で設定された姿勢及び溶接開始位置にトーチ１を移動さ
せる（ステップＳ１）。そして、レーザセンサ２によっ
て溶接線位置Ｐｗを求め溶接線開始位置Ｐｔと検出した
溶接線位置Ｐｗよりトーチ角度θを求めこの角度を教示
トーチ角度αとして記憶する（ステップＳ２，Ｓ３）。
図３，図５の例では、この教示トーチ角度は負の値であ
る。
【００１９】次ぎに、溶接指令を出力し溶接を開始し
（ステップＳ４）、レーザセンサ２が検出した溶接線位
置Ｐｗを記憶するバッファより現時点のトーチ位置に一
番近い溶接線位置ｗを読みだし、現時点のトーチ位置
Ｐ，設定溶接速度ｖ及び読み出した溶接線位置ｗより上
記数式４の演算を行い目標移動位置Ｐ´を求める（ステ
ップＳ５）。さらに、現時点のトーチ位置と読み出した
溶接線位置ｗよりトーチ角度θを求め数式３の演算を行
うことによってトーチ姿勢を求める（ステップＳ６）。
次ぎに、求められた目標移動位置及び姿勢にトーチ１を
移動させる（ステップＳ７）。この場合トーチ姿勢の移
動量（θ−α）に対して設定ゲインｇを掛けてトーチ姿
勢を徐々に移動させる。以下、溶接終了まで（ステップ
Ｓ８）、ステップＳ５〜Ｓ８の処理を繰り返し実行す
る。
（ステップＳ４）、レーザセンサ２が検出した溶接線位
置Ｐｗを記憶するバッファより現時点のトーチ位置に一
番近い溶接線位置ｗを読みだし、現時点のトーチ位置
Ｐ，設定溶接速度ｖ及び読み出した溶接線位置ｗより上
記数式４の演算を行い目標移動位置Ｐ´を求める（ステ
ップＳ５）。さらに、現時点のトーチ位置と読み出した
溶接線位置ｗよりトーチ角度θを求め数式３の演算を行
うことによってトーチ姿勢を求める（ステップＳ６）。
次ぎに、求められた目標移動位置及び姿勢にトーチ１を
移動させる（ステップＳ７）。この場合トーチ姿勢の移
動量（θ−α）に対して設定ゲインｇを掛けてトーチ姿
勢を徐々に移動させる。以下、溶接終了まで（ステップ
Ｓ８）、ステップＳ５〜Ｓ８の処理を繰り返し実行す
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、溶接線位置をセンサによって
自動的に求め、かつトーチ角度も自動的に常に求め、該
求めたトーチ角度が設定トーチ角度になるようにリアル
タイムで制御するから、ワーク（溶接線）に対して教示
された最適トーチ角度に溶接中常に保持され、均一な溶
接結果を得ることができる。ワーク形状のバラツキがあ
っても、また溶接中の熱でワークが変形し溶接線が変動
しても、変動した溶接線位置はセンサでリアルタイムで
検出され、かつトーチ角度もこの検出された溶接線位置
によって求められ、設定トーチ角度になるようにリアル
タイムで制御されるから、ワーク形状のばらつきやワー
ク変形に対しても最適のトーチ角度を保持して正確に、
かつ品質良く溶接することができる。
自動的に求め、かつトーチ角度も自動的に常に求め、該
求めたトーチ角度が設定トーチ角度になるようにリアル
タイムで制御するから、ワーク（溶接線）に対して教示
された最適トーチ角度に溶接中常に保持され、均一な溶
接結果を得ることができる。ワーク形状のバラツキがあ
っても、また溶接中の熱でワークが変形し溶接線が変動
しても、変動した溶接線位置はセンサでリアルタイムで
検出され、かつトーチ角度もこの検出された溶接線位置
によって求められ、設定トーチ角度になるようにリアル
タイムで制御されるから、ワーク形状のばらつきやワー
ク変形に対しても最適のトーチ角度を保持して正確に、
かつ品質良く溶接することができる。
【図１】本発明の一実施例のロボット制御装置のプロセ
ッサが実施するトーチ位置・姿勢制御のフローチャート
である。
ッサが実施するトーチ位置・姿勢制御のフローチャート
である。
【図２】トーチ角度が変化することの説明図である。
【図３】本発明の一実施例におけるトーチ角度の説明図
である。
である。
【図４】本発明の一実施例におけるトーチ座標系とセン
サ座標系の説明図である。
サ座標系の説明図である。
【図５】同一実施例においてトーチ角度が変化したとき
のトーチ角度補正の説明図である。
のトーチ角度補正の説明図である。
【図６】同一実施例において使用するレーザセンサの概
要ブロック図である。
要ブロック図である。
１ トーチ ２ レーザセンサ ３ ワイヤ Ｌ 溶接線 Ｐｔ トーチ位置（ワイヤ先端点） Ｐｗ センサによる溶接線検出位置 Ｐｓ センサ座標系の原点 θ トーチ角度 α 教示トーチ角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇尾 宏志 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社 商品開発研 究所 内 (72)発明者 岩本 孝 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社 商品開発研 究所 内 (56)参考文献 特開 昭51−151647（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 9/12 331 B23K 9/127 508
Claims (3)
- 【請求項１】 ロボットに取り付けられたセンサでリア
ルタイムで溶接線位置を検出して溶接を行う溶接ロボッ
トの溶接トーチの姿勢制御装置であって、トーチ位置と
上記センサで検出した溶接線位置とにより溶接線進行方
向に対するトーチ角度を求める手段と、該トーチ角度が
教示トーチ角度になるようにトーチ姿勢を制御する制御
手段を備えたことを特徴とするセンサを用いた溶接トー
チの姿勢制御装置。 - 【請求項２】 上記センサで検出した溶接線位置を順次
記憶する記憶手段を備え、上記トーチ角を求める手段は
トーチ位置と上記記憶手段に記憶する該トーチ位置に一
番近い溶接線位置により上記トーチ角度を求める請求項
１記載のセンサを用いた溶接トーチの姿勢制御装置。 - 【請求項３】 上記制御手段は現時点のトーチ姿勢より
目標トーチ姿勢に設定ゲインをもって移動させる請求項
１または請求項２記載のセンサを用いた溶接トーチの姿
勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31135091A JP2935600B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | センサを用いた溶接トーチの姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31135091A JP2935600B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | センサを用いた溶接トーチの姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05123866A JPH05123866A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2935600B2 true JP2935600B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=18016097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31135091A Expired - Fee Related JP2935600B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | センサを用いた溶接トーチの姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2935600B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001162371A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-19 | Daihen Corp | トーチ姿勢制御方法及び装置及びアーク溶接用ロボット |
| DE10234242B4 (de) * | 2002-07-09 | 2005-10-27 | Airbus Deutschland Gmbh | Anordnung und Verfahren zur Regelung der Nahtlage eines laserstrahlgefügten Profils |
| JP5927212B2 (ja) | 2014-02-28 | 2016-06-01 | ファナック株式会社 | 溶接トーチ検出装置および溶接ロボットシステム |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP31135091A patent/JP2935600B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05123866A (ja) | 1993-05-21 |
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