JP5103147B2 - 溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法 - Google Patents

溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法 Download PDF

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Description

本発明は、溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法に関する。
厚板構造物の溶接で行われている多層盛溶接では、溶接区間を複数パスで繰り返し溶接する。そのため、各パスの教示点をすべて教示していては教示作業が膨大となるため、最下層の1パスの各教示点のみ教示し、2パス目以降は、1パス目の各教示点にオフセット値を加えることにより、教示作業の軽減が行われている。このオフセット値は、1パス目の各教示点での溶接線座標基準で指定される。
溶接線座標のX,Y軸は、図9に示すように教示点での溶接トーチのトーチ姿勢に依存しており、すなわち、溶接線座標のX軸をトーチ中心軸と一致させるようにしており、オフセット値と開先形状とは直接関係していない。そのため、オフセット値を決める場合、開先形状の図面から得られる理想的なオフセット値をそのまま採用することはできず、1パス目の教示点から2パス目や3パス目等の位置迄手動操作を行い、教示作業で決める必要がある。
なお、特許文献1では、レーザセンサを用いた多層盛溶接方法が開示されており、前記レーザセンサで開先形状を検出し、自動で溶接条件や2パス目以降のオフセット等の多層盛溶接条件を生成するようにしている。
特開平8−118022号公報
上記のように1パス目の教示点から2パス目や3パス目等の教示点に溶接トーチを手動操作により移動させて行う教示作業では、溶接線座標の下で手動操作するが、従来の溶接線座標は、溶接線を含む軸方向と、トーチ中心軸等の軸方向により設定される。ところが、溶接線以外の軸方向は開先形状とは関係なくトーチ姿勢に依存しているため、手動操作がしずらい問題があった。
なお、特許文献1は、レーザセンサ等を用いて開先形状を検出し、自動で溶接条件、オフセット値を設定するようにしているが、このような場合は、オフセット値が溶接線座標であるかどうかは問題にはならない。しかし、このように自動で溶接条件や2パス目以降のオフセット等の多層盛溶接条件生成機能を持たないアーク溶接ロボットでは、教示操作によりオフセット値を決めてやる必要がある。
本発明の目的は、自動でオフセット値の生成機能を持たないアーク溶接ロボットにおいて、多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を提供することにある。
又、本発明の他の目的は、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、好適に溶接線座標を設定することができる溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、溶接線を教示し、前記溶接線上の軸に直交するとともに開先形状に関係し、非トーチ中心軸である基準軸を教示するステップと、前記教示された溶接線上の軸と基準軸の両軸に共に直交する軸からなる溶接線座標を設定するステップを含み、前記基準軸が、前記開先形状を形成する面に含まれる軸、又は前記開先形状を形成する面間に位置する軸であり、前記溶接線上の軸が、溶接線上の1つの教示点と、該教示点に隣り合う教示点で教示されることを特徴とする溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法を要旨とするものである。
請求項の発明は、請求項1において、前記基準軸が、絶対座標系における大地と直交する軸と平行であることを特徴とする。
請求項の発明は、多層盛溶接の1パス目の各教示点で結ばれる線を溶接線とし、請求項1または請求項2に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法で溶接線座標を設定する第1ステップと、前記1パス目のm(m=1,……M)点目の教示点位置に前記溶接線座標を基準にして溶接トーチを手動操作で移動する第2ステップと、1パス目のm点目の教示点位置から2パス目以降の各パスの対応するオフセット予定位置へ前記溶接線座標を基準にして前記溶接トーチを手動操作で移動させ、前記各パスにおけるオフセット予定位置に前記溶接トーチが移動する毎に、該溶接トーチの位置を教示し、1パス目の位置姿勢との差分を、2パス目以降の各パスにおける前記溶接線座標を基準にしたオフセット値として記録する第3ステップを含むことを特徴とする溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を要旨とするものである。
請求項の発明は、請求項において、前記第2ステップで、1パス目のm点目の教示位置に移動した際に、m点から(m+1)点方向を新たな溶接線上の軸として溶接線上の軸を設定して、溶接線座標を更新することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値を教示する際、好適に溶接線座標を設定することができる。
また、基準軸が開先形状を形成する面に含まれる軸、又は開先形状を形成する面間に位置する軸である溶接線座標を好適に設定することができる。
また、溶接線上の軸が、溶接線上の1つの教示点と、該教示点に隣り合う教示点とで教示されることにより溶接線座標を好適に設定することができる。
請求項の発明によれば、絶対座標系における大地と直交する軸を基準軸とした溶接線座標を好適に設定することができる。
請求項の発明によれば、自動でオフセット値の生成機能を持たないアーク溶接ロボットにおいて、多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。
請求項の発明によれば、溶接線が非直線である場合に、隣接する教示点間を結ぶ線を新たな溶接線上の軸を設定することにより溶接線座標を更新でき、更新後の溶接線座標を基準にして2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。
本実施形態で使用する座標系について説明する。
図6は、マニピュレータ11に関するワールド座標系、ロボットベース座標系、ツール座標系及び溶接線座標系からなる各座標系との関係を図示した座標系関係図である。同図に示すように、マニピュレータ11はリンクL0〜L6と、関節軸K1〜K6を有する。
(ワールド座標系XΣ−YΣ−ZΣ
図6に示すように、ワールド座標系XΣ−YΣ−ZΣは、地面を基準にした座標系で、原点が地面に任意に定められた基準位置Σに設定され、重力の作用する向きと逆方向がZΣ軸とされ、水平面が基準面XΣ−YΣとした右手直交座標系である。ワールド座標系は絶対座標系に相当する。
(ロボットベース座標系Xw−Yw−Zw)
ロボットベース座標系(ベース座標系ともいう)Xw−Yw−Zwは、原点がマニピュレータ11の基準位置Wに設定され、マニピュレータ11が据え付けられたときのマニピュレータ11の底面と平行な水平面が基準面Xw−Ywとされ、基準面Xw−Ywからマニピュレータ11に向かう方向がZw軸とされた右手直交座標系である。
(ツール座標系Xt−Yt−Zt)
ツール座標系Xt−Yt−Ztは、原点がトーチ先端位置Tに設定され、トーチ先端位置Tからトーチ中心軸に沿った方向、すなわちマニピュレータ11のリンクのトーチ取付位置に向かう方向がZt軸とされた右手直交座標系である。
(大地溶接線座標系Xs−Ys−Zs)
大地溶接線座標系Xs−Ys−Zsは、原点が現在の溶接位置Sとされ、この溶接位置Sにおける溶接進行方向をZs軸とし、溶接位置Sを含み溶接進行方向軸Zsと直交する平面を溶接線直交平面Xs−Ysとする。又、大地溶接線座標系Xs−Ys−Zsは、重力の作用する向きと逆方向に向かうZΣ軸を含み溶接線直交平面Xs−Ysと直交する平面を溶接線垂直平面Xs−Zsとし、溶接線直交平面Xs−Ys及び溶接線垂直平面Xs−Zsに直交する平面を溶接線水平平面Ys−Zsとする右手直交座標系である。
ここで、大地溶接線座標は、溶接継手の開先形状に関係して設定されている。
具体的には、重力の作用する向きと逆方向に向かうワールド座標系のZΣ軸に平行であるとともに1パス目の教示点を通過するXs軸(基準軸)が、開先形状を形成する母材の一対の面間に位置するか、或いは、前記開先形状を形成する母材の面に含まれるように、大地溶接線座標が設定されている。この場合、開先形状は、例えば、T継手、すみ肉継手、V形,レ形等を挙げることができる。
なお、本実施形態では、図4に示すように、すみ肉継手を形成するために一対の板状のワーク16が互いに直交するように配置されて、開先形状を形成する一方のワーク(母材)16の面が、Xs軸を含むように配置されている。又、1パス目の教示点は、Zs軸が合致する溶接線上となる。
(各座標系の関係)
トーチ先端位置Tは、リンクL0〜L6のそれぞれの長さと関節軸K1〜K6のそれぞれの関節角度との機械的構造から定まる。ワールド座標系XΣ−YΣ−ZΣとロボットベース座標系Xw−Yw−Zwとツール座標系Xt−Yt−Ztとの位置姿勢関係は、Twt=Twb×Tbtで示される。
ここで、Twt,Twb,Tbtは下記の通りである。
Twt:ワールド座標系に対するツール座標系の位置姿勢関係、
Twb:ワールド座標系に対するロボットベース座標系の位置姿勢関係、
Tbt:ロボットベース座標系に対するツール座標系の位置姿勢関係。
通常、マニピュレータ11は地面に固定して使用されるため、ワールド座標系とロボットベース座標系との位置姿勢関係は変わらない。そのために、Twbは一定である。このため、ロボットベース座標系に対するツール座標系の位置姿勢関係Tbtはマニピュレータ11の各軸位置から演算できる。
なお、大地溶接線座標と、ロボットベース座標系との関係は後述する。
次に、本発明の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を具体化した実施形態を図1〜図5を参照して説明する。
図1はアーク溶接ロボット及びそのロボット制御装置RCの構成を示す概略図である。
溶接ロボットのロボット制御装置RCは、ワーク16に対してアーク溶接を自動で行うように制御するものであり、溶接作業を行う6軸(すなわち、6個の関節軸)のマニピュレータ11と、マニピュレータ11を制御するロボット制御装置RCを備える。ロボット制御装置RCには、可搬式操作部としてのティーチペンダントTPが接続されている。ティーチペンダントTPの操作面には図示しないキーボード及び液晶ディスプレイ等からなる表示装置が設けられている。前記キーボードには、モード指定キー、座標系指定キー等の各種キーが設けられている。又、前記キーボードにより各種の教示データがロボット制御装置RCに入力される。マニピュレータ11は、フロア等に固定されるベース部材12と、複数の軸を介して連結された複数のアーム13(前述のリンクに相当する)とを備える。最も先端側に位置するアーム13の先端部には、作業ツールとしての溶接トーチ14が設けられる。
溶接トーチ14は、溶加材としてのワイヤ15を内装し、図示しない送給装置によって送り出されたワイヤ15の先端とワーク16との間にアークを発生させ、その熱でワイヤ15を溶着させることによりワーク16に対して溶接を施す。アーム13間には複数のモータ(図示しない)が配設されており、該モータの駆動によって溶接トーチ14を並進、回転に自在に移動できるように構成されている。
図3に示すようにロボット制御装置RCは、CPU(中央処理装置)20や、マニピュレータ11を制御するための各種プログラム等を記憶する書換可能なEEPROM21や、作業メモリとなるRAM22や、各種データを記憶する書換可能な不揮発性メモリからなる記憶部23を備える。又、ロボット制御装置RCは、マニピュレータ11の前記モータを制御するサーボドライバ24を備え、予め設定された教示データを含む各種プログラムにより、マニピュレータ11を制御して、溶接時における溶接トーチ14の位置、及び姿勢を変えることが可能である。
次に、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示手順を図5を参照して説明する。図5は、多層盛溶接におけるオフセット値の教示手順のフローチャートである。なお、本実施形態での溶接継手は、2つの母材が直角に組み合わされたT継手やすみ肉継手を対象としている。
ステップ(以下、STという)1では、オペレータは、ワーク16の1パス目の溶接経路からM個の教示点を決定し、ティーチペンダントTPからの入力によってマニピュレータ11を作動させる。そして、ワーク16上の各教示点に溶接トーチ14が達する毎に、その各教示点において溶接トーチ14のワーク16に対する位置姿勢を教示する。このようにして1パス目のM個の教示点を教示することにより溶接線を教示する。この1パス目の各教示点では、ロボットベース座標系で溶接トーチ14の位置姿勢が教示される。なお、各教示点間毎に、ティーチペンダントTPにより溶接トーチ動作緒言及び溶接条件緒言等も入力される。
次のST2では、オペレータは、ティーチペンダントTPのキーボードの座標系指定キーにより、溶接線座標の選択を行う。ここでは、オペレータは大地溶接線座標を選択するべく、ワールド座標系のZΣ軸と平行であるXs軸を基準軸として選択する。前記基準軸であるXs軸は、溶接トーチ14の中心軸を通過しない非トーチ中心軸に相当する。
この選択されたST2でのXs軸の選択結果は、ロボット制御装置RCの記憶部23に記憶される。ここでは後述する手動操作のための基準座標となる大地溶接線座標のXs軸が選択されたことになる。又、併せて、ロボット制御装置RCは、大地溶接線座標のZs軸をST1で得られた溶接線から得る。例えば、1パス目の第1教示点と第2教示点とを結ぶ直線に基づいてZs軸を算出する。この場合、1パス目の第1教示点と第2教示点に限定されるものではなく、第2教示点と第3教示点のように互いに隣り合う教示点同士を結ぶ直線であればよい。
次のST3〜STn+2は、2パス目以降の各パスにおける教示処理であり、1パス目の第1教示点から第M教示点迄繰り返して行われる処理である。なお、第1教示点,…,第M教示点は溶接開始点から溶接終了点側にカウントしたときの教示点の順位を示している。
以下、ST4〜STn+2を、1パス目の第1教示点(この場合はm=1)に対応した2パス目以降の各パスにおける処理として説明する。
ST4においては、オペレータは1パス目の第1教示点目にティーチペンダントTPを使用して、溶接トーチ14を手動による再生運転操作で移動する。次にST5において、オペレータは第1教示点から第2教示点方向(この場合は、m点からm+1点方向)をZs軸としてティーチペンダントTPで入力する。この入力により、ロボット制御装置RCはST2で選択したXs軸と、入力されたZs軸とにより第1教示点における大地溶接線座標を更新する。
ここで、大地溶接線座標の算出を図2を参照して説明する。
上記のようにm点からm+1点方向(上記の例では第1教示点から第2教示点方向)を軌道Q1Q2とすると、大地溶接線座標の軌道Q1Q2がロボットベース座標系基準で教示されて、大地溶接線座標のXs軸がワールド座標のZΣ軸方向と指定された場合、大地溶接線座標は以下に示すように算出される。
ロボットベース座標系からみたワールド座標の姿勢がwΣ(=[wΣwΣwΣ])で与えられると、求める大地溶接線座標(=[wn、wo、wa])は次式で与えられる。
wa=ベクトルQ1Q2/|ベクトルQ1Q2|
wo=wa × wΣ/|wa × wΣ|
wn=wo × wa/|wo × wa|
ここで、wa、wΣwo、wn、wΣwΣ、はベクトルであり、「×」は外積を表わしている。
話をフローチャートに戻して、ST6では、オペレータはティーチペンダントTPを使用してジョグ送りモードを選択し、ジョグ送りで、すなわち、手動操作でマニピュレータ11を動作させて溶接トーチ14を2パス目のオフセット予定位置に位置させる。
この手動操作の際、オペレータは1パス目における第1教示点(この場合はm=1)に対応する2パス目のオフセット予定位置に移動させるように、本実施形態の開先形状の設計図面から得られる理想的なオフセット値(以下、このオフセット値を目標オフセット値という)に基づき、移動操作する。
この目標オフセット値は、1パス目の第1教示点からのオフセットの値であり、大地溶接線座標系の座標値で設定されている。そして、ティーチペンダントTPの表示装置(図示しない)には、マニピュレータ11の各関節軸に設けられた図示しないロータリーエンコーダ等の角度センサの検出値(回転角度)とリンクのそれぞれの長さに基づいて算出されて得られた溶接トーチ14の位置が、大地溶接線座標系の座標値で表示される。オペレータは、ティーチペンダントTPの表示装置で表示された溶接トーチ14の大地溶接線座標系のその時々の座標値を参照して、マニピュレータ11の手動操作を行い、溶接トーチ14を2パス目のオフセット予定位置に位置させる。
このようにして溶接トーチ14を2パス目のオフセット予定位置に位置させた後、ST7において、ティーチペンダントTPの操作面に設けられた記憶キー(図示しない)を押下することにより、1パス目の第1教示点に対応する2パス目における溶接トーチ14の教示点での位置姿勢が記憶部23に記憶される。併せて、ロボット制御装置RCは、1パス目の第1教示点と2パス目の対応する教示点における位置姿勢との差分が、オフセット値として記憶部23のファイルに記憶される。
続いて、ST8では、オペレータはST6と同様にティーチペンダントTPを使用してジョグ送りモードを選択し、ジョグ送りで、すなわち、手動操作でマニピュレータ11を動作させて溶接トーチ14を3パス目のオフセット予定位置に位置させる。
この手動操作の際、オペレータは1パス目における第1教示点(この場合はm=1)に対応する3パス目のオフセット予定位置に移動させるように、本実施形態の開先形状の設計図面から得られる理想的な目標オフセット値に基づき、移動操作する。
3パス目の目標オフセット値は、1パス目の第1教示点からのオフセットの値であり、大地溶接線座標系の座標値で2パス目と同様に設定されている。そして、ティーチペンダントTPの表示装置(図示しない)には、マニピュレータ11の各関節軸に設けられた図示しないロータリーエンコーダ等の角度センサの検出値(回転角度)とリンクのそれぞれの長さに基づいて算出されて得られた溶接トーチ14の位置が、大地溶接線座標系の座標値で表示される。オペレータは、前記表示装置で表示された溶接トーチ14の大地溶接線座標系のその時々の座標値を参照して、マニピュレータ11の手動操作を行い、溶接トーチ14を3パス目のオフセット予定位置に位置させる。
このようにして溶接トーチ14を3パス目のオフセット予定位置に位置させた後、ST9において、ティーチペンダントTPの操作面に設けられた記憶キー(図示しない)を押下することにより、1パス目の第1教示点に対応する3パス目における溶接トーチ14の教示点での位置姿勢が記憶部23に記憶される。併せて、ロボット制御装置RCは、1パス目の第1教示点と3パス目の対応する教示点における位置姿勢との差分が、オフセット値として記憶部23のファイルに記憶される。
以下、2パス目、3パス目と同様にして、STでは、Nパス目の位置へ手動操作でマニピュレータ11を手動操作して溶接トーチ14をオフセット予定位置に位置させる。又、2パス目、3パス目と同様にして、STn+1では、ティーチペンダントTPの操作面に設けられた記憶キー(図示しない)を押下することにより、1パス目の第1教示点に対応するNパス目における溶接トーチ14の位置姿勢が記憶部23に記憶される。併せて、ロボット制御装置RCは、1パス目の第1教示点とNパス目の対応する教示点における位置姿勢との差分が、オフセット値として記憶部23のファイルに記憶される。
1パス目の第m教示点(この場合はm=1)に対応する多層盛溶接の全パスにおける教示点での溶接トーチ14のオフセット値の記録が終了すると、続く、STn+2では、1パス目の次の教示点(この場合はm=2)の教示処理のための準備がされて、ST3に戻る。
ST3に戻ると、以下、同様にST4〜STn+2の操作や処理を繰り返す。
そして、最終的に1パス目の第M教示点に関するST4〜STn+2の操作や処理が終了してST3において、m>Mとなったとき、オペレータはこの一連の処理を終了する。
又、上記のように構成された記憶部23のファイルに記憶された2パス目以上の各パスにおける各教示点における溶接トーチ14の位置姿勢(オフセット値)は、アーク溶接が行われる再生時には、ロボット制御装置RCにおいて下記のように算出される。
1パス目の第M教示点の位置姿勢[P,R]とする。なお、1パス目の位置姿勢は基準座標系はロボットベース座標系である。
Nパス目の第M教示点のオフセット値を(x,y,z,a,b,c)とする。
1パス目のM,M+1の2教示点から、ロボットベース座標系で大地溶接線座標[wn、wo、wa、wM]を算出する。
Nパス目の第M教示点の位置Pは、
P=wMwn・x+wo・y+wa・z
となる。
Nパス目の第M教示点の姿勢Rは、
R=w・RPY(a,b,c)・ym
となる。ただし、
w=[wn、wo、wa]
ym=大地溶接線座標から見た1パス目のM教示点の姿勢
RPY(a,b,c)は、ロール、ピッチ、ヨー角による変換行列である。
(オフセット値の確認・手動修正)
なお、前記のようにして教示されたオフセット値の確認は、オペレータが、ティーチペンダントTPを使用して、記憶部23に格納した前記ファイルを読み出して1パス目の各教示点に溶接トーチ14を移動させた後、溶接トーチ14を2パス目以降の各パスのオフセット値を反映した教示点へ手動による再生運転操作することにより行われる。
なお、前記再生運転操作で、2パス目以降の各パスのオフセット値を反映した教示点を修正する場合、前述した2パス目以降の各パスでの手動による操作と同様に、オペレータは大地溶接線座標基準で手動操作し、希望するオフセット予定位置へ溶接トーチ14を移動させた後、記憶キーの操作を行う。このことによって、記憶部23の当該パスの教示点における溶接トーチ14の位置姿勢のオフセット値が修正される。
さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
(1) 本実施形態の溶接線教示方法は、図5に示すようにST1で溶接線を教示し、ST2で前記溶接線上のZs軸に直交するとともに開先形状に関係し、非トーチ中心軸であるXs軸(基準軸)を教示する。そして、ST5において、前記教示された溶接線上の軸であるZs軸とXs軸(基準軸)の両軸に共に直交するYs軸からなる大地溶接線座標(溶接線座標)を設定するようにした。
この結果、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値を教示する際、好適に大地溶接線座標(溶接線座標)を設定することができる。
(2) 本実施形態の溶接線教示方法は、さらに、Xs軸(基準軸)が、開先形状を形成する面に含まれる軸であるようにした。この結果、Xs軸(基準軸)が開先形状を形成する面に含まれる軸である大地溶接線座標(溶接線座標)を好適に設定することができる。
(3) 本実施形態の溶接線教示方法は、図5に示すようにST5において、溶接線上の軸(Zs軸)が、溶接線上の1つの教示点(m点)と、該教示点(m点)に隣り合う教示点(m+1点)とで教示されることにより溶接線座標を好適に設定することができる。
(4) 本実施形態の溶接線教示方法では、Xs軸(基準軸)が、ワールド座標系(絶対座標系)における大地と直交するZΣ軸と平行となる。
この結果、絶対座標系における大地と直交する軸をXs軸(基準軸)とした溶接線座標を好適に設定することができる。
(5) 本実施形態の溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法では、第1ステップとして、多層盛溶接の1パス目の各教示点で結ばれる線を溶接線とし、前述した溶接線座標の教示方法で大地溶接線座標を設定するようにした。図5に示すようにST4において、第2ステップとして、1パス目のm(m=1,……M)点目の教示点位置に大地溶接線座標を基準にして溶接トーチ14を手動操作で移動するようにした。さらに、第3ステップとして、1パス目のm点目の教示点位置から2パス目以降の各パスの対応するオフセット予定位置へ前記大地溶接線座標を基準にして溶接トーチ14を手動操作で移動させるようにした(図5のST6,ST8,STn等を参照)。又、第3ステップとして、前記各パスにおけるオフセット予定位置に溶接トーチ14が移動する毎に、該溶接トーチ14の位置を教示し、1パス目の位置・姿勢との差分を、2パス目以降の各パスにおける前記大地溶接線座標を基準にしたオフセット値として記録するようにした(図5のST7,ST9,STn+1等を参照)。
この結果、本実施形態によれば、自動でオフセット値の生成機能を持たないアーク溶接ロボットにおいて、多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。
特に、ポジショナー等で溶接時の開先を上向きに位置決めされる、或いは、床面に置かれたワークなど、特定の方向に開先が向いている厚板の多層盛溶接の教示作業では、2パス目以降の教示点のオフセット値を教示(又は修正)する場合、トーチ姿勢に関係せず、開先形状に沿った方向に動作するため、教示作業の効率がアップできる。
(6) 本実施形態の溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法では、第2ステップとして、1パス目のm点目の教示位置に移動した際に、m点から(m+1)点方向を新たな溶接線上の軸として溶接線上の軸を設定して、大地溶接線座標を更新するようにした。
この結果、溶接線が非直線である場合に、隣接する教示点間を結ぶ線を新たな溶接線上の軸を設定することにより大地溶接線座標を更新でき、更新後の溶接線座標を基準にして2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記実施形態では、6軸の溶接ロボットのマニピュレータ11は6軸としたが、6軸に限定されるものではなく、6軸以外のマニピュレータであってもよい。
○ 前記実施形態では、図4のST2において、オペレータは基準軸としてXs軸を選択(教示)したが、非トーチ中心軸である大地溶接線座標系のYs軸を基準軸として選択(教示)するようにしてもよい。
○ 前記実施形態では、すみ肉継手の場合において、大地溶接線座標を設定するようにした。しかし、溶接線座標は大地溶接線座標に限定されるものではない。例えば、上進溶接のように溶接線が大地の重力の作用する向きとは反対方向となる場合、大地溶接線座標の代わりに、溶接線座標のXs軸の方向を、該溶接線と直交する水平方向に向かうようにしてもよい。
例えば、図7には、ワーク16の表面に、大地に対して垂直に上方に向かう断面レ字形の溝16aを有するレ開先(すなわち、レ形)が示されている。このレ開先の溝16aは、一対の内面16b、16cを有する。
この場合、前記実施形態のフローチャートのST1では、大地に対して垂直であって上方に向かう方向の溶接線が、1パス目の溶接線としてティーチペンダントTPにて教示される。続く、ST2においては、ティーチペンダントTPを使用して、1パス目の溶接線上の点P1と、点P1を水平に通過するとともにレ開先を形成する内面16cに含まれる軸線上の点P2を教示することにより、点P1・P2方向を溶接線座標のXs軸として教示すればよい。
又、図8には、ワーク16の表面に、大地に対して垂直に上方に向かう断面V字形の溝17aを有するV開先(すなわち、V形)が示されている。このV開先の溝17aは、一対の内面17b、17cを有する。
この場合、前記実施形態のフローチャートのST1では、大地に対して垂直であって上方に向かう方向の溶接線が、1パス目の溶接線としてティーチペンダントTPにて教示される。続く、ST2においては、ティーチペンダントTPを使用して、1パス目の溶接線上の点P1と、点P1を水平に通過するとともにV開先を形成する両内面17b,17c間に位置する軸線上の点P2を教示することにより、点P1・P2方向を溶接線座標のXs軸として教示すればよい。
○ 前記実施形態では、図4のフローチャートのST4〜STn+1で説明したように2パス目以降の教示点のオフセット値を教示操作により得るようにしたが、下記のようにしてもよい。
溶接線座標としての大地溶接線座標の基準軸が開先形状に関係しているため、前述のような教示操作を行うことなく、2パス目以降の教示点のオフセット値を数値入力してもよい。この場合、予め、一般的な開先(例えば、すみ肉、V開先、レ開先等)に関する寸法を予め定めておいて、記憶部23に格納しておき、その寸法に基づいて開先形状をティーチペンダントTPの表示装置の画面に表示するようにオペレータはキーボード操作する。そして、前記表示装置の画面上において、2パス目以降の各教示点のオフセット値を大地溶接線座標系の数値で入力する。この入力されたオフセット値が記憶部23のファイルに格納される。
なお、数値入力によって、2パス目以降の各パスのオフセット値を反映した教示点の位置を確認する場合は、前記実施形態と同様に手動による再生運転操作により行えばよい。
又、2パス目以降の教示点のオフセット値の数値入力が行われた後、該教示点のオフセット値の修正を行う場合には、前記実施形態と同様に教示操作により、行ったり、或いは、修正対象のファイルを読み出して、ティーチペンダントTPの表示装置の画面上でオフセット値を再入力するようにしてもよい。
本発明を具体化した一実施形態のアーク溶接ロボット及びそのロボット制御装置RCの構成を示す概略図。 大地溶接線座標、ロボットベース座標及びワールド座標の関係を示す概略図。 ロボット制御装置RCのブロック図。 すみ肉溶接の説明図。 多層盛溶接におけるオフセット値の教示手順のフローチャート。 マニピュレータ11に関するワールド座標系、ロボットベース座標系、ツール座標系及び溶接線座標系からなる各座標系との関係を図示した座標系関係図。 他の実施形態の開先形状と溶接線座標との関係を示す説明図。 他の実施形態の開先形状と溶接線座標との関係を示す説明図。 従来の溶接線座標と開先形状との説明図。
符号の説明
11…マニピュレータ、12…ベース部材、13…アーム、14…溶接トーチ、16…ワーク、23…記憶部、RC…ロボット制御装置、Σ…ワールド座標系の基準位置、W…ロボットベース座標の基準位置、S…溶接位置。

Claims (4)

  1. 溶接線を教示し、前記溶接線上の軸に直交するとともに開先形状に関係し、非トーチ中心軸である基準軸を教示するステップと、
    前記教示された溶接線上の軸と基準軸の両軸に共に直交する軸からなる溶接線座標を設定するステップを含み、
    前記基準軸が、前記開先形状を形成する面に含まれる軸、又は前記開先形状を形成する面間に位置する軸であり、
    前記溶接線上の軸が、溶接線上の1つの教示点と、該教示点に隣り合う教示点で教示されることを特徴とする溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法。
  2. 前記基準軸が、絶対座標系における大地と直交する軸と平行であることを特徴とする請求項1に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法。
  3. 多層盛溶接の1パス目の各教示点で結ばれる線を溶接線とし、請求項1または請求項2に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法で溶接線座標を設定する第1ステップと、
    前記1パス目のm(m=1,……M)点目の教示点位置に前記溶接線座標を基準にして溶接トーチを手動操作で移動する第2ステップと、
    1パス目のm点目の教示点位置から2パス目以降の各パスの対応するオフセット予定位置へ前記溶接線座標を基準にして前記溶接トーチを手動操作で移動させ、前記各パスにおけるオフセット予定位置に前記溶接トーチが移動する毎に、該溶接トーチの位置を教示し、1パス目の位置・姿勢との差分を、2パス目以降の各パスにおける前記溶接線座標を基準にしたオフセット値として記録する第3ステップを含むことを特徴とする溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法。
  4. 前記第2ステップで、1パス目のm点目の教示位置に移動した際に、m点から(m+1)点方向を新たな溶接線上の軸として溶接線上の軸を設定して、溶接線座標を更新することを特徴とする請求項3に記載の溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4289568A1 (en) * 2022-06-06 2023-12-13 Lincoln Global, Inc. Weld angle correction device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011067895A (ja) * 2009-09-25 2011-04-07 Daihen Corp ロボットのツールの位置の微調整方法及びロボット制御システム
JP6033047B2 (ja) * 2012-11-14 2016-11-30 株式会社ダイヘン 多層盛溶接装置
JP6168890B2 (ja) * 2013-04-30 2017-07-26 株式会社ダイヘン ロボット制御装置および多層盛溶接ロボットにおけるオフセット値の教示方法
CN114260908B (zh) * 2021-12-20 2023-10-20 深圳市如本科技有限公司 机器人示教方法、装置、计算机设备和计算机程序产品
CN114839995A (zh) * 2022-05-19 2022-08-02 法奥意威(苏州)机器人***有限公司 多层多道连接路径规划、连接作业控制方法及相关装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59150668A (ja) * 1983-02-16 1984-08-28 Mitsubishi Electric Corp 自動溶接制御装置
JPH08118022A (ja) * 1994-10-28 1996-05-14 Fanuc Ltd レーザセンサを用いた多層盛溶接方法
JP3317101B2 (ja) * 1995-09-12 2002-08-26 松下電器産業株式会社 溶接用ロボット
JP2003033874A (ja) * 2001-07-23 2003-02-04 Hitachi Ltd 溶接自動倣い制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4289568A1 (en) * 2022-06-06 2023-12-13 Lincoln Global, Inc. Weld angle correction device

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