JPH02220780A - Multilayer welding equipment - Google Patents
Multilayer welding equipmentInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶接ロボットを用いた多層盛溶接装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a multilayer welding device using a welding robot.
従来の、作業者の経験や勘に頼る溶接作業に代わって、
溶接ロボフトが、省力化や品質向上あるいは溶接作業等
の環境条件の改善等の目的に叶うものとして普及してき
ている。溶接ロボットによる溶接作業のうち、多層盛溶
接は、溶接部の強度を確保する等の理由で非常に重要な
作業であるが、溶接トーチのパスを層毎にシフトしなけ
ればならないため、技術的には困難な点が多い。Instead of traditional welding work that relies on the operator's experience and intuition,
Welding robots are becoming popular as they serve the purpose of saving labor, improving quality, and improving the environmental conditions for welding work. Among the welding operations performed by welding robots, multi-layer welding is an extremely important task for ensuring the strength of the welded part, but it is technically difficult because the welding torch path must be shifted for each layer. There are many difficult points.
特開昭５８−１８８５７２号公報に記載されているよう
に、一般的に一層目は倣い機能によって溶接を行うため
、教示パスと実溶接パス間にはズレが生じる。そこで、
二層目以降のパスを決定するためのＭｅバパスして教示
パスを使用しても、二層目以降は一層目と同様に倣い機
能が必要となる。しかし、二層目以降では、開先位置情
報である電流変化が得られない。As described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-188572, since the first layer is generally welded by a copying function, a deviation occurs between the taught path and the actual welding path. Therefore,
Even if the teaching path is used as a Me bus to determine the path for the second and subsequent layers, a copying function is required for the second and subsequent layers in the same way as for the first layer. However, from the second layer onwards, current changes, which are groove position information, cannot be obtained.
このため、二層目以降の、倣い機能を使用しない方法と
して、−層目溶接時に実溶接パスを記憶し、その記憶さ
れたパスを基に二層目以降のパスを決定する方法がある
。この方法としては、前掲の特開昭５８−１８８５７２
号公報において提案されているように、教示パスの各教
示点と対応させて、実溶接時に通過した点として記憶し
、その記憶された点で実溶接パスを生成する方法がある
。For this reason, as a method that does not use the copying function for the second and subsequent layers, there is a method in which the actual welding path is stored during welding of the -th layer, and the paths for the second and subsequent layers are determined based on the stored path. This method is described in Japanese Patent Application Laid-open No. 58-188572
As proposed in the above publication, there is a method of storing points passed during actual welding in association with each teaching point of a teaching path, and generating an actual welding path using the stored points.
しかし、一般的に倣い機能を使用した場合、倣い条件に
よってバラツキを持って実溶接線に追従しているため、
前記の方法では、単に実溶接時に通過した点だけを基に
実溶接パスを定義した場合、すなわち各教示点間を通通
点２点で定義した場合、前記バラツキが含まれてしまい
、本来の溶接線との間に誤差が生じてしまう。However, when using the copying function, it generally follows the actual weld line with variations depending on the copying conditions.
In the above method, if the actual welding path is defined based only on the points passed during actual welding, that is, if each teaching point is defined by two passing points, the above-mentioned variations will be included, and the actual welding An error will occur between the lines.
具体的には、第５図のように、教示パスと実溶接線（実
線で示されている曲線）間に位置ずれの有無に拘わらず
、求まった実溶接パス（Ｘ間の破線）に誤差が生じてし
まう。したがって、従来の方法で実溶接パスを定義して
、そのパスを基準に二層目以降のパスを決定してしまう
と、−層目の誤差が最終層まで含まれてしまうことにな
る。Specifically, as shown in Figure 5, regardless of the presence or absence of positional deviation between the taught path and the actual welding line (the curve shown as a solid line), there is an error in the actual welding path (the broken line between X). will occur. Therefore, if the actual welding path is defined using the conventional method and the passes for the second and subsequent layers are determined based on that path, the error of the -th layer will be included up to the final layer.
そこで本発明は、−層目の実溶接線を定義するための演
算を用い、前記誤差を最小限に抑えて高精度の多層盛溶
接を行うことを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to perform highly accurate multilayer welding by minimizing the error by using calculations for defining the actual weld line of the -th layer.
この目的を達成するため、本発明は、複数の教示点を適
当な線によって補間することにより決定される溶接パス
にしたがって実行する多層盛溶接装置において、−層目
の溶接時には各教示点間において実際に溶接トーチが通
過した座標値を各々８個記憶する第１の手段と、−前記
第１の手段によって記憶された各教示点間のＮ個の座標
値をもとに、各教示点間を最小自乗法で直線又は曲線近
似し、各教示点を演算し記憶する第２の手段と、二層目
以降の溶接時、各教示点において前記第２の手段で記憶
された返信座標値に所定のンフト量を加えた座標につい
て適当な線により補間して溶接パスを決定する第３の手
段とを備えたことを特徴とする。In order to achieve this object, the present invention provides a multi-layer welding device that performs welding according to a welding pass determined by interpolating a plurality of taught points by appropriate lines. a first means for storing eight coordinate values each of which the welding torch has actually passed; A second means for approximating a straight line or a curve using the method of least squares, calculating and storing each teaching point, and a return coordinate value stored by the second means at each teaching point when welding the second and subsequent layers. The present invention is characterized by comprising a third means for determining a welding path by interpolating the coordinates to which a predetermined lift amount has been added using an appropriate line.
本発明においては、次の手順にしたがって実溶接線を演
算する。In the present invention, the actual weld line is calculated according to the following procedure.
■ −層目の溶接時、各教示点間において実際に溶接ト
ーチが通過した座標値をＮ箇所記憶する。(2) When welding the −th layer, store the coordinate values of N points where the welding torch actually passed between each teaching point.
■ ■で記憶された座標値Ｎ個で、最小自乗法を用いて
近似直線を演算し、記憶する。(2) An approximate straight line is calculated using the least squares method using the N coordinate values stored in (2) and stored.
■ 各教示点の距離を基に、各近似直線上の点を演算し
、それらの点が各実溶接パスを定義するための点となる
。■ Points on each approximate straight line are calculated based on the distance of each teaching point, and these points become points for defining each actual welding path.
このように二層目以降の実溶接パスの基準となる一層目
の溶接パスを高精度で定義できるため、誤差が集積して
溶接精度が低下することを防止することができる。In this way, the welding pass of the first layer, which serves as a reference for the actual welding passes of the second and subsequent layers, can be defined with high precision, so it is possible to prevent errors from accumulating and reducing welding accuracy.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples.
第１図は、本発明に係る多層盛溶接装置のＩ底側を示す
制御ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram showing the I bottom side of the multilayer welding apparatus according to the present invention.
全体ハヒューマンインタフェースブロック１とトラジェ
クトリコントロールブロック２とに分けられており、両
者は２ポートメモリ３によって結合すれている。ヒユー
マンインタフェースブロック１には、ペリフェラルコン
トロール部１１を制御部として、ＣＲＴ１２．Ｆ作パネ
ル１３．ティーチボックス１４が接続されている。The entire system is divided into a human interface block 1 and a trajectory control block 2, which are connected by a 2-port memory 3. The human interface block 1 includes a peripheral control section 11 as a control section, a CRT 12. F panel 13. A teach box 14 is connected.
また、トラジエクトリコントロールブロノク２には、モ
ーションコントロール部２１を制御部として、演算部２
２．センサコントロール部２３ サーボコントロール
部２４及びＩ１０コントロール部２５が接続されている
。In addition, the trajectory control block 2 includes a motion control section 21 as a control section and a calculation section 2.
2. The sensor control section 23 is connected to a servo control section 24 and an I10 control section 25.
ティーチボックス１４や操作パネル１３から登録された
ジョブは、２ボートメモリ３に格納されており、ロボッ
トの起動がかかれば、指定されたジョブをモーションコ
ントロール部２１で解読して実行される。Jobs registered from the teach box 14 or the operation panel 13 are stored in the two-board memory 3, and when the robot is started, the specified job is decoded by the motion control section 21 and executed.
センサコントロール部２３は実行と同期して処理される
。また、この部分にＮ個の座標値を格納する（第１の手
段）
演算部２２はロボットの座標演算及び溶接線を決定する
ための処理を行っている（第２．第３の手段）
第２図は、本発明で用いる最小自乗法のフローチャート
を示す。この１ステップ間の処理は、制御クロック毎に
行う。The sensor control unit 23 is processed in synchronization with execution. In addition, N coordinate values are stored in this part (first means). The calculation unit 22 performs processing for calculating coordinates of the robot and determining the welding line (second and third means). FIG. 2 shows a flowchart of the least squares method used in the present invention. This one-step processing is performed every control clock.
ステップ１００；イニシャル
ここでは、各教示点の最初の移動開始かどうかの判断を
行う。Step 100: Initial At this step, it is determined whether or not the first movement of each teaching point has started.
ステップ１１０：補間演算の前処理
ここでは、分割数Ｎを２点間距離を速度で割った値とし
て求め、またカウンタのカウント数ｋを０にリセットす
る。Step 110: Preprocessing for interpolation calculation Here, the number of divisions N is determined as a value obtained by dividing the distance between two points by the speed, and the count number k of the counter is reset to zero.
ステップ１２０：最小自乗法のためのサンプリング間隔
算出
ここでは、以下に示す関連データの初期化を行う。Step 120: Calculate sampling interval for least squares method Here, the following related data is initialized.
Σｔ＝０． Σｔ２＝０
’ｆ：、ｘ＝０． Ｚｙ＝０． Σ２＝０Ｅχ ｔ
−０，Σｙｔ＝Ｑ、 Σｚ ｔ＝０サンプリングカウ
ント数 ５ｋ＝０
ステツプ１３０
ここでは、カウント数ｋに１を加えて以降の処理を実行
する。Σt=0. Σt2=0'f:, x=0. Zy=0. Σ2=0Eχ t
-0, Σyt=Q, Σz t=0 Sampling count number 5k=0 Step 130 Here, 1 is added to the count number k and the subsequent processing is executed.
ステップ１４０ ここでは、周知の手法を用いて補間演算処理を行う。Step 140 Here, interpolation calculation processing is performed using a well-known method.
ステップ１５０
ここでは、センサから直交座標系上の微小修正量ΔＸ、
ΔＹ、Δ２が伝送されてくるので、これにより制御点を
修正する。Step 150 Here, the minute correction amount ΔX on the orthogonal coordinate system from the sensor,
Since ΔY and Δ2 are transmitted, the control point is corrected using these.
このときの現在値としてはｒ、ｙ、ｚを用いる。At this time, r, y, and z are used as the current values.
ステップ１６０：サンプリング位置
ここでは、サンプル点数により、２点間を等間隔にサン
プリングする。Step 160: Sampling position Here, sampling is performed at equal intervals between two points depending on the number of sample points.
ステップ１７０
ここでは、最小自乗法による演算（ステップ１９０）に
先立って前処理の演算を行う。Step 170 Here, preprocessing calculations are performed prior to calculations using the least squares method (step 190).
サンプリング点をメモリに順次記憶して最後に全ての最
小自乗演算を行ってもよいが、メモリ及び演算時間の節
約のため、このステップで演算を行う。すなわち、演算
が、あるタイミングに集中するのを防ぐため、サンプリ
ング中に可能な限り演算を行っておくのである。Although the sampling points may be sequentially stored in memory and all the least squares calculations are performed at the end, the calculations are performed in this step to save memory and calculation time. That is, in order to prevent calculations from concentrating on a certain timing, calculations are performed as much as possible during sampling.
サンプリングカウンタのカウント値ｓｋに１を加える。Add 1 to the count value sk of the sampling counter.
Σｔ−Σｔ 十に／Ｎ。Σt-Σt ten/N.
Σｔ２＝ｎ ｔ’＋（ｋ／Ｎ）２゜ Ｅχ＝εＸ＋１． Σｙ−Σｙ＋ｙ ＥＺ二８２＋２゜ Ｓｘ ｔ＝’ｆ）、ｘ ｔ＋ｘ ｘ（ｋ／Ｎ）。Σt2=nt’+(k/N)2゜ Eχ=εX+1. Σy−Σy+y EZ282+2゜ Sx t='f), x t+x x(k/N).
ΣＶｊ＝ｌｙｔ＋ｙＸ（ｋ／Ｎ）
Σｚｔ＝Σｚｔ＋ｚＸ（ｋ／Ｎ）
ステップ１８０：
分割数Ｎがサンプル数により小さければステップ１９０
の処理を行う。ΣVj=lyt+yX(k/N) Σzt=Σzt+zX(k/N) Step 180: If the number of divisions N is smaller than the number of samples, step 190
Process.
ステップ１９０
ここでは、最小自乗法により、直線（始点：χＯ＋ ｙ
ＯＨＺ Ｑ と方向余弦：Ｉ！、 ｍ、 ｎ）を求
める。Step 190 Here, a straight line (starting point: χO+ y
OHZ Q and direction cosine: I! , m, n).
ｗｋ＝ ｓ ｋ ｘεｔ２−（Σｔ）２ａ、＝巨５ｋＸ
ｎｚ−ΣｘＸΣｔ ）／ ｗ ｋ ） 京（ｋ／Ｎ）ａ
ｙ＝ （（ｓ ｋ ｘΣｙ−Σｙ ｘ Ｅ ｔ）／ｗ
ｋ ） 京（ｋ／Ｎ）ａ、＝ （（ｓ ｋ ｘ Ｅ
２−Σ ２ ＸΣ ｔ）／ｗｋ） 京（ｋハ）Ｄ＝
Ｊａイ＋ａ、＋ａ。wk = s k xεt2-(Σt)2a, = giant 5kX
nz−ΣxXΣt )/w k ) Kyo(k/N)a
y= ((s k xΣy−Σy x E t)/w
k) Kyo (k/N) a, = ((s k x E
2-Σ 2 XΣ t)/wk) ky (kc) D=
Ja +a, +a.
１＝ａｍ／Ｄ、ｍ＝ａ、／Ｄ、ｎ＝ａｔ／Ｄｘｏ＝χ−
ａｙ ＋ Ｙ １１ ” ｙａ ｙ 、Ｚ ｏ ” ２
ａ ｚ以上により、直線の始点及び方向余弦を求め
ることができる。1=am/D, m=a,/D, n=at/Dxo=χ-
ay + Y 11 ” ya y, Z o ” 2
From az and above, the starting point and direction cosine of the straight line can be found.
第３図はステップ間の継目フローを示す。ここで、継目
フローとは、第４図に示すように、Ｐｏ。FIG. 3 shows the seam flow between steps. Here, the seam flow is Po, as shown in FIG.
ＰＩ、Ｐ２ 点が教示され、直線ａ、ｂをセンシング動
作させた時、最小自乗法により求められた実際の軌跡が
ａ／ 、 ｂ ／となった場合に、２３点に相当する
実際の点Ｐ１′を求める必要があるが、この２１点をス
テップ間の継目点といい、これを求島る処理を継目フロ
ーという。When the points PI, P2 are taught and the sensing operation is performed on straight lines a and b, the actual trajectory obtained by the least squares method becomes a/, b/, then the actual point P1 corresponding to 23 points These 21 points are called joint points between steps, and the process of finding them is called joint flow.
空間上の２直線の共通垂線の中点を求める。Find the midpoint of the common perpendicular line of two straight lines in space.
直線Ｌ ｌ（χｌ＋ｙ＋＋ ｚＩ＋ ｊ’ｌ＋ ｍｌ＋
”１）と直線り、（Ｘ ２＋ ３’ ２＋ ２２＋
ｊ！ ２＋ ｍ、、 ” ２）の中点（ｐｗ、 ｐｙ、
ｐ、）は、次のように求められる。Straight line L l(χl+y++ zI+ j'l+ ml+
``1) and straight line, (X 2+ 3' 2+ 22+
j! 2+ m,, ” 2) midpoint (pw, py,
p, ) is obtained as follows.
ＣＯＳθ＝ Ｉ １１２ ＋ ｍ Ｉｍ ２ ＋ ｎ
ｌｎ ２ｓｉｎ’θ＝ １−ｃｏｓ２θ
ここで、θはＬｌとり、とのなす角度である。COSθ= I 112 + m Im 2 + n
ln 2sin'θ=1-cos2θ Here, θ is the angle between Ll and .
Ｄｗ＝ Ｘ２Ｘ＋、 ＤＹ＝ ３７２ Ｍｌ、 Ｄｔ
＝ ２２ ２１Ｒ＋−ＬＤｗ＋ｍ＋Ｄ、＋ｎ＋Ｄｗ
Ｒ２二ｊ！ ２ Ｄ ｌｌ十ｍ ２ Ｄ ｙ ＋ １２
Ｄ ｔＳ＝（Ｒ１−Ｒ２ＣＯ９θ）／ｓｉｎ’θＴ＝
（Ｒ，ｃｏｓθ−Ｒ−）／ｓｉｎθＰ、：直線Ｌ１
と直線型１との交点Ｐ Ｉ Ｎ ＝ １ ＋ ＋ Ｓ
Ｘ ＲＩＰ ＋ ｙ ＝ Ｙ ＋ ＋Ｓ Ｘ ｍ ＩＰ
＋ ｚ ＝ Ｚ ＋ ＋ Ｓ Ｘ ｎ ＩＰ、：直線
Ｌ２ と共通垂線との交点
Ｐ ２）Ｉ ＝ １２ ＋ Ｔ Ｘ １２Ｐｌ＝７２＋
ＴＸｒｒ＋２
Ｐ ２１１＝ ２２ ＋ Ｔ Ｘ ｎ２Ｐ点
Ｐ、−（Ｐｌ、＋ Ｒ２，）／ ２
Ｐｙ＝（Ｐ＋ｙ＋ Ｐｌ）／ ２
ｐ −−（ｐ ＋ −＋ ｐ□）７２
以上により、実際に移動した各教示点に対応した通過点
を求め、その求めた点をスケーリングシフトして動作さ
せることにより、多層盛溶接が可能となる。第５図に、
以上の方法によって求められた実溶接パスを従来法と比
較して示している。Dw=X2X+, DY=372 Ml, Dt
= 22 21R+-LDw+m+D, +n+Dw R22j! 2 D ll 10 m 2 D y + 12
D tS=(R1-R2CO9θ)/sin'θT=
(R, cos θ-R-)/sin θP,: Straight line L1
and the intersection point of linear type 1 P I N = 1 + + S
X RIP + y = Y + +S X m IP
+ z = Z + + S X n IP,: Intersection point P of straight line L2 and common perpendicular line 2) I = 12 + T
TXrr+2 P 211= 22 + T Multilayer welding becomes possible by determining a passing point corresponding to the teaching point and scaling and shifting the determined point for operation. In Figure 5,
The actual welding path determined by the above method is shown in comparison with the conventional method.
以上に述べたように、本発明の多層盛溶接装置では、−
層目の溶接で倣い機能を有する多層盛溶接において、−
層目の溶接時には各教示点間において実際に溶接トーチ
が通過した座標値を各々Ｎ個記憶し、このＮ個の座標値
をもとに、各教示点間を最小自乗法で直線又は曲線近似
し、二層目以降の溶接時、各教示点において前記近似座
標値に所定のシフト量を加えた座標について適当な線に
より補間して溶接パスを決定することとしている。As described above, in the multilayer welding apparatus of the present invention, -
In multi-layer welding that has a tracing function in layer welding, -
When welding a layer, N coordinate values that the welding torch actually passes between each teaching point are memorized, and based on these N coordinate values, a straight line or curve approximation is performed between each teaching point using the method of least squares. However, when welding the second and subsequent layers, the welding path is determined by interpolating the coordinates obtained by adding a predetermined shift amount to the approximate coordinate values at each teaching point using an appropriate line.
これにより倣い機能の不安定要因が発生しても実溶接パ
スが求まるため、二層目以降も実溶接パスに基づいて演
算して溶接パスを決定することが可能となり、良好な溶
接品質が得られる。また、二層目以降は倣い機能も不要
となる。This allows the actual welding path to be determined even if an unstable factor occurs in the tracing function, making it possible to calculate and determine the welding path based on the actual welding path for the second and subsequent layers, resulting in good welding quality. It will be done. Furthermore, the copying function is not required for the second layer and beyond.
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は本
発明の最小自乗法による処理を示すフローチャート、第
３図はステップ間の継目における処理を示すフローチャ
ート、第４図は継目点の説明図、第５図は従来法におけ
る実溶接パスと教示パスとのずれおよび本発明による方
法で求められた実溶接パスを示す説明図である。Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing processing using the least squares method of the invention, Fig. 3 is a flowchart showing processing at joints between steps, and Fig. 4 is a seam point. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the deviation between the actual welding path and the taught path in the conventional method and the actual welding path determined by the method according to the present invention.
Claims (1)
り決定される溶接パスにしたがって実行する多層盛溶接
装置において、 一層目の溶接時には各教示点間において実際に溶接トー
チが通過した座標値を各々Ｎ個記憶する第１の手段と、 前記第１の手段によって記憶された各教示点間のＮ個の
座標値をもとに、各教示点間を最小自乗法で直線又は曲
線近似し、各教示点を演算し記憶する第２の手段と、 二層目以降の溶接時、各教示点において前記第２の手段
で記憶された近似座標値に所定のシフト量を加えた座標
について適当な線により補間して溶接パスを決定する第
３の手段と を備えたことを特徴とする多層盛溶接装置。[Claims] 1. In a multi-layer welding device that performs welding according to a welding path determined by interpolating a plurality of teaching points by appropriate lines, when welding the first layer, the welding torch is actually used between each teaching point. a first means for storing N coordinate values each passed by the first means; a second means for calculating and storing each taught point by approximating a straight line or a curve; and third means for determining a welding pass by interpolating the added coordinates using an appropriate line.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4390089A JPH07102461B2 (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Multi-layer welding equipment |
| US07/598,704 US5173592A (en) | 1989-02-23 | 1990-02-21 | Method and apparatus for multi-layer welding |
| EP90903411A EP0419670B1 (en) | 1989-02-23 | 1990-02-21 | Method and apparatus for multi-layer buildup welding |
| AU51082/90A AU629909B2 (en) | 1989-02-23 | 1990-02-21 | Method and apparatus for multi-layer buildup welding |
| PCT/JP1990/000212 WO1990009859A1 (en) | 1989-02-23 | 1990-02-21 | Method and apparatus for multi-layer buildup welding |
| DE69024297T DE69024297T2 (en) | 1989-02-23 | 1990-02-21 | METHOD AND DEVICE FOR MULTI-LAYER WELDING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4390089A JPH07102461B2 (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Multi-layer welding equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220780A true JPH02220780A (en) | 1990-09-03 |
| JPH07102461B2 JPH07102461B2 (en) | 1995-11-08 |
Family
ID=12676581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4390089A Expired - Fee Related JPH07102461B2 (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Multi-layer welding equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07102461B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113579601A (en) * | 2021-08-16 | 2021-11-02 | 北京博清科技有限公司 | Welding bead positioning method and device, welding robot and storage medium |
-
1989
- 1989-02-23 JP JP4390089A patent/JPH07102461B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN113579601B (en) * | 2021-08-16 | 2023-01-10 | 北京博清科技有限公司 | Welding bead positioning method and device, welding robot and storage medium |
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| JPH07102461B2 (en) | 1995-11-08 |
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