JPH06198445A - Tig溶接用ロボット制御装置 - Google Patents
Tig溶接用ロボット制御装置Info
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- JPH06198445A JPH06198445A JP5001291A JP129193A JPH06198445A JP H06198445 A JPH06198445 A JP H06198445A JP 5001291 A JP5001291 A JP 5001291A JP 129193 A JP129193 A JP 129193A JP H06198445 A JPH06198445 A JP H06198445A
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Abstract
となく、しかも高品質のTIG溶接が容易に得られるよ
うにしたTIG溶接用ロボットの制御装置を提供するこ
と。 【構成】入力された溶接方向データに基づいて演算処理
を実行し、TIG溶接時でのワイヤの位置をTIG溶接
トーチの電極に対して溶接方向の前方に位置させるのに
必要な制御データを作成する演算手段を設け、この制御
データによりTIGロボットの姿勢を制御するようにし
たもの。 【効果】図1の上側に示すように、ワイヤの位置を全く
考慮せずにティーチングを行なっても、プレイバック時
には、図1の下側に示すように、ワイヤの位置は、電極
に対して自動的に溶接方向の前方になり、従って、ティ
ーチング時には、TIG溶接用トーチの電極とワイヤ先
端を結ぶベクトルと溶接方向を一致させる必要がなく、
位置のみをティーチングすればよいため、ティーチング
に要する時間が大幅に削減でき、操作者の労力が削減で
きる。
Description
の制御装置に係り、特に高品質の溶接が要求されるティ
ーチング・プレイバック方式のTIG溶接用ロボットに
好適な制御装置に関する。
G溶接時での溶接ワイヤ(以下、ワイヤという)の位置を
TIG溶接トーチの電極に対して溶接方向の前方に位置
させた状態で溶接を行うのが主要な要件となる。
ング・プレイバック方式が主流であり、従って、上記の
要件を満たすためには、ティーチング時に、TIG溶接
用トーチの電極とワイヤ先端を結ぶベクトルが、溶接方
向と一致するようにしてティーチングしなければならな
い。
イヤ先端の間の距離は、一般に例えば5mm以下と極め
て短いため、ティーチング時に上記ベクトルの方向を目
視して認識するのはかなり困難で、この結果、正確なテ
ィーチングが難しく、良好なTIG溶接が得難いことの
原因になっている。
例えば特開昭63−13670号公報に開示されている
「自動TIGアーク溶接装置」を挙げることができる
が、これは、高速、高品質のTIG溶接のために、交流
と直流の2種の電源を用いた点を特徴とす装置であり、
ワイヤの方向性については触れておらず、ロボットを用
いたTIG溶接には不向きである。
置では、ティーチングを少しでも容易にするために、例
えば、図2に示すように、トーチの軸を中心としてワイ
ヤの位置を変えることができるようにした回転装置(制
御専用軸)5をロボットの手首軸に取り付け、これによ
りティーチング時にワイヤの位置を制御する方法が従来
技術(先行技術)として考えられる。なお、この図2にお
いて、1はTIG溶接用トーチ、2はTIG溶接用の電
極、3はワイヤ、そして4はワイヤリード管である。
途、特別な回転装置を必要とする点について配慮がされ
ておらず、構成が複雑化し、コストアップとなるという
問題があった。すなわち、従来技術のように、ワイヤの
位置を制御する回転装置を用いることは、確かにTIG
溶接をロボットで行わせるときの有効な一手段ではあ
る。然し乍ら、この結果、従来技術では、専用の回転装
置を要する上、これを制御するための制御装置も必要に
なり、当然のことながら大きなコスト増大をもたらして
しまうにである。
コストアップを伴うことなく、しかも高品質のTIG溶
接が容易に得られるようにしたTIG溶接用ロボットの
制御装置を提供することにある。
溶接方向データに基づいて演算処理を実行し、TIG溶
接時でのワイヤの位置をTIG溶接トーチの電極に対し
て溶接方向の前方に位置させるのに必要な制御データを
作成する演算手段を設けることにより達成される。
溶接方向を表わすデータから、溶接時に、TIG溶接用
トーチの電極とワイヤ先端を結ぶベクトルを溶接方向と
一致させるのに必要な制御データを作成する働きをす
る。
の位置を全く考慮せずにティーチングを行なっても、プ
レイバック時には、図1の下側に示すように、ワイヤの
位置は、電極に対して自動的に溶接方向の前方になるよ
うに、ロボットの手首姿勢の制御が得られることにな
り、この結果、ティーチング時には、TIG溶接用トー
チの電極とワイヤ先端を結ぶベクトルと溶接方向を一致
させる必要がなく、位置のみをティーチングすればよい
ため、ティーチングに要する時間が大幅に削減でき、操
作者の労力も削減できる。
トルを定義しなければならないが、このとき、溶接動作
中、上記ベクトルをリアルタイムで変更する修正手段を
設けることもできるので、この場合には、溶接結果を見
ながら上記ベクトルを修正できるので、最初のベクトル
定義を厳密に行う必要がなく、更にティーチングが容易
になる。
御装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
図3は、本発明の一実施例が適用されたTIG溶接用ロ
ボットの全体構成を示したもので、図において、10は
ロボット本体(マニプレータ)で、6個のアクチュエータ
(サーボモータM1〜M6)により駆動されるもの、20
はロボット制御装置で、ロボット全体の制御を実行する
もの、30はプレイバックコンソールでプレイバック時
でのロボットの起動、停止等を行なうもの、40はプロ
グラミングユニットで、ロボットの教示(ティーチング)
動作や動作速度の設定を行なうものであり、TIG溶接
用トーチ1の電極とワイヤの先端を結ぶベクトルのリア
ルタイム変更もここで行なう。50は溶接機で、溶接電
源供給部とインタフェース部で構成されるもの、60は
ワイヤ供給装置で、トーチ1にワイヤを供給するもので
ある。
図で、CPU−A21はロボット本体10の動作制御や
マンマシンインタフェース等の処理を行なう。CPU−
B22はCPU−A21から送られてきたデータをもと
に、ロボット本体10のアクチュエータとなっているサ
ーボモータM1〜M6の駆動処理を行なうサーボ回路と
して働く。CPU−C23はプレイバックコンソール3
0とプログラミングユニット40との通信を行なうもの
であり、また、溶接機インタフェース24を介して溶接
機50との通信も行なっている。
理手順を記述したプログラムが格納されているもの、2
6はRAM−Bで、CPU−B22の処理手順を記述し
たプログラムが格納されているもの、27はRAM−C
で、CPU−C23の処理手順を記述したプログラムが
格納されているもの、そして、28はROMで、初期化
時にバブルメモリ29に記憶されているプログラムをR
AM−A25にローディングするための処理プログラム
が格納されている。バブルメモリ29は不揮発性の外部
記憶装置で、記憶手段として働き、溶接機インタフェー
ス24は、溶接機50に対するワイヤ送給量などの指令
の受渡しを行なうものである。
理について説明すると、次の通りとなる。まず、TIG
溶接を行なう場合、トーチの位置だけではなく、姿勢の
制御が必要であるため、一般には6軸多関節ロボットが
用いられる。従って、この実施例でも、ロボット本体1
0としては、6台のサーボモータM1〜M6を備えたも
のが用いられているが、この場合、手先座標系で表現さ
れているベクトルThは、(数1)を用いてロボット座標
系でのベクトルTrに変換できる。
ク動作を開始するまでに、ロボット本体10の手首に取
付けられたトーチ1に応じて、プレイバックコンソール
30又はプログラミングユニット40を操作し、ロボッ
ト制御装置20に入力して定義しておいたものである。
の場合は、プレイバック動作の始点から終点へのベクト
ルであり、円弧動作の場合は、円弧の接線ベクトルとな
る。ここで、ベクトルTrとベクトルLwを一致させる方
法について考える。いま、ベクトルTrとベクトルLwが
作る面に垂直なベクトルArを考えると、ベクトルAr
は、ベクトルTrとベクトルLwの外積で表される。
度θaは、
θaという回転を考えることにより、ベクトルTrとベク
トルLwを一致させることができる。すなわち、ロボッ
トの手先姿勢をベクトルN、O及びAを用いて、(数4)
のようにして表わせば、これらのベクトルを前記回転変
換すればよい。ここで、ベクトルN、O及びAは、図6
に示すように、トーチ1の姿勢を表わす単位ベクトルで
ある。
θだけ回転して得られるベクトルCは、(数5)の通りで
ある。
した角度θaをリアルタイムで補正するマンマシンイン
タフェースを設ければよい。すなわち、補正角度θΔa
をマンマシンインタフェースで設定し、実際の回転変換
にはθaとΔθaの和を用いればよい。
ンソール30が、このマンマシンインタフェースとな
り、これを操作することにより、CPU−C23を介し
てCPU−A21にデータが取り込まれ、述した角度θ
aをリアルタイムで補正されることになる。
ついて、図5のフローチャートにより説明する。なお、
この動作は、主としてロボット制御装置20のCPU−
A21により実行される。
と及び補間方向ベクトルvecMを計算する。ここで、補
間開始ベクトルvecPsを、補間終了ベクトルvecPeをと
すると、補間距離Mと及び補間方向ベクトルvecMは(数
6)により演算することができる。
に示してある溶接方向ベクトルLwの単位ベクトルであ
る。なお、これは、上記した修正手段で用いられるもの
である。
と補間累積距離Mcを用いて補間終了の判定を行なう。
いま、補間周期をΔT(msec)、補間速度をV(mm/sec)と
すると、補間累積距離は(数7)により表される。なお、
補間距離Mは、上記した修正手段で用いている溶接方向
ベクトルLwのノルムである(図7参照)。
合は補間未終了と判断し、ステップ33へ進み、そうで
なければ補間終了と判断し、ステップ39へ進む。そし
て、ステップ39へ進んだときはここで終了する。
算を行なう。作業点の位置ベクトルPiは(数8)により
計算できる。
が、ここでは一例を示している。いま、補間開始点の姿
勢行列を、次の(数9)とし、
する。
(数11)とすれば、
角φで表現すると、さらに次の(数13)の関係が成り立
つ。
作業点の姿勢は、次の(数14)によって表わすことがで
きる。
用トーチ1の電極2とワイヤ3の先端を結ぶベクトルT
rを計算するのであるが、一般にベクトルTrは、図6
に示すように、姿勢行列のNベクトルと一致するので、
ここでは計算しない。
クトルAr及び回転角度θaの計算を次の(数15)により
行なう。
により演算されたベクトルArとθaを用いて姿勢行列H
を変換し、新たな姿勢行列Hb(Na、Oa、Aa)を、次の
(数16)により計算する。
められることになるが、ロボット本体10を実際に動か
すためには、各関節の関節角度が必要となる。この変換
はステップ36において行なわれており、その後ステッ
プ37において、この関節角度を用いてサーボ位置指令
を行ない、ロボット本体10のサーボモータM1〜M6
からなる各アクチュエータを動かすのである。
てであるが、円弧動作の場合には、ステップ33におい
て、円弧の接線方向のベクトルも同時に計算し、これを
補間方向ベクトルの代わりに用いればよい。
に示すように、ワイヤの位置を全く考慮せずにティーチ
ングを行なっても、プレイバック時には、図1の下側に
示すように、ワイヤの位置は、電極に対して自動的に溶
接方向の前方になるように、ロボットの手首姿勢の制御
が得られることになり、この結果、ティーチング時に
は、TIG溶接用トーチの電極とワイヤ先端を結ぶベク
トルと溶接方向を一致させる必要がなく、位置のみをテ
ィーチングすればよいため、ティーチングに要する時間
が大幅に削減できるとともに、操作者の労力も削減でき
る。
トルThを定義しなければならないが、このベクトルTh
の定義は、上記したように、ロボット本体10の手首に
取付けられたトーチ1に応じてなされるものである。従
って、このベクトルThは、トーチ1の実物から、或い
はその図面から決定される場合が多く、このため、必ず
しも充分な精度で定義されるとは限らず、結果としてテ
ィーチングを困難にしてしまう。
溶接結果を見ながらプレイバックコンソール30を操作
することにより上記ベクトルをリアルタイムで修正でき
るので、最初のベクトル定義を厳密に行う必要がなく、
更にティーチングが容易になる上、高品質のTIG溶接
を容易に得ることができる。
電極とワイヤ先端を結ぶベクトルと溶接方向を一致させ
るためのティーチングを行うことなく、TIG溶接時で
のワイヤの位置をTIG溶接トーチの電極に対して溶接
方向の前方に位置させた状態での溶接動作が自動的に得
られるので、ティーチング時の労力が削減され、しかも
高品質のTIG溶接を常に確実に得ることができる。
より得られる動作を表わす説明図である。
チの側面図である。
ボットシステムの全体構成図である。
テムにおける制御装置の詳細ブロック図である。
ーチャートである。
る。
明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも手首の姿勢制御が可能なマニ
プレータを備えたTIG溶接用ロボット制御装置におい
て、入力された溶接方向データに基づいて演算処理を実
行し、TIG溶接時での溶接ワイヤの位置をTIG溶接
トーチの電極に対して溶接方向の前方に位置させるのに
必要な制御データを作成する演算手段を設け、該演算手
段により作成した制御データにより上記マニプレータの
手首の姿勢を制御するように構成したことを特徴とする
TIG溶接用ロボットの制御装置。 - 【請求項2】 請求項1の発明において、上記制御デー
タにより定まるマニプレータの手首の姿勢に対して修正
量を与えるのに必要なデータをリアルタイムで作成する
修正データ作成手段が設けられているたことを特徴とす
るTIG溶接用ロボット制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5001291A JPH06198445A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | Tig溶接用ロボット制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5001291A JPH06198445A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | Tig溶接用ロボット制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06198445A true JPH06198445A (ja) | 1994-07-19 |
Family
ID=11497364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5001291A Pending JPH06198445A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | Tig溶接用ロボット制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06198445A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7291807B2 (en) | 2002-05-13 | 2007-11-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | TIG welding equipment and TIG welding method |
CN109773781A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-21 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 一种无传感器的工业机器人直线软浮动控制方法 |
CN111168688A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-19 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 一种机器人动作的回放方法及装置 |
WO2023008062A1 (ja) * | 2021-07-28 | 2023-02-02 | 株式会社神戸製鋼所 | 造形装置の制御方法、造形装置及びプログラム |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP5001291A patent/JPH06198445A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7291807B2 (en) | 2002-05-13 | 2007-11-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | TIG welding equipment and TIG welding method |
CN109773781A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-21 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 一种无传感器的工业机器人直线软浮动控制方法 |
CN109773781B (zh) * | 2018-12-26 | 2021-05-25 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 一种无传感器的工业机器人直线软浮动控制方法 |
CN111168688A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-19 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 一种机器人动作的回放方法及装置 |
WO2023008062A1 (ja) * | 2021-07-28 | 2023-02-02 | 株式会社神戸製鋼所 | 造形装置の制御方法、造形装置及びプログラム |
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