JP2000288733A - 溶接ロボット自動原点チェック装置及びそのチェック方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ロボットの原点チェックが短時間で、か
つ容易にできる溶接ロボット自動原点チェック装置及び
そのチェック方法を提供する。 【解決手段】 所定位置に柱状の基準バー１０を立設
し、その上端部を原点１１とする。溶接ロボット１の本
体２に取着した溶接トーチ３の溶接ワイヤ４を原点１１
に近接移動し、溶接ワイヤ４と原点１１とが当接して通
電したら溶接トーチ３の位置ズレ無しと判定し、通電し
ないときは溶接トーチ３の位置ズレ有りと判定する。以
上の作動を原点チェックプログラムにより自動的に行
う。これにより所定の溶接作業毎に原点チェックが短時
間で、かつ容易に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ロボット自動
原点チェック装置及びそのチェック方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、溶接ラインの自動化のため
に、溶接ロボットが多く使用されている。図１は溶接ロ
ボット１の一例を示す斜視図である。同図において、溶
接ロボット１は、それぞれ所定の方向に回動自在な１軸
〜５軸の回動軸を有する本体２と、本体２に設けられた
アーム部（３〜５軸に相当する）の先端部に取着された
溶接トーチ３とを備えている。本体２は、各回動軸を駆
動して溶接トーチ３を移動させるようになっている。す
なわち各軸は矢印のように回動し、溶接トーチ３を所定
の位置に移動させるようになっている。また、図示しな
い送給装置により、溶接トーチ３の先端部から溶接ワイ
ヤ４が所定の送給速度で送給されるようになっている。
本体２は制御装置６に接続しており、制御装置６は記憶
した溶接プログラムに基づいて各回動軸を制御して溶接
トーチ３から所定の突出し長だけ突き出した溶接ワイヤ
４の先端部を所定の軌跡に沿って移動させ、自動的に溶
接作業を行う。

【０００３】溶接ロボット１には、溶接ワイヤ４の先端
部がワークに当接したとき、その溶接ワイヤ４とワーク
との通電状態から当接か非当接かを検出する溶接ワイヤ
接触検出手段を備えているものがある。そして、所定の
ワーク（溶接対象物）の溶接線位置がズレているような
場合には、前記溶接ワイヤ接触検出手段により実際のワ
ークの位置を検出してその位置ズレを算出し、この検出
した位置ズレに基いて自動的にプログラムの溶接トーチ
３の移動軌跡を修正し、溶接トーチ３の位置を修正して
正しい溶接を行わせるようになっている。その一例とし
ては、特公平５−１０１８９号公報に開示されたものが
ある。

【０００４】しかしながら、溶接ワイヤ４の先端部の位
置は作業中に衝突したり、或いは誤操作等によりズレる
ことがしばしばある。溶接ワイヤ４の先端部の位置が溶
接ロボット１の本体２に対してズレると、たとえ前述の
ワークに対する修正作業を行っても正しい溶接は行われ
ない場合がある。そのため、溶接開始にあたっては溶接
ワイヤ４の先端部が本体２に対して予め定めた位置に正
しく位置しているか否かのチェックをすることが必要で
ある。

【０００５】通常、上記の溶接ワイヤ４の先端部の位置
のチェックは、予め溶接ロボット１の本体２に対して基
準となる原点を定めておき、溶接トーチ３を所定姿勢に
して溶接ワイヤ４の先端部を原点に位置させたときの溶
接ロボット１の１軸〜５軸の各回転角度を予め設定し、
次回チェック時にはこの設定した回転角度に各１軸〜５
軸の回動軸を移動させて、溶接トーチ３の先端位置をチ
ェックする方法により行われる。これを、以後、原点チ
ェックと称する。

【０００６】従来、上記の原点チェックは、図５に示す
ように、手動操作により溶接トーチ３の位置及び姿勢
（すなわち１軸〜５軸の各回転角度）が所定の原点１１
の上記設定した位置及び角度に来るように移動させ、そ
のときの溶接ワイヤ４の先端部が原点１１の位置からズ
レているか否かを作業者がチェックすることにより行っ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記原
点チェック方法では作業者が手動操作で各軸を回動させ
て溶接トーチ３の溶接ワイヤ４の先端部を原点１１の設
定角度に一致させているので、溶接トーチ３を原点に対
応した設定角度まで移動させるのに作業者の操作時間が
非常に長時間を要し、チェック作業が面倒である。この
ため、チェック頻度を多くすると、稼働率が低下すると
いう問題がある。また、チェック頻度を少なくして例え
ば１回／週程度とすると、その間に位置ズレが生じて溶
接不具合（溶接の脱線、オーバラップ、アンダカット
等）がたびたび発生するという問題がある。また、ズレ
が発生した場合、長期間に多くの原因の異なるズレが重
なって発生していることが多いので、このズレの修正に
多大の時間を要していた。

【０００８】本発明は上記の問題点に着目し、原点チェ
ックが短時間に、容易にできる溶接ロボット自動原点チ
ェック装置及びそのチェック方法を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記の
目的を達成するために、本発明に係る溶接ロボット自動
原点チェック装置の発明は、溶接トーチと、溶接トーチ
を取着したアーム先端部の位置及び姿勢を制御する複数
の制御軸を有し、各制御軸の駆動により溶接トーチを所
定位置に移動自在とした溶接ロボットと、記憶した溶接
プログラムに従って溶接ロボットを制御して自動的にワ
ークを溶接する制御装置とを備えた溶接ロボット装置に
おいて、溶接トーチの移動範囲内の所定位置に、ワーク
と同電位で接続された導電性部材で構成され、かつ溶接
トーチの先端部から突き出した溶接ワイヤの先端と当接
可能な広さを有する上端面を溶接ロボットの原点とする
柱状の基準バーを立設し、制御装置は、さらに、溶接ト
ーチの先端部から突き出した溶接ワイヤとワークとの通
電により溶接ワイヤとワークとの接触を検出するタッチ
センサを有し、自動原点チェックプログラムに従って、
溶接トーチを予め記憶した基準バーの真上の所定位置に
移動させた後、所定の相対距離だけ下降させる間に、タ
ッチセンサが溶接ワイヤと基準バーとの接触を検出した
場合には溶接トーチの位置ズレが無しと判定し、接触を
検出しない場合には溶接トーチの位置ズレが有りと判定
する構成としている。

【００１０】第２発明は、溶接トーチを取着したアーム
先端部の位置及び姿勢を制御する複数の制御軸を駆動し
て溶接トーチを所定位置に移動自在とした溶接ロボット
を、記憶した溶接プログラムに従って制御して自動的に
ワークを溶接する溶接ロボット装置において、溶接トー
チの移動範囲内の所定位置に立設され、ワークと同電位
で接続された導電性部材で構成され、かつ溶接トーチの
先端部から突き出した溶接ワイヤの先端と当接可能な広
さを有する上端面を溶接ロボットの原点とする柱状の基
準バーの真上の予め記憶した所定位置に、自動原点チェ
ックプログラムに従って溶接トーチを移動させた後、所
定の相対距離だけ下降させる間に、溶接トーチの先端部
から突き出した溶接ワイヤと基準バーとの接触を検出し
た場合には溶接トーチの位置ズレが無しと判定し、接触
を検出しない場合には溶接トーチの位置ズレが有りと判
定するようにした方法としている。

【００１１】本発明によると、作業者が作業しなくて
も、自動的に溶接トーチを予め記憶した基準バーの先端
部の原点位置に移動させ、溶接トーチの先端部から突き
出した溶接ワイヤと基準バーとの接触の有無により溶接
トーチの先端位置が基準バーの原点位置と一致している
か否かを自動的にチェックする。したがって、自動的に
原点位置に溶接トーチが移動するので、移動時間が短時
間となり、さらに作業者による原点チェックの作業時間
が不要となり、原点チェックが短時間で、かつ容易に可
能となる。これにより、各溶接作業毎に原点チェックを
行うことができ、溶接トーチズレを早期に発見できるの
で、溶接不具合の発生を未然に防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て、図１〜図４を参照して詳述する。以下の説明では、
図１に示すように溶接ロボット１の例として多関節型ロ
ボットを示しているが、本発明はロボットの型式に限定
されるものではない。図１において、溶接ロボット１は
本体２と本体２の先端部に取着された溶接トーチ３とを
備えている。本体２は、基台８に対して旋回自在な旋回
軸７ａ（以後、１軸と言う）と、１軸上に配設され、溶
接ロボット１の前後方向に回動自在な第１アーム７ｂ
（以後、２軸と言う）と、２軸の先端部に配設され、上
下方向に回動自在な第２アーム７ｃ（以後、３軸と言
う）と、３軸の前端部に溶接ロボット１の前後方向に配
設され、前後方向の軸線を中心に回動自在な第１手首軸
７ｄ（以後、４軸と言う）と、４軸の軸線に垂直な軸線
を有し、前後方向に回動自在な第２手首軸７ｅ（以後、
５軸と言う）とを備えている。この５軸の先端部に、溶
接トーチ３が取着されている。これらの各制御軸は、図
示しない電動サーボモータにより駆動されている。

【００１３】また、制御装置６はコンピュータ装置等の
高速演算装置を有しており、溶接トーチ３の移動軌跡を
制御し、溶接加工を行うための溶接条件設定、溶接開始
及び溶接停止を制御するための溶接プログラムを所定の
メモリ内に記憶している。さらに、制御装置６は、後述
するような自動原点チェックプログラムも記憶してい
る。そして、これらのプログラムの実行時に、記憶され
た移動軌跡に基づいて各制御軸の電動サーボモータを制
御する。

【００１４】図２に示すように、溶接トーチ３が移動可
能な範囲内の所定位置に原点位置を設け、この原点位置
に柱状の基準バー１０を直立させて固設し、基準バー１
０の先端部を原点１１とする。基準バー１０の直径ｄは
溶接トーチ３の溶接ワイヤ４の先端部が当接可能で、か
つ位置ズレが検出可能な所定の大きさに設定し、例えば
略５mmに設定しておく。そして、溶接トーチ３の姿勢を
所定の状態にし、溶接ワイヤ４の先端部を原点１１に当
接させ、このときの本体２の角制御軸（１軸〜５軸）の
それぞれが示す回動角度値を原点１１における基準回動
角度と定め、制御装置６に記憶させておく。この記憶方
法は、ティーチングによって、又は位置データを直接設
定して記憶するようにしてもよい。

【００１５】また、制御装置６は、溶接ワイヤ４とワー
クとが当接したかあるいは非接触かを通電状態により検
出する図示しない溶接ワイヤ接触検出手段（以後、タッ
チセンサと呼ぶ）を有している。このタッチセンサは、
図３に示すように、所定の検出タイミング期間内におい
て、溶接トーチ３の溶接ワイヤ４の先端部が実線に示す
ように基準バー１０の先端部の原点１１に当接した場合
に溶接ワイヤ４と基準バー１０（ワークと電気的に同電
位で接続されている）との通電を検出して接触有りと判
断し、破線に示すように溶接トーチ３の位置がズレて溶
接ワイヤ４が原点１１に当接しない場合には通電を検出
せず非接触と判断する。

【００１６】つぎに、自動原点チェック方法について図
４のフローチャートに従って説明する。なお、制御装置
６には予め自動原点チェックプログラムを記憶させてお
き、以下の作動を自動的に行わせる。 １）ステップ１０１で、制御装置６の溶接プログラムの
実行時に検出したワーク位置ズレに対する各制御軸の目
標位置の平行移動量をキャンセルする。尚、制御装置６
が目標位置の平行移動機能を有してない場合にはこのス
テップは不要である。 ２）つぎに、ステップ１０２で、各制御軸を駆動し、溶
接トーチ３を溶接基準位置（例えばプログラム開始位
置）から基準バー１０の近傍まで高速で移動する。この
とき、溶接トーチ３の移動軌跡を厳密に規定しなくても
溶接トーチ３とワークや周辺機器とが干渉することが無
い場合は各軸の単独駆動による移動を行い、干渉のおそ
れがあって溶接トーチ３の移動軌跡を規定する必要があ
る場合には、例えば直線補間による移動を行うようにす
る。 ３）ステップ１０３で、溶接トーチ３を基準バー１０の
真上の所定位置まで中速で直線補間により移動する。こ
のとき、原点１１での溶接トーチ３の姿勢と略同一の姿
勢となるように、本体２の各制御軸（１軸〜５軸）を設
定する。また、ここでは、基準バー１０の近傍に接近す
るので、移動途中の干渉を避けるため直線補間により移
動する。 ４）ステップ１０４で、溶接ワイヤ４と基準バー１０と
の通電を検出するタッチセンサを起動する。 ５）ステップ１０５で、溶接トーチ３を基準バー１０の
真上の前記所定位置から相対量（現在位置からの所定の
相対移動量）だけ溶接トーチ３の姿勢を変えずに微速で
降下し、この相対移動の間にタッチセンサから溶接ワイ
ヤ４と基準バー１０との通電の検出信号が入力されるの
をチェックする。 ６）ステップ１０６で、溶接ワイヤ４と基準バー１０と
の間で通電したか否かを判定する。 ７）通電した場合には溶接トーチ３の位置にズレはない
と判定し、ステップ１０７で直ちに下降を停止すると共
に、制御装置６の図示しない表示器に「溶接トーチ位置
ズレ無し」の表示を行う。 ８）次にステップ１０８で、溶接トーチ３を上方に所定
距離だけ直線移動する。 ９）さらにステップ１０９で、ステップ２，３と反対の
移動経路に従って、溶接トーチ３を当初の溶接基準位置
に移動する。 １０）次にステップ１１０で、予め定められた溶接プロ
グラムに従って溶接作業を開始する。 １１）ステップ１０６で溶接トーチ３と基準バー１０と
の通電を検出しなかった場合には、溶接トーチ３に位置
ズレがあると判定し、ステップ１１１で図示しない表示
器に「溶接トーチ位置ズレ有り」の表示を行う。 １２）次にステップ１１２で、溶接ロボット１の作動を
停止し、溶接プログラムによる溶接作業を開始しない。

【００１７】溶接ロボット１が上記のように位置ズレに
より溶接作業を開始しない場合には、作業者は溶接トー
チ３の位置ズレ等を修正するなどの所定の処置を取る必
要がある。したがって、溶接ロボット１の作動が停止し
た場合には、パイロットランプあるいはブザー等により
作業者に通報する手段を設けて作業者に早急の処置を促
すようにしてもよい。

【００１８】以上説明したように、予め自動原点チェッ
クプログラムを記憶させ、所定の溶接作業工程毎に溶接
トーチ３の原点チェックによる位置ズレチェックを自動
的に行うことにより、溶接不具合の発生防止及び外観品
質の向上を、労力を必要とせずに、容易に達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動溶接ロボットの一例を示す外観斜視図であ
る。

【図２】溶接トーチと基準バーとの関係を示す図であ
る。

【図３】溶接トーチの溶接ワイヤと基準バーとの間の通
電状況の説明図である。

【図４】自動原点チェック方法を説明するフローチャー
トである。

【図５】従来の原点チェック方法の説明図である。

【符号の説明】 １：溶接ロボット、２：本体、３：溶接トーチ、４：溶
接ワイヤ、６：制御装置、１０：基準バー、１１：原
点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接トーチ(3) と、溶接トーチ(3) を取
   着したアーム先端部の位置及び姿勢を制御する複数の制
   御軸を有し、各制御軸の駆動により溶接トーチ(3) を所
   定位置に移動自在とした溶接ロボット(1)と、記憶した
   溶接プログラムに従って溶接ロボット(1)を制御して自
   動的にワークを溶接する制御装置(6)とを備えた溶接ロ
   ボット装置において、 溶接トーチ(3)の移動範囲内の所定位置に、ワークと同
   電位で接続された導電性部材で構成され、かつ溶接トー
   チ(3) の先端部から突き出した溶接ワイヤ(4)の先端と
   当接可能な広さを有する上端面を溶接ロボット(1)の原
   点(11)とする柱状の基準バー(10)を立設し、 制御装置(6)は、さらに、溶接トーチ(3) の先端部から
   突き出した溶接ワイヤ(4)とワークとの通電により溶接
   ワイヤ(4)とワークとの接触を検出するタッチセンサを
   有し、自動原点チェックプログラムに従って、溶接トー
   チ(3) を予め記憶した基準バー(10)の真上の所定位置に
   移動させた後、所定の相対距離だけ下降させる間に、タ
   ッチセンサが溶接ワイヤ(4) と基準バー(10)との接触を
   検出した場合には溶接トーチ(3) の位置ズレが無しと判
   定し、接触を検出しない場合には溶接トーチ(3) の位置
   ズレが有りと判定することを特徴とする溶接ロボット自
   動原点チェック装置。
2. 【請求項２】 溶接トーチ(3) を取着したアーム先端部
   の位置及び姿勢を制御する複数の制御軸を駆動して溶接
   トーチ(3) を所定位置に移動自在とした溶接ロボット
   (1)を、記憶した溶接プログラムに従って制御して自動
   的にワークを溶接する溶接ロボット装置において、 溶接トーチ(3)の移動範囲内の所定位置に立設され、ワ
   ークと同電位で接続された導電性部材で構成され、かつ
   溶接トーチ(3) の先端部から突き出した溶接ワイヤ(4)
   の先端と当接可能な広さを有する上端面を溶接ロボット
   (1)の原点(11)とする柱状の基準バー(10)の真上の予め
   記憶した所定位置に、自動原点チェックプログラムに従
   って溶接トーチ(3) を移動させた後、所定の相対距離だ
   け下降させる間に、溶接トーチ(3) の先端部から突き出
   した溶接ワイヤ(4)と基準バー(10)との接触を検出した
   場合には溶接トーチ(3) の位置ズレが無しと判定し、接
   触を検出しない場合には溶接トーチ(3) の位置ズレが有
   りと判定するようにしたことを特徴とする溶接ロボット
   自動原点チェック方法。