JPH01113177A - 産業用ロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、電極に検出用電圧を印加してワークを検出す
るセンサに関する。 （従来技術とそれＱ問題点） 本出願人は先に特開昭５４−１５４４１および特願昭５
４−６４８５３において、トーチの電極自体をセンサと
して使用する自動溶接装置を提示した。この自動溶接装
置においては、適宜制御手段からの溶接指令またはセン
サ指令により特殊な電圧印加手段を介してトーチの電極
にそれぞれ溶接用電圧とセンサ用電圧を選択的に印加し
、センシング時において電極とワークとの間の通電状態
を検知してワークの溶接線を探るものである。しかしな
がら、電極として消耗電極を用いた場合、電極のトーチ
からの突出長さは溶接中の電極の溶は込み具合の違いに
より各溶接終了時ごとに異なるのが普通である。また、
一般に電極供給リールからトーチに至る間の電極は可と
う管内に挿通されるが、この場合トーチの移動に伴なう
可とう管の屈曲状態の変化等によって前述電極の突出長
さは必ずしも一定に保たれず、この状態でセンシングを
行なってもワークの正確な溶接線が検出されないため、
当然この様な不正確なセンシングに基いて行なわれる自
動溶接では良好なる溶接結果は期待し得ない。 したがって、溶接終了後におけるワークの次の溶接線の
センシングに際しては、実際のセンシングに先立ち予め
トーチの電極突出長さを所定長さに規正する必要がある
。 従来、この電極突出長さの規正は、ワーク取付具の外縁
に基準位置を設け、センシングの度にトーチの電極を若
干引込めた状態で制御手段の指令。 に基いてトーチ先端の仮想溶接点を前記基準位置に合わ
せ、この状態で電極を送り出し、電極とワーク取付具間
の通電信号を得て電極の送り出しを停止させたり、ある
いはワークのある個所の自動溶接を終了して次のセンシ
ングに移行する前に、予めプログラムしておいた先の溶
接終了地点の近傍（次のセンシングおよび溶接個所に近
い場所が多い）で前述同要領で行なっていた。しかし前
者の場合は、センシングの都度ワーク取付具゛とトーチ
の仮想溶接点の相対位置を位置制御しなければならない
ため、特にトーチの移動距離が長い場合はセンシングに
要する時間も長くなり、また後者の場合は、個々のワー
クの製作および取付は誤差により電極突出長さ規正のた
めに予め定めておいたワークの基準位置は必ずしも総て
のワークに対して正確とはならず、その位置ずれ誤差が
そのまま電極の突出長さの誤差として現われる等、いず
れにしても常時正確な電極突出長さが得られるとは限ら
なかった。 （問題点の解決手段） 本発明による制御方法は、ワークの適所に電極突出長さ
規正点を教示し、各ワークに対し少くとも１次元にセン
シングした位置情報の補正値を記憶し、該補正値によっ
て前記電極突出長さ規正点の位置情報を修正するごとく
したことを特徴とする。 （実施例） 以下、図面に示す実施例に基づき詳述する。第１図は本
発明の背景となる産業用ロボットとして採用した直角座
標形溶接ロボン）ＲＯの全体概要図である。 １は公知の直角座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）ロボッ）ＲＯ（詳細
は図示せず）の端末に構成した垂直軸で、該垂直軸１ま
わり（矢印α）に旋回可能に第１腕２を支承しである。 ３は第１腕２の先端に斜軸３ａまわり（矢印β）に旋回
可能に支承した第２腕である。第２腕３先端にはエンド
エフェクタとしてのトーチ４を取着しており、該トーチ
４は後述するようにセンサとしての機能を備えている。 そして垂直軸１、斜軸３ａおよびトーチ４の中心軸線Ｍ
は一点Ｐにおいて交差するように構成しである。さらに
トーチ４はその溶接作動点が点Ｐと一致しうるように設
定しである。かくして、矢印αおよびβ方向への回転角
を制御することにより、トーチ４の垂直軸１に対する姿
勢角θおよび旋回角ψ（いわゆるオイラ角）を点Ｐを固
定して制御可能となっている。 ５はワーク取付具としての固定のワーク妄−プルで、適
宜クランプ治具５ａ・５ｂにより上面左・右に２個のワ
ークＷ１・Ｗ２を対として固定する。尚、ワークＷ１・
Ｗ２はそれぞれ水平板Ｗ１ａ−Ｗ２ａと該各水平板の端
縁に沿って直立状に仮付けした立板Ｗｌｂ−Ｗ２ｂから
成り、各ワークＷ１・Ｗ２は製作誤差が予想され、また
クランプ治具５ａ・５ｂによるワークテーブル５への取
付は誤差も避けられないものとする。 ６ａ・６ｂは電極供給ロールと１対の送給ローラで、送
給ローラ６ｂの回転制御により電極４ａを供給ロール６
ａから引き出し可撓性チューブ６Ｃ内を通ってトーチ４
に送給するごとくし−ζある。 ７は溶接電源装置で電圧印加手段７ａと通電状態検出手
段７ｂを内蔵し、このうち電圧印加手段７ａは、溶接用
電源７ａ１．検出用電源７ａ２．一端を電極４ａに接続
して適時前記両型源７ａ、・７ａｚのいずれかに選択的
に接続する切換スイッチ？ａｚから成る。また前記通電
状態検出手段７ｂは、通電状態検出回路７ｂ、と通電状
態検出出力回路７ｂ２とから成り、このうち通電状態検
出回路７ｂ、は−端を前記検出用電源７ａｚに接続し、
他端を前記溶接用電源７ａ、の反切換スイッチ７ａ、側
と共にワークＷ１・Ｗ２と常時導通状態にあるワークテ
ーブル５に接続してあり、また通電状態検出出力回路７
ｂ２は前記通電状態検出回路７ｂ、における通電状態の
変化（電流、電圧、またはこれら両者の変化）を検出信
号として入力する。 ８は溶接ロボッ）ＲＯの全体を総合的に制御する制御手
段としてのコンピュータで、ＣＰＵとメモリを含み、該
コンピュータ８のパスラインＢには前記溶接電源装置７
．ロボットＲＯの各軸サーボ系５ｘ−ｓｙ−ｓｚ−ｓｙ
・Ｓβ、並びにティーチング用のリモコンボックス９を
接続しである。 前記リモコンボックス９は、「０」〜「９」の数字入カ
キ−の他、予め割当てられた種々の情報を入力するため
のキー群ならびに、対話型式にてティーチング作業を行
なえるように逐次必要なメツセージおよびキー操作に応
じた情報を表示するためのデイスプレー９ａを具備して
構成されている。 ティーチングのための所定の手順は、コンピュータ８の
メモリ内に予めプログラムされており、コンピュータ８
はこのプログラムとオペレータのキー操作とに基づいて
、デイスプレー９ａを表示制御する。 しかして、オペレータは、ティーチング作業に先立ち適
宜切断工具を用いてトーチ４から突出する電極４ａを正
規の突出長さのし。に切断する。 いま前記ワークＷ１・Ｗ２のそれぞれ水平板Ｗ１ａ−Ｗ
２ａと立板Ｗｌｂ−Ｗ２ｂとの隅肉溶接条件ＬＩ・ＷＬ
２につき水平隅肉部溶接を実行しようとするものである
。 そして、オペレータは、リモコンボックス９を操作して
トーチ４を移動させながら以下のティーチング作業を行
う。 （１）　　先ず溶接′ｆｌｌＡＷＬ、１の溶接開始点Ｐ
４に近い第１のセンシング開始点Ｐ、にトーチ４の電極
先端Ｐを配置し、その位置Ｐ、における位置情報（Ｘ。 Ｙ、　　Ｚ軸）、姿勢情報（α、β軸）、および隅肉溶
接条件センシング指令情報を教示するとともに、該セン
シングを実行する。即ち、このセンシングでは、トーチ
４は水平板Ｗｌａに向う垂直方向と立板ｗ１ｂに向う水
平方向に移動して水平板Ｗｌａおよび立板Ｗｌｂの面を
検出して各検出位置より溶接線ＷＬＩの位置Ｐ２を取込
む。 （２）次に、トーチ４を溶接開始点Ｐ４から適宜離間し
た待機位置Ｐ３さらに溶接開始点Ｐ４に移動させ、それ
ぞれの位置Ｐ３　・Ｐ４における位置情報、姿勢情報１
両位置Ｐ、・ｐｉ、間の移動速度情報を教示する。特に
溶接開始点Ｐ４においては前記各情報の他に、センシン
グ補正指令を教示する。 このセンシング補正指令はワークＷ１に対する自動溶接
作業時に前述（１）で実行したセンシング結果で溶接開
始点Ｐ４を補正することを意味する。 （３）トーチ４を溶接線ＷＬＩの溶接終了点Ｐ、にもた
らしその位置での位置情報、姿勢情報、隅肉溶接条件（
電流・電圧・速度等）、センシング補正指令を教示する
。 （４）続いて、トーチ４を溶接終了点Ｐ、から適宜離間
して水平板Ｗ１の上方に位置する中間泣避位置Ｐ６に中
心軸線Ｍが水平板Ｗ１に対し垂直状となるようにもたら
し、その位置での位置情報、姿勢情報、および電極突出
長さ規正指令を教示するとともに電極突出長さ規正作−
業を実行する。即ち、トーチ４は水平板Ｗｌａに向って
垂直方向に下降して水平板Ｗｌａの面を検出してその検
出位置Ｐ７を電極突出長さ規正点として取込む。その検
出位置Ｐ７に対するセンシング補正指令を教示する。 （５）トーチ４を溶接線ＷＬ２の溶接開始点Ｐ１゜に近
い第２のセンシング開始点Ｐ８にもたらし、その位置Ｐ
ａにおける位置情報、姿勢情報、および隅肉溶接線用セ
ンシング指令情報を教示するとともに、前述（１１と同
様にセンシングを実行し、溶接線ＷＬ２の位置Ｐ、を取
込む。 （６）次いでトーチ４を溶接開始点ＰＩＧに移動させ、
その位置Ｐ１゜における位置情報、姿勢情報、前記第２
センシング開始点Ｐ８　・溶接開始点Ｐ１゜間の移動速
度情報、並びにセンシング補正指令を教示する。 （７）トーチ４を溶接線ＷＬ２の溶接終了点ｐＨにもた
らし、その位置での位置情報、姿勢情報、隅肉溶接条件
、センシング補正指令を教示する。 （８）最後に、溶接終了点ｐＨから離れた退避位置Ｐｌ
□にトーチ４をもたらし位置情報、移動速度情報を教示
する。 以上でティーチングを終了する。 次に溶接ロボットＲＯがコンピュータ８からの指令出力
に基づき行う動作の中で、特に自動溶接作業途中で電極
突出長さ規正の動作に重点をおき第３・４図を参照しな
がら説明する。尚、これにより自動溶接行うワークＷｌ
’　・Ｗ２’はティーチング時のワークＷ１・Ｗ２とは
形状・大きさは実質上同じであるものの、多少の位置ず
れが予想されるものとする。 〔１〕先ずトーチ４は第１のセンシング開始点Ｐ１に位
置決めしてセンシングを実行し、コンピュータ８はその
センシング結果より溶接線ＷＬＩの点２２　′を求め、
ティーチング時の点Ｐ２との差△Ｐ２を補正値ΔＰｎと
して演算記憶する（処理ＰＲ１）。そしてコンピュータ
８はセンシング′補正指令のあるティーチング時の溶接
開始点Ｐａ、溶接終了点Ｐｓ、並びに電極突出長さ規正
点Ｐ１を前記補正値△Ｐｎで補正し、位置修正後の点２
４′・ｐ　、ｌ・ｐ　、　ｌを演算して記憶する（処理
ＰＲ２）。 〔２〕　トーチ４は、前記センシング実行後、待機位置
Ｐ、より溶接開始点ｐ、ｌに移動し、該溶接開始点ｐ　
、　／より溶接終了点Ｐ、′まで水平隅肉溶接を行い、
溶接終了後、中間退避位置Ｐ６に退避する。この溶接終
了時点では、トーチ４の電極４ａ突出長さし、は電極４
ａの溶は込みにより正規の突出長さＬｏより一般的に若
干短くなっている（第４（ａ）図参照）。 〔３〕第４（ａ）図の状態から、処理ＰＲ３により電極
４ａがトーチ４内に引込むく第４（ｂ）図）。 〔４〕処理ＰＲ４により、切換スイッチ７ａｚが検出用
電源７ａ２に切換ねる。 〔５〕次いで、処理ＰＲ５により、トーチ４の仮想先端
Ｐが補正後の電極突出長さ規正点ｐ７　ｊに位置するよ
うに、例えば第４（Ｃ）図に示すように下降移動する。 これで、トーチ４のチップ先端かたワークＷｌ’の水平
板Ｗｌａ’の表面までの距離は丁度正規の電極突出長さ
Ｌｏに一致する（第４（Ｃ）図参照）。 〔６〕続いて、処理ＰＲ６により、電極４ａが送給され
て、該電極４ａは再び千ツブ先端より水平板Ｗｌａ’に
向けて突出する。そして、電極４ａ先端が水平ＦｉＷ１
ａ’に近接放電して該水平板Ｗ１ａ′の表面を検出しく
第４（ｄ）図）、コンピュータ８は通電状態検出出力回
路７ｂｚからの「通電」信号を受信し、処理ＰＲ７・Ｐ
Ｈ１により電極４ａの送給が停止するとともに元の中間
退避位置Ｐ６に移動復帰する（第４（ｅ）図）。この移
動復帰で、第４　（ｅ）図に示す通り、トーチ４の電極
先端は丁度位置Ｐ、に一致するとともに、トーチ４から
の電極突出長さは正規の電極突出長さＬＯに等しく規正
された状態にある。 〔８〕続いて、トーチ４は第２のセンシング開始点ｐｇ
に移動し、前述〔１〕と同様にセンシング結果より溶接
線ＷＬ２の点ｐ、ｌを求め、ティーチング時の点Ｐ、と
の差△Ｐ、を補正値ΔＰｎとして演算記憶する（処理Ｐ
Ｒ１）。そしてコンピュータ８はセンシング補正指令の
あるティーチング時の溶接開始点ＰＩＧおよび溶接終了
点Ｐｌ＋を前記補正値△Ｐｎで補正し、位置修正後の点
ＰＩＯ′・ｐＨ′を演算して記憶する（処理ＰＲ２＞。

〔９〕その後、処理ＰＲ９により切換スイッチ７ａ、が
溶接用電源７ａ、に切換ねる。 〔１０〕続いて、トーチ４は溶接開始点Ｐ、。′より溶
接終了点ｐＨ′まで水平隅肉溶接を行い、溶接終了後、
退避位”１１　Ｐ　＋　ｚに退避し、これらのり−クＷ
１′・Ｗ２’に対する自動溶接作業を完了する。 本発明は前述実施例以外に下記する変形もまた可能であ
る。 （１）　　ロボットは前述実施例のような直角座標形溶
接ロボット以外に、多関節形溶接ロボット等他のメカ構
成のロボットでもよい。 （２）前述実施例では、ティーチングに先立つ電極突出
長さの規正を切断工具を用いた手作業として述べたが、
予めワークテーブル５の基準点を定めておき、自動的に
行うようにしてもよい。 （３）前述実施例では、溶接途中での電極突出長さ規正
点を１個所としたが、多数のワークが個別に治具により
取付けられワーク間の相対位置がずれる恐れのある場合
は、電極突出長さ規正点は順次既溶接済ワーク（位置補
正済み）においてしかも次のワークの溶接開始点に近い
ところに設定することになり複数個所となる。 （４）前述実施例では、トーチ４を溶接トーチとセンサ
を兼用としたが、溶接トーチ・溶断トーチ・グラインダ
等地の加工器具とともに使用するセンサ専用としても当
然に実施できる。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明の制御方法によるときは、
ワークの任意の場所を電極突出長さ規正点として教示し
、自動溶接に先立つワークのセンシングによる補正値を
用いて先の電極突出長さ規正点を補正するようにしたた
め、従来のように電極突出長さ規正作業の都度遠方のワ
ーク取付具等の基準位置に戻る必要がなく、次の溶接開
始点に近い場所でその規正作業を行うことができ、全体
の溶接時間の短縮を図り得、また溶接中断時に電極が溶
込みにより短（なっても次の電極突出長さ規正の精度に
悪影響を及ぼす恐れは皆無で常に正確な電極突出長さ規
正作業を保証し、その後における溶接開始を円滑に行い
得る等、大きな効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した溶接ロボットの全体概要図、
第２（ａ）・　（ｂ）図はティーチング時の電極突出長
さ規正作業を示す作用説明図、第３図はフローチャート
、第４（ａ）〜（ｅ）図は自動溶接作業途中での電極突
出長さ規正作業を示す作用説明図である。 図中、４はトーチ、４ａは電極、５はワークテーブル、
７は溶接電源装置、８はコンピュータである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心軸線方向に伸縮可能な電極を具備したセンサと、前
   記電極に検出用電圧を印加する手段と、前記電極の通電
   状態を検出する手段とを含む産業用ロボットにおいて、
   ワークの適所に電極突出長さ規正点を教示し、各ワーク
   に対し少くとも１次元にセンシングした位置情報の補正
   値を記憶し、該補正値によって前記電極突出長さ規正点
   の位置情報を修正するごとくしたことを特徴とする、産
   業用ロボットの制御方法。