JPH0332429B2 - - Google Patents
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- JPH0332429B2 JPH0332429B2 JP23244282A JP23244282A JPH0332429B2 JP H0332429 B2 JPH0332429 B2 JP H0332429B2 JP 23244282 A JP23244282 A JP 23244282A JP 23244282 A JP23244282 A JP 23244282A JP H0332429 B2 JPH0332429 B2 JP H0332429B2
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- welding
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- welding torch
- torch
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 115
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 3
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 14
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
本発明は溶接ロボツトにおける溶接トーチの制
御方法に関する。 従来のこの種の溶接ロボツトとしては、直交す
る３つの主軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）を有するロボツト
本体と、曲げ（Ｂ軸）と振り（Ｓ軸）の２軸を有
する手首部とを具備したものがある。この溶接ロ
ボツトは、手首部の先端に保持される溶接トーチ
を溶接線の始端から終端までの各テイーチング点
に位置させ、その位置におけるロボツトの各軸の
位置データをテイーチングデータとして順次記憶
し、溶接トーチ先端を前記テイーチングデータに
よつて教示した溶接線に沿つて移動させる場合に
は、前記各軸の位置データ（テイーチングデー
タ）と前記手首部の定数とから２つのテイーチン
グ点の位置データを求め、この２点間の距離を計
算し、これを等分割して補間の点数を決定したの
ち補間演算を行ない、この結果、２点間を直線
（または円）でトレースするような補間が得られ
るので、これに対して逆の座標変換を行ない各軸
の位置データを求め、この位置データにより各軸
を制御し、また溶接に際してはアークセンサ等の
溶接線検出手段によつて実際の溶接線を検出し、
この溶接線検出手段の出力により更に前記各軸を
制御して前記溶接トーチが実際の溶接線に沿うよ
うにしている。 かかる従来の溶接ロボツトによつて多層盛溶接
を行なう場合、まず１層目の溶接軌跡をテイーチ
ングし、次に２層目、３層目等逐次溶接軌跡をテ
イーチングするが、２層目以降のテイーチングは
前層までの溶接状態を想定しながらテイーチング
をしなければならず、またこれにより各層間の溶
接中心距離が不均一となるため、溶接精度が上が
らないという問題があり、また各層別にテイーチ
ング作業を行なわなければならないため、テイー
チング作業に多大な時間を要していた。 本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、多
層盛溶接を簡単なテイーチング作業で実施するこ
とができるとともに、高溶接精度が得られ、しか
も溶接時間の短縮を図ることができる溶接トーチ
の制御方法を提供することを目的とする。 この発明によれば、ロボツト各軸に関連する所
定の定数および変数から溶接トーチ先端位置を演
算し、該溶接トーチ先端が予めテイーチングデー
タによつて教示した溶接線に沿うように前記各軸
を制御する溶接ロボツトにおいて、１層目の溶接
はテイーチングデータにより予め教示した溶接線
に沿つて、実際の溶接線を検出しながら溶接を行
なうとともに、予め教示した溶接線と実際の溶接
線とのずれ量を逐次記憶することにより宛際の溶
接線を記憶する。そして、２層目以降の溶接は、
各層の溶接中心距離に対応して前記所定の定数を
変更し、この変更した所定の定数および変数から
溶接トーチ先端位置を演算し、該溶接トーチが前
記記憶した実際の溶接線に沿うように各軸を制御
する。更に、偶数層の溶接を行なう場合には、前
記記憶した実際の溶接線を終端から始端に向けて
読み出し、溶接トーチを１層目の溶接方向とは逆
の方向に移動制御するようにしている。 以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明す
る。 第１図は本発明が適用される溶接ロボツトのシ
ステム構成図で、特に溶接ロボツトに関して示し
ている。この溶接ロボツトは、溶渉ロボツト本体
１、溶接ロボツト制御装置２、現場操作盤３、テ
イーチングボツクス４、溶接電源供給装置５およ
び溶接ワイヤボツクス６から構成されている。溶
接ロボツト本体１は手首７と、横送り（Ｘ）、水
平（Ｙ）、垂直（Ｚ）の直角座標系の腕部とを有
し、溶接ロボツト制御装置２からの制御信号によ
つて各部の位置制御が行なわれる。また、溶接ロ
ボツト本体１には溶接ワイヤ送給装置８が設けら
れ、この装置８によつて溶接ワイヤボツクス６か
ら溶接ワイヤ９を手首７に供給するようにしてい
る。また、溶接ワイヤ９には溶接ロボツト制御装
置２からの指令により溶接電源供給装置５から適
宜の溶接電源が供給されるようになつている。現
場操作盤３はオペレータによつて適宜操作される
もので、溶接ロボツト本体１の運転モードの選
択、非常停止、原点復帰等のスイツチを有してい
る。テイーチングボツクス４は溶接ロボツト本体
１の各部を移動させるスイツチおよびテイーチン
グ点の位置情報を溶接ロボツト制御装置２に書き
込むためのスイツチ等を有している。 第２図ａおよびｂはそれぞれ溶接ロボツト１の
手首７の平面図および側面図を示すものである。
この手首７は手首７をＸ−Ｙ平面内で振る回動軸
Ｓおよび溶接トーチ１０を曲げる回動軸Ｂを有
し、これらの回動軸Ｓおよび回動軸Ｂが溶接ロボ
ツト制御装置２によつて制御されることによつて
溶接トーチ１０の方向（手首の姿勢）が制御され
るようになつている。またＯは腕部の先端点を示
し、d1〜d4は第２図ｂに示すように手首７の各部
の長さを示す。 この溶接ロボツトは、上記手首７の各部の距離
を定数とし、回動軸Ｓ、Ｂの角度およ腕部の点Ｏ
（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の位置を変数として溶接トーチ１
０の先端位置を演算し溶接トーチ１０が所望の軌
跡に沿うように各軸を制御するものである。例え
ば、第３図に示すような溶接線Ｌを溶接する場合
には、溶接トーチ１０をテイーチング点P1およ
びP2に位置させ、この位置における各軸の位置
データをテイーチングデータとして記憶する。な
お、第３図に示すようにP1とP2とでは溶接トー
チ１０の姿勢が異なるようにテイーチングされて
いる。溶接トーチ１０の先端は、P1とP2との間
を直線的に移動しなければならないので、各軸の
位置データからP1とP2の位置データを求め、次
のこの２点間の距離を計算し、これを等分離して
補間の点数を決めたうえで補間演算を行なう。こ
の結果、P1とP2の間を直線でトレースするよう
な補間が得られるので、これに対する各軸の位置
データを逆算する。この位置データに基づいてロ
ボツト各軸を制御する。なお、破線ｌは、腕部の
先端部Ｏがたどる軌跡である。 一方、溶接のワークは一般に加工や組立の精度
が良くないため、教示した溶接線を忠実にトレー
スするだけでは良好な溶接はできないので、溶接
に際しアークセンサ等の溶接線検出手段によつて
実際の溶接線を検出し、この検出出力によつて溶
接トーチが実際の溶接線に沿うように倣い制御す
るようにしている。 第４図は本発明に係る溶接トーチの制御方法を
実施するための制御装置の構成例を示すブロツク
図である。今、第６図に示すような隅肉３層盛溶
接を行なう場合について説明する。 第１メモリ１１は予め各テイーチング点におけ
るロボツト本体１の各軸のテイーチングデータ
（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θS、θB）を記憶している。また、
第３メモリ１２は各層別に第１表に示す多層盛情
報を記憶している。
御方法に関する。 従来のこの種の溶接ロボツトとしては、直交す
る３つの主軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）を有するロボツト
本体と、曲げ（Ｂ軸）と振り（Ｓ軸）の２軸を有
する手首部とを具備したものがある。この溶接ロ
ボツトは、手首部の先端に保持される溶接トーチ
を溶接線の始端から終端までの各テイーチング点
に位置させ、その位置におけるロボツトの各軸の
位置データをテイーチングデータとして順次記憶
し、溶接トーチ先端を前記テイーチングデータに
よつて教示した溶接線に沿つて移動させる場合に
は、前記各軸の位置データ（テイーチングデー
タ）と前記手首部の定数とから２つのテイーチン
グ点の位置データを求め、この２点間の距離を計
算し、これを等分割して補間の点数を決定したの
ち補間演算を行ない、この結果、２点間を直線
（または円）でトレースするような補間が得られ
るので、これに対して逆の座標変換を行ない各軸
の位置データを求め、この位置データにより各軸
を制御し、また溶接に際してはアークセンサ等の
溶接線検出手段によつて実際の溶接線を検出し、
この溶接線検出手段の出力により更に前記各軸を
制御して前記溶接トーチが実際の溶接線に沿うよ
うにしている。 かかる従来の溶接ロボツトによつて多層盛溶接
を行なう場合、まず１層目の溶接軌跡をテイーチ
ングし、次に２層目、３層目等逐次溶接軌跡をテ
イーチングするが、２層目以降のテイーチングは
前層までの溶接状態を想定しながらテイーチング
をしなければならず、またこれにより各層間の溶
接中心距離が不均一となるため、溶接精度が上が
らないという問題があり、また各層別にテイーチ
ング作業を行なわなければならないため、テイー
チング作業に多大な時間を要していた。 本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、多
層盛溶接を簡単なテイーチング作業で実施するこ
とができるとともに、高溶接精度が得られ、しか
も溶接時間の短縮を図ることができる溶接トーチ
の制御方法を提供することを目的とする。 この発明によれば、ロボツト各軸に関連する所
定の定数および変数から溶接トーチ先端位置を演
算し、該溶接トーチ先端が予めテイーチングデー
タによつて教示した溶接線に沿うように前記各軸
を制御する溶接ロボツトにおいて、１層目の溶接
はテイーチングデータにより予め教示した溶接線
に沿つて、実際の溶接線を検出しながら溶接を行
なうとともに、予め教示した溶接線と実際の溶接
線とのずれ量を逐次記憶することにより宛際の溶
接線を記憶する。そして、２層目以降の溶接は、
各層の溶接中心距離に対応して前記所定の定数を
変更し、この変更した所定の定数および変数から
溶接トーチ先端位置を演算し、該溶接トーチが前
記記憶した実際の溶接線に沿うように各軸を制御
する。更に、偶数層の溶接を行なう場合には、前
記記憶した実際の溶接線を終端から始端に向けて
読み出し、溶接トーチを１層目の溶接方向とは逆
の方向に移動制御するようにしている。 以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明す
る。 第１図は本発明が適用される溶接ロボツトのシ
ステム構成図で、特に溶接ロボツトに関して示し
ている。この溶接ロボツトは、溶渉ロボツト本体
１、溶接ロボツト制御装置２、現場操作盤３、テ
イーチングボツクス４、溶接電源供給装置５およ
び溶接ワイヤボツクス６から構成されている。溶
接ロボツト本体１は手首７と、横送り（Ｘ）、水
平（Ｙ）、垂直（Ｚ）の直角座標系の腕部とを有
し、溶接ロボツト制御装置２からの制御信号によ
つて各部の位置制御が行なわれる。また、溶接ロ
ボツト本体１には溶接ワイヤ送給装置８が設けら
れ、この装置８によつて溶接ワイヤボツクス６か
ら溶接ワイヤ９を手首７に供給するようにしてい
る。また、溶接ワイヤ９には溶接ロボツト制御装
置２からの指令により溶接電源供給装置５から適
宜の溶接電源が供給されるようになつている。現
場操作盤３はオペレータによつて適宜操作される
もので、溶接ロボツト本体１の運転モードの選
択、非常停止、原点復帰等のスイツチを有してい
る。テイーチングボツクス４は溶接ロボツト本体
１の各部を移動させるスイツチおよびテイーチン
グ点の位置情報を溶接ロボツト制御装置２に書き
込むためのスイツチ等を有している。 第２図ａおよびｂはそれぞれ溶接ロボツト１の
手首７の平面図および側面図を示すものである。
この手首７は手首７をＸ−Ｙ平面内で振る回動軸
Ｓおよび溶接トーチ１０を曲げる回動軸Ｂを有
し、これらの回動軸Ｓおよび回動軸Ｂが溶接ロボ
ツト制御装置２によつて制御されることによつて
溶接トーチ１０の方向（手首の姿勢）が制御され
るようになつている。またＯは腕部の先端点を示
し、d1〜d4は第２図ｂに示すように手首７の各部
の長さを示す。 この溶接ロボツトは、上記手首７の各部の距離
を定数とし、回動軸Ｓ、Ｂの角度およ腕部の点Ｏ
（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の位置を変数として溶接トーチ１
０の先端位置を演算し溶接トーチ１０が所望の軌
跡に沿うように各軸を制御するものである。例え
ば、第３図に示すような溶接線Ｌを溶接する場合
には、溶接トーチ１０をテイーチング点P1およ
びP2に位置させ、この位置における各軸の位置
データをテイーチングデータとして記憶する。な
お、第３図に示すようにP1とP2とでは溶接トー
チ１０の姿勢が異なるようにテイーチングされて
いる。溶接トーチ１０の先端は、P1とP2との間
を直線的に移動しなければならないので、各軸の
位置データからP1とP2の位置データを求め、次
のこの２点間の距離を計算し、これを等分離して
補間の点数を決めたうえで補間演算を行なう。こ
の結果、P1とP2の間を直線でトレースするよう
な補間が得られるので、これに対する各軸の位置
データを逆算する。この位置データに基づいてロ
ボツト各軸を制御する。なお、破線ｌは、腕部の
先端部Ｏがたどる軌跡である。 一方、溶接のワークは一般に加工や組立の精度
が良くないため、教示した溶接線を忠実にトレー
スするだけでは良好な溶接はできないので、溶接
に際しアークセンサ等の溶接線検出手段によつて
実際の溶接線を検出し、この検出出力によつて溶
接トーチが実際の溶接線に沿うように倣い制御す
るようにしている。 第４図は本発明に係る溶接トーチの制御方法を
実施するための制御装置の構成例を示すブロツク
図である。今、第６図に示すような隅肉３層盛溶
接を行なう場合について説明する。 第１メモリ１１は予め各テイーチング点におけ
るロボツト本体１の各軸のテイーチングデータ
（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θS、θB）を記憶している。また、
第３メモリ１２は各層別に第１表に示す多層盛情
報を記憶している。
【表】
この多層盛情報は、各層毎の手首の疑似定数で
ある。 中央処理装置（CPU）１３は、１層目の溶接
時には第１メモリ１１からのテイーチングデータ
と、第３メモリ１２からの１層目の手首定数と、
アークセンサ１４の出力に基づいて各軸の移動指
令値を出力する。この移動指令値は減算器１５に
加えられる。減算器１５の他の入力にはエンコー
ダ１６から軸の移動距離、すなわち軸駆動用モー
タ１７の回動量に応じた数のパルス信号が加えら
れるようになつており、減算器１５は２入力信号
の偏差をとつてこれを位置偏差カウンタ１８に導
く。位置偏差カウンタ１８のカウント値はＤ／Ａ
変換器１９でアナログ信号に変換されて減算器２
０に加えられる。減算器２０の他の入力には速度
検出器２１から軸駆動モータ１７の回転速度に対
応するアナログ信号が加えられており、減算器２
０は２入力信号の偏差をとつてこれをサーボアン
プ２２を介して軸駆動用モータ１７に導く。 また、アークセンサ１４は、ウイービング溶接
中におけるウイービング両端のアーク電流値に基
づいて実際の溶接線を検出し、溶接トーチ先端が
実際の溶接線に沿うように補正データを出力す
る。CPU１３は上記補正データに基づき各軸の
移動指令値を出力し、溶接トーチ先端を倣い制御
するとともに、第５図に示すようにテイーチング
した溶接線Ａと実際の溶接線Ｂとのずれ量
（ΔYi）を溶接線Ａを或る一定の長さ（Δl）で等
分割した位置毎に第３メモリ２３に記憶させる。
なお、Δl毎のセンサ補正量をEXとすると、テ、
ーチングした溶接線Ａと実際の溶接線Ｂとのずれ
量（ΔYi）は、 ΔYi＝i 〓x=1 EX で表わすことができる。 このようにして、多層盛溶接の１層目が溶接さ
れる。 次に、２層目の溶接は、アークセンサ１４を使
用せず、第１メモリ１１からのテイーチングデー
タ、第２メモリ２３からの倣い補正データおよび
第３メモリ１２からの２層目の手首定数に基づい
て各軸の移動指令値を出力する。この場合、テイ
ーチングデータおよび倣い補正データは、第２表
に示すように溶接線の終端PNから始端P1に向け
て読み出す。
ある。 中央処理装置（CPU）１３は、１層目の溶接
時には第１メモリ１１からのテイーチングデータ
と、第３メモリ１２からの１層目の手首定数と、
アークセンサ１４の出力に基づいて各軸の移動指
令値を出力する。この移動指令値は減算器１５に
加えられる。減算器１５の他の入力にはエンコー
ダ１６から軸の移動距離、すなわち軸駆動用モー
タ１７の回動量に応じた数のパルス信号が加えら
れるようになつており、減算器１５は２入力信号
の偏差をとつてこれを位置偏差カウンタ１８に導
く。位置偏差カウンタ１８のカウント値はＤ／Ａ
変換器１９でアナログ信号に変換されて減算器２
０に加えられる。減算器２０の他の入力には速度
検出器２１から軸駆動モータ１７の回転速度に対
応するアナログ信号が加えられており、減算器２
０は２入力信号の偏差をとつてこれをサーボアン
プ２２を介して軸駆動用モータ１７に導く。 また、アークセンサ１４は、ウイービング溶接
中におけるウイービング両端のアーク電流値に基
づいて実際の溶接線を検出し、溶接トーチ先端が
実際の溶接線に沿うように補正データを出力す
る。CPU１３は上記補正データに基づき各軸の
移動指令値を出力し、溶接トーチ先端を倣い制御
するとともに、第５図に示すようにテイーチング
した溶接線Ａと実際の溶接線Ｂとのずれ量
（ΔYi）を溶接線Ａを或る一定の長さ（Δl）で等
分割した位置毎に第３メモリ２３に記憶させる。
なお、Δl毎のセンサ補正量をEXとすると、テ、
ーチングした溶接線Ａと実際の溶接線Ｂとのずれ
量（ΔYi）は、 ΔYi＝i 〓x=1 EX で表わすことができる。 このようにして、多層盛溶接の１層目が溶接さ
れる。 次に、２層目の溶接は、アークセンサ１４を使
用せず、第１メモリ１１からのテイーチングデー
タ、第２メモリ２３からの倣い補正データおよび
第３メモリ１２からの２層目の手首定数に基づい
て各軸の移動指令値を出力する。この場合、テイ
ーチングデータおよび倣い補正データは、第２表
に示すように溶接線の終端PNから始端P1に向け
て読み出す。
【表】
Claims (1)
- １ ロボツト各軸に関連する所定の定数および変
数から溶接トーチ先端位置を演算し、該溶接トー
チ先端が予めテイーチングデータによつて教示し
た溶接線に沿うように前記各軸を制御するととも
に、溶接中に溶接線検出手段によつて実際の溶接
線を検出し、前記溶接トーチが実際の溶接線に沿
うように倣い制御する溶接ロボツトにおいて、多
層盛溶接を行なう際に、前記所定の定数を各層毎
に予設定量だけ変更した多層盛情報を記憶し、溶
接線の１層目の溶接を行なう場合には、前記テイ
ーチングデータおよび溶接線検出手段の出力に基
づいて溶接トーチを制御するとともに、予め教示
した溶接線と実際の溶接線とのずれ量を逐次記憶
し、偶数層目の溶接を行なう場合には、前記テイ
ーチングデータと前記記憶したずれ量を前記溶接
線の終端から始端に向けて読み出すとともに、該
溶接層に対応する前記多層盛情報を読み出し、こ
の読み出したデータに基づいて溶接トーチを１層
目の溶接方向とは逆の方向に移動制御し、１層目
を除く奇数層目の溶接を行なう場合には、前記テ
イーチングデータと前記記憶したずれ量を前記溶
接線の始端から終端に向けて読み出すとともに、
該溶接層に対応する前記多層盛情報を読み出し、
この読み出したデータに基づいて溶接トーチを１
層目の溶接方向と同一方向に移動制御することを
特徴とする溶接トーチの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23244282A JPS59120374A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 溶接ト−チの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23244282A JPS59120374A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 溶接ト−チの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59120374A JPS59120374A (ja) | 1984-07-11 |
| JPH0332429B2 true JPH0332429B2 (ja) | 1991-05-13 |
Family
ID=16939329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23244282A Granted JPS59120374A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 溶接ト−チの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59120374A (ja) |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP23244282A patent/JPS59120374A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59120374A (ja) | 1984-07-11 |
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