JPH0428514B2

JPH0428514B2 -

Info

Publication number: JPH0428514B2
Application number: JP57025582A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takagi; Akira Matsuda
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1992-05-14
Also published as: JPS58143982A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はテイーチング・プレイバツク方式を用
いた溶接ロボツトの多層盛り溶接方法に関する。従来の溶接ロボツト、塗装ロボツト等のこの種
の制御方式は、ロボツトの手首の所定部をテイー
チング点に位置させ、その位置におけるロボツト
の各軸の位置情報をテイーチングデータとして記
憶し、このテイーチングデータに基づいてロボツ
ト手首部の先端が所望の軌跡に沿うようにロボツ
トの各軸を制御するものである。しかし、かかる従来の制御方式は、例えば同一
形状のワークを溶接する場合でもポジシヨナーに
よるワークのセツテイング誤差等により前段のワ
ークでテイーチングしたテイーチング点と現在セ
ツテイングされているワークのテイーチング点と
にずれが生じるために同一のテイーチングデータ
を用いて溶接することはできず、したがつて再テ
イーチングしなければならなかつた。また、多層
盛溶接を行なう場合には各層ごとにテイーチング
が必要であつた。なお、多層盛溶接における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しなければならず、正確
なテイーチングは困難であつた。本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、手
首の所定部の軌跡を平行移動させる際に再テイー
チングする必要がなく、テイーチング時間の短縮
化および溶接精度の高い多層盛溶接が可能な溶接
ロボツトの多層盛り溶接方法を提供することを目
的とする。この発明によれば、予め記憶したロボツト各軸
のテイーチングデータによる溶接トーチ先端の軌
跡と溶接線との偏差を各軸毎に検出する偏差検出
器の出力に基ずき溶接トーチ先端が前記溶接線に
沿うように倣い制御を行ないながら前記テイーチ
ングデータにしたがつてロボツト各軸を駆動する
ことにより１層目の溶接を行なうとともに、この
１層目の溶接の際前記偏差検出器から出力される
偏差データを各軸毎に記憶する第１工程と、前記
記憶した前記偏差検出器の偏差データによつて前
記テイーチングデータを補正すると共に、この補
正後のテイーチングデータに１層目の溶接中心か
ら２層目の溶接中心までの離間距離の各軸成分を
それぞれ加算し、この加算結果を２層目溶接用の
テイーチングデータとする第２工程と、前記偏差
検出器の出力に基ずく倣い制御を行なうことなく
前記第２工程で求めた２層目溶接用のテイーチン
グデータを用いて２層目の溶接を行なう第３工程
とを具えるようにする。また、ロボツト手首の所定部がテイーチング点
に一致したときのロボツトの各軸の位置情報を予
め記憶装置に記憶し、ロボツト手首の所定部が描
くべき軌跡とロボツト手首の所定部とのずれを検
出する検出手段を設け、前記記憶装置の記憶値お
よび前記検出手段の出力に基づいてロボツトの手
首の所定部が前記描くべき軌跡に沿うようにロボ
ツトの各軸を制御するとともに、前記検出手段の
出力に基づいて前記記憶装置の記憶値を補正し、
この補正した記憶値を所定の値だけ変更すること
によりロボツト手首の所定部が描く軌跡を所定量
だけ平行移動させるようにしている。第１図は本発明が適用されるロボツトのシステ
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、溶接ロボツト本体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平面内で回動させる
回動軸Ｓおよび溶接トーチ１０をＹ−Ｚ平面内で
回動させる回動軸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。第３図は本発明にかかわるロボツトの制御方式
の一実施例を示すブロツク図である。中央処理装
置（CPU）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、θ_S、θ_B）を記憶している。ここで、
このテイーチングデータに基づいて多層盛溶接を
行なう場合について説明する。まず、１層目の溶接は、予め記憶したテイーチ
ングデータとアーク電流センサ１２の出力に基づ
いて行なう。CPU１１はテイーチングデータか
ら各軸の移動指令値を出力する。なお、この移動
指令値によつて各軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｓ、Ｂ軸）と
も同様に制御されるため、以後１つの軸の制御に
ついてのみ説明する。CPU１１から出力された
移動指令値はラツチ回路１３でラツチされ、パル
ス分配器１４に加えられる。パルス分配器１４は移動指令値に基づいて予め
指定された速度で移動するようにパルス信号を減
算器１５に出力する。なお、パルス信号は速度が
速いときはパルス数が多く、遅いときはパルス数
が少なく出力される。また、ロボツトが停止中は
パルス数は±１パルスの範囲で変動している。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のカウント値はパルス分配器１４で
指定された値とロボツト現在位置とのずれパルス
数に対応するもので、このカウント値はＤ／Ａ変
換器１９でアナログ信号に変換されて減算器２０
に加えられる。減算器２０の他の入力には速度検
出器２１から軸駆動用モータ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、アーク電流センサ１２は、ロボツト動作
中に溶接トーチ先端が実際の溶接線に沿うように
倣い補正量（各軸の移動指令値）を上記サーボ系
に出力し（図示せず）、溶接トーチ先端を倣い制
御する。このようにして、多層盛溶接の１層目が溶接さ
れる。なお、アーク電流センサ１２によつて溶接
を行ないながら溶接トーチを正しい位置に倣い制
御することができるため、テイーチング点が正確
でなくても実際の溶接線上を溶接することができ
る。一方、１層目の溶接中に、第４図に示すように
或る一定長さ（△ｌ）に対するテイーチングした
軌跡Ａと実際の溶接線Ｂとの偏差（補正データ）
（△Ei）ラツチ回路２３，２４，２５で各軸毎に
ラツチし、これをCPU１１内のメモリに記憶さ
せる。なお、補正データ（Ei）の２乗は次式、 △Ei²＝△Eix²＋△Eiy²＋△Eiz² を満足するものであり、CPU１１のメモリには、
第１表の如く記憶される。

【表】また、第５図に示すように或る一定時間（△
ｔ）に対するテイーチングした軌跡Ａと実際の溶
接線Ｂとの補正データ（△Ei′）を各軸に分解し
て記憶するようにしてもよい。この補正データの
積算値は、実際の溶接線とテイーチングデータに
よる軌跡との位置ずれにほかならない。したがつて、CPU１１は予め記憶したテイー
チングデータと１層目の溶接中に記憶した補正デ
ータに基づいて溶接線上におけるテイーチングデ
ータを算出することができる。次に、２層目以降の溶接は、補正データによつ
て補正された溶接線上におけるテイーチングデー
タを用いて行なう。ここで、２層目の溶接をその
溶接中心が第６図に示すように１層目の溶接中心
から距離（△l₁）だけ−Ｙ方向に離間するように
行なう場合について説明する。この場合、移動量
設定器２６（第３図）には予め１層目と２層目の
溶接中心間距離に対応するパラメータ（xt、yt、
zt）、 x_t＝０、y_t＝−△l₁、z_t＝０が設定されており、２層目の溶接開始前にこの移
動量設定器２６から前記パラメータがCPU１１
に出力される。 CPU１１はこのパラメータをそれぞれ１層目
の溶接時に得た溶接線上の各テイーチングデータ
に加算して、２層目のテイーチングデータを算出
し、このテイチングデータに基づいて２層目の溶
接を実行させる。同様に３層目の溶接をその溶接中心が１層目の
溶接中心から距離（△l₂）だけ−Ｚ方向に離間す
るように行なう場合には、３層目の溶接開始前に
移動量設定器２６からパラメータ（x_t、y_t、z_t）、 x_t＝０、y_t＝０、z_t＝−△l₂ が出力されるようにすればよい。なお、２層目以
降の溶接時にはアーク電流センサ１２は不動作に
し、トーチ先端の倣い制御は行なわないようにす
る。このようにして、各溶接層間の溶接中心距離を
所望の距離に設定でき、溶接精度の高い多層盛溶
接が可能になる。また、本発明は多層盛溶接に限らず、例えば第
７図に示すようにテイーチング時にはテイーチン
グ点をP₁₀→P₁₁→P₁₂のように記憶し、現在セツ
テイングされているワークの溶接線はポジシヨナ
ーによるセツテイング誤差等によりP₁₀′→
P₁₁′P₁₂′のような場合には、最初のテイーチング
点P₁₀′のみをテイーチングし、他のテイーチング
点に関してはベクトル量Ａ→（Ｐ_１０Ｐ_１０−−→′）
づ
つ平行移動させるようにすれば再テイーチングの
必要がなくなり、テイーチング時間の短縮化を図
ることができる。なお、本実施例では倣い制御を行なうためにア
ーク電流センサを用いたが、これに限らず溶接線
を検出することができるセンサであれば如何なる
ものでもよい。また、本実施例では溶接ロボツト
への適用について説明したが、工作ロボツト、塗
装ロボツト等にも適用できるものであり、更にロ
ボツト本体の座標系のとり方、制御される軸の数
等は本実施例に限定されない。以上説明したように本発明によれば、１層目の
溶接は溶接軌跡と溶接線の偏差を検出する偏差検
出器の出力を用いて倣い制御を行ない溶接トーチ
を正しい位置に制御すると共に、前記偏差検出器
の出力を記憶し、２層目の溶接の際は１層目のテ
イーチングデータを前記偏差検出器の出力を用い
て補正し、さらにこの補正テイーチングデータに
１層目の溶接中心から２層目の溶接中心までの離
間距離の各軸成分を加算して２層目のテイーチン
グデータを作成し、この２層目のテイーチングデ
ータにしたがつて２層目の溶接を行なうようにし
たので、再テイーチングに要するオペレータのテ
イーチング作業の軽減および時間の短縮を図るこ
とができると共に、精度の高い多層盛り溶接をな
し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるロボツトのシステ
ム構成図、第２図ａおよび第２図ｂはそれぞれ溶
接ロボツトの手首の平面図および側面図、第３図
は本発明にかかわるロボツトの制御方式の一実施
例を示すブロツク図、第４図および第５図はテイ
ーチングした軌跡と実際の溶接線との関係図、第
６図は隅肉溶接の多層盛を示す断面図、第７図は
テイーチング点とこのテイーチング点を平行移動
させたテイーチング点との関係図である。１……ロボツト本体、２……溶接ロボツト制御
装置、３……現場操作盤、４……テイーチングボ
ツクス、７……手首、１１……中央処理装置、１
２……アーク電流センサ、１４……パルス分配
器、１６……エンコーダ、１７……軸駆動用モー
タ、１８……位置偏差カウンタ、２６……移動量
設定器。

Claims

【特許請求の範囲】１予め記憶したロボツト各軸のテイーチングデ
ータによる溶接トーチ先端の軌跡と溶接線との偏
差を各軸毎に検出する偏差検出器の出力に基ずき
溶接トーチ先端が前記溶接線に沿うように倣い制
御を行ないながら前記テイーチングデータにした
がつてロボツト各軸を駆動することにより１層目
の溶接を行なうとともに、この１層目の溶接の際
前記偏差検出器から出力される偏差データを各軸
毎に記憶する第１工程と、前記記憶した前記偏差検出器の偏差データによ
つて前記テイーチングデータを補正すると共に、
この補正後のテイーチングデータに１層目の溶接
中心から２層目の溶接中心までの離間距離の各軸
成分をそれぞれ加算し、この加算結果を２層目溶
接用のテイーチングデータとする第２工程と、前記偏差検出器の出力に基ずく倣い制御を行な
うことなく前記第２工程で求めた２層目溶接用の
テイーチングデータを用いて２層目の溶接を行な
う第３工程と、を具える溶接ロボツトの多層盛り溶接方法。