JPH04361875A - 溶接ロボットの教示データ作成方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接ロボットの教示デ
ータを作成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場のＦＡ（ファクトリ・オート
メーション）化により、溶接ラインにおいては、多関節
型のアームの先端部に溶接トーチを設け、前記アームを
動作させることにより前記溶接トーチにて所定の溶接作
業を自動的に行う溶接ロボットが使用されている。この
ような溶接ロボットには、予め教示された作業手順を記
憶し、記憶した作業手順に従って溶接作業を実行するテ
ィーチング・プレイバック式のものが主として用いられ
ている。

【０００３】従来、溶接ロボットへ作業手順を記憶させ
る教示作業は、オペレータが実際の溶接ロボット及びワ
ークを用い、該ワークの溶接線に沿って前記溶接トーチ
を動かし、その溶接トーチが通過する座標位置，溶接ト
ーチの姿勢，溶接作業順序及び溶接条件を溶接ロボット
の制御装置に記憶させることにより行っていた。

【０００４】このような教示方法では、教示作業に極め
て多くの時間及び人手が必要であると共に教示作業の間
に溶接ラインを停止させなければならないという問題が
あった。このため、この問題を解決するために、実際の
溶接ロボットを動かさずに溶接ロボットの動作プログラ
ムをオフラインで作成するオフラインプログラミングに
より、溶接ロボットの教示データを作成する方法が行わ
れるようになった。

【０００５】オフラインプログラミングによる溶接ロボ
ットの教示データ作成方法は、以下のように行われてい
た。まず、所定のコンピュータにおいて、これに予め入
力された溶接ロボットの形状データ及び溶接対象のワー
クの形状データに基づいて溶接ロボットの動作のシミュ
レーションを行う。次に、このシミュレーション結果に
基づいてオペレータが、溶接トーチの座標位置，溶接ト
ーチの姿勢，溶接作業順序及び溶接条件を前記コンピュ
ータに入力することによって前記コンピュータにおいて
溶接ロボットの教示データを作成する。そして、作成さ
れた前記教示データを前記コンピュータから溶接ロボッ
トの制御装置に転送してこれに記憶させ、教示作業を終
了する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の如き
ティーチング・プレイバック式の溶接ロボットは、教示
された溶接作業をそのまま実行するので、オペレータが
実際の溶接ロボット及びワークを用いて教示を行う従来
の教示方法では、溶接作業の仕上がり状態の良否は、溶
接条件を設定するオペレータの溶接作業の技量に左右さ
れるという問題があった。また、前述の如きオフライン
プログラミングによる溶接ロボットの教示データ作成方
法でも、溶接条件の設定は、オペレータに依存している
ため、溶接作業の仕上がり状態の良否は、オペレータの
溶接作業の技量に左右されるという問題があった。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、オペレータの、溶接作業の技量及び溶接作業の
知識の不足を補い、容易に溶接ロボットの教示データを
作成することを可能とする溶接ロボットの教示データ作
成方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接ロボッ
トの教示データ作成方法は、溶接対象物に対して溶接作
業を行う溶接ロボットに作業内容を教示すべく、溶接条
件を含む教示データを作成する方法において、溶接対象
物の溶接箇所の複数の代表的形状に応じて溶接条件の代
表例である基本的溶接条件複数を予め定めておき、複数
の前記基本的溶接条件の中から、溶接対象物の溶接箇所
の形状に基づいて、その形状に最も似た前記代表的形状
について定められている基本的溶接条件を選択し、溶接
作業現場の作業環境の状態に関するデータ，溶接ロボッ
トの形状と性能とに関するデータ及び溶接対象物の溶接
箇所の形状に関するデータに基づいて、溶接作業におけ
る前記溶接ロボット及び溶接対象物の夫々の姿勢を決定
し、選択された基本的溶接条件を、決定された溶接ロボ
ット及び溶接対象物の夫々の姿勢に基づいて修正し、こ
の修正結果を前記教示データの溶接条件となすことを特
徴とする。

【０００９】

【作用】本発明にあっては、まず、経験的に予め定めら
れた複数の基本的溶接条件の中から、溶接対象物の溶接
箇所の形状に最も似た溶接箇所の代表的形状について定
められている基本的溶接条件を選択する。しかし、この
基本的溶接条件は、予め定められた溶接ロボットの姿勢
及び溶接対象物の姿勢にて行う場合の条件であり、実際
の溶接作業現場の状況によって制約されるので、この制
約によって異なるものとなり得る溶接ロボットの姿勢及
び溶接対象物の姿勢によって修正しなければ適正な条件
とはならない。このため、溶接作業現場の作業環境の状
態に関するデータ，溶接ロボットの形状と性能とに関す
るデータ及び溶接対象ワークの溶接箇所の形状に関する
データに基づいて溶接ロボット及び溶接対象ワークの夫
々の姿勢を決定し、決定された溶接ロボット及び溶接対
象ワークの夫々の姿勢に基づいて、前述の如く選択され
た基本的溶接条件を修正し、この修正結果を教示データ
の溶接条件として決定する。このように教示データの溶
接条件は、自動的に決定することができるので、教示デ
ータの良否は、教示データを作成するオペレータの溶接
作業の技量に依存しない。

【００１０】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る溶接ロボットの教示デ
ータ作成方法（以下本発明方法という）の実施に使用す
る溶接ロボットシステムの側面図である。

【００１１】図中１は溶接ロボット本体である。この溶
接ロボット本体１には、多関節型のアーム１１が設けら
れており、該アーム１１の先端には、溶接トーチ１２が
取付けられている。溶接トーチ１２はアーム１１の動作
によって任意の位置に移動可能となっている。溶接ロボ
ット本体１の前側には、溶接対象物であるワーク２０を
支持し、支持したワーク２０を任意の角度に回転させる
ポジショナ２が配設されている。このように構成された
溶接ロボットシステムにおいては、ポジショナ２によっ
て回転させられて位置決めされたワークに対して、溶接
トーチ１２を移動させつつ所定の溶接作業が行われるよ
うになっている。 前記溶接作業は、後述する如き教示データ作成方法によ
って作成された教示データに従って行われるようになっ
ている。

【００１２】図２は本発明方法の実施に使用するコンピ
ュータシステムの構成を示すブロック図である。図中３
は前記溶接ロボットシステムを自動的に動作させるため
の教示データを作成するコンピュータである。このコン
ピュータ３には、種々のデータを入力するキーボード及
びマウス等よりなる入力装置４と、後述するワークデー
タ，ロボットデータ，作業環境データ及び基本溶接条件
データ等の種々のデータを記憶する外部記憶装置５と、
種々の画像を表示するＣＲＴ　よりなる表示装置６とが
接続されており、また、コンピュータ３によって作成さ
れた教示データを記憶し、記憶した教示データに従って
前記溶接ロボットシステムの制御を行うロボット制御装
置１０が接続可能となっている。コンピュータ３におい
ては、教示データ作成部３００　によって前記教示デー
タが作成されるようになっている。

【００１３】図３は教示データ作成部３００　の構成を
示すブロック図である。作業環境データ記憶部３０１　
には、環境物（作業現場）の形状，溶接ロボット本体１
とポジショナ２と前記環境物との位置関係等の作業環境
に関するデータである作業環境データが記憶されている
。ロボットデータ記憶部３０２　には、溶接ロボット本
体１の形状及び性能，　ポジショナ２の形状及び性能等
の溶接ロボットシステムに関するデータであるロボット
データが記憶されている。ワークデータ記憶部３０３　
には、ワーク２０の３次元形状（開先形状等のワークに
関する詳細な形状），溶接指定箇所（位置情報及び溶接
脚長情報）等のワーク２０に関するデータであるワーク
データが記憶されている。基本溶接条件データ記憶部３
０４　には、溶接電流，　溶接電圧，　ウィービング等
の設計段階での基本的な溶接条件に関するデータである
基本溶接条件データがワーク２０の形状に対応して記憶
されている。

【００１４】作業環境データ記憶部３０１　及びロボッ
トデータ記憶部３０２　に記憶されたデータは、溶接ロ
ボット本体１及びワーク２０の３次元の溶接姿勢を決定
する溶接姿勢決定部３０５　に与えられるようになって
いる。ワークデータ記憶部３０３　に記憶されたデータ
は、溶接対象のワーク２０の溶接箇所を判別する溶接箇
所判別部３０６　に与えられるようになっている。基本
溶接条件データ記憶部３０４　に記憶されたデータは、
溶接対象のワーク２０についての基本溶接条件の選択を
行う基本溶接条件選択部３０７　に与えられるようにな
っている。

【００１５】溶接箇所判別部３０６　では、ワークデー
タ記憶部３０３　から与えられたデータに基づいて溶接
対象のワーク２０の溶接箇所を判別するようになってお
り、その判別結果は、溶接姿勢決定部３０５　と、基本
溶接条件選択部３０７　とに与えられるようになってい
る。溶接姿勢決定部３０５　では、作業環境データ記憶
部３０１　，ロボットデータ記憶部３０２　及び溶接箇
所判別部３０６　から与えられたデータに基づいて溶接
ロボット本体１の３次元の姿勢を決定するようになって
おり、その決定結果は、溶接作業の動作シミュレーショ
ンを行う動作シミュレーション部３０８　と、基本溶接
条件選択部３０７　で選択された基本溶接条件の修正を
行う基本溶接条件修正部３０９　とに与えられるように
なっている。

【００１６】基本溶接条件選択部３０７　では、溶接対
象のワークの溶接脚長及び開先形状の夫々の値と、その
値毎に経験的に定められた溶接条件の経験データとが関
連付けられて記憶されていて、溶接箇所判別部３０６　
及び基本溶接条件データ記憶部３０４　から与えられた
データに基づいて溶接対象のワークについての基本溶接
条件の選択を行うようになっており、その選択結果は、
基本溶接条件修正部３０９　に与えられるようになって
いる。基本溶接条件修正部３０９　では、溶接姿勢決定
部３０５　及び基本溶接条件選択部３０７　から与えら
れたデータに基づいて基本溶接条件選択部３０７で選択
された基本溶接条件を修正するようになっており、その
修正結果は、該修正結果を教示データにおける溶接条件
として記憶する教示溶接条件データ記憶部３１０　に与
えられるようになっている。

【００１７】動作シミュレーション部３０８　では、溶
接姿勢決定部３０５　から与えられたデータに基づいて
溶接作業の動作シミュレーションを行うようになってお
り、その動作シミュレーション結果は、該動作シミュレ
ーション結果を教示データにおける溶接ロボット本体１
及びポジショナ２の位置情報として記憶するロボット位
置情報データ記憶部３１１　に与えられるようになって
いる。

【００１８】教示溶接条件データ記憶部３１０　では、
基本溶接条件修正部３０９　から与えられたデータを教
示データにおける溶接条件として記憶するようになって
おり、記憶したデータは、教示データを決定するロボッ
ト教示データ決定部３１２　に与えられるようになって
いる。また、ロボット位置情報データ記憶部３１１　で
は、動作シミュレーション部３０８　から与えられたデ
ータを、教示データにおける溶接ロボット本体１及びポ
ジショナ２の位置情報として記憶するようになっており
、記憶されたデータは、ロボット教示データ決定部３１
２　に与えられるようになっている。

【００１９】ロボット教示データ決定部３１２　では、
教示溶接条件データ記憶部３１０　及びロボット位置情
報データ記憶部３１１　から与えられたデータに基づい
て溶接ロボットシステムの溶接作業に関する教示データ
を決定するようになっており、決定された教示データは
、ロボット制御装置１０に転送されるようになっている
。

【００２０】次に、前述の如く構成されたコンピュータ
システムにおいて、教示データを作成する方法について
説明する。図４はコンピュータ３における教示データ作
成処理手順のメインルーチンを示すフローチャートであ
る。

【００２１】まず、オペレータが入力装置４の操作によ
って、ワークデータ記憶部３０３　に記憶されたワーク
データの中から溶接対象のワーク２０に関するワークデ
ータを指定する（ステップＳ１）　。ワークデータが指
定されると、コンピュータ３は、指定されたワークデー
タに基づいてそのワーク２０の形状を表示装置６の表示
画面に画像表示する（ステップＳ２）　。

【００２２】ワーク２０の形状が表示装置６に表示され
ると、オペレータが入力装置４の操作によって、溶接対
象のワークの溶接脚長（高さ，横）を指定する（ステッ
プＳ３）。この指定によって、溶接箇所判別部３０６　
には、ワークデータ記憶部３０３　からこのような溶接
脚長の指定がなされたワークデータが与えられ、溶接箇
所判別部３０６　では、そのワークデータに基づいて溶
接対象のワークの溶接箇所を判別し、判別された溶接箇
所のデータを溶接姿勢決定部３０５　に与える。

【００２３】さらに、オペレータが入力装置４の操作に
よって、ワークにおけるポジショナ２の設置箇所を指定
し（ステップＳ４）　、作業環境データ記憶部３０１　
に記憶された作業環境データの中から、溶接作業が行わ
れる現場の状態に応じた作業環境データを指定する（ス
テップＳ５）　。なお、ステップＳ３〜Ｓ５の指定は全
て対話形式にて行われる。

【００２４】作業環境データが指定されると、コンピュ
ータ３は溶接対象のワーク２０を設置した状態の作業環
境を表示装置６の表示画面に画像表示する（ステップＳ
６）　。

【００２５】ワーク２０を設置した状態の作業環境が表
示されると、溶接条件の自動設定を行う溶接条件自動設
定サブルーチンが起動される（ステップＳ７）　。図５
は溶接条件自動設定サブルーチンのフローチャートであ
る。この段階では、溶接姿勢決定部３０５　には、作業
環境データ記憶部３０１　から前述の如き指定がなされ
た作業環境データが与えられ、ロボットデータ記憶部３
０２　からロボットデータが与えられ、溶接箇所判別部
３０６　から溶接箇所のデータが与えられている。

【００２６】溶接条件自動設定サブルーチンにおいては
、まず、溶接姿勢決定部３０５　において、下記ステッ
プＳ７１　〜７４の処理によって溶接ロボット本体１の
溶接姿勢を決定する。

【００２７】最初に、前記溶接箇所のデータ及びロボッ
トデータに基づいて、ワークの溶接指定箇所を溶接する
ためのポジショナ２の回転角度範囲を決定する（ステッ
プＳ７１）　　。

【００２８】次に、前述の如く決定されたポジショナ２
の回転角度範囲に基づいて、前記溶接箇所を、ポジショ
ナ２の回転角度が同じ角度となるものについて複数のグ
ループにグループ化する（ステップＳ７２）。

【００２９】次に、前記複数のグループについて、溶接
ロボット本体１の位置の予め定められた原点から近い順
に前記グループの溶接順序を決定する（ステップＳ７３
）。

【００３０】そして、決定された溶接順序に従って各グ
ループを溶接する場合の溶接ロボット本体１の溶接姿勢
（溶接トーチの角度）を決定部する（ステップＳ７４）
。

【００３１】溶接姿勢が決定されると、基本溶接条件選
択部３０７　では、基本溶接条件データ記憶部３０４　
に記憶されている基本溶接条件の中から、溶接箇所判別
部３０６　で判別された溶接箇所の溶接脚長及び開先形
状に最も近い形状のワークに対して定められている基本
溶接条件を選択する（ステップＳ７５）。

【００３２】基本溶接条件修正部３０９　では、基本溶
接条件選択部３０７　で選択された基本溶接条件を、溶
接姿勢決定部３０５　で決定された溶接ロボット本体１
及びポジショナ２の溶接姿勢に応じた最適な溶接条件と
なるように修正し（ステップＳ７６）、この修正によっ
て得られる溶接条件を溶接対象のワークの溶接条件とし
て教示溶接条件データ記憶部３１０　に記憶させ、メイ
ンルーチンにリターンする。

【００３３】次に、動作シミュレーション部３０８　で
は、溶接姿勢決定部３０５　で決定された溶接姿姿勢の
データに基づいて、溶接ロボット本体１及びポジショナ
２の動作シミュレーションを行い（ステップＳ８）　、
そのシミュレーション結果を、溶接ロボット本体１及び
ポジショナ２の位置情報としてロボット位置情報データ
記憶部３１１に記憶させる。

【００３４】このようにして溶接対象のワーク２０の溶
接条件が教示溶接条件データ記憶部３１０　に記憶され
ると共にロボット位置情報がロボット位置情報データ記
憶部３１１　に記憶されると、ロボット教示データ決定
部３１２　では、前記溶接条件及びロボット位置情報を
、溶接ロボット本体１及びポジショナ２を動作させるた
めのロボット言語に変換して溶接作業の教示データを作
成し（ステップＳ９）　、作成された教示データをロボ
ット制御装置１０に転送して（ステップＳ１０）処理を
終了する。

【００３５】以上に説明した本発明方法では、教示デー
タにおける溶接条件は、溶接対象のワークの開先形状等
の形状に基づいて、予め定められた基本溶接条件の中か
ら基本溶接条件が選択され、選択された基本溶接条件を
、溶接ロボット本体１の溶接姿勢及びポジショナ２（即
ちワーク２０）　の溶接姿勢に基づいて修正することに
より得られる。このため、教示データにおける溶接条件
は、オペレータの溶接技量に依存することなく最適なも
のが得られるようになっている。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法においては
、複数の基本的溶接条件の中から、溶接対象物の溶接箇
所の形状に最も似た溶接箇所の形状について定められて
いる基本的溶接条件を選択し、これを溶接ロボット及び
溶接対象物の夫々の姿勢に基づいて修正し、この修正結
果を教示データの溶接条件となすので、教示データの溶
接条件は、自動的に決定することができるため、教示デ
ータは、該教示データを作成するオペレータの溶接作業
の技量に依存せず、容易に作成することが可能となる等
、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接ロボットの教示データ作成方
法の実施に使用する溶接ロボットシステムの側面図であ
る。

【図２】本発明方法の実施に使用するコンピュータシス
テムの構成を示すブロック図である。

【図３】教示データ作成部の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】コンピュータにおける教示データ作成処理手順
のメインルーチンを示すフローチャートである。

【図５】溶接条件自動設定サブルーチンのフローチャー
トである。

【符号の説明】

１　　溶接ロボット本体 ２　　ポジショナ ３　　コンピュータ １０　　ロボット制御装置 ２０　　ワーク ３００　　　教示データ作成部 ３０１　　　作業環境データ記憶部 ３０２　　　ロボットデータ記憶部 ３０３　　　ワークデータ記憶部 ３０４　　　基本溶接条件データ記憶部３０５　　　溶
接姿勢決定部 ３０７　　　基本溶接条件選択部 ３０９　　　基本溶接条件修正部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶接対象物に対して溶接作業を行う溶
   接ロボットに作業内容を教示すべく、溶接条件を含む教
   示データを作成する方法において、溶接対象物の溶接箇
   所の複数の代表的形状に応じて溶接条件の代表例である
   基本的溶接条件複数を予め定めておき、複数の前記基本
   的溶接条件の中から、溶接対象物の溶接箇所の形状に基
   づいて、その形状に最も似た前記代表的形状について定
   められている基本的溶接条件を選択し、溶接作業現場の
   作業環境の状態に関するデータ，溶接ロボットの形状と
   性能とに関するデータ及び溶接対象物の溶接箇所の形状
   に関するデータに基づいて、溶接作業における前記溶接
   ロボット及び溶接対象物の夫々の姿勢を決定し、選択さ
   れた基本的溶接条件を、決定された溶接ロボット及び溶
   接対象物の夫々の姿勢に基づいて修正し、この修正結果
   を前記教示データの溶接条件となすことを特徴とする溶
   接ロボットの教示データ作成方法。