JPS58143982A - 溶接ロボットの多層盛り溶接方法 - 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】 本発明はティーチング・プレイパック方式を用いたロボ
ットの位置制御方式に関する。

従来の溶接ロボット、塗装ロボット等のこの稲の制御方
式は、ロボットの手首の所定部をティーチング点に位置
させ、その位＠　ＶＣおけるロボットの各軸の位置情報
をティーチングデータとして記憶し、このティーチング
データに基づいてロボット手首部の先端が所望の軌跡に
沿うようにロボッ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ョナ−によるワークのセ
ツティング誤差等により前段のワークでティーチングし
たティーチング点と現在セツティングされているワーク
のティーチング点とにずれが生じるために同一のティー
チングデータを用Ｖ）て溶接することはできず、したが
って再ティーチングしなければならなかった。また、多
層盛溶接を行なう場合には各層ごとにティーチングが必
要であった。なお、多層盛溶接における２層目以降のテ
ィーチングは前層までの溶接状態を想定しながらティー
チングしなければならず、正確なティーチングは困難で
あった。

本発明は−Ｅ記夷悄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（−チングする必
要がなく、ティ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ロボットの制御方式を提供する
ことを目的とする。

この発明によれば、ロボット手首の所定部がティーチン
グ点に一致したときのロボットの各軸の位置情報を予め
記憶装置に記憶し、この記憶装置の記憶値を所定の値だ
け変更することにより前記ロボット手首の所定部の描く
軌跡を所定量だけ平行移動させるようにしている。

また、ロボット手首の所定部がティーチング点に一致し
たときのロボットの各軸の位置情報を予め記憶装置に記
憶し、ロボット手首の所定部が描くべき軌跡とロボット
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
ロボットの手首の所定部が前記描くべき軌跡に沿うよう
にロボッ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ッ
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ットのシステム構成図
で、特ＶＬ溶嵌ロボットに関して示している。この溶接
ロボノ）１ま、溶接ロボット本体１１溶接ロボツト制御
装置２、現場操作盤８、ティーチングボックス４、溶接
電源供給装置５および溶接ワイヤボックス６から構成さ
れ−Ｃいる。溶接ロボット本体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、溶接ロボット制御装置２からの制御信号によって
各部の位置制御が行なわれる。また、溶接ロボット本体
ＩＶｃは溶接ワイヤ送給装ｆ８が設けらた、この装置８
によって溶接ワイヤボックス６から溶接ワイヤ９を手首
７に供給する工うにしている。１ｆｃ１溶Ｆｒｙイヤ９
には溶接ロボット制御装置２かラノ指令により溶接電源
供給装Ｆｉ、５から適宜の溶接電源が供給されるように
なっている。現場操作盤３ｔまオベレーメＶＣよって適
宜操作されるもので、溶接ロボット本体１の運転モード
の選択、非常停止、原点復帰等のスイッチを有している
。ティーチングボックス４ｆ′ｉ溶接ロボット本体１の
各部を移動させるスイッチおよびティーチング点の位置
情報を浴接Ｏボット制御装置２に書き込むためのスイッ
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ッ）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１７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−２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
ロボット制御装置２によって制御されることによって溶
接トーチ１０の方向（手首の姿勢）が制御されるように
なっている。

第３図は本発明にかかわるロボットの制御方式の一実施
例を示すブロック図である。中央処理装置（ＣＰ　Ｕ　
）　１１は、予め各ティーチング点におけるロボット本
体１の各軸のティーチングデータ（ＸＸ　Ｙ、Ｚ、　　
θＢ、θＢ）を記憶している。ここで、このティーチン
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。

ます、１層目の溶接は、予め記憶したティーチングデー
タとアーク電流センサ１２の出力に基づいテ行なう。Ｃ
ＰＵＩＩＦｉティ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って各軸（Ｘ、
ＹＸＺ、ＳＸ　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Ｌ／１てのみ説明する。ＣＰＵＩＩ
から出力された移動指令値はラッチ回路１３でラッチさ
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ね
た速度で移動するようにパルス信号を減算器１５Ｖ（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
、ロボッ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、軸駆動用モーター７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って
おり、減算器１５け２人力信号の偏差をとってこれを位
置側５ 差カウンター８に導く。位置偏差カウンター８のカウン
ト値はパルス分配器１４で指定された値とロボット現在
位置とのずれパルス数に対応するもので、このカウント
匝はＤ／Ａ変換器１９でアナログ信号に変換さハて減算
器２（）に加えらねる。減算器２０の他の入力にＬ丁速
度検出器２１から軸駆動用モーター７の回転速度に対応
するアナログ信号が加えらり、、　−Ｃおり、減算器２
Ｏｆ’ｊ２人力信号の偏差をとり一〇これをサーボアン
プ２２を介して軸駆動用モーター７に導く。

寸た、アーク電流センサー２け、ロボット動作中に溶接
トーチ先端が実際の溶接線に沿うように倣い補正情（各
軸の移動指令値）を上記→ノーボ糸に出力しく図示ぜず
）、溶接トーチ先端を倣Ｖ）制御する。

このようにして、多層盛溶接の１層目が溶接さｈる。な
お、アーク電流センサー２によって溶接を行な（八なが
ら溶接トーチを正しい位置に倣（ハ制御することができ
るため、ティ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。

１゜ 一方、１層目の溶接中に、第４１凶に示すように成る一
定長さく△ｔ）に対するティーチングし、り軌跡Ａと実
際の溶接線Ｂとの偏差（補正データ）（△Ｅｉ）ランチ
回路２３．２４．２５で各軸毎にラッチし、これをＣＰ
　Ｕ　１１内のメモリに記憶させる。

なお、補正データ（Ｅｉ）の２乗汀次式、ｔ＼Ｅｉ”　
＝△ｈ；　ｉｘ”＋△ｇ　ｉ　ｙ！十△Ｅ　Ｉ　Ｚ　Ｒ
を満足するものであり、ＣＰＵ１１のメモリニケ、第１
表の如く記憶される。

第１表 ゛また、第５図に示すように成る一定時間（ムｔ）に対
するティーチングした軌跡Ａと実際の溶接線Ｂとの補正
データ（６ｇ　４　／　）を各軸に分解し、て記憶する
ようにしてもよｔ／１゜この補正データの積算値は、実
際の溶接線とティーチングデータによる軌跡との位置す
れにほかならない。

したがって、ＣＰＵＩＩにＪ予め記憶したティーチング
データと１１曽目の＃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ィ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ｆｆ、補正データによって補正
された溶接線上におけるティ−チングデータを用ζ八て
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（△１＋＞だけ
−Ｙ方向ＶＣ離間するように行なう場合につ一へて説明
する。この場合、移動量設定器２６（第８図）Ｋは予め
１１−目と２層目の溶接中心間距離に対応するパラメー
タ（Ｘｔ　Ｎ　’ｌ　ｔ　％ｚｔ）、 ｘｌ＝０、ｙｔ＝−△ｔ１、Ｚ　ｔ＝　０が１．ブに、
ｌさねて詔り、２ノ＠目の溶接開始前にこの移動１に設
定器２６から前記パラメータがＣＰＵＩＩに出力さｆＩ
る。

ＣＰ　’［７１，１ｔ、ｉ：このパラメータを七ｔ（ぞ
れＩＪ曽目の溶接時に１４た溶接線上の各ティーチング
データＩｆ（ｉ加ガ１７で、２Ｉ伜目のティーチングテ
ーク？算出し７、こりケ、ｒチングプ゛−夕に専÷づい
て２層目の浴接な実行させる。

同様に８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（△ｔｘ）だけ−Ｚ方向に離間するように行な
う場合には、８層目の溶接開始前に移動量設定器２６か
らパラメーｊｌ（Ｘｔｓ　＞’Ｉｓ　　ｚｔ）、ｘｔ＝
Ｏ，）ｒｊ＝ｏ、ｚｔ−−△ｔ。

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
すようにティーチング時にはティーチング点をＰ、。→
ｐＨ→Ｐ１！のように記憶し、現在セツティングされて
いるワークの溶接線はポジショナ−によるセツティング
誤差等によりＰＩＧ′→Ｐ１１′ＰＩｔ′のような場合
には、最初のティーチング点ｐ、ｏ’のみをティーチン
グし、他のティーチング点に関してはベクトル量Ａ（Ｐ
、。Ｐ、。′　）づつ平行移動させるようにすれば再テ
ィーチングの必要がなくなり、ティ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。１次、
本実施例では溶接ロボットへの適用について説明したが
、工作ロボット、塗装ロボット等にも適用できるもので
あり、更にロボット本体の座標系のとり方、制御される
軸の数等は本爽施ｆｌＩｖＣ限定されない。

以上説明したように本発明によれば、予め記憶したティ
ーチングデークを所定量だけ変更することにより、ロボ
ット手首の所定部の軌跡を容易に平行移動さ、すること
ができ、これにより再ティーチングＶＬＬ要するオペレ
ータのティ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。ｉた、多層盛溶接を行なう際には、１層
目の溶接はセンサを用いて溶接１−チを正しい位置に制
御した時の軌跡を記憶し、２層目以降の溶接は１層目の
軌跡を平行移動させることによって行なうため、溶接精
度の高ｔ〆１多層盛溶接が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるロボットのシステム構成図
、第２図（ａ）および第２図（ｂ）けそねそれ溶接ロボ
ットの手首の平面図および側面図、第３図は本発明にか
かわるロボットの制御方式の一実施例を示すブロック図
、第４図および第５図はティーチング［１，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図はティーチング点とこのティーチング
点を平行移動させたティーチング点との関係図である。 １・・ロボット本体、２・・溶接ロボット制御装置、８
・・・現場操作盤、４・・・テ、イーチングボノクス、
７・・手首、１１・・・中央処理装置、１２・・・アー
ク電流センサ、１４・・・ハルス分配器、１ｂ・・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。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ロボット手首の所定部がティーチング点に一
   致したときのロボットの各軸の位置情報を予め記憶装置
   に記憶し、該記憶装置の記憶値に基づきロボット手首の
   所定部゛が所定の軌跡を描くようＶＣ［：Ｉボットの各
   軸を制御するロボットの制御方式におＶ・て、前記記憶
   装置の記憶値を所定の値だけ変更することにより前記ロ
   ボット手首の所定部の描く軌跡を所定量だけ平行移動さ
   せるようにしたことを特徴とするロボットの制御方式。
2. （２）　　ロボット手首の所定部がティーチング点に一
   致したときのロボットの各軸の位置情報を予め記憶装ｆ
   ｔ、に記憶し、該記憶装置の記憶値に基づきロボット手
   首の所定部が所定の軌跡を描くようにロボットの各軸を
   制御するロボットの制御方式において、ロボット手首の
   所定部が措くべき軌跡と前記ロボッ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Ｖ）でロボット手首
   の所定部が前記描くべき軌跡に沿うようにロボットの各
   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ット手首の所定
   部の描く軌跡を所定量だけ平行移動させるようにしたこ
   とを％徴とするロボットの制御方式。