JPS5942178A - 自動溶接装置 - Google Patents

自動溶接装置

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JPS5942178A
JPS5942178A JP15162582A JP15162582A JPS5942178A JP S5942178 A JPS5942178 A JP S5942178A JP 15162582 A JP15162582 A JP 15162582A JP 15162582 A JP15162582 A JP 15162582A JP S5942178 A JPS5942178 A JP S5942178A
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JP
Japan
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axis
welding
signals
memory
line
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JP15162582A
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Satoshi Kayano
茅野 敏
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TOWA DENSHI KK
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TOWA DENSHI KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

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】 本発明は溶接装置に関し、特に被溶接物の予定溶接線を
自動的に倣うことによシ、溶接線の軌跡を連続的にメモ
リーに記憶させ、溶接時にはこのメモリー出力を用いて
トーチの位dを連続的にfltll 御するティーチン
グ方式による自動7さ接装置に関するものである。
自動浴接装置は、溶接作業を自動化するものであシ、採
業効率の向上および作業環境の改善を行なうために各種
の溶接作業現場に急速に取り入れられる傾向にある。こ
の場合、従来一般に用いられている自動溶接装置は、一
般に溶接ロボットと称されるものであるが、これは予定
溶接線に沿う代数のポイントを指定すると、この各ポイ
ント間を演算処理によって直線補間および円補間するこ
とによって連続的な溶接位置制御を行なうものである。
しかしながら、上記構成による自動溶接装置に於いては
、プログラムによって溶接位置を制御するものであるた
めに、溶接装置の絶対位置と被溶接物の固定位1〃との
間に誤差が生ずると、予定溶接線上を正確に溶接するこ
とが出来ない問題を有している。また、上記構成に於い
ては、予定溶接線に沿うポイントの指定およびこの各ポ
イント間に於ける補間処理のだめのプログラムが複雑で
あるとともに、各ポイント数の増加指定はその作業が繁
雑であるために極めて困難であシ、これに伴なって複雑
に変化する溶接作業に対しては作業性が低いものとなっ
てしまう。
更に、上記構成に於いては、溶接装置の絶対位置を基準
として溶接位置の制御を行なうものであるために、被溶
接物を高い位tRN度で保持するためのワークが必要に
なるが、このワークは被溶接物毎に必要とする関係上、
これが溶接コストに大きく影響してしまう。才だ、上記
構成に於いては、制御順序が予め定められてしまう関係
上、これに伴なって溶接方向が定められてしまう。との
結果、溶接作業dニ一方向となり、これに伴なってホー
ムポジションへの復帰動作時間が無駄となって作業効率
が低いものとなる。
更に、上記構成に於いては、&数ポイントのデータ碕基
として演算処理によシ補間して溶接位置の制御を行なう
ものであるために、ライビング制御あるいは多層溶接制
御等の各釉溶接条件の変更制御が極めて困難である等の
セ11々問題を有している。
従って、本発明による第1の目的幻1、予屋浴接線の位
置情報を容易に取り込むことが出来る自動溶接装置を提
供することである。
本発明による第2の目的は、被溶接物の予定溶接線に沿
った連続的な溶接位置の制御が行なえる自動溶接装置を
提供することである。
本発明による第3の目的は、被溶接物の同定位置を自由
に設定することが出来、これに伴なって被溶接物毎に設
けられていたワークの簡略化が行なえる自動溶接装置を
提供することである。
本発明による第4の目的は、溶接方向を自由に設定する
ことが出来、これに伴なってホームポジションへの戻り
動作を不要にした自動溶接装置を提供することである。
本発明による第5の目的は、各鍾溶接条件の変更が容易
に行なえる自動溶接装置ifx提供することである。
以下、図面を用いて本発明による自動溶接装置を詳細に
説明する。
第1図は本発明による自動溶接装置の一実施例を示す回
路図である。同図に於いてlは図示しない台車をX方向
に案内するレールに沿って移動させるX軸モータであっ
て、このX軸シールとX軸モータ1はギヤ機栴によって
滑りが生じない機に結合している。そして、このX軸モ
ータ1は、スタートスイッチ2a、回転方向制御スイッ
チ2b、速度制御ポテンショメータ2Cおよび台車の移
動方向両端にそれぞれ設けられているリミットスイッチ
3a、3bの出力信号をそれぞれ入力とするモータ制御
回路4の出力信号をサーボアンプ5を介して入力するこ
とにより各種駆動制御が行なわれている。6はX611
モータ1の単位回転角毎にX軸Aユ行パルスAとその走
行方向を示す走行方向信号Bを発生するX軸走行検出部
である。7ばX軸走行ノ々ルスAを計数するとともに、
走行方向信号Bによってアップおよびダウンのカウント
モードが指定されるカウンター、8.9はカウンター7
の削゛数出力Gj号をアドレス信号として、モードスイ
ッチ10.11の出力信号により+) −ly・ライト
制御が行なわれるY軸メモリとz qql+メモリ、1
2゜13はy +ifi+メモリ8およびZIIllI
lメモリ9の出力信号をそれぞれアナログ信号に変換し
てY軸溶接位置信号CおよびZ軸溶接位置信号りを発生
するディジタル・アナログ変換回路、14はライピング
および多層溶接等の様に、予定溶接線を基準として溶接
位置の移動を行なう各種溶接条件の変更を行なう溶接条
件変更回路であって、Y軸溶接条件変更信号Eと2軸溶
接条件変更信号Fが発生される。15.16はY、Z軸
溶接位置信号0 、DKY 、Z軸溶接条件変更信号E
Fを加算してY、Z軸溶接位置信号0’、D’を発生す
る加算回路、17は前述したX軸方向に走行する台車に
載置されてY軸方向およびZ軸方向にスライドする2軸
スライドユニツトにより保持されたライントレーサであ
って、その先端に設けられている針先を溶接線に沿って
X軸方向に走行させることにより、Y軸側差信号Gおよ
びZ軸側差信号Hを発生する。18 a 、 18bは
嘗き込みと溶接のモードを指定するモードスイッチであ
って、徊き込みモードに於いてはY・2軸側差信号をそ
れぞれ取υ込み、溶接モードに於いてはY−Z軸溶接位
置信号C′・D′をそれぞれ取シ込む。19はモードス
イッチ18a。
18bに連動するスイッチ、20.21は上述した2軸
スライドユニツトを駆動するY軸、駆動部とZIIII
Il駆動部であって、Y軸1駆動部20はY軸駆動モー
タ20aと、このY軸駆動モータ20aによって駆動さ
れるY軸スライダーの移動位置を検出してY軸位置信号
工を発生するY軸ポテンションメータ20bと、モード
スイッチ18の出力信号とY軸位ttta号Iとを入力
し、スイッチ19の出力信号によシ書き込みモード時に
は偏差信号Gを出力し、溶接モード時にはY軸溶接位置
信号・C′とY軸位置信号Iとの差信号を出力するよう
に構成された演算回路20cと、この演算回路20cの
出力信号に対応してY軸モータ20aを駆動するサーボ
アンプ20dとによって構成されている。また、Z軸部
動部21も同様に2軸モータ21aと、Z軸位置信号J
を発生するポテンショメータ21b、@%回路21Cお
よびサーボアンプ21dとによつて構成されている。2
2.23はX、Y軸位置イ言号I、Jをディジタル値に
変換してY−Z軸メモリ8,9にそれぞれ供給するアナ
ログ・ディジタル変換回路である。
以下、上記構成による自動溶接装置の動作を各モード別
に分けて説明する。
書き込みモード 捷ず、モードスイッチ18.19を図示状態にセットす
ると書き込みモードとなり、これに伴々つてモードスイ
ッチ18.19に連動するモードスイッチ10.11が
開いてY軸メモリ8および2軸メモリ9がライトモード
になる。
この状態に於いて、回転方向制御スイッチ2bをオフし
て正回転モードとした後にスタートスイッチ2aを閉じ
ると、モータ制御回路4がホームポジション側のリミッ
トスイッチ3aのオンによるX軸モータ1の駆動停止を
解除しで、ポテンショメータ2cによって指示された速
度で正回転させる様に信号をサーボアンプ5に供給して
X軸モータ1を駆動する。この結果、X軸モータlの正
回転に伴なって、台車がX軸方向に定速移動される。そ
してこの場合、X軸モータ1はX軸シールにギヤ結合さ
れることによって滑シが生じない様になっている。
一方、X軸廻行検出部6は、X軸モータ1の単位角回転
毎にX軸走行パルスAと走行方向信号Bを発生しており
、カウンター7は台車のホームポジションからの走行開
始時にリセットされ、走行方向信号Bにニジ正走行時に
はアップモードにセットされるとともに逆走性時にはダ
ウンモードにセットされてX軸走行パルスAの計数を行
なう。従って、このカウンター7の計数値は台車のX方
向位置を示していることになシ、ポテンショメータ2c
によシ設定した速度で計数値が上昇する。そして、この
カウンター7の計数値は、Y軸メモリ8およびZ軸メモ
リ9にそれぞれ台車のX軸位置に一致するアドレス信号
として供給される。
この様にして台車がX軸シールに沿って定速移動すると
、2軸スライドユニツトに保持され、かつ針先がマニュ
アル操作によって溶接部分の溝に落し込まれているライ
ントレーサ17もX軸方向に移動されることになる。そ
して、溶接溝の変位により針先に外方が加わると、この
外力に対応したY軸方向およびZ軸方向の偏差信号G 
、 Ijが発生され、モードスイッチ18.19をそれ
ぞれ介してY軸駆動部2oおよびZ軸駆動部21に供給
される。Y軸駆動部2oの演算回路20 ’cはモード
スイッチ18a、18bに連動するスイッチ19の出力
信号によって書き込みモードであることを判断すること
により、Y軸側差信号Gをサーボアンプ20dに供給す
る。サーボアンプ20dは、Y軸側差信号Gの極性およ
びレベルに対応してY軸モータ20aを駆動することに
より、ライントレーサ17をY軸方向にY軸側差信号G
が零となるように制御する。従って、この様なフィード
バック制御が加わることにょシ、ポテンショメータ20
bからは溶接溝のY軸方向位置を示すY軸位置信号工が
送出されることになる。
一方、Z軸駆動部21もY軸、駆動部20と同様な動作
を行なうことによシ、溶接溝のZ軸方向の位置を示すZ
軸位置信号Jがポテンショメータ21bから発生される
。この様にして発生されたY−Z軸位置信号I、Jは、
アナログ・ディジタル変換回路22.23に於いてそれ
ぞれディジタル信号に変換された後にY軸メモリ8およ
びZ軸メモリ9にそれぞれ供給される。
ここで、書き込みモーげに於いては、モードスイッチ1
8a 、18bに連動するモードスイッチ10.11の
出力信号によってY軸メモリ8およびZ軸メモリ9はラ
イトモードに設定されているだめに、カウンター7から
供給される計数値をアドレス信号としてY軸位置信号お
よび2軸位置信号を順次記憶する。そして、台車がエン
ドポジションに達してリミットスイッチ3bを閉じると
、モータ制御回路4が作動してX輔モータlの回転を停
止させて溶接線の軌跡を連続的に記憶する動作を終了す
る。
溶接モード 次に、記憶された溶接線の軌跡に沿って溶接を実行する
場合には、2軸スライPユニツトに保持されているライ
ントレーサ17.に代えて溶接用のトーチをセットする
。そして、モードスイッチ18a、18bを図示と逆の
状態にセットすると、溶接モーPとなって加算回路15
゜16の出力信号がY軸および2軸駆動部20゜21に
供給されることになる。また、モードスイッチ18a 
、18bに連動するスイッチ19の出力信号が演算回路
20c、21cに供給されることにより、この演算回路
20c、21cは溶接モードに移行したことを検出し、
またY軸メモリ8およびZ軸メモリ9はモードスイッチ
tea、18bに連動するモードスイッチ10゜11の
出力信号によってライトモーPにセットされている。
このような状態に於いて、回転方向制御スイッチ2bを
逆転モードにセットした後にスタートスイッチ2aを操
作すると、モータ制御回路4はサーボアンプ5を介して
X軸モータlを制御することによシ逆回転駆動を行なう
この結果、台車はエンドポジションからホームポ・ジシ
ョンに向って逆走性することになり、これに伴なってカ
ウンター7の計数値が台車のX軸方向移動に対応してダ
ウンカウントきれる。
そして、このカウンター7の割数値はY軸メモリ8およ
びZ軸メモリ8にアISレス(M号として供給されるこ
とにより、各アドンスに記憶されているY軸およびZ軸
位置信号が読み出され、ディジタルΦアナログ変換回路
12.13に於いてそれぞれアナログ値のY軸およびZ
軸溶接位m (B号0.Dとして加算回路15.16に
供給される。この場合、溶接条件変更回路14は使用さ
れていないために、加算回路15.16はそれぞれ入力
信号をそのままY軸およびZ軸溶接位置信号0’、D’
として演n回路20 c、21cに供給する。すると、
演算回路20c、2!lcは、浴接モードに於いてはY
軸およびZ軸位置信号I、Jとの差分をそれぞれ與出し
て出力するために、Y軸モータ20aおよびZ軸モータ
21aはポテンショメータ20b、21bから発生され
るY軸およびZ軸位置信号I、JがY軸およびZfll
I溶接位置信号0’、D’に一致する様に制御され、こ
れに伴なってY軸モータ20aおよび2軸モータ21a
によって駆動される2軸スライドユニツトによって保持
されているトーチの先端が溶接線に沿って、書き込み時
とは逆の走行を行ないながら正確に移動することになる
。そして、この装置に於いては、X軸シールに沿って移
動する台車の動きに対応してY軸メモリ8およびZ軸メ
モリ9に供給されるアドレスがX軸シールの絶対位置と
して表わされる関係上、溶接線の軌跡情報の書き込みお
よび読み出しによる溶接動作は、台車の移動方向に関係
なくいずれの方向に対しても実行することが出来、これ
に伴なってホームポジションへの復帰時間が短縮されて
作業効率が大幅に向上する。
ライビング制御 次に、溶接条件変更回路14をウイビングモ−1:′に
セットしてライビング幅を設定すると、Y軸溶接条件変
更信号Eが三角波信号として出力される。この状態に於
いて上述した溶接モードの処理を実行させると、三角波
状のY軸溶接条件変更信号Eが加算回路15に於いてY
軸溶接位置信号0に加算されるために、その出力信号と
してのY軸溶接位置信号C′が三角波状に変化する:こ
の結果、Y軸部動部20がこの三角波状のY軸溶接位置
信号C′に対応してトーチのY軸方向位置を制御するた
めに、この場合に於ける溶接は第2図に示す様に、Y軸
メモリ8の出力によって指定された溶接線の中心Xを基
準としてY軸方向にトーチを振った状態に実線Yで示す
ライビング溶接となる。そして、このライビング溶接に
於けるライビング幅、ピッチおよびライビングパターン
形状は、溶接条件変更回路14に於けるライビング条件
の設定を変えることによって容易に行なえるものである
多層溶接 次に、多層溶接に際しては、溶接条件変更回路14に溶
接回数、溶接順序および溶接位置をセットする。この状
態に於いて溶接モーPの実行を行なうと、例えば第3図
に示す様に、つき合された溶接物24a 、24b間に
生ずるV字型の溶接溝内に、Y軸メモリ8および2軸メ
モリ9の内容によって指定される基準溶接ラインXの情
報に対して、Y軸および2軸溶接条件変更信号E、Fが
加算回路15.16に於いて順次加えられるために、第
3図に5l−88で示す多層の溶接が自動的に行なわれ
ることになる。
また、Y軸溶接条件変更信号Eのみを固定ノ々イアス的
に変化させることにより、基本溶接線に対して平行移動
した状態の溶接が行なえる。
なお、上記実施例に於いては、X軸モータの単位回転を
検出することによってX軸の走行パルスを得た場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、X軸走行の単位移動毎に・ξルスを発生するもので
あれば、いかなる構成であっても良い。
以上説明したように、本発明による 自動溶接装置は、
Y軸シールに沿って台車を移動させ、この台車の移動に
対応して発生されるX軸走行ノクルスを台車の走行方向
によりアップ・ダウンカウントするカウンターを設ける
とと、もに、前記台車に載置されたY軸およびZ軸の2
軸スライPユニツトに保持されたライントレーサによっ
て溶接溝をX軸方向にトレースすることによりY軸およ
びZ軸の偏差を検出し、この両偏差信号をY軸およびZ
軸駆動部に供給することによりこの両偏差信号が零とな
る様に2軸スライドを駆動するものである。そして、2
軸スライドの位置信号を前記カウンターの計数値をアド
レスとしてメモリに記憶するとともに、前記カウンター
の計数値をアドレスとしてメモリ内容を読み出し、この
メモリ出力を前記Y軸およびZ軸駆動部に供給して2軸
スライドユニツトを制御しながら、この2軸スライドユ
ニツトに保持されているトーチを用いて自動溶接を行な
うものである。また、このメモリ出力に各種溶接条件変
更信号を加えることによシ、ライビング。
多層および平行等の溶接条件を変更した各種溶接が自動
的鈍行なえるものである。よって、溶接線の軌跡が連続
的に記憶される関係上、溶接精度が従来に比較して大幅
に向上する。また、本発明によれば、溶接線の軌跡を連
続的に記憶するメモリは、その書き込みおよび読み出し
に際してX軸方向の台車走行に対して方向性を有しない
ために、書き込み時あるいは読み出し時に於ける台車の
戻し操作が不安になシ、これに伴なって作業効率が大幅
に向上する。更に本発明によれば、メモリに溶接線の軌
跡が連続的に記憶される関係上、このメモリ出力に各種
溶接条件変更信号を加えるのみでライビング、多層およ
び平行溶接等の各種溶接条件の変更が容易に行なえる笠
の種々優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自動溶接装置の一実施例を示す回
路図、第2図、第3図は溶接状態を示す平面図および断
面図である。 1・・・X軸モータ、2a・・・スタートスイッチ、2
b・・・回転方向制御スイッチ、2c・・・ポテンショ
メータ、3a、3b・・・リミットスイッチ、4・・・
モータ制御回路、5・・・サーゼアンプ、6・・・X軸
走行検出部、7・・・カウンター、8・・・X軸メモリ
、9・・・Y軸メモリ、10.11・・・モードスイッ
チ、12..13・・・ディジタル・アナログ変換回路
、14・・・溶接条件変更回路、15.16・・・加算
回路、17・・・ライントレーサ、18 a、 18b
。 19・・・モードスイッチ、20・・・Y軸駆動回路、
21・・・Z軸駆動回路、20a・・・Y軸モータ、2
1a・・・Z軸モータ、20b、21h・・・ポテンシ
ョメータ、20c、21c・・・演算回路、20d、2
1d・・・サーゼアンプ 第2図 ブ、f 、Y iI:禮 2、Fq/’;&$  fj17j、a’lf’?’t
!b−y、p7のgfJ、g (Nor戸/台f:  ηイメ汐/ g紗 ≦−’7:!//l) ノど′ イフタ〃゛ξρ
ヅイ σ7 F 7     QNI47 f ’−(ヲノ/
(≧?づ1フイ(j1/    ζ4)、t″1 む4
(’1)JILR,t (’ 、l /’ t’ )”
7121M z!IQ <シIpt、ゴニ4イZ D。 /U

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)X軸モータによυX軸レールに沿って移動する台
    車と、この台車のX軸方向に対する単位移動量毎にパル
    スを発生するX軸走行検出部と、前記台車洗載置されて
    Y軸およびZ軸方向に移動する2軸スライドユニツトと
    、この2軸スライドユニツトに保持されて溶接線をトレ
    ースすることによpY軸およびZ軸方向の偏差信号を発
    生するライトセンサと、前記2軸スライドユニツトのY
    軸およびZ軸を駆動するとともにその移動量をY軸およ
    び2軸位置信号として出力するY軸およびZ軸駆動部と
    、前記カウンターの出力信号をアドレスとして前記Y軸
    およびZ軸位置信号の記憶および読み出しを行なうメモ
    リと、溶接線の軌跡を記憶する薔き込みモード時には前
    記ライントレーサのY軸および2軸側差信号をY軸およ
    び2軸駆動部にそれぞれ供給し、かつ溶接モード時には
    前記メモリの出力信号をY軸およびZ軸駆動部にY軸お
    よびZ軸溶接位置信号として供給するモードスイッチと
    を設け、前記Y軸およびZ軸駆動部は4ifき込みモー
    ド時にはY軸およびZ軸側差信号が零となる様にY軸お
    よびZ軸を駆動するとともに、溶接モード時にはメモリ
    から読み出されるY軸および2軸溶接位置信号とY軸お
    よび2軸位置信号が一致する様に前記2軸スライFユニ
    ツトに保持されたトーチの位置を制御することを特徴と
    する自動溶接装置。
  2. (2)前記メモリは台車の前進および後進時に対応して
    発生されるアップ・ダウン構成によるカウンタの計数値
    によってアドレスされて読み出されることによυ、前記
    台車の両走行時に読み出しが行なわれて台車の戻しを不
    要としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    自動溶接装置。
  3. (3)X軸モータによシX軸レールに沿って移動する台
    車と、この台車のX軸方向に対する単位移動量毎にパル
    スを発生するX軸走行検出部と、前記台車に載置されて
    Y軸および2軸方向に移動する2軸スライドユニツトと
    、この2軸スライドユニツトに保持されて溶接線をトレ
    ースすることによりY軸およびZ軸方向の偏差信号を発
    生するラインセンサと、前記2軸スライドユニツトのY
    軸および2軸を駆動するとともに、その移動量をY軸お
    よびZ軸位置信号として出力するY軸およびZ軸駆動部
    と、前記カウンターの出力信号をアドレスとして前記Y
    軸およびZ軸位置イb号の記憶および読み出しを行なう
    メモリと、溶接線の軌跡を記憶する書き込みモード時に
    は前記ライントレーサのY軸およびZIIlll偏差信
    号をY軸およびZ軸駆動部にそれぞれ供給し、かつ溶接
    モード時には前記メモリの出力イh号をY軸およびZ軸
    駆動部にY軸およびz 4!I11溶接位置信号として
    供給することにより2軸スライドユニツトに保持されて
    いるトーチの位置を制御させるモードスイッチと、ウイ
    ビ/グ。 多層および平行溶接等の各種溶接条件の変更信号を発生
    して前記メモリから読み出されるY軸およびZ軸溶接位
    置信号に加える溶接条件変更回路とを設けたことを特徴
    とする自動溶接装置。
  4. (4)  前記溶接条件変更回路は三角波状のY軸溶接
    条件変更信号を発生することにより、前記メモリ出力を
    基準とするライビング溶接を行なうことを特徴とする特
    許請求の範囲第3項記J1・kの自動溶接装置。
JP15162582A 1982-08-31 1982-08-31 自動溶接装置 Pending JPS5942178A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS617073A (ja) * 1984-06-20 1986-01-13 Hitachi Seiko Ltd 溶接線倣い自動溶接装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS617073A (ja) * 1984-06-20 1986-01-13 Hitachi Seiko Ltd 溶接線倣い自動溶接装置

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