JPS5952304A - 溶接ロボツトのテイ−チングデ−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】 この発明は、溶接ロボットのティーチングデータ作成方
法に関する。

車体の組立ラインにおいては、ニーズの多様化に伴う車
種の増加や繰り返えされるモデルチェンジ等に対処する
ため、汎用的で即応性のある溶接（スポット溶接）ロボ
ットを早くから数多く導入している。

ところで、これ等の溶接ロボットをティーチングする場
合、現状では教示者がティーチングボックスを操作して
、ロボットを教示者の目視判断で実際に動かす作業が必
要である。

ところが、このティーチング作業は、非常に工数が多く
時間がかかる欠点があるため、生産車種変更時やモデル
チェンジ時等のリードタイムの短縮を計る上でのネック
となっていた。

また、このティーチング作業は、教示者の目視判断に負
うことが犬であるため、非常に経験的な熟練を要し、誰
でも直ちに教示者になれることができなかった。

この発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもので
あり、溶接ロボットを現場で実際に動かさずにティーチ
ング作業を短時間にしかも熟練を要さずに行なえるよう
にすることを目的とする。

そのため、この発明による溶接ロボットのティーチング
データ作成方法においては、予め定めた座標系において
被溶接部材の形状を表わす関数を求めて、この関数によ
って表わされる前記被溶接部材の形状モデルを例えばＣ
ＲＴ　（陰極線管）等のグラフィックディスプレイ上に
表示し、このグラフィックディスプレイ上に表示した形
状モデル上の所望の位置をライトペン等の会話用入力手
段で指定することによって前記被溶接部材の溶接打点位
置を決定した後、この溶接打点位置における前記被溶接
部材上の法線ベクトルを前記形状モデルを表わす関数と
前記溶接打点位置を表わす位置データとに基づいて求め
ると共に、溶接ロボットの可動部の先端に取り付けた溶
接ガンの前記溶接打点位置へのアプローチ方向を示すア
プローチベクトルを前記法線ベクトルと直交する条件で
指定して、これ等溶接打点位置データ、法線ベクトル及
びアプローチベクトルに基づいて、前記溶接ロボットの
可動部を構成する各軸の姿勢位置データを夫々求めるこ
とによって溶接ロボットのティーチングデータを作成す
る。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明を適用したティーチング装置のシス
テム構成図である。

同図において、制御部１は、小型コンピュータからなる
グラフィックプロセッサと表示処理専用ノフロセッサを
内蔵したグラフィックコン）ｏ−ラ並びに各種の演算用
のコンピュータ等によって構成されている。

標準品ファイル２には、後述する溶接ロボットの可動部
の先端に取り付ける各種溶接ガンを表わすデータや、そ
の他溶接ロボットや各種の治具を３− 表わすデータ等が部品別に書き込まれている。

なお、標準品は部品個有の局部座標系（物体座標系）で
表現されている。

ボディデータファイル３には、車体設計部門で作成され
た車体の各部（パネル部品等）の形状を表わす線及び面
データが各種車種・卓型毎に書き込まれている。

なお、これ等の線及び面データは、カーライン座標系（
車において予め定めた右手系の直角座標系）で表現され
ている。

設計ファイル４には、制御部１において求めた溶接打点
位置データ、法線ベクトル、及びアプローチベクトル等
の各種の演算データが書き込まれる。

インターフェース５を介して制御部１に接続したＣＲＴ
グラフィックディスプレイ（以下１’−ＣＲＴＪと略称
する）６．ライトペン（以下「ＬＰＮｊと云う）７．英
数字キーボード（以下１’−ＡＮＫ　Ｊと云う）８、フ
ァンクションスイッチ（以下「ＦＮＳ」と云う）９．及
び可変ダイヤル（以下１’−ＶＣＤＪと云う）　４− １０は、夫々次のような機能を有する。

ＣＲＴ６は、例えば再生型ランダム走査方式のディスプ
レイであり、制御部１の指令に基づいて、被溶接部材の
形状モデル、溶接ガンの形状モデル。

各種治具の形状モデル等を立体的に表示したり、各種の
コマンドメニュ等を表示したりする。

ＬＰＮ　７は、ＣＲＴ６上の光を検出するペンであり、
画面上の表示図形における線や位置を指定したり、コマ
ンドメニュを指定したりする。

ＡＮＫ　８は、数値データや名前（例えば座標軸の名前
：ｘ、ｙ、ｚ等）を入力する。

ＦＮＳ’９は、制御部１に対する各種コマンド内、使用
度の高いコマンドを入力する。

ＶＣＤ　１０は、ＣＲＴ６に表示した立体図形を各座標
軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）毎に平行移動したり、回転したり、
あるいは表示した図形を拡大又は縮少したりする。

なお、以下の説明では、制御部１に対するコマンドに就
ては制御ソフトフェア上の細かな問題であるので、説明
を省略する。

ティーチングデータ出力装置１１は、制御部１において
求めた溶接ロボットのティーチングデータを紙テープ、
磁気テープ又は磁気テτイスク等のデータ保存媒体に出
力する。

そして、制御部１は、上記のような各種会話用入力装置
及び各種ペリフェラルを制御して、次のような演算処理
を主に行なう。

（イ）補間演算並びに各種の座標変換 （ロ）溶接打点位置の算出 （ハ）法線ベクトル及びアプローチベクトルの算出に）
溶接ロボットの可動部を構成する各軸の姿勢位置データ
の算出 なお、第１図のティーチング装置は、例えば日本ユニバ
ック社製のｒＡＧｓ４１４５　　グラフィックシステム
」及び「ＵＮＩｖＡＣシリーズ１１００」等によって構
成されている。

次に、第１図に示したティーチング装置において演算処
理される各種データの仕様、演算処理の内容、及び装置
全体の動作等を順を追って説明する。

先ず、標準品ファイル２に書き込まれている標準品の形
状を表わすデータは、キャノニカルデータであり、幾か
の基本形状（エレメント）を表わすデータの集合体であ
る。

そして、標準品毎のキャノニカルデータは、局部座標系
において定義されているが、標準品が溶接作業位置に配
置されると、配置先の座標系に変換される。

ボディデータファイル３に書き込まれているパネルデー
タは、パネルの形状に応じて曲線データか曲面データに
分類され、夫々次のようなデータ仕様となっている。

先ず、曲線データは、例えば第２図の曲線ｔの場合、第
１表に示す如くである。

第１表 ただし、第１表において全セル数とは、第２図において
、曲線り上のポイント数かに個ならに−１であり、又　
ｌＴＲ７７Ｌ１１，１ＴＲ７７１２＋　　（ｙ７Ｚ＋　
＝１−ｎ−１゜ｍ２−２〜ｒＬ）は、第３図に示すよう
に１ポイン）Ｐ７７Ｚにおける２つの接線ベクトルの絶
対値（大きさ）である。

なお、このような曲線データによって表わすことのでき
るパネル形状としては、例えば第４図に示すようなワー
クＷにおける曲線Ａｓ、１２で表現されるフランジ面Ｆ
が掲げられる。

また、自動車の車体においては、特に内板部品が掲げら
れる。

そして、第２図において、各ポイント間の補間数式は、
次に述べるＣ００ＮＳ表示の式によって求めるものとす
る。

すなわち、空間曲線ｔ（第２図）を差によるパラメータ
三次式で表わすと、 ｔ（、ｔ）−Ａ、ｔ　＋Ｂ、ｔ　＋Ｃ，ｔ＋Ｄとなり、
又Ｃ００ＮＳ表示式は、例えば第２図のポイントＰ１．
Ｐ２を例に採ると、 ｔけ）＝　Ｐｔ　＋　（Ｐ２−Ｐｌ）ｆ　（、ｔ）＋Ｔ
Ｒ１７Ｃｉ）＋’ｈ、Ａ（ｆ）となる。

そして％ｔ（ｆ）を決定する初期条件は、第５図からも
明らかなように、 ｔ（０）−Ｐｘ　、弓、ＱＯ）＝ＴＲ ｔ（１）＝　Ｐ２　　、μ但−ＴＬ ｉ であるから、 ｔ（０）＝Ｐｘ　　より　ｆｃ０１＝　Ｏ、ｇ（０）＝
　０　、　ｈ　（０１＝　０Ａ（１）＝Ｐ２　　より　
ｆ（１）＝　１　、　、！７（１）＝　Ｏ、Ａ（１）−
〇ｇ−ＴＲより　守−０，有裂＝１９勺Ｐ＝０９Ｐ＝Ｔ
Ｌより　差６Ｐ−０，１Ｔ＝０，１ｒ＝１ｄｇ（１）　
　　ｄＡ（１） である。

したがって、上記各条件を満す任意関数のうちの１つは
、 ｆ（かり（３−２ｉ）、、ｖ（ｉ）＝ｉ（ｉ−１）　、
ＡＣｉ）−ズ（差−１）である。

これ等の関数をＣ００ＮＳ表示式に代入すると、Ａ（ｉ
）＝（−２（Ｐ２−Ｐｉ）十ＴＬ＋ＴＲ）ス＋＋３　（
Ｐ２−ＰＩ）−Ｔｔ、−２ＴＲ）ｉ２＋Ｔｈ、を十Ｐ１
この式と前述のパラメータ三次式の係数を比較してマト
リクス表示すると、 となる。

そして、このマトリクス表示式において、Ｐ＋。

Ｐ２　、　Ｔｈ　、　ＴＬ　は、ボディデータファイル
３に書き込まれている既知の数値データであるから、パ
ラメータ三次式の係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは、自ずと決定さ
れる。

したがって、第５図において、ポイン）Ｐｌ、Ｐ２間の
データは、係数が決定されたパラメータ三次式において
、差をＯから１まで変化させることによって求めること
ができる。

なお、上記の各演算は、第１図の制御部１がボディデー
タファイル３からデータを読み出して行なうようになっ
ている。

ただし、前述したようにボディデータファイル３に書き
込まれているデータは、カーライン座標系における数値
データであるので、後述するように該データが表わすパ
ネルを溶接作業位置に配置した時にティーチング作業の
場となる任意設定した座標系のデータに座標変換される
。

また、曲面データは、例えば第６図の曲面Ｓの場合、第
２表に示す如くである。

ただし、第２表においてＭ＝３．Ｎ＝３　　は夫々第６
図のＵ方向、υ方向におけるポイントの数であ　リ　、
　　又　　　ｌ　　ＴａＲｊノ’ｌ　　、　　ｌ　　Ｔ
ａＬｉノ１　　、　　ＩＴｖＲｉノ’ｌ　　、　　ＩＴ
ｖＬｉｊｌは夫々、第７図に示すようなポイントＰｉ）
における４つの接線ベクトルの絶対値である。

そｔ２て、これ等の各データによって表わされる曲面Ｓ
が、パネルの形状面の１つの要素として、多数パネル名
毎にボディデータファイル３に書き込まれている。

なお、このような曲面データによって表わすことができ
るパネル形状としては、車体の外板のよ一１１＝ １２− うに多数のキャラクタラインを含むものが掲げられる。

また、第６図に示す曲面Ｓを構成する４つのパンチ８１
〜Ｓ４内の任意のポイントデータは、やはりＣ００ＮＳ
補間によって簡単に求めることができる。

そして、前述のような曲線又は曲面データに基づいて求
まる曲線又は曲面のパラメータ式が被溶接部材であるパ
ネル部材等の形状を表わす関数となる。

次に、溶接打点位置の決定の仕方に就て述べる。

先ず、第１図のＡＮＫ　８を操作して、溶接打点のレイ
アウトをしようとするパネルのデータをボディデータフ
ァイル３から読み出して、制御部１内にインプットする
。

制御部１は、その読み出された数値データを配置先の座
標系のデータに変換した後、前述した方法に従ってパネ
ルの形状を表わす補間式を求め、その補間式によって表
わされるパネルの形状モデルをＣＲＴ　６に表示する。

今、ＣＲＴ６に表示されたパネルが第８図に示すような
形状モデル１２であったとして、この形状モデル１２の
フランジ面１２ａに溶接打点をレイアウトする場合に就
て以下に述べる。

第８図において、フランジ面１２ａ上の溶接打点をレイ
アウトするリード線ＬＬを形成する。

このリード線ＬＬは、前述の補間式で表わされる輪郭線
Ｌ１ｏ　、　ｔｚｏによって形成されているフランジ面
１２ａに含まれていなければならないから、例えば輪郭
線１１ｏからのオフセット量ｒを第１図のＡＮＫ　８で
入力してやることにより、後はそのオフセット量ｒと前
述の補間式とから演算によって求めることができる。

次に、第１図のライトペン７によってＣＲＴＢ上のリー
ド線ｔＬにおける所望の位置をヒツトして、溶接打点位
置を指定する。

溶接打点位置が指定されると、第８図に示すようにその
位置に＊印が表示されると共に、ＣＲＴ６の所定エリア
にその溶接打点位置ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）の数値データが表
示される。

そして、その＊印の表示位置と数値データとによって指
定した溶接打点位置Ｐを評価して、この溶接打点位置Ｐ
で良ければ、次の作業′に進み、悪ければ再指定し直す
。

なお、溶接打点位置ｐ（、ｚ、ｙ、ｚ）の数値データは
、リード線ｔＬの補間式とライトベン７によってヒツト
したＣＲＴ　５上の位置とに基づいて求めることができ
る。

また、溶接打点位置Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）の数値データは、
例えばｚ＝１５０．１５．ｙ＝１６４．３．ｚ＝１２．
５０のように端数を有することが多いので、これ等の数
値の端数をまるめるべく第１図のＡＮＫ　８によって数
値を外部設定する。

なお、このように前記数値をまるめると、第８図の＊印
は、それに応じてリード線ｔＬ上を若干移動する。

次に溶接打点位置Ｐ　（”　、ｙ　＋　ｚ）を決定した
後、次のようにして溶接打点位置Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）にお
ける法線ベクトルａを求める。

すなわち、第８図におけるリード線ＡＬを説明の都合上
、第９図に示すような曲線であると仮定１５− すると、溶接打点位置Ｐにおいてリード線ｔＬを表わす
補間式を微分すれば、接線単位ベクトル差が求まり、こ
の接線ベクトル差から工法線単位ベクトルルを求める。

そして、求める法線（従法線）ベクトルαは、接線単位
ベクトル差と工法線単位ベクトルルとのベクトル積を演
算することによって得ることができる。

なお、第９図において、Ｓｉがベクトルｆ、ｎを含む接
平面であり、ＳｒＬがベクトルα、ｎを含む法平面であ
る。

このようにして法線ベクトルαを求めると、制御部１は
、ＣＲＴ６に表示されている溶接打点位置Ｐを示す＊叩
上に第１０図に示すような法線ベクトルαを表わす線分
を表示する。

なお、この溶接打点位置Ｐにおける法線ベクトルａを求
めた理由は、スポット溶接では溶接ガンのチップ（電極
）が溶接面に対して直交する姿勢が最良であるからであ
る。

次に、法線ベクトルａを求めた後、後述する溶１６− 接口ボットの可動部の先端に取り付けた溶接ガンの前記
溶接打点位置Ｐへのアプローチ方向を示すアプローチベ
クトルｂを前記法線ベクトルａと直交する条件で指定す
る。

ただし、このアプローチベクトルｂは、法線ベクトルα
と直交する条件だけなら、例えば第９図に示す接平面Ｓ
ｉに含まれれば良い訳であるから、無数に考えられるが
、ここでは例えば第９図に示す主法線単位ベクトルｎの
方向を反転したールを一時的にアプローチベクトルｂと
する。

そして、前述のようにして求めた溶接打点位置Ｐ、法線
ベクトルα、及びアプローチベクトル４の各データを一
旦第１図の設計ファイル４に書き込む。

そして、第８図のリード線ＬＬ上の他の溶接打点位置は
、前述のようにして１点１点決定していくか、あるいは
溶接打点位置間のピッチデータ及び打点数データを第１
図のＡＮＫ　８でインプットしてやることによって、後
の溶接打点位置を演算により自動的に求めるようにし、
又それ等の各溶接打点位置における法線ベクトル及びア
プローチベクトルも前述のようにして求めて、それ等の
求めたデータも第１図の設計ファイル４に書き込む。

このようにして溶接打点のレイアウトが終ると、今度は
パネルとそれを配置する治具及び溶接ガンを同時にＣＲ
Ｔ　６に表示して、溶接ガンの他の部品との干渉状態を
検討する。

先ず、溶接ガンの表示に就て述べると、第１図のＡＮＫ
　８を操作して、標準品ファイル２からティーチングの
対象となる溶接ロボットの可動部の先端に取り付ける溶
接ガンを表わす数値データ群を読み出すと共に、設計フ
ァイル４から先に書き込んだ溶接打点位置データ、法線
ベクトルデータ。

及びアプローチベクトルデータからなるデータの内の１
組を読み出す。

そして、溶接ガンを表わす数値データ群に基づいて溶接
ガンの形状モデルを再現してＣＲＴ　６に表示する訳で
あるが、この場合溶接ガンを表わす数値データ群は、前
述の任意設定した座標系の値に変換され、且つその座標
系における溶接ガンの配置位置及び姿勢は、設計ファイ
ル４から読み出した溶接打点位置データ、法線ベクトル
データ。

及びアプローチベクトルデータによって指定される。

従って、ＣＲＴ６に表示される溶接ガンとパネルを示す
形状モデル１２との関係は、例えば第１１図に示すよう
になる。

なお、第１１図において、溶接打点位ｉｐが溶接ガン１
３のチップ１３ａ、１３ｂ間の中心が位置する所であり
、法線ベクトルａが溶接ガンのフランジ面１２ａに対す
アヂン角度（姿勢）を、又アプローチベクトルｂが溶接
ガン１３の溶接打点位置Ｐへの進入角度を夫々定めてい
る。

次に、上記のような溶接ガン１３の表示態様を前提に溶
接ガン１３の干渉状態を検討する方法に就て述べる。

今、前述のようにして打点レイアウトを終えた部材が第
１２図に示すようにリアフロアパネル１５に溶接するリ
アサイドメンバ１６であったとして、このリアサイドメ
ンバ１６における溶接打点位置１９− に溶接ガン１３を表示する。

そして、これ等溶接ガン、リアフロアパネル１５゜及び
リアサイドメンバ１６の他に、図示のようなリアフロア
パネル１５及びリアサイドメンバ１６等をセットするペ
ース１４ａ及びポール１４ｂ等からなる治具１４を標準
品ファイル２内のデータに基づいて表示する。

なお、第１２図では部分的にしか図示していないが、実
際には、リアフロアパネル１５及びリアサイドメンバ１
６等を４本のポールで支持している。

また、図示のような治具１４の他に、例えばロケートピ
ン、ゲージポスト、クランプポスト等の治具も実際には
表示する。

そして、このように表示されたＣＲＴ　６の画面を見て
、溶接ガン１３がポール１４ｂやリアフロアパネル１５
等に干渉していないかチェックし、万一干渉していれば
第１図のＶＣＤ　１０を操作して、溶接ガン１３を溶接
打点位置を中心にδｌ又はδ２方向に旋回させて、干渉
を避ける。

−２〇− なお、溶接ガン１３をδ１又はδ２方向に旋回させると
、アプローチベクトルｂも　（α、ｈ）＝。

を満足しつつ変化する。

また、第１２図に示すような画面表示角度では溶接ガン
１３の干渉状態を検討できなければ、画面表示角度を回
転させれば良く、それでも検討しすらければ、例えば溶
接ガン１３を含む面で各部の断面を取って、その断面形
状をＣＲＴ　６に表示するようにすれば良い。

このようにして溶接ガン１３が他の部品と干渉しないア
プローチベクトルｂを決定した後、再びそのアプローチ
ベクトルｂ、法線ベクトルα、及び溶接打点位置Ｐの各
データを第１図の設計ファイル４に書き込む。

そして、残りの各溶接打点位置での溶接ガン１３の干渉
状態をチェックした後、今度は前述の最終的な溶接打点
位置データ、法線ベクトルデータ。

及びアプローチベクトルデータに基づいて溶接ロボット
の可動部を構成する各軸の姿勢位置データを演算するシ
ンセシスを行なう。

先ず、溶接ロボットの軸構成を第１３図を参照して説明
する。

同図において、溶接ロボット２０は、基部２０Ａと、こ
の基部２０Ａに対してθ１方向に回転する第１回転部２
０Ｂと、この第１回転部２０Ｂに対してθ２方向に旋回
する第１旋回部２０Ｃと、この第１旋回軸２０Ｃに対し
てｔ３方向に伸縮する伸縮部２０Ｄと、この伸縮軸２０
Ｄに対してθ４方向に旋回する第２旋回部２０Ｅと、こ
の第２旋回部２０Ｅに対してθ５方向に回転する第２回
転部２０Ｆと、この第２回転部２０Ｆに対してθ６方向
に回転する第３回転部２０Ｇとからなり、第３回転軸２
０Ｇの先端に溶接ガン１３を取り付ける。

なお、以下の説明では溶接ロボット２００基部２０Ａの
配置位置は、前述の任意設定した座標系の原点位置とす
る。

また、基部２０Ａ及び第１回転部２０Ｂの長さを夫々Ｃ
，，Ｃ２（定数）とし、第１旋回部２０Ｃと伸縮部２０
Ｄとを合わせた長さをＬｌ（変数）とし、第２旋回部２
０Ｅと第２回転部２０Ｆの折曲位置（９０°折曲する位
置）までの長゛さをｃｋ（定数）とし、第２回転部２０
Ｆの残りの部分と第３回転部２０Ｇとを合わせた長さ及
び溶接ガン１３の長さを夫々ＣＳ、Ｇ二（定数）とする
。

さらに、前述したθ１〜θ６及びｔ３を各軸の変位変数
とする。

さて、上記のような条件の下で溶接ロボット２０の特性
方程式を示すと、 Ｐ−弓＋Ｅ　ｋ′’（Ｃ：＋Ｅ”２（ＬＳ＋Ｅ”’（弓
＋Ｅ”５（Ｃ：＋ｇｉ０６（ＧＳ）））））となる。　
ただし、上式においてＰは溶接ガン１３のチップ１３ａ
、１３ｂ（第１１図参照）が位置する溶接打点位置であ
り、Ｅ”’　、　Ｅ”２．　Ｅノ”、Ｅｋ“５゜Ｅ”’
は夫々第１３図に示すに軸、ノ軸、を軸まわりの回転テ
ンノルである。

次に、上式において、Ｅｋｏｌ　（中、及びＥ′。６　
（Ｇｓ　）は夫々弓、　Ｇ二　　と略せるため、 Ｐ＝Ｃ；＋Ｃ：＋Ｅ”’Ｅ””（Ｌ：）＋Ｅｋ“’　Ｅ
”２Ｅ′。’　ＣＣ’、）十Ｅｋｅｌ　ＥＪ’６２　Ｅ
　ｊ０４　Ｅｋａ５（Ｃｉ　十ａｉ　）　　　　　　　
、、、　、、、　・＋＋　。

６ と表わすことができる。

＝２３− 次に■式において、 Ｒ１２＝Ｃｋ十Ｃｋ（既知の値） ２ Ｒ３４＝Ｅｋ″’　Ｅ”２（Ｌ　’　）Ｒ５６＝　ＥＡ
′’　Ｅ”２Ｅ”’　（Ｃｋ）Ｒ７８＝　Ｅｋｏｌ　Ｅ
　ｊ′２Ｅｊ（１４Ｅ　ｋ０５（ｃ　Ｌ　＋ｃｔ　）６ とすると、■式は Ｐ＝Ｒ１２＋Ｒ３４＋Ｒ５６＋Ｒ７８・・・・・・・・
・■となる。　今■式においてアプローチベクトルｂが
与えられるとＲｙｓは決定され、それをＲ７８＝　（ｒ
７ｇ　、　３１７８　、２７８　）　　とする。

次に、■式において　Ｒ３４＋　Ｒ５６を　Ｒ＝（α、
β。

γ）とすると、Ｒは Ｒ＝Ｐ−Ｒ１２−Ｒ７８ となる。

ところで、Ｒ３４を２−ノ平面に投影して得られるベク
トルと、Ｒ５６をｔ−ノ平面に投影して得られるベクト
ルとは方向が等しく（条件（イ））　、Ｒ？８゜Ｒｓａ
は直交しく条件（ロ））、Ｒ５６の絶対値はＣ４である
（条件（ハ））。

そこで、Ｒ５６を　Ｒｓａ　＝　（ｘｓｓ　、　ｙｓ６
．２５６　）　　とす２４− ると、 条件（イ）より、 ｙｓａ／ｘｓｓ　＝β／α　　　　　　・・・・・・・
・・■条件（ロ）より、 一１ｌ’７８醤ｒｓａ＋ｙｙｓ”ｙｓａ＋ｚ’ｙｓ・ｚ
５６−０　　　　・・・・・・・・・■条件（１））よ
り、 ”５６”　十ｙ５６”　十ｚ５６”　＝（Ｃ：）２””
””’■次に０式より　３’５６　＝　７！−Ｔ５６　
　を得て、これを■。

α ■式に代入すると、 となる。

て、これを■′式に代入すると、 が得られ、この０式を”５６に関して解くと、ｃｋ この０式と　’１５６−ｇ　”５６　　より、α よって、０〜０式によりＲｓｓはＲによって表わすこと
ができる。

なお、ここまでにおいて、Ｒ７８１Ｒ５６，Ｒ□２．Ｐ
。

ａ、ｈ　　は既知である。

次に、Ｒ３４は　Ｒ３４＝　ＲＲ５６であり、これを（
”３４　、　ｙ３４．　ｚ３４　）　　とすると、Ｒ３
４＝Ｅｋ０’Ｅ”２（Ｌ’　）であるから、 ９７− となり、［相］式より ＃１＝ｊａｎ’二 ｘ３４　　　　　　　　　　°°°°０゛°°°０ｔ３
＝　１Ｒ３４１＝ｍΣ、４”　　　・−・曲−＠ｔた、
Ｒ７５＝Ｅ”’Ｅ′ｅ２Ｅ″’Ｅ”５（虫干〇Ｓ）　　
ヲ変形すると、 Ｅｊ（ｆ１２）Ｅｋ（ｅｌ）Ｒ７，＝Ｅｊｌ）＜Ｅｋｅ
５（ｃ＊、＋ａｉ）　、、、＠となり、この０式におい
て左辺は既知であるので、これを（ｘｈ　ｌ　３／Ａ　
ｌ　ｚ＆　）　　とおくと、となり、［相］式より θ４＝ｔａｎ　　（）　　　　　　　　・・・明・・［
相］ｋ θ５＝ｊａｎ’（士心）　　　・・・・・・・・・０ま
た、（Ｚ＝Ｅｋｏ’Ｅ””Ｅ”’Ｅｋ０５Ｅ”’（（Ｚ
Ｏ）　　［：Ｃ０：基準ノルマルベクトル（θが全て「
０」のベクトル、つまり車両面直ベクトル）〕であるか
ら、Ｅｋ（−０５）ＦＪノ（−θ４）Ｅｊ（−０２）Ｅ
ｋ（−θ”（ａ）＝Ｅ’θ’（ａｏ）　　と変形され、
この式において左辺は既知であり、（、Ｔ’。

ｙ′、ｚ′）と置き、αｏ＝（”＋ｙ＋ｚ）　　　とす
ると、が得られる。

従って、■式の特性方程式において、定数ｃｋＩ Ｃ２”　４　ｙ　Ｃｓ　＋　Ｃ″６が与えられ、且つ溶
接打点位置Ｐ、法線ベクトルａ、及びアプローチベクト
ルｂが与えられれば、溶接ロボット２０の各軸の変位（
姿勢位置データ）θ１．θ２　、　ｔ３　、θ４．θ５
．θ６は一義的に求めることができる。

そこで、第１図の設計ファイル４に書き込んだ各溶接打
点位置データ毎に、前述の０〜０．ｏ〜［相］式の演算
を行なって、それによって求めた各軸の姿勢位置データ
をティーチングデータとして、第１図のティーチングデ
ータ出力装置１１を介し２８− て出力する。

ただし、溶接ロボット２０の設置位置によっては、上記
の演算結果に基づく姿勢のロボットの一部が、他の設備
（第１２図の治具１４等）と干渉する恐れがあるので、
各姿勢毎にロボットをＣＲＴ６に表示して干渉の有無を
検討し、干渉していれば打点レイアウトをやり直すよう
にすると良い。

なお、上記実施例において、演算されたティーチングデ
ータに基づいて、溶接ロボットを動的にシュミレートす
れば、溶接に要する作業時間を予測することができる。

以上説明したように、この発明によれば溶接ロボットを
現場で実際に動かさなくてもティーチングデータを作成
できるので、ティーチング作業を短時間にしかも熟練を
要さずに行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用したティーチング装置のシス
テム構成図、 第２図及び第３図は、夫々第１図のポデイデータファイ
ル２に書き込まれている曲線データの仕様説明に供する
線図、 第４図は、曲線データによって表わされるパネル形状の
一例を示す斜視図、 第５図は、Ｃ００ＮＳ補間の説明に供する線図、第６図
及び第７図は、夫々第１図のボディデータファイル２に
書き込まれている曲面データの仕様説明に供する線図、 第８図は、溶接打点レイアウトの説明に供するＣＲＴの
表示画面図、 第９図は、溶接打点位置における法線ベクトルを求める
方法を説明するための線図、 第１０図は、法線ベクトルの表示例を示すＣＲＴの画面
図、 第１１図は、溶接ガンの表示例を示すＣＲＴの画面図、 第１２図は、最終的なアプローチベクトルを決定する方
法を説明するためのＣＲＴの部分画面図、 第１３図は、溶接ロボットの軸構成を示すスケルトン図
である。 １・・・制御部　２・・・標準品ファイル３・・・ボデ
ィデータファイル　４・・・設計ファイル６・・・ＣＲ
Ｔグラフィックディスプレイ７・・・ライトペン　８・
・・英数字キーボード９・・・ファンクションスイッチ １０・・・可変ダイヤル １１・・・ティーチングデータ出力装置１２・・・形状
モデル　１２ａ・・・フランジ面１３・・・溶接ガン　
１３ａ、１３ｂ・・・チップ１４・・・治具　２０・・
・溶接ロボット第１図 第２図 ！ 第３図 第４図 第１２図 第１３図 ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　予め定めた座標系において被溶接部材の形状を表わ
   す関数を求めて、この関数によって表わされる前記被溶
   接部材の形状モデルをディスプレイ上に表示し、このデ
   ィスプレイ上に表示した形状モデル上の所望位置をライ
   トペン等の会話用入力手段で指定することによって前記
   被溶接部材の溶接打点位置を決定した後、この溶接打点
   位置における前記被溶接部材上の法線ベクトルを溶接打
   点位置データと前記形状モデルを表わす関数とに基づい
   て求めると共に、溶接ロボットの可動部の先端に取り付
   けた溶接ガンの前記溶接打点位置へのアプローチ方向を
   示すアプローチベクトルを前記法線ベクトルと直交する
   条件で指定して、これ等溶接打点位置データ、法線ベク
   トル及びアプローチベクトルに基づいて、前記溶接ロボ
   ットの可動部を構成する各軸の姿勢位置データを夫々求
   めることにより前記溶接ロボットのティーチングデータ
   を作成することを特徴とする溶接ロボットのティーチン
   グデータ作成方法。