JPS6021182A - 溶接ロボツトにおける溶接位置および溶接経路の検出方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は溶接用ロボットにおけるワークの溶接位置およ
び溶接経路の検出に係り、特にワークが形状誤差を生じ
、そのボジショニングに複雑な誤差を生じる場合に好適
な、溶接位置および溶接経路の検出方法に関する。

〔発明の背景〕

従来の溶接ロボットにおける溶接位置の検出方法は、磁
気センサあるいはタッチセンサなどのワークと一点間の
距離を測定できるセンサを用いて、ティーチ点とワーク
との距離を測定記！シておき、溶接時に同じ方法で測定
したワークとの距離とを比較し、ずれ量を計算して、こ
のずれ量をワークの位置補正量としていた。

この方法ではワークの形状がティーチ時に比べて誤差を
生じていたり、位置のずれが複雑なものである時は、正
しい位置補正ができないという欠点を持っていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、溶接ロボットがセンサを用いて、ワー
クの溶接箇所を検出する時に、ワークの形状変化や複雑
なポジショニングのずれ［モ、適確に対処できる溶接位
置および溶接経路の検出方法を提供することＫある。

〔発明の概要〕

本発明は溶接時にワークを構成している各面の表面をセ
ンサを用いてセンスし、面上に存在する魚群の座標値を
めて面の方程式を決定し、それらの面の交線である溶接
線の方程式をめることにより、ワークの形状変化やポジ
ションニングのずれにも、適確に対処することができた
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本実施例で使用する溶接ロボットのノ・−ドウ
エアの構成を示し、ロボット本体１を制御装置２により
制御している。制御装置２はポジショナ制御装置ルおよ
びアーク溶接機３とも運なかっており、それらの機器の
制御を同時に行なっている。

なお、第１図において、５はポジショナ、６は溶接トー
チ（以下、トーチという）、７はセンサの制御回路を示
す。

ついで、第２図はロボットのトーチ６を拡大したもので
あり、これにはワークとトーチ６の接触が確認可能なタ
ッチセンサの接触部である溶接ワイヤ（以下、ワイヤと
いう）１０と、ワークとトーチとの距離が測定できる磁
気センサ８および９が取り付けられている。前記ワイヤ
１０はタッチセンサの接触検出機能の他に、溶接時の溶
加拐としての本来の機能を持つ。タッチセンサおよび磁
気センナの制御回路本体７は、第１図に示すように、制
御装置２の中に納められている。

以上のハードウェア構成により、ワークの溶接面のセン
ス動作を行ない、溶接作業を行なう。

第６図は本実施例で使用した溶接用ワークの形状であり
、水平隅肉形状を示している。記号Ｓ。

からＳ６はワークの溶接面Ｍ１まだはＭ２上の点であり
、溶接線を検出するためにセンサを用いて検出すべき点
であることを示している。点Ｐ、および点Ｐ、は溶接の
開始点と終了点である０第４図は点Ｓ１から点Ｓ６の検
出点を、タッチセンサを用いて検出している時のワイヤ
先端の動きを示している。破線部は第６図に示したワー
クを表わし、矢線部はトーチの動く方向を表わしている
。

点Ｓ１から点Ｓ”４の検出動作の手順は、第４図に示す
ように、まず予めティーチングしておいた動作開始点に
、ｊす、ティーチングしておいた方向Ｆ１にトーチを動
かし、ワイヤ先端がワークに接触した時、面Ｍ２上の点
Ｓ１を検出する０検出後直ちにトーチを逆方向に動かし
て点に、に戻ったら、次はティーチングしておいた方向
Ｆ、に向きを変えてトーチを動かし、面Ｍ１上の点Ｓ、
を検出する。その後トーチを戻して点Ｓ、と一定距離に
ある点に２を経由して、方向Ｆ１の向きの点Ｓ３を検出
する。

以下同様の方法で、点ＫＢ＋　Ｋ４をトーチ移動の経由
点として、面Ｍ、または面Ｍ、上にある点Ｓ４＋　Ｓ６
ｔ　８６を添字の番号の小さい順に検出する。

前記の手順でワークを構成する各面上の一直線上にない
３点の位置がわかれば、一般に知られている計算式を用
いて、２千面が交わってできる直線の方程式が計算でき
るので、直線り、が計算可能である。溶接ａＬＩは直線
Ｌ２上にあるワークが存在する部分だから、直線Ｌ２上
を磁気センサによりセンスして、ワークが途切れる点Ｐ
ＩまたはＰ、を検出すれば、溶接線Ｌ１を決めることが
できる。

溶接線り、の一部だけを溶接する時には、点Ｐ。

またはＰ、から溶接点までの溶接スキップ距離と、溶接
距離を予めティーチングしておけば、目的の溶接線が計
算できる。　− 次に、第５図にもう一つの実施例で使用したワークの形
状を示す。このワークは、面Ｍ　３　＋　Ｍ’４　＋Ｍ
ｌｌの３つの平面から構成される。記号Ｓの点は前記例
と同じく、タッチセンサによりめた検出点であり、記号
にの点は検出動作を行なう時のワイヤ先端の経由点であ
る。

前記例と同様の手順で、第６図の動作開始点６より、テ
ィーチしたセンス方向Ｆ、またはＦ、あるいはＦ、の方
向にトーチを動かし、点Ｓ、から８１．の検出点を、点
に６からに、の経由点を経由しなからｊｌｌＫｌｌ上て
行く。面Ｍ、上では点Ｓ？＋５ｌｏｐ”＋４を、面Ｍ４
上では点ｓ、、８１３１８１Ｂを、面Ｍ、上では点”０
１　Ｓｌｌ＋　Ｓｌ！をというように、各面でそれぞれ
一直線上にない６点の座標がまるので各面の方程式が決
まり、面の交線り、、Ｌ、、Ｌｌｌを計算することがで
きる。また同時［３交線の交点０がまる。

求める溶接線は、交線Ｌ６　＊　Ｌ７１　Ｌ＠上の交点
Ｏを端点とする線分”ｊ＊　Ｌ４ｅ　Ｌ５であるから、
溶接距離を予めティーチしておけば、溶接線はすべて内
部計算によりめられる。

以上の実施例に述べた要領でセンサを用いて、ワークの
面上の点を検出し、溶接線をめることができるから、ワ
ークの位置決めが何れの方向にずれていても、またワー
ク自身の形状が誤差を含んでいても、ポジショニングさ
れたワークの正しい溶接位置を計算し、検出することが
可能になる。

また本実施例の方法は、従来の補正方法と異なり、ティ
ーチ点を補正するものではないから、補正できる誤差の
種類の制限を受けずに、正確な溶接位置を検出でき、か
つ溶接経路を決定することができる。

したがって本実施例によれば、次のような効果がある。

（１）溶接するワークの形状が変化し、複数方向にボジ
ショニングのずれを生じている場合でも、正しい溶接位
置および溶接経路を検出できる。

（２）複数方向のワークの誤差補正ができるため、ポジ
ショナの位置決め精度が低くてよいので、溶接用外付は
機器の簡略化に役立つ。

（６）複雑な誤差補正を行ないたい時にも、簡単なティ
ーチングで済む。

（４）ワークが平面から構成されるものならば、すべて
同一のアルゴリズムで溶接位置の検出ができるので、検
出用ソフトウェアの構造が単純化できる０ （５）正確な溶接位置が検出できるので、溶接部の仕上
がり精度が良くなり、作業の失敗が減少するので作業効
率が向上する。

（６）ティーチ時にワークをセンスする必要がないので
、センス時間が短縮できる。

以上説明した本発明によれば、少なくともワークの位置
決め状態を検出し得るセンサを備えた溶接ロボットにお
いて、ワークの形状に関する情報と、ワークの溶接位Ｍ
心関する情報をティーチしておき、溶接時にはワークの
形状およびボジショニングの状態をセンサを用いて検出
することにより、溶接すべき位置や溶接経路を言１６シ
てめるようにしているので、→−りの形状変化やポジシ
ョニングのずれに対しても、適確に対処し得る著効を有
する。

【図面の簡単な説明】 第１図は溶接ロボットのシステムブロック図、第２図は
溶接ロボットに取り付けたトーチの拡大図、第３図はワ
ークの一例としての水平隅肉形状ワークを示す斜視図、
第４図は第３図に示すワークをセンスする時のセンス動
作説明図、第５図はワ７りの他の一例としての６面から
なるワークを示す斜視図、第６図は第５図に示すワーク
をセンスする時のセンス動作説明図である。 １・・・ロボット本体、２・・・制御装置、６・・・ア
ーク溶接機、４・・・ポジショナ制御装置、５・・・ポ
ジショナ、６・・・トーチ、７・・・センサの制御回路
本体、８゜９・・・磁気センサ、１０・・・ワイヤ、Ｓ
、〜１．・・・センス点、Ｋ１−．・・・センス動作開
始点と経由点、Ｐｌ・・・溶接開始点、Ｐ、・・・溶接
終了点、Ｍ、〜、・・・ワーク表面、Ｌ、〜７・・・溶
接線および面の交線、Ｆ１〜。 ・・・センス方向 ＄　１　図 θ 潴２図 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも溶接対象であるワークの位置決め状態を検出
   し得るセンサを備えた溶接ロボットにおいて、ワークの
   形状に関する情報と、ワークの溶接位置に関する情報を
   ティーチしておき、溶接時にはワークの形状およびボジ
   ショニングの状態をセンサを用いて検出することにより
   、溶接すべき位置や溶接経路を計算してめることを特徴
   とする溶接ロボットにおける溶接位置および溶接経路の
   検出方法。