JPS6213109B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアーク溶接ロボツトの制御装置に設け
られたデータ補正装置、すなわち溶接線に沿つて
予じめテイーチされた位置データを、ワークごと
の誤差およびセツテイング誤差に起因して生ずる
位置ずれに対応して補正するアーク溶接ロボツト
のデータ補正装置の改良に関する。

ポイント・トウ・ポイント（以下PTPと記
す）制御におけるテイーチングプレイバツク方式
を用いたアーク溶接ロボツトにおいて、予じめテ
イーチされた位置データと、作業台にセツトした
ワークとの間で生ずる位置ずれは、ワークが不良
になつて初めてわかるという問題があつた。すな
わち、溶接が開始され、溶接不良が生じて初めて
その位置データがワークに適合していないという
ことが認識できるわけである。この対策として、
上記溶接不良が１回のみならば、ワーク不良と判
断して予じめテイーチされた位置データに基づき
溶接作業を続行し、また溶接不良が時々生ずるよ
うな場合には予じめテイーチされた位置データを
再テイーチしなおすという手段が従来から採られ
ていた。

また、上記位置ずれを自動的に検出し溶接不良
を未然に防止する装置として、例えば、第１図に
示す如き装置が知られている。図において、１０
はロボツト本体であり、そのアーム１２の先端に
は溶接トーチ１４がワーク１６に対向して支持さ
れている。この溶接トーチ１４は溶接電源１８に
ケーブル２０を介して接続されており、また、ワ
イヤ供給装置２２からはワイヤ２４が供給されて
いる。２６はシールドガスであり図示しないホー
スにより溶接電源１８と接続されている。２８は
制御装置であり、予じめ溶接線の位置データがテ
イーチされており、このデータに基づきケーブル
３０を介してロボツト本体１０を制御するととも
に、ケーブル３２を介して溶接電源１８から溶接
トーチ１４への給電を制御する。また、前記アー
ム１２の先端には溶接トーチ１４をはさんで対を
なすプロジエクタ３４および撮像装置３６が取付
けられ、上記プロジエクタ３４はケーブル３８を
介して制御装置２８により制御されワーク１６に
向つて一定の広がりをもつ光ビームを投影し、こ
のビームの反射光は撮像装置３６により促えられ
ケーブル４０を介して制御装置２８に送られる。
４２，４４は制御装置２８に設けられた補正開始
スイツチおよび溶接開始スイツチであり、この補
正開始スイツチ４２はテイーチされた位置データ
に対するワーク１６の位置ずれの補正を指示し、
溶接開始スイツチ４４は溶接作業の開始を指示す
る。

次に動作を説明する。まず、予じめ位置データ
を制御装置２８にテイーチしておく。そしてワー
ク１６を作業台にセツトする。ここにおいて、ワ
ーク１６個有の誤差あるいは作業台への取付け誤
差により、予じめテイーチされた位置データの経
路と実際の溶接経路との間に位置ずれが生じるお
それがある。この位置ずれを検出するために、溶
接作業を開始するに先だち補正開始スイツチ４２
をオンする。これにより、溶接トーチ１４は所定
の速度で予じめテイーチされた位置データに従つ
て溶接しないで動き出す。その時、プロジエクタ
３４から一定の広がりをもつ光ビームがワーク１
６に投影され、その反射光が別の角度からITVカ
メラ等の撮像装置３６で促えられ、この撮像装置
３６および制御装置２８内で画像処理および演算
処理が施され、予じめテイーチされた各テイーチ
ングポイントでの位置データを補正する。すなわ
ち、予じめテイーチされた経路を溶接しないで走
行し、ワーク１６の基準位置とのずれを検出す
る。次に、溶接開始スイツチ４４をオンする。こ
れにより溶接トーチ１４は予じめテイーチされた
経路とワーク１６の基準位置との位置ずれを補正
しつつ走行し、ワーク１６を所望の経路に沿つて
良好に溶接する。

しかし、このような従来のデータ補正装置にお
いては、撮像装置３６および制御装置２８内部で
画像処理、演算処理等を施す必要があるため、装
置が複雑かつ大型となり、更に高価なものとなる
欠点があつた。また、溶接トーチ１４の周辺にプ
ロジエクタ３４および撮像装置３６が存在するの
で、小物ワークに対応して溶接トーチ１４を動作
させることが難しく、実用化の適用範囲が限定さ
れるという欠点があつた。

本発明は前述した従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、構造が簡単でかつ安価
で、しかも溶接トーチの動きを妨げることなく小
物ワークにも適応することが可能なアーク溶接ロ
ボツトのデータ補正装置を提供することを目的と
する。

上記目的を達成するため、本発明は、ポイン
ト・トウ・ポイント制御によるテイーチングプレ
イバツク方式を用いワークの溶接を行なうアーク
溶接ロボツトに設けられ、予じめテイーチされた
位置データに対する上記ワークの位置ずれを補正
するデータ補正装置において、上記ワークに着脱
自在に取付けられる補正治具と、該補正治具を用
いてワークに取付けられ上記位置データに対する
上記ワークの位置ずれを検出する変位計と、この
変位計で検出された位置ずれをデジタル量に変換
するＡ／Ｄ変換器と、上記位置データが予じめテ
イーチされこの位置ずれに応じて補正する記憶演
算装置と、を備えたことを特徴とする。

次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。

第２図には本発明のデータ補正装置のブロツク
図が示されており、図において、５０はワーク１
６に着脱自在に取り付けられる補正治具であり、
その治具５０にはワーク１６に対応して動作でき
る位置に複数の変位計５２，５４，…６２が設け
られている。

これら各変位計５２，５４，…６２は、第４図
に示すごとく差動トランスを用いて形成されてお
り、このような差動トランスは、通常、計測パー
ツメーカにより市販されている。

そして、この差動トランスは、インバータ１１
０、図中上下方向に可動自在に形成されたコア１
１２、一対の出力用コイル１１４，１１６、AC
―DCコンバータ１１８，１２０、平滑回路１２
２，１２４を含み、コア１１２の移動ストローク
に対応して第５図に示すような電圧が出力され
る。

従つて、この差動トランスの出力電圧からコア
１１２の移動ストロークを正確に測定することが
できる。

実施例の装置は、３個の変位形５２，５４，５
６を一組として１個の補正治具５０Ａを形成し、
残りの３個の変位計５８，６０，６２を一組とし
て他の１個の補正治具５０Ｂを形成し、任意の２
点に於ける三次元座標Ｘ，Ｙ，Ｚを検出するよう
形成されている。

例えば、第６図に示すように、前記一組の変位
計５２，５４，５６は図に示すように補正治具５
０Ａに取付固定され、検出点Ｐ１に於けるＸ，
Ｙ，Ｚの三次元座標は、アーム１２８及びリンク
１３０を用いて形成された接触アームを介して各
変位計５２，５４，５６のコア１１２へ伝えられ
る。

同様にして、残りの変位計５８，６０，６２も
補正治具５０Ｂに取り付けられ、同様にして所望
の検出点Ｐ２の三次元座標Ｘ，Ｙ，Ｚを検出可能
に形成されている。

そしてこれら第６図に示す補正治具５０Ａはそ
のベース側に設けられた位置決めピン１３２によ
り作業台に着脱自在に取付固定され、作業台上に
セツトされたワーク１６の所望セツト位置Ｐ１の
三次元座標を検出し、その三次元座標をそれぞれ
Ａ／Ｄ変換器６４，６６，６８に入力する。

同様にして、他の組の変位計５８，６０，６２
が設けられた補正治具５０Ｂも作業台に取付固定
され、作業台にセツトされたワーク１６の他の点
Ｐ２におけるセツト位置をＸ，Ｙ，Ｚの三次元座
標としてそれぞれＡ／Ｄ変換器７０，７２，７４
に入力する。

なお、作業台にセツトされたワーク１６の三次
元的な位置ずれを一点で検出すれば十分な場合に
は、第２図に示すように変位計を６個設ける必要
はなく、３個の変位計５２，５４，５６を直に設
ければ十分である。

また、第２図において７６は前記制御装置２８
の心臓部を構成する記憶演算装置であり、予め
PTP制御にかかる溶接線の位置がテイーチされ
ており、しかもアドレスライン７８を以てデコー
ドされたＡ／Ｄ変換器６４，６６，…７４の出力
はデータライン８０，８２，…９０を介して内部
のデータ補正メモリに記憶される。

そして、この記憶演算装置７６は、リセツトス
イツチ９２をオンすることによりデータ補正メモ
リに記憶された位置ずれの初期値が新たな初期値
にリセツトされ、補正開始スイツチ４２をオンす
ると上記初期値と新たに入力されてくる位置ずれ
とから位置データの補正を行い、溶接開始スイツ
チ４４をオンすると上記補正位置データに従い溶
接装置１４を走行させワーク１６を溶接する。

次に、本実施例の動作を、第７図に示すように
ワーク１６Ａとワーク１６Ｂとを突合わせ溶接す
る場合を例にとり説明する。

まず、第７図に示すように一方のワーク１６Ａ
を作業台治具１３４にセツトしワーククランプ１
３８を用いてクランプする。

次に、PTP制御にかかる所望の経路の位置デ
ータＰ１，Ｐ２及び溶接条件を記憶演算装置７６
にテイーチする。

この場合、先程テイーチした位置データがいま
作業台にセツトしたワーク１６に適合するか否か
の判別はつかない。

従つて、続いて前記各補正治具５０Ａ及び５０
Ｂを作業台治具１３４の補正治具位置決めピン３
６Ａ，３６Ｂに取付固定する。

このとき、各補正治具５０Ａ及び５０Ｂは、ワ
ーク１６ＡがＰ１、及びＰ２に正しくセツトされ
ている場合に、各変位計５２，５４，５６，…６
２の出力はゼロとなるよう形成することが好まし
いが、本実施例の装置ではこれらのＰ１、及びＰ
２に対する相対位置を検出できれば十分であるた
め、ワーク１６ＡがＰ１，Ｐ２に正しく位置した
場合でも各変位計５２，５４，…６２の出力がゼ
ロとなるよう補正治具５０Ａ及び５０Ｂを形成す
る必要は必ずしもない。

そして、実施例の装置ではこのように補正治具
５０Ａ及び５０Ｂをセツトした後、リセツトスイ
ツチ９２をオンする。これにより、記憶演算装置
７６内のデータ補正メモリには、この状態におけ
るワーク１６Ａの位置を基準として、各テイーチ
ングポイントＰ１，Ｐ２の位置データに対するワ
ーク１６Ａの位置ずれが変位計５２，５４，…６
２を介して検出され初期値として記憶される。

その後、補正治具５０Ａ及び５０Ｂを取り外
し、他の一方のワーク１６Ｂを作業台治具１３４
上にセツトし、ワーククランプ１４０を用いてク
ランプする。

このようにして、作業台治具１３４上にワーク
１６Ａ及びワーク１６Ｂをセツトすると、これら
各ワーク１６Ａ，１６Ｂのテイーチングポイント
Ｐ１及びＰ２と、いまセツトされているワーク１
６Ａ，１６Ｂの実際の位置とのずれがデータ補正
メモリ内に初期値として記憶されているため、記
憶演算装置７６は、予めテイーチされた位置デー
タＰ１，Ｐ２にデータ補正メモリに記憶された補
正データを加算し補正位置データを算出し、この
補正位置データに従い溶接装置１４を走行させ、
テイーチされた溶接条件に従つてワーク１６の溶
接を行うことができる。

即ち、ワーク１６ごとの位置ずれに対応して溶
接装置１４の走行経路は自動的に補正され、ワー
ク１６は常に良好な溶接が行われることになる。

また、このようにして一組のワーク１６Ａ及び
１６Ｂの溶接が終了し作業台から取り外された
後、次の一組のワーク１６Ａ，１６Ｂを作業台に
セツトして溶接を行おうとする場合には、前述と
同様にして補正治具５０Ａ及び５０Ｂを用いて得
られる補正位置データに従い溶接装置１４を走行
させ、該ワーク１６の溶接を良好に行うことが可
能となる。

また、これ以外に、二組目以降のワーク１６の
溶接を行おうとする場合には、データ補正メモリ
に記憶された前回の位置ずれ量を初期値として用
いることもできる。

即ち、この場合には、溶接の終つたワーク１６
Ａ，１６Ｂを作業台から取り外し次のワーク１６
Ａを作業台にセツトし、補正治具５０Ａ及び５０
Ｂを作業台治具１３４上に同様にセツトした後、
補正開始スイツチ４２をオンする。

これにより、予めテイーチされた位置データに
対し、いまセツトされているワーク１６Ａの位置
ずれが検出され、この検出された位置ずれと前回
セツトされたワークの位置ずれ初期値との差が記
憶演算装置７６内で演算され、前記データ補正メ
モリに記憶される。

従つて、この場合にはデータ補正メモリ内に記
憶されている初期値と各補正治具５０Ａ及び５０
Ｂを用いて検出された新たな位置ずれデータとの
間に差がない場合には、データ補正メモリに記憶
された初期値は何ら書きかえられることはなくそ
のまま用いられ、また両者の間に差がある場合に
はデータ補正メモリに記憶された位置ずれデータ
は新たに検出された位置ずれデータに書きかえら
れることになる。

そして、この場合においても、その後補正治具
５０Ａ及び５０Ｂを取り外し、他のワーク１６Ｂ
をワーククランプ１４を用いて同様に作業台治具
１３４上にセツトし、溶接開始スイツチ４４をオ
ンすればよい。

このようにして、本実施例によれば、テイーチ
ングポイントＰ１及びＰ２の２点における位置ず
れ量を補正治具５０Ａ及び５０Ｂを用いてその都
度検出しているため、仮にワーク１６Ａの取付位
置がＰ１，Ｐ２点を結ぶ線に対し平行にずれた場
合でも、このずれを正確に補正しその溶接を正確
に行うことが可能となる。

なお、前記実施例にあつては複数の変位計５
２，５４，…６２と対応して複数のＡ／Ｄ変換器
６４，６６…７４を設けたものを示したが、例え
ば第３図に示す如く、１個のＡ／Ｄ変換器３１と
各変位計５２，５４，…６２との間に分配器とし
てマルチプレクサ１００を介在させ、Ａ／Ｄ変換
器６４と各変位計５２，５４，…６２との間の切
替を記憶演算装置７６からの指令に基づき順次行
なう構造としてもよい。このようにすることによ
り、記憶演算装置７６は対応した変位計５２，５
４，…６２を介して得られる位置ずれをＡ／Ｄ変
換器６４を介して取込むことになる。

以上の如く、本発明によれば予じめテイーチさ
れた位置データに対するワーク毎の位置ずれを変
位計で検出し、これをＡ／Ｄ変換器を介して記憶
演算回路に入力し、上記位置データをワークの位
置ずれに応じて自動的に補正する構造とすること
により、構造を簡単としかつ低コスト化を図るこ
とができ、しかも従来の如く溶接トーチの付近に
特別な装置を設ける必要がないため溶接トーチの
動きを妨げることがなく、小物ワークにも適応す
ることの可能なアーク溶接ロボツトのデータ補正
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアーク溶接ロボツトの構成を示
すブロツク図、第２図は本発明のアーク溶接ロボ
ツトのデータ補正装置の好適な実施例を示すブロ
ツク図、第３図は本発明の他の実施例を示すブロ
ツク図、第４図〜第７図は第２図に示す装置の具
体例を示す説明図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１６はワ
ーク、５２，５４，…６２は変位計、６４，６
６，…７４はＡ／Ｄ変換器、７６は記憶演算装置
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポイント・トウ・ポイント制御によるテイー
   チングプレイバツク方式を用いワークの溶接を行
   なうアーク溶接ロボツトに設けられ、予じめテイ
   ーチされた位置データに対する上記ワークの位置
   ずれを補正するデータ補正装置において、 上記ワークに着脱自在に取付けられる補正治具
   と、 該補正治具を用いてワークに取付けられ上記位
   置データに対する上記ワークの位置ずれを検出す
   る変位計と、 この変位計で検出された位置ずれをデジタル量
   に変換するＡ／Ｄ変換器と、 上記位置データが予じめテイーチされこの位置
   データを上記Ａ／Ｄ変換器を介して得られた位置
   ずれに応じて補正する記憶演算装置と、 を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボツト
   のデータ補正装置。