JPS63252673A - 溶接プログラムの編集装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は消耗性電極を用いる自動アーク溶接機における
溶接プログラムの編集方法および装置に関し、一層詳細
には、自動アーク溶接ロボットの溶接プログラムを作成
する際、先ず、ティーチングボックスにより求めたロボ
ットの動作教示基準点データとしての動作データを得、
次に、当該動作教示基準点データをロボットコントロー
ラから溶接プログラム編集装置に転送し、次いで、当該
溶接プログラム編集装置により少なくとも予め設定して
あるウィービングスポットデータに係るプログラムデー
タを前記動作教示基準点データ内に編集合成し、その後
、当該編集後のプログラムに係るロボット動作データを
ロボットコントローラに転送して実際の溶接プログラム
として使用に供することを可能とする自動アーク溶接ロ
ボットの溶接プログラムの編集方法および装置に関する
。

［発明の背景１ 従来、ティーチング／プレイバック方式のアーク溶接ロ
ボットにおいてはティーチングボックスからのリモート
コントロールにより実際にロボットマニピュレータのエ
ンドイフエクタを所望の位置まで移動させ、このエンド
イフェクタ、すなわち、溶接トーチの全ての作用点、例
えば、ウィービングスポット溶接においてはその全ての
ウィービングスポット溶接点と停止点および移動速度等
をロボットコントローラ内のメモリにロボット動作デー
タとして記憶させている。

この方法はワークに対して実際にロボットを動作させて
ティーチングを行うために、プレイバック時の作業加工
精度が極めてよいという利点がある。

然しなから、このような利点が存在するにも拘らず従来
のティーチング／プレイバック方式のロボットの動作教
示方法は以下のような種々の不都合を露呈している。

すなわち、 ■　全ての動作点を教示する必要があるため、通常、教
示点が非常に多くなる。その上、同じ動作パターンを繰
り返して動作させる場合であってもティーチングボック
スにより繰り返して動作を教示しなければならない、■
　同じ動作パターンを精度よく繰り返させるためには精
度の高いティーチングが必要とされる、 ■　ティーチングオペレータのティーチング技術の個人
差、すなわち、知識や経験の差等がロボットの動作精度
の差として顕れ、このロボットを用いてワークに対して
加工を行った場合、仕上がり状態に差が生じることにな
る、 ■　ティーチング結果が適当であるかどうかを確認する
ためには逐一プレイバック動作を必要とし、その際、若
し不適当な個所があることが確認された場合、当該不適
当な個所を補正するための再ティーチングを必要とし、
さらに当該再ティーチング個所に対してプレイバックを
行う必要が出てくる等である。

上記の理由により従来のティーチングだけによるティー
チングプレイバック方式のロボット動作教示方法は、所
望のロボット動作データを得るまでに、全体として非常
に長い時間がかかる上、ティーチング自体に精度が要求
され頗る煩雑なものとなっている。

一方、この方法の改善を目的として、グラフィックディ
スプレイを含む画像処理装置にワークの形状モデルデー
タとロボットのモデルデータとを入力して前記グラフィ
ックディスプレイ上で動作のシミュレーションをしなが
らロボットの動作データを得るようにした方法も存在し
ている。

然しなから、この方法で得られたロボット動作データを
活用するためには、ワークを実際の加工に供する前に予
め実物のワークの位置、寸法等の値と設計上の値（前記
形状モデルデータに対応する値）との間に誤差等が存在
しないように調整しておかなければならない。例えば、
この種の誤差には自動車の車体加工の際のプレス溶接等
で生じる加工誤差やロボットそのものの組み立て精度の
誤差、並びにロボットのバックラッシュ、その他ワーク
の位置決め精度に基づく誤差等が存在している。

そこで、画像処理装置内でティーチングしたロボット動
作データが、実際、ワークに正確に適合しているか否か
を判定するために、必ずＩステップ毎にプレイバック動
作させ、確認しなければならない。その際、通常は全テ
ィーチング点が不適当であることが多く、この確認の段
階で修正ティーチングを行うと共に全動作データの補正
をしなければならない。従って、作業時間が多くかかる
という欠点はこの方法においても回避することが出来な
い。

［発明の目的１ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、ワークに対するロボットの動作の基準となる、
通常、複数の教示基準点だけをティーチングボックスの
指令によって当該ワークとロボットとの相対値として教
示しておき、該教示基準点を基としたワークに対する作
業、例えば、ウィービングスポット点の教示については
ＣＲＴ表示装置とパソコン等から構成される本発明に係
る編集装置を用いて、前記教示基準点データに対して予
め前記編集装置によって作成されたウィービングスポッ
ト点に係るデータを編集し、これによって、作業精度の
よい、しかもティーチング時間を大幅に短縮することを
可能とするアーク溶接ロボットの溶接プログラムの編集
方法および装置を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はロボットコント
ローラによって作動する自動アーク溶接ロボットの溶接
プログラムの編集方法であって、ティーチングボックス
によって溶接動作基準点を教示する第１の工程と、当該
溶接動作基準点に係るデータをロボットコントローラが
らプログラム編集装置に転送する第２の工程と、前記プ
ログラム編集装置内で前記溶接動作基準点データに予め
プログラム編集装置内で作成してあるウィービングプロ
グラムを編集付加しロボットの動作データとする第３の
工程と、当該ロボット動作データをプログラム編集装置
がら前記ロボットコントローラに転送する第４の工程を
含むことを特徴とする。

さらに、本発明はロボットコントローラによって作動す
る自動アーク溶接ロボットの溶接プログラムの編集装置
であって、ロボットコントローラとプログラム編集装置
とを実質的に接続し、ティーチングボックスによって教
示した溶接動作基準点に係るデータとプログラム編集装
置内で作成したウィービングプログラムに係るデータと
を編集合成することによりロボットの実際の動作データ
として使用するよう構成することを特徴とする。

［実施態様１ 次に、本発明に係る溶接プログラムの編集方法について
それを実施するための装置との関係において好適な実施
態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

第１図は本発明を実施するための装置の概略構成図であ
って、その中、参照符号１０は本発明に係るロボットの
プログラム作成システムの概略構成を示す。当該ロボッ
トのプログラム作成システム１０は、基本的には、プロ
グラム編集装置１２と、ティーチングボックス１４に付
属する操作パネル１６と、ロボットコントローラ１８お
よび実際にワークの溶接作業等を実行するロボット２０
とからなる。

ここで、プログラム編集装置１２は、第２図に示す機能
ブロック図からも諒解されるように、カラーＣＲＴ等の
表示手段からなるカラーディスプレイ２２と、演算装置
２４と、図形情報等を記憶する記憶手段、例えば、フロ
ッピィディスクドライブ装置（ＦＤＤ）２６および指示
手段であるマウス２８およびマウス２８の移動テーブル
２９とを含む指示装置３０からなる。

次に、前記プログラム編集装置１２は光ファイバを利用
した接続ケーブル３１を介して操作パネル１６に組み込
まれている中継器３２の一方の端子に接続され、当該中
継器３２の他方の端子には光ファイバを利用した接続ケ
ーブル３４を通じて前記ロボットコントローラ１８が接
続されている。

この場合、前記ティーチングボックス１４は接続ケーブ
ル３６を介し前記ロボットコントローラ１８に接続され
ている。そして、当Δ亥ロボットコントローラ１８は接
続ケーブル４０を介してロボット２０に接続されると共
に、当該ロボット２０のアーム部の先端には所望の作業
を遂行するエンドイフェクタ、例えば、溶接トーチ４２
が取り付けられ、当該溶接トーチ４２がワークに対し溶
接等の加工処理を行う。ロボット２０および溶接トーチ
４２の駆動制御は前記ロボットコントローラ１８により
行われる。

本実施態様に係る溶接プログラムの編集方法を実施する
ための装置は基本的には以上のように構成されるもので
あって、次にその作用並びに効果についてミグスポット
溶接を例として以下詳細に説明する。

先ず、第１ステツプとして操作パネルＩ６内の図示しな
い切換キーをティーチングボックス１４によりロボット
コントローラ１８を介してロボット２０を動作させて教
示する、所謂、スタンドアロンモードに設定する。この
場合、溶接トーチ４２の先端を第３図に示すワーク４６
ａ、４６ｂの中、溶接面４６ａに対して垂直になるよう
に初期設定する。そして、溶接トーチ４２の芯線の先端
４２ａを第３図に示す所望のミグスポット点ａ０、ｂ６
、ｃｏおよびｄｏの中心に合わせる。そこで、ミグスポ
ット点ａ０、ｂｏ、ｃｏおよびｄｏに溶接開始指令（Ｆ
ＯＯｌｏ）の教示をする。これらの溶接開始教示基準点
ａ０、ｂ。、Ｃ０およびｄｏの位置の教示はティーチン
グボックス１４を用いてロボット２０を実際に操作して
ティーチングする。以上述べた溶接開始教示基準点の位
置の教示に係るジョブを親ジョブと称する。

次に、前記教示基準点ａｏ　、ｂｏ　、ｃｏおよびｄｏ
に係る親ジョブに対して本発明に係るプログラム編集装
置１２を用いてウィービングスポットパターンに係るジ
ョブ、あるいは溶着判断処理ジョブ、溶断処理ジョブ等
の子ジョブを挿入するために操作パネル１６の前記図示
しないモード切換キーをプログラム編集装置１２側に切
り換える。このプログラム編集装置１２によるプログラ
ムの作成モードをスレーブモードと称する。

このスレーブモードにおいて、プログラム編集装置１２
の指令により前記教示基準点データに係る親ジョブはロ
ボットコントローラ１８から中継器３２を介してプログ
ラム編集装置１２の記憶手段（ＦＤＤ）２６に記憶格納
される。

次いで、子ジョブに係るウィービングスポットパターン
および溶着判断処理工程の親ジョブへの編集挿入手順に
ついて説明する。なお、本発明に係るプログラム編集装
置１２はウィービングパターンあるいはウィービングス
ポットパターンを作成することが可能であり前記親ジョ
ブへの子ジョブ編集挿入工程を説明する前にウィービン
グスポットパターンの作成工程を例として説明する。

この場合、先ず、プログラム編集装置１２のカラーディ
スプレイ２２上に第４図に示すウィービングスポットパ
ターン設定のための基本パターンを表示させる。ここで
、矢印カーソル５０は第５図にその概略形状を示すマウ
ス２８の操作により移動し、本発明に係るプログラム編
集装置１２のオペレーションは全て当該マウス２８で実
行される。マウス２８を移動テーブル２９上を図の矢印
Ｕ、Ｌ、ＲおよびＤ方向に移動させることによって第４
図に示す矢印カーソル５０が同期して夫々の方向に移動
する。この場合、カラーディスプレイ２２の右側に表示
された動作状態、すなわち、アークを飛ばしながら移動
する場合の溶接開始（ＷＥＬＤＩＮＧ　ＯＮ）、空走す
る場合の溶接停止（ＷＥＬＤＩＮＧ　０ＦＦ）およびパ
ターン作成を終了する場合の教示終了（ＥＮＤ　ＴＥＡ
ＣＩ）のメニューはマウス２８のライトボタンＲＢを押
すことにより選択出来、一方、その動作状態を左側の同
心円パターンの中にヒツトするためには所望の点に矢印
カーソル５０を移動させレフトボタンＬＢを押せばよい
。第４図に示すカラーディスプレイ２２上の同心円Ｒ１
、Ｒ２）Ｒ３およびＲ４はウィービングスポットの揺動
パターンの基準半径に係る同心円である。このように、
マウス２８と矢印カーソル５０とを用いてウィービング
スポットパターンを設定出来る。

上述の動作の実行により前記記憶手段であるＦＤＤ２６
に記憶されたウィービングスポットに係る加工データの
例を第６図に示す。

第６図はミグスボノ日容接におけるウィービングスポッ
トパターンの例であって、第６図ａ乃至Ｃの夫々が１個
のウィービングスポットパターンを表し、夫々の図中の
微小円間、例えば、第６図ａにあっては■で、て■、Ｄ
Ｅ間がアークを飛ばしながらの実際の溶接個所を示して
いる。第６図ａにおいて、点線で示すＡ点からＢ点に係
る区間ＡＢは空走期間である。また、夫々のウィービン
グスポットパターンに付された符号Ａは夫々のウィービ
ングスポットパターンの溶接開始基準点を示す。

そこで、次に、前記ティーチングボックス１４で得た教
示基準点ａＯ、ｂｏ　、Ｃｏおよびｄ。

の座標値に係る親ジョブと上記のステップで作成したウ
ィービングスポットパターンデータの子ジョブの中、最
適とされるものをワークの位置や厚み等に基づいて選択
し、前記教示基準点ａ６　、ｂｏ　％　ＣＯおよびｄ。

と当Ｊ亥選沢したウィービングスポットパターン溶接開
始点への座標値（標準加工データ）とを対応付けながら
編集する。この場合、若し、適切なウィービングスポッ
トパターンデータがない場合には、その場でマウス２８
を使って所望のウィービングスポットパターンを作成し
、その後、この新しいウィービングスポットパターンデ
ータの溶接開始基準点Ａと前記教示基準点ａｏ乃至ｄ０
を対応させればよい。以上がウィービングスポットパタ
ーンの作成および親ジョブへの子ジョブの編集方法に係
る説明である。

次に、溶接点の溶着判断処理工程についてのプログラム
挿入方法について述べる。この場合のプログラム、すな
わち、子ジョブの例を第７図に示す。

第７図すのプログラムは第６図ａに対応するウィービン
グスポットの例に係る溶着判断、溶断処理工程を挿入し
たものであって、第７図ａのウィービングパターンに四
角で囲繞表示した符号国、図、固、国は夫々前記第６図
ａのＢ、Ｃ，Ｄ、Ｅ点および第７図すのプログラムステ
ップ■、■、■、［相］の先頭の数字１．２．３．４と
対応する。

第７図すに示すプログラムにおいて、前記プログラムス
テップ■、■、■、［相］は前記第６図に示す微小円Ｂ
、Ｃ，Ｄ、Ｈにおいてアークを発生する点の動作命令で
ある。プログラムステップ■と■は溶接の最初の工程で
は実行されず、プログラムステップ■の溶接工程で初め
てアークが発生される。若し、プログラムステップ■で
溶着が発生すると、溶着表示ランプ（図示せず）が点灯
すると同時にプログラムステップ■からプログラムステ
ップ■ヘインデックスジッヤンブする。そして、溶着し
た芯線を溶断するため、プログラムステップ■でジョブ
２２０にジョブジャンプし、芯線を溶断する。このジョ
ブ２２０の内容を第８図に示す。このジョブ２２０は溶
着した芯線を溶断するまで終了しないようなインストラ
クション構成になっている。すなわち、パターン動作の
子ジョブのプログラムステップ■からジョブジャンプし
てくると溶着した芯線を溶断するために溶接条件の規定
されているプログラムステップ■の規定の基にプログラ
ムステップ■でアークを発生する。この時、溶着表示ラ
ンプ（図示せず）は消灯される。芯線とワークの溶着確
認のためにプログラムステップ［相］でアークを発生し
た時、若し、再度溶着が発生していると溶着ランプが点
灯されプログラムステップ■で再度プログラムステップ
■にインデックスジャンプし、再度溶着した芯線を溶断
するためアークが発生される。つまり、再度プログラム
ステップＯでアークが発生され、この時、溶着表示ラン
プは消灯される。このインストラクション構成により正
常にアークが発生するまでは次のステップに進むことは
ない。そして、溶接点Ｂ、Ｃ，ＤおよびＥと溶接が進行
するとプログラムステップ■でアークの発生が停止する
。この時、溶着が発生するとプログラムステップ＠で溶
着解除ジョブ２２０にジョブジャンプし、溶着した芯線
を溶断してプログラムステップ＠に戻り、子ジョブを終
了する。なお、前記溶断に係る溶断条件の規定されてい
るプログラムステップ［相］における溶断条件はさらに
子ジョブで所望の条件に設定可能である。

そこで、第７図す、ｃに示す溶着処理判断プログラムを
前記ティーチングボックス１４を利用して作成した教示
基準点ａＤ　、ｂｏ　、ｃｏおよびｄｏを含むロボット
動作データに挿入してロボット動作データを得る。この
場合、編集の終了した前記プログラムデータをプログラ
ム編集装置１２の座標変数から実際に溶接ロボットを動
作させるロボット座標変数に変換し、これをロボット動
作データとしてロボットコントローラ１８のメモリ内に
中継器３２を経由して記憶させる。

その後、操作パネル１６上の切換キー（図示せず）をス
レーブモードからスタンドアロンモードに切り換えてお
く。

このようにして得られた教示基準点を含むロボット教示
データは実際のワークに対して止確に規定された教示基
準点に基づき作成されているので全体として非常に正確
なデータとなることは容易に諒解されよう。

次に、上述のようにして得られたロボットの動作データ
に基づくロボットの溶接トーチ・１２の動作軌跡の例を
示そう。

第８図はその好適な例であって、参照符号ａｏ　、ｂｏ
　、ｃｏおよびｄｏの各点は教示基準点であり、参照符
号ａｌ　、ａ２　、・・’ｄ３　、ｄ４間等の実線の矢
印はアークを発生しながら溶接を実行する区間を示して
いる。本図の例においては、ティーチングボックス１４
によって教示した基準点は４点（ａ、乃至ａＯ）であり
、編集装置で編集した動作点（微小円）は１９点であり
、子ジョブ２２０に係る溶着溶断処理点（ａ＋、ａａ、
ｂｏ　、Ｃｏ　、ａｏ　）は５点存在している。また、
参照符号６０乃至６７によって溶接トーチ４２の動作軌
跡を示し、これは溶接トーチ４２が点線で示す矢印方向
に進行することを示唆している。

そして、ロボットコントローラ１８に格納されているロ
ボット動作データに基づくワークに対する溶接作業は操
作パネル１６の図示しない実行キーの操作により遂行さ
れる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明方法によれば、ティーチン
グ作業に熟練を要し且つ繁忙を極めるウィービングスポ
ットパターンに係るプログラムの作成および溶着溶断判
断処理に係るプログラムの作成をティーチングボックス
によって教示することなく、プログラム編集装置におい
て作成することを可能としている。実際、ティーチング
作業によって得られる少数の教示基準　１点データとプ
ログラム編集装置から得られるウィービングスポットプ
ログラムと溶着判断処理プログラムとをプログラム編集
装置を利用して編集合成出来るため、結果として、従来
技術に比べて大幅に短い時間でロボットの動作データを
得ることが出来る。しかも、オペレータが編集装置を作
業現場で操作することによりワークの厚み、形状および
材質等を現物で実際に確認しながら最適のウィービング
パターンを容易に選択することが可能となる。その上、
万一、作業の改廃が生じた場合でも編集装置のディスプ
レイを利用した処理により簡単にロボット動作の修正が
可能となり、従って、全体としてティーチング時間を大
幅に低減出来る効果を奏する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の概略構成図
、 第２図は本発明方法を実施するための装置のＩＰ１略ブ
ロブロックダイアグラ ム３図は本発明方法に係る教示基準点取得のための模式
図、 第４図は本発明方法に係るウィービングスポットパター
ンを作成するためのディスプレイ表示図、 第５図は本発明方法を実施するための装置のオペレーシ
ョンに係るマウスの模式図、第６図は本発明方法を実施
するための装置によって得られるウィービングスポット
の例を示す説明図、 第７図はウィービングスポットに係る溶着判断処理のプ
ログラム、 第８図は本発明方法を実施するための装置に係る作用の
説明に供する溶接トーチの動作軌跡を示す模式図である
。 １０・・・ロボットのプログラム作成システム■２・・
・プログラム編集装置 １４・・・ティーチングボックス　１６・・・操作パネ
ル１８・・・ロボットコントローラ　２０・・・ロボッ
ト２２・・・カラーディスプレイ　　２４・・・演算装
置２６・・・ＦＤＤ　　　　　　　　　２８・・・マウ
ス３０・・・指示装置　　　　　　　３１・・・接続ケ
ーブル３２・・・中継器 ３４．３６．４０・・・接続ケーブル　４２・・・溶接
トーチ４６ａ、４６ｂ・・・ワーク ＦＩＧ、６ Ｆ ′００ ｌ１６４ ′００ ′ＯＯ ′００ ′００ ０Ｉ１０ Ｊ　ｌ　６　／　２２０　／　ｌ　（ｉ　４ＯＩ ■　　　　　　ｌ０９　　　　−　　　　　　−　■■
　　　　　＋（１０／ｌ　　　　　　　　　　　　■■
　　　　　Ｆ　ＯＯ／　ｌ　６　　　　　　　　　　　
■■　　　　　八〇〇１０．５　　　　　　　　　　ｌ
１７）■　　　　　ＦＯＩｌｏ　　　　　　　　　　　
＠■　　　　　ＪＩＯ／１／１６４　　　　　　０■　
　　　　巳０１　　　　　　　　　　　　　　［相］−
■ −■　　　　　　　　　ジョブ２２０ ［相］ ■ ＠ ■

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットコントローラによって作動する自動アー
   ク溶接ロボットの溶接プログラムの編集方法であって、
   ティーチングボックスによって溶接動作基準点を教示す
   る第１の工程と、当該溶接動作基準点に係るデータをロ
   ボットコントローラからプログラム編集装置に転送する
   第２の工程と、前記プログラム編集装置内で前記溶接動
   作基準点データに予めプログラム編集装置内で作成して
   あるウィービングプログラムを編集付加しロボットの動
   作データとする第３の工程と、当該ロボット動作データ
   をプログラム編集装置から前記ロボットコントローラに
   転送する第４の工程を含むことを特徴とする溶接プログ
   ラムの編集方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、ウィ
   ービングプログラムはウィービングスポットプログラム
   からなる溶接プログラムの編集方法。
3. （３）ロボットコントローラによって作動する自動アー
   ク溶接ロボットの溶接プログラムの編集装置であって、
   ロボットコントローラとプログラム編集装置とを実質的
   に接続し、ティーチングボックスによって教示した溶接
   動作基準点に係るデータとプログラム編集装置内で作成
   したウィービングプログラムに係るデータとを編集合成
   することによりロボットの実際の動作データとして使用
   するよう構成することを特徴とする溶接プログラムの編
   集装置。
4. （４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、ウィ
   ービングプログラムはウィービングスポットプログラム
   からなる溶接プログラムの編集装置。