JP2000094131A - 溶接姿勢教示方法及びその装置 - Google Patents
溶接姿勢教示方法及びその装置Info
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- JP2000094131A JP2000094131A JP27128798A JP27128798A JP2000094131A JP 2000094131 A JP2000094131 A JP 2000094131A JP 27128798 A JP27128798 A JP 27128798A JP 27128798 A JP27128798 A JP 27128798A JP 2000094131 A JP2000094131 A JP 2000094131A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 溶接姿勢を数値入力するだけで、対象ワーク
が干渉しないような溶接姿勢の教示を自動的に行う。 【解決手段】 溶接トーチの目標傾斜角α0 ，目標前進
・後退角β0 が作業条件設定部２に入力されると作業点
設定部３により，ワーク上に設定された溶接線上に，溶
接時の作業経路を定義するための作業点が設定され、ト
ーチ姿勢決定部４及び干渉範囲設定部５により，各作業
点において，溶接トーチが目標姿勢をとりうるか否かが
自動的に判断され，目標姿勢をとることが不可能な作業
点が存在する場合には，目標姿勢をとることが不可能な
溶接線上の範囲が自動的に特定され，該範囲内で溶接ト
ーチのとりうる設定姿勢が探索され，自動設定される。
が干渉しないような溶接姿勢の教示を自動的に行う。 【解決手段】 溶接トーチの目標傾斜角α0 ，目標前進
・後退角β0 が作業条件設定部２に入力されると作業点
設定部３により，ワーク上に設定された溶接線上に，溶
接時の作業経路を定義するための作業点が設定され、ト
ーチ姿勢決定部４及び干渉範囲設定部５により，各作業
点において，溶接トーチが目標姿勢をとりうるか否かが
自動的に判断され，目標姿勢をとることが不可能な作業
点が存在する場合には，目標姿勢をとることが不可能な
溶接線上の範囲が自動的に特定され，該範囲内で溶接ト
ーチのとりうる設定姿勢が探索され，自動設定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，任意のワーク上の
任意の溶接線に沿って溶接を行う溶接ロボットに対し
て，上記ワーク及び上記溶接ロボットに関する形状情報
に基づいて上記ワークと干渉しないように溶接時の姿勢
を教示する溶接姿勢教示方法及びその装置に関するもの
である。
任意の溶接線に沿って溶接を行う溶接ロボットに対し
て，上記ワーク及び上記溶接ロボットに関する形状情報
に基づいて上記ワークと干渉しないように溶接時の姿勢
を教示する溶接姿勢教示方法及びその装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ロボットを用いた溶接作業においては，
ロボットのアーム先端部に取り付けられた溶接トーチの
溶接姿勢を，溶接対象とするワーク毎にそれぞれ教示す
る必要がある。上記溶接トーチの姿勢は溶接品質の良否
に大きく影響するため，上記溶接姿勢の教示作業は非常
に重要である。一方，この教示作業を実際にロボットを
動作させながら行う場合には，多くの手間と時間を要
し，作業効率が悪いという問題点があった。そこで，例
えば特開昭６３−２５６２８１号公報には，ロボットに
対する溶接姿勢教示作業を，実際にロボットを動作させ
ながら行うのではなく，溶接トーチの対象ワークに対す
る角度を数値入力することによって行う技術が提案され
ている。しかしながら，上記技術では，ロボットと対象
ワークとの干渉については一切考慮されていない。対象
ワークやロボットの形状，及びそれらの位置関係によっ
ては，溶接トーチを必ずしも目標とする姿勢に設定でき
るとは限らないため，実際にはロボットと対象ワークと
の干渉の有無に充分注意しながら教示作業を行う必要が
ある。そこで，例えば特開平２−１５７９０６号公報に
は，溶接ロボット及び対象ワークの形状情報をコンピュ
ータに入力してＣＲＴ画面上に両者の３次元画像を表示
させ，ぞれらの画像に基づいて溶接時の干渉をチェック
しつつ溶接トーチの姿勢を教示する技術が提案されてい
る。この溶接姿勢教示方法による手順を簡単に説明する
と，まず対象ワーク及び溶接ロボットの形状，位置，姿
勢等のデータがコンピュータ（教示装置）に入力される
と，上記入力データに基づいて対象ワーク及び溶接ロボ
ット（の溶接トーチ部分）の３次元画像がＣＲＴ画面上
に表示される（図１０参照）。オペレータにより，マウ
ス等を用いて上記ＣＲＴ画面上の対象ワーク上に溶接線
（作業経路）が教示されると，上記コンピュータによっ
て溶接トーチの上記溶接線上の移動動作がシミュレート
され，上記ＣＲＴ画面上に動画として表示される。オペ
レータは，上記ＣＲＴ画面上に表示された対象ワーク上
の溶接トーチの移動動作を監視し，溶接トーチと対象ワ
ークとの干渉が生じた場合には，溶接トーチの姿勢を修
正する。
ロボットのアーム先端部に取り付けられた溶接トーチの
溶接姿勢を，溶接対象とするワーク毎にそれぞれ教示す
る必要がある。上記溶接トーチの姿勢は溶接品質の良否
に大きく影響するため，上記溶接姿勢の教示作業は非常
に重要である。一方，この教示作業を実際にロボットを
動作させながら行う場合には，多くの手間と時間を要
し，作業効率が悪いという問題点があった。そこで，例
えば特開昭６３−２５６２８１号公報には，ロボットに
対する溶接姿勢教示作業を，実際にロボットを動作させ
ながら行うのではなく，溶接トーチの対象ワークに対す
る角度を数値入力することによって行う技術が提案され
ている。しかしながら，上記技術では，ロボットと対象
ワークとの干渉については一切考慮されていない。対象
ワークやロボットの形状，及びそれらの位置関係によっ
ては，溶接トーチを必ずしも目標とする姿勢に設定でき
るとは限らないため，実際にはロボットと対象ワークと
の干渉の有無に充分注意しながら教示作業を行う必要が
ある。そこで，例えば特開平２−１５７９０６号公報に
は，溶接ロボット及び対象ワークの形状情報をコンピュ
ータに入力してＣＲＴ画面上に両者の３次元画像を表示
させ，ぞれらの画像に基づいて溶接時の干渉をチェック
しつつ溶接トーチの姿勢を教示する技術が提案されてい
る。この溶接姿勢教示方法による手順を簡単に説明する
と，まず対象ワーク及び溶接ロボットの形状，位置，姿
勢等のデータがコンピュータ（教示装置）に入力される
と，上記入力データに基づいて対象ワーク及び溶接ロボ
ット（の溶接トーチ部分）の３次元画像がＣＲＴ画面上
に表示される（図１０参照）。オペレータにより，マウ
ス等を用いて上記ＣＲＴ画面上の対象ワーク上に溶接線
（作業経路）が教示されると，上記コンピュータによっ
て溶接トーチの上記溶接線上の移動動作がシミュレート
され，上記ＣＲＴ画面上に動画として表示される。オペ
レータは，上記ＣＲＴ画面上に表示された対象ワーク上
の溶接トーチの移動動作を監視し，溶接トーチと対象ワ
ークとの干渉が生じた場合には，溶接トーチの姿勢を修
正する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記特
開平２−１５７９０６号公報に提案されている教示方法
では，溶接トーチと対象ワークとの干渉を回避すべく行
う溶接姿勢の修正処理はオペレータ側で行わなければな
らないため，あいかわらず教示作業に手間と時間がかか
るだけでなく，得られる教示結果がオペレータの資質に
大きく左右されてしまうという問題点があった。また，
溶接経路上の一部分において干渉が生じる場合であって
も，それ以外の範囲では目標とする溶接姿勢をできるだ
け保持することが溶接品質を高める上で重要であるが，
それらの技術に関する記載はない。本発明は上記事情に
鑑みてなされたものであり，オペレータが目標とする溶
接姿勢を数値入力するだけで溶接ロボットと対象ワーク
とが干渉しないような溶接姿勢の教示を自動的に行うこ
とが可能で，更にできるかぎり高品質な溶接を可能とす
る溶接姿勢教示方法及びその装置を提供することを目的
とする。
開平２−１５７９０６号公報に提案されている教示方法
では，溶接トーチと対象ワークとの干渉を回避すべく行
う溶接姿勢の修正処理はオペレータ側で行わなければな
らないため，あいかわらず教示作業に手間と時間がかか
るだけでなく，得られる教示結果がオペレータの資質に
大きく左右されてしまうという問題点があった。また，
溶接経路上の一部分において干渉が生じる場合であって
も，それ以外の範囲では目標とする溶接姿勢をできるだ
け保持することが溶接品質を高める上で重要であるが，
それらの技術に関する記載はない。本発明は上記事情に
鑑みてなされたものであり，オペレータが目標とする溶
接姿勢を数値入力するだけで溶接ロボットと対象ワーク
とが干渉しないような溶接姿勢の教示を自動的に行うこ
とが可能で，更にできるかぎり高品質な溶接を可能とす
る溶接姿勢教示方法及びその装置を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の方法は，任意のワーク上の任意の溶接線に沿
って溶接を行う溶接ロボットに対して，上記ワーク及び
上記溶接ロボットに関する形状情報に基づいて上記ワー
クと干渉しないように溶接時の姿勢を教示する溶接姿勢
教示方法において，上記溶接ロボットに設けられた溶接
トーチの上記溶接線上での目標姿勢を設定する目標姿勢
設定工程と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義
するための作業点を設定する作業点設定工程と，上記作
業点設定工程で設定された上記各作業点において，上記
形状情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢設定
工程で設定された上記目標姿勢をとりうるか否かを所定
の干渉チェック手法により自動的に判断し，上記目標姿
勢をとることが不可能な作業点が存在する場合には，そ
の作業点を含み上記目標姿勢をとることが不可能な上記
溶接線上の範囲を自動的に特定すると共に，該範囲内で
上記溶接トーチのとりうる設定姿勢を探索し，自動設定
する自動姿勢設定工程とを具備してなることを特徴とす
る溶接姿勢教示方法として構成されている。上記目標姿
勢は，例えば上記溶接トーチの上記溶接線回りの角度で
ある傾斜角の目標値α0 と，上記溶接線と上記溶接トー
チとのなす角度である前進・後退角の目標値β0 により
表現することができる。上記自動姿勢設定工程は，更
に，上記作業点設定工程で設定された上記作業点のうち
の少なくとも１点において上記形状情報に基づく干渉チ
ェックを行い，上記目標傾斜角α0 と１８０°−α0 の
うちのいずれかを設定傾斜角αとする傾斜角設定工程
と，上記作業点設定工程で設定された上記各作業点にお
いて上記形状情報に基づく干渉チェックを行い，上記溶
接トーチが上記目標前進・後退角β0をとりうるか否か
を判断し，上記目標前進・後退角β0 をとることが不可
能な作業点においては上記溶接トーチが上記ワークと干
渉しないような前進・後退角β 1 を探索し，上記作業点
での設定前進・後退角βとして設定する前進・後退角設
定工程と，上記前進・後退角目標値β0 をとることが不
可能な作業点が存在する場合に，その作業点を含み上記
前進・後退角目標値β0 をとることが不可能な上記溶接
線上の範囲を特定すると共に，上記前進・後退角β1 と
上記目標前進・後退角β0 とに基づいて上記範囲内にお
ける設定前進・後退角βを設定する干渉範囲設定工程と
を具備して構成することができ，更に上記干渉範囲設定
工程で設定された上記範囲外においては上記前進・後退
角βを上記目標前進・後退角β0 とすれば，溶接姿勢は
できるかぎり目標値に近い値に設定されるため，高品質
の溶接が可能となる。更に，上記自動姿勢設定工程で設
定された上記設定姿勢と上記形状情報とに基づいて自動
的に干渉チェックを行い，上記溶接トーチの上記溶接ロ
ボットへの取り付け軸回りの回転角γを自動設定する自
動回転角設定工程を設ければ，溶接ロボットの溶接トー
チ以外の部分と対象ワークとの干渉についても確実に回
避することが可能である。
に本発明の方法は，任意のワーク上の任意の溶接線に沿
って溶接を行う溶接ロボットに対して，上記ワーク及び
上記溶接ロボットに関する形状情報に基づいて上記ワー
クと干渉しないように溶接時の姿勢を教示する溶接姿勢
教示方法において，上記溶接ロボットに設けられた溶接
トーチの上記溶接線上での目標姿勢を設定する目標姿勢
設定工程と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義
するための作業点を設定する作業点設定工程と，上記作
業点設定工程で設定された上記各作業点において，上記
形状情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢設定
工程で設定された上記目標姿勢をとりうるか否かを所定
の干渉チェック手法により自動的に判断し，上記目標姿
勢をとることが不可能な作業点が存在する場合には，そ
の作業点を含み上記目標姿勢をとることが不可能な上記
溶接線上の範囲を自動的に特定すると共に，該範囲内で
上記溶接トーチのとりうる設定姿勢を探索し，自動設定
する自動姿勢設定工程とを具備してなることを特徴とす
る溶接姿勢教示方法として構成されている。上記目標姿
勢は，例えば上記溶接トーチの上記溶接線回りの角度で
ある傾斜角の目標値α0 と，上記溶接線と上記溶接トー
チとのなす角度である前進・後退角の目標値β0 により
表現することができる。上記自動姿勢設定工程は，更
に，上記作業点設定工程で設定された上記作業点のうち
の少なくとも１点において上記形状情報に基づく干渉チ
ェックを行い，上記目標傾斜角α0 と１８０°−α0 の
うちのいずれかを設定傾斜角αとする傾斜角設定工程
と，上記作業点設定工程で設定された上記各作業点にお
いて上記形状情報に基づく干渉チェックを行い，上記溶
接トーチが上記目標前進・後退角β0をとりうるか否か
を判断し，上記目標前進・後退角β0 をとることが不可
能な作業点においては上記溶接トーチが上記ワークと干
渉しないような前進・後退角β 1 を探索し，上記作業点
での設定前進・後退角βとして設定する前進・後退角設
定工程と，上記前進・後退角目標値β0 をとることが不
可能な作業点が存在する場合に，その作業点を含み上記
前進・後退角目標値β0 をとることが不可能な上記溶接
線上の範囲を特定すると共に，上記前進・後退角β1 と
上記目標前進・後退角β0 とに基づいて上記範囲内にお
ける設定前進・後退角βを設定する干渉範囲設定工程と
を具備して構成することができ，更に上記干渉範囲設定
工程で設定された上記範囲外においては上記前進・後退
角βを上記目標前進・後退角β0 とすれば，溶接姿勢は
できるかぎり目標値に近い値に設定されるため，高品質
の溶接が可能となる。更に，上記自動姿勢設定工程で設
定された上記設定姿勢と上記形状情報とに基づいて自動
的に干渉チェックを行い，上記溶接トーチの上記溶接ロ
ボットへの取り付け軸回りの回転角γを自動設定する自
動回転角設定工程を設ければ，溶接ロボットの溶接トー
チ以外の部分と対象ワークとの干渉についても確実に回
避することが可能である。
【０００５】また，上記目的を達成するために本発明の
装置は，任意のワーク上の任意の溶接線に沿って溶接を
行う溶接ロボットに対して，上記ワーク及び上記溶接ロ
ボットに関する形状情報に基づいて上記ワークと干渉し
ないように溶接時の姿勢を教示する溶接姿勢教示装置に
おいて，上記溶接ロボットに設けられた溶接トーチの上
記溶接線上での目標姿勢を設定する目標姿勢設定手段
と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義するため
の作業点を設定する作業点設定手段と，上記作業点設定
手段で設定された上記各作業点において，上記形状情報
に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢設定手段で設
定された上記目標姿勢をとりうるか否かを所定の干渉チ
ェック手法により自動的に判断し，上記目標姿勢をとる
ことが不可能な作業点が存在する場合には，その作業点
を含み上記目標姿勢をとることが不可能な上記溶接線上
の範囲を自動的に特定すると共に，該範囲内で上記溶接
トーチのとりうる設定姿勢を探索し，自動設定する自動
姿勢設定手段とを具備してなることを特徴とする溶接姿
勢教示装置として構成されている。上記溶接姿勢教示方
法は全てこの装置を用いて実現可能である。
装置は，任意のワーク上の任意の溶接線に沿って溶接を
行う溶接ロボットに対して，上記ワーク及び上記溶接ロ
ボットに関する形状情報に基づいて上記ワークと干渉し
ないように溶接時の姿勢を教示する溶接姿勢教示装置に
おいて，上記溶接ロボットに設けられた溶接トーチの上
記溶接線上での目標姿勢を設定する目標姿勢設定手段
と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義するため
の作業点を設定する作業点設定手段と，上記作業点設定
手段で設定された上記各作業点において，上記形状情報
に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢設定手段で設
定された上記目標姿勢をとりうるか否かを所定の干渉チ
ェック手法により自動的に判断し，上記目標姿勢をとる
ことが不可能な作業点が存在する場合には，その作業点
を含み上記目標姿勢をとることが不可能な上記溶接線上
の範囲を自動的に特定すると共に，該範囲内で上記溶接
トーチのとりうる設定姿勢を探索し，自動設定する自動
姿勢設定手段とを具備してなることを特徴とする溶接姿
勢教示装置として構成されている。上記溶接姿勢教示方
法は全てこの装置を用いて実現可能である。
【０００６】
【作用】本発明に係る溶接姿勢教示装置では，予めワー
ク及び溶接ロボットに関する形状情報，及び上記ワーク
上の溶接線が設定される。オペレータにより目標姿勢，
例えば目標傾斜角α0 ，目標前進・後退角β0 が入力さ
れると，上記入力値は目標姿勢設定手段により設定，格
納される（目標姿勢設定工程）。そして，作業点設定手
段により，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義す
るための作業点が設定される（作業点設定工程）。続い
て，自動姿勢設定手段により，上記各作業点において，
上記形状情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢
をとりうるか否かが所定の干渉チェック手法により自動
的に判断され，上記目標姿勢をとることが不可能な作業
点が存在する場合には，その作業点を含み上記目標姿勢
をとることが不可能な上記溶接線上の範囲が自動的に特
定されると共に，該範囲内で上記溶接トーチのとりうる
設定姿勢が探索され，自動設定される（自動姿勢設定工
程）。このように，オペレータが，ワークの形状情報の
他に目標傾斜角α0 と目標前進・後退角β0 とを数値入
力するだけで，後は全て自動的に溶接ロボットとワーク
との干渉が発生しないような溶接姿勢（傾斜角α，前進
・後退角β）が探索され，自動設定されるため，教示作
業にかかる手間と時間が従来技術と比べて大幅に削減で
きると共に，得られる教示結果がオペレータの資質に左
右されるということもない。上記自動姿勢設定工程を更
に細かく分けると，まず，傾斜角設定手段により上記作
業点のうちの少なくとも１点において上記形状情報に基
づく干渉チェックが行われ，上記目標傾斜角α0 と１８
０°−α0 のうちのいずれかが設定傾斜角αとして設定
される（傾斜角設定工程）。そして，前進・後退角設定
手段により，上記各作業点において上記形状情報に基づ
く干渉チェックが行われ，上記溶接トーチが上記目標前
進・後退角β0 をとりうるか否かが判断され，上記目標
前進・後退角β0 をとることが不可能な作業点において
は上記溶接トーチが上記ワークと干渉しないような前進
・後退角β1 が探索され，上記作業点での設定前進・後
退角βとして設定される（前進・後退角設定工程）。ま
た，上記前進・後退角目標値β0 をとることが不可能な
作業点が存在する場合には，干渉範囲設定手段により，
その作業点を含み上記前進・後退角目標値β0 をとるこ
とが不可能な上記溶接線上の範囲が特定されると共に，
上記前進・後退角β1 と上記目標前進・後退角β0 とに
基づいて上記範囲内における設定前進・後退角βが設定
される（干渉範囲設定工程）。そして，上記干渉範囲設
定工程で設定された上記範囲外においては上記前進・後
退角βが上記目標前進・後退角β0 に設定される。これ
により，溶接姿勢ができるかぎり目標値に近い値に設定
されるため，高品質の溶接が可能となる。更に，自動回
転角設定手段により，上記自動姿勢設定工程で設定され
た上記設定姿勢と上記形状情報とに基づいて自動的に干
渉チェックを行い，上記溶接トーチの上記溶接ロボット
への取り付け軸回りの回転角γを自動設定するようにす
れば（自動回転角設定工程），溶接ロボットの溶接トー
チ以外の部分と対象ワークとの干渉についても確実に回
避することが可能である。
ク及び溶接ロボットに関する形状情報，及び上記ワーク
上の溶接線が設定される。オペレータにより目標姿勢，
例えば目標傾斜角α0 ，目標前進・後退角β0 が入力さ
れると，上記入力値は目標姿勢設定手段により設定，格
納される（目標姿勢設定工程）。そして，作業点設定手
段により，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義す
るための作業点が設定される（作業点設定工程）。続い
て，自動姿勢設定手段により，上記各作業点において，
上記形状情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢
をとりうるか否かが所定の干渉チェック手法により自動
的に判断され，上記目標姿勢をとることが不可能な作業
点が存在する場合には，その作業点を含み上記目標姿勢
をとることが不可能な上記溶接線上の範囲が自動的に特
定されると共に，該範囲内で上記溶接トーチのとりうる
設定姿勢が探索され，自動設定される（自動姿勢設定工
程）。このように，オペレータが，ワークの形状情報の
他に目標傾斜角α0 と目標前進・後退角β0 とを数値入
力するだけで，後は全て自動的に溶接ロボットとワーク
との干渉が発生しないような溶接姿勢（傾斜角α，前進
・後退角β）が探索され，自動設定されるため，教示作
業にかかる手間と時間が従来技術と比べて大幅に削減で
きると共に，得られる教示結果がオペレータの資質に左
右されるということもない。上記自動姿勢設定工程を更
に細かく分けると，まず，傾斜角設定手段により上記作
業点のうちの少なくとも１点において上記形状情報に基
づく干渉チェックが行われ，上記目標傾斜角α0 と１８
０°−α0 のうちのいずれかが設定傾斜角αとして設定
される（傾斜角設定工程）。そして，前進・後退角設定
手段により，上記各作業点において上記形状情報に基づ
く干渉チェックが行われ，上記溶接トーチが上記目標前
進・後退角β0 をとりうるか否かが判断され，上記目標
前進・後退角β0 をとることが不可能な作業点において
は上記溶接トーチが上記ワークと干渉しないような前進
・後退角β1 が探索され，上記作業点での設定前進・後
退角βとして設定される（前進・後退角設定工程）。ま
た，上記前進・後退角目標値β0 をとることが不可能な
作業点が存在する場合には，干渉範囲設定手段により，
その作業点を含み上記前進・後退角目標値β0 をとるこ
とが不可能な上記溶接線上の範囲が特定されると共に，
上記前進・後退角β1 と上記目標前進・後退角β0 とに
基づいて上記範囲内における設定前進・後退角βが設定
される（干渉範囲設定工程）。そして，上記干渉範囲設
定工程で設定された上記範囲外においては上記前進・後
退角βが上記目標前進・後退角β0 に設定される。これ
により，溶接姿勢ができるかぎり目標値に近い値に設定
されるため，高品質の溶接が可能となる。更に，自動回
転角設定手段により，上記自動姿勢設定工程で設定され
た上記設定姿勢と上記形状情報とに基づいて自動的に干
渉チェックを行い，上記溶接トーチの上記溶接ロボット
への取り付け軸回りの回転角γを自動設定するようにす
れば（自動回転角設定工程），溶接ロボットの溶接トー
チ以外の部分と対象ワークとの干渉についても確実に回
避することが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して，本発明
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を
具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の
形態に係る溶接姿勢教示装置Ａ１の概略構成を示すブロ
ック図，図２は上記溶接姿勢教示装置Ａ１，溶接ロボッ
ト２０，及びロボット制御盤１０との接続関係の一例を
示す模式図，図３は上記溶接姿勢教示装置Ａ１による処
理手順を示すフローチャート，図４は作業条件における
バックステップ処理，及びその時の作業経路と作業点の
一例を示す説明図，図５は溶接姿勢を表す傾斜角α，前
進・後退角β，及び回転角γの説明図，図６は傾斜角α
の設定方法の説明図，図７は干渉が生じる作業点におけ
る前進・後退角βの設定方法の説明図，図８は目標前進
・後退角β0 をとることが不可能な範囲を特定する方法
の説明図，図９は回転角γの設定方法の説明図である。
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を
具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の
形態に係る溶接姿勢教示装置Ａ１の概略構成を示すブロ
ック図，図２は上記溶接姿勢教示装置Ａ１，溶接ロボッ
ト２０，及びロボット制御盤１０との接続関係の一例を
示す模式図，図３は上記溶接姿勢教示装置Ａ１による処
理手順を示すフローチャート，図４は作業条件における
バックステップ処理，及びその時の作業経路と作業点の
一例を示す説明図，図５は溶接姿勢を表す傾斜角α，前
進・後退角β，及び回転角γの説明図，図６は傾斜角α
の設定方法の説明図，図７は干渉が生じる作業点におけ
る前進・後退角βの設定方法の説明図，図８は目標前進
・後退角β0 をとることが不可能な範囲を特定する方法
の説明図，図９は回転角γの設定方法の説明図である。
【０００８】本実施の形態に係る溶接姿勢教示装置Ａ１
は，例えば図２に示すように，溶接ロボット２０の動作
制御を行うロボット制御盤１０に接続されたパーソナル
コンピュータ上で所定のプログラムを動作させることに
より具現化され，図１に示す如く構成されている。形状
・環境情報設定部１では，対象ワークＷの形状や位置，
溶接ロボット２０の形状やシステム構成等の形状・環境
情報が設定される。上記情報は，オペレータによってキ
ーボードから直接入力されたり，或いは既に格納されて
いる複数の情報の中からオペレータによって選択される
ことにより設定される。作業条件設定部２（目標姿勢設
定手段の一例）では，対象ワークＷ上の溶接線，及びそ
の時の作業条件が設定される。上記作業条件としては，
溶接開始点及び終了点におけるバックステップ動作の有
無（例えば溶接開始点及び終了点においてバックステッ
プ動作を行うと，作業経路は図４に示すようになる），
端部処理の有無などに加えて，開先形状から決定される
所定の基準面と溶接トーチ２０ａとのなす角度の目標値
（目標傾斜角）α0 ，溶接トーチの前進・後退角の目標
値（目標前進・後退角）β0 が設定される。ここで，本
実施の形態において用いる溶接姿勢を表す各値の定義に
ついて説明しておく。溶接姿勢は，図５に示すα，β，
γの３つの角度によって表される。傾斜角αは，溶接線
と溶接トーチ２０ａとを含む仮想平面と，溶接線を含む
ように対象ワークＷ上に設定された基準面とのなす角度
であり，上記目標傾斜角α0はこの傾斜角αの目標値で
ある。前進・後退角βは，上記仮想平面内における上記
溶接トーチ２０ａと上記溶接線とのなす角度であり，上
記目標前進・後退角β 0 はこの前進・後退角βの目標値
である。更に，回転角γは，溶接トーチ２０ａの手首２
０ｂに対する回転角である。尚，上記溶接線，及び作業
条件についても，オペレータによってマウスやキーボー
ドを用いて直接入力されたり，或いは既に格納されてい
る複数の条件の中からオペレータによって選択されるこ
とにより設定される。
は，例えば図２に示すように，溶接ロボット２０の動作
制御を行うロボット制御盤１０に接続されたパーソナル
コンピュータ上で所定のプログラムを動作させることに
より具現化され，図１に示す如く構成されている。形状
・環境情報設定部１では，対象ワークＷの形状や位置，
溶接ロボット２０の形状やシステム構成等の形状・環境
情報が設定される。上記情報は，オペレータによってキ
ーボードから直接入力されたり，或いは既に格納されて
いる複数の情報の中からオペレータによって選択される
ことにより設定される。作業条件設定部２（目標姿勢設
定手段の一例）では，対象ワークＷ上の溶接線，及びそ
の時の作業条件が設定される。上記作業条件としては，
溶接開始点及び終了点におけるバックステップ動作の有
無（例えば溶接開始点及び終了点においてバックステッ
プ動作を行うと，作業経路は図４に示すようになる），
端部処理の有無などに加えて，開先形状から決定される
所定の基準面と溶接トーチ２０ａとのなす角度の目標値
（目標傾斜角）α0 ，溶接トーチの前進・後退角の目標
値（目標前進・後退角）β0 が設定される。ここで，本
実施の形態において用いる溶接姿勢を表す各値の定義に
ついて説明しておく。溶接姿勢は，図５に示すα，β，
γの３つの角度によって表される。傾斜角αは，溶接線
と溶接トーチ２０ａとを含む仮想平面と，溶接線を含む
ように対象ワークＷ上に設定された基準面とのなす角度
であり，上記目標傾斜角α0はこの傾斜角αの目標値で
ある。前進・後退角βは，上記仮想平面内における上記
溶接トーチ２０ａと上記溶接線とのなす角度であり，上
記目標前進・後退角β 0 はこの前進・後退角βの目標値
である。更に，回転角γは，溶接トーチ２０ａの手首２
０ｂに対する回転角である。尚，上記溶接線，及び作業
条件についても，オペレータによってマウスやキーボー
ドを用いて直接入力されたり，或いは既に格納されてい
る複数の条件の中からオペレータによって選択されるこ
とにより設定される。
【０００９】作業点設定部３（作業点設定手段の一例）
では，上記形状・環境情報設定部１で設定された形状・
環境条件と上記作業条件設定部２で設定された上記作業
条件に基づいて，作業点，即ち溶接トーチ先端の通過す
べき経路上における各条件の境界点が設定される。例え
ば，図４に示すバックステップ動作を伴う溶接経路で
は，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の４つの作業点が設定され
る。トーチ姿勢決定部４（傾斜角設定手段，前進・後退
角設定手段，及び自動回転角設定手段の一例）では，上
記作業点設定部３で設定された各作業点毎に，上記形状
・環境情報設定部１で設定された形状情報に基づいて溶
接トーチ２０ａが上記作業点設定部３で設定された上記
目標傾斜角α0 ，及び目標前進・後退角β0をとりうる
か否かが所定の干渉チェック手法により自動的に判断さ
れると共に，上記目標姿勢をとることが不可能な作業点
が存在する場合には，上記溶接トーチ２０ａのとりうる
設定姿勢（傾斜角α，及び前進・後退角β）が探索さ
れ，自動設定される。また，傾斜角α，前進・後退角β
が設定された後，手首２０ｂが対象ワークＷと干渉しな
いような回転角γが探索され，設定される。干渉範囲設
定部５（干渉範囲設定手段の一例）では，上記トーチ姿
勢決定部４における干渉チェックにおいて目標前進・後
退角β0 をとることが不可能な作業点が存在する場合
に，その作業点を含み上記目標前進・後退角β0 をとる
ことが不可能な上記溶接線上の範囲が自動的に特定され
る。教示データ作成部６では，上記トーチ姿勢決定部４
において決定された溶接姿勢に基づいて溶接ロボット２
０の各関節角の角度データが算出され，教示データとし
て保存される。
では，上記形状・環境情報設定部１で設定された形状・
環境条件と上記作業条件設定部２で設定された上記作業
条件に基づいて，作業点，即ち溶接トーチ先端の通過す
べき経路上における各条件の境界点が設定される。例え
ば，図４に示すバックステップ動作を伴う溶接経路で
は，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の４つの作業点が設定され
る。トーチ姿勢決定部４（傾斜角設定手段，前進・後退
角設定手段，及び自動回転角設定手段の一例）では，上
記作業点設定部３で設定された各作業点毎に，上記形状
・環境情報設定部１で設定された形状情報に基づいて溶
接トーチ２０ａが上記作業点設定部３で設定された上記
目標傾斜角α0 ，及び目標前進・後退角β0をとりうる
か否かが所定の干渉チェック手法により自動的に判断さ
れると共に，上記目標姿勢をとることが不可能な作業点
が存在する場合には，上記溶接トーチ２０ａのとりうる
設定姿勢（傾斜角α，及び前進・後退角β）が探索さ
れ，自動設定される。また，傾斜角α，前進・後退角β
が設定された後，手首２０ｂが対象ワークＷと干渉しな
いような回転角γが探索され，設定される。干渉範囲設
定部５（干渉範囲設定手段の一例）では，上記トーチ姿
勢決定部４における干渉チェックにおいて目標前進・後
退角β0 をとることが不可能な作業点が存在する場合
に，その作業点を含み上記目標前進・後退角β0 をとる
ことが不可能な上記溶接線上の範囲が自動的に特定され
る。教示データ作成部６では，上記トーチ姿勢決定部４
において決定された溶接姿勢に基づいて溶接ロボット２
０の各関節角の角度データが算出され，教示データとし
て保存される。
【００１０】以下，図３に示すフローチャートに従って
溶接姿勢教示装置Ａ１による処理手順を更に詳しく説明
する。溶接姿勢の教示処理が開始されると，まずオペレ
ータにより，キーボード等の入力手段を用いて，対象ワ
ークＷの形状や位置，溶接ロボット２０の形状やシステ
ム構成等の形状・環境情報が入力される。入力された上
記形状・環境情報は，形状・環境情報設定部１により設
定，格納される（ステップＳ１）。入力された情報は，
図示しない画像処理手段において処理され，対象ワーク
及び溶接ロボットの溶接トーチ近傍の３次元画像（以
下，ワークモデル，トーチモデルという）がＣＲＴ画面
に表示される。続いて，オペレータにより，キーボー
ド，マウス等の入力手段を用いて，上記ワークモデルＷ
上に溶接線が設定され，更に溶接開始点及び終了点にお
けるバックステップ動作の有無，端部処理の有無，目標
傾斜角α0 ，目標前進・後退角β 0 などの作業条件が入
力される。入力された上記溶接線，及び作業条件は，作
業条件設定部２により設定，格納される（ステップＳ
２）。上記入力，設定処理が終了すると，作業点設定部
３において，上記形状・環境条件，溶接線，及び作業条
件に基づいて，作業点，即ち溶接トーチ先端の通過すべ
き経路上における各条件の境界点が自動設定される（ス
テップＳ３）。次に，トーチ姿勢決定部４において，ま
ず傾斜角αが自動決定される（ステップＳ４）。具体的
には，ステップＳ３で設定された上記作業点毎に，上記
ステップＳ２で設定された目標傾斜角α0 と（１８０°
−α0 ）の２つの値に対し，上記トーチモデルＷとワー
クモデル２０ａとの間の干渉チェックが行われ，干渉し
ない方の値が傾斜角αとして設定される（図６参照）。
尚，この傾斜角αの設定処理については，通常は必ずし
も上記作業点の全点で行う必要はなく，代表的な作業点
や溶接線の中間点において行うだけでよい場合が多い。
続いて，トーチ姿勢決定部４において，前進・後退角β
が自動決定される（ステップＳ５）。具体的には，ステ
ップＳ３で設定された上記作業点毎に，まず上記トーチ
モデル２０ａが上記ステップＳ２で設定された目標前進
・後退角β0 に設定され，ワークモデルＷとの間の干渉
チェックが行われる。ここで干渉が認められると，上記
目標前進・後退角β0 を所定の角度Δβ刻みで変化させ
ながら順次干渉チェックが行われ，干渉が発生しない角
度で上記目標前進・後退角β0 に最も近い値がその作業
点における前進・後退角βとして設定される（図７参
照）。
溶接姿勢教示装置Ａ１による処理手順を更に詳しく説明
する。溶接姿勢の教示処理が開始されると，まずオペレ
ータにより，キーボード等の入力手段を用いて，対象ワ
ークＷの形状や位置，溶接ロボット２０の形状やシステ
ム構成等の形状・環境情報が入力される。入力された上
記形状・環境情報は，形状・環境情報設定部１により設
定，格納される（ステップＳ１）。入力された情報は，
図示しない画像処理手段において処理され，対象ワーク
及び溶接ロボットの溶接トーチ近傍の３次元画像（以
下，ワークモデル，トーチモデルという）がＣＲＴ画面
に表示される。続いて，オペレータにより，キーボー
ド，マウス等の入力手段を用いて，上記ワークモデルＷ
上に溶接線が設定され，更に溶接開始点及び終了点にお
けるバックステップ動作の有無，端部処理の有無，目標
傾斜角α0 ，目標前進・後退角β 0 などの作業条件が入
力される。入力された上記溶接線，及び作業条件は，作
業条件設定部２により設定，格納される（ステップＳ
２）。上記入力，設定処理が終了すると，作業点設定部
３において，上記形状・環境条件，溶接線，及び作業条
件に基づいて，作業点，即ち溶接トーチ先端の通過すべ
き経路上における各条件の境界点が自動設定される（ス
テップＳ３）。次に，トーチ姿勢決定部４において，ま
ず傾斜角αが自動決定される（ステップＳ４）。具体的
には，ステップＳ３で設定された上記作業点毎に，上記
ステップＳ２で設定された目標傾斜角α0 と（１８０°
−α0 ）の２つの値に対し，上記トーチモデルＷとワー
クモデル２０ａとの間の干渉チェックが行われ，干渉し
ない方の値が傾斜角αとして設定される（図６参照）。
尚，この傾斜角αの設定処理については，通常は必ずし
も上記作業点の全点で行う必要はなく，代表的な作業点
や溶接線の中間点において行うだけでよい場合が多い。
続いて，トーチ姿勢決定部４において，前進・後退角β
が自動決定される（ステップＳ５）。具体的には，ステ
ップＳ３で設定された上記作業点毎に，まず上記トーチ
モデル２０ａが上記ステップＳ２で設定された目標前進
・後退角β0 に設定され，ワークモデルＷとの間の干渉
チェックが行われる。ここで干渉が認められると，上記
目標前進・後退角β0 を所定の角度Δβ刻みで変化させ
ながら順次干渉チェックが行われ，干渉が発生しない角
度で上記目標前進・後退角β0 に最も近い値がその作業
点における前進・後退角βとして設定される（図７参
照）。
【００１１】上記ステップＳ５の処理においてβ≠β0
の作業点が存在した場合には，干渉範囲設定部５におい
て，上記β≠β0 となっている作業点を含み，上記目標
前進・後退角β0 をとることが不可能な範囲が自動的に
特定され，その境界点が新たな作業点として追加され
る。具体的には，上記トーチモデル２０ａを，目標前進
・後退角β0 に設定した状態で，上記β≠β0 となって
いる作業点を開始点として所定距離ΔＬ刻みで移動させ
ながら干渉チェックが行われ，干渉が発生しない位置で
上記作業点に最も近い位置が新たな作業点として設定さ
れる（図８参照）。尚，当然ながらこの新たに追加され
た作業点における前進・後退角βは目標前進・後退角β
0 に設定される。上記ステップＳ６の処理が終了する
と，上記トーチ姿勢決定部４において，上記各作業点に
おいてトーチモデル２０ａが上記設定された各傾斜角
α，前進・後退角βに設定された状態で手首２０ｂを回
転させながらワークモデルＷと手首２０ｂとの間の干渉
チェックが行われ，干渉が発生しない回転角γが自動設
定される（図９参照）。最後に，始点及び終点を表す作
業点において，上記設定された姿勢（傾斜角α，前進・
後退角β，及び回転角γ）に対し，トーチ軸心方向に所
定距離だけ離れた点に接近／退避点が作成される（ステ
ップＳ８）。以上のような手順で決定された溶接姿勢
は，教示データ作成部６に取り込まれ，ここで溶接ロボ
ット２０の各関節角の角度データ，即ち溶接ロボット２
０の教示データとして保存される。尚，上記各作業点間
における溶接姿勢は，両端の作業点の値を用いて例えば
線形補間により設定される。
の作業点が存在した場合には，干渉範囲設定部５におい
て，上記β≠β0 となっている作業点を含み，上記目標
前進・後退角β0 をとることが不可能な範囲が自動的に
特定され，その境界点が新たな作業点として追加され
る。具体的には，上記トーチモデル２０ａを，目標前進
・後退角β0 に設定した状態で，上記β≠β0 となって
いる作業点を開始点として所定距離ΔＬ刻みで移動させ
ながら干渉チェックが行われ，干渉が発生しない位置で
上記作業点に最も近い位置が新たな作業点として設定さ
れる（図８参照）。尚，当然ながらこの新たに追加され
た作業点における前進・後退角βは目標前進・後退角β
0 に設定される。上記ステップＳ６の処理が終了する
と，上記トーチ姿勢決定部４において，上記各作業点に
おいてトーチモデル２０ａが上記設定された各傾斜角
α，前進・後退角βに設定された状態で手首２０ｂを回
転させながらワークモデルＷと手首２０ｂとの間の干渉
チェックが行われ，干渉が発生しない回転角γが自動設
定される（図９参照）。最後に，始点及び終点を表す作
業点において，上記設定された姿勢（傾斜角α，前進・
後退角β，及び回転角γ）に対し，トーチ軸心方向に所
定距離だけ離れた点に接近／退避点が作成される（ステ
ップＳ８）。以上のような手順で決定された溶接姿勢
は，教示データ作成部６に取り込まれ，ここで溶接ロボ
ット２０の各関節角の角度データ，即ち溶接ロボット２
０の教示データとして保存される。尚，上記各作業点間
における溶接姿勢は，両端の作業点の値を用いて例えば
線形補間により設定される。
【００１２】以上説明したように，本実施の形態に係る
溶接姿勢教示装置Ａ１では，オペレータが，対象ワーク
の形状情報などの他に目標傾斜角α0 と目標前進・後退
角β 0 とを数値入力するだけで，後は全て自動的に溶接
ロボットと対象ワークとの干渉が発生しないような溶接
姿勢（傾斜角α，前進・後退角β，及び回転角γ）が探
索され，自動設定されるため，教示作業にかかる手間と
時間が従来技術と比べて大幅に削減できると共に，得ら
れる教示結果がオペレータの資質に左右されるというこ
ともない。また，設定される溶接姿勢は，極力目標値と
なるように設定され，目標値に設定することが不可能な
範囲においてもできるかぎり目標値に近い値に設定され
るため，高品質の溶接が可能となる。更に，姿勢を所定
刻みで離散的に行っているため，高速処理が可能であ
る。
溶接姿勢教示装置Ａ１では，オペレータが，対象ワーク
の形状情報などの他に目標傾斜角α0 と目標前進・後退
角β 0 とを数値入力するだけで，後は全て自動的に溶接
ロボットと対象ワークとの干渉が発生しないような溶接
姿勢（傾斜角α，前進・後退角β，及び回転角γ）が探
索され，自動設定されるため，教示作業にかかる手間と
時間が従来技術と比べて大幅に削減できると共に，得ら
れる教示結果がオペレータの資質に左右されるというこ
ともない。また，設定される溶接姿勢は，極力目標値と
なるように設定され，目標値に設定することが不可能な
範囲においてもできるかぎり目標値に近い値に設定され
るため，高品質の溶接が可能となる。更に，姿勢を所定
刻みで離散的に行っているため，高速処理が可能であ
る。
【００１３】
【実施例】上記干渉チェック方法としては，周知の様々
な手法を用いることが可能である。周知の干渉チェック
方法としては，例えば三角形ポリゴンを用いた方法，凸
包に分割してチェックを行う方法やバブルコライジョン
法，交点計算法などが挙げられるが，処理の高速化のた
めに複数の方法を適宜組み合わせて用いることが望まし
い。
な手法を用いることが可能である。周知の干渉チェック
方法としては，例えば三角形ポリゴンを用いた方法，凸
包に分割してチェックを行う方法やバブルコライジョン
法，交点計算法などが挙げられるが，処理の高速化のた
めに複数の方法を適宜組み合わせて用いることが望まし
い。
【００１４】
【発明の効果】本発明は，任意のワーク上の任意の溶接
線に沿って溶接を行う溶接ロボットに対して，上記ワー
ク及び上記溶接ロボットに関する形状情報に基づいて上
記ワークと干渉しないように溶接時の姿勢を教示する溶
接姿勢教示方法において，上記溶接ロボットに設けられ
た溶接トーチの上記溶接線上での目標姿勢を設定する目
標姿勢設定工程と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路
を定義するための作業点を設定する作業点設定工程と，
上記作業点設定工程で設定された上記各作業点におい
て，上記形状情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標
姿勢設定工程で設定された上記目標姿勢をとりうるか否
かを所定の干渉チェック手法により自動的に判断し，上
記目標姿勢をとることが不可能な作業点が存在する場合
には，その作業点を含み上記目標姿勢をとることが不可
能な上記溶接線上の範囲を自動的に特定すると共に，該
範囲内で上記溶接トーチのとりうる設定姿勢を探索し，
自動設定する自動姿勢設定工程とを具備してなることを
特徴とする溶接姿勢教示方法として構成されているた
め，オペレータは，目標傾斜角α0 と目標前進・後退角
β 0 とを数値入力するだけで，後は全て自動的に溶接ロ
ボットと対象ワークとの干渉が発生しないような溶接姿
勢（傾斜角α，前進・後退角β，及び回転角γ）が探索
され，自動設定され，教示作業にかかる手間と時間が従
来技術と比べて大幅に削減できると共に，得られる教示
結果がオペレータの資質に左右されるということもな
い。上記目標姿勢は，例えば上記溶接トーチの上記溶接
線回りの角度である傾斜角の目標値α0 と，上記溶接線
と上記溶接トーチとのなす角度である前進・後退角の目
標値β0 により表現することができるが，この場合に
は，上記自動姿勢設定工程は，更に，上記作業点設定工
程で設定された上記作業点のうちの少なくとも１点にお
いて上記形状情報に基づく干渉チェックを行い，上記目
標傾斜角α0 と１８０°−α0 のうちのいずれかを設定
傾斜角αとする傾斜角設定工程と，上記作業点設定工程
で設定された上記各作業点において上記形状情報に基づ
く干渉チェックを行い，上記溶接トーチが上記目標前進
・後退角β0 をとりうるか否かを判断し，上記目標前進
・後退角β0 をとることが不可能な作業点においては上
記溶接トーチが上記ワークと干渉しないような前進・後
退角β1 を探索し，上記作業点での設定前進・後退角β
として設定する前進・後退角設定工程と，上記前進・後
退角目標値β0 をとることが不可能な作業点が存在する
場合に，その作業点を含み上記前進・後退角目標値β0
をとることが不可能な上記溶接線上の範囲を特定すると
共に，上記前進・後退角β1 と上記目標前進・後退角β
0 とに基づいて上記範囲内における設定前進・後退角β
を設定する干渉範囲設定工程とを具備して構成すること
ができ，更に上記干渉範囲設定工程で設定された上記範
囲外においては上記前進・後退角βを上記目標前進・後
退角β0 とすれば，溶接姿勢はできるかぎり目標値に近
い値に設定されるため，高品質の溶接が可能となる。更
に，上記自動姿勢設定工程で設定された上記設定姿勢と
上記形状情報とに基づいて自動的に干渉チェックを行
い，上記溶接トーチの上記溶接ロボットへの取り付け軸
回りの回転角γを自動設定する自動回転角設定工程を設
ければ，溶接ロボットの溶接トーチ以外の部分と対象ワ
ークとの干渉についても確実に回避することが可能であ
る。
線に沿って溶接を行う溶接ロボットに対して，上記ワー
ク及び上記溶接ロボットに関する形状情報に基づいて上
記ワークと干渉しないように溶接時の姿勢を教示する溶
接姿勢教示方法において，上記溶接ロボットに設けられ
た溶接トーチの上記溶接線上での目標姿勢を設定する目
標姿勢設定工程と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路
を定義するための作業点を設定する作業点設定工程と，
上記作業点設定工程で設定された上記各作業点におい
て，上記形状情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標
姿勢設定工程で設定された上記目標姿勢をとりうるか否
かを所定の干渉チェック手法により自動的に判断し，上
記目標姿勢をとることが不可能な作業点が存在する場合
には，その作業点を含み上記目標姿勢をとることが不可
能な上記溶接線上の範囲を自動的に特定すると共に，該
範囲内で上記溶接トーチのとりうる設定姿勢を探索し，
自動設定する自動姿勢設定工程とを具備してなることを
特徴とする溶接姿勢教示方法として構成されているた
め，オペレータは，目標傾斜角α0 と目標前進・後退角
β 0 とを数値入力するだけで，後は全て自動的に溶接ロ
ボットと対象ワークとの干渉が発生しないような溶接姿
勢（傾斜角α，前進・後退角β，及び回転角γ）が探索
され，自動設定され，教示作業にかかる手間と時間が従
来技術と比べて大幅に削減できると共に，得られる教示
結果がオペレータの資質に左右されるということもな
い。上記目標姿勢は，例えば上記溶接トーチの上記溶接
線回りの角度である傾斜角の目標値α0 と，上記溶接線
と上記溶接トーチとのなす角度である前進・後退角の目
標値β0 により表現することができるが，この場合に
は，上記自動姿勢設定工程は，更に，上記作業点設定工
程で設定された上記作業点のうちの少なくとも１点にお
いて上記形状情報に基づく干渉チェックを行い，上記目
標傾斜角α0 と１８０°−α0 のうちのいずれかを設定
傾斜角αとする傾斜角設定工程と，上記作業点設定工程
で設定された上記各作業点において上記形状情報に基づ
く干渉チェックを行い，上記溶接トーチが上記目標前進
・後退角β0 をとりうるか否かを判断し，上記目標前進
・後退角β0 をとることが不可能な作業点においては上
記溶接トーチが上記ワークと干渉しないような前進・後
退角β1 を探索し，上記作業点での設定前進・後退角β
として設定する前進・後退角設定工程と，上記前進・後
退角目標値β0 をとることが不可能な作業点が存在する
場合に，その作業点を含み上記前進・後退角目標値β0
をとることが不可能な上記溶接線上の範囲を特定すると
共に，上記前進・後退角β1 と上記目標前進・後退角β
0 とに基づいて上記範囲内における設定前進・後退角β
を設定する干渉範囲設定工程とを具備して構成すること
ができ，更に上記干渉範囲設定工程で設定された上記範
囲外においては上記前進・後退角βを上記目標前進・後
退角β0 とすれば，溶接姿勢はできるかぎり目標値に近
い値に設定されるため，高品質の溶接が可能となる。更
に，上記自動姿勢設定工程で設定された上記設定姿勢と
上記形状情報とに基づいて自動的に干渉チェックを行
い，上記溶接トーチの上記溶接ロボットへの取り付け軸
回りの回転角γを自動設定する自動回転角設定工程を設
ければ，溶接ロボットの溶接トーチ以外の部分と対象ワ
ークとの干渉についても確実に回避することが可能であ
る。
【図１】 本発明の実施の形態に係る溶接姿勢教示装置
Ａ１の概略構成を示すブロック図。
Ａ１の概略構成を示すブロック図。
【図２】 上記溶接姿勢教示装置Ａ１，溶接ロボット２
０，及びロボット制御盤１０との接続関係の一例を示す
模式図。
０，及びロボット制御盤１０との接続関係の一例を示す
模式図。
【図３】 上記溶接姿勢教示装置Ａ１による処理手順を
示すフローチャート。
示すフローチャート。
【図４】 作業条件におけるバックステップ処理，及び
その時の作業経路と作業点の一例を示す説明図。
その時の作業経路と作業点の一例を示す説明図。
【図５】 溶接姿勢を表す傾斜角α，前進・後退角β，
及び回転角γの説明図。
及び回転角γの説明図。
【図６】 傾斜角αの設定方法の説明図。
【図７】 干渉が生じる作業点における前進・後退角β
の設定方法の説明図。
の設定方法の説明図。
【図８】 目標前進・後退角β0 をとることが不可能な
範囲を特定する方法の説明図。
範囲を特定する方法の説明図。
【図９】 回転角γの設定方法の説明図。
【図１０】 従来技術に係る対象ワークＷと溶接トーチ
Ｍとの３次元画像の一例を示す図。
Ｍとの３次元画像の一例を示す図。
１…形状・環境情報設定部 ２…作業条件設定部（目標姿勢設定手段の一例） ３…作業点設定部（作業点設定手段の一例） ４…トーチ姿勢決定部（傾斜角設定手段，前進・後退角
設定手段，及び自動回転角設定手段の一例） ５…干渉範囲設定部（干渉範囲設定手段の一例） ６…教示データ作成部 １０…ロボット制御盤 ２０…溶接ロボット ２０ａ…溶接トーチ ２０ｂ…手首 Ｗ…対象ワーク
設定手段，及び自動回転角設定手段の一例） ５…干渉範囲設定部（干渉範囲設定手段の一例） ６…教示データ作成部 １０…ロボット制御盤 ２０…溶接ロボット ２０ａ…溶接トーチ ２０ｂ…手首 Ｗ…対象ワーク
Claims (8)
- 【請求項１】 任意のワーク上の任意の溶接線に沿って
溶接を行う溶接ロボットに対して，上記ワーク及び上記
溶接ロボットに関する形状情報に基づいて上記ワークと
干渉しないように溶接時の姿勢を教示する溶接姿勢教示
方法において，上記溶接ロボットに設けられた溶接トー
チの上記溶接線上での目標姿勢を設定する目標姿勢設定
工程と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義する
ための作業点を設定する作業点設定工程と，上記作業点
設定工程で設定された上記各作業点において，上記形状
情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢設定工程
で設定された上記目標姿勢をとりうるか否かを所定の干
渉チェック手法により自動的に判断し，上記目標姿勢を
とることが不可能な作業点が存在する場合には，その作
業点を含み上記目標姿勢をとることが不可能な上記溶接
線上の範囲を自動的に特定すると共に，該範囲内で上記
溶接トーチのとりうる設定姿勢を探索し，自動設定する
自動姿勢設定工程とを具備してなることを特徴とする溶
接姿勢教示方法。 - 【請求項２】 上記目標姿勢が，上記溶接トーチの上記
溶接線回りの角度である傾斜角の目標値α0 と，上記溶
接線と上記溶接トーチとのなす角度である前進・後退角
の目標値β0 とを含む請求項１記載の溶接姿勢教示方
法。 - 【請求項３】 上記自動姿勢設定工程が，更に，上記作
業点設定工程で設定された上記作業点のうちの少なくと
も１点において上記形状情報に基づく干渉チェックを行
い，上記目標傾斜角α0 と１８０°−α 0 のうちのいず
れかを設定傾斜角αとする傾斜角設定工程と，上記作業
点設定工程で設定された上記各作業点において上記形状
情報に基づく干渉チェックを行い，上記溶接トーチが上
記目標前進・後退角β0 をとりうるか否かを判断し，上
記目標前進・後退角β0 をとることが不可能な作業点に
おいては上記溶接トーチが上記ワークと干渉しないよう
な前進・後退角β1 を探索し，上記作業点での設定前進
・後退角βとして設定する前進・後退角設定工程と，上
記前進・後退角目標値β0 をとることが不可能な作業点
が存在する場合に，その作業点を含み上記前進・後退角
目標値β0 をとることが不可能な上記溶接線上の範囲を
特定すると共に，上記前進・後退角β1 と上記目標前進
・後退角β0とに基づいて上記範囲内における設定前進
・後退角βを設定する干渉範囲設定工程とを具備して構
成されると共に，上記干渉範囲設定工程で設定された上
記範囲外においては上記前進・後退角βを上記目標前進
・後退角β0 とする請求項２記載の溶接姿勢教示方法。 - 【請求項４】 上記自動姿勢設定工程で設定された上記
設定姿勢と上記形状情報とに基づいて自動的に干渉チェ
ックを行い，上記溶接トーチの上記溶接ロボットへの取
り付け軸回りの回転角γを自動設定する自動回転角設定
工程を具備してなる請求項１〜３のいずれかに記載の溶
接姿勢教示方法。 - 【請求項５】 任意のワーク上の任意の溶接線に沿って
溶接を行う溶接ロボットに対して，上記ワーク及び上記
溶接ロボットに関する形状情報に基づいて上記ワークと
干渉しないように溶接時の姿勢を教示する溶接姿勢教示
装置において，上記溶接ロボットに設けられた溶接トー
チの上記溶接線上での目標姿勢を設定する目標姿勢設定
手段と，上記溶接線上に，溶接時の作業経路を定義する
ための作業点を設定する作業点設定手段と，上記作業点
設定手段で設定された上記各作業点において，上記形状
情報に基づいて上記溶接トーチが上記目標姿勢設定手段
で設定された上記目標姿勢をとりうるか否かを所定の干
渉チェック手法により自動的に判断し，上記目標姿勢を
とることが不可能な作業点が存在する場合には，その作
業点を含み上記目標姿勢をとることが不可能な上記溶接
線上の範囲を自動的に特定すると共に，該範囲内で上記
溶接トーチのとりうる設定姿勢を探索し，自動設定する
自動姿勢設定手段とを具備してなることを特徴とする溶
接姿勢教示装置。 - 【請求項６】 上記目標姿勢が，上記溶接トーチの上記
溶接線回りの角度である傾斜角の目標値α0 と，上記溶
接線と上記溶接トーチとのなす角度である前進・後退角
の目標値β0 とを含む請求項５記載の溶接姿勢教示装
置。 - 【請求項７】 上記自動姿勢設定手段が，更に，上記作
業点設定手段で設定された上記作業点のうちの少なくと
も１点において上記形状情報に基づく干渉チェックを行
い，上記目標傾斜角α0 と１８０°−α 0 のうちのいず
れかを設定傾斜角αとする傾斜角設定手段と，上記作業
点設定手段で設定された上記各作業点において上記形状
情報に基づく干渉チェックを行い，上記溶接トーチが上
記目標前進・後退角β0 をとりうるか否かを判断し，上
記目標前進・後退角β0 をとることが不可能な作業点に
おいては上記溶接トーチが上記ワークと干渉しないよう
な前進・後退角β1 を探索し，上記作業点での設定前進
・後退角βとして設定する前進・後退角設定手段と，上
記前進・後退角目標値β0 をとることが不可能な作業点
が存在する場合に，その作業点を含み上記前進・後退角
目標値β0 をとることが不可能な上記溶接線上の範囲を
特定すると共に，上記前進・後退角β1 と上記目標前進
・後退角β0とに基づいて上記範囲内における設定前進
・後退角βを設定する干渉範囲設定手段とを具備して構
成されると共に，上記干渉範囲設定手段で設定された上
記範囲外においては上記前進・後退角βを上記目標前進
・後退角β0 とする請求項６記載の溶接姿勢教示装置。 - 【請求項８】 上記自動姿勢設定手段で設定された上記
設定姿勢と上記形状情報とに基づいて干渉チェックを自
動的に行い，上記溶接トーチの上記溶接ロボットへの取
り付け軸回りの回転角γを自動設定する自動回転角設定
手段を具備してなる請求項５〜７のいずれかに記載の溶
接姿勢教示装置。
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|---|---|---|---|
| JP27128798A JP3697081B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 溶接姿勢教示方法及びその装置 |
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| JP2000094131A true JP2000094131A (ja) | 2000-04-04 |
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