JP2006072673A - Positioner setting method for welding robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接ロボットを使用してワークに対して自動溶接を行う際の前記ワークを支持するポジショナの位置決めを安全且つ短時間で正確に行うことができる溶接ロボットのポジショナ設定方法に関する。 The present invention relates to a positioner setting method for a welding robot capable of safely and accurately positioning a positioner that supports the workpiece when performing automatic welding on the workpiece using a welding robot.
ロボット溶接におけるワークを支持するポジショナは直交する最大2軸を有するものが一般的であり、この2軸の傾斜角度を夫々調整することによって最適溶接角度が決定される。 A positioner for supporting a workpiece in robot welding generally has a maximum of two orthogonal axes, and the optimum welding angle is determined by adjusting the inclination angles of the two axes.
図11及び図12は、夫々水平隅肉溶接及び下向き隅肉溶接における代表的な溶接板面を示す断面図である。図11及び図12において、母材面55と立板面56が夫々直角に交叉しており、このような場合は、最適溶接姿勢を容易に決定することができる。
11 and 12 are cross-sectional views showing typical weld plate surfaces in horizontal fillet welding and downward fillet welding, respectively. 11 and 12, the
しかし、実際のワークにおける溶接板面は必ずしもポジショナの軸に平行又は直交するものではなく、また、溶接上最適な溶接板面が必ずしも存在するとは限らないので、近似値で代用することがあり、最適値又は近似値は複数存在することがある。従って、ポジショナの傾斜軸及び回転軸を目視で調整する従来の位置決め方法を使用したポジショナの位置決め作業は極めて困難なものであった。 However, the weld plate surface in the actual workpiece is not necessarily parallel or orthogonal to the axis of the positioner, and the optimum weld plate surface for welding is not always present, so an approximate value may be substituted. There may be a plurality of optimum values or approximate values. Therefore, the positioning operation of the positioner using the conventional positioning method for visually adjusting the tilt axis and the rotation axis of the positioner has been extremely difficult.
図13及び図14は実際上のワークの一例を示す説明図であり、図13はワークの斜視図、図14は、図13の正面図である。図13において、このワークは複数の水平面、垂直面及び傾斜面を有している。各面が交叉する線を溶接するためには、各面が交叉する線を溶接線の谷として選択し、ロボット溶接における最適溶接姿勢が得られるワークの傾斜角度、即ちワークを支持するポジショナ軸の傾斜角度を決定する必要があり、その決定方法は極めて複雑なものとなる。なお、図13において、ポジショナの第1軸及び第2軸は図示省略されている。 13 and 14 are explanatory views showing an example of an actual work, FIG. 13 is a perspective view of the work, and FIG. 14 is a front view of FIG. In FIG. 13, this work has a plurality of horizontal surfaces, vertical surfaces, and inclined surfaces. In order to weld a line that intersects each surface, the line that intersects each surface is selected as a valley of the weld line, and the tilt angle of the workpiece that can obtain the optimum welding posture in robot welding, that is, the positioner shaft that supports the workpiece It is necessary to determine the inclination angle, and the determination method is extremely complicated. In FIG. 13, the first axis and the second axis of the positioner are not shown.
また、従来のポジショナ位置決め方法には、目的とする角度がポジショナの機能上複数ある場合や、目的とする正確な角度が見つからない場合があり、このような場合に最適な角度を探索、決定するためにはオペレータの経験と感に頼らざるを得ないという問題点があった。更に、溶接線が曲面上におかれた円弧や自由曲線の場合に、最適なポジショナ角度を検索するのに長時間を要する上、得られた検索結果が最適かどうかの評価そのものが困難あった。 Further, in the conventional positioner positioning method, there are cases where there are a plurality of target angles due to the function of the positioner, or there are cases where the target accurate angle cannot be found. In such a case, the optimum angle is searched and determined. Therefore, there is a problem that the operator has to rely on the experience and feeling of the operator. Furthermore, when the weld line is an arc or free curve on a curved surface, it takes a long time to search for the optimum positioner angle, and it is difficult to evaluate whether the obtained search results are optimal. .
また、実際のロボットを使用して実機ティーチングを行う場合、オペレータがポジショナに搭載されたワークに近づき、傾斜角計を何箇所かに設置し、ポジショナを誘導することで、板面の角度を出す等の作業が必要であり、安全性、能率性及び正確性等において種々の問題点があった。 In addition, when performing actual machine teaching using an actual robot, the operator approaches the work mounted on the positioner, installs an inclinometer at several locations, and guides the positioner to obtain the plate surface angle. Thus, there are various problems in safety, efficiency and accuracy.
このようなポジショナの位置決め方法又は溶接ロボットの自動教示方法に関する従来技術として、例えば特開平11−347733号公報が挙げられる。この従来技術は、ポジショナを使用してワークの位置決めを行う溶接ロボットシステムのプログラムを作成する場合に、できる限りロボットの溶接姿勢が下向きになるようにポジショナ角度を自動的に算出することを目的としてなされたものである。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-347733 is known as a conventional technique relating to such a positioner positioning method or a welding robot automatic teaching method. The purpose of this conventional technique is to automatically calculate the positioner angle so that the welding position of the robot is as downward as possible when creating a welding robot system program that positions the workpiece using the positioner. It was made.
図17は、上記従来技術における溶接箇所の各面の法線ベクトルから解放ベクトルを求めるための説明図である。図17において、溶接線58の溶接開始点PAでの面SAの法線ベクトルV1と面SBの法線ベクトルV2から、2本の法線によって形成される角度を2等分するベクトルVAを求めて解放ベクトルとし、同様に溶接の終点PBにおける解放ベクトルVB(図示省略)を求める。このような作業を全ての継手の溶接線に対して行い、この解放ベクトル又は片面からの角度を指定して溶接姿勢として利用するものである。即ち、上記従来技術は、設計の3次元CADで入力されたワーク形状と溶接属性データから溶接線を求めた後、その溶接線でのトーチの解放方向を求め、トーチが下向きとなるようにポジショナを回転させるものであった(特許文献1、段落0030、図3)。
FIG. 17 is an explanatory diagram for obtaining a release vector from the normal vector of each surface of the welded portion in the above-described prior art. In FIG. 17, a vector VA that divides the angle formed by two normals into two equal parts is obtained from the normal vector V1 of the surface SA and the normal vector V2 of the surface SB at the welding start point PA of the
しかしながら、上記従来技術は、一方向を定めるベクトルを利用したものであり、以下のような問題点があった。 However, the above prior art uses a vector defining one direction, and has the following problems.
即ち、上記従来技術に開示されたポジショナ角度を決定する解放ベクトルは設計用のCADで幾何学的に決定される2次元的なものであるために、微妙な傾斜を設定することができず、上記従来技術には、高い溶接品質を維持することが困難であるという問題点があった。また、現実の溶接現場では溶接姿勢は下向きのみとは限らず、様々な溶接姿勢に短時間に対応する必要があること、溶接品質を高めるために、必要に応じてワークを若干傾斜させることが行われており、この傾斜角度を正確に調整できること、溶接線が曲面上におかれた円弧や自由曲線である場合に、曲面上で板面の角度を求める必要があり、且つ曲面上の各点をロボットが滑らかに動作できるように最適な角度を決定できること等、種々の要件を満たす必要があるが、上記従来技術には、上記要求を満足することができないという問題点があった。 That is, since the release vector for determining the positioner angle disclosed in the above prior art is a two-dimensional one that is geometrically determined by the design CAD, it is not possible to set a subtle inclination. The prior art has a problem that it is difficult to maintain high welding quality. Also, in actual welding sites, the welding posture is not limited to the downward direction, it is necessary to cope with various welding postures in a short time, and the workpiece may be slightly inclined as necessary to improve the welding quality. It is necessary to accurately adjust this inclination angle, and when the welding line is an arc or a free curve placed on the curved surface, it is necessary to determine the angle of the plate surface on the curved surface, and It is necessary to satisfy various requirements such as the ability to determine an optimal angle so that the robot can smoothly move the point. However, the above-described prior art has a problem that the above-described requirement cannot be satisfied.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接ロボットを使用して自動溶接を行う際の溶接線を決定するため、ワークを支持するポジショナの位置決めを短時間で安全且つ正確に行うことができ、これによって溶接品質を高度に安定させることができる溶接ロボットのポジショナ設定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in order to determine a welding line when performing automatic welding using a welding robot, positioning of a positioner that supports a workpiece can be safely and accurately performed in a short time. It is an object of the present invention to provide a position setting method for a welding robot that can be performed and thereby can stabilize welding quality to a high degree.
本願の第1発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法は、溶接ロボットのポジショナに溶接対象のワークを設置し、前記ワークが溶接トーチに対して所望の配置になるように前記ポジショナの位置を決めるための溶接ロボットのポジショナの設定方法において、コンピュータに前記ポジショナの機構情報と共に前記ワークの3次元モデルを読み込む工程と、前記モデルの溶接対象部材の少なくとも一方の溶接面か線のいずれかを指示する工程と、指示した溶接面又は線情報から溶接部位の傾斜を定める基準線を演算により定める工程と、相互に直交する2方向について前記基準線が鉛直方向から傾斜する角度をα及びβとして、これらのα及びβをワークの目標角度に設定する工程と、前記ポジショナの機構から許容される範囲で前記ワークモデルを動かして、前記α及び前記βが目標角度範囲になる1又は複数の組み合わせのポジショナ位置を演算により求める工程と、を有することを特徴とする。 In the welding robot positioner setting method according to the first invention of the present application, a workpiece to be welded is set on the positioner of the welding robot, and the positioner is positioned so that the workpiece has a desired arrangement with respect to the welding torch. In the method for setting the positioner of the welding robot, a step of reading a three-dimensional model of the workpiece together with mechanism information of the positioner to a computer, and a step of instructing at least one welding surface or line of a welding target member of the model And a step of calculating a reference line for determining the inclination of the welded part from the instructed welding surface or line information, and α and β are angles at which the reference line is inclined from the vertical direction in two directions orthogonal to each other. The steps of setting α and β as target angles of the workpiece, and the work within a range allowed by the positioner mechanism. Move the model, the α and the β is characterized by having a step of determining by calculation the positioner positions of one or more combinations becomes a target angle range, the.
本願の第2発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法は、溶接ロボットのポジショナに溶接対象のワークを設置し、前記ワークが溶接トーチに対して所望の配置になるように前記ポジショナの位置を決めるための溶接ロボットのポジショナの設定方法において、コンピュータに前記ポジショナの機構情報と共に前記ワークの3次元モデルを読み込む工程と、前記モデルの溶接対象部材の少なくとも一方の溶接面か線のいずれかを指示する工程と、指示した溶接面又は線情報から溶接部位の傾斜を定める基準線を演算により定める工程と、前記溶接部位を含む面に直交する面に前記基準線を投影したときに前記基準線が鉛直方向に対してなす角度をα、前記溶接部位を含む面に前記基準線を投影したときに前記基準線が鉛直方向に対してなす角度をβとして、これらのα及びβをワークの目標角度に設定する工程と、前記ポジショナの機構から許容される範囲で前記ワークモデルを動かして、前記α及び前記βが目標角度範囲になる1又は複数の組み合わせのポジショナ位置を演算により求める工程と、を有することを特徴とする。
In the welding robot positioner setting method according to the second aspect of the present invention, a workpiece to be welded is installed on the positioner of the welding robot, and the positioner is positioned so that the workpiece is in a desired arrangement with respect to the welding torch. In the method for setting the positioner of the welding robot, a step of reading a three-dimensional model of the workpiece together with mechanism information of the positioner to a computer, and a step of instructing at least one welding surface or line of a welding target member of the model And a step of calculating a reference line for determining the inclination of the welded part from the instructed welded surface or line information, and the reference line is in a vertical direction when the reference line is projected onto a surface orthogonal to the surface including the welded part Is α, and when the reference line is projected onto a surface including the welded part, the reference line is not perpendicular to the vertical direction. The step of setting these angles α and β as target angles of the workpiece, where β is an angle, and moving the workpiece model within a range allowed by the positioner mechanism, so that α and β are within the
本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記溶接面を指示する工程は、前記溶接面が平面である場合に、前記コンピュータの表示画面上で、溶接面上の3点の位置をクリックして、溶接面上の3点の3次元座標(x11、y11、z11)、(x12、y12、z12)、(x13、y13、z13)を指定するもの又は前記表示画面で、溶接面の1点をクリックして予め入力されたCADデータの面情報から面の方程式を得るものであることが好ましい。 In the welding robot positioner setting method according to the present invention, the step of designating the welding surface is performed by clicking the positions of three points on the welding surface on the display screen of the computer when the welding surface is a plane. The three-dimensional coordinates (x11, y11, z11), (x12, y12, z12), (x13, y13, z13) of the three points on the welding surface or one point of the welding surface on the display screen It is preferable that the equation of the surface is obtained from the surface information of CAD data input in advance by clicking.
また、本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記基準線は、溶接姿勢により異なることを特徴とする。 In the welding robot positioner setting method according to the present invention, the reference line is different depending on a welding posture.
更に、本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記基準線は、溶接姿勢が下向き溶接である場合は、2つの溶接面の各法線の間を2等分した線であることを特徴とする。 Furthermore, in the positioner setting method for a welding robot according to the present invention, the reference line is a line obtained by equally dividing each normal between two welding surfaces when the welding posture is downward welding. And
また、本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記基準線は、溶接姿勢が水平である場合は、母材側の溶接面に垂直な線又は立板側の溶接面に垂直な線であることを特徴とする。 Further, in the positioner setting method of the welding robot according to the present invention, the reference line is a line perpendicular to the welding surface on the base metal side or a line perpendicular to the welding surface on the vertical plate side when the welding posture is horizontal. It is characterized by being.
更に、本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記溶接面が円弧面である場合は、前記基準線は、溶接点における接線に垂直な線であって円弧の中心を通る線であることを特徴とする。 Furthermore, in the positioner setting method for a welding robot according to the present invention, when the welding surface is an arc surface, the reference line is a line perpendicular to the tangent line at the welding point and passing through the center of the arc. It is characterized by.
本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記ワークモデルの重力鉛直の鉛直線の周りの回転角度をγとしたとき、前記α及びβが目標角度範囲になる1又は複数の組み合わせのポジショナ位置を演算により求める工程は、前記α及び前記βの他に前記γも目標角度範囲になるようにその組み合わせを演算するものであることが好ましい。 In the positioner setting method for a welding robot according to the present invention, when the rotation angle around the vertical vertical line of gravity of the workpiece model is γ, the positioner positions of one or a plurality of combinations in which α and β are in a target angle range Preferably, the step of calculating by calculating the combination so that, in addition to α and β, the γ also falls within the target angle range.
本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記演算により求めたポジショナ位置に基づいてコンピュータ上のロボットを溶接面又は溶接線に誘導する工程を有することが好ましい。 The welding robot positioner setting method according to the present invention preferably includes a step of guiding the robot on the computer to the welding surface or the welding line based on the positioner position obtained by the calculation.
また、本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記ポジショナが複数の回転軸を有するものである場合、一の回転軸を固定してポジショナ位置を演算する工程を有することが好ましい。 Moreover, in the positioner setting method of the welding robot according to the present invention, it is preferable that when the positioner has a plurality of rotation axes, a step of calculating a positioner position while fixing one rotation axis is preferable.
更に、本発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法において、前記演算によって求められた複数の組み合わせのポジショナ位置を一旦コンピュータのテーブルに保管し、表示指令に基づいて画面上に表示する工程を有することが好ましい。 The welding robot positioner setting method according to the present invention may further include a step of temporarily storing a plurality of combinations of positioner positions obtained by the calculation in a computer table and displaying them on a screen based on a display command. preferable.
本願第1発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、コンピュータを用いてロボット溶接における溶接姿勢を実現するポジショナの位置決めを行うことにより、従来、長時間をかけ危険を伴って溶接現場で行っていたポジショナの位置決め作業を短時間で安全かつ正確に行うことができる。また、操作が容易で熟練を必要とせず、コンピュータが検索した複数の候補の中から最適なもの求めることができる。 According to the positioner setting method for the welding robot according to the first invention of the present application, the positioning of the positioner that realizes the welding posture in robot welding is performed using a computer. The positioner positioning work that has been performed can be performed safely and accurately in a short time. In addition, it is easy to operate and does not require skill, and an optimum one can be obtained from a plurality of candidates searched by the computer.
本願第2発明に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、上記発明と同様、従来、長時間をかけ危険を伴って溶接現場で行っていたポジショナの位置決め作業を短時間で安全かつ正確に行うことができる。また、操作が容易で熟練を必要とせず、コンピュータが検索した複数の候補の中から最適なもの求めることができる。 According to the positioner setting method for the welding robot according to the second invention of the present application, as in the case of the above-described invention, the positioning operation of the positioner, which has been conventionally performed at the welding site with a long time and danger, is performed safely and accurately in a short time. be able to. In addition, it is easy to operate and does not require skill, and an optimum one can be obtained from a plurality of candidates searched by the computer.
本願の請求項3に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、ワーク上の基準面の指定を平面上の任意の3点の座標(x、y、z)を指定して行うか又は予め入力されたCADデータの面情報から面の方程式を得るようにしたので、ワークの平面の指定を正確且つ容易に行うことができる。また、これによってポジショナの位置決め作業をより迅速且つ正確に行うことができる。即ち、3点の3次元座標を指定することにより、これら3点の情報から面方程式を作成することで、面情報が得られる。また、ワークモデル上の面を指定し、そのワークモデルに予め含まれている座標値から面情報を得ることもできる。
According to the positioner setting method for a welding robot according to
本願の請求項4に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、基準線を溶接姿勢により異なるようにしたので、下向き溶接に限らず、水平隅肉溶接、横向き溶接、立向き溶接等の溶接姿勢を実現するポジショナ角度を短時間に正確に決定することができる。また、溶接品質の向上を目的として、必要に応じて水平面に対して若干の傾斜角度を与える場合にも正確且つ短時間に行うことができる。 According to the positioner setting method of the welding robot according to claim 4 of the present application, the reference line is made different depending on the welding posture, so that the welding posture is not limited to the downward welding but the horizontal fillet welding, the lateral welding, the vertical welding, etc. Can be accurately determined in a short time. Further, for the purpose of improving the welding quality, it is possible to carry out accurately and in a short time even when a slight inclination angle is given to the horizontal plane as necessary.
また本願の請求項5に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、溶接姿勢が下向き溶接である場合の前記基準線を、2つの溶接面の各法線の間を2等分した線としたので、下向き溶接におけるポジショナの位置決めを短時間で、正確に行うことができる。
Further, according to the position setting method for the welding robot according to
また、本願の請求項6に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、溶接姿勢が水平である場合の基準線を、母材側の溶接面に垂直な線又は立板側の溶接面に垂直な線としたので、水平隅肉溶接におけるポジショナの位置決めを短時間で、正確に行うことができる。 According to the position setting method of the welding robot according to claim 6 of the present application, the reference line when the welding posture is horizontal is perpendicular to the welding surface on the base metal side or the welding surface on the vertical plate side. Since this is a straight line, positioning of the positioner in horizontal fillet welding can be performed accurately in a short time.
本願の請求項7に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、前記溶接面が円弧面である場合の基準線を溶接点における接線に垂直な線であって円弧の中心を通る線としたので、溶接面が円弧である場合のポジショナの位置決めを正確に行うことができる。
According to the positioner setting method for a welding robot according to
本願の請求項8に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、前記ワークモデルの鉛直線の周りの回転角度をγとしたとき、前記α及びβが目標角度範囲になる1又は複数の組み合わせのポジショナ位置を演算により求める工程は、前記α及び前記βの他に前記γも目標角度範囲になるようにその組み合わせを演算するものとしたので、ポジショナの位置決めを現実の作業状況に即してより具体的に行うことができる。
According to the positioner setting method of the welding robot according to
本願の請求項9に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、前記演算により求めたポジショナ位置に基づいてコンピュータ上のロボットを溶接面又は溶接線に誘導する工程を有するものとしたので、実機における溶接ロボットとワークモデルとの位置関係を把握することができる。 According to the welding robot positioner setting method according to claim 9 of the present application, since the robot on the computer is guided to the welding surface or the welding line based on the positioner position obtained by the calculation, It is possible to grasp the positional relationship between the welding robot and the work model.
本願の請求項10に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、前記ポジショナが複数の回転軸を有するものである場合、一の回転軸を固定してポジショナ位置を演算する工程を有するものとしたので、求めるポジショナ回転軸の解が無限にある場合であってもポジショナ位置を具体的に決定することができる。 According to the positioner setting method of the welding robot according to claim 10 of the present application, when the positioner has a plurality of rotation axes, the positioner position is calculated by fixing one rotation axis. Therefore, the positioner position can be specifically determined even when the solution of the positioner rotation axis to be obtained is infinite.
更に、本願の請求項11に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法によれば、前記演算によって求められた複数の組み合わせのポジショナ位置を一旦コンピュータのテーブルに保管し、表示指令に基づいて画面上に表示する工程を有するようにしたので、検索終了後、最適ポジショナ角度を選定し直すことができる。 Furthermore, according to the positioner setting method for the welding robot according to claim 11 of the present application, the positioner positions of the plurality of combinations obtained by the calculation are temporarily stored in the table of the computer and displayed on the screen based on the display command. Since the process is included, the optimum positioner angle can be selected again after the search is completed.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。図1は本実施形態に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法に適用されるポジショナ設定装置のブロック図である。本実施形態においては、後述する図6に示したワークモデルの平面四角形の板状体33とこの板状体33の片面に当接された平面三角形の1角を切り欠いて所定のアールを設けた板状体34との接合面の外周である接合線を溶接線とする場合のポジショナ軸の傾斜角度を検索する。このようなワークモデルにおける最適ポジショナ角度の検索は容易ではないが、このワークモデルにおける前記接合線が水平で溶接トーチの方を向いて溶接ロボットによる自動溶接が可能となるポジショナの2軸条件を求める。なお、以下、ポジショナ軸の傾斜角度の検索をポジショナ位置の演算ということがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of a positioner setting device applied to the welding robot positioner setting method according to the present embodiment. In the present embodiment, a predetermined quadrangle is provided by cutting out one corner of a planar
図1において、この装置は、ポジショナ姿勢に関する検索条件を設定する検索条件設定部1と、ポジショナに支持されたワークの基準面又は基準線を設定する基準面設定部2と、検索条件設定部1で設定された検索条件、基準面設定部2で設定された基準面又は基準線データ及びオペレータによって入力された図6のワークモデルに関するデータ7を集約し、演算に備えるワーク姿勢演算準備部3と、ワークモデルの姿勢を表示する表示部4と、検索範囲を設定する検索範囲設定部5と、この検索範囲設定部5で設定された検索範囲データ8を参照しつつ、適正なポジショナ軸の傾斜角度(以下、ポジショナ値ともいう)の検索と順位付けを行う検索と順位付け部6とから主として構成されている。なお、検索と順位付け部6で順位付けられた適正なポジショナ値候補群9から最適なポジショナ値、即ちポジショナの最適傾斜角度の選択はオペレータによって行われる。
In FIG. 1, this apparatus includes a search
オペレータによる最適傾斜角度の選定が行われた後、設定条件に従って画面上、例えば選択された傾斜角度にポジショナの2軸を動かし、また、設定条件に従って溶接ロボットを移動させることもできる。 After the optimum inclination angle is selected by the operator, the two axes of the positioner can be moved to the selected inclination angle on the screen according to the setting conditions, and the welding robot can be moved according to the setting conditions.
検索条件設定部1で設定される検索条件データとしては、例えば溶接線を形成するワークの鉛直線に対する傾斜角度α、β及び回転角度γが挙げられる。
Examples of the search condition data set by the search
図2(a)乃至図2(c)は、溶接線を形成するワークの傾斜角度αを示す説明図である。ワークの傾斜角度αは溶接姿勢又は溶接面形状によって異なる。図2(a)は、溶接姿勢が下向き、即ち下向き隅肉溶接における傾斜角度αを示す説明図、図2(b)は、溶接姿勢が水平で溶接面形状が平面である場合、即ち、水平隅肉溶接における傾斜角度αを示す説明図、図2(c)は、溶接姿勢が水平で溶接面形状が円弧である場合の傾斜角度αを示す説明図である。 FIG. 2A to FIG. 2C are explanatory views showing the inclination angle α of the workpiece forming the weld line. The workpiece inclination angle α varies depending on the welding posture or the shape of the weld surface. FIG. 2 (a) is an explanatory diagram showing the inclination angle α in the downward welding, that is, downward fillet welding, and FIG. 2 (b) is the case where the welding attitude is horizontal and the weld surface shape is flat, ie, horizontal. FIG. 2C is an explanatory view showing the inclination angle α when the welding posture is horizontal and the weld surface shape is an arc.
図2(a)において、溶接姿勢が下向きの場合、2つの溶接面12、13の各法線12a、13aの間を2等分した線14が基準線となり、2等分線14と鉛直線11とがなす角度が傾斜角度αとなる。また図2(b)において、溶接姿勢が水平である場合は、母材側の溶接面12に垂直な線15が基準線となり、この母材側の溶接面12に垂直な線15が鉛直線11となす角度を傾斜角度αとする。なお、図2(c)のように溶接姿勢が水平で溶接面形状が円弧の場合、円弧面16が鉛直線11となす角度、即ち溶接点16aにおける接線に垂直な線であって円弧の中心を通る線16bが鉛直線11となす角度を傾斜角度αと定義することができる。
In FIG. 2A, when the welding posture is downward, a
図3(a)及び(b)は、溶接線を形成するワークの傾斜角度βを示す説明図である。ワークの傾斜角度βも溶接姿勢及び溶接面形状によって異なる。図3(a)は、隅肉溶接におけるワークの傾斜角度βを示す説明図、図3(b)は、溶接姿勢が水平で、溶接面形状が円弧である場合のワークの傾斜角度βを示す説明図である。 FIGS. 3A and 3B are explanatory views showing the inclination angle β of the workpiece forming the weld line. The workpiece inclination angle β also varies depending on the welding posture and the weld surface shape. FIG. 3A is an explanatory diagram showing the workpiece inclination angle β in fillet welding, and FIG. 3B shows the workpiece inclination angle β when the welding posture is horizontal and the weld surface shape is an arc. It is explanatory drawing.
図3(a)において、母材面17と立板面18とが交叉する溶接線24に垂直の線19が鉛直線11となす角度をβと定義する。なお、図3(b)のように、溶接姿勢が水平で、溶接面形状が円弧である場合の前記円弧20の溶接点21における接線に垂直な線であって円弧の中心を通る線22が鉛直線11となす角度をβと定義することができる。なお、図2及び図3において、溶接姿勢が水平の場合は平面のみの設定が可能である。
In FIG. 3A, an angle formed by a
図4は、ワークの回転角度γを示す説明図である。図4において、鉛直線11をZ軸としたときのZ軸に対するワーク23の回転角度をワークの回転角度γと定義する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the rotation angle γ of the workpiece. In FIG. 4, the rotation angle of the
検索条件設定部1において、検索条件として傾斜角度αとβのみ又は傾斜角度α、β及び回転角度γが入力、設定される。検索条件としてαとβが入力された場合は、αとβが目標値に近いポジショナ姿勢におけるポジショナ回転軸の傾斜角度が検索される。αとβの目標値は通常0度に設定される。但し、溶接の品質を向上させる目的で、傾斜角度βが、例えば5度に設定される場合がある。また、不等辺脚長の溶接を実施する場合にはαを傾ける。傾斜角度αとβのみの入力は、いろいろなケースにおけるポジショナ姿勢を調べる場合に使用される。
In the search
一方傾斜角度α、β及び回転角度γが入力された場合は、α、β及びγが目標値に近いポジショナ姿勢におけるポジショナ回転軸の傾斜角度が検索される。傾斜角度α、β及び回転角度γは、基準面や基準線から得られる基準座標の例えば左右又は前後角と、鉛直方向に対するワークの回転角度として入力される。回転角度γはロボットがアプローチしやすいワークの回転角度が予め分かっている場合に入力される。 On the other hand, when the tilt angles α and β and the rotation angle γ are input, the tilt angle of the positioner rotation shaft in the positioner posture in which α, β, and γ are close to the target values is retrieved. The inclination angles α and β and the rotation angle γ are input as, for example, left and right or front and rear angles of the reference coordinates obtained from the reference plane or reference line, and the rotation angle of the workpiece with respect to the vertical direction. The rotation angle γ is input when the rotation angle of the workpiece that the robot can easily approach is known in advance.
検索条件設定部1では、ポジショナの第1軸又は第2軸を固定した場合のポジショナ軸角度θ1又はθ2を検索するように設定することができる。固定軸として第1軸を選択するとポジショナの第1軸を固定した状態の最適ポジショナ姿勢が検索される。一方、固定軸として第2軸を選択するとポジショナの第2軸を固定した状態の最適ポジショナ姿勢が検索される。この場合、オペレータはパソコンに固定するポジショナ軸の角度を入力する。例えば、第1軸を固定軸として選択したときは、第1軸の鉛直線に対する角度θ1を、第2軸を固定軸として選択した時は、第2軸の水平面に対する傾斜角度θ2を入力する。固定軸を設定しない場合は、ポジショナ軸を固定しない状態におけるポジショナ姿勢、即ち第1軸及び第2軸の傾斜角度θ1及びθ2が検索される。
The search
検索条件設定部1では、検索結果に基づいてロボットを誘導するか否かを設定することができる。ロボットを誘導する旨の設定がなされたときは、検索終了後、画面に表示された板面又は溶接線に対してパソコン画面上で基準位置に溶接ロボットが誘導される。ロボットの誘導は、例えばスライダ誘導優先で行われる。スライダの動作範囲限界に達すると、例えばロボット誘導で補足される。なお、ロボットの手首の姿勢は、例えば補完モードによって決定される。即ち、手首モードを保持する場合、例えば直前のステップの姿勢を保持するか、直前のステップの手首角度を保持するか等によって決定される。また、検索結果に基づいてポジショナを最適位置で固定することを選択することができる。
The search
更に、検索条件設定部1では、ポジショナ姿勢の検索最大数、例えば1乃至99個を入力、設定することができる。但し、例えば検索結果がα、βの目標値よりも30゜以上離れている場合は候補の対象外とすることができる。従って候補数が検索最大値以下になることがある。検索条件設定部1では、更に溶接姿勢、例えば下向き溶接であるか、水平溶接であるかが設定される。
Further, the search
次に、基準面又は基準線を設定する基準面設定部2では、例えば隅肉溶接の場合、母材面と立板面の面指示を行って基準面を認識させる。具体的には点列選択により母材面及び立板面上の3点の座標データを夫々、例えば点a(x1、y1、z1)、点b(x2、y2、z2)、点c(x3、y3、z3)として入力することにより、母材面と立板面を特定させ、この2面の交差する線を溶接線の谷として選択させる。なお、円弧の場合には溶接線となるワークモデルの頂点を3点指示する。
Next, in the reference
なお、このとき、夫々3点の座標の選定は、例えば画面上の3点をマウスでクリックすることによって行われる。また立板面を構成する3点を入力する際、1点目と2点目を結ぶ方向が溶接方向になるように指定することもできる。更に、点選択モードを面選択モードに変更することもできる。 At this time, the selection of the coordinates of the three points is performed, for example, by clicking the three points on the screen with the mouse. Further, when inputting the three points constituting the standing plate surface, it is also possible to specify that the direction connecting the first point and the second point is the welding direction. Furthermore, the point selection mode can be changed to the surface selection mode.
また基準面設定部2では、ワークの回転角度γを求める際の回転の中心となる基準線(鉛直線)の設定を行う。図5はワークの回転角度γを求める際の基準線を示す説明図であり、図5(a)は水平肉盛り溶接の場合の基準線を示す図、図5(b)は水平隅肉溶接の場合の基準線を示す説明図、図5(c)は下向き隅肉溶接の場合の基準線を示す説明図、図5(d)は溶接姿勢が水平で、溶接面形状が円弧の場合の基準線を示す説明図である。
The reference
図5(a)において、水平肉盛り溶接の場合、指示した面(溶接面)41に垂直な線であって、例えば前記溶接面41の一の角部における点43で前記溶接面41と交叉する線42を回転角度γを求める際の基準線として設定する。従って、この基準線42を回転軸として回転したワークの回転角度が回転角度γとなる。角度α、βを規定するときの基準線は面41に垂直な線であればよいが、回転角度γを規定するときは、面41に垂直な線の中で例えば点43を通るような1本の線として規定する必要がある。
5A, in the case of horizontal build-up welding, the line is perpendicular to the designated surface (weld surface) 41 and crosses the
水平隅肉溶接の場合は、図5(b)に示したように、指示した母材側の溶接面54上に立板44があるので、例えばこの立板44と前記母材側の溶接面54との溶接線45の端点47における前記母材側の溶接面54に垂直な線46を回転角度γを求める際の基準線として設定する。従って、基準線46を回転軸として回転したワークの回転角度が回転角度γとなる。
In the case of horizontal fillet welding, as shown in FIG. 5 (b), since there is a standing
また、下向き隅肉溶接の場合は、図5(c)に示したように、例えば溶接面36と37とが接触する溶接線48の端点49における2つの溶接面36、37の各法線36a、37aの間を2等分した線38を回転角度γを求める際の基準線として設定する。従って、基準線38を回転軸として回転したワークの回転角度が回転角度γとなる。
In the case of downward fillet welding, as shown in FIG. 5C, for example, the normal lines 36a of the two
更に、溶接面が円弧の場合には、図5(d)に示したように、例えば溶接点51における接線52に垂直な線であって円弧の中心Oを通る線53を回転角度γを求める際の基準線として設定する。従って、基準線53を回転軸として回転したワークの回転角度が回転角度γとなる。
Further, when the welding surface is an arc, as shown in FIG. 5D, for example, a rotation angle γ is obtained for a
なお、ワークの基準面となるべき面が円弧面である場合は、この円弧面を細分することによりその1つ1つを平面に近似させ、平面と仮想することができるので、細分化した後上記母材面又は立板面の設定と同様にして座標データを指定することもできる。 In addition, when the surface to be the reference surface of the workpiece is an arc surface, each arc surface can be approximated to a plane by subdividing the arc surface, and can be assumed to be a plane. Coordinate data can also be specified in the same manner as the setting of the base material surface or the standing plate surface.
ワーク姿勢演算準備部3では、検索条件設定部1で設定した条件、基準面設定部2で設定した基準面データ及びオペレータによって入力された図6に示したワークモデルのデータ7等が集約される。
In the workpiece posture
姿勢表示部4では、ワーク姿勢と鉛直方向が表示され、検索と順位付け部6で具体的な適正なポジショナ値検索、即ちワークを支持するポジショナの回転軸の傾斜角度の検索と検索結果の順位付けが行われる。このとき、検索範囲設定部5で設定されたポジショナ値の検索範囲データ8が参照される。なお、検索範囲を設定する例としては、ポジショナの回転角度を例えば180度に制限する場合が考えられる。ポジショナの回転軸は常に360度回転できる訳ではなく、またワーク形状等に基づいてその回転角度が制限されるからである。
The posture display unit 4 displays the workpiece posture and the vertical direction, and the search and ranking unit 6 searches for a specific appropriate positioner value, that is, the search for the tilt angle of the rotation axis of the positioner that supports the workpiece and the rank of the search results. The attachment is done. At this time, the
検索結果は適正なポジショナ値の候補群としてコンピュータ画面上に表示され、その中からオペレータによって最適ポジショナ値が選択される。 The search result is displayed on the computer screen as a group of appropriate positioner value candidates, and the optimum positioner value is selected by the operator.
以下、このような構成の本実施形態に適用されるポジショナ設定装置の動作としてのポジショナ設定方法を説明する。図7は、本実施形態に係る溶接ロボットのポジショナ設定方法のフローチャートである。図7において、台形で示した部分はオペレータによる入力を示し、長方形で示した部分はコンピュータによる処理を示し、平行四辺形で示した部分はデータを表す。 Hereinafter, a positioner setting method as an operation of the positioner setting device applied to the present embodiment having such a configuration will be described. FIG. 7 is a flowchart of the positioner setting method for the welding robot according to the present embodiment. In FIG. 7, a trapezoidal portion indicates input by an operator, a rectangular portion indicates processing by a computer, and a parallelogram portion indicates data.
ポジショナの位置決め作業を開始する前に、オペレータは先ず、例えばCADシステムが格納されたコンピュータ(以下、パソコンという)に2軸ポジショナのモデルと共に、ワークモデルを読み込ませる(ステップ1)。図6は、コンピュータ上に取り込まれたワークモデル30とこれを支持するポジショナの2軸との関係を示す説明図である。図6において、このポジショナは第1軸31と第2軸32の2軸であり、ワークモデル30の溶接線は平面四角形の板状体33とこの板状体33の片面に当接された平面三角形の1角を切り欠いて所定のアールを設けた板状体34との接合面の外周であり、直線部分と曲線部分とからなっている。板状体33と34との溶接線の直線部分は第1軸31及び第2軸32に対して傾斜しており、以下この溶接線の直線部分が水平になる第1軸31及び第2軸32の傾斜角度(θ1、θ2)を求める。
Before starting the positioning work of the positioner, the operator first causes the computer (hereinafter referred to as a personal computer) in which a CAD system is stored to read the work model together with the model of the 2-axis positioner (step 1). FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the
ワークモデル30のパソコンへの読み込みが終了した後、オペレータは検索条件を設定する。即ち、溶接板面における溶接姿勢が「下向き」であるか「水平」であるかを選択する。図8は、検索条件を設定する場合のパソコン画面を示す図である。オペレータは図8の最上部の溶接姿勢設定部において、例えば溶接姿勢「水平」を選択する(ステップ2)。
After the
このとき、パソコンによって溶接姿勢として「下向」が選択されたか否かが判断され(ステップ3)、本実施形態のように、「下向」が選択されなかった場合は溶接面の形状が「平面」であるか「円弧」であるかを聞いてくる。従ってオペレータは図8に示した画面上で、溶接面(面B)が「平面」であることを選択する(ステップ4)。 At this time, it is determined whether or not “downward” is selected as the welding posture by the personal computer (step 3). If “downward” is not selected as in the present embodiment, the shape of the welding surface is “ It asks if it is a “plane” or “arc”. Accordingly, the operator selects that the welding surface (surface B) is “planar” on the screen shown in FIG. 8 (step 4).
このときパソコンによって溶接面として「平面」が選択されたか否かが判断される(ステップ5)。本実施形態においては「平面」を選択したので、ステップ7に進む。ステップ7において、本実施形態に置いてはステップ2で溶接姿勢「水平」を設定したので、オペレータは画面上の母材面としてワークモデル30の面Bを選択、特定する必要がある(ステップ7)。
At this time, it is determined whether or not “plane” is selected as the welding surface by the personal computer (step 5). In the present embodiment, since “plane” is selected, the process proceeds to step 7. In
図9は、点列選択における点列数を設定するパソコン画面を示す図である。オペレータは図9のパソコン画面において、例えば点列数3を入力し、画面上でワーク30における面B上の3点を例えばクリックすることによって点a(x1、y1、z1)、点b(x2、y2、z2)、点c(x3、y3、z3)として入力することにより面Bを特定する。このとき、面B上の1点をクリックすることにより、予め入力されたCADデータの面情報から面の方程式を得、これによって面Bを特定することもできる。
FIG. 9 is a diagram showing a personal computer screen for setting the number of point sequences in the point sequence selection. The operator inputs, for example, the number of
面Bが特定されると、この面Bの面情報に基づいて、予め入力されたプログラムに従って面Bにおける母材面に垂直な線の座標が自動判定される。 When the surface B is specified, the coordinates of a line perpendicular to the base material surface in the surface B are automatically determined based on the surface information of the surface B according to a program input in advance.
なお、ステップ2において、溶接姿勢として「下向」をした場合は、画面上で母材面と立板面とを選択する必要がある(ステップ7)。基準面の選択は上記と同様3点の座標を指定して行う。
In
一方、ステップ4で、「平面」が選択されなかった場合、パソコンは溶接面である円弧のデータを聞いてくる。従ってオペレータは例えば上述したように細分化した円弧面を構成する各仮想平面の3点座標データを指定する(ステップ6)。 On the other hand, if “plane” is not selected in step 4, the personal computer asks for the data of the arc that is the welding surface. Accordingly, for example, the operator designates the three-point coordinate data of each virtual plane constituting the arcuate surface segmented as described above (step 6).
ステップ7が終了した後、パソコンが溶接の基準となる基準面として面Bをセットし、鉛直方向を表示し、面Bと面Aとの現状の溶接板面の傾斜角度α、β及び回転角度γを表示する(ステップ8)。
After
ここで、溶接面の傾斜角度αは上述したように、溶接姿勢によって異なるが、このワークモデル30における面Bと面Aとの溶接を水平隅肉溶接として捉え、母材面としての面Bに垂直な線(法線)と鉛直線とがなす角度を傾斜角度αとして用いる。
Here, as described above, the inclination angle α of the welding surface varies depending on the welding posture, but the welding between the surface B and the surface A in the
一方、溶接面の傾斜角度βも溶接姿勢によって異なるが、図6のワークモデル30における面Bと面Aとの溶接は隅肉溶接であるので、溶接線に垂直な線が鉛直線となす角度を傾斜角度βとして使用する。
On the other hand, the inclination angle β of the welding surface also varies depending on the welding posture, but since the welding between the surface B and the surface A in the
溶接面の回転角度γとしては、ワークモデル30の面Bと面Aとの交線上の1点における鉛直線に対する水平面上における回転角度が使用される。
As the rotation angle γ of the welding surface, the rotation angle on the horizontal plane with respect to the vertical line at one point on the intersection line between the surface B and the surface A of the
パソコン画面に現状のワークモデル30における面Bと面Aにおける溶接板面の傾斜角度α、β及び回転角度γが表示された後(ステップ8)、オペレータは図8の検索条件設定画面に基づいて、傾斜又は回転角度の設定値α、β、γを、例えば全て0.00度に設定、変更する(ステップ9)。
After the inclination angles α and β and the rotation angle γ of the surface B and the surface A in the
傾斜又は回転角度α、β、γが変更されると、パソコンは変更された傾斜角度に合わせて画面上のワークモデル30の姿勢を変更する(ステップ10)。
When the tilt or rotation angles α, β, γ are changed, the personal computer changes the posture of the
次に、オペレータは、図8の条件設定画面を参照しつつポジショナ角度の検索条件として溶接面の傾斜又は回転角度α、β、γの全てを使用するか、又は傾斜角度α、βのみを使用するかを決定する。α、β及びγが選択された場合は、α、β及びγが夫々目標値に近くなるポジショナ姿勢が検索される。一方、αとβが選択された場合は、αとβのみが目標値に近いポジショナ姿勢が検索される。αとβのみの入力は、いろいろなケースでのポジショナ姿勢を調べる場合に使用される。ここでは、α、β、γの全てを選択する。 Next, the operator uses all of the inclination or rotation angles α, β, γ of the welding surface as search conditions for the positioner angle while referring to the condition setting screen of FIG. 8, or uses only the inclination angles α, β. Decide what to do. When α, β, and γ are selected, a positioner posture in which α, β, and γ are close to target values is searched. On the other hand, when α and β are selected, a positioner posture in which only α and β are close to the target value is searched. The input of only α and β is used when examining the positioner posture in various cases. Here, all of α, β, and γ are selected.
溶接線がポジショナの回転軸に平行な場合、そのα、βを満たす解が無数に存在する場合がある。このため、以下のようにポジショナの回転軸の1つを固定した検索を行う。即ち、オペレータは、図8の条件設定画面を参照しつつポジショナの固定軸を選択することができる。ポジショナの第1軸を固定軸として選択するとポジショナの第1軸を固定した状態のポジショナ姿勢が検索される。一方、ポジショナの第2軸を固定軸として選択するとポジショナの第2軸を固定した状態のポジショナ姿勢が検索される。回転軸を選定した時、オペレータは選択したポジショナの固定軸の傾斜角度の値を入力する。例えば、第1軸を固定軸として選択したときは、第1軸の鉛直線に対する角度θ1を、第2軸を固定軸として選択した時は、第2軸の水平面に対する傾斜角度θ2を入力する。固定軸として第1軸及び第2軸のいずれをも選択しないときはポジショナ軸の固定なしを選択する。ここでは固定軸なしを設定する。 When the weld line is parallel to the rotation axis of the positioner, there may be countless solutions that satisfy α and β. Therefore, a search is performed with one of the rotation shafts of the positioner fixed as follows. That is, the operator can select the fixed axis of the positioner while referring to the condition setting screen of FIG. When the first axis of the positioner is selected as the fixed axis, the positioner posture in a state where the first axis of the positioner is fixed is retrieved. On the other hand, when the second axis of the positioner is selected as the fixed axis, the positioner posture in a state where the second axis of the positioner is fixed is retrieved. When the rotation axis is selected, the operator inputs the value of the inclination angle of the fixed axis of the selected positioner. For example, when the first axis is selected as the fixed axis, the angle θ1 with respect to the vertical line of the first axis is input, and when the second axis is selected as the fixed axis, the inclination angle θ2 with respect to the horizontal plane of the second axis is input. When neither the first axis nor the second axis is selected as the fixed axis, it is selected that the positioner axis is not fixed. Here, no fixed axis is set.
またこのときオペレータは、図8の条件設定画面を参照しつつ検索結果に基づいて選択、決定されるポジショナ位置に対して溶接ロボットを誘導するか否かを予め選択することができる。誘導することを選択した場合は、検索終了後、基準位置にロボットが誘導される。一方、誘導しないことを選択した場合には、ロボットは誘導されない。ここでは、ロボットを誘導するを設定する。更に、このときオペレータは図8の条件設定画面を参照しつつ検索最大数を設定することができる。ここでは検索最大数10を設定する。(ステップ11)。 At this time, the operator can select in advance whether or not to guide the welding robot to the positioner position selected and determined based on the search result while referring to the condition setting screen of FIG. If guidance is selected, the robot is guided to the reference position after the search is completed. On the other hand, if it is selected not to guide, the robot is not guided. Here, set to guide the robot. Further, at this time, the operator can set the maximum number of searches while referring to the condition setting screen of FIG. Here, a maximum search number of 10 is set. (Step 11).
このようにしてポジショナ位置決め検索の検索条件が設定されると、パソコンはポジショナ軸の動作範囲θ1及びθ2と、ポジショナ軸の固定の有無又は固定軸が1軸と2軸のいずれであるかに等に基づいてワークモデル30の面Bと面Aとで形成される溶接線をロボット溶接する際のポジショナ軸傾斜角度の検索範囲を求める(ステップ12)。
When the search conditions for the positioner positioning search are set in this way, the personal computer operates the positioner shaft operating ranges θ1 and θ2, whether the positioner shaft is fixed, whether the fixed shaft is one or two axes, etc. Based on the above, the search range of the positioner shaft inclination angle when the welding line formed by the surface B and the surface A of the
次に、パソコンはポジショナ軸の傾斜角度を検索範囲内の任意値にセットし(ステップ13)、この値に基づいてポジショナとワーク姿勢を変更する(ステップ14)。 Next, the personal computer sets the inclination angle of the positioner shaft to an arbitrary value within the search range (step 13), and changes the positioner and the workpiece posture based on this value (step 14).
次に、パソコンは、変更されたワーク姿勢における溶接面の傾斜又は回転角度α、β、γと予め設定された溶接面の傾斜又は回転角度α、β、γ(いずれも0.00度)との差を算出し、ポジショナ角度毎のΔα、Δβ、Δγの誤差をテーブルに保存する(ステップ15)。テーブルに保存されたΔα、Δβ、Δγの誤差データは検出結果を表示する画面(後述する図9参照)に検出結果とともに表示される。 Next, the personal computer calculates the inclination or rotation angle α, β, γ of the welding surface in the changed workpiece posture and the preset inclination or rotation angle α, β, γ of the welding surface (all 0.00 degrees). And the errors of Δα, Δβ, Δγ for each positioner angle are stored in a table (step 15). The error data of Δα, Δβ, and Δγ stored in the table is displayed together with the detection result on a screen (see FIG. 9 described later) that displays the detection result.
次に、検索前に予め指定された、例えば計算回数に基づく検索終了条件が成立したか、否かが判断され(ステップ16)、検索終了条件が成立しない場合は、ポジショナの動作範囲θ1及びθ2を変更し(ステップ17)、上述したステップ13に戻ってステップ13乃至16が繰り返えされる。
Next, it is determined whether or not a search end condition specified in advance, for example, based on the number of calculations, is satisfied (step 16). If the search end condition is not satisfied, the positioner operating ranges θ1 and θ2 are determined. (Step 17), the process returns to the above-described
検索終了条件が成立した場合は、検索条件として傾斜角度α、β及び回転角度γが選択されているか否かが判断される(ステップ18)。本実施形態においては傾斜角度α、β及び回転角度γを選択したので、α、β、γのトータルで誤差の小さいθ1、θ2の数値とワークの姿勢が画面上に表示される(ステップ19)。 If the search end condition is satisfied, it is determined whether or not the inclination angles α and β and the rotation angle γ are selected as the search conditions (step 18). In the present embodiment, since the inclination angles α and β and the rotation angle γ are selected, the numerical values of θ1 and θ2 and the posture of the work with a small error in total of α, β, and γ are displayed on the screen (step 19). .
なお、傾斜角度α、βのみが選択されている場合は、α、βのみで誤差の小さいθ1、θ2の数値とワークの姿勢が画面に順に表示される(ステップ20)。 If only the inclination angles α and β are selected, the numerical values of θ1 and θ2 and the posture of the work with small errors only by α and β and the posture of the work are displayed in order on the screen (step 20).
図10は、検索結果を表示するパソコン画面を示す説明図である。図10において、10個の検索結果はテーブルに保存され、そのうち1番目の検索結果が表示されている。オペレータは対話形式によって画面の表示を見て、またテーブルに保存された順次次の検索結果を表示させて適切なワークにおける面Bと面Aとの溶接に最も適したポジショナ軸角度θ1及びθ2を選択し、決定する(ステップ21)。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing a personal computer screen that displays search results. In FIG. 10, ten search results are stored in a table, and the first search result is displayed. The operator looks at the display on the screen in an interactive manner and displays the next search result stored in the table to determine the positioner shaft angles θ1 and θ2 that are most suitable for welding between the surface B and the surface A in an appropriate workpiece. Select and determine (step 21).
オペレータによって、適切なポジショナ角度が選択されるとパソコンは画面上の選択された角度位置にポジショナとワークを移動させる(ステップ22)。 When an appropriate positioner angle is selected by the operator, the personal computer moves the positioner and the workpiece to the selected angle position on the screen (step 22).
次に、パソコンは予め検索結果に基づいてロボットを誘導する旨の指定がなされているか否かを判断する(ステップ23)。 Next, the personal computer determines whether or not a designation for guiding the robot is made in advance based on the search result (step 23).
本実施形態においては、ロボットを誘導する旨の指定をしたので、画面で選択した溶接面又は溶接線にパソコン上のロボットを誘導し(ステップ24)、ポジショナ位置決め検索を終了する。なお、ロボットを誘導する旨の指定がなされていない場合は、ロボットを誘導することなくポジショナの位置決め検索を終了する。 In the present embodiment, since the robot has been designated to be guided, the robot on the personal computer is guided to the welding surface or welding line selected on the screen (step 24), and the positioner positioning search is terminated. If no designation for guiding the robot is made, the positioner positioning search is terminated without guiding the robot.
このようにして、ワークモデル30における面Bと面Aとの水平隅肉溶接における最適ポジショナ軸角度が決定される。その後、ワークモデル30における面Bと面A以外の部分を溶接する際のポジショナの傾斜角度が順次検索される。
In this way, the optimum positioner shaft angle in horizontal fillet welding between the surface B and the surface A in the
なお、ワークの基準面となるべき面が円弧面である場合は、この円弧面を細分することによりその1つ1つを平面に近似させた後、同様に操作することによってポジショナの傾斜角度を検索することができる。 When the surface to be the reference surface of the workpiece is an arc surface, each arc surface is approximated to a flat surface by subdividing the arc surface, and then the tilt angle of the positioner is adjusted by performing the same operation. You can search.
検索結果は、例えば実機である溶接ロボットの制御コンピュータに送信され、実際の溶接作業に利用される。図15は、ロボット溶接装置を示す装置系統図である。図15において、ワーク64がポジショナ65に支持されており、ワーク64の溶接線を溶接する溶接ロボット63が配置されている。溶接ロボット63は通信手段によって制御コンピュータとしてのロボットコントローラ装置61に接続されており、溶接ロボット63はロボットコントローラ装置61によって制御される。ポジショナ設定装置としてのパソコン60は、例えば通信ケーブル62によってロボットコントローラ装置61に接続されている。
The search result is transmitted to, for example, a control computer of a welding robot that is an actual machine, and used for actual welding work. FIG. 15 is an apparatus system diagram showing the robot welding apparatus. In FIG. 15, a
ポジショナ設定装置としてのパソコン60で求められたポジショナ傾斜角度の検索結果は通信ケーブル62を経てロボットコントローラ装置61に送られ、この検索結果に基づいてポジショナ65の傾斜角度が調整された後、溶接ロボット63によるワーク64の溶接が行われる。
The search result of the positioner inclination angle obtained by the
本実施形態によれば、下向き溶接に限らず、水平隅肉溶接、横向き溶接、立て向き溶接等における溶接姿勢を実現するポジショナ角度を短時間で、安全かつ正確に決定することができる。また、種々のロボットシステムを登録することができる汎用のオフライン教示システムを採用したことにより、ポジショナの機構に限らず、溶接姿勢を実現するポジショナ角度を短時間で、安全かつ正確に決定することができる。従って、この方法で決定したポジショナ角度によって実際の溶接を行うことにより、溶接品質が高い、安定した製品を得ることができる。 According to the present embodiment, the positioner angle that realizes a welding posture in horizontal fillet welding, lateral welding, vertical welding, and the like is not limited to downward welding, and can be determined safely and accurately in a short time. In addition, by adopting a general-purpose offline teaching system that can register various robot systems, not only the positioner mechanism but also the positioner angle that realizes the welding posture can be determined safely and accurately in a short time. it can. Therefore, by performing actual welding with the positioner angle determined by this method, a stable product with high welding quality can be obtained.
本実施形態において、パソコンの検索結果として示された候補の中からオペレータが最適なものを選択する際の基準となるものとしてポジショナ角度以外に、ロボットがアクセスするのに障害物がないこと、最短経路を結ぶものであるか否か等が挙げられる。 In the present embodiment, there are no obstacles for the robot to access other than the positioner angle as the standard for the operator to select the optimal one from the candidates shown as the PC search results, and the shortest For example, whether the route is connected or not.
本実施形態は、パソコンを用いたオフラインティーチングにより、図6に示したワークモデル30における面Aと面Bとの水平隅肉溶接における最適ポジショナ角度を決定するものであるが、溶接面を入力する手段を設けることにより、実際のロボットシステムに利用することもできる。
In the present embodiment, the optimum positioner angle in the horizontal fillet welding of the surface A and the surface B in the
ここで、本発明の基礎となるオフライン教示装置を用いた教示プログラムの作成方法について説明する。 Here, a method for creating a teaching program using the offline teaching apparatus as the basis of the present invention will be described.
オフライン教示は、コンピュータの仮想空間上に、ワーク、ロボット、ポジショナ等の周辺装置を表示し、オペレータがマウスやキーボード等のパソコンの入力装置を通じて仮想ロボットを誘導し、溶接対象物のワークに対する教示プログラムを作成するもので、コンピュータ上で行う仮想ティーチングということができる。 Off-line teaching is a teaching program for workpieces to be welded by displaying peripheral devices such as workpieces, robots, positioners, etc. in the virtual space of the computer, and the operator guiding the virtual robots through a personal computer input device such as a mouse or keyboard. It can be called virtual teaching performed on a computer.
図16は、オフライン教示装置を用いた教示プログラムの作成方法を示すフロー図である。図16において、以下の手順でティーチングプログラムが作成される。
(1)先ず、ワークモデルの部品となるパーツモデルを作成する。パーツモデルは、例えばパソコン画面上に表示されたボタンによって図形の形状を選択した後、その寸法を入力することによって作成する。パーツモデルの作成には、このような寸法を入れる方法の外に、断面形状を入力し、板厚を入力する2D入力方法もある。
(2)次に、ワークモデルを作成する。
FIG. 16 is a flowchart showing a method for creating a teaching program using the offline teaching apparatus. In FIG. 16, a teaching program is created by the following procedure.
(1) First, a part model to be a part of the work model is created. The part model is created, for example, by selecting the shape of a figure with a button displayed on a personal computer screen and then inputting the dimensions. In order to create a part model, there is a 2D input method in which a cross-sectional shape is input and a plate thickness is input in addition to such a method of entering dimensions.
(2) Next, a work model is created.
作成したパーツモデルを移動し、積み木のように組み合わせることによりワークモデルを作成する。組み合わせ後は、ワークモデルの各パーツが一体ものであることを指示するために、母材を親とし、各部材を子とする親子指定を行う。これは実際の作業現場における仮付けに相当する作業である。
(3)次に、ワークモデルの配置を行う。
A work model is created by moving the created part models and combining them like building blocks. After the combination, in order to indicate that the parts of the work model are integrated, parent-child designation is performed with the base material as the parent and each member as the child. This is a work equivalent to temporary attachment at an actual work site.
(3) Next, the work model is arranged.
実際のシステムと同じように、仮想空間上のロボットシステムに、ワークモデルを配置する作業を行う。配置後は、ポジショナにワークモデルが取り付けられたことが画面を通じて指示される。
(4)次に、教示プログラムを作成する。
The work model is placed on the robot system in the virtual space as in the actual system. After the placement, it is instructed through the screen that the work model is attached to the positioner.
(4) Next, a teaching program is created.
即ち、実際のラインでのティーチング作業をコンピュータ上の仮想空間で実現させる。仮想空間でのティーチングは、先ず、画面上でポジショナ角度を数字で入力し、ワーク姿勢を決定する。次に、ロボットを誘導するために、ロボット先端位置XYZを例えば数字で指定する。すると、その数字に合わせてロボット位置が変更される。仮想空間上で移動させたい位置にロボットが到着すればキーボードより位置決定の指示を出すことにより位置が記憶される。このような作業を繰り返すことにより、仮想空間上で教示プログラムが作成される。 That is, teaching work on an actual line is realized in a virtual space on a computer. In teaching in the virtual space, first, the position angle is entered numerically on the screen to determine the workpiece posture. Next, in order to guide the robot, the robot tip position XYZ is designated by a number, for example. Then, the robot position is changed according to the number. When the robot arrives at a position to be moved in the virtual space, the position is stored by issuing a position determination instruction from the keyboard. By repeating such operations, a teaching program is created in the virtual space.
教示では、仮想空間上でロボット軌跡を作成する作業以外にもアークON等の実機ティーチングで入力する必要がある全ての制御命令を入力することができる。
(5)次に、シミュレーション(再生)を行う。
In the teaching, in addition to the work of creating the robot trajectory in the virtual space, all control commands that need to be input by actual machine teaching such as arc ON can be input.
(5) Next, simulation (reproduction) is performed.
仮想空間上でシミュレーションを行い作成された教示プログラムの妥当性を確認する。
シミュレーションの働きとしては以下のものがあげられる。
The validity of the teaching program created by simulation in the virtual space is confirmed.
The following are examples of simulation functions.
(a)ロボットとワークとの干渉チェックが行われる。即ち、教示プログラムで不当な経路を通るように作成した場合や、トーチが干渉するような狭隘箇所を無理にティーチングした場合はシミュレーション中に干渉箇所を赤く表示し、警告が促される。 (A) An interference check between the robot and the workpiece is performed. That is, when the teaching program is created so as to pass an illegal route, or when a narrow part where the torch interferes is forcibly taught, the interference part is displayed in red during the simulation, and a warning is prompted.
(b)命令の誤りチェックが行われる。即ち、教示プログラムで不当な位置に命令が挿入されていた場合、また不当な組み合わせの命令がセットされた場合に警告が発せられる。 (B) An instruction error check is performed. That is, a warning is issued when an instruction is inserted at an illegal position in the teaching program, or when an illegal combination of instructions is set.
(c)動作範囲チェックが行われる。即ち、シミュレーションすることで作成した教示プログラムによってロボット各軸のリミットがオーバーしないか、ロボットが特異点に入るかどうかを事前に確認することができる。 (C) An operating range check is performed. That is, it is possible to confirm in advance whether or not the limit of each axis of the robot is exceeded by the teaching program created by simulation and whether or not the robot enters a singular point.
なお、この場合、シミュレーションで実際のロボットのソフトをそのまま使用することにより、精度の高いシミュレーションが可能となり、(a)、(b)、(c)のチェックもより正確なものとなる。
(6)プログラムを保存する。
In this case, by using the software of the actual robot as it is in the simulation, a highly accurate simulation is possible, and the checks of (a), (b), and (c) are more accurate.
(6) Save the program.
上記(a)、(b)、(c)のチェックの結果を記録として残すことができるので、シミュレーション終了後に記録をたよりにまとめて不具合箇所を修正することができる。 Since the results of the above checks (a), (b), and (c) can be left as a record, it is possible to correct the defective part collectively after the simulation is finished.
このように、オフライン教示によれば、作業を省力化し、安全性を確保しつつ教示プログラムを作成することができる。従って、オフライン教示は実機ティーチングと同様、又はこれに代わって有力なティーチング手段となる。 Thus, according to the off-line teaching, it is possible to create a teaching program while saving work and ensuring safety. Therefore, off-line teaching is an effective teaching means similar to or in place of actual machine teaching.
溶接ロボットを使用して自動溶接を行う際のワークを支持するポジショナの位置決めをコンピュータを用いて対話形式で短時間で安全且つ正確に行うことができる本発明の溶接ロボットのポジショナ設定方法は溶接ロボットを用いた自動溶接の分野で特に有用である。 The positioner setting method for a welding robot according to the present invention is capable of positioning a positioner that supports a workpiece when performing automatic welding using a welding robot in a short time in a computer interactive manner in a short time. It is particularly useful in the field of automatic welding using
1:検索条件設定部
2:基準面設定部
3:ワーク姿勢演算準備部
4:姿勢表示部
5:検索範囲設定部
6:検索と順位付け部
7:ワークモデルデータ
8:検索範囲データ
9:ポジショナ値候補群
11:鉛直線
12:母材側の溶接面
12a:法線
13:立板側の溶接面
13a:法線
14:2等分線(基準線)
15:母材面に垂直な線(基準線)
16:円弧面
16a:溶接点
16b:溶接点16aにおける接線に垂直な線
17:母材面
18:立板面
19:接合線に垂直な線
20:円弧
21:溶接点
22:円弧半径の延長線
23:ワーク
24:溶接線
30:ワークモデル
31:ポジショナの第1軸
32:ポジショナの第2軸
33:板状体
34:板状体
36:溶接面
36a:法線
37:溶接面
37a:法線
38:回転角度γを求める際の基準線
41:溶接面
42:回転角度γを求める際の基準線
43:点
44:立板
45:溶接線
46:回転角度γを求める際の基準線
47:端点
48:溶接線
49:点
50:円弧
51:溶接点
52:接線
53:回転角度γを求める際の基準線
54:溶接面
55:母材面
56:立板面
58:溶接線
60:ポジショナ設定装置(パソコン)
61:ロボットコントローラ装置
62:通信ケーブル
63:溶接ロボット
64:ワーク
65:ポジショナ
1: Search condition setting unit 2: Reference plane setting unit 3: Work posture calculation preparation unit 4: Posture display unit 5: Search range setting unit 6: Search and ranking unit 7: Work model data 8: Search range data 9: Positioner Value candidate group 11: vertical line 12: base metal
15: Line perpendicular to the base material surface (reference line)
16: Arc surface 16a:
61: Robot controller 62: Communication cable 63: Welding robot 64: Work 65: Positioner
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