JP2009119525A - Teaching method of welding line coordinate in welding robot, and teaching method of offset value in multi-layer build up welding of welding robot - Google Patents

Teaching method of welding line coordinate in welding robot, and teaching method of offset value in multi-layer build up welding of welding robot Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a teaching method of welding line coordinates in a welding robot capable of improving efficiency in teaching work of offset values in welding lines after second pass when performing the teaching method of the offset values in multi-layer build up welding. <P>SOLUTION: The teaching method of welding line coordinates in the welding robot includes the steps of: setting ground welding line coordinates by defining a line connected by each teaching point in a first pass of multi-layer build up welding as a welding line to move a welding torch to a teaching point position of an m-th point in the first pass based on the ground welding line coordinates; moving the welding torch to an offset scheduled position corresponding to each pass after a second pass from the teaching point position of the m-th point in the first pass based on the ground welding line coordinates; and teaching the position of the welding torch every time when the welding torch moves to the offset scheduled position in each pass to record the difference between the position or posture of the first pass as an offset value based on the ground welding line coordinates in each pass after the second pass. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法に関する。   The present invention relates to a method for teaching welding line coordinates in a welding robot and a method for teaching an offset value in multi-layer welding of a welding robot.

厚板構造物の溶接で行われている多層盛溶接では、溶接区間を複数パスで繰り返し溶接する。そのため、各パスの教示点をすべて教示していては教示作業が膨大となるため、最下層の1パスの各教示点のみ教示し、2パス目以降は、1パス目の各教示点にオフセット値を加えることにより、教示作業の軽減が行われている。このオフセット値は、1パス目の各教示点での溶接線座標基準で指定される。   In multi-layer welding, which is performed by welding thick plate structures, the welding section is repeatedly welded in multiple passes. Therefore, teaching all the teaching points of each pass makes the teaching work enormous, so only the teaching points of the lowermost one pass are taught, and the second and subsequent passes are offset to the teaching points of the first pass. The teaching work is reduced by adding a value. This offset value is specified on the basis of the weld line coordinate at each teaching point in the first pass.

溶接線座標のX,Y軸は、図9に示すように教示点での溶接トーチのトーチ姿勢に依存しており、すなわち、溶接線座標のX軸をトーチ中心軸と一致させるようにしており、オフセット値と開先形状とは直接関係していない。そのため、オフセット値を決める場合、開先形状の図面から得られる理想的なオフセット値をそのまま採用することはできず、1パス目の教示点から2パス目や3パス目等の位置迄手動操作を行い、教示作業で決める必要がある。   The X and Y axes of the welding line coordinates depend on the torch attitude of the welding torch at the teaching point as shown in FIG. 9, that is, the X axis of the welding line coordinates is made to coincide with the torch center axis. The offset value and the groove shape are not directly related. Therefore, when determining the offset value, the ideal offset value obtained from the groove shape drawing cannot be adopted as it is, and it is manually operated from the teaching point of the first pass to the position of the second pass or the third pass. It is necessary to decide by teaching work.

なお、特許文献1では、レーザセンサを用いた多層盛溶接方法が開示されており、前記レーザセンサで開先形状を検出し、自動で溶接条件や2パス目以降のオフセット等の多層盛溶接条件を生成するようにしている。
特開平8−118022号公報
Patent Document 1 discloses a multi-layer welding method using a laser sensor. A groove shape is detected by the laser sensor, and multi-layer welding conditions such as a welding condition and an offset after the second pass are automatically detected. Is generated.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-118022

上記のように1パス目の教示点から2パス目や3パス目等の教示点に溶接トーチを手動操作により移動させて行う教示作業では、溶接線座標の下で手動操作するが、従来の溶接線座標は、溶接線を含む軸方向と、トーチ中心軸等の軸方向により設定される。ところが、溶接線以外の軸方向は開先形状とは関係なくトーチ姿勢に依存しているため、手動操作がしずらい問題があった。   As described above, in the teaching work performed by manually moving the welding torch from the teaching point of the first pass to the teaching point of the second pass or the third pass, the manual operation is performed under the welding line coordinates. The weld line coordinates are set according to an axial direction including the weld line and an axial direction such as a torch center axis. However, since the axial directions other than the weld line depend on the torch posture regardless of the groove shape, there is a problem that manual operation is difficult.

なお、特許文献1は、レーザセンサ等を用いて開先形状を検出し、自動で溶接条件、オフセット値を設定するようにしているが、このような場合は、オフセット値が溶接線座標であるかどうかは問題にはならない。しかし、このように自動で溶接条件や2パス目以降のオフセット等の多層盛溶接条件生成機能を持たないアーク溶接ロボットでは、教示操作によりオフセット値を決めてやる必要がある。   In Patent Document 1, the groove shape is detected using a laser sensor or the like, and the welding condition and the offset value are automatically set. In such a case, the offset value is a weld line coordinate. It doesn't matter. However, an arc welding robot that does not have a function for generating welding conditions and a multi-layer welding condition such as an offset after the second pass automatically needs to determine an offset value by a teaching operation.

本発明の目的は、自動でオフセット値の生成機能を持たないアーク溶接ロボットにおいて、多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を提供することにある。   An object of the present invention is to perform an offset value teaching work efficiency in the second and subsequent passes when executing an offset value teaching method in multi-layer welding in an arc welding robot that does not have an automatic offset value generation function. An object of the present invention is to provide a method of teaching an offset value in multi-layer welding of a welding robot that can improve the welding speed.

又、本発明の他の目的は、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、好適に溶接線座標を設定することができる溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a welding line coordinate teaching method in a welding robot that can suitably set the welding line coordinates when executing the offset value teaching method in multi-layer welding of a welding robot. There is.

上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、溶接線を教示し、前記溶接線上の軸に直交するとともに開先形状に関係し、非トーチ中心軸である基準軸を教示するステップと、前記教示された溶接線上の軸と基準軸の両軸に共に直交する軸からなる溶接線座標を設定するステップを含む溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法を要旨とするものである。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 teaches a weld line, teaches a reference axis that is perpendicular to the axis on the weld line and related to a groove shape, and is a non-torch central axis. And a teaching method of welding line coordinates in a welding robot including a step of setting welding line coordinates composed of axes orthogonal to both of the axis on the taught welding line and the reference axis. .

請求項2の発明は、請求項1において、前記基準軸が、前記開先形状を形成する面に含まれる軸、又は前記開先形状を形成する面間に位置する軸であることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2において、前記溶接線上の軸が、溶接線上の1つの教示点と、該教示点に隣り合う教示点で教示されることを特徴とする。
The invention of claim 2 is characterized in that, in claim 1, the reference axis is an axis included in a surface forming the groove shape, or an axis positioned between the surfaces forming the groove shape. To do.
The invention of claim 3 is characterized in that, in claim 2, the axis on the weld line is taught at one teaching point on the welding line and a teaching point adjacent to the teaching point.

請求項4の発明は、請求項1又は請求項2において、前記基準軸が、絶対座標系における大地と直交する軸と平行であることを特徴とする。
請求項5の発明は、多層盛溶接の1パス目の各教示点で結ばれる線を溶接線とし、請求項1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法で溶接線座標を設定する第1ステップと、前記1パス目のm(m=1,……M)点目の教示点位置に前記溶接線座標を基準にして溶接トーチを手動操作で移動する第2ステップと、1パス目のm点目の教示点位置から2パス目以降の各パスの対応するオフセット予定位置へ前記溶接線座標を基準にして前記溶接トーチを手動操作で移動させ、前記各パスにおけるオフセット予定位置に前記溶接トーチが移動する毎に、該溶接トーチの位置を教示し、1パス目の位置姿勢との差分を、2パス目以降の各パスにおける前記溶接線座標を基準にしたオフセット値として記録する第3ステップを含むことを特徴とする溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を要旨とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the reference axis is parallel to an axis orthogonal to the ground in the absolute coordinate system.
According to a fifth aspect of the present invention, a line connected at each teaching point in the first pass of multi-layer welding is a welding line, and the welding line coordinates of the welding robot according to any one of the first to fourth aspects are defined. The first step of setting the welding line coordinates by the teaching method, and manually operating the welding torch at the teaching point position of the m (m = 1,... M) point of the first pass with reference to the welding line coordinates. The second step of moving and the welding torch is manually moved from the m-th teaching point position of the first pass to the corresponding offset planned position of each of the second and subsequent passes based on the welding line coordinates. Each time the welding torch moves to the expected offset position in each pass, the position of the welding torch is taught, and the difference from the position and orientation of the first pass is determined as the welding line coordinates in each pass after the second pass. As an offset value based on It is an gist methods taught offset value in multipass welding of a welding robot, characterized in that it comprises a third step of.

請求項6の発明は、請求項5において、前記第2ステップで、1パス目のm点目の教示位置に移動した際に、m点から(m+1)点方向を新たな溶接線上の軸として溶接線上の軸を設定して、溶接線座標を更新することを特徴とする。   The invention of claim 6 is the invention according to claim 5, wherein when moving to the m-th teaching position in the first pass in the second step, the (m + 1) -point direction from the m-point is set as a new axis on the weld line. An axis on the weld line is set, and the weld line coordinates are updated.

請求項1の発明によれば、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値を教示する際、好適に溶接線座標を設定することができる。
請求項2の発明によれば、基準軸が開先形状を形成する面に含まれる軸、又は開先形状を形成する面間に位置する軸である溶接線座標を好適に設定することができる。
According to the first aspect of the present invention, when teaching the offset value in the multi-layer welding of the welding robot, the welding line coordinates can be suitably set.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to suitably set the welding line coordinates that are axes included in the surface where the reference axis forms the groove shape, or an axis located between the surfaces forming the groove shape. .

請求項3の発明によれば、溶接線上の軸が、溶接線上の1つの教示点と、該教示点に隣り合う教示点とで教示されることにより溶接線座標を好適に設定することができる。
請求項4の発明によれば、絶対座標系における大地と直交する軸を基準軸とした溶接線座標を好適に設定することができる。
According to the invention of claim 3, the welding line coordinates can be suitably set by teaching the axis on the welding line by one teaching point on the welding line and a teaching point adjacent to the teaching point. .
According to the invention of claim 4, it is possible to suitably set the welding line coordinates with the axis orthogonal to the ground in the absolute coordinate system as the reference axis.

請求項5の発明によれば、自動でオフセット値の生成機能を持たないアーク溶接ロボットにおいて、多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。   According to the invention of claim 5, in the arc welding robot that does not have an automatic offset value generation function, when the offset value teaching method in multi-layer welding is executed, the offset value teaching in the second and subsequent passes is taught. Work efficiency can be improved.

請求項6の発明によれば、溶接線が非直線である場合に、隣接する教示点間を結ぶ線を新たな溶接線上の軸を設定することにより溶接線座標を更新でき、更新後の溶接線座標を基準にして2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。   According to the invention of claim 6, when the welding line is non-linear, the welding line coordinates can be updated by setting the axis on the new welding line as a line connecting adjacent teaching points, and the welding after the update It is possible to improve the efficiency of teaching the offset value in the weld line after the second pass with reference to the line coordinates.

本実施形態で使用する座標系について説明する。
図6は、マニピュレータ11に関するワールド座標系、ロボットベース座標系、ツール座標系及び溶接線座標系からなる各座標系との関係を図示した座標系関係図である。同図に示すように、マニピュレータ11はリンクL0〜L6と、関節軸K1〜K6を有する。
A coordinate system used in this embodiment will be described.
FIG. 6 is a coordinate system relationship diagram illustrating the relationship between each coordinate system including the world coordinate system, the robot base coordinate system, the tool coordinate system, and the weld line coordinate system regarding the manipulator 11. As shown in the figure, the manipulator 11 has links L0 to L6 and joint axes K1 to K6.

(ワールド座標系XΣ−YΣ−ZΣ
図6に示すように、ワールド座標系XΣ−YΣ−ZΣは、地面を基準にした座標系で、原点が地面に任意に定められた基準位置Σに設定され、重力の作用する向きと逆方向がZΣ軸とされ、水平面が基準面XΣ−YΣとした右手直交座標系である。ワールド座標系は絶対座標系に相当する。
(World coordinate system X Σ -Y Σ -Z Σ )
As shown in FIG. 6, the world coordinate system X Σ -Y Σ -Z Σ is a coordinate system based on the ground, and the origin is set at a reference position Σ arbitrarily determined on the ground, and the direction in which gravity acts Is a right-handed orthogonal coordinate system in which the opposite direction is the ZΣ axis and the horizontal plane is the reference plane X Σ -Y Σ . The world coordinate system corresponds to the absolute coordinate system.

(ロボットベース座標系Xw−Yw−Zw)
ロボットベース座標系(ベース座標系ともいう)Xw−Yw−Zwは、原点がマニピュレータ11の基準位置Wに設定され、マニピュレータ11が据え付けられたときのマニピュレータ11の底面と平行な水平面が基準面Xw−Ywとされ、基準面Xw−Ywからマニピュレータ11に向かう方向がZw軸とされた右手直交座標系である。
(Robot base coordinate system Xw-Yw-Zw)
A robot base coordinate system (also referred to as a base coordinate system) Xw-Yw-Zw has an origin set at a reference position W of the manipulator 11, and a horizontal plane parallel to the bottom surface of the manipulator 11 when the manipulator 11 is installed has a reference plane Xw. This is a right-handed orthogonal coordinate system in which the direction from the reference plane Xw-Yw to the manipulator 11 is the Zw axis.

(ツール座標系Xt−Yt−Zt)
ツール座標系Xt−Yt−Ztは、原点がトーチ先端位置Tに設定され、トーチ先端位置Tからトーチ中心軸に沿った方向、すなわちマニピュレータ11のリンクのトーチ取付位置に向かう方向がZt軸とされた右手直交座標系である。
(Tool coordinate system Xt-Yt-Zt)
In the tool coordinate system Xt-Yt-Zt, the origin is set at the torch tip position T, and the direction from the torch tip position T along the torch center axis, that is, the direction toward the torch mounting position of the link of the manipulator 11 is the Zt axis. It is a right-handed orthogonal coordinate system.

(大地溶接線座標系Xs−Ys−Zs)
大地溶接線座標系Xs−Ys−Zsは、原点が現在の溶接位置Sとされ、この溶接位置Sにおける溶接進行方向をZs軸とし、溶接位置Sを含み溶接進行方向軸Zsと直交する平面を溶接線直交平面Xs−Ysとする。又、大地溶接線座標系Xs−Ys−Zsは、重力の作用する向きと逆方向に向かうZΣ軸を含み溶接線直交平面Xs−Ysと直交する平面を溶接線垂直平面Xs−Zsとし、溶接線直交平面Xs−Ys及び溶接線垂直平面Xs−Zsに直交する平面を溶接線水平平面Ys−Zsとする右手直交座標系である。
(Ground weld line coordinate system Xs-Ys-Zs)
In the ground weld line coordinate system Xs-Ys-Zs, the origin is the current welding position S, the welding progress direction at this welding position S is the Zs axis, and the plane including the welding position S and perpendicular to the welding progress direction axis Zs is a plane. The weld line orthogonal plane is Xs-Ys. Further, the earth welding seam coordinate system Xs-Ys-Zs may be the acting direction and a plane perpendicular to the weld line perpendicular plane Xs-Ys include Z sigma axis toward the opposite direction of gravity and the weld line vertical plane Xs-Zs, It is a right-handed orthogonal coordinate system in which the plane orthogonal to the weld line orthogonal plane Xs-Ys and the weld line vertical plane Xs-Zs is the weld line horizontal plane Ys-Zs.

ここで、大地溶接線座標は、溶接継手の開先形状に関係して設定されている。
具体的には、重力の作用する向きと逆方向に向かうワールド座標系のZΣ軸に平行であるとともに1パス目の教示点を通過するXs軸(基準軸)が、開先形状を形成する母材の一対の面間に位置するか、或いは、前記開先形状を形成する母材の面に含まれるように、大地溶接線座標が設定されている。この場合、開先形状は、例えば、T継手、すみ肉継手、V形,レ形等を挙げることができる。
Here, the ground weld line coordinates are set in relation to the groove shape of the weld joint.
Specifically, an Xs axis (reference axis) that is parallel to the Z Σ axis of the world coordinate system that goes in the opposite direction to the direction in which gravity acts and that passes through the first-pass teaching point forms a groove shape. The ground weld line coordinates are set so as to be positioned between the pair of surfaces of the base material or included in the surface of the base material forming the groove shape. In this case, examples of the groove shape include a T joint, a fillet joint, a V shape, and a ledge shape.

なお、本実施形態では、図4に示すように、すみ肉継手を形成するために一対の板状のワーク16が互いに直交するように配置されて、開先形状を形成する一方のワーク(母材)16の面が、Xs軸を含むように配置されている。又、1パス目の教示点は、Zs軸が合致する溶接線上となる。   In this embodiment, as shown in FIG. 4, a pair of plate-like workpieces 16 are arranged so as to be orthogonal to each other to form a fillet joint, and one workpiece (mother) forming a groove shape is formed. The surface of the (material) 16 is arranged so as to include the Xs axis. The teaching point in the first pass is on the weld line where the Zs axis coincides.

(各座標系の関係)
トーチ先端位置Tは、リンクL0〜L6のそれぞれの長さと関節軸K1〜K6のそれぞれの関節角度との機械的構造から定まる。ワールド座標系XΣ−YΣ−ZΣとロボットベース座標系Xw−Yw−Zwとツール座標系Xt−Yt−Ztとの位置姿勢関係は、Twt=Twb×Tbtで示される。
(Relationship between each coordinate system)
The torch tip position T is determined from the mechanical structure of the lengths of the links L0 to L6 and the joint angles of the joint axes K1 to K6. The position and orientation relationship between the world coordinate system X Σ -Y Σ -Z Σ a robot-base coordinate system Xw-Yw-Zw and the tool coordinate system Xt-Yt-Zt is represented by Twt = Twb × Tbt.

ここで、Twt,Twb,Tbtは下記の通りである。
Twt:ワールド座標系に対するツール座標系の位置姿勢関係、
Twb:ワールド座標系に対するロボットベース座標系の位置姿勢関係、
Tbt:ロボットベース座標系に対するツール座標系の位置姿勢関係。
Here, Twt, Twb, and Tbt are as follows.
Twt: Position and orientation relationship of the tool coordinate system with respect to the world coordinate system,
Twb: Position and orientation relationship of the robot base coordinate system with respect to the world coordinate system
Tbt: Position and orientation relationship of the tool coordinate system with respect to the robot base coordinate system.

通常、マニピュレータ11は地面に固定して使用されるため、ワールド座標系とロボットベース座標系との位置姿勢関係は変わらない。そのために、Twbは一定である。このため、ロボットベース座標系に対するツール座標系の位置姿勢関係Tbtはマニピュレータ11の各軸位置から演算できる。   Usually, since the manipulator 11 is used while being fixed to the ground, the position and orientation relationship between the world coordinate system and the robot base coordinate system does not change. Therefore, Twb is constant. For this reason, the position and orientation relationship Tbt of the tool coordinate system with respect to the robot base coordinate system can be calculated from the position of each axis of the manipulator 11.

なお、大地溶接線座標と、ロボットベース座標系との関係は後述する。
次に、本発明の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を具体化した実施形態を図1〜図5を参照して説明する。
The relationship between the ground weld line coordinates and the robot base coordinate system will be described later.
Next, an embodiment in which the teaching method of the welding line coordinates in the welding robot of the present invention and the teaching method of the offset value in the multi-layer welding of the welding robot will be described with reference to FIGS.

図1はアーク溶接ロボット及びそのロボット制御装置RCの構成を示す概略図である。
溶接ロボットのロボット制御装置RCは、ワーク16に対してアーク溶接を自動で行うように制御するものであり、溶接作業を行う6軸(すなわち、6個の関節軸)のマニピュレータ11と、マニピュレータ11を制御するロボット制御装置RCを備える。ロボット制御装置RCには、可搬式操作部としてのティーチペンダントTPが接続されている。ティーチペンダントTPの操作面には図示しないキーボード及び液晶ディスプレイ等からなる表示装置が設けられている。前記キーボードには、モード指定キー、座標系指定キー等の各種キーが設けられている。又、前記キーボードにより各種の教示データがロボット制御装置RCに入力される。マニピュレータ11は、フロア等に固定されるベース部材12と、複数の軸を介して連結された複数のアーム13(前述のリンクに相当する)とを備える。最も先端側に位置するアーム13の先端部には、作業ツールとしての溶接トーチ14が設けられる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an arc welding robot and its robot controller RC.
The robot controller RC of the welding robot controls the workpiece 16 so that arc welding is automatically performed on the workpiece 16, and includes a six-axis (that is, six joint axes) manipulator 11 that performs a welding operation, and a manipulator 11. A robot controller RC for controlling A teach pendant TP as a portable operation unit is connected to the robot controller RC. A display device including a keyboard and a liquid crystal display (not shown) is provided on the operation surface of the teach pendant TP. The keyboard is provided with various keys such as a mode designation key and a coordinate system designation key. Further, various teaching data are input to the robot controller RC by the keyboard. The manipulator 11 includes a base member 12 fixed to a floor or the like, and a plurality of arms 13 (corresponding to the links described above) connected via a plurality of shafts. A welding torch 14 as a work tool is provided at the distal end portion of the arm 13 located on the most distal side.

溶接トーチ14は、溶加材としてのワイヤ15を内装し、図示しない送給装置によって送り出されたワイヤ15の先端とワーク16との間にアークを発生させ、その熱でワイヤ15を溶着させることによりワーク16に対して溶接を施す。アーム13間には複数のモータ(図示しない)が配設されており、該モータの駆動によって溶接トーチ14を並進、回転に自在に移動できるように構成されている。   The welding torch 14 includes a wire 15 as a filler material, generates an arc between the tip of the wire 15 fed by a feeding device (not shown) and the work 16, and welds the wire 15 with the heat. By doing so, the workpiece 16 is welded. A plurality of motors (not shown) are disposed between the arms 13, and the welding torch 14 can be freely moved in translation and rotation by driving the motors.

図3に示すようにロボット制御装置RCは、CPU(中央処理装置)20や、マニピュレータ11を制御するための各種プログラム等を記憶する書換可能なEEPROM21や、作業メモリとなるRAM22や、各種データを記憶する書換可能な不揮発性メモリからなる記憶部23を備える。又、ロボット制御装置RCは、マニピュレータ11の前記モータを制御するサーボドライバ24を備え、予め設定された教示データを含む各種プログラムにより、マニピュレータ11を制御して、溶接時における溶接トーチ14の位置、及び姿勢を変えることが可能である。   As shown in FIG. 3, the robot controller RC stores a CPU (central processing unit) 20, a rewritable EEPROM 21 that stores various programs for controlling the manipulator 11, a RAM 22 that serves as a work memory, and various data. A storage unit 23 composed of a rewritable nonvolatile memory is provided. The robot controller RC includes a servo driver 24 for controlling the motor of the manipulator 11, and controls the manipulator 11 by various programs including preset teaching data, and the position of the welding torch 14 during welding, It is possible to change the posture.

次に、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示手順を図5を参照して説明する。図5は、多層盛溶接におけるオフセット値の教示手順のフローチャートである。なお、本実施形態での溶接継手は、2つの母材が直角に組み合わされたT継手やすみ肉継手を対象としている。   Next, the teaching procedure of the offset value in the multi-layer welding of the welding robot will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of an offset value teaching procedure in multi-layer welding. In addition, the welded joint in this embodiment is intended for a T-joint or fillet joint in which two base materials are combined at a right angle.

ステップ(以下、STという)1では、オペレータは、ワーク16の1パス目の溶接経路からM個の教示点を決定し、ティーチペンダントTPからの入力によってマニピュレータ11を作動させる。そして、ワーク16上の各教示点に溶接トーチ14が達する毎に、その各教示点において溶接トーチ14のワーク16に対する位置姿勢を教示する。このようにして1パス目のM個の教示点を教示することにより溶接線を教示する。この1パス目の各教示点では、ロボットベース座標系で溶接トーチ14の位置姿勢が教示される。なお、各教示点間毎に、ティーチペンダントTPにより溶接トーチ動作緒言及び溶接条件緒言等も入力される。   In step (hereinafter referred to as ST) 1, the operator determines M teaching points from the welding path of the first pass of the workpiece 16 and operates the manipulator 11 by input from the teach pendant TP. Each time the welding torch 14 reaches each teaching point on the workpiece 16, the position and orientation of the welding torch 14 relative to the workpiece 16 are taught at each teaching point. In this way, the weld line is taught by teaching M teaching points in the first pass. At each teaching point in the first pass, the position and orientation of the welding torch 14 are taught in the robot base coordinate system. In addition, for each teaching point, a teaching torch operation instruction, a welding condition instruction, and the like are also input by the teach pendant TP.

次のST2では、オペレータは、ティーチペンダントTPのキーボードの座標系指定キーにより、溶接線座標の選択を行う。ここでは、オペレータは大地溶接線座標を選択するべく、ワールド座標系のZΣ軸と平行であるXs軸を基準軸として選択する。前記基準軸であるXs軸は、溶接トーチ14の中心軸を通過しない非トーチ中心軸に相当する。 In the next ST2, the operator selects the weld line coordinates using the coordinate system designation key on the keyboard of the teach pendant TP. Here, the operator selects the Xs axis parallel to the Z Σ axis of the world coordinate system as a reference axis in order to select the ground weld line coordinates. The Xs axis that is the reference axis corresponds to a non-torch central axis that does not pass through the central axis of the welding torch 14.

この選択されたST2でのXs軸の選択結果は、ロボット制御装置RCの記憶部23に記憶される。ここでは後述する手動操作のための基準座標となる大地溶接線座標のXs軸が選択されたことになる。又、併せて、ロボット制御装置RCは、大地溶接線座標のZs軸をST1で得られた溶接線から得る。例えば、1パス目の第1教示点と第2教示点とを結ぶ直線に基づいてZs軸を算出する。この場合、1パス目の第1教示点と第2教示点に限定されるものではなく、第2教示点と第3教示点のように互いに隣り合う教示点同士を結ぶ直線であればよい。   The selection result of the Xs axis at the selected ST2 is stored in the storage unit 23 of the robot controller RC. Here, the Xs axis of the ground weld line coordinate serving as a reference coordinate for manual operation described later is selected. At the same time, the robot controller RC obtains the Zs axis of the ground weld line coordinates from the weld line obtained in ST1. For example, the Zs axis is calculated based on a straight line connecting the first teaching point and the second teaching point in the first pass. In this case, the teaching point is not limited to the first teaching point and the second teaching point in the first pass, and may be a straight line connecting adjacent teaching points such as the second teaching point and the third teaching point.

次のST3〜STn+2は、2パス目以降の各パスにおける教示処理であり、1パス目の第1教示点から第M教示点迄繰り返して行われる処理である。なお、第1教示点,…,第M教示点は溶接開始点から溶接終了点側にカウントしたときの教示点の順位を示している。 The next ST3 to STn + 2 are teaching processes in the second and subsequent passes, and are repeated from the first teaching point to the Mth teaching point in the first pass. The first teaching point,..., Mth teaching point indicates the order of teaching points when counted from the welding start point to the welding end point side.

以下、ST4〜STn+2を、1パス目の第1教示点(この場合はm=1)に対応した2パス目以降の各パスにおける処理として説明する。
ST4においては、オペレータは1パス目の第1教示点目にティーチペンダントTPを使用して、溶接トーチ14を手動による再生運転操作で移動する。次にST5において、オペレータは第1教示点から第2教示点方向(この場合は、m点からm+1点方向)をZs軸としてティーチペンダントTPで入力する。この入力により、ロボット制御装置RCはST2で選択したXs軸と、入力されたZs軸とにより第1教示点における大地溶接線座標を更新する。
Hereinafter, ST4 to STn + 2 will be described as processing in the second and subsequent passes corresponding to the first teaching point of the first pass (in this case, m = 1).
In ST4, the operator moves the welding torch 14 by manual regeneration operation using the teach pendant TP at the first teaching point of the first pass. Next, in ST5, the operator inputs the teaching point direction from the first teaching point (in this case, the direction from m point to m + 1 point) with the teach pendant TP as the Zs axis. With this input, the robot controller RC updates the ground weld line coordinates at the first teaching point with the Xs axis selected in ST2 and the input Zs axis.

ここで、大地溶接線座標の算出を図2を参照して説明する。
上記のようにm点からm+1点方向(上記の例では第1教示点から第2教示点方向)を軌道Q1Q2とすると、大地溶接線座標の軌道Q1Q2がロボットベース座標系基準で教示されて、大地溶接線座標のXs軸がワールド座標のZΣ軸方向と指定された場合、大地溶接線座標は以下に示すように算出される。
Here, the calculation of the ground weld line coordinates will be described with reference to FIG.
As described above, when the trajectory Q1Q2 is the direction from m point to m + 1 point (in the above example, the first teaching point direction to the second teaching point direction), the trajectory Q1Q2 of the ground weld line coordinates is taught on the basis of the robot base coordinate system, When the Xs axis of the ground weld line coordinates is designated as the Z Σ axis direction of the world coordinates, the ground weld line coordinates are calculated as follows.

ロボットベース座標系からみたワールド座標の姿勢がwΣ(=[wΣwΣwΣ])で与えられると、求める大地溶接線座標(=[wn、wo、wa])は次式で与えられる。 If the orientation of the world coordinates as seen from the robot base coordinate system is given by w X Σ (= [ w n Σ , w o Σ , w a Σ ]), the ground weld line coordinates to be calculated (= [ w n, w o, w a]) is given by:

wa=ベクトルQ1Q2/|ベクトルQ1Q2|
wo=wa × wΣ/|wa × wΣ|
wn=wo × wa/|wo × wa|
ここで、wa、wΣwo、wn、wΣwΣ、はベクトルであり、「×」は外積を表わしている。
w a = vector Q1Q2 / | vector Q1Q2 |
w o = w a × w a Σ / | w a × w a Σ |
w n = w o × w a / | w o × w a |
Here, w a, w a Σ , w o, w n, w n Σ , and w o Σ are vectors, and “×” represents an outer product.

話をフローチャートに戻して、ST6では、オペレータはティーチペンダントTPを使用してジョグ送りモードを選択し、ジョグ送りで、すなわち、手動操作でマニピュレータ11を動作させて溶接トーチ14を2パス目のオフセット予定位置に位置させる。   Returning to the flowchart, in ST6, the operator selects the jog feed mode using the teach pendant TP, and operates the manipulator 11 by jog feed, that is, by manual operation to offset the welding torch 14 in the second pass. Place it at the planned position.

この手動操作の際、オペレータは1パス目における第1教示点(この場合はm=1)に対応する2パス目のオフセット予定位置に移動させるように、本実施形態の開先形状の設計図面から得られる理想的なオフセット値(以下、このオフセット値を目標オフセット値という)に基づき、移動操作する。   At the time of this manual operation, the design drawing of the groove shape of the present embodiment is such that the operator moves to the planned offset position of the second pass corresponding to the first teaching point (m = 1 in this case). The moving operation is performed based on the ideal offset value obtained from (hereinafter, this offset value is referred to as a target offset value).

この目標オフセット値は、1パス目の第1教示点からのオフセットの値であり、大地溶接線座標系の座標値で設定されている。そして、ティーチペンダントTPの表示装置(図示しない)には、マニピュレータ11の各関節軸に設けられた図示しないロータリーエンコーダ等の角度センサの検出値(回転角度)とリンクのそれぞれの長さに基づいて算出されて得られた溶接トーチ14の位置が、大地溶接線座標系の座標値で表示される。オペレータは、ティーチペンダントTPの表示装置で表示された溶接トーチ14の大地溶接線座標系のその時々の座標値を参照して、マニピュレータ11の手動操作を行い、溶接トーチ14を2パス目のオフセット予定位置に位置させる。   This target offset value is an offset value from the first teaching point in the first pass, and is set as a coordinate value in the ground weld line coordinate system. The display device (not shown) of the teach pendant TP is based on the detected value (rotation angle) of an angle sensor such as a rotary encoder (not shown) provided on each joint shaft of the manipulator 11 and the length of each link. The calculated position of the welding torch 14 is displayed as coordinate values in the ground weld line coordinate system. The operator manually operates the manipulator 11 with reference to the coordinate values of the ground welding line coordinate system of the welding torch 14 displayed on the display device of the teach pendant TP, and offsets the welding torch 14 in the second pass. Place it at the planned position.

このようにして溶接トーチ14を2パス目のオフセット予定位置に位置させた後、ST7において、ティーチペンダントTPの操作面に設けられた記憶キー(図示しない)を押下することにより、1パス目の第1教示点に対応する2パス目における溶接トーチ14の教示点での位置姿勢が記憶部23に記憶される。併せて、ロボット制御装置RCは、1パス目の第1教示点と2パス目の対応する教示点における位置姿勢との差分が、オフセット値として記憶部23のファイルに記憶される。   After positioning the welding torch 14 at the planned offset position of the second pass in this way, in ST7, a memory key (not shown) provided on the operation surface of the teach pendant TP is pressed, so that the first pass The position and orientation at the teaching point of the welding torch 14 in the second pass corresponding to the first teaching point is stored in the storage unit 23. At the same time, the robot controller RC stores the difference between the first teaching point in the first pass and the position and orientation at the corresponding teaching point in the second pass as an offset value in a file in the storage unit 23.

続いて、ST8では、オペレータはST6と同様にティーチペンダントTPを使用してジョグ送りモードを選択し、ジョグ送りで、すなわち、手動操作でマニピュレータ11を動作させて溶接トーチ14を3パス目のオフセット予定位置に位置させる。   Subsequently, in ST8, the operator selects the jog feed mode using the teach pendant TP in the same manner as ST6, and the manipulator 11 is operated by jog feed, that is, by manual operation, so that the welding torch 14 is offset in the third pass. Place it at the planned position.

この手動操作の際、オペレータは1パス目における第1教示点(この場合はm=1)に対応する3パス目のオフセット予定位置に移動させるように、本実施形態の開先形状の設計図面から得られる理想的な目標オフセット値に基づき、移動操作する。   At the time of this manual operation, the operator is moved to the planned offset position of the third pass corresponding to the first teaching point (in this case, m = 1) in the first pass. Based on the ideal target offset value obtained from

3パス目の目標オフセット値は、1パス目の第1教示点からのオフセットの値であり、大地溶接線座標系の座標値で2パス目と同様に設定されている。そして、ティーチペンダントTPの表示装置(図示しない)には、マニピュレータ11の各関節軸に設けられた図示しないロータリーエンコーダ等の角度センサの検出値(回転角度)とリンクのそれぞれの長さに基づいて算出されて得られた溶接トーチ14の位置が、大地溶接線座標系の座標値で表示される。オペレータは、前記表示装置で表示された溶接トーチ14の大地溶接線座標系のその時々の座標値を参照して、マニピュレータ11の手動操作を行い、溶接トーチ14を3パス目のオフセット予定位置に位置させる。   The target offset value of the third pass is a value of an offset from the first teaching point of the first pass, and is set in the same manner as the second pass with the coordinate value of the ground weld line coordinate system. The display device (not shown) of the teach pendant TP is based on the detected value (rotation angle) of an angle sensor such as a rotary encoder (not shown) provided on each joint shaft of the manipulator 11 and the length of each link. The calculated position of the welding torch 14 is displayed as coordinate values in the ground weld line coordinate system. The operator manually operates the manipulator 11 with reference to the coordinate values at the time of the ground welding line coordinate system of the welding torch 14 displayed on the display device, so that the welding torch 14 is set to the offset intended position in the third pass. Position.

このようにして溶接トーチ14を3パス目のオフセット予定位置に位置させた後、ST9において、ティーチペンダントTPの操作面に設けられた記憶キー(図示しない)を押下することにより、1パス目の第1教示点に対応する3パス目における溶接トーチ14の教示点での位置姿勢が記憶部23に記憶される。併せて、ロボット制御装置RCは、1パス目の第1教示点と3パス目の対応する教示点における位置姿勢との差分が、オフセット値として記憶部23のファイルに記憶される。   After positioning the welding torch 14 at the planned offset position for the third pass in this way, in ST9, a memory key (not shown) provided on the operation surface of the teach pendant TP is pressed to obtain the first pass. The position and orientation of the welding torch 14 at the teaching point in the third pass corresponding to the first teaching point is stored in the storage unit 23. In addition, the robot controller RC stores the difference between the first teaching point in the first pass and the position and orientation at the corresponding teaching point in the third pass in the file of the storage unit 23 as an offset value.

以下、2パス目、3パス目と同様にして、STでは、Nパス目の位置へ手動操作でマニピュレータ11を手動操作して溶接トーチ14をオフセット予定位置に位置させる。又、2パス目、3パス目と同様にして、STn+1では、ティーチペンダントTPの操作面に設けられた記憶キー(図示しない)を押下することにより、1パス目の第1教示点に対応するNパス目における溶接トーチ14の位置姿勢が記憶部23に記憶される。併せて、ロボット制御装置RCは、1パス目の第1教示点とNパス目の対応する教示点における位置姿勢との差分が、オフセット値として記憶部23のファイルに記憶される。 Hereinafter, second pass, third pass and in the same manner, the ST n, the manipulator 11 in the manual operation to the position of the N pass is manually operated to position the welding torch 14 to the offset predetermined position. Similarly to the second pass and the third pass, in ST n + 1 , by pressing a storage key (not shown) provided on the operation surface of the teach pendant TP, the first teaching point of the first pass The position and orientation of the welding torch 14 in the Nth pass corresponding to are stored in the storage unit 23. At the same time, the robot controller RC stores the difference between the first teaching point in the first pass and the position and orientation at the corresponding teaching point in the N pass in the file of the storage unit 23 as an offset value.

1パス目の第m教示点(この場合はm=1)に対応する多層盛溶接の全パスにおける教示点での溶接トーチ14のオフセット値の記録が終了すると、続く、STn+2では、1パス目の次の教示点(この場合はm=2)の教示処理のための準備がされて、ST3に戻る。 When recording of the offset value of the welding torch 14 at the teaching point in all the passes of multi-layer welding corresponding to the m-th teaching point in the first pass (in this case, m = 1) is completed, in ST n + 2 , Preparation for the teaching process of the next teaching point in the first pass (in this case, m = 2) is made, and the process returns to ST3.

ST3に戻ると、以下、同様にST4〜STn+2の操作や処理を繰り返す。
そして、最終的に1パス目の第M教示点に関するST4〜STn+2の操作や処理が終了してST3において、m>Mとなったとき、オペレータはこの一連の処理を終了する。
When returning to ST3, the operations and processes of ST4 to STn + 2 are similarly repeated.
Then, when the operation and processing of ST4 to STn + 2 regarding the Mth teaching point in the first pass are finally completed and m> M in ST3, the operator ends this series of processing.

又、上記のように構成された記憶部23のファイルに記憶された2パス目以上の各パスにおける各教示点における溶接トーチ14の位置姿勢(オフセット値)は、アーク溶接が行われる再生時には、ロボット制御装置RCにおいて下記のように算出される。   In addition, the position and orientation (offset value) of the welding torch 14 at each teaching point in each of the second and subsequent passes stored in the file of the storage unit 23 configured as described above is as follows during reproduction when arc welding is performed. The calculation is performed as follows in the robot controller RC.

1パス目の第M教示点の位置姿勢[P,R]とする。なお、1パス目の位置姿勢は基準座標系はロボットベース座標系である。
Nパス目の第M教示点のオフセット値を(x,y,z,a,b,c)とする。
It is assumed that the position and orientation [P, R] of the Mth teaching point in the first pass. In the first pass position and orientation, the reference coordinate system is the robot base coordinate system.
The offset value of the Mth teaching point in the Nth pass is (x, y, z, a, b, c).

1パス目のM,M+1の2教示点から、ロボットベース座標系で大地溶接線座標[wn、wo、wa、wM]を算出する。
Nパス目の第M教示点の位置Pは、
P=wMwn・x+wo・y+wa・z
となる。
The first pass M, from 2 teaching points M + 1, calculated ground welding seam coordinates [w n, w o, w a, w P M] to a robot-base coordinate system.
The position P of the Mth teaching point on the Nth pass is
P = w P M + w n · x + w o · y + w a · z
It becomes.

Nパス目の第M教示点の姿勢Rは、
R=w・RPY(a,b,c)・ym
となる。ただし、
w=[wn、wo、wa]
ym=大地溶接線座標から見た1パス目のM教示点の姿勢
RPY(a,b,c)は、ロール、ピッチ、ヨー角による変換行列である。
The posture R of the Mth teaching point in the Nth pass is
R = w R y · RPY (a, b, c) · y R m
It becomes. However,
w R y = [ w n, w o, w a]
y R m = Attitude of M teaching point in the first pass as seen from the ground weld line coordinates
RPY (a, b, c) is a transformation matrix based on roll, pitch, and yaw angle.

(オフセット値の確認・手動修正)
なお、前記のようにして教示されたオフセット値の確認は、オペレータが、ティーチペンダントTPを使用して、記憶部23に格納した前記ファイルを読み出して1パス目の各教示点に溶接トーチ14を移動させた後、溶接トーチ14を2パス目以降の各パスのオフセット値を反映した教示点へ手動による再生運転操作することにより行われる。
(Check offset value / manual correction)
The offset value taught as described above is confirmed by the operator using the teach pendant TP to read the file stored in the storage unit 23 and place the welding torch 14 at each teaching point in the first pass. After the movement, the welding torch 14 is performed by manually performing a regeneration operation to the teaching point reflecting the offset value of each pass after the second pass.

なお、前記再生運転操作で、2パス目以降の各パスのオフセット値を反映した教示点を修正する場合、前述した2パス目以降の各パスでの手動による操作と同様に、オペレータは大地溶接線座標基準で手動操作し、希望するオフセット予定位置へ溶接トーチ14を移動させた後、記憶キーの操作を行う。このことによって、記憶部23の当該パスの教示点における溶接トーチ14の位置姿勢のオフセット値が修正される。   When the teaching point reflecting the offset value of each pass after the second pass is corrected in the regenerative operation, the operator is required to perform ground welding in the same manner as the manual operation in each pass after the second pass. The manual operation is performed on the basis of the line coordinates, the welding torch 14 is moved to the desired offset planned position, and then the storage key is operated. As a result, the offset value of the position and orientation of the welding torch 14 at the teaching point of the path in the storage unit 23 is corrected.

さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
(1) 本実施形態の溶接線教示方法は、図5に示すようにST1で溶接線を教示し、ST2で前記溶接線上のZs軸に直交するとともに開先形状に関係し、非トーチ中心軸であるXs軸(基準軸)を教示する。そして、ST5において、前記教示された溶接線上の軸であるZs軸とXs軸(基準軸)の両軸に共に直交するYs軸からなる大地溶接線座標(溶接線座標)を設定するようにした。
Now, according to this embodiment, there are the following features.
(1) The welding line teaching method according to the present embodiment teaches a welding line at ST1 as shown in FIG. 5, and is perpendicular to the Zs axis on the welding line and is related to the groove shape at ST2, and is a non-torch central axis. The Xs axis (reference axis) is taught. In ST5, a ground weld line coordinate (weld line coordinate) composed of a Ys axis that is orthogonal to both the Zs axis and the Xs axis (reference axis), which are axes on the taught line, is set. .

この結果、溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値を教示する際、好適に大地溶接線座標(溶接線座標)を設定することができる。
(2) 本実施形態の溶接線教示方法は、さらに、Xs軸(基準軸)が、開先形状を形成する面に含まれる軸であるようにした。この結果、Xs軸(基準軸)が開先形状を形成する面に含まれる軸である大地溶接線座標(溶接線座標)を好適に設定することができる。
As a result, when teaching the offset value in the multi-layer welding of the welding robot, the ground welding line coordinates (welding line coordinates) can be suitably set.
(2) In the welding line teaching method of the present embodiment, the Xs axis (reference axis) is an axis included in the surface forming the groove shape. As a result, it is possible to suitably set the ground weld line coordinates (weld line coordinates) that are axes included in the surface on which the Xs axis (reference axis) forms the groove shape.

(3) 本実施形態の溶接線教示方法は、図5に示すようにST5において、溶接線上の軸(Zs軸)が、溶接線上の1つの教示点(m点)と、該教示点(m点)に隣り合う教示点(m+1点)とで教示されることにより溶接線座標を好適に設定することができる。   (3) In the welding line teaching method of this embodiment, as shown in FIG. 5, in ST5, the axis on the welding line (Zs axis) is one teaching point (m point) on the welding line and the teaching point (m The welding line coordinates can be suitably set by being taught by the teaching point (m + 1 point) adjacent to the point).

(4) 本実施形態の溶接線教示方法では、Xs軸(基準軸)が、ワールド座標系(絶対座標系)における大地と直交するZΣ軸と平行となる。
この結果、絶対座標系における大地と直交する軸をXs軸(基準軸)とした溶接線座標を好適に設定することができる。
(4) In the welding line teaching method of the present embodiment, the Xs axis (reference axis) is parallel to the Z Σ axis orthogonal to the ground in the world coordinate system (absolute coordinate system).
As a result, it is possible to suitably set the welding line coordinates in which the axis orthogonal to the ground in the absolute coordinate system is the Xs axis (reference axis).

(5) 本実施形態の溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法では、第1ステップとして、多層盛溶接の1パス目の各教示点で結ばれる線を溶接線とし、前述した溶接線座標の教示方法で大地溶接線座標を設定するようにした。図5に示すようにST4において、第2ステップとして、1パス目のm(m=1,……M)点目の教示点位置に大地溶接線座標を基準にして溶接トーチ14を手動操作で移動するようにした。さらに、第3ステップとして、1パス目のm点目の教示点位置から2パス目以降の各パスの対応するオフセット予定位置へ前記大地溶接線座標を基準にして溶接トーチ14を手動操作で移動させるようにした(図5のST6,ST8,STn等を参照)。又、第3ステップとして、前記各パスにおけるオフセット予定位置に溶接トーチ14が移動する毎に、該溶接トーチ14の位置を教示し、1パス目の位置・姿勢との差分を、2パス目以降の各パスにおける前記大地溶接線座標を基準にしたオフセット値として記録するようにした(図5のST7,ST9,STn+1等を参照)。 (5) In the teaching method of the offset value in multi-layer welding of the welding robot of the present embodiment, as a first step, a line connected at each teaching point in the first pass of multi-layer welding is used as a welding line, and the above-described welding line. The ground welding line coordinates were set by the coordinate teaching method. As shown in FIG. 5, in ST4, as a second step, the welding torch 14 is manually operated at the teaching point position of the mth (m = 1,... M) point of the first pass with reference to the ground welding line coordinates. Moved. Further, as a third step, the welding torch 14 is manually moved from the teaching point position of the m-th pass of the first pass to the corresponding offset planned position of each pass after the second pass with reference to the ground weld line coordinates. and so as to (see ST6, ST8, ST n, etc. Figure 5). As the third step, every time the welding torch 14 moves to the expected offset position in each pass, the position of the welding torch 14 is taught, and the difference from the position / posture of the first pass is determined from the second pass onward. The offset values are recorded with reference to the ground weld line coordinates in each of the paths (see ST7, ST9, STn + 1, etc. in FIG. 5).

この結果、本実施形態によれば、自動でオフセット値の生成機能を持たないアーク溶接ロボットにおいて、多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法を実行する際、2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。   As a result, according to the present embodiment, in the arc welding robot having no automatic offset value generation function, when the offset value teaching method in the multi-layer welding is executed, the offset value in the second and subsequent weld lines is The efficiency of teaching work can be improved.

特に、ポジショナー等で溶接時の開先を上向きに位置決めされる、或いは、床面に置かれたワークなど、特定の方向に開先が向いている厚板の多層盛溶接の教示作業では、2パス目以降の教示点のオフセット値を教示(又は修正)する場合、トーチ姿勢に関係せず、開先形状に沿った方向に動作するため、教示作業の効率がアップできる。   In particular, in the teaching work of multilayer overlay welding of a thick plate whose groove is oriented in a specific direction, such as a workpiece placed on the floor surface, where the groove at the time of welding is positioned upward by a positioner or the like. When teaching (or correcting) the offset value of the teaching point after the pass, the teaching work can be performed more efficiently because it moves in the direction along the groove shape regardless of the torch posture.

(6) 本実施形態の溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法では、第2ステップとして、1パス目のm点目の教示位置に移動した際に、m点から(m+1)点方向を新たな溶接線上の軸として溶接線上の軸を設定して、大地溶接線座標を更新するようにした。   (6) In the teaching method of the offset value in the multi-layer welding of the welding robot of the present embodiment, as the second step, when moving to the m-th teaching position in the first pass, the direction from the m point to the (m + 1) point direction Set the axis on the weld line as the new axis on the weld line, and update the ground weld line coordinates.

この結果、溶接線が非直線である場合に、隣接する教示点間を結ぶ線を新たな溶接線上の軸を設定することにより大地溶接線座標を更新でき、更新後の溶接線座標を基準にして2パス目以降の溶接線におけるオフセット値の教示作業の効率アップを図ることができる。   As a result, when the weld line is non-linear, the ground weld line coordinate can be updated by setting the axis on the new weld line to the line connecting adjacent teaching points, and the weld line coordinate after the update is used as a reference. Thus, it is possible to improve the efficiency of teaching the offset value in the second and subsequent passes.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記実施形態では、6軸の溶接ロボットのマニピュレータ11は6軸としたが、6軸に限定されるものではなく、6軸以外のマニピュレータであってもよい。
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the above embodiment, the manipulator 11 of the 6-axis welding robot is 6-axis, but is not limited to 6-axis, and may be a manipulator other than 6-axis.

○ 前記実施形態では、図4のST2において、オペレータは基準軸としてXs軸を選択(教示)したが、非トーチ中心軸である大地溶接線座標系のYs軸を基準軸として選択(教示)するようにしてもよい。   In the above embodiment, in ST2 of FIG. 4, the operator selects (teaches) the Xs axis as the reference axis, but selects (teaches) the Ys axis of the ground weld line coordinate system that is the non-torch central axis as the reference axis. You may do it.

○ 前記実施形態では、すみ肉継手の場合において、大地溶接線座標を設定するようにした。しかし、溶接線座標は大地溶接線座標に限定されるものではない。例えば、上進溶接のように溶接線が大地の重力の作用する向きとは反対方向となる場合、大地溶接線座標の代わりに、溶接線座標のXs軸の方向を、該溶接線と直交する水平方向に向かうようにしてもよい。   In the above embodiment, the ground weld line coordinates are set in the case of the fillet joint. However, the weld line coordinates are not limited to the ground weld line coordinates. For example, when the weld line is in a direction opposite to the direction in which the gravity of the earth acts as in upward welding, the direction of the Xs axis of the weld line coordinate is orthogonal to the weld line instead of the ground weld line coordinate. You may make it go to a horizontal direction.

例えば、図7には、ワーク16の表面に、大地に対して垂直に上方に向かう断面レ字形の溝16aを有するレ開先(すなわち、レ形)が示されている。このレ開先の溝16aは、一対の内面16b、16cを有する。   For example, FIG. 7 shows a groove (that is, a clevis shape) having a groove 16a having a cross-sectionally-letter shape extending upwardly perpendicularly to the ground on the surface of the workpiece 16. The groove 16a at the groove has a pair of inner surfaces 16b and 16c.

この場合、前記実施形態のフローチャートのST1では、大地に対して垂直であって上方に向かう方向の溶接線が、1パス目の溶接線としてティーチペンダントTPにて教示される。続く、ST2においては、ティーチペンダントTPを使用して、1パス目の溶接線上の点P1と、点P1を水平に通過するとともにレ開先を形成する内面16cに含まれる軸線上の点P2を教示することにより、点P1・P2方向を溶接線座標のXs軸として教示すればよい。   In this case, in ST1 of the flowchart of the above-described embodiment, a weld line perpendicular to the ground and directed upward is taught by the teach pendant TP as a first-pass weld line. Subsequently, in ST2, using the teach pendant TP, a point P1 on the welding line of the first pass and a point P2 on the axis included in the inner surface 16c that passes through the point P1 horizontally and forms a groove are obtained. By teaching, the points P1 and P2 directions may be taught as the Xs axis of the welding line coordinates.

又、図8には、ワーク16の表面に、大地に対して垂直に上方に向かう断面V字形の溝17aを有するV開先(すなわち、V形)が示されている。このV開先の溝17aは、一対の内面17b、17cを有する。   Further, FIG. 8 shows a V groove (that is, a V shape) having a groove 17a having a V-shaped cross section that extends vertically upward on the surface of the work 16 with respect to the ground. The V groove groove 17a has a pair of inner surfaces 17b and 17c.

この場合、前記実施形態のフローチャートのST1では、大地に対して垂直であって上方に向かう方向の溶接線が、1パス目の溶接線としてティーチペンダントTPにて教示される。続く、ST2においては、ティーチペンダントTPを使用して、1パス目の溶接線上の点P1と、点P1を水平に通過するとともにV開先を形成する両内面17b,17c間に位置する軸線上の点P2を教示することにより、点P1・P2方向を溶接線座標のXs軸として教示すればよい。   In this case, in ST1 of the flowchart of the above-described embodiment, a weld line perpendicular to the ground and directed upward is taught by the teach pendant TP as a first-pass weld line. Subsequently, in ST2, using the teach pendant TP, the point P1 on the welding line of the first pass and the axis line between the two inner surfaces 17b and 17c passing through the point P1 and forming the V groove are formed. By teaching the point P2, the points P1 and P2 directions may be taught as the Xs axis of the weld line coordinates.

○ 前記実施形態では、図4のフローチャートのST4〜STn+1で説明したように2パス目以降の教示点のオフセット値を教示操作により得るようにしたが、下記のようにしてもよい。 In the above embodiment, as described in ST4 to STn + 1 in the flowchart of FIG. 4, the offset value of the teaching point after the second pass is obtained by the teaching operation, but it may be as follows.

溶接線座標としての大地溶接線座標の基準軸が開先形状に関係しているため、前述のような教示操作を行うことなく、2パス目以降の教示点のオフセット値を数値入力してもよい。この場合、予め、一般的な開先(例えば、すみ肉、V開先、レ開先等)に関する寸法を予め定めておいて、記憶部23に格納しておき、その寸法に基づいて開先形状をティーチペンダントTPの表示装置の画面に表示するようにオペレータはキーボード操作する。そして、前記表示装置の画面上において、2パス目以降の各教示点のオフセット値を大地溶接線座標系の数値で入力する。この入力されたオフセット値が記憶部23のファイルに格納される。   Since the reference axis of the ground weld line coordinates as the weld line coordinates is related to the groove shape, it is possible to input the offset value of the teaching point for the second and subsequent passes without performing the teaching operation as described above. Good. In this case, dimensions relating to a general groove (for example, fillet, V groove, lave groove, etc.) are determined in advance and stored in the storage unit 23, and the groove is based on the dimensions. The operator operates the keyboard to display the shape on the screen of the display device of the teach pendant TP. Then, on the screen of the display device, the offset value of each teaching point after the second pass is input as a numerical value in the ground weld line coordinate system. The input offset value is stored in a file in the storage unit 23.

なお、数値入力によって、2パス目以降の各パスのオフセット値を反映した教示点の位置を確認する場合は、前記実施形態と同様に手動による再生運転操作により行えばよい。
又、2パス目以降の教示点のオフセット値の数値入力が行われた後、該教示点のオフセット値の修正を行う場合には、前記実施形態と同様に教示操作により、行ったり、或いは、修正対象のファイルを読み出して、ティーチペンダントTPの表示装置の画面上でオフセット値を再入力するようにしてもよい。
In addition, when the position of the teaching point reflecting the offset value of each pass after the second pass is confirmed by numerical input, it may be performed by a manual regeneration operation as in the above embodiment.
Also, when the offset value of the teaching point is corrected after the numerical value of the teaching point offset value after the second pass is performed, it is performed by the teaching operation as in the above embodiment, or The file to be corrected may be read and the offset value may be re-input on the screen of the teach pendant TP display device.

本発明を具体化した一実施形態のアーク溶接ロボット及びそのロボット制御装置RCの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the arc welding robot and robot control apparatus RC of one Embodiment which actualized this invention. 大地溶接線座標、ロボットベース座標及びワールド座標の関係を示す概略図。Schematic which shows the relationship between a ground weld line coordinate, a robot base coordinate, and a world coordinate. ロボット制御装置RCのブロック図。The block diagram of robot controller RC. すみ肉溶接の説明図。Explanatory drawing of fillet welding. 多層盛溶接におけるオフセット値の教示手順のフローチャート。The flowchart of the teaching procedure of the offset value in multilayer overlay welding. マニピュレータ11に関するワールド座標系、ロボットベース座標系、ツール座標系及び溶接線座標系からなる各座標系との関係を図示した座標系関係図。FIG. 5 is a coordinate system relationship diagram illustrating the relationship between each coordinate system including a world coordinate system, a robot base coordinate system, a tool coordinate system, and a weld line coordinate system related to the manipulator 11. 他の実施形態の開先形状と溶接線座標との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the groove shape of other embodiment, and a weld line coordinate. 他の実施形態の開先形状と溶接線座標との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the groove shape of other embodiment, and a weld line coordinate. 従来の溶接線座標と開先形状との説明図。Explanatory drawing of the conventional weld line coordinate and groove shape.

符号の説明Explanation of symbols

11…マニピュレータ、12…ベース部材、13…アーム、14…溶接トーチ、16…ワーク、23…記憶部、RC…ロボット制御装置、Σ…ワールド座標系の基準位置、W…ロボットベース座標の基準位置、S…溶接位置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Manipulator, 12 ... Base member, 13 ... Arm, 14 ... Welding torch, 16 ... Workpiece, 23 ... Memory | storage part, RC ... Robot control apparatus, (Sigma) ... World coordinate system reference position, W ... Robot base coordinate reference position , S: welding position.

Claims (6)

溶接線を教示し、前記溶接線上の軸に直交するとともに開先形状に関係し、非トーチ中心軸である基準軸を教示するステップと、
前記教示された溶接線上の軸と基準軸の両軸に共に直交する軸からなる溶接線座標を設定するステップを含む溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法。
Teaching a weld line, teaching a reference axis that is orthogonal to the axis on the weld line and is related to the groove shape and is a non-torch central axis;
A method for teaching welding line coordinates in a welding robot, comprising the step of setting welding line coordinates composed of axes orthogonal to both the axis on the taught welding line and the reference axis.
前記基準軸が、前記開先形状を形成する面に含まれる軸、又は前記開先形状を形成する面間に位置する軸であることを特徴とする請求項1に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法。   2. The welding line in the welding robot according to claim 1, wherein the reference axis is an axis included in a surface forming the groove shape or an axis positioned between the surfaces forming the groove shape. Coordinate teaching method. 前記溶接線上の軸が、溶接線上の1つの教示点と、該教示点に隣り合う教示点で教示されることを特徴とする請求項2に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法。   3. The method for teaching welding line coordinates in a welding robot according to claim 2, wherein the axis on the welding line is taught at one teaching point on the welding line and a teaching point adjacent to the teaching point. 前記基準軸が、絶対座標系における大地と直交する軸と平行であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法。   3. The method for teaching welding line coordinates in a welding robot according to claim 1, wherein the reference axis is parallel to an axis orthogonal to the ground in the absolute coordinate system. 多層盛溶接の1パス目の各教示点で結ばれる線を溶接線とし、請求項1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載の溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法で溶接線座標を設定する第1ステップと、
前記1パス目のm(m=1,……M)点目の教示点位置に前記溶接線座標を基準にして溶接トーチを手動操作で移動する第2ステップと、
1パス目のm点目の教示点位置から2パス目以降の各パスの対応するオフセット予定位置へ前記溶接線座標を基準にして前記溶接トーチを手動操作で移動させ、前記各パスにおけるオフセット予定位置に前記溶接トーチが移動する毎に、該溶接トーチの位置を教示し、1パス目の位置・姿勢との差分を、2パス目以降の各パスにおける前記溶接線座標を基準にしたオフセット値として記録する第3ステップを含むことを特徴とする溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法。
The line connected by each teaching point in the first pass of multi-layer welding is a welding line, and the welding line coordinates are determined by the welding line coordinate teaching method in the welding robot according to any one of claims 1 to 4. A first step to set,
A second step of manually moving the welding torch to the teaching point position of the m-th (m = 1,... M) point of the first pass with reference to the welding line coordinates;
The welding torch is manually moved with reference to the welding line coordinates from the m-th teaching point position in the first pass to the corresponding offset planned position in the second and subsequent passes, and the offset is scheduled in each pass. Each time the welding torch moves to a position, the position of the welding torch is taught, and the difference from the position / posture of the first pass is an offset value based on the weld line coordinates in each pass after the second pass. The teaching method of the offset value in the multi-layer welding of the welding robot characterized by including the 3rd step recorded as.
前記第2ステップで、1パス目のm点目の教示位置に移動した際に、m点から(m+1)点方向を新たな溶接線上の軸として溶接線上の軸を設定して、溶接線座標を更新することを特徴とする請求項5に記載の溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法。   When moving to the m-th teaching position in the first step in the second step, the axis on the weld line is set with the direction from the m point to the (m + 1) point as the new axis on the weld line, and the weld line coordinates The method of teaching an offset value in multi-layer welding of a welding robot according to claim 5, wherein:
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