JP2013184197A - 溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法 - Google Patents

溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013184197A
JP2013184197A JP2012051734A JP2012051734A JP2013184197A JP 2013184197 A JP2013184197 A JP 2013184197A JP 2012051734 A JP2012051734 A JP 2012051734A JP 2012051734 A JP2012051734 A JP 2012051734A JP 2013184197 A JP2013184197 A JP 2013184197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding head
welding
focal length
workpiece
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012051734A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5947571B2 (ja
Inventor
Teru Kikuchi
輝 菊地
Go Iwano
剛 岩野
Hideko Moshino
英子 茂知野
Ryuichi Tojima
竜一 戸島
Shigetaka Kobayashi
栄貴 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amada Co Ltd filed Critical Amada Co Ltd
Priority to JP2012051734A priority Critical patent/JP5947571B2/ja
Priority to PCT/JP2013/055795 priority patent/WO2013133197A1/ja
Publication of JP2013184197A publication Critical patent/JP2013184197A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5947571B2 publication Critical patent/JP5947571B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046Automatically focusing the laser beam
    • B23K26/048Automatically focusing the laser beam by controlling the distance between laser head and workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/10Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/123Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/126Controlling the spatial relationship between the work and the gas torch
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

【課題】簡単な構成で溶接ヘッドとワークとの間のギャップが適正な距離となるように制御することが可能なレーザ溶接ロボット、及びそのギャップ調整方法を提供する。
【解決手段】ワークWの溶接部位をCCDカメラ13で撮像し、更に、CCDカメラ13の焦点距離または焦点位置を変化させる。そして、焦点が一定値以上外れる際の上限位置、及び下限位置を求め、更に、これらの中間点を求める。そして、この中間点に焦点が来るように、溶接ヘッド5の位置を調整する。そして、CCDカメラ13の焦点距離と溶接ヘッド5の焦点距離が同一となるように設定しているので、溶接ヘッド5をこの位置に合わせることにより、溶接加工時の焦点をワークWの所望部位に高精度に合わせることが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、溶接ヘッドとワークとの間のギャップが適正となるように自動調整する機能を備えた溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法に関する。
従来より、レーザ溶接やアーク溶接を行う溶接ロボットを用いて溶接加工を行う際には、初期設定として、実際に溶接を行う経路上にロボットの溶接ヘッドを導いて溶接位置を記憶する教示操作(ティーチングともいう)を行い、教示した経路に沿って溶接ヘッドを移動させることにより溶接加工を行う。
このような教示操作は、溶接ヘッドの二次元的な位置を教示することができるが、溶接ヘッドとワークの間の距離(ギャップ)を適正な距離に設定することは難しい。即ち、溶接ロボットによる溶接加工は溶接ヘッドとワークとの間のギャップがレーザの焦点距離と一致するように設定することは難しく、従来より、ギャップと同一径の六角レンチを挟み、作業者の目視により溶接ヘッドの先端部とワークとの間のギャップが所定の距離となるように調整していた。
また、特許文献1には、ワークに歪みが発生している場合に、これを計測するためのセンサを設けて教示プログラムを補正することが開示されている。
特開平9−248687号公報
しかしながら、上述した特許文献1に開示された従来例は、加工ヘッドとワークとの間のギャップを測定するために、距離測定用のセンサを設ける構成とされており、構成が大がかりになるという問題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で溶接ヘッドとワークとの間のギャップが適正な距離となるように制御することが可能なレーザ溶接ロボット、及びそのギャップ調整方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る溶接ロボットは、ワークに対して所定のギャップをもって配置された溶接ヘッドを有し、前記溶接ヘッドによりワークの所望部位を溶接する溶接ロボットにおいて、前記溶接ヘッド近傍に設置され、且つ、該溶接ヘッドと同一の焦点距離に設定され、溶接ヘッドにより溶接されるワークを撮像する撮像手段(例えば、CCDカメラ13)と、前記撮像手段により撮像されるワーク画像の焦点が合うように、該撮像手段の焦点距離または焦点位置を設定する焦点制御手段(例えば、ロボットコントローラ16)と、前記焦点制御手段により設定された焦点距離または焦点位置に基づいて、前記溶接ヘッドの、前記ワークに対するギャップを制御するギャップ制御手段(例えば、ロボットコントローラ16)と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る溶接ロボットのギャップ設定方法では、ワークに対して所定のギャップをもって配置された溶接ヘッドを有し、前記溶接ヘッドによりワークの所望部位を溶接する溶接ロボットの、前記ギャップを調整する調整方法において、前記ワークの溶接部位を撮像する撮像手段の、焦点距離、または焦点位置を変化させるステップと、撮像手段で撮像される前記ワークの溶接部位の画像の焦点が合うように、前記撮像手段の焦点距離、または焦点位置を変化させるステップと、前記焦点が合った位置となるように、前記溶接ヘッドの位置を制御するステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る溶接ロボット、及びそのギャップ設定方法では、溶接ヘッドの側部に撮像手段を搭載し、該撮像手段で撮像されるワークの画像の焦点が合うように、溶接ヘッドとワークとの間のギャップが制御されるので、溶接ヘッドとワークとの間を適正な距離に調整することができ、高精度な溶接作業を行うことが可能となる。
本発明の実施形態に係る溶接ロボットの外観を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る溶接ロボットの電気的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る溶接ロボットの、溶接ヘッドとワークとの関係を模式的に示す説明図である。 本発明の第1実施形態に係る溶接ロボットの、ギャップ調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る溶接ロボットの、ギャップ調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る溶接ロボットの、ギャップ調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る溶接ロボットの、ギャップ調整処理の動作を示す説明図である。 本発明の第2実施形態に係る溶接ロボットの、ギャップ調整処理の動作を示す説明図である。 本発明の第3実施形態に係る溶接ロボットの、ギャップ調整処理の動作を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態の説明]
図1は、本発明の一実施形態に係るレーザ溶接ロボットの外観を示す側面図、図2は、該レーザ溶接ロボットの電気的な構成を示すブロック図である。図1に示すレーザ溶接ロボットは、6軸多関節機構ロボットであり、アーム3、及び該アーム3の先端部に設けられる溶接ヘッド5を備え、更に、6軸多関節機構11(図2参照)を備えている。そして、該6軸多関節機構11を作動させることにより、溶接ヘッド5の先端位置を3次元の任意の位置に移動させることが可能である。
溶接ヘッド5は、伝送用光ファイバ7を介してレーザ発振器12(図2参照)に接続されており、レーザ発振器12より出力されるレーザ光が、伝送用光ファイバ7を経由して溶接ヘッド5に導入され、該溶接ヘッド5の先端部からワークWに向けてレーザ光が照射される。また、溶接ヘッド5の側部には、溶接加工部近傍の画像を撮像するためのCCDカメラ13が設けられている。
CCDカメラ13は、焦点距離を調整可能な焦点調整機能を備えており、該CCDカメラ13で撮像された画像は、教示用モニタ14に出力され、且つ操作画面22に出力される。また、図2に示すように、溶接ヘッド5には、ガス流量コントローラ15が接続され、該ガス流量コントローラ15よりシールドガスが供給されるようになっている。
そして、6軸多関節機構11、レーザ発振器12、CCDカメラ13、及びガス流量コントローラ15は、ロボットコントローラ16に接続され、該ロボットコントローラ16の制御下で作動する。即ち、ロボットコントローラ16は、加工プログラムを記憶する機能を備えており、6軸多関節機構11に動作指令信号を出力し、レーザ発振器12にレーザの発振指令を出力し、ガス流量コントローラ15にガス供給指令を出力し、CCDカメラ13に撮像指令、及び焦点設定指令を出力する。
また、ロボットコントローラ16は、操作者が操作する教示ペンダント21に接続され、該教示ペンダント21より入力される操作指示に従って、それぞれに操作指令信号を出力する。更に、ロボットコントローラ16は、タッチパネル等の操作画面22に接続され、該操作画面22は、溶接条件編集・選択機能、加工スケジュール管理機能、加工プログラム記憶機能、TAS(プログラム補正)機能を操作することができる。更に、操作画面22は、CCDカメラ13と接続されており、CCDカメラ13で撮像された画像を画面表示する。
図3は、溶接ヘッド5の詳細な構成を模式的に示す説明図である。図示のように、溶接ヘッド5の先端部5aは、溶接対象となるワークW側に向くように配置されており、該溶接ヘッド5は、伝送用光ファイバ7を介してレーザ発振器12に接続され、先端部5aにレーザ光が導かれるようになっている。そして、溶接ヘッド5の先端部5aは、ワークWとの間の距離に基づいて焦点距離が設定されており、この焦点距離でレーザ光が照射されて、ワークWの所望部位を溶接加工する。
また、溶接ヘッド5の側部にはCCDカメラ13が設けられており、該CCDカメラ13により、ワークWの加工部位の映像が撮像され、撮像された画像が図2に示す教示用モニタ14に表示されるようになっている。従って、作業者はレーザ溶接が行われている加工部位を画面にて監視することができる。更に、CCDカメラ13の焦点は、溶接ヘッド5の焦点と一致するように設定されている。従って、後述するように、CCDカメラ13がワークWを撮像する際の焦点を合わせることにより、溶接ヘッド5の焦点を合わせることができることとなる。
次に、本発明の第1実施形態に係る溶接ロボットにおける溶接ヘッドのギャップ調整処理について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。この制御は、ロボットコントローラ16により行われる。
溶接ヘッド5は、初期的には測定開始位置として、例えば、図7(a)に示すように、ワークWから所定の距離だけ隔てた位置にくるように設定されている。なお、図7に示すように、溶接ヘッド5は、その中心軸がワークWに対して若干傾斜するように配置されている。
初めに、図4に示すステップS11において、ロボットコントローラ16は、溶接ヘッド5を一定量だけ上昇させる。次いで、ステップS12において、ロボットコントローラ16は、溶接ヘッド5に搭載されたCCDカメラ13に撮像指令信号を出力し、溶接ヘッド5によるワークWの加工部近傍を撮像する。
ステップS13において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13にて撮像される画像の焦点が、焦点が合っている場合に対して一定値以上外れているか否かを判断する。そして、画像の焦点が一定値以上外れていない(ある程度ピントが合っている)と判断された場合には(ステップS13でNO)、ステップS11に処理を戻して、再度溶接ヘッド5を一定量だけ上昇させる。つまり、ここでの処理では、図7(a)に示す溶接ヘッド5を一定量ずつ上昇させながら、CCDカメラ13で撮像される画像の焦点が所定値以上外れるように(ピントがずれるように)移動させる。
そして、画像の焦点が一定値以上外れた場合には(ステップS13でYES)、ステップS14において、ロボットコントローラ16は、現在の溶接ヘッド5の座標を、焦点の上限位置として、図示しないメモリ等に記憶保存する。その結果、例えば図7(b)に示す上限位置P1が記憶保存される。
ステップS15において、ロボットコントローラ16は、溶接ヘッド5を測定開始位置へ移動させる。この処理では、溶接ヘッド5を図7(a)に示した測定開始位置に戻す。その後、ステップS16において、ロボットコントローラ16は、溶接ヘッド5を一定量だけ下降させる。次いで、ステップS17において、ロボットコントローラ16は、溶接ヘッド5に搭載されたCCDカメラ13に撮像指令信号を出力し、溶接ヘッド5によるワークWの加工部近傍を撮像する。
ステップS18において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13にて撮像される画像の焦点が、焦点が合っている場合に対して一定値以上外れているか否かを判断する。そして、画像の焦点が一定値以上外れていない(ある程度ピントが合っている)と判断された場合には(ステップS18でNO)、ステップS16に処理を戻して、再度溶接ヘッド5を一定量だけ下降させる。つまり、ここでの処理では、図7(a)に示す溶接ヘッド5を一定量ずつ下降させながら、CCDカメラ13で撮像される画像の焦点が所定値以上外れるように移動させる。
そして、画像の焦点が一定値以上外れた場合には(ステップS18でYES)、ステップS19において、ロボットコントローラ16は、現在の溶接ヘッド5の座標を、焦点の下限位置として、図示しないメモリ等に記憶保存する。その結果、例えば図7(b)に示す下限位置P2が記憶保存される。
ステップS20において、ロボットコントローラ16は、上記の処理で求められた上限位置P1と下限位置P2の中間点P3を求め(図7(c)参照)、この中間点P3に溶接ヘッド5の先端部が位置するように、6軸多関節機構11を制御する。そして、上限位置P1と下限位置P2の中間点P3は、CCDカメラ13で撮像される画像の焦点が合う位置であり、且つ、上述したように溶接ヘッド5の焦点は、CCDカメラ13の焦点と一致するように設定されているので、溶接ヘッド5の焦点距離を適正な距離に合わせることができることになる。
このようにして、第1実施形態に係る溶接ロボットでは、溶接ヘッド5の側部にCCDカメラ13を設置し、該CCDカメラ13にてワークWの加工部位を撮像し、撮像した画像の焦点の外れ量が所定値となる上限位置、及び下限位置を求め、これらの上限位置と下限位置の中間点に溶接ヘッド5の先端部が来るように、溶接ヘッド5の位置を調節する。
従って、CCDカメラ13の焦点と同一に設定されている溶接ヘッド5の焦点を、適切な距離に合わせることが可能となり、高精度なギャップ設定が可能となる。その結果、高精度な溶接作業を行うことが可能となる。
[第2実施形態の説明]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る溶接ロボットは、前述した第1実施形態で示したものとほぼ同一の構成であり、CCDカメラ13の焦点距離を、ロボットコントローラ16により適宜調節可能である点が相違している。即ち、第2実施形態では、外部信号によりCCDカメラ13の焦点距離を変更することができる。
以下、第2実施形態に係る溶接ロボットにおける溶接ヘッドのギャップ調整処理について、図5に示すフローチャートを参照して説明する。この制御は、ロボットコントローラ16により行われる。初めに、ステップS31において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13の焦点位置を記憶する。この際、CCDカメラ13は予め設定された初期的な焦点距離(基準焦点距離)に設定されている。例えば、図8(a)に示すP10が焦点となるように焦点距離が設定されている。
ステップS32において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13の焦点距離を調整して、焦点を一定量だけ上昇させる。ステップS33において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13により、溶接ヘッド5によるワークWの加工部位を撮像する。
そして、ステップS34において、ロボットコントローラ16は、撮像した画像の焦点が一定値以上外れたか否かを判定する。画像の焦点が一定値以上外れていないと判断された場合には(ステップS34でNO)、ステップS32に処理を戻して、再度CCDカメラ13の焦点距離を変更して焦点を一定量だけ上昇させる。
そして、画像の焦点が一定値以上外れた場合には(ステップS34でYES)、ステップS35において、ロボットコントローラ16は、現在の焦点位置を、上限位置として図示省略のメモリ等に記憶保存する。つまり、ここでの処理では、図8(a)に示す溶接ヘッド5を固定させた状態で、CCDカメラ13の焦点距離を変更して焦点をP10から徐々に上昇させ、焦点の外れ量が一定値に達した際に、この位置を上限位置P11としてメモリ等に記憶保存する。
ステップS36において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13の焦点を開始時の焦点に戻す。即ち、ステップS31の処理で記憶した焦点位置となるように、CCDカメラ13の焦点距離を調整する。具体的には、図8(a)に示すP10の位置が焦点となるように調整する。
その後、ステップS37において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13の焦点距離を調整して、焦点を一定量だけ下降させる。ステップS38において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13により、溶接ヘッド5によるワークWの加工部位を撮像する。
そして、ステップS39において、ロボットコントローラ16は、撮像した画像の焦点が一定値以上外れたか否かを判定する。画像の焦点が一定値以上外れていないと判断された場合には(ステップS39でNO)、ステップS37に処理を戻して、再度CCDカメラ13の焦点距離を変更して焦点を一定量だけ下降させる。
そして、画像の焦点が一定値以上外れた場合には(ステップS39でYES)、ステップS40において、ロボットコントローラ16は、現在の焦点位置を、下限位置として図示省略のメモリ等に記憶保存する。つまり、ここでの処理では、図8(a)に示す溶接ヘッド5を固定させた状態で、CCDカメラ13の焦点距離を変更して焦点をP10から徐々に下降させ、焦点の外れ量が一定値に達した際に、この位置を下限位置P12としてメモリ等に記憶保存する。
ステップS41において、ロボットコントローラ16は、上記の処理で求めた上限位置P11と下限位置P12の中間点を求め、更に、この中間点と、基準焦点距離に設定されているときの焦点位置との差分を演算する。即ち、図8(b)に示すように、中間点P13が求められた場合には、P10とP13との距離が差分Lとして演算される。
その後、ステップS42において、ロボットコントローラ16は、P10とP13の差分Lだけ、溶接ヘッド5を移動させる。具体的には、図8(c)に示すように、差分Lだけ溶接ヘッド5を下降させて溶接ヘッド5の焦点がワークWの加工部位に合うように調整する。こうして、溶接ヘッド5とワークWとの間のギャップを適正な距離に設定することが可能となる。
このようにして、第2実施形態に係る溶接ロボットでは、溶接ヘッド5に搭載されるCCDカメラ13の焦点距離を適宜変更して、上限位置、及び下限位置を求め、更に、これらの中間点を求め、この中間点と基準焦点距離との関係に基づいて、溶接ヘッド5の位置を移動させ、溶接ヘッド5の焦点が合うように調整している。従って、前述した第1実施形態と同様の効果を得ることができ、更に、ギャップ調整時に、溶接ヘッド5をむやみに上下に動作させないので、ギャップ調整に要する手間を軽減できる。更に、溶接ヘッド5が障害物等に接触することを防止することが可能となる。
[第3実施形態の説明]
次に、本発明の第3実施形態に係る溶接ロボットについて説明する。第3実施形態に係る溶接ロボットは、前述した第1実施形態と同様の構成を備えているので、構成説明を省略する。以下、第3実施形態に係る溶接ロボットにおける溶接ヘッドのギャップ調整処理について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。この制御は、ロボットコントローラ16により行われる。そして、この処理は、ワークWに対して溶接ヘッド5を予め十分に上昇させた位置に設定した状態(図9(a)参照)で実行する。また、前述した第1と同様に、溶接ヘッド5の焦点距離とCCDカメラ13の焦点距離が一致するように設定している。
初めに、ステップS51において、ロボットコントローラ16は、溶接ヘッド5を一定量だけ下降させる。次いで、ステップS52において、ロボットコントローラ16は、溶接ヘッド5の側部に設けられているCCDカメラ13により、溶接ヘッド5によるワークWの加工部位を撮像する。
ステップS53において、ロボットコントローラ16は、CCDカメラ13で撮像された画像の焦点が合ったか否かを判定する。そして、焦点が合わない場合には(ステップS53でNO)、ステップS51に処理を戻して、再度溶接ヘッド5を一定量だけ下降させる処理を行う。
一方、焦点が合った場合には(ステップS53でYES)、ステップS54において、ロボットコントローラ16は、現在の溶接ヘッド5の位置座標を焦点位置として設定し、この位置で溶接ヘッド5を停止させる。その結果、図9(b)に示すように、焦点が合う位置に溶接ヘッド5を停止させることができる。その後、本処理を終了する。
このようにして、第3実施形態に係る溶接ロボットでは、初期的な操作として、ワークWに対して溶接ヘッド5をワークWから十分に離れた位置に設定し、その後、徐々に溶接ヘッド5をワークWに近づけ、CCDカメラ13で撮像された画像の焦点が合った位置で溶接ヘッド5を停止させ、この位置を溶接ヘッド5による加工位置に設定する。従って、溶接ヘッド5の焦点を簡便な方法で所望する位置に合わせることができる。
また、前述した第1実施形態と比較して、溶接ヘッド5の移動量を少なくすることができるので、障害物との接触などのトラブルの発生を低減することができる。
以上、本発明の溶接ロボット及びギャップ調整方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
例えば、上述した各実施形態では、溶接ロボットとしてレーザ溶接ロボットを例に挙げて説明したが、本発明は、溶接ヘッド5とワークWとの間のギャップを厳密に調整する必要のある溶接ロボット、例えば、アーク溶接ロボットについて適用することができる。
本発明は、溶接ロボットの溶接ヘッドとワークとの間のギャップが適正に制御することに利用することができる。
3 アーム
5 溶接ヘッド
5a 先端部
7 伝送用光ファイバ
11 6軸多関節機構
12 レーザ発振器
13 CCDカメラ
14 教示用モニタ
15 ガス流量コントローラ
16 ロボットコントローラ
21 教示ペンダント
22 操作画面
W ワーク

Claims (6)

  1. ワークに対して所定のギャップをもって配置された溶接ヘッドを有し、前記溶接ヘッドによりワークの所望部位を溶接する溶接ロボットにおいて、
    前記溶接ヘッド近傍に設置され、且つ、該溶接ヘッドと同一の焦点距離に設定され、溶接ヘッドにより溶接されるワークを撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段により撮像されるワーク画像の焦点が合うように、該撮像手段の焦点距離または焦点位置を設定する焦点制御手段と、
    前記焦点制御手段により設定された焦点距離または焦点位置に基づいて、前記溶接ヘッドの、前記ワークに対するギャップを制御するギャップ制御手段と、
    を備えたことを特徴とする溶接ロボット。
  2. 前記ギャップ制御手段は、前記撮像手段の焦点距離が一定の条件で、該溶接ヘッドを前記ワークに対して離間、或いは近接させ、前記ワーク画像の焦点のずれ量が所定値を超える際の上限位置、及び下限位置を求め、前記上限位置と下限位置の中間点となる位置に、前記溶接ヘッドの先端部を移動させることを特徴とする請求項1に記載の溶接ロボット。
  3. 前記ギャップ制御手段は、前記撮像手段の焦点距離が一定の条件で、該溶接ヘッドを前記ワークに対して離間、或いは近接させて前記ワーク画像の焦点が合う位置を求め、この位置に溶接ヘッドの先端部として設定することを特徴とする請求項1に記載の溶接ロボット。
  4. 前記焦点制御手段は、前記撮像手段の基準焦点距離を予め設定し、該基準焦点距離に対して、前記撮像手段の焦点距離を変化させることにより、前記ワークの画像の焦点ずれ量が所定値を超える上限焦点距離、及び下限焦点距離を求め、更に、上限焦点距離と下限焦点距離の中間点となる中間焦点距離を求め、
    前記ギャップ制御手段は、前記中間焦点距離と前記基準焦点距離との差分だけ、前記溶接ヘッドの先端部を移動させることを特徴とする請求項1に記載の溶接ロボット。
  5. 前記ギャップ制御手段は、前記溶接ヘッドをワークから十分離間した位置を基準位置として設定し、前記溶接ヘッドを前記基準位置から徐々にワークに近接させ、前記撮像手段で撮像された画像の焦点が合う位置に達した場合に、この位置を溶接ヘッドの位置として設定することを特徴とする請求項1に記載の溶接ロボット。
  6. ワークに対して所定のギャップをもって配置された溶接ヘッドを有し、前記溶接ヘッドによりワークの所望部位を溶接する溶接ロボットの、前記ギャップを調整する調整方法において、
    前記ワークの溶接部位を撮像する撮像手段の、焦点距離、または焦点位置を変化させるステップと、
    撮像手段で撮像される前記ワークの溶接部位の画像の焦点が合うように、前記撮像手段の焦点距離、または焦点位置を変化させるステップと、
    前記焦点が合った位置となるように、前記溶接ヘッドの位置を制御するステップと、
    を備えたことを特徴とする溶接ロボットのギャップ調整方法。
JP2012051734A 2012-03-08 2012-03-08 溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法 Active JP5947571B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012051734A JP5947571B2 (ja) 2012-03-08 2012-03-08 溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法
PCT/JP2013/055795 WO2013133197A1 (ja) 2012-03-08 2013-03-04 溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012051734A JP5947571B2 (ja) 2012-03-08 2012-03-08 溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013184197A true JP2013184197A (ja) 2013-09-19
JP5947571B2 JP5947571B2 (ja) 2016-07-06

Family

ID=49116674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012051734A Active JP5947571B2 (ja) 2012-03-08 2012-03-08 溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5947571B2 (ja)
WO (1) WO2013133197A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019069934A1 (ja) 2017-10-02 2019-04-11 株式会社アマダホールディングス プログラム作成装置、溶接システム、及びプログラム作成方法
CN109894744A (zh) * 2019-04-03 2019-06-18 瑞茂光学(深圳)有限公司 一种极微细金属组件全自动激光焊接检测方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107414290A (zh) * 2017-05-02 2017-12-01 上海贝特威自动化科技有限公司 一种用于汽车节气门的定位焊接方法
CN108817616B (zh) * 2018-07-11 2019-10-18 成都熊谷加世电器有限公司 一种基于激光跟踪的焊接系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11192565A (ja) * 1998-01-07 1999-07-21 Amada Co Ltd 加工点検出装置
JPWO2008001808A1 (ja) * 2006-06-30 2009-11-26 オー・エム・シー株式会社 レーザ加工装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06344167A (ja) * 1993-06-07 1994-12-20 Toshiba Corp レーザ加工装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11192565A (ja) * 1998-01-07 1999-07-21 Amada Co Ltd 加工点検出装置
JPWO2008001808A1 (ja) * 2006-06-30 2009-11-26 オー・エム・シー株式会社 レーザ加工装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019069934A1 (ja) 2017-10-02 2019-04-11 株式会社アマダホールディングス プログラム作成装置、溶接システム、及びプログラム作成方法
CN109894744A (zh) * 2019-04-03 2019-06-18 瑞茂光学(深圳)有限公司 一种极微细金属组件全自动激光焊接检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5947571B2 (ja) 2016-07-06
WO2013133197A1 (ja) 2013-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101269442B (zh) 激光焊接装置及其方法
CA2403596C (en) Method of welding three-dimensional structure and apparatus for use in such method
JP5645687B2 (ja) レーザ加工装置、及びレーザ加工方法
JP5947571B2 (ja) 溶接ロボット及び溶接ロボットのギャップ調整方法
JPH029538B2 (ja)
JPH06254691A (ja) レーザ加工機およびレーザ加工機の焦点設定方法
CN102029463A (zh) 基于视觉传感的管道mig/mag打底焊焊缝纠偏控制装置
JP2020078833A (ja) 撮影装置及び工作機械
JPH10249566A (ja) レーザ加工方法および装置
JP2019058942A (ja) 溶接外観不良検出装置、レーザ溶接装置、及び、溶接外観不良検出方法
CN114633021A (zh) 一种实时视觉采集的激光焊接方法及其装置
JP2018153905A (ja) 動作プログラム補正方法および溶接ロボットシステム
CN110508906A (zh) 一种机器人激光位移传感器寻位的方法
JPH05185227A (ja) 自動溶接システムおよび自動溶接方法
CN210908467U (zh) 一种实现焊缝跟踪的焊接装置
JP6261678B1 (ja) レーザアライメント調整方法及びウォータジェットレーザ加工機
JP7289087B2 (ja) リペア溶接装置およびリペア溶接方法
JP6411828B2 (ja) カメラ位置調整装置、溶接ロボットシステムおよびカメラ位置調整方法
JP4280338B2 (ja) Yagレーザ加工機のティーチング方法およびその装置
JP2822315B2 (ja) レーザ加工装置
KR20140056604A (ko) 파이프 자동용접 제어기
EP1314510B1 (en) Method of welding three-dimensional structure and apparatus for use in such method
JPH11147187A (ja) Yagレーザ加工方法およびその装置
JP2010046679A (ja) レーザ溶接品質検査方法及び装置
JP6405168B2 (ja) 倣い制御装置、溶接ロボットシステムおよび倣い制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160603

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5947571

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350