JP2019028909A - Welding robot apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接ロボット装置に関するものである。 The present invention relates to a welding robot apparatus.
従来より、産業用ロボットの手首に取り付けられた溶接トーチの先端をウィービングしながら円弧移動制御する円弧ウィービング(らせんウィービング)制御方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an arc weaving (spiral weaving) control method for controlling arc movement while weaving the tip of a welding torch attached to the wrist of an industrial robot (see, for example, Patent Document 1).
ところで、らせんウィービングを行う際には、その動作軌跡を決定するパラメータとして、らせん半径とらせん周波数とを設定する必要がある。図7に示すように、らせん半径とは、らせん軌跡の進行方向に対する振幅のことである。また、らせんウィービング動作中の溶接トーチの位置は、らせん中心からの角度であるらせん角度で表すことができる。 By the way, when performing spiral weaving, it is necessary to set a spiral radius and a spiral frequency as parameters for determining the operation locus. As shown in FIG. 7, the spiral radius is the amplitude with respect to the traveling direction of the spiral trajectory. Further, the position of the welding torch during the helical weaving operation can be represented by a helical angle that is an angle from the helical center.
ここで、らせん角度の変化量は、らせん周波数によって決定される。例えば、らせん角度が0°から360°まで変化するのに1秒かかった場合には、らせん周波数は1Hzということになる。そのため、らせん周波数が高くなればなるほど、らせんウィービングの軌跡の回転数が多くなる。 Here, the amount of change in the helix angle is determined by the helix frequency. For example, if it takes 1 second for the helix angle to change from 0 ° to 360 °, the helix frequency is 1 Hz. Therefore, the higher the spiral frequency, the greater the number of revolutions of the spiral weaving trajectory.
ところで、らせんウィービング動作中、その教示姿勢によっては、急激な姿勢変化に伴って溶接トーチの先端が振動してしまい、正常な溶接を行うことが困難となることがある。そこで、振動を抑制するために、ロボットの姿勢制御の信号にフィルタをかけることで、姿勢変化をなだらかにすることが考えられる。 By the way, during the spiral weaving operation, depending on the teaching posture, the tip of the welding torch vibrates with a sudden posture change, and it may be difficult to perform normal welding. In order to suppress the vibration, it is conceivable to smooth the posture change by filtering the robot posture control signal.
しかしながら、らせん周波数をそのままにしてなだらかな姿勢変化を行うと、図8に示すように、所定のらせん半径よりも小さな振幅のらせん軌跡しか描くことができなくなるという問題があった。 However, when a gentle posture change is performed with the helical frequency as it is, there is a problem that only a spiral locus having an amplitude smaller than a predetermined helical radius can be drawn as shown in FIG.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、らせんウィービング動作中の振動を抑制しつつ、ユーザーの望み通りのらせん軌跡を描くことができるようにすることにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to be able to draw a spiral locus as desired by the user while suppressing vibration during the spiral weaving operation.
本発明は、先端に溶接トーチが設けられた多関節溶接ロボットを備えた溶接ロボット装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。 The present invention is directed to a welding robot apparatus including an articulated welding robot having a welding torch at the tip, and has taken the following solutions.
すなわち、第1の発明は、所定のらせん軌跡を描きながら溶接するらせんウィービング動作を行うように、前記多関節溶接ロボットを制御するロボット制御装置と、
前記らせんウィービング動作を行うためのらせん半径、らせん周波数、複数の溶接条件を入力可能な入力部と、
前記溶接トーチの振動を抑制する振動抑制制御を行うか否かを選択する選択部と、
前記入力部で入力された前記らせん周波数に基づいて前記らせん半径を再計算するらせん半径再計算部とを備え、
前記ロボット制御装置は、前記振動抑制制御を行うように前記選択部で選択された場合に、前記らせん半径再計算部で再計算された新たな前記らせん半径に基づいて、前記らせんウィービング動作を行うように前記多関節溶接ロボットを制御することを特徴とするものである。
That is, the first invention is a robot control device for controlling the articulated welding robot so as to perform a helical weaving operation for welding while drawing a predetermined helical trajectory,
An input unit capable of inputting a spiral radius, a spiral frequency, and a plurality of welding conditions for performing the spiral weaving operation;
A selection unit for selecting whether to perform vibration suppression control that suppresses vibration of the welding torch;
A helical radius recalculation unit that recalculates the helical radius based on the helical frequency input at the input unit;
The robot control device performs the spiral weaving operation based on the new spiral radius recalculated by the spiral radius recalculation unit when the selection unit is selected to perform the vibration suppression control. As described above, the articulated welding robot is controlled.
第1の発明では、通常のらせんウィービング動作は、入力部で入力されたらせん半径に基づいて行われる。一方、溶接トーチの振動を抑制しながららせんウィービング動作を行う場合には、入力部で入力されたらせん周波数に基づいてらせん半径を再計算し、この新たならせん半径に基づいてらせんウィービング動作が行われる。 In the first invention, the normal spiral weaving operation is performed based on the spiral radius input at the input unit. On the other hand, when the spiral weaving operation is performed while suppressing the vibration of the welding torch, the spiral radius is recalculated based on the spiral frequency input at the input section, and the spiral weaving operation is performed based on the new spiral radius. Is called.
これにより、らせんウィービング溶接時の振動を抑制しつつ、所定のらせん半径を確保することができる。 Thereby, a predetermined spiral radius can be ensured while suppressing vibration during spiral weaving welding.
具体的に、振動抑制制御時には、例えば、らせん周波数によって倍率が決定するらせん半径倍率テーブルに基づいて、入力されたらせん周波数に応じてらせん半径を倍加する等して、新たならせん半径を再計算し、この新たならせん半径に基づいてらせんウィービング動作を行うことで、所定のらせん半径を確保することができる。 Specifically, during vibration suppression control, for example, based on a spiral radius magnification table in which the magnification is determined by the spiral frequency, the spiral radius is doubled according to the input spiral frequency, and the new spiral radius is recalculated. A predetermined spiral radius can be secured by performing the spiral weaving operation based on the new spiral radius.
本発明によれば、らせんウィービング動作中の振動を抑制しつつ、ユーザーの望み通りのらせん軌跡を描くことができる。 According to the present invention, it is possible to draw a spiral locus as desired by the user while suppressing vibration during the spiral weaving operation.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1に示すように、溶接ロボット装置10は、多関節溶接ロボット20と、ロボット制御装置11と、溶接制御装置15とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
多関節溶接ロボット20は、複数のサーボモータ23を有する多軸のロボットで構成されている。ロボットアーム22の先端部には、溶接トーチ21や図示しないワイヤ送給装置が取り付けられている。多関節溶接ロボット20は、溶接トーチ21を所定のらせん軌跡を描くように移動させながら溶接する、いわゆるらせんウィービング動作を行うことが可能となっている。
The
ロボット制御装置11は、制御部14を備えており、制御部14から出力される制御信号によって、多関節溶接ロボット20の動作が制御される。制御部14は、後述するらせん半径再計算部16と、溶接条件切替角度再計算部17とを有する。
The
ロボット制御装置11には、入力部12と、選択部13とが設けられている。入力部12は、例えば、タッチパネルモニタ等で構成されている。ユーザーは、入力部12を操作することで、らせんウィービング動作を行うためのパラメータである、らせん半径、らせん周波数、溶接条件切替角度、溶接条件などを入力することができる。
The
選択部13は、例えば、スイッチやタッチパネルモニタ等で構成されている。ユーザーは、選択部13を操作することで、溶接トーチ21の振動を抑制する振動抑制制御を行うか否かを任意に選択することができる。なお、入力部12と選択部13とを別々に設けるのではなく、例えば、入力部12をタッチパネルモニタで構成して、入力部12のモニタ画面に選択部13を示すアイコン等を表示してもよい。
The
以下、図2に示すような、板厚がt1の第1の板材31と、第1の板材31よりも大きな板厚t2(>t1)の第2の板材32とを溶接する場合について説明する。
Hereinafter, a case where a
具体的には、第1の板材31と第2の板材32との周縁部を突き合わせ、溶接トーチ21を、第1の板材31と第2の板材32とを跨ぐようにらせんウィービング動作させながら溶接を行う。
Specifically, the peripheral portions of the
図2に示す例では、らせん中心が第1の板材31と第2の板材32との突き合わせ部分を通っており、溶接トーチ21は、図2で左方から右方に向かう方向に進行する。そして、入力部12で入力されたらせん半径、らせん周波数に基づいて、らせんウィービング動作が行われる。
In the example shown in FIG. 2, the spiral center passes through the abutting portion between the
ここで、らせんウィービング溶接を行うのにあたって、第1の板材31よりも板厚の大きな第2の板材32に対して、第1の板材31を溶接する場合よりも大きな電流を供給しながら溶接が行われるように、溶接条件を切り替えるようにしている。
Here, in performing spiral weaving welding, welding is performed while supplying a larger current to the
具体的に、図3に示すように、溶接トーチ21が第1の板材31側に位置しており、らせん角度が0°〜+180°の範囲内(図3でハッチングを付していない範囲)では、所定の電流を供給して溶接を行うように、溶接条件αを設定している。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
一方、溶接トーチ21が第2の板材32側に位置しており、らせん角度が0°〜−180°の範囲内(図3でハッチングを付している範囲)では、溶接条件αよりも大きな電流を供給しながら溶接を行うように、溶接条件βを設定している。なお、溶接条件αと溶接条件βとで、供給する電圧を変えるようにしてもよい。
On the other hand, when the
このように、図3に示す例では、切替角度A,Bが0°,180°のときに、溶接条件が切り替わるようになっている。つまり、多関節溶接ロボット20は、らせん角度が溶接条件切替角度に達したときに、溶接条件A,Bを切り替えることで、ローパルス溶接を行う。
Thus, in the example shown in FIG. 3, when the switching angles A and B are 0 ° and 180 °, the welding conditions are switched. That is, the articulated
ところで、らせんウィービング動作中、その教示姿勢によっては、急激な姿勢変化に伴って溶接トーチ21の先端が振動してしまい、正常な溶接を行うことが困難となることがある。
By the way, during the spiral weaving operation, depending on the teaching posture, the tip of the
そこで、本実施形態では、溶接トーチ21の振動を抑制する振動抑制制御を行うか否かを、選択部13によって任意に選択できるようにしている。そして、振動抑制制御を行う場合には、らせん半径再計算部16と溶接条件切替角度再計算部17を用いて、らせん半径と溶接条件切替角度を再計算するようにしている。
Therefore, in the present embodiment, whether or not to perform vibration suppression control that suppresses vibration of the
具体的に、らせんウィービングの振動抑制時、らせん半径は、本来の軌跡よりも小さくなる(図8参照)。どれぐらい小さくなるかは、らせん周波数によって決まる。 Specifically, when the vibration of the spiral weaving is suppressed, the spiral radius is smaller than the original locus (see FIG. 8). How small it is depends on the helix frequency.
らせん半径再計算部16は、倍率テーブル16aを有している(図4参照)。倍率テーブル16aは、一定のらせん周波数(例えば、0.5Hz)毎に、元のらせん半径に戻すために必要な倍率を予め計算しておき、それらをテーブル化したものである。
The
そして、振動抑制制御を行う場合、らせん半径再計算部16は、入力部12で入力されたらせん周波数から倍率テーブル16aの対応する倍率を決定し、入力部12で入力されたらせん半径に対して、倍率テーブル16aから決定された倍率を乗算することで、新たならせん半径を再計算する。
When performing vibration suppression control, the spiral
ここで、倍率テーブル16aが持つらせん周波数は、入力部12によって入力可能ならせん周波数の最小値と最大値を含む。なお、入力部12より入力されたらせん周波数に一致するテーブルが存在しないときは、前後のテーブル値から直線補間することで倍率を決定する。
Here, the spiral frequency of the magnification table 16 a includes the minimum value and the maximum value of the spiral frequency that can be input by the
多関節溶接ロボット20は、再計算された新たならせん半径を用いて、らせんウィービング動作を行う。このとき、多関節溶接ロボット20は、ユーザーが入力したらせん半径よりも大きい半径でらせんウィービングを実行しようとするが、振動抑制制御されることでらせん半径が小さくなり、結果としてユーザーが指定したらせん半径でらせんウィービングを行うことができる。
The
また、らせんウィービングの振動抑制時、溶接条件切替角度は、図5に示すように、本来の切替角度から遅れてしまう。どれだけ遅れるかは、らせん周波数によって決まる。 Further, when the vibration of the spiral weaving is suppressed, the welding condition switching angle is delayed from the original switching angle as shown in FIG. The delay is determined by the helical frequency.
溶接条件切替角度再計算部17は、角度テーブル17aを有している(図6参照)。角度テーブル17aは、一定のらせん周波数(例えば、0.5Hz)毎に、元の溶接条件切替角度に戻すために必要な角度を予め計算しておき、それをテーブル化したものである。
The welding condition switching
そして、振動抑制制御を行う場合、溶接条件切替角度再計算部17は、入力部12で入力されたらせん周波数から角度テーブル17aの対応する角度を決定し、入力部12で入力された溶接条件切替角度A,Bに対して、角度テーブル17aから決定された角度を加算又は減算することで、溶接条件切替角度A’,B’を再計算する。なお、角度テーブル17aから決定された角度を加算するか減算するかは、らせん軌跡の回転方向によって決定する。
When performing vibration suppression control, the welding condition switching
ここで、角度テーブル17aが持つらせん周波数は、入力部12によって入力可能ならせん周波数の最小値と最大値を含む。なお、入力部12より入力されたらせん周波数に一致するテーブルが存在しないときは、前後のテーブル値から直線補間することで角度を決定する。
Here, the helical frequency of the angle table 17 a includes the minimum value and the maximum value of the helical frequency that can be input by the
また、らせん角度には、下限と上限(例えば、−180°〜+180°)が存在する。溶接条件切替角度再計算部17は、再計算後の溶接条件切替角度が下限を下回る、あるいは上限を上回った場合、下限と上限内に収まるように調整を行う機能を持つ。
Further, the spiral angle has a lower limit and an upper limit (for example, −180 ° to + 180 °). The welding condition switching
多関節溶接ロボット20は、再計算された新たな溶接条件切替角度A’,B’を用いて、らせんウィービング動作を行う。
The
以上のように、本実施形態に係る溶接ロボット装置10によれば、溶接トーチ21の振動を抑制しつつ、ユーザーが入力部12で入力した通りのらせん半径と溶接条件切替角度とを有するらせん軌跡を描きながら溶接を行うことができる。
As described above, according to the
以上説明したように、本発明は、らせんウィービング動作中の振動を抑制しつつ、ユーザーの望み通りのらせん軌跡を描くことができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。 As described above, the present invention is extremely useful and industrial because it provides a highly practical effect of being able to draw the spiral trajectory desired by the user while suppressing vibration during the spiral weaving operation. The availability of is high.
10 溶接ロボット装置
11 ロボット制御装置
12 入力部
13 選択部
16 らせん半径再計算部
17 溶接条件切替角度再計算部
20 多関節溶接ロボット
23 溶接トーチ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
所定のらせん軌跡を描きながら溶接するらせんウィービング動作を行うように、前記多関節溶接ロボットを制御するロボット制御装置と、
前記らせんウィービング動作を行うためのらせん半径、らせん周波数、複数の溶接条件を入力可能な入力部と、
前記溶接トーチの振動を抑制する振動抑制制御を行うか否かを選択する選択部と、
前記入力部で入力された前記らせん周波数に基づいて前記らせん半径を再計算するらせん半径再計算部とを備え、
前記ロボット制御装置は、前記振動抑制制御を行うように前記選択部で選択された場合に、前記らせん半径再計算部で再計算された新たな前記らせん半径に基づいて、前記らせんウィービング動作を行うように前記多関節溶接ロボットを制御することを特徴とする溶接ロボット装置。 A welding robot apparatus including an articulated welding robot provided with a welding torch at the tip,
A robot controller for controlling the articulated welding robot so as to perform a helical weaving operation of welding while drawing a predetermined helical locus;
An input unit capable of inputting a spiral radius, a spiral frequency, and a plurality of welding conditions for performing the spiral weaving operation;
A selection unit for selecting whether to perform vibration suppression control for suppressing vibration of the welding torch;
A helical radius recalculation unit that recalculates the helical radius based on the helical frequency input at the input unit;
The robot control device performs the spiral weaving operation based on the new spiral radius recalculated by the spiral radius recalculation unit when the selection unit is selected to perform the vibration suppression control. A welding robot apparatus that controls the articulated welding robot as described above.
前記入力部は、前記溶接条件を切り替えるための溶接条件切替角度を入力可能に構成され、
前記入力部で入力された前記らせん周波数に基づいて前記溶接条件切替角度を再計算する溶接条件切替角度再計算部を備え、
前記ロボット制御装置は、前記らせんウィービング動作中に前記溶接条件切替角度に達したときに前記溶接条件を切り替える一方、前記振動抑制制御を行うように前記選択部で選択された場合に、前記溶接条件切替角度再計算部で再計算された新たな前記溶接条件切替角度に基づいて前記溶接条件を切り替えることを特徴とする溶接ロボット装置。 In claim 1,
The input unit is configured to be able to input a welding condition switching angle for switching the welding conditions,
A welding condition switching angle recalculation unit that recalculates the welding condition switching angle based on the helical frequency input in the input unit;
The robot control device switches the welding condition when the welding condition switching angle is reached during the spiral weaving operation, while the welding condition is selected by the selection unit to perform the vibration suppression control. A welding robot apparatus, wherein the welding condition is switched based on the new welding condition switching angle recalculated by the switching angle recalculation unit.
前記らせん半径再計算部は、前記入力部で入力された前記らせん半径に対して所定の倍率を乗算することで、前記振動抑制制御を行う際の新たならせん半径を再計算するように構成されていることを特徴とする溶接ロボット装置。 In claim 1 or 2,
The spiral radius recalculation unit is configured to recalculate a new spiral radius when performing the vibration suppression control by multiplying the spiral radius input by the input unit by a predetermined magnification. Welding robot device characterized by that.
前記溶接条件切替角度再計算部は、前記入力部で入力された前記溶接条件切替角度に対して所定の角度を加算又は減算することで、前記振動抑制制御を行う際の新たな溶接条件切替角度を再計算するように構成されていることを特徴とする溶接ロボット装置。 In claim 2,
The welding condition switching angle recalculation unit adds or subtracts a predetermined angle with respect to the welding condition switching angle input by the input unit, thereby performing a new welding condition switching angle when performing the vibration suppression control. A welding robot apparatus configured to recalculate
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Cited By (2)
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CN110465765A (en) * | 2019-08-19 | 2019-11-19 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | A kind of start and stop shake weakening method of welding robot sine pendulum weldering |
WO2022210202A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | ファナック株式会社 | Device for generating signal for weaving motion, control device, and method |
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CN110465765B (en) * | 2019-08-19 | 2021-02-12 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | Start-stop jitter attenuation method for sine swing welding of welding robot |
WO2022210202A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | ファナック株式会社 | Device for generating signal for weaving motion, control device, and method |
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