JP2512716B2 - 自動溶接装置 - Google Patents

自動溶接装置

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JP2512716B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶接線ならい制御の機能を備えた自動溶接装
置に関するものである。
〔従来の技術〕
自動溶接装置は予定位置にワークを置き、このワーク
に対する溶接を実行する。自動溶接装置には溶接線を示
す一連の教示データが教示されており、自動溶接装置は
それによる運行軌跡に沿って溶接トーチを動かす。特
に、溶接線倣い制御方式の自動溶接装置であれば、予め
教示された運行軌跡と実際の溶接線との間に多少のズレ
がある場合であっても、その間のギャップを克服し、良
好な溶接を実行する。このため、個々のワークに寸法上
の誤差がともなう場合、あるいはワーク設置上の誤差が
生ずる場合は倣い制御方式が特に有利である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第5図はワーク100とその溶接線200を例示したもので
ある。このワーク100を第6図のように正しく設置すれ
ば、その溶接線200に沿った運行軌跡しが再現される。
しかし、ワークが100Aのように予定の位置からズレて設
置されたときには、L′のような運行軌跡となり、特に
ワーク100Aのコーナーの所に運行上の誤差が発生する。
このため、Bの部分の溶接が未了となる。このような問
題は従来の倣い制御方式の自動溶接装置では解決が困難
である。
本発明の目的は、教示された溶接線のコーナー点が、
ワークの溶接線における現実のコーナー点からずれてい
たとしても、常に良好な溶接結果が得られるようにした
自動溶接装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的は、倣い制御によって与えられる溶接トーチ
位置補正量を逐次設定値と比較し、溶接トーチ位置補正
量が設定値を越えたとき、溶接トーチがワークの溶接線
上の現実のコーナー点に到達したものと判断する判定手
段を設け、この判定手段により溶接トーチがワークの溶
接線上の現実のコーナー点に到達したものと判定された
とき、教示された溶接線上での当該コーナー点以降の教
示点に溶接トーチを進めるようにして達成される。
〔作用〕
前記手段により、溶接トーチがワークの溶接線におけ
る現実のコーナー点に到達したことが判るので、教示さ
れた溶接線のコーナー点が、ワークの溶接線における現
実のコーナー点からずれていたとしても、常に正しくコ
ーナー点に沿って溶接トーチを移動制御することがで
き、コーナー部分でも良好な溶接を確実に得ることがで
きる。
〔実施例〕
第2図は本発明の一実施例に相当する自動溶接装置の
全体図である。1は制御装置であり、ロボット(トーチ
運行手段)2の各サーボモータの制御を行い、50のセン
サユニットと組合されて本発明による制御を実現する。
ロボット2は旋回部3、上腕部4、前腕部5、曲げ部
6、振り部7を備え、各可動部は各サーボモータによっ
て駆動される。溶接系統は電力供給手段としての電源装
置8、ワイヤ送給装置9、溶接トーチ10等で構成され
る。12はティーチングボックスである。13は被溶接物
(ワーク)であり、14はワーク13を置くための台であ
る。
次に、第3図、第4図を用いてそれらの内部構造につ
いて説明する。第3図は、主として倣い制御のためのセ
ンサ制御部のブロック図である。15はセンサ用CPU部、1
6はインターフェース部、11は検出ユニットであり、こ
れらは第2図のセンサユニット50の内部に格納されてい
る。まず15のセンサ用CPU部は次のような構成になって
いる。17はCPUであり、センサ制御用のすべての処理を
行っている。18はROMであり、処理手順を記述したプロ
グラムが格納されている。19はRAMでありCPU17での処理
の途中結果などが格納されている。20はDPRAM(デュア
ルポートRAM)であり、CPU17からもロボット制御用のCP
U(第4図の31、32)からもアクセス可能な構成になっ
ており、ロボット制御部とセンサユニット50との情報の
伝達に用いられる。21はタイマであり、CPU17より初期
設定を行うことにより、一定時間間隔でCPU17に対し割
込をかける。22はI/Oポートであり、外部との入出力を
行う。17〜22までのものはBUS23を使用する。
16はインターフェース部である。24及び25はフォトカ
プラであり、外部との電気的な絶縁を行っている。24は
入力、25は出力用である。26はA/D変換器であり、入力
信号をディジタル化し24のフォトカプラへ信号を送る。
11は検出ユニットである。27はローパスフィルターで
あり、入力信号に含まれる高周波ノイズを除去する。28
はシャントであり、溶接電流信号を電圧信号に変化す
る。かかる構成により、溶接トーチ10を流れる溶接電流
信号はシャント28で検出され、ローパスフィルタ27でノ
イズ除去がなされた後、A/D変換器26でディジタル信号
に変換され、フォトカプラ24で電気的絶縁を行われる。
その後I/Oポート22を併してCPU17に送られる。CPU17で
各種の処理が行われ、位置信号に変換されてDPRAM20に
送られ、ロボットの動きに反映される。
第4図は主としてロボット2の制御系である。29はロ
ボット制御部であり、第7図の制御装置1に格納されて
いる。31はCPU−Aであり、ロボット2の動作制御を主
に行っている。32はCPU−Bであり、マンマシンインタ
ーフェース関係の処理を主に行っている。33は共通RAM
であり、CPU−A31、CPU−B32両方の情報交換や計算用の
ワークとして用いられる。34はRAM−Aであり、CPU−A3
1の処理手順を記述したプログラムが格納されている。
35はRAM−Bであり、CPU−B32の処理手順を記述した
プログラムが格納されている。36はROMであり、電源オ
ン(ON)の時、磁気バブルメモリ37よりプログラムをRA
M−A31、RAM−B32にローディングするための処理プログ
ラムが格納されている。バブルメモリ37は不揮発性の外
部記憶装置であり、電源切断時において消えてほしくな
いプログラムやデータが格納されている。38は溶接機イ
ンターフェースであり、溶接機に対するワイヤ送給量や
電圧、アークONなどの指令の受渡しを行っている。39は
通信用のLSIであり、CPU−B32とティーチングボックス1
2、操作盤(制御装置1に属する操作盤)40、CRTコント
ローラ41との通信インターフェースを行っている。12の
ティーチングボックスではロボット2の動作教示を行う
ことができる。操作盤40では、ロボット2の起動、停
止、及び教示、ブレイバックなどのモード切替等の操作
を行う。41のCRTコントローラでは、通信LSI39から送ら
れた情報に基づいて、CRT42に各種の情報を表示する。4
3のサーボ制御部では、CPU−A31から送られたデータに
従って、サーボモータM1〜M5(44〜48)を制御してい
く。
本実施例では、ロボット2はティーチング、プレイバ
ック方式になっており、ティーチングによって倣い制御
を指定した時に、センサ関係の制御プログラムが動作す
る様になっている。
次に、第1図の処理プログラムについて補足的に説明
する。このプログラムは実施例説明用のものであって、
これに係わりの乏しい処理については省略されている。
また、この中で使用する教示点等の記号は第7図にもと
づく。第7図は第6図と類似し、ここには教示に用いら
れたワーク100が示され、これによって教示された教示
点TN、TN+1・・・の位置が示されている。これらの位
置データは第4図のバブルメモリ37にすでに格納されて
いる。第7図の100Aは実際の溶接対象となるワークであ
って、100に対してズレて配置されている。
第1図のステップS1のタッチセンスとは溶接開始点が
教示点TN(N=0)の通りでよいのか、これをT′Nの
位置に補正する必要があるのかを検出する工程である。
このとき、溶接トーチ10はたとえば第5図の、のよ
うに順に動かされる。溶接トーチ10がワークに当ると通
電するので、ワークの位置がかわる。ステップS1で教示
点(溶接開始点)TNと実際のワーク100Aについてのこれ
に対応するT′N点との間のズレ(距離)が求められ、
SHIFTデータとして保存される。
SHIFTデータはステップS4で利用される。シフト後の
データT′N、T′N+1、T′N+2は第7図に示さ
れている。
ステップS5以下によって、たとえばX′Nとあるのは
T′Nの位置データについてのX軸座標であり、Y′N
あるいはZ′NはY軸座標あるいはZ軸座標を示す。
ステップS6ではT′N+1を仮想原点としたときの
T′N方向のベクトル成分を算出する。ステップS7では
T′N+1を仮想原点としたときのT′N+2方向のベ
クトル成分を算出する。以上の結果を踏まえ、ステップ
S8で内積を算出する。次のステップS9でTN+1がコーナ
ー点かどうかを判定する。θは第7図に例示されてい
る。このθが180゜かその近傍であれば点TN+1(T′
N+1でも同じ)はコーナー点ではない。θが90゜であ
れば明らかなコーナー点である。ここではセンサ最大追
従角度(倣い制御によってどれほどの曲がりに追従でき
るかを示す角度であって、たとえば20゜である。)を参
照する。教示点TN+1(あるいはT′N+1)がコーナ
ー点かどうかのチェックは教示点TN(あるいはT′N)
から次の教示点TN+1(あるいはT′N+1)に向う軌
跡のプレイバックが実行される前に行う。これはその後
のすべての教示点について同様である。
コーナー点であればステップS10へ進む。ここで補正
量を取込む。この補正量は倣い制御にともなうズレ量で
あって溶接中の溶接トーチ10と実際のワーク100Aの溶接
線との間のズレを示している。溶接トーチ10がウィービ
ングしている間に検出される溶接電流から以上のズレ量
を演算することは既知である。ここではシフトされた教
示点T′Nから次の銅応な教示点T′N+1に向って溶
接トーチ10を動かしており、この教示点間は補間され
る。また、この個々の補間点に対して上記ズレ量相当の
補正が施され、そのために第7図のTN′,T″N+1,T″
N+2に示される軌跡が実現されることとなるが、この
点のフローは示していない。
次のステップS11でワーク100Aの現実のコーナー点に
到達したかどうかを判定する。補正量限界値とは予め定
めた設定値である。この意味を第8図を使って説明す
る。実際のワーク100Aに沿って溶接トーチ10が第8図の
矢印のように進行する。倣い制御にともなうトーチ位置
補正量は当初は小さいが、コーナーにさしかかった10A
のところで過大となり、コーナー点に達したことがわか
る。
コーナー点でないときはステップS9からS13へ進む。
ステップS13からS15まではロボット制御上のごく普通の
処理であって、ステップS15で目標とする点に到達した
と判定されたときに、ステップS12へ進む。
ステップS12で目標とするT″N+1(教示点TN+1
をSHIFTデータで補正したものがT′N+1であり、そ
れを倣い制御にともなって補正したものがT″N+1で
ある)に届いたものと見なされる。T″N+1がコーナ
ー点である場合にはそこに到達するに必要な計算上の距
離(LENT)だけ現実に進んだかどうかは問題にされず、
そこから先の経路は無視される。ステップS13〜S15を経
由する場合はかかる無視は行われない。
ステップS16で、さらにその次の目標が設定される。
ステップS17でその新たな目標点TN′+1が溶接終了点
かどうか判定し、終了点でなければステップS3以下の処
理を繰返えす。また、終了点であればS18から21を経由
し、ステップS23で処理を終了する。目標点に相当する
教示点が溶接終了点であるかどうかの識別はあらかじめ
教示されている。
ステップS6〜S9において、各教示点がコーナー点がコ
ーナー点であるのかどうかをいちいち判定する。この理
由ないしは背景は各教示点について、その点がコーナー
点であるかどうかの識別データを教示データの一部とし
て保有する煩しさを避けるためである。この方式は教示
のための手数あるいはメモリ容量の点で有利となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、教示された溶接線のコーナー点が、
ワークの溶接線における現実のコーナー点からずれてい
たとしても、常に正しくコーナー点に沿って溶接トーチ
を移動させ、溶接してゆくことができるので、コーナー
部分でも充分に良好な溶接を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図の(A)、(B)、(C)、(D)は本発明実施
例にかかる処理プログラムを示すフローチヤート、第2
図はそのシステム図、第3図および第4図はその制御ブ
ロック図、第5図はワークの斜視図、第6図はその平面
図、第7図は軌跡説明図、第8図はコーナー点検出の原
理を示す説明図である。 1……制御装置、2……可動部、3……旋回部、4……
上腕部、5……前腕部、6……曲げ部、7……振り部、
8……電源装置、9……ワイヤ送給装置、10……溶接ト
ーチ、50……センサユニット、12……ティーチングボッ
クス、13……被溶接物(ワーク)、14……ワーク台、15
……センサ用CPU部、16……インターフェース部、17…
…CPU18……ROM、19……RAM、20……DPRAM21……タイ
マ、22……I/Oポート、23……BUS、24……フォトカプ
ラ、25……フォトカプラ、26……A/D変換器、27……ロ
ーパスフィルター、28……シャント、29……ロボット制
御部、31……CPU−A、32……CPU−B、33……共通RA
M、34……RAM−A、35……RAM−B36……ROM、37……バ
ルブメモリ、38……溶接機インターフェース、39……通
信LSI、40……操作盤、41CRTコントローラ、42……CR
T、43……サーボ制御部、44〜48……サーボモーターM1
〜M5
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志村 安規 習志野市東習志野7丁目1番1号 日立 京葉エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−169672(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】教示された溶接線に対する位置補正を、倣
    い制御により逐次実行するようにした自動溶接装置にお
    いて、 倣い制御によって与えられる溶接トーチ位置補正量を逐
    次設定値と比較し、溶接トーチ位置補正量が設定値を越
    えたとき、溶接トーチがワークの溶接線上の現実のコー
    ナー点に到達したものと判断する判定手段を設け、 該判定手段により溶接トーチがワークの溶接線上の現実
    のコーナー点に到達したものと判定されたとき、教示さ
    れた溶接線上での当該コーナー点以降の教示点に溶接ト
    ーチを進めるように構成したことを特徴とする自動溶接
    装置。
JP16184986A 1986-07-11 1986-07-11 自動溶接装置 Expired - Lifetime JP2512716B2 (ja)

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KR20190120283A (ko) * 2017-03-21 2019-10-23 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 동작 프로그램 보정 방법 및 용접 로봇 시스템

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