JP2602895B2 - 産業用ロボットのアーク溶接ウイービング方法 - Google Patents
産業用ロボットのアーク溶接ウイービング方法Info
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- JP2602895B2 JP2602895B2 JP63102662A JP10266288A JP2602895B2 JP 2602895 B2 JP2602895 B2 JP 2602895B2 JP 63102662 A JP63102662 A JP 63102662A JP 10266288 A JP10266288 A JP 10266288A JP 2602895 B2 JP2602895 B2 JP 2602895B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/24—Features related to electrodes
- B23K9/28—Supporting devices for electrodes
- B23K9/287—Supporting devices for electrode holders
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多関節産業用ロボットの制御方法に関するも
のであり、単振動動作による高周波ウイービングで溶接
作業を実施するアーク溶接機に利用されるものである。
のであり、単振動動作による高周波ウイービングで溶接
作業を実施するアーク溶接機に利用されるものである。
垂直多関節ロボットに於けるアーク溶接のトーチのウ
イービング動作制御としては、従来は、（イ）、手首の
２軸又は３軸制御と、アームの３軸制御とは一体の全軸
動作として１つの動作制御プログラムで実施していた。
また、（ロ）、第５図に示す如く、手首４の先端に取付
部材41を介してモータＭ及び減速機Ｒからなるウイービ
ング作動軸Ｙ−Ｙを追加して、アーム及び手首の一体の
制御の外に何ら制御しないで、即ちウイービング作動軸
は制御しないで単に矢印Ｂに示す如きウイービング振動
のみをトーチ５に付加していた。
イービング動作制御としては、従来は、（イ）、手首の
２軸又は３軸制御と、アームの３軸制御とは一体の全軸
動作として１つの動作制御プログラムで実施していた。
また、（ロ）、第５図に示す如く、手首４の先端に取付
部材41を介してモータＭ及び減速機Ｒからなるウイービ
ング作動軸Ｙ−Ｙを追加して、アーム及び手首の一体の
制御の外に何ら制御しないで、即ちウイービング作動軸
は制御しないで単に矢印Ｂに示す如きウイービング振動
のみをトーチ５に付加していた。
従来の（イ）のタイプにあっては、各アームは構成上
の制約によって剛性を十分高くすることが出来ず、且つ
動作に伴うイナーシャが大きく、アームの共振特性は剛
性＋イナーシャで殆んど決まるために、結局アーム軸全
体の共振周波数が5Hz程度と低い。またアーム３軸はそ
れぞれ異なった振幅特性を有し、姿勢によっても振幅特
性に差が生じるので、全軸動作によって単振動動作又は
振り子動作を行うと、アーム軸の単振動の追従性はアー
ムの姿勢よって大きく変化し、共振周波数も姿勢によっ
て変化する。
の制約によって剛性を十分高くすることが出来ず、且つ
動作に伴うイナーシャが大きく、アームの共振特性は剛
性＋イナーシャで殆んど決まるために、結局アーム軸全
体の共振周波数が5Hz程度と低い。またアーム３軸はそ
れぞれ異なった振幅特性を有し、姿勢によっても振幅特
性に差が生じるので、全軸動作によって単振動動作又は
振り子動作を行うと、アーム軸の単振動の追従性はアー
ムの姿勢よって大きく変化し、共振周波数も姿勢によっ
て変化する。
また、全軸動作により単振動（振り子型）動作を行う
と、経路制御の演算に時間を要するためウイービングの
周波数が制約を受ける。
と、経路制御の演算に時間を要するためウイービングの
周波数が制約を受ける。
また、単振動の制御は共振すれば不能になるので、共
振周波数以下で行なわねばならない。
振周波数以下で行なわねばならない。
従って全軸動作によって単振動動作を行なう（イ）の
タイプにあっては、アーム３軸の低い共振周波数、経路
制御の演算時間、及びアームの姿勢による共振周波数変
化等の原因による高い周波数のウイービングは不可能で
ある。
タイプにあっては、アーム３軸の低い共振周波数、経路
制御の演算時間、及びアームの姿勢による共振周波数変
化等の原因による高い周波数のウイービングは不可能で
ある。
また、（ロ）のタイプにあっては、トーチの単振動は
制御不能状態で行うため、ウイービングの広い範囲への
適用が不可能であった。
制御不能状態で行うため、ウイービングの広い範囲への
適用が不可能であった。
トーチの単振動ウイービングを手首軸制御とし、溶接
線倣いの動作制御をアーム軸制御としてウイービング制
御をアーム軸に関係なく実施する。
線倣いの動作制御をアーム軸制御としてウイービング制
御をアーム軸に関係なく実施する。
従って、小部材、小質量、且つ小イナーシャの手首は
共振周波数が高く、共振周波数の低いアーム部とは別に
手首部のみで単振動を行ない、且つ制御するので、高い
周波数でトーチのウイービングが可能である。
共振周波数が高く、共振周波数の低いアーム部とは別に
手首部のみで単振動を行ない、且つ制御するので、高い
周波数でトーチのウイービングが可能である。
＜例１＞ 第２図は本発明を適用した６軸垂直ロボットの全体斜
視図であって、第１図はその手首部の拡大斜視図であ
る。
視図であって、第１図はその手首部の拡大斜視図であ
る。
図に示す如く、θ旋回する旋回胴１の上部にＷ回動す
る上アーム２が、上アームの上端から前方に突出したＵ
回動する下アーム３があり、下アーム３の前方には手首
部４をγ回転及びβ回転可能に設け、手首先端にはトー
チ５をα回転可能に取付け、且つトーチの延長線Ｘ−Ｘ
が手首軸交点Ｏ上を通るように配設した。
る上アーム２が、上アームの上端から前方に突出したＵ
回動する下アーム３があり、下アーム３の前方には手首
部４をγ回転及びβ回転可能に設け、手首先端にはトー
チ５をα回転可能に取付け、且つトーチの延長線Ｘ−Ｘ
が手首軸交点Ｏ上を通るように配設した。
ロボット動作制御プログラムでは、旋回胴１のθ旋回
と、上アーム２のＷ回動と、下アーム３のＵ回動と、溶
接線の倣い制御とを一緒のアーム軸制御プログラムに、
単振動動作する手首４のγ回転と、β回転と、α回転と
を一緒の手首制御プログラムに分担した。
と、上アーム２のＷ回動と、下アーム３のＵ回動と、溶
接線の倣い制御とを一緒のアーム軸制御プログラムに、
単振動動作する手首４のγ回転と、β回転と、α回転と
を一緒の手首制御プログラムに分担した。
アーク溶接ホース50の先端のトーチ５は手首先端にト
ーチ支持部材40によって取付けた。
ーチ支持部材40によって取付けた。
トーチの単振動としては第４図に示す如く振り子型振
動を適用し、溶接用部材ＡとＢとの溶接線Ｌに対し、部
材Ａ上のａ点と部材Ｂ上のｂ点との間を仮想経路P0に設
定し、手首軸交点Ｏを揺動中心としてトーチ５をウイー
ビングした。溶接用ワイヤ６の先端とトーチの揺動中心
Ｏとの距離Ｄを400mmとし振り幅ａ−ｂの2mmより十分長
くしたため、ワイヤの実際の円弧経路P1の仮想経路P0に
対する歪は支障なかった。
動を適用し、溶接用部材ＡとＢとの溶接線Ｌに対し、部
材Ａ上のａ点と部材Ｂ上のｂ点との間を仮想経路P0に設
定し、手首軸交点Ｏを揺動中心としてトーチ５をウイー
ビングした。溶接用ワイヤ６の先端とトーチの揺動中心
Ｏとの距離Ｄを400mmとし振り幅ａ−ｂの2mmより十分長
くしたため、ワイヤの実際の円弧経路P1の仮想経路P0に
対する歪は支障なかった。
トーチ５は慣用のアークセンサ（図示なし）を備えて
おり、溶接線Ｌに対する振り経路の歪をアーム軸制御に
フィードバックした。
おり、溶接線Ｌに対する振り経路の歪をアーム軸制御に
フィードバックした。
本実施にあっては、振り子型の単振動は10〜14Hzの範
囲内の高周波ウイービングを行ったが、手首部のみの共
振周波数が15Hzであり、共振周波数が5Hzのアーム軸と
切離して手首部のみを制御するため、好適な制御の下に
支障なく作業が遂行出来た。
囲内の高周波ウイービングを行ったが、手首部のみの共
振周波数が15Hzであり、共振周波数が5Hzのアーム軸と
切離して手首部のみを制御するため、好適な制御の下に
支障なく作業が遂行出来た。
また、アーク溶接が高周波ウイービングにより高速に
遂行出来たので、溶接対象の部材A,Bに高加熱に起因す
る悪影響を及ぼすことがなかった。
遂行出来たので、溶接対象の部材A,Bに高加熱に起因す
る悪影響を及ぼすことがなかった。
また、アークセンサによるトーチ５の溶接線Ｌに対す
る偏りの補正指令はアーム制御にフィードバックしたの
で、手首部のウイービング制御の高周波化に何ら支障を
生じなかった。
る偏りの補正指令はアーム制御にフィードバックしたの
で、手首部のウイービング制御の高周波化に何ら支障を
生じなかった。
また、トーチ５の延長線Ｘ−Ｘが手首軸の交点Ｏと交
わる形態としたため、溶接線Ｌ上に理想的な対称形ビー
ドが形成出来た。
わる形態としたため、溶接線Ｌ上に理想的な対称形ビー
ドが形成出来た。
＜例２＞ トーチ５の配置を第４図（Ｃ）に示す如く、手首軸の
交点Ｏから垂線でトーチ５上に下した点Ｏ′からトーチ
振り先端（ワイヤ端）までの距離Ｄと、交点Ｏと点Ｏ′
との間隔ｄが、 の関係に構成した外は例１と同一とした。
交点Ｏから垂線でトーチ５上に下した点Ｏ′からトーチ
振り先端（ワイヤ端）までの距離Ｄと、交点Ｏと点Ｏ′
との間隔ｄが、 の関係に構成した外は例１と同一とした。
ウイービングの経路は部材Ａ上のａ′と部材Ｂ上のｂ
とで形成され、部材Ｂ上のかぶり長さｌに対して部材Ａ
上のかぶり長さｌ′の方がやゝ大となったが、得られた
溶接ビードは十分使用に耐える物であった。
とで形成され、部材Ｂ上のかぶり長さｌに対して部材Ａ
上のかぶり長さｌ′の方がやゝ大となったが、得られた
溶接ビードは十分使用に耐える物であった。
その他の点では例１と同一の作用効果を奏した。
＜その他＞ 第３図は５軸垂直ロボットの斜視図であり、トーチ５
の２軸制御の点の外は例１と同一とした。手首の単振動
ウイービングに関しては、例１と同様の本発明の作用効
果が達成出来た。
の２軸制御の点の外は例１と同一とした。手首の単振動
ウイービングに関しては、例１と同様の本発明の作用効
果が達成出来た。
単振動動作の制御を手首軸に、溶接線の倣い制御をア
ーム軸に分離したため、トーチのウイービングは、アー
ムの共振周波数の影響を受けることなく高周波ウイービ
ングが可能であり、高速溶接が可能である。
ーム軸に分離したため、トーチのウイービングは、アー
ムの共振周波数の影響を受けることなく高周波ウイービ
ングが可能であり、高速溶接が可能である。
単振動動作を手首動作のみで行うため、経路制御の演
算時間が短かく出来、ウイービングの高周波数化を阻害
しない。
算時間が短かく出来、ウイービングの高周波数化を阻害
しない。
第１図は、本発明の実施に用いる手首部の部分拡大図。 第２図は、本発明の実施に用いる６軸垂直多関節ロボッ
トの斜視図であり、第３図は同じく５軸垂直多関節ロボ
ットの斜視図。 第４図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ本発明の作
用説明図である。 第５図は従来の手首部の部分拡大図。 １……旋回胴、２……上アーム、 ３……下アーム、４……手首、 ５……トーチ、６……ワイヤ。
トの斜視図であり、第３図は同じく５軸垂直多関節ロボ
ットの斜視図。 第４図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ本発明の作
用説明図である。 第５図は従来の手首部の部分拡大図。 １……旋回胴、２……上アーム、 ３……下アーム、４……手首、 ５……トーチ、６……ワイヤ。
Claims (4)
- 【請求項１】多関節ロボットにおいて、溶接線（Ｌ）倣
い動作をアーム軸に、単振動動作を手首軸に各分担制御
して高周波ウイービングさせることを特徴とする産業用
ロボットのアーク溶接ウイービング方法。 - 【請求項２】ウイービングを利用して溶接電流をアーク
センサで検出し、溶接線（Ｌ）の補正制御をアーム軸の
みで達成することを特徴とする請求項１に記載の産業用
ロボットのアーク熔接ウイービング方法。 - 【請求項３】アームを３軸で制御し、手首を２軸又は３
軸で制御する垂直多関節ロボットに於て、２軸又は３軸
手首の軸の交点（Ｏ）とトーチ（５）の延長線（Ｘ−
Ｘ）とが交るように配置してトーチのウイービングを行
なうことを特徴とする請求項１項又は２項に記載の産業
用ロボットのアーク熔接ウイービング方法。 - 【請求項４】垂直多関節ロボットに於て、２軸又は３軸
手首の軸の交点（Ｏ）とトーチ（５）の延長線（Ｘ−
Ｘ）とが距離（ｄ）の間隔を有し、且つ該距離（ｄ）が
トーチ先端から交点に対応する位置（Ｏ′）までの距離
（Ｄ）の1/10以下であるように配置してトーチ（５）の
ウイービングを行なうことを特徴とする請求項１項又は
２項に記載の産業用ロボットのアーク熔接ウイービング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102662A JP2602895B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 産業用ロボットのアーク溶接ウイービング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102662A JP2602895B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 産業用ロボットのアーク溶接ウイービング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01273674A JPH01273674A (ja) | 1989-11-01 |
| JP2602895B2 true JP2602895B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=14333446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63102662A Expired - Fee Related JP2602895B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 産業用ロボットのアーク溶接ウイービング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2602895B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110186556A1 (en) * | 2008-02-06 | 2011-08-04 | Roboweld Inc. | Hybrid automated welding system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62173087A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-29 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 溶接ロボツトのウイ−ビング装置 |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP63102662A patent/JP2602895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01273674A (ja) | 1989-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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