JP3354870B2 - 溶接ロボットの自動教示方法及び装置 - Google Patents
溶接ロボットの自動教示方法及び装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３次元のＣＡＤ形
状に基づいて溶接ロボットの溶接線や溶接姿勢を自動的
に決定してり、ボックス形状（建機，自動車，工作機
械，他の溶接構造部材）をした部材でポジショナーを有
する溶接ロボットの溶接順番をポジショナーの仕様に対
応して求めるようにした溶接ロボットの自動教示方法及
び装置に関する。
状に基づいて溶接ロボットの溶接線や溶接姿勢を自動的
に決定してり、ボックス形状（建機，自動車，工作機
械，他の溶接構造部材）をした部材でポジショナーを有
する溶接ロボットの溶接順番をポジショナーの仕様に対
応して求めるようにした溶接ロボットの自動教示方法及
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の溶接は、作業者の経験を生かして
溶接する順序を設定し、その順序通りにコントローラに
溶接位置や溶接条件を教示し、この溶接ロボットによっ
て溶接作業を行っていた。また、従来の溶接ロボットの
教示は、オフラインティーチング、つまり、事前に事務
所などの机上で教示を行い、その教示データを通信回線
やフロッピーディスクなどの外部記憶装置を用いてロボ
ットに教示データを記憶させ、溶接と教示を平行に作業
させることで、この溶接ロボットの稼働率を高めてい
る。即ち、教示を機上で行わないので、その間溶接を行
うことができるため、溶接ロボットの稼働率を高めるこ
とができる。
溶接する順序を設定し、その順序通りにコントローラに
溶接位置や溶接条件を教示し、この溶接ロボットによっ
て溶接作業を行っていた。また、従来の溶接ロボットの
教示は、オフラインティーチング、つまり、事前に事務
所などの机上で教示を行い、その教示データを通信回線
やフロッピーディスクなどの外部記憶装置を用いてロボ
ットに教示データを記憶させ、溶接と教示を平行に作業
させることで、この溶接ロボットの稼働率を高めてい
る。即ち、教示を機上で行わないので、その間溶接を行
うことができるため、溶接ロボットの稼働率を高めるこ
とができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の溶接
にあっては、作業者が溶接する順序通りにロボットのコ
ントローラに溶接位置や溶接条件を教示しており、人手
を省くことができずに、作業性が良くないという問題が
ある。また、従来のロボットの教示は、オフラインティ
ーチングであるため、作業者に変わって、事務所にいる
人間が教示をする必要があり、教示作業を効率的に行う
ことができなかった。
にあっては、作業者が溶接する順序通りにロボットのコ
ントローラに溶接位置や溶接条件を教示しており、人手
を省くことができずに、作業性が良くないという問題が
ある。また、従来のロボットの教示は、オフラインティ
ーチングであるため、作業者に変わって、事務所にいる
人間が教示をする必要があり、教示作業を効率的に行う
ことができなかった。
【０００４】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、作業効率の向上を図った溶接ロボットの自動教
示方法及び装置を提供することを目的とする。
あって、作業効率の向上を図った溶接ロボットの自動教
示方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明の溶接ロボットの自動教示方法は、
ＣＡＤシステムにて３次元で描かれた設計データが作ら
れる際、この設計データに各継手部に対して溶接を行う
か否かの属性コードを埋め込む場合は、溶接の対象とな
る２つの面に対応してそれぞれ反対面の情報を属性デー
タに記憶させ、この属性データに基づいてある面で溶接
の指示がある場合に、属性データから相手の面を求め、
この２つの面から接合線を幾何学的に求め、この接合線
を溶接線として求めるようにしたことを特徴とするもの
である。
めの請求項１の発明の溶接ロボットの自動教示方法は、
ＣＡＤシステムにて３次元で描かれた設計データが作ら
れる際、この設計データに各継手部に対して溶接を行う
か否かの属性コードを埋め込む場合は、溶接の対象とな
る２つの面に対応してそれぞれ反対面の情報を属性デー
タに記憶させ、この属性データに基づいてある面で溶接
の指示がある場合に、属性データから相手の面を求め、
この２つの面から接合線を幾何学的に求め、この接合線
を溶接線として求めるようにしたことを特徴とするもの
である。
【０００６】また、請求項２の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、前記溶接線の始点と終点を求め、溶接
開始、終了点側の片面の法線ベクトルと他面の法線ベク
トルから、これを等分するベクトルを求めて各解放方向
ベクトルとし、全ての継手の溶接線に対して求め、この
解放方向ベクトル、または片面からの角度を指定して溶
接姿勢として利用することで、これをすべての継手で同
様に定義して溶接トーチが入り込める部材の解放方向を
設計データの形状より求めるようにしたことを特徴とし
ている。
動教示方法では、前記溶接線の始点と終点を求め、溶接
開始、終了点側の片面の法線ベクトルと他面の法線ベク
トルから、これを等分するベクトルを求めて各解放方向
ベクトルとし、全ての継手の溶接線に対して求め、この
解放方向ベクトル、または片面からの角度を指定して溶
接姿勢として利用することで、これをすべての継手で同
様に定義して溶接トーチが入り込める部材の解放方向を
設計データの形状より求めるようにしたことを特徴とし
ている。
【０００７】また、請求項３の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、ワークのポジショナーを有する場合に
は、周辺機器のインデックス角度の単位にあわせて解放
方向ベクトルからなるべく下向き溶接が可能となるよう
に、前記ポジショナーの回転インデックス角度ごとに溶
接線を自動設定するようにしたことを特徴としている。
動教示方法では、ワークのポジショナーを有する場合に
は、周辺機器のインデックス角度の単位にあわせて解放
方向ベクトルからなるべく下向き溶接が可能となるよう
に、前記ポジショナーの回転インデックス角度ごとに溶
接線を自動設定するようにしたことを特徴としている。
【０００８】また、請求項４の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、溶接ロボットの配置に従って、ストロ
ーク範囲内でできるように溶接線を選定し、複数の対向
するロボットに対しても溶接線の自動テリトリー分けを
解放方向ベクトルの方位から自動的に最適姿勢で溶接可
能に求めるようにしたことを特徴としている。
動教示方法では、溶接ロボットの配置に従って、ストロ
ーク範囲内でできるように溶接線を選定し、複数の対向
するロボットに対しても溶接線の自動テリトリー分けを
解放方向ベクトルの方位から自動的に最適姿勢で溶接可
能に求めるようにしたことを特徴としている。
【０００９】また、請求項５の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、解放方向ベクトルとその溶接始終端で
の板厚を求め、この板厚が厚い方を下向きにして溶接を
行うようにしたことを特徴としている。
動教示方法では、解放方向ベクトルとその溶接始終端で
の板厚を求め、この板厚が厚い方を下向きにして溶接を
行うようにしたことを特徴としている。
【００１０】また、請求項６の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、インデックス角度のどの角度から順番
に行うのかを、各インデックス角度ごとの溶接線長を求
め、この長さの長い面から順に溶接を行って歪みが最小
となるようにインデックス順を求めるようにしたことを
特徴としている。
動教示方法では、インデックス角度のどの角度から順番
に行うのかを、各インデックス角度ごとの溶接線長を求
め、この長さの長い面から順に溶接を行って歪みが最小
となるようにインデックス順を求めるようにしたことを
特徴としている。
【００１１】また、請求項７の発明の溶接ロボットの自
動教示装置は、溶接の対象となる２つの面に属性データ
を記憶させて３次元設計データを作成する３次元ＣＡＤ
システムと、該３次元設定データに基づいて溶接線デー
タと溶接姿勢データと溶接手順指示データを出力する溶
接手順自動決定システムと、前記溶接線データと溶接姿
勢データと溶接手順指示データを用いて自動教示を行っ
て教示データを出力するオフライン自動決定システムと
を具えたことを特徴とするものである。
動教示装置は、溶接の対象となる２つの面に属性データ
を記憶させて３次元設計データを作成する３次元ＣＡＤ
システムと、該３次元設定データに基づいて溶接線デー
タと溶接姿勢データと溶接手順指示データを出力する溶
接手順自動決定システムと、前記溶接線データと溶接姿
勢データと溶接手順指示データを用いて自動教示を行っ
て教示データを出力するオフライン自動決定システムと
を具えたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態に係る
溶接ロボットの自動教示装置による自動教示方法のシス
テムを表すフローチャート、図２に溶接線や部材の解放
方向ベクトルを表す説明、図３に溶接箇所の各面の法線
ベクトルから解放方向ベクトルを求めるための説明、図
４にブロック形状をした部材の解放方向ベクトル例を表
した説明、図５に９０度インデックスのポジショナーで
溶接線を選定した結果を表した説明、図６に４５度イン
デックスのポジショナーで溶接線を選定した結果を表し
た説明を示す。
溶接ロボットの自動教示装置による自動教示方法のシス
テムを表すフローチャート、図２に溶接線や部材の解放
方向ベクトルを表す説明、図３に溶接箇所の各面の法線
ベクトルから解放方向ベクトルを求めるための説明、図
４にブロック形状をした部材の解放方向ベクトル例を表
した説明、図５に９０度インデックスのポジショナーで
溶接線を選定した結果を表した説明、図６に４５度イン
デックスのポジショナーで溶接線を選定した結果を表し
た説明を示す。
【００１３】本実施形態の溶接ロボットの自動教示装置
は、図１に示すように、３次元設計データＡを作成する
３次元ＣＡＤシステム１１と、この３次元設定データＡ
に基づいて溶接線データＢと溶接姿勢データＣと溶接手
順指示データＤを出力する溶接手順自動決定システム１
２とを有しており、周辺機器条件データベースＥを用い
て溶接姿勢データＣを修正可能となっている。また、オ
フライン自動決定システム１３を有しており、溶接線デ
ータＢと溶接姿勢データＣと溶接手順指示データＤを用
いて自動教示を行って教示データＦを出力することがで
きる。
は、図１に示すように、３次元設計データＡを作成する
３次元ＣＡＤシステム１１と、この３次元設定データＡ
に基づいて溶接線データＢと溶接姿勢データＣと溶接手
順指示データＤを出力する溶接手順自動決定システム１
２とを有しており、周辺機器条件データベースＥを用い
て溶接姿勢データＣを修正可能となっている。また、オ
フライン自動決定システム１３を有しており、溶接線デ
ータＢと溶接姿勢データＣと溶接手順指示データＤを用
いて自動教示を行って教示データＦを出力することがで
きる。
【００１４】即ち、３次元ＣＡＤシステム１１は、３次
元で描かれた設計データＡ（サーフェースもしくはソリ
ッド形状データ）を作成する。この際、この設計データ
Ａには、各継手部に対して溶接を行うか否か、行う場合
には、図２に示すように、溶接を行う溶接線２１に隣接
する部材２２上の面ＳＡと部材２３上の面ＳＢに溶接す
るという属性を記憶させる。つまり、面ＳＡには、どの
面と接合したところを溶接するか判るように“面ＳＢ”
という面を属性データの中に記憶させる。また、溶接す
る旨のコード（１）も属性データに記憶させ、同様に、
面ＳＢ側にも、“面ＳＡ”と溶接する旨のコード（２）
を属性データに記憶させる。一方、溶接しない場合に
は、コード（０）を属性として記憶させる。これは、例
えば、市販のＣＡＤシステムをカスタマイズ（ユーザが
Ｃ言語などにより、プログラムを作成してこれを市販の
ＣＡＤシステムに組み込んで、操作者の指示により）す
ることにより実現することができる。その際、脚長や開
先形状が指示されれば、属性データとして埋め込まれ、
その溶接箇所の溶接条件を埋め込む場合もある。
元で描かれた設計データＡ（サーフェースもしくはソリ
ッド形状データ）を作成する。この際、この設計データ
Ａには、各継手部に対して溶接を行うか否か、行う場合
には、図２に示すように、溶接を行う溶接線２１に隣接
する部材２２上の面ＳＡと部材２３上の面ＳＢに溶接す
るという属性を記憶させる。つまり、面ＳＡには、どの
面と接合したところを溶接するか判るように“面ＳＢ”
という面を属性データの中に記憶させる。また、溶接す
る旨のコード（１）も属性データに記憶させ、同様に、
面ＳＢ側にも、“面ＳＡ”と溶接する旨のコード（２）
を属性データに記憶させる。一方、溶接しない場合に
は、コード（０）を属性として記憶させる。これは、例
えば、市販のＣＡＤシステムをカスタマイズ（ユーザが
Ｃ言語などにより、プログラムを作成してこれを市販の
ＣＡＤシステムに組み込んで、操作者の指示により）す
ることにより実現することができる。その際、脚長や開
先形状が指示されれば、属性データとして埋め込まれ、
その溶接箇所の溶接条件を埋め込む場合もある。
【００１５】具体的なＣＡＤのオペレータの指示方法
は、例えば、溶接線の指示ボックスをクリック、
「溶接線とする第１の面を指示してください。」という
メッセージで面ＳＡをクリック、「溶接線とする第２
の面を指示してください。」というメッセージで面ＳＢ
をクリック、この２つの指示された面よって面ＳＡの
属性に“面ＳＢ”と“溶接する旨のコード”、面ＳＢの
属性に“面ＳＢ”と“溶接する旨のコード”をそれぞれ
記憶させる。
は、例えば、溶接線の指示ボックスをクリック、
「溶接線とする第１の面を指示してください。」という
メッセージで面ＳＡをクリック、「溶接線とする第２
の面を指示してください。」というメッセージで面ＳＢ
をクリック、この２つの指示された面よって面ＳＡの
属性に“面ＳＢ”と“溶接する旨のコード”、面ＳＢの
属性に“面ＳＢ”と“溶接する旨のコード”をそれぞれ
記憶させる。
【００１６】そして、溶接手順自動決定システム１２で
は、前述した３次元設計データＡに基づいて各面ごとに
その属性データ中に溶接の指示があるかを調べる。つま
り、前述の例では、（１）か（２）のいずれかであった
場合に処理するものであり、（１）と（２）では、いず
れか一方を処理すれば良い。そして、溶接の指示がある
場合に、例えば、面ＳＡで溶接の指示があつた場合、属
性データから相手の面ＳＢを求め、この２つの面から接
合線を幾何学的に求め、この接合線を溶接線２１として
求める。そして、さらに、この溶接線２１の始点ＰＡと
終点ＰＢも求め（どちらを始点または、終点にするか
は、後で手順を自動決定するため、ここでは任意で良
い）、これをすべての継手で同様に定義する。
は、前述した３次元設計データＡに基づいて各面ごとに
その属性データ中に溶接の指示があるかを調べる。つま
り、前述の例では、（１）か（２）のいずれかであった
場合に処理するものであり、（１）と（２）では、いず
れか一方を処理すれば良い。そして、溶接の指示がある
場合に、例えば、面ＳＡで溶接の指示があつた場合、属
性データから相手の面ＳＢを求め、この２つの面から接
合線を幾何学的に求め、この接合線を溶接線２１として
求める。そして、さらに、この溶接線２１の始点ＰＡと
終点ＰＢも求め（どちらを始点または、終点にするか
は、後で手順を自動決定するため、ここでは任意で良
い）、これをすべての継手で同様に定義する。
【００１７】次に、部材の解放方向ベクトルＶＡ，ＶＢ
位置に対して、溶接トーチが入り込める解放方向を設計
データＡの形状より求める。つまり、図３に示すよう
に、溶接開始点ＰＡでの面ＳＡの法線ベクトルＶ１と面
ＳＢの法線ベクトルＶ２から、これを等分するベクトル
を求めて、解放方向ベクトルＶＡとする。同様に終点側
の解放方向ベクトルＶＢも求め、これをすべての継手の
溶接線２１に対して求める。
位置に対して、溶接トーチが入り込める解放方向を設計
データＡの形状より求める。つまり、図３に示すよう
に、溶接開始点ＰＡでの面ＳＡの法線ベクトルＶ１と面
ＳＢの法線ベクトルＶ２から、これを等分するベクトル
を求めて、解放方向ベクトルＶＡとする。同様に終点側
の解放方向ベクトルＶＢも求め、これをすべての継手の
溶接線２１に対して求める。
【００１８】次に、ワークのポジショナーを有する場合
の例について説明する。図１により、ポジショナーの
有無を調べる。ポジショナー有りの場合、そのポジシ
ョナーが任意の回転ができる装置かを調べる。任意の
回転ができるポジショナーは、以下の処理を飛ばすか否
かは、計算機内のデータベースの設定または、オペレー
タの指示により行う。例えば、図４に示すようなボック
ス形状をした６面体の箱形状をした部材の前後を除いた
４面を溶接することを考えると、能率面からは、任意の
角度の溶接姿勢のものがあったとき、その方向にポジシ
ョニングしながら溶接する場合、ある角度ごとにまとめ
て溶接するよりも、時間がかかってしまうことになり、
ボックス形の形状の部材では、一般に４５度もしくは、
９０度とにインデックスさせて、その面ごとにまとめて
溶接する方法が採られる。以下、このようにするための
ロジックを説明する。任意回転のできないポジショナ
ーの場合（一般にインデックステーブルと呼ばれる）あ
るいは、前述のようにいくつかの角度ごと（４５度また
は９０度ごと）にまとめて溶接を行う場合、以下の処理
を行う。これは、溶接姿勢を回転テーブルでそのように
設定しようとしてもハード的に無理があるため、以下の
処理が必要となってくる。
の例について説明する。図１により、ポジショナーの
有無を調べる。ポジショナー有りの場合、そのポジシ
ョナーが任意の回転ができる装置かを調べる。任意の
回転ができるポジショナーは、以下の処理を飛ばすか否
かは、計算機内のデータベースの設定または、オペレー
タの指示により行う。例えば、図４に示すようなボック
ス形状をした６面体の箱形状をした部材の前後を除いた
４面を溶接することを考えると、能率面からは、任意の
角度の溶接姿勢のものがあったとき、その方向にポジシ
ョニングしながら溶接する場合、ある角度ごとにまとめ
て溶接するよりも、時間がかかってしまうことになり、
ボックス形の形状の部材では、一般に４５度もしくは、
９０度とにインデックスさせて、その面ごとにまとめて
溶接する方法が採られる。以下、このようにするための
ロジックを説明する。任意回転のできないポジショナ
ーの場合（一般にインデックステーブルと呼ばれる）あ
るいは、前述のようにいくつかの角度ごと（４５度また
は９０度ごと）にまとめて溶接を行う場合、以下の処理
を行う。これは、溶接姿勢を回転テーブルでそのように
設定しようとしてもハード的に無理があるため、以下の
処理が必要となってくる。
【００１９】ポジショナーが回転軸中心の方位よりどの
面で回転するかによって、図４に示すように、ＸＹ平面
での回転であれば、その方向でＸＹ平面のベクトルを対
象として、解放方向ベクトルＶをラウンド（指定角度で
四捨五入）していき、どの回転位置で溶接するかを求め
ていく。例えば、９０度インデックスであれば、０，９
０，１８０，２７０度の４ポジションとなるため、この
角度に回転させたときに、４５〜１３５度の解放方向ベ
クトルＶを選択する。このとき、図４に示す例では、Ｖ
Ａ１１，ＶＡ１２，ＶＡ２２，ＶＡ４１が対象となる。
次に溶接ロボットの仕様によりどの溶接線ができるか求
める。
面で回転するかによって、図４に示すように、ＸＹ平面
での回転であれば、その方向でＸＹ平面のベクトルを対
象として、解放方向ベクトルＶをラウンド（指定角度で
四捨五入）していき、どの回転位置で溶接するかを求め
ていく。例えば、９０度インデックスであれば、０，９
０，１８０，２７０度の４ポジションとなるため、この
角度に回転させたときに、４５〜１３５度の解放方向ベ
クトルＶを選択する。このとき、図４に示す例では、Ｖ
Ａ１１，ＶＡ１２，ＶＡ２２，ＶＡ４１が対象となる。
次に溶接ロボットの仕様によりどの溶接線ができるか求
める。
【００２０】つまり、ロボットが１台でＸ軸のプラス方
向に置かれたものとすれば、ＶＡ４１とＶＡ１２をスト
ロークの関係から求める。逆に、Ｘ軸のマイナス方向に
置かれたものとすれば、ＶＡ２２とＶＡ１１を選択す
る。
向に置かれたものとすれば、ＶＡ４１とＶＡ１２をスト
ロークの関係から求める。逆に、Ｘ軸のマイナス方向に
置かれたものとすれば、ＶＡ２２とＶＡ１１を選択す
る。
【００２１】ロボットが天吊り型でＸ軸方向に移動軸を
伴うガントリーのような外部軸を持つものは、４つのす
べてを対象として溶接可能とできる。
伴うガントリーのような外部軸を持つものは、４つのす
べてを対象として溶接可能とできる。
【００２２】また、２台のロボットを左右に対向させて
配置させた場合は、２台のロボットに対して、どのロボ
ットがどの溶接線を対象とするかまで求める必要が生じ
る。この場合は、前述したように、ロボットがＸ軸のプ
ラス方向に置かれたものは、ＶＡ４１とＶＡ１２、逆に
Ｘ軸のマイナス方向に置かれたものは、ＶＡ２２とＶＡ
１１を選択する。
配置させた場合は、２台のロボットに対して、どのロボ
ットがどの溶接線を対象とするかまで求める必要が生じ
る。この場合は、前述したように、ロボットがＸ軸のプ
ラス方向に置かれたものは、ＶＡ４１とＶＡ１２、逆に
Ｘ軸のマイナス方向に置かれたものは、ＶＡ２２とＶＡ
１１を選択する。
【００２３】天吊り型のロボットや２台対向式のロボッ
トでは、この４つの溶接線は、別の角度でも溶接可能で
あるため、さらに、より歪み最小、精度向上を目指した
溶接のインデックス角度を求める。即ち、ＶＡ１１とＶ
Ａ２２は、０度と２７０度、ＶＡ１２とＶＡ４１は、０
度と９０度のいずれでも溶接可能である。そこで、アー
クセンサ（溶接トーチをウィービングさせて、その時の
溶接電流の変化を検知して溶接線倣いするセンサ）の追
従性や歪みを考慮すると、板厚が厚い方を下にして溶接
させる方が良いことを考慮して、各溶接線の始終点部で
の板厚を法線ベクトルの反対方向向きに求める。つま
り、解放方向ベクトルＶＡｉ，ＶＢｉに対して、面ＳＡ
側の板厚ｔ１ｉ，面ＳＢの板厚ｔ２ｉ（始点と終点で板
厚は、２つ求まるが平均値とする）を求め、この板厚を
比較して厚い方が下になるように選択する。図４では、
ＶＡ１１，ＶＡ１２に対しては、ｔ１１とｔ１２を比較
することになる。同様にＶＡ２２では、ｔ２１とｔ２
２、ＶＡ４１では、ｔ４１とｔ４２を比較して選定す
る。以上の結果、板厚が厚い方を下にするようにして溶
接線を選定すると、図５に示すように、各角度ごとに溶
接線を選定できる。
トでは、この４つの溶接線は、別の角度でも溶接可能で
あるため、さらに、より歪み最小、精度向上を目指した
溶接のインデックス角度を求める。即ち、ＶＡ１１とＶ
Ａ２２は、０度と２７０度、ＶＡ１２とＶＡ４１は、０
度と９０度のいずれでも溶接可能である。そこで、アー
クセンサ（溶接トーチをウィービングさせて、その時の
溶接電流の変化を検知して溶接線倣いするセンサ）の追
従性や歪みを考慮すると、板厚が厚い方を下にして溶接
させる方が良いことを考慮して、各溶接線の始終点部で
の板厚を法線ベクトルの反対方向向きに求める。つま
り、解放方向ベクトルＶＡｉ，ＶＢｉに対して、面ＳＡ
側の板厚ｔ１ｉ，面ＳＢの板厚ｔ２ｉ（始点と終点で板
厚は、２つ求まるが平均値とする）を求め、この板厚を
比較して厚い方が下になるように選択する。図４では、
ＶＡ１１，ＶＡ１２に対しては、ｔ１１とｔ１２を比較
することになる。同様にＶＡ２２では、ｔ２１とｔ２
２、ＶＡ４１では、ｔ４１とｔ４２を比較して選定す
る。以上の結果、板厚が厚い方を下にするようにして溶
接線を選定すると、図５に示すように、各角度ごとに溶
接線を選定できる。
【００２４】また、４５度インデックスの場合も同様
に、４５度単位に出力するようにラウンディングする。
通常は、図４に示すように、ボックス形状をした部材で
は、溶接姿勢（解放方向ベクトルＶ）は４５度方向にな
るため、図６に示すように、溶接はすべて下向きとな
る。この例では、４５，１３５，２２５，３１５度単位
の出力であるが、実際は、４５度ピッチで出力されるた
め、０，４５，９０，１３５，１８０，２２５，２７
０，３１５度ごとに溶接線が選択されることになる。
に、４５度単位に出力するようにラウンディングする。
通常は、図４に示すように、ボックス形状をした部材で
は、溶接姿勢（解放方向ベクトルＶ）は４５度方向にな
るため、図６に示すように、溶接はすべて下向きとな
る。この例では、４５，１３５，２２５，３１５度単位
の出力であるが、実際は、４５度ピッチで出力されるた
め、０，４５，９０，１３５，１８０，２２５，２７
０，３１５度ごとに溶接線が選択されることになる。
【００２５】そして、何度ごとにラウンディングするか
は、周辺機器条件データベースＥに単位インデックス量
を入力しておくことにより計算することができる。
は、周辺機器条件データベースＥに単位インデックス量
を入力しておくことにより計算することができる。
【００２６】各インデックスで溶接する対象が求まった
が、各インデックスをどういう順序で行うかも求める。
これは、歪み最小化の観点から継手の多い箇所から溶接
を行うようにする。即ち、各面ごとに溶接線長を求め、
その量の多いインデックス角度順に溶接を行う様にす
る。
が、各インデックスをどういう順序で行うかも求める。
これは、歪み最小化の観点から継手の多い箇所から溶接
を行うようにする。即ち、各面ごとに溶接線長を求め、
その量の多いインデックス角度順に溶接を行う様にす
る。
【００２７】次に、各面ごとでの溶接順序を求める（溶
接ロボットが複数の場合は、各溶接ロボットごと、各面
ごとに求める）。１平面内での溶接順序を求める方法
は、一般的ないくつかの方法があり、その中のいずれか
のロジックを用いればよい。例えば、Nearest Neighbor
法，Greedy法，Farthest Insertion法，Christofides A
lgorithm法などがあり、これに局所改善法を加えた２−
ＯＰＴ法，３−ＯＰＴ法，Lin-Kernigham 法などがあ
る。この場合、溶接の始点と終点は、２対で処理すると
いう規定を入れてロジック化することになる。溶接の始
点と終点は、仮に求めていたが、上記でトータルの空送
距離が短くなる溶接手順となる順番に設定替えされるこ
とになる。
接ロボットが複数の場合は、各溶接ロボットごと、各面
ごとに求める）。１平面内での溶接順序を求める方法
は、一般的ないくつかの方法があり、その中のいずれか
のロジックを用いればよい。例えば、Nearest Neighbor
法，Greedy法，Farthest Insertion法，Christofides A
lgorithm法などがあり、これに局所改善法を加えた２−
ＯＰＴ法，３−ＯＰＴ法，Lin-Kernigham 法などがあ
る。この場合、溶接の始点と終点は、２対で処理すると
いう規定を入れてロジック化することになる。溶接の始
点と終点は、仮に求めていたが、上記でトータルの空送
距離が短くなる溶接手順となる順番に設定替えされるこ
とになる。
【００２８】以上により、溶接順序を求めて各溶接ロボ
ットごと、各インデックス角度ごとに（インデックスも
各インデックスごとの溶接線長が長い順に出力）、さら
に溶接順の若い順に、図１に示すように、教示データＦ
を出力する。従って、溶接は、この教示データＦを溶接
ロボットに記憶させて実行することで溶接施工されるこ
とになる。
ットごと、各インデックス角度ごとに（インデックスも
各インデックスごとの溶接線長が長い順に出力）、さら
に溶接順の若い順に、図１に示すように、教示データＦ
を出力する。従って、溶接は、この教示データＦを溶接
ロボットに記憶させて実行することで溶接施工されるこ
とになる。
【００２９】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明の溶接ロボットの自動教示方法に
よれば、ＣＡＤシステムにて３次元で描かれた設計デー
タが作られる際、この設計データに各継手部に対して溶
接を行うか否かの属性コードを埋め込む場合は、溶接の
対象となる２つの面に対応してそれぞれ反対面の情報を
属性データに記憶させ、この属性データに基づいてある
面で溶接の指示がある場合に、属性データから相手の面
を求め、この２つの面から接合線を幾何学的に求め、こ
の接合線を溶接線として求めるようにしたので、溶接作
業の作業効率の向上を図ることができる。
ように請求項１の発明の溶接ロボットの自動教示方法に
よれば、ＣＡＤシステムにて３次元で描かれた設計デー
タが作られる際、この設計データに各継手部に対して溶
接を行うか否かの属性コードを埋め込む場合は、溶接の
対象となる２つの面に対応してそれぞれ反対面の情報を
属性データに記憶させ、この属性データに基づいてある
面で溶接の指示がある場合に、属性データから相手の面
を求め、この２つの面から接合線を幾何学的に求め、こ
の接合線を溶接線として求めるようにしたので、溶接作
業の作業効率の向上を図ることができる。
【００３０】また、請求項２の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、溶接線の始点と終点を求め、溶接開
始、終了点側の片面の法線ベクトルと他面の法線ベクト
ルからこれを等分するベクトルを求めて各解放方向ベク
トルとし、全ての継手の溶接線に対して求め、この解放
方向ベクトル、または片面からの角度を指定して溶接姿
勢として利用することで、これをすべての継手で同様に
定義して溶接トーチが入り込める部材の解放方向を設計
データの形状より求めるようにしたので、高精度に溶接
線を求めることができる。
動教示方法では、溶接線の始点と終点を求め、溶接開
始、終了点側の片面の法線ベクトルと他面の法線ベクト
ルからこれを等分するベクトルを求めて各解放方向ベク
トルとし、全ての継手の溶接線に対して求め、この解放
方向ベクトル、または片面からの角度を指定して溶接姿
勢として利用することで、これをすべての継手で同様に
定義して溶接トーチが入り込める部材の解放方向を設計
データの形状より求めるようにしたので、高精度に溶接
線を求めることができる。
【００３１】また、請求項３の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、ワークのポジショナーを有する場合に
は、周辺機器のインデックス角度の単位にあわせて解放
方向ベクトルからなるべく下向き溶接が可能となるよう
に、ポジショナーの回転インデックス角度ごとに溶接線
を自動設定するようにしたので、容易に溶接線を求める
ことができる。
動教示方法では、ワークのポジショナーを有する場合に
は、周辺機器のインデックス角度の単位にあわせて解放
方向ベクトルからなるべく下向き溶接が可能となるよう
に、ポジショナーの回転インデックス角度ごとに溶接線
を自動設定するようにしたので、容易に溶接線を求める
ことができる。
【００３２】また、請求項４の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、溶接ロボットの配置に従って、ストロ
ーク範囲内でできるように溶接線を選定し、複数の対向
するロボットに対しても溶接線の自動テリトリー分けを
解放方向ベクトルの方位から自動的に最適姿勢で溶接可
能に求めるようにしたので、高品質の溶接を可能とする
ことができる。
動教示方法では、溶接ロボットの配置に従って、ストロ
ーク範囲内でできるように溶接線を選定し、複数の対向
するロボットに対しても溶接線の自動テリトリー分けを
解放方向ベクトルの方位から自動的に最適姿勢で溶接可
能に求めるようにしたので、高品質の溶接を可能とする
ことができる。
【００３３】また、請求項５の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、解放方向ベクトルとその溶接始終端で
の板厚を求め、この板厚が厚い方を下向きにして溶接を
行うようにしたので、高品質の溶接を可能とすることが
できる。
動教示方法では、解放方向ベクトルとその溶接始終端で
の板厚を求め、この板厚が厚い方を下向きにして溶接を
行うようにしたので、高品質の溶接を可能とすることが
できる。
【００３４】また、請求項６の発明の溶接ロボットの自
動教示方法では、インデックス角度のどの角度から順番
に行うのかを、各インデックス角度ごとの溶接線長を求
め、この長さの長い面から順に溶接を行って歪みが最小
となるようにインデックス順を求めるようにしたので、
容易に溶接手順求めることができる。
動教示方法では、インデックス角度のどの角度から順番
に行うのかを、各インデックス角度ごとの溶接線長を求
め、この長さの長い面から順に溶接を行って歪みが最小
となるようにインデックス順を求めるようにしたので、
容易に溶接手順求めることができる。
【００３５】また、請求項７の発明の溶接ロボットの自
動教示装置は、溶接の対象となる２つの面に属性データ
を記憶させて３次元設計データを作成する３次元ＣＡＤ
システムと、３次元設定データに基づいて溶接線データ
と溶接姿勢データと溶接手順指示データを出力する溶接
手順自動決定システムと、溶接線データと溶接姿勢デー
タと溶接手順指示データを用いて自動教示を行って教示
データを出力するオフライン自動決定システムとを設け
たので、簡単な装置で溶接作業の作業効率の向上を図る
ことができる。
動教示装置は、溶接の対象となる２つの面に属性データ
を記憶させて３次元設計データを作成する３次元ＣＡＤ
システムと、３次元設定データに基づいて溶接線データ
と溶接姿勢データと溶接手順指示データを出力する溶接
手順自動決定システムと、溶接線データと溶接姿勢デー
タと溶接手順指示データを用いて自動教示を行って教示
データを出力するオフライン自動決定システムとを設け
たので、簡単な装置で溶接作業の作業効率の向上を図る
ことができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの自動
教示装置による自動教示方法のシステムを表すフローチ
ャート図である。
教示装置による自動教示方法のシステムを表すフローチ
ャート図である。
【図２】溶接線や部材の解放方向ベクトルを表す説明図
である。
である。
【図３】溶接箇所の各面の法線ベクトルから解放方向ベ
クトルを求めるための説明図である。
クトルを求めるための説明図である。
【図４】ブロック形状をした部材の解放方向ベクトル例
を表した説明図である。
を表した説明図である。
【図５】９０度インデックスのポジショナーで溶接線を
選定した結果を表した説明図である。
選定した結果を表した説明図である。
【図６】４５度インデックスのポジショナーで溶接線を
選定した結果を表した説明図である。
選定した結果を表した説明図である。
１１ ３次元ＣＡＤシステム １２ 溶接手順自動決定システム １３ オフライン自動決定システム Ａ ３次元設計データ Ｂ 溶接線データ Ｃ 溶接姿勢データ Ｄ 溶接手順指示データ Ｅ 周辺機器条件データベース Ｆ 教示データ
フロントページの続き (72)発明者 松田 晃樹 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重 工業株式会社 相模原製作所内 (72)発明者 酒井 幹弘 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重 工業株式会社 相模原製作所内 (56)参考文献 特開 平９−164483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−256281（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−24372（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−200042（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−206905（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−293978（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−57644（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−31450（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−152378（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/127 B23K 9/12 B25J 9/22 G05B 19/4093 G05B 19/42
Claims (7)
- 【請求項１】 ＣＡＤシステムにて３次元で描かれた設
計データが作られる際、この設計データに各継手部に対
して溶接を行うか否かの属性コードを埋め込む場合は、
溶接の対象となる２つの面に対応してそれぞれ反対面の
情報を属性データに記憶させ、この属性データに基づい
てある面で溶接の指示がある場合に、属性データから相
手の面を求め、この２つの面から接合線を幾何学的に求
め、この接合線を溶接線として求めるようにしたことを
特徴とする溶接ロボットの自動教示方法。 - 【請求項２】 請求項１の溶接ロボットの自動教示方法
において、前記溶接線の始点と終点を求め、溶接開始、
終了点側の片面の法線ベクトルと他面の法線ベクトルか
ら、これを等分するベクトルを求めて各解放方向ベクト
ルとし、全ての継手の溶接線に対して求め、この解放方
向ベクトル、または片面からの角度を指定して溶接姿勢
として利用することで、これをすべての継手で同様に定
義して溶接トーチが入り込める部材の解放方向を設計デ
ータの形状より求めるようにしたことを特徴とする溶接
ロボットの自動教示方法。 - 【請求項３】 請求項１の溶接ロボットの自動教示方法
において、ワークのポジショナーを有する場合には、周
辺機器のインデックス角度の単位にあわせて解放方向ベ
クトルからなるべく下向き溶接が可能となるように、前
記ポジショナーの回転インデックス角度ごとに溶接線を
自動設定するようにしたことを特徴とする溶接ロボット
の自動教示手法。 - 【請求項４】 請求項３の溶接ロボットの自動教示方法
において、溶接ロボットの配置に従って、ストローク範
囲内でできるように溶接線を選定し、複数の対向するロ
ボットに対しても溶接線の自動テリトリー分けを解放方
向ベクトルの方位から自動的に最適姿勢で溶接可能に求
めるようにしたことを特徴とする溶接ロボットの自動教
示手法。 - 【請求項５】 請求項３の溶接ロボットの自動教示方法
において、解放方向ベクトルとその溶接始終端での板厚
を求め、この板厚が厚い方を下向きにして溶接を行うよ
うにしたことを特徴とする溶接ロボットの自動教示手
法。 - 【請求項６】 請求項１の溶接ロボットの自動教示方法
において、インデックス角度のどの角度から順番に行う
のかを、各インデックス角度ごとの溶接線長を求め、こ
の長さの長い面から順に溶接を行って歪みが最小となる
ようにインデックス順を求めるようにしたことを特徴と
する溶接ロボットの自動教示手法。 - 【請求項７】 溶接の対象となる２つの面に属性データ
を記憶させて３次元設計データを作成する３次元ＣＡＤ
システムと、該３次元設定データに基づいて溶接線デー
タと溶接姿勢データと溶接手順指示データを出力する溶
接手順自動決定システムと、前記溶接線データと溶接姿
勢データと溶接手順指示データを用いて自動教示を行っ
て教示データを出力するオフライン自動決定システムと
を具えたことを特徴とする溶接ロボットの自動教示装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15901698A JP3354870B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 溶接ロボットの自動教示方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15901698A JP3354870B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 溶接ロボットの自動教示方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11347733A JPH11347733A (ja) | 1999-12-21 |
| JP3354870B2 true JP3354870B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=15684417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15901698A Expired - Fee Related JP3354870B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 溶接ロボットの自動教示方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3354870B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010093018A1 (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接線選定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3621867B2 (ja) * | 2000-06-14 | 2005-02-16 | 三菱重工業株式会社 | 溶接システム及び溶接方法 |
| JP4917252B2 (ja) * | 2004-07-23 | 2012-04-18 | ファナック株式会社 | アーク溶接用装置 |
| JP4498072B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2010-07-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接ロボット用ポジショナの設定方法 |
| JP6568169B2 (ja) | 2017-09-12 | 2019-08-28 | ファナック株式会社 | 溶接ロボットプログラミング装置および溶接ロボットのプログラミング方法 |
| CN109483545B (zh) * | 2018-12-04 | 2022-03-29 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种焊缝重构方法、智能机器人焊接方法及系统 |
| CN110773842B (zh) * | 2019-10-21 | 2022-04-15 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种焊接定位方法及装置 |
-
1998
- 1998-06-08 JP JP15901698A patent/JP3354870B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010093018A1 (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接線選定方法 |
| JP2010184278A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Kobe Steel Ltd | 溶接線選定方法 |
| CN102317024A (zh) * | 2009-02-13 | 2012-01-11 | 株式会社神户制钢所 | 焊接线选定方法 |
| CN102317024B (zh) * | 2009-02-13 | 2014-10-22 | 株式会社神户制钢所 | 焊接线选定方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11347733A (ja) | 1999-12-21 |
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