JP4441367B2 - Method of welding workpieces using a welding robot - Google Patents
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Description
本発明は、溶接ロボットを用いてワーク(被溶接物)に対して溶接を行う溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a welding method for performing welding on a workpiece (workpiece) using a welding robot .
従来、作業ロボットには、溶接の対象となる複数のワーク同士を例えばアーク溶接によって接合させる溶接ロボットがある。この溶接ロボットでは、いわゆるティーチング&プレイバック方式が用いられていることが多い。このティーチング&プレイバック方式は、ワークの溶接位置に沿った溶接トーチの移動軌跡が教示データとして予め作業員等によって設定され、あるいは例えばレーザセンサのセンシング動作によって溶接位置を検出することによりワークの溶接位置に沿った溶接トーチの移動軌跡が教示データとして設定され、その教示データをそれ以降の溶接トーチによる溶接作業に利用する方式である。 Conventionally, there is a welding robot that joins a plurality of workpieces to be welded by, for example, arc welding. In this welding robot, a so-called teaching & playback system is often used. In this teaching & playback method, the movement trajectory of the welding torch along the workpiece welding position is set in advance by a worker or the like as teaching data, or the welding position of the workpiece is detected by detecting the welding position by a sensing operation of a laser sensor, for example. This is a method in which the movement trajectory of the welding torch along the position is set as teaching data, and the teaching data is used for welding work by the subsequent welding torch.
一方、溶接作業においては、ワークを溶接するための溶接作業台等に設置する場合に、治具の締め付け具合等によってワークごとに位置ずれが生じることがある。例えば、特許文献1の公報には、溶接前に予めワークの位置ずれを検出して、検出された位置ずれ量を予め設定された教示データに反映させることにより、正確な移動軌跡で溶接を行い得る方法が提案されている。 On the other hand, in the welding operation, when it is installed on a welding work table or the like for welding the workpieces, positional displacement may occur for each workpiece due to the tightening condition of the jig. For example, in the publication of Patent Document 1, welding is performed with an accurate movement trajectory by detecting a positional deviation of a workpiece in advance before welding and reflecting the detected positional deviation amount in preset teaching data. A method of obtaining has been proposed.
この公報における制御では、予め溶接前に位置ずれを検出する際、以下の方法が用いられている。すなわち、この溶接ロボットには、溶接トーチのほかにワークとの接触を検出するためのタッチセンサ及びピンが溶接トーチに略並設されて設けられている。ワークには、予めマーキングが施され、溶接ロボットのピンがそのマーキングに向かって移動するように、作業者等が手動で又はキーボード等を備える操作装置から移動量を入力する。ピンが被溶接物に接触すると、タッチセンサがそれを検出し、そのときのピンの位置を位置データとして取り込んで、予め入力された位置データと比較することにより位置ずれ量を算出するようにしている。 In the control in this publication, the following method is used when detecting a displacement in advance before welding. That is, in this welding robot, in addition to the welding torch, a touch sensor and a pin for detecting contact with the workpiece are provided substantially in parallel with the welding torch. The workpiece is marked in advance, and an operator or the like inputs the amount of movement manually or from an operating device having a keyboard or the like so that the pins of the welding robot move toward the marking. When the pin comes into contact with the work piece, the touch sensor detects it, takes the position of the pin at that time as position data, and compares it with position data input in advance to calculate the amount of displacement. Yes.
しかしながら、上記公報における制御では、ピンを被溶接物のマーキングに向かって移動させる際、その移動動作を手動又は操作装置からの入力操作によって行っていたために、非常に長時間を要するとともに、作業者等にとっては面倒な作業を発生させていた。 However, in the control in the above publication, when the pin is moved toward the marking of the workpiece, the movement operation is performed manually or by an input operation from the operation device. For example, it was troublesome.
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、予め溶接前にワークの位置ずれを検出する際、その検出動作を容易に実施することのできる、溶接ロボットを用いたワークの溶接方法を提供することを、その課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and uses a welding robot that can easily carry out the detection operation when detecting a positional deviation of a workpiece before welding in advance . It is an object of the present invention to provide a workpiece welding method .
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本願発明によって提供される溶接ロボットを用いたワークの溶接方法は、アームの先端に取り付けられた溶接トーチと溶接作業台に設置されたワークの前記溶接トーチに対する位置関係を検出するワーク位置検出手段とを備えた溶接ロボットを用いて、前記溶接作業台に順番に設置される複数のワークの各々に対し、前記溶接トーチを当該ワークの溶接箇所に沿って移動させながら溶接を行うワークの溶接方法であって、前記溶接作業台に前記複数のワークの基準となる基準ワークを設置し、当該基準ワークの溶接箇所に沿って前記溶接トーチを移動させて溶接時の移動軌跡を示す複数の移動位置のデータを教示点データとして教示する第1の工程と、前記溶接作業台に設置された前記基準ワークに対して、前記溶接トーチを当該基準ワークに向かって移動させる移動線を特定するための動作開始点と当該動作開始点と前記基準ワークとの間にある前記溶接トーチの移動方向を示す方向指示点の位置情報を、複数の移動線についてそれぞれ設定する第2の工程と、前記溶接トーチを前記第2の工程で設定された前記動作開始点及び前記方向指示点で特定される複数の移動線上をそれぞれ移動させ、各移動線上で前記ワーク位置検出手段により検出される当該溶接トーチに対する前記基準ワークの位置関係が所定の位置関係になると、そのときの位置関係に基づき前記基準ワークの位置情報をそれぞれ取得する第3の工程と、前記溶接作業台に前記複数のワークの各々が溶接対象のワークとして設置されると、前記溶接トーチを前記第2の工程で設定された前記動作開始点及び前記方向指示点で特定される複数の移動線上をそれぞれ移動させ、各移動線上で前記ワーク位置検出手段により検出される当該溶接トーチに対する前記溶接対象のワークの位置関係が前記所定の位置関係になると、そのときの位置関係に基づき前記溶接対象のワークの位置情報をそれぞれ取得する第4の工程と、前記第4の工程で取得された前記溶接対象のワークの複数の位置情報と前記第3の工程で取得された前記基準ワークの複数の位置情報とを同一の移動線上で取得した位置情報同士で比較して両者の差をそれぞれ算出し、それらの差に基づき前記第1の工程で教示された教示点データを補正する第5の工程と、前記第5の工程で補正された教示点データに基づいて前記溶接ロボットにより前記溶接トーチを移動させながら前記溶接対象のワークに溶接を行わせる第6の工程と、を含むことを特徴としている(請求項1)。 A workpiece welding method using a welding robot provided by the present invention includes a welding torch attached to the tip of an arm and a workpiece position detecting means for detecting a positional relationship of the workpiece installed on a welding workbench with respect to the welding torch. A welding method for workpieces, in which welding is performed while moving the welding torch along a welding location of the workpieces to each of a plurality of workpieces sequentially installed on the welding work table using a welding robot equipped with A plurality of movement positions indicating a movement locus at the time of welding by installing a reference work as a reference of the plurality of works on the welding work table and moving the welding torch along a welding position of the reference work. A first step of teaching data as teaching point data, and the reference work set on the welding work table, the welding torch is connected to the reference work The position information of the operation start point for specifying the movement line to be moved toward and the direction indication point indicating the movement direction of the welding torch between the operation start point and the reference workpiece is respectively set for the plurality of movement lines. A second step of setting, and moving the welding torch on a plurality of movement lines specified by the operation start point and the direction indication point set in the second step, respectively, and the workpiece position on each movement line When the positional relationship of the reference workpiece with respect to the welding torch detected by the detection means becomes a predetermined positional relationship, a third step of acquiring positional information of the reference workpiece based on the positional relationship at that time, and the welding operation When each of the plurality of workpieces is installed on a table as a workpiece to be welded, the operation start point and the direction set in the second step are set to the welding torch. When the positional relationship of the workpiece to be welded with respect to the welding torch detected by the workpiece position detecting means on each movement line is the predetermined positional relationship by moving on the plurality of moving lines specified by the indicated points, respectively, A fourth step of acquiring the position information of the workpiece to be welded based on the positional relationship of the time, a plurality of pieces of position information of the workpiece to be welded acquired in the fourth step, and the third step The obtained position information of the reference workpiece is compared with the obtained position information on the same movement line, the difference between the two is calculated, and the teaching taught in the first step based on the difference is calculated. A fifth step of correcting the point data, and the welding torch while moving the welding torch by the welding robot based on the teaching point data corrected in the fifth step. And a sixth step of causing welding to be performed on the workpiece (claim 1).
なお、前記動作開始点は、溶接動作を行わないときに前記溶接トーチを前記溶接時の移動軌跡から退避させておくために予め設定される退避点であるとよい(請求項2)。 The operation start point may be a retreat point that is set in advance in order to retract the welding torch from the movement trajectory during the welding when a welding operation is not performed (Claim 2).
また、前記溶接トーチに対する前記基準ワーク及び前記溶接対象のワークの所定の位置関係とは、前記溶接トーチが前記基準ワーク及び前記溶接対象のワークに接触する位置関係であり、前記ワーク位置検出手段は、前記溶接トーチが前記ワークの表面と接触して導通することを検出し、その時の前記溶接トーチの移動位置を検出する移動位置検出手段にするとよい(請求項3)。 Further, the predetermined positional relationship between the reference workpiece and the workpiece to be welded with respect to the welding torch is a positional relationship in which the welding torch contacts the reference workpiece and the workpiece to be welded, and the workpiece position detecting means includes: Further, it is preferable that the welding torch detects that the welding torch is brought into contact with the surface of the workpiece and becomes conductive, and the moving position detecting means detects the moving position of the welding torch at that time .
また、前記溶接トーチに対する前記基準ワーク及び前記溶接対象のワークの所定の位置関係とは、前記溶接トーチと前記ワークの表面との間の距離が所定の距離になることであり、前記ワーク位置検出手段は、前記溶接トーチから前記ワークの表面までの距離を光センサによって検出し、その時の前記溶接トーチの移動位置を検出する移動位置検出手段であるとよい(請求項4)。 Moreover, the the predetermined positional relationship of the reference workpiece and the welding object work for welding torch, the distance between the welding torch and the surface of said workpiece is to a predetermined distance, said work position The detecting means may be a moving position detecting means for detecting a distance from the welding torch to the surface of the workpiece by an optical sensor and detecting a moving position of the welding torch at that time .
この構成によれば、基準ワークを用いて溶接時の溶接トーチの移動軌跡を教示する際、溶接トーチを当該基準ワークに向かって移動させる移動線を特定するために、各移動線について溶接トーチの動作開始点と、その動作開始点と前記基準ワークとの間にある溶接トーチの移動方向を示す方向指示点とが例えば作業者等によって設定入力されると、各移動線について動作開始点及び方向指示点を通る直線上を、溶接トーチを基準ワークに向けて移動させる。その移動によって、溶接トーチが、例えば、基準ワークの表面に接触したことが検出されると、その検出されたときの溶接トーチの位置が基準位置データとして取得される。また、複数の溶接対象のワークに溶接を行う場合は、各ワークに対して溶接トーチを基準ワークの場合と同様に動作開始点及び方向指示点で特定される複数の移動線上を移動させ、各移動線上で当該溶接トーチがワークの表面に接触すると、そのときの溶接トーチの位置が各ワークの位置データとしてそれぞれ取得される。 According to this configuration, when teaching the movement trajectory of the welding torch at the time of welding using the reference workpiece, in order to identify the movement line for moving the welding torch toward the reference workpiece , the welding torch of each movement line is specified . When an operation start point and a direction indication point indicating the movement direction of the welding torch between the operation start point and the reference workpiece are set and input by, for example, an operator, the operation start point and direction for each movement line Move the welding torch toward the reference workpiece on a straight line passing through the indicated point . By its movement, the welding torch, for example, if it has contact with the surface of the reference workpiece is detected, Ru acquired position of the welding torch when the detected as the reference position data. In addition, when welding to a plurality of workpieces to be welded, the welding torch is moved on the plurality of movement lines specified by the operation start point and the direction indication point in the same manner as the reference workpiece for each workpiece, When the welding torch contacts the surface of the workpiece on the movement line, the position of the welding torch at that time is acquired as position data of each workpiece.
上記動作が行われることにより、例えば予め溶接前にワークの位置ずれを検出する際、基準ワークの位置に対する位置ずれを検出するための各ワークの位置データを容易にかつ確実に取得することができる。従来では、各ワークの位置ずれを検出するためのピン等の移動動作を、手動又は操作装置からの入力操作によって行っていたために、非常に長時間を要するとともに、作業者等にとっては面倒な作業を発生させていたが、上記の構成により、これらの問題点を解消することができる。 By performing the above-described operation, for example, when detecting the position deviation of the workpiece before welding, the position data of each workpiece for detecting the position deviation with respect to the position of the reference workpiece can be easily and reliably acquired. . Conventionally, the movement operation of pins and the like for detecting the positional deviation of each workpiece has been performed manually or by input operation from an operation device, so it takes a very long time and is troublesome for an operator or the like. However, these problems can be solved by the above configuration.
また、位置データとしては、基準ワークに対する基準位置データと溶接対象の各ワークに対する位置データとが取得されるが、基準位置データを取り直すときは、既に先の基準位置データの取得の際に溶接トーチの移動方向を指示するための動作開始点と方向指示点が教示されているので、改めてこれらの点を教示する必要がなく、直ちに溶接トーチを移動させて位置データを取得することができる。 As the position data, the reference position data for the reference workpiece and the position data for each workpiece to be welded are acquired. However, when the reference position data is obtained again, the welding torch has already been acquired when the previous reference position data is acquired. Since the operation start point and the direction indication point for instructing the moving direction of the first and second directions are taught, it is not necessary to teach these points again, and the welding torch can be immediately moved to acquire the position data.
好ましい実施の形態によれば、設定される複数の移動線は、互いに平行であるとよい(請求項5)。 According to a preferred embodiment, the plurality of movement lines to be set may be parallel to each other (claim 5).
本願発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本願発明に係る溶接ロボットの制御装置を含む制御システムを示す構成図である。この制御システムは、溶接ロボットに設けられた溶接トーチによりワーク(被溶接物)に対して溶接を行うものであり、特にこの制御システムは、複数のワークに対して溶接を行う前に各ワークの位置ずれを検出する制御、いわゆるプリセンシング制御における方法を提供するものである。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a control system including a control device for a welding robot according to the present invention. This control system performs welding on a workpiece (workpiece to be welded) using a welding torch provided in a welding robot. In particular, this control system performs the welding of each workpiece before welding a plurality of workpieces. The present invention provides a method for detecting misregistration, so-called pre-sensing control.
この制御システムは、溶接ロボット10と、ロボット制御装置20と、溶接電源装置30とによって大略構成されている。
This control system is roughly constituted by a
溶接ロボット10は、ワークWに対して例えばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット10は、フロア等に固定されるベース部材11と、それに6本の軸を介して連結された6本のアーム12と、6本のアーム12の両端又は片端に設けられた6個の駆動モータ(サーボモータ)13(一部図示略)とによって構成されている。
The
溶接ロボット10には、最も先端側に設けられたアーム12の先端部に、溶接トーチ14が設けられている。溶接トーチ14は、溶加材としての例えば直径1mm程度の溶接ワイヤ15をワークWの所定の溶接位置に導くものである。
The
溶接ロボット10の上部には、ワイヤ送給装置16が設けられている。ワイヤ送給装置16は、溶接トーチ14に対して溶接ワイヤ15を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置16は、溶接ワイヤ15が巻回された図示しないリールと、リールを回転させる送給モータ17とによって構成され、送給モータ17は、溶接電源装置30によって回転駆動される。
A
ワイヤ送給装置16には、溶接ワイヤ15を案内するためのコイルライナ19が接続され、コイルライナ19の先端は、溶接トーチ14に接続されている。溶接ワイヤ15は、溶接トーチ14から外部に突出して消耗電極として機能する。すなわち、溶接電源装置30によって溶接ワイヤ15の先端とワークWとの間にアークを発生させてその熱で溶接ワイヤ15を溶融させることにより、ワークWに対して溶接が施される。
A
6個の駆動モータ13は、それぞれロボット制御装置20からの駆動信号によって回転駆動され、この各駆動モータ13が回転駆動されることにより、各アーム12が変位し、結果的に溶接トーチ14が上下前後左右に移動可能とされる。
Each of the six
なお、各駆動モータ13には、図示しないエンコーダが設けられている。エンコーダの出力は、ロボット制御装置20に与えられ、ロボット制御装置20では、エンコーダの出力によって各駆動モータ13の回転位置が検出される。従って、ロボット制御装置20では、各駆動モータ13の回転位置から各アーム12の変位状態と先端のアーム12に取り付けられた溶接トーチ14の現在位置を認識するようになっている。
Each
ロボット制御装置20は、溶接ロボット10の動作を制御するためのものである。ロボット制御装置20は、予め記憶されている作業プログラム及び図示しないエンコーダからの現在位置情報等に基づいて、溶接ロボット10の各駆動モータ13を駆動制御して、溶接トーチ14を動作開始点からワークWの溶接点、その溶接点から他の溶接点、あるいは溶接点から退避点(位置)に移動させる。
The
溶接電源装置30は、図示しない溶接電源を備えており、溶接電源は溶接トーチ14とワークWとの間に溶接電圧を供給するものである。また、溶接電源装置30は、所定のタイミングでワイヤ送給装置16の送給モータ17を駆動させる機能をも有している。
The welding
図2は、ロボット制御装置20及びその周辺機器の構成を示すブロック図である。ロボット制御装置20は、マイクロコンピュータ等によって構成される制御部21、メモリ部22、サーボ駆動部23、現在位置監視部24、溶接制御部25、及び接触検出部26によって構成されている。制御部21には、操作装置27が接続されている。サーボ駆動部23には、溶接ロボット10に設けられた6つの駆動モータ13がそれぞれ接続されている。現在位置監視部24には、6つの駆動モータ13にそれぞれ設けられた6つのエンコーダ28が接続されている。また、溶接制御部25及び接触検出部26には、溶接電源装置30が接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
制御部21は、本ロボット制御装置20の制御中枢となるものであり、予めメモリ部22に記憶された作業プログラム、操作装置27からの操作信号、あるいはエンコーダ28からの現在位置情報等に基づいて、所定のデータ処理を行い、サーボ駆動部23に動作指令を与えることにより、駆動モータ13を回転駆動させ、溶接トーチ14を移動させる。
The
また、制御部21は、後述するように、プリセンシング制御において、作業者等によって入力される、溶接トーチ14の動作開始点A(図4参照)、及びその動作開始点Aを基準にして溶接トーチ14が移動する方向を示す方向指示点B(図4参照)を示す位置データに基づいて、溶接トーチ14を移動させる機能を有する。この溶接トーチ14の移動制御は、溶接トーチ14をワークWに接触させるためのものである。
Further, as will be described later, the
また、制御部21は、溶接トーチ14とワークWとが接触したことを検出する接触検出部26からの出力と、その検出時の6個の駆動モータ13のエンコーダ28からの出力とに基づいて、溶接トーチ14の接触位置を位置データとしてメモリ部22に記憶させる機能を有する。すなわち、制御部21は、溶接トーチ14がワークWに接触すると、溶接トーチ14の移動を停止させ、そのときの6個のエンコーダ28によって検出される各駆動モータ13の回転位置を位置データとしてメモリ部22に記憶させる。さらに、溶接トーチ14とワークWとが接触したときの溶接トーチ14の位置データに基づいて各ワークWの位置ずれを補正する機能を有する。これについては、後述する。
Moreover, the
メモリ部22には、溶接ロボット10の一連の移動や動作等を定めた作業プログラムが格納されている。作業プログラムには、そのような移動命令とともに、溶接を開始させる溶接開始命令や、衝突検出処理及び停止処理等が含まれている。
The
また、メモリ部22には、この作業プログラムが実行される際に必要なデータが記憶される。例えば、メモリ部22には、上記した溶接トーチ14の動作開始点A、及び方向指示点Bを示す位置データが記憶される。また、ワークWの溶接部分である移動軌跡の教示点データが記憶される。さらには、各ワークWの位置ずれを補正するための位置データが記憶される(詳細は後述)。なお、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データ、教示点データ及び位置ずれを補正するための位置データは、具体的には溶接トーチ14の先端を動作開始点A及び方向指示点Bや教示位置等にセットしたときの6個のエンコーダ28から出力される6個の駆動モータ13の回転位置を示すデータ群である。
The
サーボ駆動部23は、制御部21からの駆動信号に基づいて各駆動モータ13に対して駆動信号を出力するものである。
The
現在位置監視部24は、各駆動モータ13に配置されたエンコーダ28からの検出信号により、溶接トーチ14の現在位置を監視するものである。
The current
溶接制御部25は、制御部21からの各種命令及び現在位置監視部24からの位置信号に基づいて溶接電源装置30によって溶接トーチ14による溶接を行わせるものである。
The
接触検出部26は、溶接電源装置30からの制御信号(電圧)に基づいて溶接トーチ14とワークWとの接触を検出するものである。具体的には、通電の有無の変化(「有」から「無」に変化する状態と「無」から「有」に変化する状態の両方を含む。)を検出することにより、溶接トーチ14とワークWとの接触位置が検出される。この接触検出部26からの検出信号は、制御部21に送られ、制御部21において溶接トーチ14とワークWとが接触したことが認識されるようになっている。
The
操作装置27は、図略の複数の操作ボタンを有し、溶接時の自動運転モード又は手動モードの選択、起動、開始、停止等の各種動作をユーザによる操作によって可能にするものである。制御部21は、この操作装置27からの操作信号を受け取ることにより所定のデータ処理を行う。本実施形態では、例えば作業者等による操作によってこの操作装置27から、動作開始点A及び方向指示点Bを示す位置データが入力されたり、プリセンシング制御を行う旨が入力されたりする。
The
次に、上記構成における作用について、図3の作業手順を示す図、図4のワークWの斜視図、並びに図5に示すフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the drawing showing the work procedure in FIG. 3, the perspective view of the workpiece W in FIG. 4, and the flowchart shown in FIG.
この実施形態では、溶接ロボット10によってワークWに溶接が施されるとき、ロボット制御装置20によって以下に示す手順で制御され、各ワークWにおける位置ずれが検出される。
In this embodiment, when the workpiece W is welded by the
すなわち、図3に示すように、第1工程として、ロボット制御装置20を教示点データ入力モードに設定して基準となるワークW(以下、「基準ワークWs」という。)に対して実際に溶接する際に必要な教示点データが取得される。
That is, as shown in FIG. 3, as the first step, the
次いで、第2工程として、ロボット制御装置20を基準位置データ入力モードに設定して同一の基準ワークWsに対してプリセンシング制御によって基準となる位置データ(以下、「基準位置データ」という。)が取得される。
Next, as a second step, position data (hereinafter referred to as “reference position data”) that is set as a reference by pre-sensing control for the same reference workpiece Ws with the
次に、第3工程として、ロボット制御装置20を対象位置データ入力モードに設定して基準ワークWsとは異なる、本来溶接を行うべきワークW(以下、「溶接対象ワークWp」という。)に対してプリセンシング制御が自動で行われることによって、その溶接対象ワークWpにおける位置データ(以下、「対象位置データ」という。)が取得される。
Next, as the third step, the
次に、第4工程として、ロボット制御装置20を教示点補正モードに設定して基準ワークWsの基準位置データと、溶接対象ワークWpの対象位置データとに基づいて新たな教示点データ(第1工程で取得された教示点データを補正したデータ)が算出される。そして、溶接モードにおいては、この新たな教示点データに基づいて、実際に溶接動作が行われる。
Next, as a fourth step, the
以下、各工程について詳述する。まず、第1工程では、基準ワークWsが溶接作業台等に設置され、溶接ロボット10を手動又は操作装置27からの操作入力によって溶接トーチ14が実際の溶接軌跡に沿ってなぞられることにより、図4に示すように、複数の溶接教示点P1〜P5が教示点データとしてロボット制御装置20に取り込まれる。この教示点データは、メモリ部22に一旦記憶される。
Hereinafter, each process is explained in full detail. First, in the first step, the reference workpiece Ws is installed on a welding work table or the like, and the
次いで、第2工程では、教示点データが取得された同一の基準ワークWsを用いてプリセンシング制御が行われる。具体的には、図5に示すように、ロボット制御装置20の制御部21によって、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが既に取得されているか否かが判別される(S1)。この判別は、対象位置データ入力モードや、例えば同一形状のワークWであってもロットが異なる場合には、教示点データを取り直すとともに、これに併せて基準位置データを取り直すことがあり、基準位置データ入力モードでも基準位置データを取り直す場合は、プリセンシング制御において既に動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが取得されており、改めて取得する必要がないので、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データの取得が必要であるか否かを判別するものである。
Next, in the second step, pre-sensing control is performed using the same reference workpiece Ws from which the teaching point data has been acquired. Specifically, as shown in FIG. 5, the
動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが未だ取得されていなければ(S1:NO)、続いて、ロボット制御装置20の制御部21によって、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが操作装置27を用いて作業者等によって入力されたか否かが判別される(S2)。一方、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが既に取得されていれば(S1:YES)、ステップS2の処理はスキップされる。
If the position data of the operation start point A and the direction indication point B has not been acquired yet (S1: NO), the position data of the operation start point A and the direction indication point B is subsequently controlled by the
ここで、方向指示点Bとは、動作開始点Aに位置する溶接トーチ14の動作方向を示す点であり、通常、作業者等によって例えば動作開始点Aと基準ワークWsとの間における任意の空間上の点に設定される。なお、方向指示点Bは、動作開始点Aと基準ワークWsとの間の空間上に位置するのであれば、その空間上の任意な位置に設定されればよい。すなわち、動作開始点Aから基準ワークWsを見たときに、基準ワークWsの輪郭の内側に位置する点であればよい。また、基準ワークWsを越える空間上の位置に方向指示点Bを設定するようにしてもよい。
Here, the direction indicating point B is a point indicating the operation direction of the
作業者等は、溶接トーチ14の先端が動作開始点Aに位置するように手動で溶接トーチ14を移動させ、動作開始点Aにおける溶接トーチ14の位置を動作開始点Aとすべき設定を行う。続いて、作業者等は、溶接トーチ14の先端が方向指示点Bに位置するように手動で溶接トーチ14を移動させ、方向指示点Bにおける溶接トーチ14の位置を方向指示点Bとすべき設定を行う。
An operator or the like manually moves the
これにより、制御部21は、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが入力されたと判別し(S2:YES)、各位置における溶接トーチ14の位置データを取得している現在位置監視部24からの当該位置データをメモリ部22に記憶させる。
Thereby, the
なお、この動作開始点Aとしては、ロボット制御装置20が予め認識している溶接トーチ14の退避点(溶接動作を行わないときに溶接トーチ14を退避しておく予め定められた点)を採用するようにしてもよい。
As the operation start point A, a retreat point of the
次に、制御部21は、位置データ(図4に示す点Cにおける位置データ)を取得する旨の操作が作業者等によって入力されたか否かを判別する(S3)。作業者等は、基準位置データを取得する旨の操作装置27の操作ボタンを押下すると、制御部21は、基準位置データを取得する旨の操作が作業者等によって入力されたと判別し(S3:YES)、予めメモリ部22に記憶されているサーチプログラムを読み出し、実行させる。ここで、サーチプログラムとは、位置ずれを補正するための基準位置データを取得するために、溶接トーチ14を移動させる処理を含むプログラムである。
Next, the
また、このサーチプログラムが実行されるときには、溶接トーチ14の移動速度(サーチ時の速度)、検出論理(ワークWが無しの状態から有りの状態を検出するのか、又はワークWが有りの状態から無しの状態を検出するのか)、無検出距離(ワークWを検出する最大距離)等を設定するようにしてもよい。なお、溶接トーチ14の移動速度は、適当な速度に変更可能とされてもよい。
When this search program is executed, the moving speed of the welding torch 14 (search speed), detection logic (whether the work W is not present is detected or the work W is present is detected). Whether or not a non-existing state is detected), a non-detection distance (maximum distance for detecting the workpiece W), and the like may be set. Note that the moving speed of the
具体的には、制御部21は、溶接トーチ14を一旦、動作開始点Aに移動させ(S4)、溶接トーチ14の先端が方向指示点Bに向くように溶接トーチ14を移動させる(S5)。制御部21は、溶接トーチ14の先端が基準ワークWsに接触するまで溶接トーチ14を移動させる。なお、方向指示点Bに達するまでに溶接トーチ14が基準ワークWsに接触しない場合には、方向指示点Bを越えてその延長線上を基準ワークWsに向けて移動させる。
Specifically, the
次いで、制御部21は、溶接トーチ14が基準ワークWsの表面に接触するか否かを判別する(S6)。これは、溶接電源装置30からの制御信号に基づいて接触検出部26において溶接トーチ14と基準ワークWsとが図4に示すC点において接触したことが検出され、接触検出部26から制御部21にその旨の信号が送られたことにより判別される。制御部21は、溶接トーチ14が基準ワークWsの表面に接触したと判別すると(S6:YES)、溶接トーチ14の移動を停止させる(S7)。そして、現在位置監視部24において位置データが取得される(S8)。
Next, the
次いで、制御部21は、基準位置データ入力モードであるか否かを判別し(S9)、基準位置データ入力モードであれば(S9:YES)、取得した位置データを基準位置データとしてメモリ部22の基準位置データの記憶領域に記憶させる(S10)。なお、基準位置データが再度取り直しの場合は、新たに取得された基準位置データは、メモリ部22のすでに記憶されている基準位置データに上書きされる。一方、基準位置データ入力モードでなければ、すなわち、対象位置データ入力モードであれば(S9:NO)、取得した位置データを対象位置データとしてメモリ部22の対象位置データの記憶領域に記憶させる(S11)。
Next, the
次に、第3工程では、基準ワークWsに代えて、溶接すべき溶接対象ワークWpが溶接作業台等に設置され、対象位置データ入力モードが設定されて溶接対象ワークWpに対してプリセンシング制御が行われる。なお、基準ワークWsは、第2工程の終了後、教示データに基づいて溶接トーチ14が溶接部に沿って移動されることにより実際の溶接が行われてもよい。
Next, in the third step, instead of the reference workpiece Ws, the welding target workpiece Wp to be welded is placed on a welding work table or the like, the target position data input mode is set, and pre-sensing control is performed on the welding target workpiece Wp. Is done. The reference workpiece Ws may be actually welded by moving the
作業者等によって溶接対象ワークWpが溶接作業台等に設置され、対象位置データ入力モードが設定されると、制御部21は、図5のフローチャートに示したプリセンシング制御と同様の制御を行う。すなわち、制御部21は、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが既に取得されているか否かを判別する(S1)。対象位置データ入力モードでは、基準位置データ入力モードでの基準位置データを取得する処理において、動作開始点A及び方向指示点Bの位置データが既に取得されているから、ステップS1は常にYESとなり、制御部21は、ステップ2をスキップしてステップS3に移行する。
When the workpiece Wp to be welded is set on the welding work table or the like by the operator and the target position data input mode is set, the
ステップS3では、位置データ(図4に示す点Cにおける位置データ)を取得する旨の操作が作業者等によって入力されたか否かが判別され、作業者等が基準位置データを取得する旨の操作ボタンを押下すると(S3:YES)、制御部21は、予めメモリ部22に記憶されているサーチプログラム及び動作開始点A及び方向指示点Bの位置データを読み出す。
In step S3, it is determined whether or not an operation for obtaining position data (position data at a point C shown in FIG. 4) has been input by an operator or the like, and an operation for obtaining the reference position data by the worker or the like. When the button is pressed (S3: YES), the
そして、溶接トーチ14を動作開始点Aに移動させ(S4)、溶接トーチ14を動作開始点Aから方向指示点Bに向けて溶接トーチ14の先端が溶接対象ワークWpに接触するまで移動させる(S5)。
Then, the
次に、溶接トーチ14が溶接対象ワークWpの表面に接触するか否かが判別され(S6)、溶接トーチ14が方向指示点Bを越えて溶接対象ワークWpと接触すると、(S6:YES)、溶接トーチ14の移動を停止させる(S7)。そして、現在位置監視部24において位置データが取得される(S8)。
Next, it is determined whether or not the
次いで、制御部21は、基準位置データ入力モードであるか否かを判別し(S9)、基準位置データ入力モードであれば(S9:YES)、取得した位置データを基準位置データとしてメモリ部22の基準位置データの記憶領域に記憶させる(S10)。一方、基準位置データ入力モードでなければ、すなわち、対象位置データ入力モードであれば(S9:NO)、取得した位置データを対象位置データとしてメモリ部22の対象位置データの記憶領域に記憶させる(S11)。今回は、対象位置データ入力モードであるので、取得された位置データは対象位置データとしてメモリ部22の対象位置データの記憶領域に記憶される。
Next, the
次に、第4工程では、図6に示すように、第3工程で取得した溶接対象ワークWpの対象位置データと、第2工程において取得した基準ワークWsの基準位置データと比較し、その差(具体的には各駆動モータ13の基準位置における回転位置のデータと対象位置における回転位置のデータの差データ)を位置ずれ量として求める(S12)。そして、第1工程において教示して求めた教示点データを位置ずれ量のデータで補正して、実際に溶接動作を行う(S13)。
Next, in the fourth step, as shown in FIG. 6, the target position data of the workpiece Wp to be welded acquired in the third step is compared with the reference position data of the reference workpiece Ws acquired in the second step. (Specifically, the difference data between the rotational position data at the reference position of each drive
より具体的には、図7に示すように、基準ワークWsの基準位置データ(C点参照)と溶接対象ワークWpの対象位置データ(C′点参照)との位置が異なる場合には、両者の差分ΔCを算出する。そして、第1工程において取得した基準ワークWsの教示点データを読み出して、上記差分ΔCを読み出した教示点データに加算し、新たな教示点データを算出する。そして、溶接対象ワークWpに対して溶接を行う際、新たな教示点データに基づいて溶接を行う。新たな教示点データには、位置ずれ量が補正されているため、正確な位置に溶接を行うことができる。 More specifically, as shown in FIG. 7, when the positions of the reference position data (see point C) of the reference work Ws and the target position data (see point C ') of the workpiece Wp to be welded are different, The difference ΔC is calculated. Then, the teaching point data of the reference workpiece Ws acquired in the first step is read out, and the difference ΔC is added to the read teaching point data to calculate new teaching point data. And when welding with respect to the workpiece | work Wp to be welded, welding is performed based on new teaching point data. In the new teaching point data, since the amount of positional deviation is corrected, welding can be performed at an accurate position.
このように、上記した制御処理では、予め溶接前にワークWの位置ずれを検出する際、予め動作開始点A及び方向指示点Bを設定しておけば、プリセンシング制御によって位置ずれを検出するための基準位置データや対象位置データを容易にかつ確実に取得することができる。したがって、従来では、各ワークWの位置ずれを表す位置データを手動又は操作装置による入力によって行っていたために、非常に長時間を要するとともに、作業者等にとっては面倒な作業を発生させていたが、上記の構成により、これらの問題点を解消することができる。例えば、プリセンシングに要する時間は、従来の構成において要する時間に比べ、約1/2になるものと予想され、溶接軌跡を教示する時間(プリセンシングに要する時間を含む)全体に対してプリセンシングに要する時間は、約1/3〜1/2と推定されるので、全体として約25%の時間を削減されると推定される。 Thus, in the above-described control process, when the position deviation of the workpiece W is detected in advance before welding, if the operation start point A and the direction indication point B are set in advance, the position deviation is detected by pre-sensing control. Therefore, it is possible to easily and reliably acquire reference position data and target position data. Therefore, conventionally, in order it has been performed by an input by the manual or operating equipment position data indicative of the position deviation for each work W, together with very takes a long time, have to generate a troublesome work for the operator or the like However, the above configuration can solve these problems. For example, the time required for pre-sensing is expected to be about ½ of the time required for the conventional configuration, and pre-sensing is performed for the entire time (including the time required for pre-sensing) for teaching the welding trajectory. Since the time required for is estimated to be about 1/3 to 1/2, it is estimated that about 25% of the time is reduced as a whole.
特に、本実施形態に係るロボット制御装置20によれば、ワークWが同一形状でロットが異なる場合の基準位置データの取り直しや形状の類似した他のワークW等に対して基準位置データを取得する際、先のワークWについて基準位置データの取得処理が行われていると、その取得処理で取得された動作開始点A及び方向指示点Bに基づく溶接トーチ14の移動経路のデータを利用することができるので、この場合にも動作開始点A及び方向指示点Bを教示させる作業が不要となり、迅速に基準位置データを取得することができる。
In particular, according to the
なお、溶接ロボット10では、溶接トーチ14を停止させるとき、慣性のためわずかに惰走する。そのため、溶接トーチ14とワークWとの接触点を検出する際、溶接ロボット10(溶接トーチ14)が惰走し、本来の正確な位置が検出されず誤差が生ずることになるが、溶接部を教示する際にも溶接ロボット10(溶接トーチ14)が惰走するため、その誤差分がキャンセルされる。そのため、溶接部に対して正確な接触点を検出することができる。
In the
また、上記では、プリセンシング制御においてワークWに対して一つの接触点(図4のC点参照)における対象位置データを取得する場合を説明したが、これに代えて、図8に示すように、複数の接触点C1,C2,‥における補正データを取得するようにしてもよい。この場合、各接触点C1,C2,‥に対して、動作開始点A1,A2,‥及び方向指示点B1,B2,‥を設定すればよい。これにより、ワークWの溶接部における位置精度を上げることができる。 In the above description, the case where the target position data at one contact point (see point C in FIG. 4) is acquired with respect to the workpiece W in the pre-sensing control has been described. Instead, as shown in FIG. Further, correction data at a plurality of contact points C1, C2,... May be acquired. In this case, operation start points A1, A2,... And direction indication points B1, B2,. Thereby, the positional accuracy in the welding part of the workpiece | work W can be raised.
また、上記のプリセンシング制御では、一次元の方向のみについて説明したが、これに代えて、二次元又は三次元の方向を組み合わせて行ってもよい。このようにすれば、ずれの方向が複数ある場合に、より精度よく対象位置データを取得することができる。例えば、図9に示すように、X方向、Y方向及びZ方向について複数の接触点C1,C2,‥における対象位置データを取得するようにしてもよい。 In the pre-sensing control described above, only the one-dimensional direction has been described. Alternatively, two-dimensional or three-dimensional directions may be combined. In this way, when there are a plurality of deviation directions, the target position data can be acquired with higher accuracy. For example, as shown in FIG. 9, target position data at a plurality of contact points C1, C2,... May be acquired in the X direction, the Y direction, and the Z direction.
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、溶接トーチ14をワークWに直接接触させて基準位置データや対象位置データを取得する方法に基づくプリセンシング制御について説明したが、これに代えて、光(例えばレーザ光)、磁気、又は静電容量等を用いた非接触型のセンサを用いて溶接トーチ14とワークWとが所定の位置関係に達したことを検出した上で、対象位置データを取得するようにしてもよい。すなわち、位置検出センサの先端を直接ワークWに接触させる方法(位置検出センサの先端からワークWまでの距離が「0」となる位置を検出する方法)であってもよく、位置検出センサの先端とワークWとの間の距離が所定の距離となる位置を検出する方法であってもよい。
Of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, the pre-sensing control based on the method of acquiring the reference position data and the target position data by bringing the
10 溶接ロボット
14 溶接トーチ
20 ロボット制御装置
21 制御部
22 メモリ部
23 サーボ駆動部
24 現在位置監視部
25 溶接制御部
26 接触検出部
27 操作装置
30 溶接電源装置
A 動作開始点
B 方向指示点
C 接触点
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記溶接作業台に前記複数のワークの基準となる基準ワークを設置し、当該基準ワークの溶接箇所に沿って前記溶接トーチを移動させて溶接時の移動軌跡を示す複数の移動位置のデータを教示点データとして教示する第1の工程と、A reference work as a reference for the plurality of works is set on the welding work table, and the welding torch is moved along the welding location of the reference work to teach a plurality of movement position data indicating a movement locus during welding. A first step of teaching as point data;
前記溶接作業台に設置された前記基準ワークに対して、前記溶接トーチを当該基準ワークに向かって移動させる移動線を特定するための動作開始点と当該動作開始点と前記基準ワークとの間にある前記溶接トーチの移動方向を示す方向指示点の位置情報を、複数の移動線についてそれぞれ設定する第2の工程と、An operation start point for specifying a movement line for moving the welding torch toward the reference workpiece with respect to the reference workpiece installed on the welding work table, and between the operation start point and the reference workpiece. A second step of setting position information of direction indicating points indicating a moving direction of the welding torch for each of a plurality of moving lines;
前記溶接トーチを前記第2の工程で設定された前記動作開始点及び前記方向指示点で特定される複数の移動線上をそれぞれ移動させ、各移動線上で前記ワーク位置検出手段により検出される当該溶接トーチに対する前記基準ワークの位置関係が所定の位置関係になると、そのときの位置関係に基づき前記基準ワークの位置情報をそれぞれ取得する第3の工程と、The welding torch is moved on a plurality of movement lines specified by the operation start point and the direction indicating point set in the second step, and the welding detected on the movement lines by the workpiece position detecting means. When the positional relationship of the reference workpiece with respect to the torch becomes a predetermined positional relationship, a third step of acquiring positional information of the reference workpiece based on the positional relationship at that time,
前記溶接作業台に前記複数のワークの各々が溶接対象のワークとして設置されると、前記溶接トーチを前記第2の工程で設定された前記動作開始点及び前記方向指示点で特定される複数の移動線上をそれぞれ移動させ、各移動線上で前記ワーク位置検出手段により検出される当該溶接トーチに対する前記溶接対象のワークの位置関係が前記所定の位置関係になると、そのときの位置関係に基づき前記溶接対象のワークの位置情報をそれぞれ取得する第4の工程と、When each of the plurality of workpieces is installed as a workpiece to be welded on the welding workbench, the welding torch is specified by the operation start point and the direction indication point set in the second step. When the positional relationship of the workpiece to be welded with respect to the welding torch detected by the workpiece position detecting means on each movement line is the predetermined positional relationship, the welding is performed based on the positional relationship at that time. A fourth step of acquiring position information of the target workpiece,
前記第4の工程で取得された前記溶接対象のワークの複数の位置情報と前記第3の工程で取得された前記基準ワークの複数の位置情報とを同一の移動線上で取得した位置情報同士で比較して両者の差をそれぞれ算出し、それらの差に基づき前記第1の工程で教示された教示点データを補正する第5の工程と、Position information acquired on the same movement line between the plurality of position information of the workpiece to be welded acquired in the fourth step and the plurality of position information of the reference workpiece acquired in the third step. A fifth step of comparing and calculating the difference between the two and correcting the teaching point data taught in the first step based on the difference;
前記第5の工程で補正された教示点データに基づいて前記溶接ロボットにより前記溶接トーチを移動させながら前記溶接対象のワークに溶接を行わせる第6の工程と、A sixth step of performing welding on the workpiece to be welded while moving the welding torch by the welding robot based on the teaching point data corrected in the fifth step;
を含むことを特徴とする溶接ロボットを用いたワークの溶接方法。A method for welding workpieces using a welding robot characterized by comprising:
前記ワーク位置検出手段は、前記溶接トーチが前記ワークの表面と接触して導通することを検出し、その時の前記溶接トーチの移動位置を検出する移動位置検出手段である、請求項1又は2に記載の溶接ロボットを用いたワークの溶接方法。 The predetermined positional relationship between the reference workpiece and the workpiece to be welded with respect to the welding torch is a positional relationship in which the welding torch contacts the reference workpiece and the workpiece to be welded.
The workpiece position detecting means, wherein the welding torch is detected that conducts in contact with the surface of the workpiece, a moving position detecting means for detecting the movement position of the welding torch at that time, to claim 1 or 2 A work welding method using the welding robot described above .
前記ワーク位置検出手段は、前記溶接トーチから前記ワークの表面までの距離を光センサによって検出し、その時の前記溶接トーチの移動位置を検出する移動位置検出手段である、請求項1又は2に記載の溶接ロボットを用いたワークの加工方法。 Wherein the reference workpiece and the predetermined positional relationship of the welded workpiece for welding torch, the distance between the welding torch and the surface of said workpiece is to a predetermined distance,
The workpiece position detecting means, wherein the distance from the welding torch to the surface of the workpiece is detected by the light sensor, a movement position detector for detecting the movement position of the welding torch at that time, according to claim 1 or 2 Machining method for workpieces using a welding robot .
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