JPH01173106A - 溶接ロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ティーチング・プレイバック方式で２点シフ
ト変換機能を有する溶接ロボットの制御方法に関するも
のである。

［従来の技術］ 鉄骨橋梁等の大型溶接構造物をティーチング・プレイバ
ック方式の溶接ロボットにて溶接作業を行い自動化し、
作業効率を向上させることを１本発明者等が特願昭６１
−７０９２３号「溶接ロボットによる溶接方法」として
提案している。同溶接方法による装置の一例としてのツ
イン形ガスシールド溶接ロボット装置では、第３図に示
す溶接ステージＡ上の両側に平行に敷設したガイドレー
ル１，１と直交する向き（左右向き）に水平に伸びるガ
ータ２．このガータ２の両端をそれぞれ支持して垂下す
るガータ支柱３，３、長手方向はぼ中央にガータ支柱３
．３がそれぞれ立設され長手方向がガイドレール１方向
である長方形のサドル４．４からなる門形のロボット支
持機構を有し、このロボット支持機構はサドル４，４の
下面部に設けられた図示しない駆動モータにより駆動さ
れるレール走行用車輪を介してガイドレール１，１上を
Ｘ軸方向として走行自在に載置されている。

上記ロボット支持機構のガータ２には、上下面はぼ全長
に伸びるガイド５を有し、そのガイド５により上記Ｘ軸
と直交する方向（Ｙ軸）に走行する横行台車６を支持（
横行台車６の駆動機構は図示を省略）し、縦軸（上下動
軸）のガイドを兼ねる部材７が取付けられ、この部材７
に縦軸８が垂直の向きに（Ｚ軸方向）スライド可能に貫
挿（縦軸８の駆動機構も図示を省略）されている、この
縦軸８の下部には、縦軸８と同軸の回動座部９が縦軸８
の下端部に収納保持された図示しない駆動モータと減速
装置からなるθ軸駆動機構（旋回機構）により回動可能
に連結され、この回動座部９をはさむ取付は面を有し、
一方の取付は面には支持機構１０Ａを介してＮｏ、１ト
ーチＩＩＡが、他方の取付は面には支持機構１０Ｂを介
しＮｏ、２１”−チ１１Ｂが支持されている。

１２はテレビカメラであって、部材７の前面に、光軸を
垂直下向きに取付けられ、テレビ信号は図示しないケー
ブルを介して、第４図に示す如く、オペレータエリアに
設置されたテレビ受像機１３に導かれる。このオペレー
タエリアには、上記テレビ受像機１３の他、制御装置ｉ
　（ＮＣ制御装り１４、ＣＲＴ１６およびテンキーやボ
タンスイッチ等を有する操作盤１７が設けられている。

今、第５図に示すように溶接ステージＡ上に主材（Ｈ形
鋼材）２００に第１横補強材２１１．第２横補強材２１
２、縦補強材２１３を隅肉溶接する構造物のワークが、
破線で示す基準姿勢に対してずれた姿勢で搬入されたも
のとし。

（１）オペレータはティーチングされたワーク座標（図
中２点破線で示すもの）、溶接条件等のデータの他、各
ワークの図形情報等の教示プログラムを制御装置１４に
セットする。教示プログラムがセットされると、ワーク
Ｗの図形（平面図）がＣＲ７１６画面上に映像される。

（２）オペレータは、操作盤１７上のボタン操作により
、溶接ロボットをロボット原点塵ＩｆＡＢＯＯからＸ＠
または／およびＹ軸方向に移動させて、テレビカメラ１
２により、第５図に示すワークＷの第１所定点Ｚｏａを
サーチする。この操作により溶接ロボットのロボット座
標系における原点座標Ｂｏｏから上記第１所定点Ｚｏａ
までのＸ軸方向、Ｙ軸方向移動軌跡に基づき第１所定点
Ｚｏａのロボット座標系上の座ＩＢＢｏａを演算し記憶
する。

（３）次に、オペレータは、同じく、第２所定点Ｚｏｂ
の直上方にテレビカメラ１２が位置するまで溶接ロボッ
トを移動し、テレビ受像機１３の照準に映像を合わせて
、サーチする。同じく溶接ロボットの原点座標Ｂｏｏか
ら上記第２所定点ＺｏｂまでのＸ軸方向、Ｙ軸方向移動
軌跡に基づき第２所定点Ｚｏｂのロボット座標系上の座
′ｅＡＢｏｂを演算し記憶する。

（４）上記所定点サーチ操作が終ると、教示プログラム
の位置データを、上記第１所定点Ｚｏａのティーチング
されたときの座標Ａｏａからロボット座標系上での座標
Ｂｏａまでのベクトル相当分平行移動させ、さらに同Ｂ
ｏａを中心としてベクトルＢｏａＢｏｂとベクトルＡｏ
ａ　Ａｏｂとの角度差だけ回転させたものとして座標変
換される。

以後は、溶接ロボットは制御データが指定する移動経路
に沿って、指定された順次に従い、指定された溶接条件
で溶接作業を自動的に遂行する。

以上によって被溶接物が正規の位置、角度に置かれてい
ないときでも、所定の溶接ができるようにしている。

［解決しようとする問題点］ しかしながら、上述のような２点シフト変換方法を用い
た従来の溶接ロボットによる溶接方法では、ティーチン
グデータと実際のワークとの組立誤差ならびにテレビカ
メラでの所定２点のサーチにも誤差が発生して、その結
果、２点シフト変換後の位置データと、実物のワークの
位置との誤差が必然的に大きくなり、溶接開始点を検知
するセンシングが機能しない事態が発生し、これが自動
溶接を一時中断させ、作業効率を下げていた。

本発明は、このような問題点を解消しようとするもので
、上述の教示誤差があってもその影響を最小限に抑制す
るような教示プログラムを自動的に作成する、溶接ロボ
ットによる制御方法を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の溶接ロボットの制御方法は、教示プログラム内
対象ワークの姿勢を、前記教示プログラム内対象ワーク
の所定２点の中点を実ワークに教示して得られた所定２
点の中点に一致するように平行移動させ、前記一致した
中点で前記実ワークの所定２点から得られたベクトルと
前記対象ワークの所定２点から得られたベクトルとの角
度差だけ回転移動して、実ワークの姿勢に座標変換する
ことを特徴としている。

［作用］ ２点シフト変換における変換元と変換先での回転中心の
座標を、変換元では２点シフトの２つの代表点の中点と
し、変換先では教示された２点の中点として、教示デー
タを２点シフト変換により。

溶接ロボットのセンシング機能の範囲内に納められる変
換誤差内とし、２点の教示データに入り込む誤差の影響
の抑制を図っている。

［実施例］ 以下１本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は本発明の溶接ロボットの溶接方法の一実施例と
しての２点シフト変換のフローチャートで、第２図は同
実施例・において実ワークに対しての２点教示が許容内
の誤差で行われたかをチエツクする場合のフローチャー
トである。なお１本実施例の方法が適用される溶接ロボ
ットは前述第３゜４図に示したものと同様に構成される
。

まず、２点シフト教示での教示誤差の２点シフト変換へ
の影響を少なくする手段についての詳細を述べる。数値
演算の前提として１次のように仮定する。

（１）実物のワークは、教示プログラムの設定された位
置と一致しているものとする。

（２）２点シフト教示による２点の教示では、実際の位
置と教示された位置との誤差はどの点においても同程度
とする。

（３）２点シフト前と２点シフト後の教示プログラムの
変化分を教示誤差による影響とする。

通常、２点シフト変換は、次のような変換式で実現され
る。

教示プログラム中の位置データを（Ｘ、Ｙ）。

２点シフト変換後の位置データを（ｘｔ　ｙ）　、教示
プログラム中の２点シフトの代表点を（Ｘユ。

Ｙ□）および（Ｘ２＊　Ｙ２）　、実際に教示された２
点を（Ｘｘ＊　ｙｔ）および（Ｘ＊ｙ　ｙｚ）　、２点
シフト変換における変換元の回転中心を（ｘ　ｓ　、ｙ
　ｓ　）、２点シフト変換における変換先の回転中心を
（ｘａ行移動成分として定まるとすると、 θ＝ｔａｎ−”（（ｙｚ　−ｙｉ）／（ｘｉ　−ＸＬ）
）−ｔａｎ−”（（Ｙ、　−ｙｔ）／（ｘｉ　−ｘｉ）
）・・・・・・（２） ここで、さきほどの条件に適合させるため、ｘ、＝Ｘ１
＋Δａ、　　　ｘ、＝Ｘ、＋ΔＣＶ　ｔ　＝　Ｙ　ｘ＋
Δｂ、　　Ｘ２＝Ｙ、＋Δｄとする。ここで、Δａ、Δ
ｂ、ΔＣ１Δｄは教示　　　　゛誤差で、１Δａ１４１
Δｂｌ”＝ＩΔ０１４１Δｄ１となる。

また１回転中心が、　Ｘ３＝　ｘ３．　Ｙ、＝　ｙ、と
し、前記（１）、（２）式は。

（Ｘｌ−ＸＩ）＋（ΔＣ−Δａ） となる、ここで、教示誤差による影響は（Ｘ−ｘ、Ｙ−
ｙ）とみなすことができるが、その影響を小さくする方
法は（３）式の左辺から求められる。

一つは、αの絶対値を小さくする方法である。

（４）式より（Ｙ２　　ｙｘ）や（ｘｉ　　ｘｔ）の絶
対値が（ΔＣ−Δａ）や（Δｄ−Δｂ）の絶対値より大
きくできれば大きくできるほどαは小さくなる。

従って、２点シフトの代表点２点の距離を大きく設定す
ればするほど、教示誤差による影響は小さくなることに
なる。従っ°て、２点シフトの代表点の設定は、ワーク
上の最も離れた２点を採用して設定する方法が最良であ
る。

法である。つまり、回転の中心位置の設定方法にかかわ
っている。変換される位置データは多数存在し、位置デ
ータのすべてにおいて 置の選択は不可能である。ところが、ロボットにはセン
サーが備わっている。そして、教示プログラムの位置と
実物の位置とで誤差があっても、ある程度の範囲内でお
さまっていれば問題なく補正ゼロにしないまでも、ロボ
ットのセンシングを阻害するような位置への変換を、な
るべく少なくするような回転の中心位置の選択をすれば
よい。この選択方法には、位置データの座標値の平均値
を採用する。つまり、位置データのｘ、ｙ座標値を（Ｘ
Ｐｘ＊　Ｙｐｔ）　ｌ　　（ＸＰ２ｅ　ＹＦ３）　ｅ　
”””ｅ　　（Ｘｐｎ＊Ｙｐｎ）とすれば、 Ｘ、＝（Ｘｐ、＋　Ｘｐ、＋・・・・・−）−Ｘｐｎ）
／　ｎＹ、＝（Ｙｐ、＋Ｙｐ、＋−−・＋Ｙｐｎ）／　
ｎ・・・・・・（５） と定めるのが最良となる。

ところで、位置データはワーク上の１ケ所に偏在するこ
とは少ないし、また１代表点の２点はワーク上の最も離
れた位置を選定すれば、はぼ、（６）式が成立する。

（Ｘｐｘ　＋　ＸＰｚ　＋　・・・＋　Ｘｐｎ）／　ｎ
　　”Ｆ　（Ｘｓ　＋Ｘｉ）／　２（Ｙ　Ｐｘ　＋　Ｙ
　Ｐ２　＋　・・・＋　Ｙｐｎ）　／　ｎ　４　（Ｙ　
ｔ　＋　Ｙ、）　／　２・・・・・・（６） 従って、（１）、（２）式の２点シフト変換において、
回転中心の座標を Ｘ、＝（Ｘ１＋Ｘ、）／２．　　Ｙ３＝（Ｙ、＋Ｙ、）
／２Ｘｚ＝（Ｘｉ　＋　ｘｚ）／　２　ｖ　　Ｙｓ＝Ｃ
’／＊＋　ｙｉ）／　２・・・・・・（７） と採用するのが最良である。

この方法によって、２点シフトにおける教示された２点
の教示誤差の２点シフト変換への影響を最少にすること
ができる。

以上に述べた、本発明の溶接ロボットの制御方法を実施
する装置を説明する。なお、溶接ロボット本体ならびに
制御装置は前述した第３，４図のものと同じのために、
説明を省略し、前述の溶接ロボット本体の回動座部９に
設けられているトーチ部を説明する。

第６図において、前述の縦軸８の下部には、同軸の補助
軸系支持座部（回転座部）９が回動可能に連結されてい
る。この回動座部９は、縦軸８の下端部に収納保持され
た駆動モータ１８（０軸駆動モータ）と減速装置（図示
しない）からなる０軸駆動機構（旋回機構）により水平
旋回駆動される。このθ軸は、後述するツイントーチの
移動時、ツイントーチの姿勢が溶接方向と直角となるよ
うに姿勢制御するためのものである。前記Ｘ軸、Ｙ軸、
およびＺ軸、θ軸を総称して、以下、主軸系という。

回動座部９は、第６図、第７図（ａ）および（ｂ）に示
すように、Ｚ軸の軸線をはさんでＸ軸に直角で互いに平
行な取付は面１９Ａ、１９Ｂを有し、一方の取付は面１
９Ａにに１トーチ用の電動横向きスライダ装置２０Ａが
固着されている。

このスライダ族ｆｉ２ＯＡのスライダ（Ｔ軸スライダ）
２１Ａは左右方向（前記ガーダ２上のガイド５と同方向
、このスライダ軸の移動方向を以下Ｔ軸という）に水平
移動可能であって、装置固定部に指示された駆動モータ
２２Ａ（Ｔ＠９１動モータ）により駆動される。このＴ
軸スライダ２１Ａの先端部には、該Ｔ軸スライダ２ＬＡ
と横丁字形をなすように、Ｎａｌトーチ用の電動縦向き
倣いスライダ装置２３Ａが固着されている。この倣いス
ライダ族！！２３Ａのスライダ（Ｕ軸スライダ）２４Ａ
は上下向き（前記縦軸１８の向き）であって、装置上面
に取着された駆動モータ（Ｕ＠ｌｌｉ動モータ）２５Ａ
によりｌＩ！勤される。以下、このスライダ２５Ａの移
動方向をＵ軸方向という、スライダ２５Ａの下端部には
、＆１トーチ用の電動横向き倣いスライダ装置１２６Ａ
が取付けられている。このスライダ装置２６Ａのスライ
ダ（Ｖ軸スライダ）２７Ａは前後方向（前記ガイドレー
ル１方向）に向いており、Ｉｉ！動モータ（Ｖ軸駆動モ
ータ）２８Ａにより駆動される。スライダ２７Ａの移動
方向軸を、以下、Ｖ軸という、上記Ｔ軸、Ｕ軸、Ｖ軸を
総称して、以下、第１の補助軸系という。

上記■軸スライダ２７Ａからは垂直軸２９Ａが垂下して
おり、該垂直軸２９Ａの下端部にＮα１ト一チ支持機構
３０Ａが設けられている。このトーチ支持機構３０Ａは
ウィービング装置であって、第７図（ｂ）に示すように
、指示枠３１Ａ、揺動可能な揺動軸部材３２Ａ、該揺動
軸部材３２Ａを左右方向に往復駆動させるための駆動モ
ータ３３ａ、揺動幅調整用モータ３３ｂを有している。

この揺動軸部材３２Ａはその下端がビン３４Ａで支持枠
３１Ａの下部に軸支されるとともに、上部に設けたロー
ラ３２ａを支持枠３１Ａに形成した横方向の長孔３１ａ
に転勤可能に係合して該支持枠３１Ａに揺動可能に保持
されている。上記支持枠３１Ａの下部および揺動軸部材
３２Ａの上部に、それぞれ、１ｌｋｌトーチ３５Ａを把
持する把持枠３６Ａ、３７Ａが取着されている。トーチ
は揺動軸部材３２Ａに前記Ｚ軸の延長線と平行する向き
に保持され、且つ、先端部がすみ内部材方向に折曲して
支持されている。

上記揺動軸部材３２Ａの下端部には、始端検知器９！３
８　ａが設けられている。この始端検知装置は、第８図
に示すように、ロッド端に光電式の始端検知器３９ａを
取着したシリンダ４０ａを有し、シリンダ４０ａは、ロ
ンド下端を下向きにして、トーチ支持機構３０Ａの下端
に設けられて勲１トーチ３５Ａ側に突出するブロック４
１Ａのトーチ側面に固着された台枠４２Ａに４前後揺動
可能に軸支されており、常時は、弾性装置１４３ａによ
り後方に付勢されて、始端検知器３９ＡがＮＱＩトーチ
３５Ａ高さより所定高さ上方に位置する待避傾斜姿勢に
あり、ロッド伸長時、始端検知器３９ａがＮａｌトーチ
３５Ａの先端部高さにほぼ近い位置まで降下し一１トー
チ３５Ａに対して所定距離Ｌｘだけ後行する。

また、本実施例の溶接ロボットはツイントーチ形である
ので、上記した電動前後向きスライダ装置、電動縦向き
倣いスライダ装置、電動横向き倣いスライダ装置、ウィ
ービング装置が魔２トーチ３５Ｂ用にもう１台づつ設け
られており、＆２トーチ３５Ｂ用のものには数字符号に
添字Ｂを付して示してあり、これらは第１の補助軸系を
構成する。Ｎａ２トーチ３５ＢはＺ軸を含む平面内で該
Ｚ軸の延長線をはさんでに１トーチ３５Ａと対向してい
る。

また、Ｎａ２トーチ３５Ｂ側の揺動軸部材３２Ｂの下端
部には、始端検知装置ｉ　３８　ａと同じ構成を持つ終
端検知装置ａｓｂが設けられている。この終端検知器！
！３８ｂのシリンダ４０ｂは弾性装置により前方に付勢
され、ロッド伸長時、終端検知器３９ｂは＆２トーチ３
５Ｂに対して所定距離Ｌｘだけ先行する。

Ｎｌ１１トーチ３５Ａと＆２トーチ３５Ｂに導かれるワ
イヤは、一方のサドル４上に載置されたパックワイヤか
ら、ブツシュ側ワイヤ送給装置、コンジットケーブル、
プル側ワイヤ送給装置、コンジットケーブルを通じて導
かれる。他方のサドル４上には、１ｌｌｌ１１トーチ用
溶接電源、Ｎｎ２トーチ用溶接電源、数値制御装置（Ｎ
Ｃ制御装置）、自動倣い制御装置が設けられている。

以下、第１図に示す教示誤差の影響を小さくする２点シ
フトを応用した制御方法のフローチャートをもとに、本
実施例の方法の動作説明を行う。

ステップ１で、溶接に先立ち、オペレータはティーチン
グされたワーク座標（このワーク座標は上記基準姿勢で
与えられている）、溶接条件等のデータの他、各ワーク
の図形情報（寸法データを帯有する）の教示プログラム
データが格納されているバブルカセットＣを制御袋！！
１４にセットし、ロボットにロードする。

ステップ２では、バブルカセットＣがセットされると、
以後、溶接準備作業が主コンピユータＣＰＵ１４Ａと溶
接オペレータとの対話形式で進められる。オペレータが
操作盤１７上の所定キーの操作により、ワークＮｏを指
定すると、バブルカセットＣに格納されている上記ワー
クＷのワークＮ。

の図形（平面図）がＣＲＴ画面上に映像される。

ステップ３で、オペレータは、搬入・据付されたワーク
Ｗが指定したワークＮＯのワークであることを確認し、
操作盤１７上のＣＰＵ１４Ａが指定するキーを操作して
確認操作したのち、操作盤１７上のボタン操作によるイ
ンチング制御により、溶接ロボットをロボット原点座標
ＢｏｏからＸ軸または／およびＹ軸方向に移動させて、
テレビカメラ１２により、第５図に示すワークＷの第１
所定点Ｚｏａをサーチする。この第１所定点は、２点シ
フト用に予め定められた点であり、例えば、第５図に示
すごとく、ワークＷの主材２００の一つの角部が選定さ
れる。なお、第１所定点のワーク座標Ａｏａはバブルカ
セットＣに格納されている。第１所定点Ｚｏａの直上方
に移動しテレビ受像機１３の照準に映像を合わせること
により溶接ロボットが第１所定点Ｚｏａに達したことを
確認した後、オペレータは操作盤１７上の所定のキーを
操作する。

これにより、ＣＰＵ１４Ａは、上記インチング制御中に
読み込んだ溶接ロボットのロボット座標系における原点
座標Ｂｏｏから上記第１所定点ＺｏａまでのＸ軸方向、
Ｙ軸方向移動軌跡に基づき第１所定点Ｚｏａのロボット
座標系上の座標Ｂｏａを演算し記憶する。

次に、オペレータは、第５図に示す第２所定点Ｚｏｂを
サーチするために、同じく、手動インチング制御により
、第２所定点Ｚｏｂを求めて溶接ロボットをＸ軸・Ｙ軸
方向に移動させる。同様に、この第２所定点Ｚｏｂは、
２点シフト用に予め定められた点であり、例えば、第５
図に示すように、上記角部と対角をなす角部が選定され
る。なお、この第２所定点のワーク座標Ａｏｂもバブル
カセットＣに格納されている。第２所定点Ｚｏｂの直上
方にテレビカメラ１２が位置するまで溶接ロボットを移
動し、テレビ受像機１３の照準に映像を合わせたならば
オペレータは所定のキーを操作する。これにより、ＣＰ
Ｕ１４Ａは溶接ロボットの原点座標Ｂｏｏから上記第２
所定点ＺｏｂまでのＸ軸方向、Ｙ軸方向移動軌跡に基づ
き第２所定点Ｚｏｂのロボット座標系上の座標Ｂｏｂを
演算し記憶する。

ステップ４では、上記所定点サーチ操作が終ると、該Ｃ
ＰＵは、予めティーチングされているワーク座標上の上
記第１所定点に対応する点の座標Ａｏａと上記第２所定
点に対応する点の座標Ａｏｂの回転移動の中心（Ｘ３−
Ｙ３）および、ロボット座標系上での第１所定点の座標
Ｂｏａと第２所定点の座標Ｂｏｂのデータを用いて座標
変換後の回転移動中心（Ｘ３＃３’３）ならびに座標回
転角度αを演算する。

ステップ５で、上記Ｘ　３．Ｙ、、ｘ、、ｙ、、ａを代
入して変換式を確定する。

ステップ６で、溶接手順に従い順次教示プログラムを読
みだし２点シフト変換して、ワークの軌跡制御を行う。

以上によって被溶接物が正規の位置、角度に置かれてい
ないときでも、所定の溶接ができる状態となる。

座標変換の完了後に、溶接オペレータは、定盤Ａ上のワ
ークがＣＲＴデイスプレィ１６の画面上に映像している
ワークと実ワークが一致していることを確認後、操作ｐ
１１１７上の溶接開始スイッチをオン側に入れる。溶接
開始スイッチがオン投入されると、第９図に示すフロー
チャートに従い、下記のステップを進行させる。なお、
溶接は、第１０図（ａ）〜（Ｑ）において、第１横補強
材２１２ａでは左端（座標Ｐｓａ）から右端（座標Ｐｓ
ａ）へ、次いで、第２横補強材２１２ｂでは左端（座標
Ｐｓｂ）から右端（座標Ｆｅｂ）へ、次いで、縦補強材
２１３では上端（座標Ｐｓｅ）から下端（Ｐｅｃ）へ、
という順序で行われるものとする。

この溶接順序はユーザティーチングとしてバブルカセッ
トＣに上記各座標を書込むことにより指定される。また
、ユーザティーチングとしては、これらの座標（ティー
チング座標）間の脚長が書込まれる。

■　溶接始端への位置決め（主軸制御）ステップ１０で
、コンピュータは、ワークのティーチング溶接線ＷＬａ
　、ＷＬｂの始点座標Ｐｓａ（ｘｓ、　ｙｓ、　ｚｓ）
と、トーチ向き（角度）ｏｆのＮＧデータを読込んで、
座標ｘｓをＸ軸サーボユニットに、座標ｙｓをＹ軸サー
ボユニットに、トーチ角度ｏｆをθ軸サーボユニットに
それぞれ指令する。これにより、ロボット支持機構がＸ
軸駆動機構により駆動されてガイドレール上を走行し。

横行台車１１がＹ軸駆動機構によりガーダ上２を走行し
、トーチは原点座標Ｐｏ　（ｘｏ、　ｙｏ、　ｚｏ）か
ら座標（ｘｓ、　ｙｓ、　ｚｏ　）に移動する。なお、
トーチ角度ｏｆは、＆１トーチ３５ＡとＮａ２トーチ３
５Ｂがガーダ２方向に並ぶ姿勢にある時の角度（ｏｆ＝
０）であるとする０次に、主コンピユータは座標ｚｏを
Ｚ軸サーボユニットに指令する。

これにより、縦軸８が下降してトーチは座標Ｐｓａ（ｘ
ｓ、　ｙｓ、　ｚｓ）へ位置制御される。

■　溶接開始端の位置決め（補助軸制御）（ａ）ワイヤ
センシングによるトーチ位置修正オフラインティーチン
グによる始点座標Ｐｓへの主軸による位置制御が終了す
ると、ステップ１１で、ワイヤセンシング法によるトー
チ位置修正動作が開始される。このワイヤセンシングは
、例えば、特開昭５４−１２４８５０号公報に記載され
ている技術が応用される。即ち、Ｎａ　１トーチ３５Ａ
において、Ｕ軸スライダ２４Ａが下降し。

ワイヤ先端が工型桁２００に接触する位置まで下降した
後規定垂直距離Ｌｚだけ上昇する動作を行い、次に、Ｖ
軸スライダ２７Ａが第１横補強材２１２ａに向かって移
動しワイヤ先端が該第１横補強材２１２ａに接触する位
置まで移動した後規定距離Ｌｙだけ後退する動作を行う
、この規定距離ＬｚおよびＬｙはワイヤ先端が溶接線に
対して確保すべき最適垂直距離および最適水平距離であ
る。Ｎａ２トーチ３５Ｂについても、同様の修正制御が
実行される。

（ｂ）始端検知によるトーチ溶接開始位置へ修正上記ワ
イヤセンシングによる位置修正が終了すると、ステップ
１２で、Ｔ軸サーボユニットにＴ軸スライダ２１Ａ、２
１Ｂの前進指令が与えられると共に始端検出装置ｉ３８
　ａに動作開始指令が与えられ、Ｔ軸スライダ２１Ａ、
２１ＢがＴ＠駆動機構により前進駆動されるとともに始
端検知装置３８ａのシリンダ４０ａのロンドが下降し、
始端検知器３９ａが第１横補強材２１２ａの前端側へ移
動しなから該横補強材２１２ａの下縁部分を走査する。

始端検知器４５ａが第１横補強材２１２ａの前端を検出
すると、ステップ１３で、始端検知器！ｆ　３８　ａは
待避命令を受けて始端検知器３９ａを待避位置に戻す、
ステップ１４で、Ｔ軸スライダ２１ｂは上記前端検出後
頁に始端検知器３９ａの一１トーチ３５Ａにかする後行
距離Ｌｘ＋ΔＬｘの位置へ後進駆動され、同時に縦軸８
は、Ｎα１トーチ３５Ａが横補強材２１２ａの前端から
ΔＬｘだけＸ軸方向に後行する位置になるように位置決
めされる。Ｎｃｉ２トーチ３５Ｂも同様に制御される。

　　・ ■　溶接作業−始端角巻き溶接 上記した補助軸系による位置修正が終了すると。

ステップ１５で、溶接電源がワイヤへの給電を開始し、
第１横補強材２１２ａの先端部に対して角巻き溶接が施
される。この間にＸ軸駆動モータが駆動され、ステップ
１６で、Ｎａ１トーチ３５Ａ。

Ｎａ２トーチ３５Ｂは一定距離（前記ΔＬＸ＋ＬＸ）だ
け前方に移動する。

■　溶接作業−すみ肉溶接 Ｎａ　１トーチ３５Ａが上記一定距離だけ移動して、ス
テップ１７で、上記始端の角巻き溶接が終了すると、ス
テップ１８で、Ｘ軸サーボユニットがコンピュータから
の指令によりＸ＠翻励動モータ駆動し、ステップ１９で
、溶接ロボットはガイドレール上を溶接方向前方（第１
補強材２１２ａの後端側）へ向かって走行を開始する。

同時に、ステップ２０で、ウィービング装置３０Ａが作
動開始して＆１トーチ３５Ａが揺動を開始し、アークセ
ンシング法によるトーチ位置修正動作が始まる。

このアークセンシングには１例えば、特開昭５８−５３
３７５号公報に記載されている技術を応用する。アーク
センシングユニットにより＆１トーチ３５Ａ、３５Ｉ３
が対応する実際の溶接線を指向した時の左右揺動角時の
溶接電流を演算し、その演算結果に基づき副コンピユー
タがトーチ位置修正をＵ軸サーボユニット、Ｖ軸サーボ
ユニットに指令する。

従って、ＮＬ＆１トーチ３５Ａ、Ｎａ２トーチ３５Ｂは
、ティーチング溶接線に基づく移動経路に対して、リア
ルタイムで検知される実溶接線に基づく位置修正を受け
ながら、Ｘ軸方向に所定速度で移動し、溶接ロボットは
第１横補強材２１２ａの両側に、倣い溶接によるすみ肉
溶接を施しながら走行する。

■　溶接作業−後端角巻き溶接 ステップ２１で、トーチ３５Ａ、３５Ｂが第１横補強材
２１２ａの後端近傍まで移動すると、即ち、ティーチン
グ終点座標Ｐｅａ　（ｘｅ、　ｙｅ、　ｚｅ）近傍に達
すると、ステップ２２で、終端検知装置４４ａが作動指
令を受けてシリンダ４０ｂのロンドを伸長する。終端検
知器３９ｂが第１横補強材２１２ａの後端を検出すると
、ステップ２３で。

Ｘ軸サーボユニットに減速停止指令が、また、Ｔ軸サー
ボユニットに起動加速指令が与えられ、Ｘ軸駆動モータ
とＴ軸駆動モータとが一定期間だけ併動したのち、前者
は停止し後者の２つは定速駆動に移り、トーチ３５Ａ、
３５Ｂの駆動を担う主体が主軸系のＸ軸から補助軸系の
Ｔ軸に切換ねる。

この駆動主体の切換わり区間の間、トーチ３５Ａ、３５
Ｂを定速に維持するため上記併動制御が行われる。終端
検知後、ステップ２５で、トーチ３５Ａ、３５Ｂが所定
距離（トーチと終端検知器間距離ＬＸ＋ΔＬＸ）だけ移
動すると、ウィービング装置１３０Ａ、３０Ｂが動作を
停止してアークセンシング動作が停止される。ステップ
２６で、Ｔ軸スライダ２１Ａ、２１Ｂが一定距離（ΔＬ
ｘ）だけ後進駆動され、この間に、ステップ２７および
２８で、後端の角巻き溶接が終了する。

以上のシーケンスが終了すると、−１トーチ３５Ａ、＆
２トーチ３５Ｂは原点座標ＰＯａへ復帰制御され、第２
横補強材２１２ｂに対して上記１〜■のシーケンスが実
行される。

第２図は、実ワークに対しての２点教示が許容内の誤差
で行われたかをチエツクする場合のフローチャートであ
り、第１図のステップ３とステップ４との間に挿入され
実行されるものであり、ステップ７で、実ワークに対し
ての教示値２点間の距離と教示プログラム２点間の距離
との差りを計算すると同時に、ロボットのセンサの補正
の可能な範囲長ｍｓを入力する。

ステップ８で、前記り、（Ｉｇの比較を行い、ＬがＱｓ
／２　　より小さければ本プログラムを終了してステッ
プ４へ行き、大きければ、 ステップ９で、２点シフト不可能としてエラーメツセー
ジを出して、本プログラムを終了する。

なお、第１図における２点シフト変換式の作成処理と、
第２図における２点シフト変換の可否のチエツク処理に
ついては、２点シフトの教示後に。

そして、２点シフト変換処理の前に両方とも行うが、そ
の実行する順序はいずれが先でもよい。

このようにして１本実施例の方法により、なんらかの理
由で２点シフ１〜教示データに大きな誤差が含まれたと
き、従来であればワークの位置演算値が甚だしく偏位し
センサの作動範囲外となって溶接続行が不可能となる場
合でもワークの位置演算値の誤差が抑制でき、正常に溶
接することができた。

また、著しく教示データに誤差が含まれたときは警報が
発せられるようにして、速やかに対策をとることができ
る。

［発明の効果］ 本発明の溶接ロボットによる制御方法は、教示プログラ
ム対象ワーク所定２点の中点を実ワークに教示して得ら
れた所定２点の中点に平行移動して一致させ、この中点
で前記実ワークの所定２点から得られたベクトルと前記
対象ワークの所定２点から得られたベクトルとの角度差
だけ回転移動し、実ワークの姿勢に座標変換するので、
２点シフト変換後に行う自動溶接の途中で、２点シフト
の教示誤差によって溶接開始点を検出するセンシング動
作の具合による自動溶接の一時中断がなくなり、作業効
率が向上して、ロボットによる省人化を効果的に推進し
、大きな経済利益をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法としての２点シフト変
換のフローチャート、第２図は同実施例の方法の誤差チ
エツクのフローチャート、第３図は一般的な溶接ロボッ
トの斜視図、第４図は同−般的な溶接ロボットの制御装
置、ユニットを示すブロック図、第５図は同一般的な溶
接ワークを示す平面図、第６図は同一般的な溶接トーチ
の前面図。 第７図（ａ）は同一般的な溶接トーチの詳細側面図、第
７図（ｂ）は同一般的な溶接トーチの詳細前面図、第８
図は同一般的な始端検知装置の前面図、第９図は同一般
的な溶接作業を示すフローチャート、第１０図（ａ）〜
（ｃ）は同一般的な溶接ワークの詳細の平面図、前面図
および側面図である。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代理人　弁理士　　小　林　　傅 ・を１図 吊 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接ロボットの制御装置に予めロードされている
   教示プログラム内対象ワークの所定２点の座標と実ワー
   クでの対応した所定２点の座標とから、前記教示プログ
   ラム内対象ワークの姿勢を実ワークの姿勢に対応した座
   標に変換するティーチング・プレイバック方式の溶接ロ
   ボットの制御方法であって、前記教示プログラム内対象
   ワークの姿勢を、前記教示プログラム内対象ワークの所
   定２点の中点を実ワークに教示して得られた所定２点の
   中点に一致するように平行移動させ、前記一致した中点
   で前記実ワークの所定２点から得られたベクトルと前記
   対象ワークの所定２点から得られたベクトルとの角度差
   だけ回転移動して、実ワークの姿勢に座標変換すること
   を特徴とする溶接ロボットの制御方法。
2. （２）前記教示プログラム内対象ワークの所定２点の中
   点を実ワークに教示して得られた所定２点の中点に一致
   するように平行移動させるにあたり、前記対象ワークの
   所定２点の間の距離と前記実ワークに教示して得られた
   所定２点の間の距離との差が所定の値以上であるとき警
   報を出力することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の溶接ロボットの制御方法。