JPH0332429B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0332429B2
JPH0332429B2 JP23244282A JP23244282A JPH0332429B2 JP H0332429 B2 JPH0332429 B2 JP H0332429B2 JP 23244282 A JP23244282 A JP 23244282A JP 23244282 A JP23244282 A JP 23244282A JP H0332429 B2 JPH0332429 B2 JP H0332429B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
layer
line
welding torch
torch
Prior art date
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Expired
Application number
JP23244282A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59120374A (en
Inventor
Hiroyuki Takagi
Sakae Tanahashi
Nobuaki Kido
Satoshi Nishida
Masakazu Kozono
Toshiichi Hotsuta
Hitoshi Nakagawa
Akira Matsuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP23244282A priority Critical patent/JPS59120374A/en
Publication of JPS59120374A publication Critical patent/JPS59120374A/en
Publication of JPH0332429B2 publication Critical patent/JPH0332429B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は溶接ロボツトにおける溶接トーチの制
御方法に関する。 従来のこの種の溶接ロボツトとしては、直交す
る3つの主軸(X、Y、Z軸)を有するロボツト
本体と、曲げ(B軸)と振り(S軸)の2軸を有
する手首部とを具備したものがある。この溶接ロ
ボツトは、手首部の先端に保持される溶接トーチ
を溶接線の始端から終端までの各テイーチング点
に位置させ、その位置におけるロボツトの各軸の
位置データをテイーチングデータとして順次記憶
し、溶接トーチ先端を前記テイーチングデータに
よつて教示した溶接線に沿つて移動させる場合に
は、前記各軸の位置データ(テイーチングデー
タ)と前記手首部の定数とから2つのテイーチン
グ点の位置データを求め、この2点間の距離を計
算し、これを等分割して補間の点数を決定したの
ち補間演算を行ない、この結果、2点間を直線
(または円)でトレースするような補間が得られ
るので、これに対して逆の座標変換を行ない各軸
の位置データを求め、この位置データにより各軸
を制御し、また溶接に際してはアークセンサ等の
溶接線検出手段によつて実際の溶接線を検出し、
この溶接線検出手段の出力により更に前記各軸を
制御して前記溶接トーチが実際の溶接線に沿うよ
うにしている。 かかる従来の溶接ロボツトによつて多層盛溶接
を行なう場合、まず1層目の溶接軌跡をテイーチ
ングし、次に2層目、3層目等逐次溶接軌跡をテ
イーチングするが、2層目以降のテイーチングは
前層までの溶接状態を想定しながらテイーチング
をしなければならず、またこれにより各層間の溶
接中心距離が不均一となるため、溶接精度が上が
らないという問題があり、また各層別にテイーチ
ング作業を行なわなければならないため、テイー
チング作業に多大な時間を要していた。 本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、多
層盛溶接を簡単なテイーチング作業で実施するこ
とができるとともに、高溶接精度が得られ、しか
も溶接時間の短縮を図ることができる溶接トーチ
の制御方法を提供することを目的とする。 この発明によれば、ロボツト各軸に関連する所
定の定数および変数から溶接トーチ先端位置を演
算し、該溶接トーチ先端が予めテイーチングデー
タによつて教示した溶接線に沿うように前記各軸
を制御する溶接ロボツトにおいて、1層目の溶接
はテイーチングデータにより予め教示した溶接線
に沿つて、実際の溶接線を検出しながら溶接を行
なうとともに、予め教示した溶接線と実際の溶接
線とのずれ量を逐次記憶することにより宛際の溶
接線を記憶する。そして、2層目以降の溶接は、
各層の溶接中心距離に対応して前記所定の定数を
変更し、この変更した所定の定数および変数から
溶接トーチ先端位置を演算し、該溶接トーチが前
記記憶した実際の溶接線に沿うように各軸を制御
する。更に、偶数層の溶接を行なう場合には、前
記記憶した実際の溶接線を終端から始端に向けて
読み出し、溶接トーチを1層目の溶接方向とは逆
の方向に移動制御するようにしている。 以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明す
る。 第1図は本発明が適用される溶接ロボツトのシ
ステム構成図で、特に溶接ロボツトに関して示し
ている。この溶接ロボツトは、溶渉ロボツト本体
1、溶接ロボツト制御装置2、現場操作盤3、テ
イーチングボツクス4、溶接電源供給装置5およ
び溶接ワイヤボツクス6から構成されている。溶
接ロボツト本体1は手首7と、横送り(X)、水
平(Y)、垂直(Z)の直角座標系の腕部とを有
し、溶接ロボツト制御装置2からの制御信号によ
つて各部の位置制御が行なわれる。また、溶接ロ
ボツト本体1には溶接ワイヤ送給装置8が設けら
れ、この装置8によつて溶接ワイヤボツクス6か
ら溶接ワイヤ9を手首7に供給するようにしてい
る。また、溶接ワイヤ9には溶接ロボツト制御装
置2からの指令により溶接電源供給装置5から適
宜の溶接電源が供給されるようになつている。現
場操作盤3はオペレータによつて適宜操作される
もので、溶接ロボツト本体1の運転モードの選
択、非常停止、原点復帰等のスイツチを有してい
る。テイーチングボツクス4は溶接ロボツト本体
1の各部を移動させるスイツチおよびテイーチン
グ点の位置情報を溶接ロボツト制御装置2に書き
込むためのスイツチ等を有している。 第2図aおよびbはそれぞれ溶接ロボツト1の
手首7の平面図および側面図を示すものである。
この手首7は手首7をX−Y平面内で振る回動軸
Sおよび溶接トーチ10を曲げる回動軸Bを有
し、これらの回動軸Sおよび回動軸Bが溶接ロボ
ツト制御装置2によつて制御されることによつて
溶接トーチ10の方向(手首の姿勢)が制御され
るようになつている。またOは腕部の先端点を示
し、d1〜d4は第2図bに示すように手首7の各部
の長さを示す。 この溶接ロボツトは、上記手首7の各部の距離
を定数とし、回動軸S、Bの角度およ腕部の点O
(X、Y、Z)の位置を変数として溶接トーチ1
0の先端位置を演算し溶接トーチ10が所望の軌
跡に沿うように各軸を制御するものである。例え
ば、第3図に示すような溶接線Lを溶接する場合
には、溶接トーチ10をテイーチング点P1およ
びP2に位置させ、この位置における各軸の位置
データをテイーチングデータとして記憶する。な
お、第3図に示すようにP1とP2とでは溶接トー
チ10の姿勢が異なるようにテイーチングされて
いる。溶接トーチ10の先端は、P1とP2との間
を直線的に移動しなければならないので、各軸の
位置データからP1とP2の位置データを求め、次
のこの2点間の距離を計算し、これを等分離して
補間の点数を決めたうえで補間演算を行なう。こ
の結果、P1とP2の間を直線でトレースするよう
な補間が得られるので、これに対する各軸の位置
データを逆算する。この位置データに基づいてロ
ボツト各軸を制御する。なお、破線lは、腕部の
先端部Oがたどる軌跡である。 一方、溶接のワークは一般に加工や組立の精度
が良くないため、教示した溶接線を忠実にトレー
スするだけでは良好な溶接はできないので、溶接
に際しアークセンサ等の溶接線検出手段によつて
実際の溶接線を検出し、この検出出力によつて溶
接トーチが実際の溶接線に沿うように倣い制御す
るようにしている。 第4図は本発明に係る溶接トーチの制御方法を
実施するための制御装置の構成例を示すブロツク
図である。今、第6図に示すような隅肉3層盛溶
接を行なう場合について説明する。 第1メモリ11は予め各テイーチング点におけ
るロボツト本体1の各軸のテイーチングデータ
(X、Y、Z、θS、θB)を記憶している。また、
第3メモリ12は各層別に第1表に示す多層盛情
報を記憶している。
The present invention relates to a method for controlling a welding torch in a welding robot. Conventional welding robots of this type include a robot body with three orthogonal main axes (X, Y, and Z axes) and a wrist portion with two axes: bending (B axis) and swinging (S axis). There is something I did. This welding robot positions the welding torch held at the tip of the wrist at each teaching point from the start to the end of the welding line, sequentially stores the position data of each axis of the robot at that position as teaching data, and performs welding. When moving the torch tip along the welding line taught by the teaching data, calculate the position data of the two teaching points from the position data of each axis (teaching data) and the constant of the wrist part, Calculate the distance between these two points, divide it equally, determine the number of interpolation points, and then perform interpolation calculations. As a result, you can obtain interpolation that traces a straight line (or circle) between the two points. , The inverse coordinate transformation is performed on this to obtain the position data of each axis, and each axis is controlled using this position data. Also, during welding, the actual weld line is detected by a weld line detection means such as an arc sensor. death,
The output of the welding line detection means further controls each of the axes so that the welding torch follows the actual welding line. When performing multi-layer welding using such a conventional welding robot, the welding trajectory of the first layer is first taught, and then the welding trajectory of the second layer, third layer, etc. is taught sequentially, but the teaching of the second and subsequent layers is When teaching, it is necessary to assume the welding condition up to the previous layer, and this causes the welding center distance between each layer to be uneven, resulting in a problem that welding accuracy cannot be improved. This required a great deal of time for teaching work. The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is a welding torch control that allows multilayer welding to be performed with simple teaching work, provides high welding accuracy, and shortens welding time. The purpose is to provide a method. According to this invention, the welding torch tip position is calculated from predetermined constants and variables related to each axis of the robot, and each axis is controlled so that the welding torch tip follows a welding line taught in advance by teaching data. In a welding robot that performs welding, the first layer is welded along a welding line taught in advance using teaching data, while detecting the actual welding line, and also detecting the amount of deviation between the welding line taught in advance and the actual welding line. The destination welding line is memorized by sequentially memorizing. And welding from the second layer onwards,
The predetermined constant is changed corresponding to the welding center distance of each layer, the welding torch tip position is calculated from the changed predetermined constant and variable, and each welding torch is adjusted along the memorized actual welding line. Control the axis. Furthermore, when welding an even number of layers, the stored actual welding line is read out from the terminal end to the starting end, and the welding torch is controlled to move in the opposite direction to the welding direction of the first layer. . The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of a welding robot to which the present invention is applied, and specifically shows the welding robot. This welding robot includes a welding robot body 1, a welding robot control device 2, a field operation panel 3, a teaching box 4, a welding power supply device 5, and a welding wire box 6. The welding robot main body 1 has a wrist 7 and an arm in a rectangular coordinate system of horizontal (X), horizontal (Y), and vertical (Z), and each part is controlled by control signals from the welding robot controller 2. Position control is performed. Further, the welding robot main body 1 is provided with a welding wire feeding device 8, which feeds the welding wire 9 from the welding wire box 6 to the wrist 7. Further, appropriate welding power is supplied to the welding wire 9 from the welding power supply device 5 in response to a command from the welding robot control device 2. The field operation panel 3 is operated by an operator as appropriate, and has switches for selecting an operating mode of the welding robot main body 1, emergency stop, return to origin, etc. The teaching box 4 has a switch for moving each part of the welding robot body 1, a switch for writing position information of a teaching point into the welding robot control device 2, and the like. Figures 2a and 2b show a plan view and a side view of the wrist 7 of the welding robot 1, respectively.
This wrist 7 has a rotation axis S for swinging the wrist 7 in the X-Y plane and a rotation axis B for bending the welding torch 10, and these rotation axes S and B are connected to the welding robot control device 2. As a result of this control, the direction of the welding torch 10 (the posture of the wrist) is controlled. Further, O indicates the tip of the arm, and d 1 to d 4 indicate the length of each part of the wrist 7, as shown in FIG. 2b. This welding robot uses the distance between each part of the wrist 7 as a constant, and the angles of the rotation axes S and B and the point O of the arm.
Welding torch 1 with the position of (X, Y, Z) as a variable
The position of the tip of the welding torch 10 is calculated and each axis is controlled so that the welding torch 10 follows a desired trajectory. For example, when welding a welding line L as shown in FIG. 3, the welding torch 10 is positioned at teaching points P1 and P2 , and the position data of each axis at these positions is stored as teaching data. Note that, as shown in FIG. 3, the welding torch 10 is taught in different postures at P1 and P2 . Since the tip of the welding torch 10 must move linearly between P 1 and P 2 , the position data of P 1 and P 2 is obtained from the position data of each axis, and the next After calculating the distance and dividing it into equal parts to determine the number of interpolation points, interpolation calculations are performed. As a result, interpolation that traces a straight line between P 1 and P 2 is obtained, and the position data of each axis for this is calculated backwards. Each axis of the robot is controlled based on this position data. Note that the broken line l is a trajectory followed by the tip O of the arm. On the other hand, since welding workpieces generally have poor processing and assembly accuracy, it is not possible to achieve good welding simply by faithfully tracing the taught welding line. The welding line is detected, and the welding torch is controlled to follow the actual welding line based on the detection output. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a control device for implementing the welding torch control method according to the present invention. The case of performing three-layer fillet welding as shown in FIG. 6 will now be described. The first memory 11 stores in advance teaching data (X, Y, Z, θ S , θ B ) for each axis of the robot body 1 at each teaching point. Also,
The third memory 12 stores multilayer stacking information shown in Table 1 for each layer.

【表】 この多層盛情報は、各層毎の手首の疑似定数で
ある。 中央処理装置(CPU)13は、1層目の溶接
時には第1メモリ11からのテイーチングデータ
と、第3メモリ12からの1層目の手首定数と、
アークセンサ14の出力に基づいて各軸の移動指
令値を出力する。この移動指令値は減算器15に
加えられる。減算器15の他の入力にはエンコー
ダ16から軸の移動距離、すなわち軸駆動用モー
タ17の回動量に応じた数のパルス信号が加えら
れるようになつており、減算器15は2入力信号
の偏差をとつてこれを位置偏差カウンタ18に導
く。位置偏差カウンタ18のカウント値はD/A
変換器19でアナログ信号に変換されて減算器2
0に加えられる。減算器20の他の入力には速度
検出器21から軸駆動モータ17の回転速度に対
応するアナログ信号が加えられており、減算器2
0は2入力信号の偏差をとつてこれをサーボアン
プ22を介して軸駆動用モータ17に導く。 また、アークセンサ14は、ウイービング溶接
中におけるウイービング両端のアーク電流値に基
づいて実際の溶接線を検出し、溶接トーチ先端が
実際の溶接線に沿うように補正データを出力す
る。CPU13は上記補正データに基づき各軸の
移動指令値を出力し、溶接トーチ先端を倣い制御
するとともに、第5図に示すようにテイーチング
した溶接線Aと実際の溶接線Bとのずれ量
(ΔYi)を溶接線Aを或る一定の長さ(Δl)で等
分割した位置毎に第3メモリ23に記憶させる。
なお、Δl毎のセンサ補正量をEXとすると、テ、
ーチングした溶接線Aと実際の溶接線Bとのずれ
量(ΔYi)は、 ΔYi=ix=1 EX で表わすことができる。 このようにして、多層盛溶接の1層目が溶接さ
れる。 次に、2層目の溶接は、アークセンサ14を使
用せず、第1メモリ11からのテイーチングデー
タ、第2メモリ23からの倣い補正データおよび
第3メモリ12からの2層目の手首定数に基づい
て各軸の移動指令値を出力する。この場合、テイ
ーチングデータおよび倣い補正データは、第2表
に示すように溶接線の終端PNから始端P1に向け
て読み出す。
[Table] This multilayer information is a pseudo constant of the wrist for each layer. When welding the first layer, the central processing unit (CPU) 13 receives the teaching data from the first memory 11 and the wrist constant of the first layer from the third memory 12.
Based on the output of the arc sensor 14, a movement command value for each axis is output. This movement command value is added to the subtracter 15. To the other input of the subtractor 15, a number of pulse signals corresponding to the moving distance of the shaft, that is, the rotation amount of the shaft drive motor 17, is applied from the encoder 16, and the subtractor 15 receives two input signals. The deviation is taken and led to the position deviation counter 18. The count value of the position deviation counter 18 is D/A
It is converted into an analog signal by the converter 19 and sent to the subtracter 2.
Added to 0. An analog signal corresponding to the rotational speed of the shaft drive motor 17 is applied from the speed detector 21 to the other input of the subtractor 20.
0 takes the deviation of the two input signals and leads it to the shaft drive motor 17 via the servo amplifier 22. Furthermore, the arc sensor 14 detects the actual welding line based on the arc current values at both ends of the weaving during welding, and outputs correction data so that the welding torch tip follows the actual welding line. The CPU 13 outputs movement command values for each axis based on the above correction data, controls the tip of the welding torch by tracing, and as shown in FIG. ) is stored in the third memory 23 for each position where the welding line A is equally divided by a certain fixed length (Δl).
In addition, if the sensor correction amount for each Δl is E
The amount of deviation (ΔYi) between the trained welding line A and the actual welding line B can be expressed as ΔYi= ix=1 E X. In this way, the first layer of multilayer welding is welded. Next, the second layer welding is performed without using the arc sensor 14, using the teaching data from the first memory 11, the copying correction data from the second memory 23, and the second layer wrist constant from the third memory 12. Based on this, the movement command value for each axis is output. In this case, the teaching data and copying correction data are read from the terminal end P N of the welding line toward the starting end P 1 as shown in Table 2.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ロボツト各軸に関連する所定の定数および変
数から溶接トーチ先端位置を演算し、該溶接トー
チ先端が予めテイーチングデータによつて教示し
た溶接線に沿うように前記各軸を制御するととも
に、溶接中に溶接線検出手段によつて実際の溶接
線を検出し、前記溶接トーチが実際の溶接線に沿
うように倣い制御する溶接ロボツトにおいて、多
層盛溶接を行なう際に、前記所定の定数を各層毎
に予設定量だけ変更した多層盛情報を記憶し、溶
接線の1層目の溶接を行なう場合には、前記テイ
ーチングデータおよび溶接線検出手段の出力に基
づいて溶接トーチを制御するとともに、予め教示
した溶接線と実際の溶接線とのずれ量を逐次記憶
し、偶数層目の溶接を行なう場合には、前記テイ
ーチングデータと前記記憶したずれ量を前記溶接
線の終端から始端に向けて読み出すとともに、該
溶接層に対応する前記多層盛情報を読み出し、こ
の読み出したデータに基づいて溶接トーチを1層
目の溶接方向とは逆の方向に移動制御し、1層目
を除く奇数層目の溶接を行なう場合には、前記テ
イーチングデータと前記記憶したずれ量を前記溶
接線の始端から終端に向けて読み出すとともに、
該溶接層に対応する前記多層盛情報を読み出し、
この読み出したデータに基づいて溶接トーチを1
層目の溶接方向と同一方向に移動制御することを
特徴とする溶接トーチの制御方法。
1 The welding torch tip position is calculated from predetermined constants and variables related to each robot axis, and each axis is controlled so that the welding torch tip follows the welding line taught in advance by teaching data. In a welding robot that detects an actual weld line using a weld line detection means and controls the welding torch to follow the actual weld line, when performing multilayer welding, the predetermined constant is set for each layer. When welding the first layer of the weld line by storing multi-layer deposition information that has been changed by a preset amount, the welding torch is controlled based on the teaching data and the output of the weld line detection means, and the welding torch is The amount of deviation between the welding line and the actual welding line is sequentially memorized, and when welding an even number of layers, the teaching data and the amount of deviation stored are read out from the end of the welding line to the beginning of the welding line. , reads out the multi-layer deposition information corresponding to the welding layer, controls the movement of the welding torch in a direction opposite to the welding direction of the first layer based on this read data, and welds odd-numbered layers excluding the first layer. When performing this, the teaching data and the stored deviation amount are read out from the starting end of the welding line to the ending end, and
reading the multilayer deposition information corresponding to the welding layer;
The welding torch is adjusted based on this read data.
A welding torch control method characterized by controlling movement in the same direction as the welding direction of the layers.
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