JPH04138876A - 自動溶接装置の溶接線修正方法 - 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、予め定めた作業内容を再生動作する自動溶接
装置における消耗電極式溶接トーチにセンシング電圧を
印加し、この溶接トーチをセンサとして用いて所定のセ
ンシング動作を行なって溶接線ずれを修正する方法に関
し、特に工型突合せ継手等の突合せ溶接線を有する溶接
継手に用いて好適の自動溶接装置の溶接線修正方法に関
する。

［従来の技術］ 一般に、アーク溶接ロボットに代表される自動溶接装置
の作業対象ワークは、ワーク構成部材の製作誤差とそれ
らの組立て誤差とから生じるワークの個体差や、ワーク
の取付誤差のために、実際の位置と教示作業データとの
間にずれが生じる。

この位置ずれによる溶接線ずれを、該当溶接継手に合致
した検品方法（溶接トーチをセンサとして用いる）によ
り、溶接開始位置および溶接終了Ｌ置で検出し、そのず
れに基づいて各位置データを修正し、さらに、その雨検
出データから今度は溶接線方向のずれ検出方向の修正に
用いるとともに、この検出で得られたずれ量を前のデー
タ修正に加えて溶接線のずれを三次元的に修正する技術
が、特開昭６１−３３７７５号公報に開示されている。

「発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来技術の溶接開始位置および溶接
終了位置の検出は、溶接継手に合致した検出方法でしか
行なうことができず、応用性に欠けるという課題があっ
た。例えば、第６図に示すような角継手の外側突合せ部
の溶接線１１Ａや、第７図に示すような工型突合せ継手
の溶接線ｌＩＢなどのように、溶接を施すべき２つの溶
接継手形成部材が互いに面一に配置されているような溶
接線（以下、突合せ溶接線という）には、その溶接線近
傍に該溶接線の位置を特定するための部材の凹凸等が無
いために、溶接線の位置をセンシングできず、従来技術
を適用することができない。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
突合せ溶接線を溶接する際にも、その溶接線ずれに基づ
いて各位置データを確実に修正できるようにした自動溶
接装置の溶接線修正方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の自動溶接装置の溶
接線修正方法は、予め教示したセンシング動作もしくは
開先断面方向の所定のセンシング動作により検知される
べき溶接開始位置もしくは溶接終了位置に対してそれぞ
れ溶接線直交方向で位置関係の不変な端面をもつ溶接継
手形成部材からなる溶接継手の溶接線を溶接するにあた
り、溶接開始位置もしくは溶接終了位置において溶接線
と直交する線上の前記端面位置を、仮の溶接開始位置も
しくは溶接終了位置とみなして、センシング動作を実行
し、溶接線のずれを修正することを特徴としている。

［作　　　用］ 上述した本発明の自動溶接装置の溶接線修正方法では、
溶接開始位置もしくは溶接終了位置に対してそれぞれ溶
接線直交方向で位置関係の不変な端面をもつ溶接継手形
成部材が利用され、溶接開始位置もしくは溶接終了位置
において溶接線と直交する線上の端面位置を、仮の溶接
開始位置もしくは溶接終了位置とみなすことによって、
直接、溶接開始位置もしくは溶接終了位置をセンシング
することなく、各位置を正確に検知して突合せ溶接線の
ずれを修正することができる。

［発明の実施例コ 以下、図面により本発明の実施例について説明するに先
立ち、まず、第３図により、本発明の方法を適用される
自動溶接装置の１種であるアーク溶接ロボットの構成を
簡単に説明する。

第３図に示すように、多関節型のアーク溶接ロボット１
の手首部１ａには、消耗電極式溶接トーチ２が取り付け
られその位置と姿勢が制御されるようになっている。そ
の制御は、ロボット制御盤３もしくはこのロボット制御
盤３に付属するティーチングボックス４にて行なわれる
。また、溶接トーチ２には、ワイヤが供給され、溶接を
実行する溶接条件に従い溶接トーチ２がら送給される。

そして、溶接トーチ２をセンサとして用いるべく、溶接
トーチ２とワーク７との間に溶接電圧とセンシング電圧
とを選択的に印加する溶接電源６には、センシング用電
源（図示せず）がそなえられている。ワイヤとワーク７
どの接触による通電状態は、ロボット制御盤３内の通電
検出手段（図示せず）によって検知される。

なお、ワーク７は、ポジショナ８により溶接ロボット１
に対して姿勢制御される。

また、本実施例（第１および第２実施例）のワーク７は
、第２，５図に示すように、２つの溶接継手形成部材９
，１０から構成される角継手を有するもので、本実施例
では、このワーク７の角継手の外側突合せ部の突合せ溶
接線１１を溶接する際に、本発明の方法が適用される。

ここで、溶接継手形成部材１０は、予め教示したセンシ
ング動作もしくは開先断面方向の所定のセンシング動作
により検知されるべき実際の溶接開始位置ＰＷＳもしく
は溶接終了位置ＰＷＥに対して、それぞれ溶接線直交方
向で位置関係の不変な端面１０ａ［溶接線１１から不変
距離（部材１０の板厚し）だけ離れた位置にある］をも
っており、本実施例では、後述するごとく、実際の溶接
開始位置Ｐｗｓ、溶接終了位置ＰＷＥにおいて溶接線１
１と直交する線上の端面１０ａの位置を、それぞれ仮の
溶接開始位置Ｐ、、溶接終了位置Ｐ６とみなして、教示
作業および溶接線位置の修正が行なわれるようになって
いる。

さて、以下に第１．２図により本発明の第１実施例とし
ての溶接線修正方法について説明する。

まず、アーク溶接ロボットｌによるワーク７への溶接作
業は、予めその溶接作業内容を教示（ティーチング）し
ておき、ロボット制御盤３の記憶装置に記憶されたプロ
グラムに従って再生動作される。その教示は、ティーチ
ングボックス４を用い手動操作により溶接トーチ２とワ
ーク７とを相対的に位置制御し、この第１実施例では次
のような手順（ａ）〜（ｈ）に沿って行なわれる。

（ａ）退避位置Ｐ。まで溶接トーチ２を移動させてその
位置Ｐ、を記憶させる。

（ｂ）溶接トーチ２を第１のセンシング開始教示位置Ｐ
１まで誘導し、この位置Ｐ、を記憶させ、溶接線方向セ
ンシング開始指令を設定する。

（ｃ）溶接トーチ２を第１のワーク検知教示位置Ｐ１（
通電検出手段にて通電検出出力が得られる部材９の端面
９ａ上の点）まで誘導し、この位置Ｐｆを記憶させる。

（ｄ）溶接トーチ２を教示ワーク７に干渉しない退避位
置Ｐ、へ誘導し、その位置Ｐ、を記憶させる。

（ｅ）溶接トーチ２を第２のセンシング開始教示位置Ｐ
、まで誘導し、この位置Ｐ４を記憶させ、溶接開始位置
センシング開始指令を設定する。

（ｆ）溶接トーチ２を仮の溶接開始位置Ｐ、まで誘導し
、この位置Ｐ、を記憶させるとともに、溶接条件等を設
定する。

（ｇ）続いて、必要であれば溶接線１１の溶接中間位置
を記憶させ、最後に仮の溶接終了位置Ｐ。

を記憶させてクレータ処理条件を設定する。

（ｈ）その後に、溶接終了後の溶接トーチ２の退避位置
Ｐ、を記憶させ、他の溶接線がワーク７にあれば、その
継手種類に応じて順次教示を行なっていく。

次に、前述のごとく教示を行なった後に、ロボットｌを
自動再生することにより行なわれる溶接線修正方法（第
１実施例）を、第１，２図にて説明する。

まず始めに、ティーチングデータに基づき溶接トーチ２
を教示した退避位置Ｐ、に配置して（ステップＡＩ）、
再生動作を開始し、溶接トーチ２がセンシング開始教示
位置Ｐ１に到達すると、溶接線方向センシング開始指令
により溶接トーチ２にセンシング電圧を印加する（ステ
ップＡ２）。これと同時に、センシング開始教示位置Ｐ
、にて、このセンシング開始教示位置Ｐ１からワーク検
知教示位置Ｐ、へのベクトルＰ１と、ワーク検知教示位
置Ｐ、から次の退避位置Ｐ、へのベクトルＰ、とを計算
・記憶する（ステップＡ３）。

そして、溶接トーチ２を、センシング開始教示位置Ｐ、
からベクトルＰ１の方向へ移動させ（ステップＡ４）、
この位置Ｐ３方向への移動の間に通電検出手段からの通
電検出出力の有無を判定する（ステップＡ５）。通電検
出出力が有るまで、ステップＡ３による移動を続行する
。

このようにして、その出力が得られた時点で、溶接トー
チ２が部材９の端面９ａ上の実際の検知位置Ｐ、′　に
到達したことが検知され（ステップ八６）、溶接トーチ
２の位置Ｐ３方向への移動を停止させる。なお、このと
き、溶接トーチ２が所定距離以上移動しても、実際の検
知位置Ｐ１′　を検知できなかった場合には、エラー信
号が出力される。

ついで、溶接トーチ２を実際の検知位置Ｐ、′からベク
トル１．分だけ移動させ、次の退避位置Ｐ、′へ到達さ
せ（ステップＡ７）、この位置Ｐ。

と教示時の退避位置Ｐ、との位置情報の差（溶接線方向
のずれ）Δ１を演算して、以降の教示データ（位置Ｐ、
以降）をその差Δ３だけ修正しくステップＡ８）、修正
したデータ（位置標記に′を付して示す）に基づいて、
以降の再生動作を実行する。

その後、溶接トーチ２を、修正後の第２のセンシング開
始教示位置Ｐ４′へ移動させ、溶接開始位置センシング
開始指令により溶接トーチ２にセンシング電圧を印加し
て（ステップＡ９）、溶接トーチ２を、センシング開始
教示位置Ｐ４′から仮の溶接開始位置Ｐ、′の方向へ移
動させ（ステップＡｌ０）、この位置Ｐ。′方向への移
動の間に通電検出手段からの通電検出出力の有無を判定
する（ステップＡ１１）。通電検出出力が有るまで、ス
テップＡＩＯによる移動を続行する。

このようにして、その出力が得られた時点で、溶接トー
チ２が部材１ｏの端面１０ａ上の実際の検知位置Ｐｍ′
に到達したことが検知され（ステップＡ１２）、溶接ト
ーチ２の位置Ｐ、′方向への移動を停止させる。これと
同時に、この位置Ｐ、′と仮の溶接開始位置Ｐ、′　と
の位置情報の差（溶接線直交方向のずれ）Δ、を演算し
て、仮の溶接終了位置Ｐ、′　をその差Δ６だけ修正し
、修正後の位置ｐ％を記憶する（ステップＡ１３）。

そして、前述のごとく実際に検知した仮の溶接開始位置
Ｐ、′から、さらに溶接線直交方向へ、予め設定された
距離しく部材１０の厚さ）だけ移動した位置が、実際の
溶接開始位置ｐｗｓであり、この位置Ｐｗｓへ溶接トー
チ２を移動させた後（ステップＡ１４）、実際の溶接終
了位置ＰＷＥへ向かって溶接線１１に沿う溶接を開始す
る（ステップＡ１５）。ただし、このとき、実際の溶接
終了位置Ｐ％ｊＥは、ステップＡ１３にて得られた仮の
溶接終了位置Ｐ、′から溶接線直交方向へ前記距離ｔた
け移動した位置であり、ステップＡ１５では、実際の溶
接終了位置ＰＷＥを仮の溶接終了位置Ｐ、＃と距離ｔと
から求めた後に溶接を開始する。

このように、本実施例の溶接線修正方法によれば、実際
の溶接開始位置Ｐ％ｌｓ＋溶接終了位置ＰＷＥに対しそ
れぞれ溶接ＭＷＬ交方肉方向置関係の不変な溶接継手形
成部材１０の端面１０ａを利用し、その端面１０ａ上の
位置に仮の溶接開始位置Ｐ。

（ｐ、　　、ｐ、’）、溶接終了位置ｐ、（ｐ、’　、
ｐ、’　）を設定することによって、溶接開始位置ＰＷ
Ｓｐ溶接終了位置ＰｗＥを直接検知しなくてもこれらの
位置を正確に検知でき、第２図に示すような突合せ溶接
線１１を溶接するに際しても、その溶接線ずれに基づい
て各位置データを確実に修正して、溶接を実行すること
ができるのである。

次に、第４，５図により本発明の第２実施例としての溶
接線修正方法について説明する。この第２実施例では、
溶接を施すワーク７は、第１実施例と同様のものである
が、ワーク７の溶接終了側端部には、基準部材１２がワ
ーク７に対して固定されて設けられている。従って、基
準部材１２は、実際の溶接終了位置ＰｗＥに対して溶接
線方向で位置関係不変となっている。

第２実施例における教示作業は、次のような手順（ａ）
〜（ｈ）に沿って行なわれる。

（ａ）退避位置Ｑ、まで溶接トーチ２を移動させてその
位置Ｑ、を記憶させる。

（ｂ）溶接トーチ２を第１のセンシング開始教示位置Ｑ
１まで誘導し、この位置Ｑ１を記憶させ、溶接線方向セ
ンシング開始指令を設定する。

（ｃ）溶接トーチ２を基準部材検知教示位置Ｑ、（通電
検出手段にて通電検出出力が得られる基準部材１２上の
点）まで誘導し、この位置Ｑ１を記憶させる。

（ｄ）溶接トーチ２を教示ワーク７に干渉しない退避位
置Ｑ、へ誘導し、その位置Ｑ、を記憶させる。

（ｅ）溶接トーチ２を第２のセンシング開始教示位置Ｑ
、まで誘導し、この位置Ｑ４を記憶させ、溶接開始位置
センシング開始指令を設定する。

（ｆ）溶接トーチ２を仮の溶接開始位置Ｐ、まで誘導し
、この位置Ｐ、を記憶させる。

（ｇ）同様に、溶接トーチ２を第３のセンシング開始教
示位置Ｑ、まで誘導し、この位置Ｑ、を記憶させ、溶接
終了位置センシング開始指令を設定する。

（ｈ）溶接トーチ２を仮の溶接終了位置Ｐ、まで誘導し
、この位置Ｐ、を記憶させる。

次に、前述のごとく教示を行なった後に、ロボット１を
自動再生することにより行なわれる溶接線修正方法（第
２実施例）を、第４，５図にて説明する。

まず始めに、ティーチングデータに基づき溶接トーチ２
を教示した退避位置Ｑ。に配置して（ステップＢｌ）、
再生動作を開始し、溶接トーチ２がセンシング開始教示
位置Ｑ、に到達すると、溶接線方向センシング開始指令
により溶接トーチ２にセンシング電圧を印加する（ステ
ップＢ２）。これと同時に、センシング開始教示位置Ｑ
１にて、このセンシング開始教示位置Ｑ１から基準部材
検知教示位置Ｑ、へのベクトルＱ１と、基準部材検知教
示位置Ｑ、から次の退避位置Ｑ、へのベクトルＱ２とを
計算・記憶する（ステップＢ３）。

そして、溶接トーチ２を、センシング開始教示位置Ｑ１
からベクトルＱ１の方向へ移動させ（ステップＢ４）、
この位置Ｑ、力方向の移動の間に通電検出手段からの通
電検出出力の有無を判定する（ステップＢ５）。通電検
出出力が有るまで、ステップＢ３による移動を続行する
。

このようにして、その出力が得られた時点で、溶接トー
チ２が基準部材１２上の実際の検知位置Ｑ　％　に到達
したことが検知され（ステップＢ６）、溶接トーチ２の
位置Ｑ３方向への移動を停止させる。

ついで、溶接トーチ２を実際の検知位置Ｑ　、　Ｊから
バク８９９３分だけ移動させ、次の退避位置Ｑ　、　ｒ
へ到達させ（ステップＢ７）、この位置Ｑ　％と教示時
の退避位置Ｑ、どの位置情報の差（溶接線方向のずれ）
Δ１を演算して、以降の教示データ（位置Ｐ、以降）を
その差Δ１だけ修正しくステップＢ８）、修正したデー
タに基づいて、以降の再生動作を実行する。

その後、溶接トーチ２を、修正後の第２のセンシング開
始教示位置Ｑ　、　Ｉへ移動させ、溶接開始位置センシ
ング開始指令により溶接トーチ２にセンシング電圧を印
加して（ステップＢ９）、溶接トーチ２を、センシング
開始教示位置Ｑ　、　／から仮の溶接開始位置Ｐ、′の
方向へ移動させ（ステップＢＩＯ）、この位置Ｐ、′方
向への移動の間に通電検出手段からの通電検出出力の有
無を判定する（ステップＢ１１）。通電検出出力が有る
まで、ステップＢＩＯによる移動を続行する。このよう
にして、その出力が得られた時点で溶接トーチ２が部材
１０の端面１０ａ上の実際の検知位置ＰＩに到達したこ
とが検知され（ステップＢ１２）、溶接トーチ２の位置
Ｐ、′方向への移動を停止させる。

さらに、溶接トーチ２を、修正後の第３のセンシング開
始教示位置Ｑ　、　ｌへ移動させ、溶接終了位置センシ
ング開始指令により溶接トーチ２にセンシング電圧を印
加して（ステップＢ１３）、溶接トーチ２を、センシン
グ開始教示位置Ｑ　、　Ｌから仮の溶接終了位置Ｐ、′
の方向へ移動させ（ステップＢ１４）、この位置Ｐ、′
方向への移動の間に通電検出手段からの通電検出出力の
有無を判定する（ステップＢ１５）。通電検出出力が有
るまで、ステップＢ１４による移動を続行する。このよ
うにして、その出力が得られた時点で溶接トーチ２が部
材１０の端面１０ａ上の実際の検知位置Ｐ、′に到達し
たことが検知され（ステップＢ１６）、溶接トーチ２の
位置Ｐ、′方向への移動を停止させる。

そして、前述のごとく実際に検知された仮の溶接開始位
置Ｐ、′および溶接終了位置Ｐ、＃から、さらに溶接線
直交方向へ、予め設定された距離しく部材１０の厚さ）
だけ移動した位置が、実際の溶接開始位置Ｐｗｓおよび
溶接終了位置ＰＷＥであり、これらの位置Ｐ　ＷＳ　Ｉ
　　Ｐ　ＷＥを演算して、溶接線１１の位置を特定して
から（ステップＢ　ｌ　７）、溶接トーチ２を溶接開始
位置Ｐ％ｌＳに移動させ、溶接終了位置ｐｗＥまでの溶
接線１１に沿う溶接を実行する（ステップＢ１８）。

このように、本発明の第２実施例によっても、上記第１
実施例と同様の効果が得られるｔなお、上記実施例では
、第２．５．６図に示すような角継手の外側突合せ部の
溶接線に、本発明の方法を適用した場合について説明し
たが、本発明の方法は、これに限定されるものではなく
、第７図に示すような丁型突合せ継手の溶接線にも同様
に適用される。この場合、上記実施例において不変の距
離として用いられた部材１０の厚さしに代えて、第７図
に示す部材の長さＱを用い、その部材の端面上に仮の溶
接開始位置もしくは溶接終了位置を設定することで、上
記実施例と同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の自動溶接装置の溶接線修
正方法によれば、溶接開始位置もしくは溶接終了位置に
対してそれぞれ溶接線直交方向で位置関係の不変な溶接
継手形成部材の端面を利用し、その端面上の適当な位置
を、仮の溶接開始位置もしくは溶接終了位置とみなすこ
とによって、直接、溶接開始位置もしくは溶接終了位置
を検知することなく各位置が正確に検知され、突合せ溶
接線を溶接する際にも、その溶接線ずれに基づいて各位
置データを確実に修正できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の第１実施例としての自動溶接装置
の溶接線修正方法を示すもので、第１図のその手順を説
明するためのフローチャート、第２図は第１図の手順に
沿う溶接トーチの移動状態を説明するための斜視図、第
３図は本発明の方法の適用を受けるアーク溶接ロボット
を示す斜視図であり、第４，５図は本発明の第２実施例
として自動溶接装置の溶接線修正方法を示すもので、第
４図はその手順を説明するためのフローチャート、第５
図は第３図に示す手順に沿う溶接トーチの移動状態を説
明するための斜視図であり、第６，７図はいずれも従来
の溶接線修正方法を適用することできない突合せ溶接線
の例を示す斜視図である。 図において、１−アーク溶接ロボット（自動溶接装置）
、１ａ−手首部、２−溶接トーチ、３−ロボット制御盤
、４−ティーチングボックス、６−溶接電源、７−ワー
ク、８−ポジショナ、９゜１ｏ−溶接継手形成部材、９
ａ、１０ａ一端面、１１−突合せ溶接線、１２−基準部
材。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶接トーチに溶接電圧とセンシング電圧とを選択的に印
   加し、センシング電圧の印加時に前記溶接トーチから突
   出した消耗電極とワークとの通電状態からワーク構成部
   材を検知して、予め教示された作業内容を再生動作する
   自動溶接装置の溶接線修正方法であって、 予め教示したセンシング動作もしくは開先断面方向の所
   定のセンシング動作により検知されるべき溶接開始位置
   もしくは溶接終了位置に対してそれぞれ溶接線直交方向
   で位置関係の不変な端面をもつ溶接継手形成部材からな
   る溶接継手の溶接線を溶接するにあたり、 前記の溶接開始位置もしくは溶接終了位置において前記
   溶接線と直交する線上の前記端面位置を、仮の溶接開始
   位置もしくは溶接終了位置とみなして、前記センシング
   動作を実行し、前記溶接線のずれを修正することを特徴
   とする自動溶接装置の溶接線修正方法。