JPH0465751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は消耗性電極を用いる自動アーク溶接機
における溶接プログラムの編集方法および装置に
関し、一層詳細には、自動アーク溶接ロボツトの
溶接プログラムを作成する際、先ず、テイーチン
グボツクスにより求めたロボツトの動作教示基準
点データとしての動作データを得、次に、当該動
作教示基準点データをロボツトコントローラから
溶接プログラム編集装置に転送し、次いで、当該
溶接プログラム編集装置により少なくとも予め定
められた溶着判断処理に係るプログラムを前記動
作教示基準点データを基に編集合成し、その後、
当該編集後のプログラムに係るロボツト動作デー
タをロボツトコントローラに転送して実際の溶接
プログラムとして使用に供することを可能とする
自動アーク溶接ロボツトの溶接プログラムの編集
方法および装置に関する。

［発明の背景］ 従来、テイーチング／プレイバツク方式のアー
ク溶接ロボツトにおいては、テイーチングボツク
スからのリモートコントロールにより実際にロボ
ツトマニピユレータのエンドイフエクタを所望の
位置まで移動させ、このエンドイフエクタ、すな
わち、溶接トーチの全ての作用点、例えば、ウイ
ービングスポツト溶接においてはその全てのウイ
ービングスポツト溶接点と停止点および移動速度
等をロボツトコントローラ内のメモリにロボツト
動作データとして記憶させている。

ところで、溶接用消耗性電極芯線（以下、溶接
芯線という）を送給してアークを発生させワーク
を溶接する自動アーク溶接方法では、溶接が正常
の時には溶接芯線とワークとの間にアークが発生
して溶接が進行するが、特に、溶接開始時や溶接
終了時には溶接芯線とワークとが溶着してしまう
場合がある。この結果、次なる溶接に必要なアー
クの発生が得られない。このように、溶接芯線と
ワークとが溶着した状態では溶接トーチを移動さ
せて溶接を行おうとすると溶接ロボツトはワーク
を牽引することになり、それによつてワークの変
形、ワークの変位を惹起し、また、場合によつて
はロボツト自体の破損に繋がる虞が存在してい
る。

そこで、従来の自動溶接ロボツトの溶接プログ
ラムデータを作成する際にはこのようなワークと
溶接ロボツトの溶接芯線との溶着判断を看過しな
いで次工程に進める処理として夫々の溶接動作点
を教示する際に溶着処理判断工程、すなわち、 溶着しているか否か、 溶着している場合には次の教示点に移動せず
に溶断処理を行う。

等の工程を基本とする処理命令をテイーチングボ
ツクスにより教示している。

然しながら、該るテイーチング方法においては
全ての動作点に対して溶着判断処理工程を教示す
る必要がある場合、通常、教示点が非常に多くな
る。その上、同じ動作パターンを繰り返して動作
させる場合であつても、テイーチングボツクスに
より忠実に繰り返して動作を教示しなければなら
ない。そのために、溶接部位の増加に伴いテイー
チング時間が幾何級数的に増加することになり、
結果として溶接コストを著しく上昇させる主因の
１つとなつている。

一方、この方法の改善を目的として、グラフイ
ツクデイスプレイを含む画像処理装置にワークの
形状モデルデータとロボツトのモデルデータとを
入力して前記グラフイツクデイスプレイ上で動作
のシミユレーシヨンをしながらロボツトの動作デ
ータを得るようにした方法も存在している。

然しながら、この方法で得られたロボツト動作
データを活用するためには、ワークを実際の加工
に供する前に予め実物のワークの位置、寸法等の
値と設計上の値（前記形状モデルデータに対応す
る値）との間に誤差等が存在しないように調整し
ておかなければならない。例えば、この種の誤差
には自動車の車体加工の際のプレス溶接等で生じ
る加工誤差やロボツトそのものの組立精度の誤
差、並びにロボツトのバツクラツシユ、その他ワ
ークの位置決め精度に基づく誤差等が存在してい
る。

そこで、画像処理装置内でテイーチングしたロ
ボツト動作データが、実際、ワークに正確に適合
しているか否かを判定するために、必ず１ステツ
プ毎にプレイバツク動作させ、確認しなければな
らない。その際、通常は全てテイーチング点が不
適当であることが多く、この確認の段階で修正テ
イーチングを行うと共に全動作データの補正をし
なければならない。従つて、作業時間が多くかか
るという欠点はこの方法においても回避すること
が出来ない。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされ
たものであつて、ワークに対する溶接ロボツトの
動作の基準となる溶接動作基準点をテイーチング
ボツクスの指令によつて教示しておき、編集装置
において前記溶接動作基準点のデータに溶着判断
処理プログラムを編集することにより、テイーチ
ング時間を大幅に短縮することを可能とする溶接
プログラムの編集方法および装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はロボツ
トコントローラの制御下に作動する自動アーク溶
接ロボツトの溶接プログラムの編集方法であつ
て、 テイーチングボツクスによつて溶接動作基準点
を教示する第１の工程と、 前記溶接動作基準点に係るデータをロボツトコ
ントローラからプログラム編集装置に転送する第
２の工程と、 前記第２の工程で転送された前記溶接動作基準
点データに、前記プログラム編集装置内で予め作
成された溶着判断処理プログラムを編集付加し、
ロボツトの動作データとする第３の工程と、 前記ロボツトの動作データをプログラム編集装
置から前記ロボツトコントローラに転送する第４
の工程と、 からなることを特徴とする。

さらに、本発明は自動アーク溶接ロボツトを制
御するロボツトコントローラと、 前記ロボツトコントローラを介して前記自動ア
ーク溶接ロボツトの溶接動作基準点を教示するテ
イーチングボツクスと、 溶着判断処理プログラムを入力する入力手段
と、前記入力された溶着判断処理プログラムを記
憶する記憶手段と、前記テイーチングボツクスか
ら導出される前記自動アーク溶接ロボツトの溶接
動作基準点を示すデータを読み取る読取手段と、
前記読み取つた溶接動作基準点を示すデータに前
記記憶手段から読み出した溶着判断処理プログラ
ムを編集付加して、自動アーク溶接ロボツトの動
作プログラムを生成するプログラム編集手段と、 を備えることを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る溶接プログラムの編集方法
についてこれを実施するための装置との関係にお
いて好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照に
しながら以下詳細に説明する。

第１図は本発明を実施するための装置の概略構
成図であつて、その中、参照符号１０は本発明に
係るロボツトのプログラム作成システムの概略構
成を示す。当該ロボツトのプログラム作成システ
ム１０は、基本的には、プログラム編集装置１２
とテイーチングボツクス１４に付属する操作パネ
ル１６と、ロボツトコントローラ１８および実際
にワークの溶接作業等を実行するロボツト２０と
からなる。

ここで、プログラム編集装置１２は、第２図に
示す機能ブロツク図からも諒解されるように、カ
ラーCRT等の表示手段からなるカラーデイスプ
レイ２２、演算装置２４と、図形情報等を記憶す
る記憶手段、例えば、フロツピイデイスクドライ
ブ装置（FDD）２６および指示手段であるマウ
ス２８およびマウス２８の移動テーブル２９とを
含む指示装置３０からなる。

次に、前記プログラム編集装置１２は光フアイ
バを利用した接続ケーブル３１を介して操作パネ
ル１６に組み込まれている中継器３２の一方の端
子に接続され、当該中継器３２の他方の端子には
光フアイバを利用した接続ケーブル３４を通じて
前記ロボツトコントローラ１８に接続されてい
る。この場合、前記テイーチングボツクス１４は
接続ケーブル３６を介し前記ロボツトコントロー
ラ１８に接続されている。そして、当該ロボツト
コントローラ１８は接続ケーブル４０を介してロ
ボツト２０に接続されると共に、当該ロボツト２
０のアーム部の先端には所望の作業を遂行するエ
ンドイフエクタ、例えば、溶接トーチ４２が取り
付けられ、当該溶接トーチ４２がワークに対し溶
接等の加工処理を行う。ロボツト２０および溶接
トーチ４２の駆動制御は前記ロボツトコントロー
ラ１８により行われる。

本実施態様に係る溶接プログラムの編集方法を
実施するための装置は基本的には以上のように構
成されるものであつて、次にその作用並びに効果
についてミグスポツト溶接を例として以下詳細に
説明する。

先ず、第１ステツプとして操作パネル１６内の
図示しない切換キーをテイーチングボツクス１４
によりロボツトコントローラ１８を介してロボツ
ト２０を動作させて教示する、所謂、スタンドア
ロンモードに設定する。この場合、溶接トーチ４
２の先端を第３図に示すワーク４６ａ、４６ｂの
中、溶接面４６ａに対して垂直になるように初期
設定する。そして、溶接トーチ４２の芯線の先端
４２ａを第３図に示す所望のミグスポツト点a₀，
b₀，c₀およびd₀の中心に合わせる。そこで、ミグ
スポツト点a₀，b₀，c₀およびd₀に溶接開始指令
（FOO／Ｏ）の教示をする。これらの溶接開始教
示基準点a₀，b₀，c₀およびd₀の位置の教示はテイ
ーチングボツクス１４を用いてロボツト２０を実
際に操作してテイーチングする。以上述べた溶接
開始教示基準点の位置の教示に係るジヨブを親ジ
ヨブと称する。

次に、前記教示基準点a₀，b₀，c₀およびd₀に係
る親ジヨブに対して本発明に係るプログラム編集
装置１２を用いてウイービングスポツトパターン
に係るジヨブあるいは溶着判断処理ジヨブ、溶断
処理ジヨブ等の子ジヨブを挿入するために操作パ
ネル１６の図示しないモード切換キーをプログラ
ム編集装置１２側に切り換える。このプログラム
編集装置１２によるプログラムの作成モードをス
レーブモードと称する。

このスレーブモードにおいて、プログラム編集
装置１２の指令により前記教示基準点データに係
る親ジヨブはロボツトコントローラ１８から中継
器３２を介してプログラム編集装置１２のFDD
２６に記憶格納される。

次いで、子ジヨブに係るウイービングスポツト
パターンおよび溶着判断処理工程の親ジヨブへの
編集挿入手順について説明する。なお、本発明に
係るプログラム編集装置１２はウイービングパタ
ーンあるいはウイービングスポツトパターンを作
成することが可能であり前記親ジヨブへの子ジヨ
ブ編集挿入工程を説明する前に当該ウイービング
スポツトパターンの作成工程を例として説明す
る。

この場合、先ず、プログラム編集装置１２のカ
ラーデイスプレイ２２上に第４図に示すウイービ
ングパターン設定のための基本パターンを表示さ
せる。ここで、矢印カーソル５０は第５図にその
概略形状を示すマウス２８の操作により移動し、
本発明に係るプログラム編集装置１２のオペレー
シヨンは全て当該マウス２８で実行される。マウ
ス２８を移動テーブル２９上を図の矢印Ｕ，Ｌ，
ＲおよびＤ方向に移動させることによつて第４図
に示す矢印カーソル５０が同期して夫々の方向に
移動する。この場合、カラーデイスプレイ２２の
右側に表示された動作状態、すなわち、アークを
飛ばしながら移動する場合の溶接開始
（WELDING ON）、空走する場合の溶接停止
（WELDING OFF）およびパターン作成を終了
する場合の教示終了（ENDTEACH）のメニユ
ーはマウス２８のライトボタンRBを押すことに
より選択出来、一方、その動作状態を左側の同心
円パターンの中にヒツトするためには所望の点に
矢印カーソル５０を移動させ、レフトボタンLB
を押せばよい。第４図に示すカラーデイスプレイ
２２上の同心円Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４はウ
イービングスポツトの揺動パターンの基準半径に
係る同心円である。このように、マウス２８と矢
印カーソル５０とを用いてウイービングスポツト
パターンを設定出来る。

上述の動作の実行により前記記憶手段である
FDD２６に記憶されたウイービングスポツトに
係る加工データの例を第６図に示す。

第６図はミグスポツト溶接におけるウイービン
グスポツトパターンの例であつて、第６図ａ及至
ｃの夫々が１個のウイービングスポツトパターン
を表し、夫々の図中の微小円間、例えば、第６図
ａにあつては，，間がアークを飛ばし
ながらの実際の溶接個所を示している。第６図ａ
において、点線で示すＡ点からＢ点に係る区間
ABは空走期間である。また、夫々のウイービン
グスポツトパターンに付された符号Ａは夫々のウ
イービングスポツトパターンの溶接開始基準点を
示す。

そこで、次に、前記テイーチングボツクス１４
で得た教示基準点a₀，b₀，c₀およびd₀の座標値に
係る親ジヨブと上記のステツプで作成したウイー
ビングスポツトパターンデータの子ジヨブの中、
最適とされるものをワークの位置や厚み等に基づ
いて選択し、前記教示基準点a₀，b₀，c₀およびd₀
と当該選択したウイービングスポツトパターン溶
接開始点Ａの座標値（標準加工データ）とを対応
付けながら編集する。この場合、若し、適切なウ
イービングスポツトパターンデータがない場合に
は、その場でマウス２８を使つて所望のウイービ
ングスポツトパターンを作成し、その後、この新
しいウイービングスポツトパターンデータの溶接
開始基準点Ａと前記教示基準点a₀乃至d₀を対応さ
せればよい。以上がウイービングスポツトパター
ンの作成および親ジヨブへの子ジヨブの編集方法
に係る説明である。

次に、溶接点に係る溶着判断処理工程について
のプログラム挿入方法について述べる。この場合
のプログラム、すなわち、子ジヨブの例を第７図
に示す。

第７図ｂのプログラムは第６図ａに対応するウ
イービングスポツトの例に係る溶着判断、溶断処
理工程を挿入したものであつて、第７図ａに示す
ウイービングパターンに四角で囲繞表示した符号
□１，□２，□３，□４は、夫々前記第６図ａのＢ，Ｃ
，
Ｄ，Ｅ点および第７図ｂのプログラムステツプ
，，，の先頭の数字１，２，３，４と対
応する。

第７図ｂに示すプログラムにおいて、前記プロ
グラムステツプ，，，は前記第６図に示
す微小円Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおいてアークを発生す
る点の動作指令である。プログラムステツプと
は溶接の最初の工程では実行されず、プログラ
ムステツプの溶接工程で初めてアークが発生さ
れる。若し、プログラムステツプで溶着が発生
すると、溶着表示ランプ（図示せず）が点灯する
と同時にプログラムステツプからプログラムス
テツプへインデツクスジヤンプする。そして、
溶着した芯線を溶断するため、プログラムステツ
プで溶着解除ジヨブ２２０にジヨブジヤンプ
し、芯線を溶断する。このジヨブ２２０の内容を
第８図に示す。このジヨブ２２０は溶着した芯線
を溶断するまで終了しないようなインストラクシ
ヨン構成になつている。すなわち、パターン動作
の子ジヨブのプログラムステツプからジヨブジ
ヤンプしてくると溶着した芯線を溶断するために
溶断に係る溶接条件の規定されているプログラム
ステツプの規定の基にプログラムステツプで
アークを発生する。この時、溶着表示ランプ（図
示せず）は消灯される。芯線とワークの溶着確認
のためにプログラムステツプでアークを発生し
た時、若し、再度溶着が発生していると溶着ラン
プが点灯されプログラムステツプで再度プログ
ラムステツプにインデツクスジヤンプし、再度
溶着した芯線を溶断するためアークが発生され
る。つまり、再度プログラムステツプでアーク
が発生され、この時、溶着表示ランプは消灯され
る。このインストラクシヨン構成により正常にア
ークが発生するまでは次のステツプに進むことは
ない。そして、溶接点Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥと溶接
が進行するとプログラムステツプでアークの発
生が停止する。この時、溶着が発生するとプログ
ラムステツプで溶着解除ジヨブ２２０にジヨブ
ジヤンプし、溶着した芯線を溶断してプログラム
ステツプに戻り子ジヨブを終了する。なお、前
記溶断に係る溶接条件の規定されているプログラ
ムステツプにおける溶断条件はさらに子ジヨブ
で所望の条件に設定可能である。

そこで、第７図ｂ，ｃに示す溶着処理判断プロ
グラムを前記テイーチングボツクス１４を利用し
て作成した教示基準点a₀，b₀，c₀およびd₀を含む
ロボツト動作に挿入してロボツト動作データを得
る。この場合、編集の終了した前記プログラムデ
ータをプログラム編集装置１２の座標変数から実
際に溶接ロボツトを動作させるロボツト座標変数
に変換し、これをロボツト動作データとしてロボ
ツトコントローラ１８のメモリ内に中継器３２を
経由して記憶させる。その後、操作パネル１６上
の切換キー（図示せず）をスレーブモードからス
タンドアロンモードに切り換えておく。

このようにして得られた教示基準点を含むロボ
ツト教示データは実際のワークに対して正確に規
定された教示基準点に基づき作成されているので
全体として非常に正確なデータとなることは容易
に諒解されよう。

次に、上述のようにして得られたロボツトの動
作データに基づくロボツトの溶接トーチ４２の動
作軌跡の例を示そう。

第８図はその好適な例であつて、参照符号a₀，
b₀，c₀およびd₀の各点は教示基準点であり、参照
符号a₁，a₂，…d₃，d₄間等の実線の矢印はアーク
を発生しながら溶接を実行する区間を示してい
る。本図の例においては、テイーチングボツクス
１４によつて教示した基準点は４点（a₀乃至d₀）
であり、編集装置で編集したウイービングスポツ
トに係る動作点（微小円）は19点であり、子ジヨ
ブ２２０に係る溶着溶断処理点（a₁，a₄，b₀，
c₀，d₀）は５点存在している。また、参照符号６
０乃至６７によつて溶接トーチ４２の動作軌跡を
示し、これは溶接トーチ４２が点線で示す矢印方
向に進行することを示唆している。

そして、ロボツトコントローラ１８に格納され
ているロボツト動作データに基づくワークに対す
る溶接作業は操作パネル１６の図示しない実行キ
ーの操作により遂行される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、テイー
チング作業に熟練を要し且つ繁忙を極めるウイー
ビングスポツトパターンに係るプログラムの作成
および溶着溶断判断処理に係るプログラムの作成
をテイーチングボツクスによつて教示することな
しにプログラム編集装置において作成することを
可能としている。実際、テイーチング作業によつ
て得られる少数の教示基準点データとプログラム
編集装置から得られるウイービングスポツトプロ
グラムと溶着判断処理プログラムとをプログラム
編集装置を利用して編集合成出来るため、結果と
して、従来技術に比べて大幅に短い時間でロボツ
トの動作データを得ることが出来る。その上、万
一、作業の改廃が生じた場合でも編集装置のデイ
スプレイを利用した処理により容易にロボツト動
作の修正が可能となり、従つて、全体としてテイ
ーチング時間を大幅に低減出来る効果を奏する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて
説明したが、本発明はこの実施態様に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の改良並びに設計の変更が可能なこと
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の概
略構成図、第２図は本発明方法を実施するための
装置の概略ブロツクダイアグラム、第３図は本発
明方法に係る教示基準点取得のための模式図、第
４図は本発明方法に係るウイービングスポツトパ
ターンを作成するためのデイスプレイ表示図、第
５図は本発明方法を実施するための装置のオペレ
ーシヨンに係るマウスの模式図、第６図は本発明
方法を実施するための装置によつて得られるウイ
ービングスポツトの例を示す説明図、第７図はウ
イービングスポツトに係る溶着判断処理のプログ
ラム、第８図は本発明方法を実施するための装置
に係る作用の説明に供する溶接トーチの動作軌跡
を示す模式図である。 １０……ロボツトのプログラム作成システム、
１２……プログラム編集装置、１４……テイーチ
ングボツクス、１６……操作パネル、１８……ロ
ボツトコントローラ、２０……ロボツト、２２…
…カラーデイスプレイ、２４……演算装置、２６
……FDD、２８……マウス、３０……指示装置、
３１……接続ケーブル、３２……中継器、３４，
３６，４０……接続ケーブル、４２……溶接トー
チ、４６ａ，４６ｂ……ワーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロボツトコントローラの制御下に作動する自
   動アーク溶接ロボツト溶接プログラムの編集方法
   であつて、 テイーチングボツクスによつて溶接動作基準点
   を教示する第１の工程と、 前記溶接動作基準点に係るデータをロボツトコ
   ントローラからプログラム編集装置に転送する第
   ２の工程と、 前記第２の工程で転送された前記溶接動作基準
   点データに、前記プログラム編集装置内で予め作
   成された溶着判断処理プログラムを編集付加し、
   ロボツトの動作データとする第３の工程と、 前記ロボツトの動作データをプログラム編集装
   置から前記ロボツトコントローラに転送する第４
   の工程と、 からなることを特徴とする溶接プログラムの編集
   方法。 ２ 請求項１記載の方法において、溶着判断処理
   プログラムは消耗性電極の芯線とワークとが実質
   的に溶着しているか否かを判断する第１のプログ
   ラムと、溶着している場合には溶断処理を遂行す
   る第２のプログラムとからなることを特徴とする
   溶接プログラムの編集方法。 ３ 自動アーク溶接ロボツトを制御するロボツト
   コントローラと、 前記ロボツトコントローラを介して前記自動ア
   ーク溶接ロボツトの溶接動作基準点を教示するテ
   イーチングボツクスと、 溶着判断処理プログラムを入力する入力手段
   と、前記入力された溶着判断処理プログラムを記
   憶する記憶手段と、前記テイーチングボツクスか
   ら導出される前記アーク溶接ロボツトの溶接動作
   基準点を示すデータを読み取る読取手段と、前記
   読み取つた溶接動作基準点を示すデータに前記記
   憶手段から読み出した溶着判断処理プログラムを
   編集付加して、自動アーク溶接ロボツトの動作プ
   ログラムを生成するプログラム編集手段と、 を備えることを特徴とする溶接プログラムの編
   集装置。 ４ 請求項３記載の装置において、記憶手段に記
   憶される溶着判断処理プログラムは消耗性電極の
   芯線とワークとが溶着しているか否かを判定する
   プログラムと、溶着している場合には溶断処理す
   るプログラムとを含むことを特徴とする溶接プロ
   グラムの編集装置。