JPH0569139A

JPH0569139A - トーチ位置設定装置及びトーチ位置設定方法

Info

Publication number: JPH0569139A
Application number: JP23052791A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Niwa; 嘉明丹羽
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1993-03-23
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: JP3200106B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＩＧ溶接ロボットを用いた自動溶接におい
て、ラフなティーチングをすることにより厳密なトーチ
姿勢及びトーチの位置設定をすることのできるトーチ位
置設定装置及びトーチ位置設定方法を提供する。【構成】溶接線倣いセンサ１が溶接線ＷＬを検出する
と同時にワークピースＷの表面形状を検出する。また、
制御部７がこの検出された表面形状と一致する表面形状
に対するもので且つ所定の設定条件を満足するトーチ位
置データをメモリ手段３から読み出す。そして、この検
出された表面形状を座標変換することにより、メモリ手
段３から読み込まれた表面形状と重なるようにする。す
なわち、座標変換することにより逆にワークピースＷの
傾き等の状態を知ることができる。さらに、この座標変
換により、検出された表面形状に対する適正なトーチ位
置及び姿勢を算出することができる。これら得られたト
ーチ位置及び姿勢となるように、制御部７は溶接ロボッ
ト５を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はトーチ位置設定装置及
びトーチ位置設定方法に係り、特に、トーチ姿勢及びト
ーチ位置を容易にティーチングすることができるトーチ
位置設定装置及びトーチ位置設定方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶接ロボットの自動化に対して、
色々な方向からアプローチがすすめられている。例え
ば、オフラインティーチング、データベース化、溶接線
倣い制御等である。

【０００３】ところが、ＴＩＧ溶接では炭酸ガス溶接等
に比べティーチングの精度が厳密であることが要求され
るため、設定に時間が必要となる。これが溶接ロボット
にＴＩＧ溶接方法があまり用いられていない一つの要因
であり、自動化を妨げている要因でもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技
術にあってはラフなティーチングを行うセンサはいくつ
か商品化されているが、ＴＩＧ溶接のトーチ設定の精度
を許容できるものはまだない。

【０００５】また、溶接線倣いセンサとトーチの位置設
定機能は別々に開発されているものであり、これらの機
能を合わせ持つものはない。

【０００６】この発明の目的は、このような従来の技術
に着目してなされたものであり、ＴＩＧ溶接ロボットを
用いた自動溶接において、ラフなティーチングをするこ
とにより厳密なトーチ姿勢及びトーチの位置設定をする
ことのできるトーチ位置設定装置及びトーチ位置設定方
法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るトーチ位
置設定装置は、ワークピース表面に投光器が光を発する
と共に、このワークピースからの反射光を受光すること
によりワークピースの溶接線及び表面形状を検出する溶
接線倣いセンサと、予め表面形状等の設定条件及びその
設定条件に対応するトーチ位置を記憶してあるメモリ手
段と、前記溶接線倣いセンサにより検出された表面形状
に一致する表面形状で、且つ、所定の設定条件を満足す
るトーチ位置をメモリ手段から読み込むと共に、前記検
出された表面形状に対応するトーチ位置にトーチを配置
するように溶接ロボットを制御する制御部と、を備えて
なるものである。

【０００８】そして、トーチ位置設定方法は、ワークピ
ース表面に光を発すると共に、このワークピースからの
反射光を受光することによりワークピースの表面形状を
検出し、この検出された表面形状と一致し且つ所定の設
定条件を満足するトーチ位置を予め入力されているメモ
リ手段から読み込み、前記検出された表面形状が読み込
まれた表面形状と重なるように座標変換して、この検出
された表面形状に対応するトーチ位置を求め、トーチが
前記求められた位置に配置されるように溶接ロボットを
制御するものである。

【０００９】

【作用】この発明に係るトーチ位置設定装置及びトーチ
位置設定方法によれば、溶接線倣いセンサが溶接線を検
出すると同時にワークピースの表面形状を検出する。ま
た、この検出された表面形状と一致する表面形状に対す
るもので且つ所定の設定条件を満足するトーチ位置デー
タを、制御部がメモリ手段から読み出す。そして、前記
検出された表面形状を座標変換することにより、メモリ
手段から読み込まれた表面形状と重なるようにする。す
なわち、座標変換することにより逆にワークピースの傾
き等の状態を知ることができる。従って、この座標変換
により、検出された表面形状に対する適正なトーチ位置
及び姿勢を算出することができる。そして、得られたト
ーチ位置及び姿勢となるように、制御部は溶接ロボット
を制御する。

【００１０】

【実施例】以下この発明の好適な実施例を図１〜図５に
基づいて説明する。

【００１１】図１は、このトーチ位置設定装置の構成を
示している。すなわち、ワークピースＷの表面形状を検
出する溶接線倣いセンサ１と、予め表面形状等の設定条
件及びその設定条件に対応するトーチ位置を記憶してあ
るメモリ手段３と、前記溶接線倣いセンサ１により検出
された表面形状に一致する表面形状で、且つ、所定の設
定条件を満足するトーチ位置をメモリ手段３から読み込
むと共に、前記検出された表面形状に対応するトーチ位
置にトーチを配置するように溶接ロボット５を制御する
制御部７とを有している。

【００１２】そして、図２には溶接線倣いセンサ１の一
例を示している。この溶接線倣いセンサ１は、光源１１
から発せられた光（可視光線又は赤外光線）をレンズ１
３を通してワークピースＷの表面にスリット状の光Ｌ１
を投光する投光器１５と、このワークピースＷの表面か
らの反射光Ｌ２を受光する受光部としてのエリアセンサ
１７と、このエリアセンサ１７からの受光信号を受けて
ワークピースＷの表面形状を検出する処理部９とを有し
ており、三角測量の原理を用いて溶接部の断面形状を検
出する装置である。

【００１３】このような溶接線倣いセンサ１では、投光
器１５が発するスリット状の光Ｌ１が溶接線ＷＬをでき
るだけ直角に横切る状態で投光し、この反射光Ｌ２をレ
ンズ１９を介してエリアセンサ１７が受光する。そし
て、エリアセンサ１７からの受光信号によりワークピー
スＷ表面までの距離を測定して、この距離の変化により
ワークピースＷの表面形状を検出する。

【００１４】図３〜図５には、前述した溶接線倣いセン
サ１を用いたＴＩＧ溶接におけるラフなティーチングの
手順を示している。

【００１５】先ず、ワークピースＷの板厚と継手形状を
入力すると、制御部７はこれに対応する表面形状ａとト
ーチ位置Ｐ０をメモリ手段３から読み込む。そして、ワ
ークピースＷを水平に配した状態で、溶接線ＷＬが画面
Ｄの中心線上に位置するようにして表面形状を画面Ｄに
描く（図３参照）。従って、適正なトーチ位置Ｐ０は、
継手の直上Ｌ０の距離にある。ここで、板厚を入力した
のは、板厚によってアーク長が異なり、これによりトー
チ位置Ｐ０も変化するためであり、継手形状の高さ方向
の位置決めに使われる。

【００１６】次に、溶接終端近傍を溶接線倣いセンサ１
によってセンシングする（図４参照）。そして、この溶
接線倣いセンサ１によって得られた表面形状をそのまま
画面Ｄに描く（図３参照）。この際、被溶接部材Ｗが水
平に配されていなくて回転しているような場合には、図
３中破線ｂのように傾いて描かれる。そこで、制御部７
は、表面形状ｂを座標変換して表面形状ａに重なるよう
にすると、表面形状ｂに対する適正なトーチ位置はＰ０
に一致することになる。そして、この時の被溶接部材Ｗ
の回転角θ１及びトーチ位置Ｐ１を得る。

【００１７】そして、溶接始端近傍を終端近傍と同様に
センシングして（図４参照）、被溶接部材Ｗの回転角θ
２及びトーチ位置Ｐ２を得る。

【００１８】続いて、制御部７はトーチの姿勢と位置の
補正を行う（図５参照）。すなわち、前述の座標変換に
より、被溶接部材Ｗの回転角θ１、θ２及びトーチ位置
Ｐ１、Ｐ２等はわかっているため、制御部７は溶接ロボ
ット５を制御して溶接の始端及び終端で図５（Ａ）に示
されるトーチ位置及び姿勢から図５（Ｂ）に示されるト
ーチ位置及び姿勢に修正する。

【００１９】これにより、トーチは継手に対して直角の
姿勢で、適正なアーク長を保ちながら溶接を行うことが
できる。

【００２０】このように、溶接線倣いセンサ１がワーク
ピースＷから得るデータは、溶接線ＷＬを認識する目的
だけでなく溶接線倣いセンサ１とワークピースＷの位置
関係を認識することができるので、新たなセンサを使用
することなくラフティーチングを行うことができ、コス
トの面で有利である。そして、予め入力したワークピー
スＷのデータからトーチ姿勢と位置及びワークピースＷ
の形状を決定し、溶接線倣いセンサ１から得られたデー
タと合致させる方向に溶接ロボット５を制御することに
よって、ラフなティーチングにより厳密なティーチング
を行ったと同じ効果を得ることができる。このため、作
業者が溶接線倣いのティーチングの作業を行えば、特別
なティーチングを行うことなくトーチの姿勢と位置が自
動的に設定されるので、ティーチングの作業時間の短縮
化が図れるし、ＴＩＧ溶接方法に溶接ロボット５を用い
ることができる。

【００２１】尚、上記実施例においては、スリット状の
光を被溶接部材Ｗに照射する溶接線倣いセンサ１を使用
した場合について説明したが、本発明はこれに限るもの
ではなく、溶接線ＷＬを検出する際に被溶接部材Ｗの表
面形状を検出するものであれば広く適用することができ
る。

【００２２】また、上記実施例においては、突き合わせ
溶接を例にとって説明したが、これに限らず種々の継手
形状に対しても適用できる。

【００２３】

【発明の効果】この発明に係るトーチ位置設定装置及び
トーチ位置設定方法は以上説明したような構成のもので
あり、溶接線倣いセンサが溶接線を検出すると同時にワ
ークピースの表面形状を検出するので、従来のように特
別なティーチングを行うことなく、ワークピースの表面
形状を得ることができる。また、この検出された表面形
状を座標変換することにより、メモリ手段から読み出し
た同じ表面形状に重ねることができるので、同じ断面形
状に対するもので且つ所定の設定条件を満足するトーチ
位置データを、前記検出された表面形状に対応するもの
に変換することができる。すなわち、座標変換すること
により逆にワークピースの傾き等の状態を知ることがで
きるので、検出された表面形状に対する適正なトーチ位
置及び姿勢を算出することができる。従って、厳密なテ
ィーチングを行うことなく、制御部は適正なトーチ位置
及び姿勢となるように溶接ロボットを制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るトーチ位置設定装置の全体構成
図である。

【図２】この発明に係るトーチ位置設定装置に用いられ
ている溶接線倣いセンサの一例を示す構成図である。

【図３】溶接線倣いセンサにより得られたワークピース
の表面形状と、メモリ手段から読み出された表面形状と
を画面に描いた状態を示す説明図である。

【図４】溶接線倣いセンサによりセンシングをしている
状態を示す説明図である。

【図５】（Ａ）は、修正前のトーチ位置及び姿勢を示す
説明図である。（Ｂ）は、修正前後トーチ位置及び姿勢を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１溶接線倣いセンサ３メモリ手段５溶接ロボット７制御部１５投光器ＷＬ溶接線Ｗワークピース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークピース表面に投光器が光を発する
と共に、このワークピースからの反射光を受光すること
によりワークピースの溶接線及び表面形状を検出する溶
接線倣いセンサと、予め表面形状等の設定条件及びその設定条件に対応する
トーチ位置を記憶してあるメモリ手段と、前記溶接線倣いセンサにより検出された表面形状に一致
する表面形状で、且つ、所定の設定条件を満足するトー
チ位置をメモリ手段から読み込むと共に、前記検出され
た表面形状に対応するトーチ位置にトーチを配置するよ
うに溶接ロボットを制御する制御部と、を備えてなるこ
とを特徴とするトーチ位置設定装置。
【請求項２】ワークピース表面に光を発すると共に、
このワークピースからの反射光を受光することによりワ
ークピースの表面形状を検出し、この検出された表面形状と一致し且つ所定の設定条件を
満足するトーチ位置を予め入力されているメモリ手段か
ら読み込み、前記検出された表面形状が読み込まれた表面形状と重な
るように座標変換して、この検出された表面形状に対応
するトーチ位置を求め、トーチが前記求められた位置に配置されるように溶接ロ
ボットを制御することを特徴とするトーチ位置設定方
法。