JPH0612484B2 - 自動溶接方法 - Google Patents

自動溶接方法

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JPH0612484B2
JPH0612484B2 JP57025020A JP2502082A JPH0612484B2 JP H0612484 B2 JPH0612484 B2 JP H0612484B2 JP 57025020 A JP57025020 A JP 57025020A JP 2502082 A JP2502082 A JP 2502082A JP H0612484 B2 JPH0612484 B2 JP H0612484B2
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welding
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welding robot
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啓三 本多
一博 竹中
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • 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
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプレイバック方式の溶接ロボットを用いて行な
われる自動溶接方法に関する。
〔従来の技術〕
プレイバック方式の溶接ロボットを用いる自動溶接が各
種の製造現場で本格的に導入されつつある。
この溶接ロボットによる自動溶接方法を図面を参照して
説明する。第3図は従来の溶接ロボットによる溶接状態
を示す図である。溶接ロボット(ここでは多関節型ロボ
ットを用いる)には、動作軸として複数の関節を有する
アーム11aが備わっている。アーム先端には溶接を行な
うための溶接トーチ11bが把持されている。さらに溶接
ロボット11は、転倒等のトラブルを未然に防止するため
にベース11cによって基礎に固定されている。さらに溶
接トーチ11bには溶接ケーブルが溶接電源12までつなが
っている。タングステンイナートガスアーク(TIG)
溶接ロボットでは溶加材を供給するワイヤがトーチ外部
からメタルノナートガスアーク(MIG)溶接ロボット
では溶接トーチ内部から図示しないワイヤ供給装置によ
って供給される。溶接電源12は溶接熱源となる溶接アー
クを発生するための公知の電源装置である。溶接電源2
は信号線を介して溶接ロボット制御装置13と接続されて
おり、溶接ロボット制御装置13にて溶接条件を設定する
ことにより所定の溶接出力が被溶接物14に与えられる。
溶接電源12のアースは被溶接物14と接続されており、溶
接施工中、溶接トーチ11bから被溶接物14に対して溶接
アークが発せられる。さらに溶接ロボット制御装置13に
は溶接ロボット11に対し溶接動作を教える際に用いるテ
ィーチングボックス15が接続されている。
次に、自動溶接方法について説明する。
初めに、溶接ロボット制御装置13を用いて溶接動作を溶
接ロボット11に教示(ティーチング)する。ティーチン
グボックス15を操作してロボットアーム11aを被溶接物
に近づけ、溶接トーチ11bの先端を被溶接物14の溶接線1
4aに倣わせ一端から他端まで正確になぞる。同じように
溶接線14bに倣わせてなぞる。これにより、溶接動作に
必要な座標データを被溶接物14から直接抽出することが
できる。以上のティーチング工程はティーチングボック
ス15をティーチングモードを設定して実行する。なお、
これとは別に、溶接条件は溶接ロボット制御装置13によ
って設定される。
次に、ティーチングモードからティーチング修正モード
に切換えてティーチング結果を確認する。これは、上記
工程で得たデータが正しいものか、否かをチェックする
もので、溶接アークを発生させないで、溶接動作のみを
実行し、仮に、このとき、不正確な動作が確認されたな
らば、データを修正することになる。
この後、ティーチング修正モードから自動運転モードに
切換えて被溶接物14を溶接する。溶接ロボット11は溶接
ロボット制御装置13から与えられるティーチング結果を
再現して溶接線14a,14bの位置で予め設定した溶接条件
に従う溶接アークを発生させ、溶接が実行される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、溶接ロボット1を思いのまま働かすにはティ
ーチング方法の適否が問題となる。ティーチング方法は
大別すると、上記したマニアルティーチング法と、座標
データをプログラムとして入力するデジタルによるプロ
グラミング法とに分けられる。
マニアルティーチング法は、たとえば、上記したティー
チングボックス15による方法についていえば、溶接作業
員が時々刻々の位置、角度を正確にアール11aを通して
教えてやる過程が不可欠であり、この間、アークを発生
しての溶接は不可能で、部品加工等の直接的な生産に寄
与するところが少ない。
一方、仮に、ティーチングに手間取ることがあれば、溶
接ロボット11が非生産的なティーチングに割り振られる
ことが多くなり、常に生産に振り向けて稼働率を高めた
いとしても、事情が許さない。
また、この被溶接物14の溶接線14a,14bをなぞる直接的
なティーチング法は一見したところ優れたやり方かのよ
うにみえるが、機械系の可動部分の質量による慣性や時
間遅れなどによって必ずしも溶接線14a,14bの忠実な追
跡とはならず、誤差が入り込んで品質が安定しない難点
がある。
これに対し、作業員の手によらないプログラミング法は
溶接ロボット11の介在もなく、溶接14a,14bの追跡過程
での機械系の可動部分が介在して質量や時間遅れなどか
ら誤差がもたらされる余地がないものである。しかし、
この方法はプログラム言語に基づいてコンピュータに入
力するソフトウェアが複雑であり、手軽にはデータを扱
いきれず、溶接現場に受け入れられるまでに至っていな
い。
そこで、本発明の目的は溶接ロボットを用いる自動溶接
で作業員によるティーチングの手間を省くと共に、溶接
ロボットの稼働率を飛躍的に高め、かつティーチング誤
差が生じにくい自動溶接方法を提供することにある。
〔問題点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はプレイバック方式の
溶接ロボットのロボット本体座標軸に対する3次元座標
の数値データにより溶接ロボットのアームに備えられる
溶接トーチの先端位置を再現する方式の溶接ロボットを
用いる自動溶接方法において、被溶接物を溶接ロボット
に対して予め定められた特定の位置に設定し、その被溶
接物の図面から溶接ロボットで行なうべき溶接線の数値
データを抽出し、この溶接線の数値データをコンピュー
タの座標軸に対する座標数値データに変換し、さらにこ
の溶接線の座標数値データが溶接ロボットに対する予め
定めた特定の位置を表わす現実の座標軸に相対的に合致
するように座標変換し、この座標変換されたティーチン
グデータを溶接ロボットの記憶装置に入力し、溶接ロボ
ットの溶接トーチを動作せしめて被溶接物を自動溶接す
ることを特徴とするものである。
〔作用〕
自動溶接で使用されるティーチングプレイバック方式の
溶接ロボットはロボット本体座標軸に対する3次元座標
の数値データによりロボットアームの溶接トーチ先端の
位置を再現するものであり、単に外部のコンピュータあ
るいはオフラインのコンピュータ内で図面情報より構築
した座標データをカセットテープ等の情報伝達手段を介
して溶接ロボットに教示しただけでは要求する自動溶接
はできない。
そこで、本発明においては被溶接物は溶接ロボットに対
して予め定められた特定の位置に設定し、このときの被
溶接物に適したティーチングデータを作成するため、コ
ンピュータ固有の座標軸に対して作成された座標数値デ
ータを座標変換処理する手順を取り入れる。
この座標変換処理を取り入れる前提となるのが、溶接ロ
ボットに対し予め定められた特定位置に被溶接物を設定
するという条件である。
このように、被溶接物は常に、既に決めた特定の位置に
置かれ、コンピュータのみによって作成された座標数値
データを単なる数字上の操作である座標変換式によって
平行移動あるいは回転等によって容易に溶接ロボットの
ロボット本体座標軸上の3次元データに変換することが
できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
1図は本発明による自動溶接方法を説明するためのフロ
ー図である。第1図に示す自動溶接方法は、ステップa
乃至ステップhからなっている。なお、本実施例で用い
る溶接ロボットは、ロボット本体座標軸に対する3次元
座標の数値データにより溶接トーチの先端位置を再現す
る方式のものである。
第2図は本発明による自動溶接方法で使用される装置の
ブロック図であり、次のように構成されている。
数値化装置部1は、例えばCAD(Computer Aided Desi
gn)システムであり、被溶接物の図面情報を数値データ
化する部分である。
オフラインで処理するコンピュータ2は、数値データ抽
出装置部3,座標データ化装置部4,座標変換装置部5
から構成され、それぞれ部分が次のように構成する。
すなわち、数値データ抽出装置部3は数値データから溶
接を実施すべき数値データを抽出し、溶接線の数値デー
タを作成する。
また、座標データ化装置部4は溶接線の数値データをオ
フラインコンピュータ2の座標軸に対する座標数値デー
タに変換する。
さらに、座標変換装置部5はオフラインコンピュータ2
の座標軸を被溶接物の特定部を表わす現実の座標軸と比
較し、コンピュータの座標軸に対する溶接線の座標数値
データがロボットに対する予め定めた特定の位置を表す
実現の座標軸に相対的に合致するように溶接線の座標数
値データを座標変換する。
一方、カセットレコーダ6は処理されたデータを被溶接
物の溶接線のティーチングデータとして出力する。
さらに、記憶装置7は溶接ロボット内に設けられたティ
ーチングデータをカセットテープ6を介して入力するも
のである。
次に、これらの第1図および第2図を参照して自動溶接
方法を説明する。まず、位置を固定した溶接ロボットに
対して、予め決められた特定の位置、例えばこの溶接ロ
ボットの正面であって、ある距離の位置に被溶接物の特
定部分が置かれるように、この被溶接物を設定する(ス
テップa)。
このような条件のもとでCAD(Computer Aided Desig
h)システム等により、被溶接物の図面情報を数値データ
化する(ステップb)。次に、数値データ抽出装置部3
により上記数値データから溶接ロボットで実施すべき溶
接線の数値データを抽出する(ステップc)。次に、座
標データ化装置部4によって溶接線の数値データをコン
ピュータ2の座標軸に対する座標数値データに変換する
(ステップd)。
次に、コンピュータ2の座標軸が前述被溶接物の特定部
を表す現実の座標軸と比較され、さらに座標変換処理が
行なわれる。すなわち、座標変換装置部5によりコンピ
ュータの座標軸に対する溶接線の座標数値データがロボ
ットに対する予め定めた特定の位置を表す現実の座標軸
に相対的に合致するように溶接線の座標数値データを座
標変換する(ステップe)。例えば任意の直交座標系に
おける座標変換は、行列式からなる所定の座標変換式を
用いて、平行移動と回転あるいは折り返しを合成して得
られる。
このように処理されたデータを被溶接物の溶接線のティ
ーチングデータとしてカセットテープ等の情報伝達手段
に出力する(ステップf)。
そして、カセットテープ6を溶接ロボットの記憶装置7
に挿入する(ステップg)。さらにティーチングデータ
をカセットテープ6を介して溶接ロボットの記憶装置に
入力する(ステップh)。
以上の手順によりティーチングを完了させる。
上記説明から明らかなように、本発明によるティーチン
グデータの作成においてはプレイバック方式溶接ロボッ
トを使用してデータを得る過程がない。したがって、溶
接作業員が非生産的なティーチングに長時間手を取られ
ることがなく作業員を直接的な生産に割り振ることがで
き、大幅な労力の削減が可能である。また、溶接ロボッ
ト側からみてその稼働率を高めることができる。
一方、こうして得られるティーチングデータはカセット
テープからカセットテープへのダビングが容易であり、
何本かの同じ内容を記憶させたカセットをティーチング
作業を経ることなく得ることができる。これは、何台か
の同じ形式の溶接ロボットで同一の作業を実施するよう
な場合に、これらの溶接ロボットによるティーチングの
手間を省くことができ、労力の削減に多大の効果があ
る。
さらに、マニュアルティーチング法でティーチングボッ
クスを使うときのように溶接線の正確な追跡を難しくす
る機械系の可動部分が介在してティーチング誤差がもた
らされるやり方でなく、コンピュータによるデータ処理
によってティーチングデータを得る方法であるので、テ
ィーチング誤差が入り込むことがない。
また、データ処理のために使われるプログラム言語は数
値計算用として普及しているフォートラン(FORTRAN)ベ
ーシック(BASIC)などの標準的な言語を用いればよく、
特別なプログラム言語に頼る必要がなく、簡素なやり方
が可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の自動溶接方法においては溶
接作業員が溶接ロボットを直接操作する過程を経ること
なく、ティーチングデータを得ることができ、溶接作業
の労力を大きく削減することが可能であり、また、溶接
ロボットをティーチングのために割り当てる必要がない
ので、溶接ロボットの稼働率を高めることができるとい
う優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る自動溶接方法の手順を示すフロー
図、第2図は本発明の自動溶接方法で使用される装置を
示すブロック図、第3図は従来のマニュアルティーチン
グ法の一例を示す概念図。 1……数値化装置部 2……コンピュータ 3……数値データ抽出装置部 4……座標データ化装置部 5……座標変換装置部 6……カセットレコーダ 7……記憶装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−17486(JP,A) 特開 昭54−49758(JP,A) 特開 昭52−115064(JP,A) 特開 昭56−33174(JP,A) 特開 昭58−161004(JP,A) 特開 昭58−10477(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プレイバック方式の溶接ロボットのロボッ
    ト本体座標軸に対する3次元座標の数値データにより該
    溶接ロボットのアームに備えられる溶接トーチの先端位
    置を再現する方式の溶接ロボットを用いる自動溶接方法
    において、被溶接物を前記溶接ロボットに対して予め定
    められた特定の位置に設定し、その被溶接物の図面から
    前記溶接ロボットで行なうべき溶接線の数値データを抽
    出し、この溶接線の数値データをコンピュータの座標軸
    に対する座標数値データに変換し、さらにこの溶接線の
    座標数値データが前記溶接ロボットに対する予め定めた
    特定の位置を表わす現実の座標軸に相対的に合致するよ
    うに座標変換し、この座標変換されたティーチングデー
    タを前記溶接ロボットの記憶装置に入力し、前記溶接ロ
    ボットの溶接トーチを動作せしめて前記被溶接物を自動
    溶接することを特徴とする自動溶接方法。
JP57025020A 1982-02-18 1982-02-18 自動溶接方法 Expired - Lifetime JPH0612484B2 (ja)

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JPS58141864A JPS58141864A (ja) 1983-08-23
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