JPH0661626B2 - 溶接ロボットの制御方法 - Google Patents

溶接ロボットの制御方法

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JPH0661626B2
JPH0661626B2 JP57075038A JP7503882A JPH0661626B2 JP H0661626 B2 JPH0661626 B2 JP H0661626B2 JP 57075038 A JP57075038 A JP 57075038A JP 7503882 A JP7503882 A JP 7503882A JP H0661626 B2 JPH0661626 B2 JP H0661626B2
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welding torch
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誠 大澤
良明 宗実
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Kobe Steel Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/36Nc in input of data, input key till input tape
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  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶接ロボットの制御方法に関する。
複数の教示点での位置情報を制御装置に記憶しておき、
溶接時において、各教示点での位置情報にしたがって溶
接パスを決定して、自動倣い溶接を行なう溶接ロボット
において、従来は教示された位置情報のみをもって溶接
トーチを移動させているので、溶接されるワークの設置
位置の精度が高いことが必要であり、またワークの歪に
は対応できないという欠点があった。
この種の問題に対する対策として、教示点での位置情報
の他にチェック点とコーナー点とを設けて、このチェッ
ク点とコーナー点の位置情報により、溶接トーチを修正
する方法においては、当然のことながら、位置情報を記
憶させるべき点が増加し、またリアルタイム処理ができ
ない等の欠点があった。
この発明は上述の種々の欠点を排除でき、ワークの設置
精度が低くても、所定の溶接が得られ、かつリアルタイ
ムで、教示位置情報を修正しつつ溶接を行ない得る溶接
ロボットにおける制御方法を提供することを目的とする
ものである。
以下にこの発明の一実施例を図面とともに説明する。
第1図は溶接用ロボットを示し、ベース1は該ベース1
内に収納されたブレーキモータ(図示せず)によりθ1
方向に回動可能である。
ベース1上にはアーム手首駆動部2が設けられ、さらに
その上方には垂直アーム3が傾動可能に支持され、垂直
アーム3の上端には水平アーム4が支点5を介して、垂
直方向に回動可能に枢支され、水平アーム4の自由端に
は溶接トーチ6が回動可能に装着されている。水平アー
ム4の後端はバネバランス機構7に連結されている。
アーム手首駆動部2内にはブレーキモータ(図示せず)
とクラッチ(図示せず)が設けられ、ブレーキモータと
上記垂直アーム3の傾動機構はこのクラッチを介して連
結されている。
また上記バネバランス機構7によって、水平アーム4の
傾動角度θ3は停止時にその姿勢を保つようになってい
る。
第2図は制御装置を示し、9は各教示点に対する位置座
標等の情報を入力する教示ボックス、10は第1図に示
した溶接ロボット、11はロボット位置を演算し、制御
する演算装置で、演算回路12と、教示された位置情報
と、検出された溶接トーチの位置情報等、溶接ロボット
の制御に必要な情報を記憶する記憶装置13とを備えて
いる。
14は溶接ロボット10の溶接トーチ位置を検出する位
置検出器である。
15は溶接時のアーク電流を検出するアーク電流検出
器、16はアーク電流の大きさとロボットのウイービン
グの両端位置信号から溶接トーチのずれ量を検出するセ
ンシング演算回路である。
アーク電流検出器15とセンシング演算回路16とによ
る溶接トーチの位置は以下のようにして検出する。即
ち、アーク溶接用ワイヤにコンタクトチップより一定電
圧をかけた時に、チップから母材までの距離が長くなる
程溶接電流が低くなる現象を利用したもので、例えば第
3図に示すように、開先100の中心から左右に同じ幅
で溶接トーチ6をウイービングさせたときの電流波形は
第4図のようになり、A−B−Aの山とA−C−Aの山
と同じ形になっている。しかしながら溶接トーチが第5
図のように左右いずれか一方にずれているときは、第6
図のようにA−B−Aの山はA−C−Aの山より大き
く、非対称となる。このような現象を利用して溶接トー
チ6の開先からの位置ずれを検出する。
17はデータ補正回路でり、センシング回路16から入
力されるアークセンシングにより検出された溶接トーチ
6の位置ずれ量で記憶装置13から入力される教示点に
おける表示位置情報を、後述の修正方法により修正し
て、修正した位置情報を演算回路12と位置検出器14
とに入力する。
上記の装置において、ワークが正確にセットされている
ときは、教示ボックス9から入力され、記憶装置13に
記憶されている教示位置情報は、各教示点毎に演算回路
12に読み出されて、公知の溶接ロボットと同様にし
て、2つの教示点間の補間を行なって溶接パスを演算
し、その演算された溶接パスと位置検出器14からの検
出位置情報とによるサーボ制御によって、溶接トーチ6
は上記溶接パスを倣うように制御され、所定の溶接が行
なわれる。なお溶接トーチ6は溶接トーチ進行方向に対
して第7図の矢印Qにて示すように直角にウイービング
しており、第3図ないし第6図に示した方法でトーチ位
置を検出して、溶接トーチの位置をアーク倣いによって
制御している。
いまワークの設置位置が、第7図に示すように教示点P
1,P2……P8に対して実線に示されるように3次元に
ずれている場合について、本発明による修正方法を以下
に説明する。
溶接トーチが先ず適宜な方法によりワーク上のスタート
位置P1″を検出してP1″からスタートすると、教示点
2を読み出して、P1″とP2間を一次補間しながら溶
接を行なう。このとき、溶接トーチ6はP1″P2方向に
対して直角方向にウイービングしており、このアーク倣
いによる位置修正によって溶接トーチはP2″の方向へ
進んで行く。
しかしながら、アーク倣いは溶接進行方向に対して直角
な方向しか検出できないので、溶接ロボットとしては教
示点P2に達したと判断する迄移動することになり、結
果的には第8図に示すようにP1−P2よりもΔPだけ長
い距離P1″−P2まで溶接を行ない、誤差を生じる。
したがって、アーク倣いで角度修正はされるもののすべ
てこの修正のみに依存すると各部に誤差を発生すること
になる。
本発明では、アーク倣いで最終的に角度修正や平行移動
修正を行なう前に、今回、前回の教示点のアーク倣いに
より補正された通過点のデータをもとに平行移動および
回転移動して次の目標値を予め修正しておき、アーク倣
いにより修正される量・角度を減少させ、このような誤
差を減少させることになる。この計算は制御装置11に
記憶したプログラムにより行なわれる。
そして溶接トーチ6がP1″点から距離 だけアーク倣いしながら移動してP2″点に達した時点
でP2とP2″との誤差ΔP2を演算回路12で演算し、
その誤差ΔP2と距離 からP12間の角度変化(θ′)を求めP1と修正補正
されたP1″との差ΔP1による平行シフトに加え、θ′
による回転移動を加えて次の教示点P3の座標をデータ
補正回路17により修正する。修正された目標座標
3′は記憶装置13に記憶される。そして実トーチの
通過点P2″と修正された教示点P3′とにより直線補間
を行なって、溶接パスを決定して、溶接を行なう。次い
で教示点P3と実トーチの通過点P3″(図示せず)との
誤差ΔP3(図示せず)を演算して同様の次の教示点P4
の修正目標値P4′を求め、この修正した目標値P4′と
実トーチの通過点P3″(図示せず)とで溶接パスを決
定する。以下同様である。
次に上記した修正方法の一例(2次元)について説明す
る。
いま第9図において(X1,Y1),(X2,Y2),(X
3,Y3)を教示点P1,P2,P3の座標、(α,β)は
ワークの教示点P1からのずれ量、P2″(X2″,
2″)はアーク倣いにより与えられた座標、角度θは
線分P13とY軸との角度、θ′は線分P2″P1″と線
分P2′P1″との間の角度とする。なお、点P2
はP1″から線分P12と平行に等しい距離移動した点
である。
なおα,βは溶接開始時点において、教示値P1(X1
1)とワークの位置P1″とから検出される。
上述の条件のもとでは 上記の演算によって教示点P2に対する実際のトーチ位
置P2″の座標から次の教示点P3に対する予測点である
目標位置P3′を演算することができる。
次に三次元のずれの修正について説明すると、第10図
において、適当な方法で、ワークの初期溶接位置P1
を検出する。次いでP1″→P2″を3次元の倣いを行な
いながら溶接する。このときロボットはP1″から教示
点P2に向かっても進もうとするが、倣いが行なわれて
いるのでP2″には必ず到達できる。
実際に初めの教示点P2の座標と実際の座標P2″の座標
とが大きくずれていることは少ない。それ故 の角度が倣いの追従角度内であれば修正が行なわれてP
2″に到達する。P3′の座標の演算は上述の,の式
と同様である。
なお、第11図に示すように、P234間が曲線であ
るときは、P1″とP1およびP2″とP2の誤差によりP
3をP3′に修正してさらに円弧の場合には3点必要なた
め直線の場合と異なり次の教示点P4を同様に修正した
目標位置P4′を求めP2″P3′P4′間を曲線補間すれ
ばよい。
なお、これまでは第8図において修正されたP1″から
教示点であるP2に向けてアーク倣いにより移行した
が、当然P1とP1″との差をP2に反映したP2′に向か
ってアーク倣いにより移行するのも良い。
以上詳述したように、この発明は溶接ロボットにおい
て、2つの教示点における教示座標と実際のワークの座
標とのずれによって次の教示点における座標を平行移動
か回転移動して修正して、溶接を行なうようにしたの
で、ワークの設置位置に多少の誤差はあっても、教示さ
れた溶接線を倣うことができるようになり、いいかえれ
ばワークの設置精度を緩和することができ、作業を容易
にすることができる。
またリアルタイム処理ができるので、高速処理が可能と
なり、また教示点が増加することもない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に用いられる溶接ロボットの一例を示
す正面図、第2図は第1図の溶接ロボットに用いられる
制御装置の一例を示すブロック図、第3図と第5図は溶
接トーチとワークの関係を示す断面図、第4図と第6図
は第3図或いは第5図におけるアーク電流の一例を示す
グラフ、第7図は教示線とワーク線の一例を示す図、第
8図は溶接線の距離測定機能がない場合の教示線と実際
のワーク線において生じる誤差を説明する図、第9図は
この発明における座標の修正方法の一例を示す図、第1
0図は3次元の誤差を修正するために用いられる図、第
11図は他の教示線の例を示す図である。 6……溶接トーチ、10……溶接ロボット、11……演
算装置、 15……アーク電流検出器、17……データ補正回路、
1,P2,P3……教示点、P1″,P2″,P3″……ワ
ーク上の教示点に対応する修正された通過点、P3′,
4′,P5′……教示点を修正した目標点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−27266(JP,A) 特開 昭51−52346(JP,A) 特開 昭51−71242(JP,A) 特開 昭51−71247(JP,A) 特開 昭53−51156(JP,A) 特開 昭54−25059(JP,A) 特開 昭55−64973(JP,A) 特開 昭56−102379(JP,A) 特開 昭57−17382(JP,A) 特開 昭57−58980(JP,A) 特公 昭51−32587(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の教示点位置情報から得られる線に溶
    接トーチを移送するとともに、アーク倣いにより溶接ト
    ーチ位置を制御する溶接ロボットの制御方法において、
    現在の溶接トーチ位置に対応する教示点とその教示点の
    次の教示点との距離を演算し、現在の溶接トーチ位置か
    らアーク倣いにより上記二つの教示点間の距離だけ移動
    した時点で、その時点の溶接トーチ位置と上記次の教示
    点との距離および方向のずれを求め、その距離および方
    向のずれに基いて、上記次の教示点の次の教示点を修正
    するとともに、溶接トーチ位置と修正された教示点とか
    ら次の目標溶接パスを求めるようにしたことを特徴とす
    る溶接ロボットの制御方法。
JP57075038A 1982-05-04 1982-05-04 溶接ロボットの制御方法 Expired - Lifetime JPH0661626B2 (ja)

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