JPH07200042A - 溶接トーチ姿勢自動設定方法 - Google Patents
溶接トーチ姿勢自動設定方法Info
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- JPH07200042A JPH07200042A JP5336096A JP33609693A JPH07200042A JP H07200042 A JPH07200042 A JP H07200042A JP 5336096 A JP5336096 A JP 5336096A JP 33609693 A JP33609693 A JP 33609693A JP H07200042 A JPH07200042 A JP H07200042A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 オペレータに頼ることなく、溶接対象と干渉
を起こさないトーチ姿勢を自動的に設定することができ
る溶接トーチ姿勢自動設定方法を提供することを目的と
する。 【構成】 （ａ）教示された１の溶接線上の任意の１点
と、任意に与えられたトーチ傾斜角から、トーチ軸を通
るベクトル線分を演算するステップと、（ｂ）上記ワー
クの上記溶接線を含む平面を演算するステップと、
（ｃ）上記ワークについて教示された上記溶接線および
他の溶接線のそれぞれを上記ベクトル線分の起点とし
て、当該ベクトル線分と上記平面との交叉の有無を判定
するステップと、（ｄ）上記ベクトル線分が上記平面と
交叉する場合に、当該ベクトル線分が起点とする溶接線
に対するトーチ姿勢のトーチ傾斜角を上記トーチ傾斜角
とは異なる対ワーク非干渉傾斜角に変更するステップと
を有することを特徴とする。
を起こさないトーチ姿勢を自動的に設定することができ
る溶接トーチ姿勢自動設定方法を提供することを目的と
する。 【構成】 （ａ）教示された１の溶接線上の任意の１点
と、任意に与えられたトーチ傾斜角から、トーチ軸を通
るベクトル線分を演算するステップと、（ｂ）上記ワー
クの上記溶接線を含む平面を演算するステップと、
（ｃ）上記ワークについて教示された上記溶接線および
他の溶接線のそれぞれを上記ベクトル線分の起点とし
て、当該ベクトル線分と上記平面との交叉の有無を判定
するステップと、（ｄ）上記ベクトル線分が上記平面と
交叉する場合に、当該ベクトル線分が起点とする溶接線
に対するトーチ姿勢のトーチ傾斜角を上記トーチ傾斜角
とは異なる対ワーク非干渉傾斜角に変更するステップと
を有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのオフ
ライン教示装置に用いられる溶接トーチ姿勢自動設定方
法に関する。
ライン教示装置に用いられる溶接トーチ姿勢自動設定方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５はオフライン教示システムの構成を
示したものである。同図において、１０は画像表示装置
を用いたオフライン教示装置であり、１１はそのＣＲＴ
画面、１２はキーボード等入力装置、１３はマウスカー
ソルであり、図示しないが、演算処理部ＣＰＵ、プログ
ラムメモリやデータメモリ等の記憶装置を備える。１４
はティーチングデータを格納したフロッピーディスクで
ある。２０はロボット制御装置、３０は溶接ロボット、
４０は溶接トーチ、５０は溶接対象を示す。
示したものである。同図において、１０は画像表示装置
を用いたオフライン教示装置であり、１１はそのＣＲＴ
画面、１２はキーボード等入力装置、１３はマウスカー
ソルであり、図示しないが、演算処理部ＣＰＵ、プログ
ラムメモリやデータメモリ等の記憶装置を備える。１４
はティーチングデータを格納したフロッピーディスクで
ある。２０はロボット制御装置、３０は溶接ロボット、
４０は溶接トーチ、５０は溶接対象を示す。
【０００３】このオフライン教示システムを用いて、ワ
ーク１と母材２からなる溶接対象５０の溶接線を教示す
る場合、オフライン教示装置１０はワーク１と母材２の
形状データを読み出し、図６に示す如く、ＣＲＴ画面１
１にワイヤーフレームモデル法に基づき図形モデルを映
像させ、オペレータが、溶接線ＬW の始点および終点、
溶接トーチ４０の姿勢（トーチ傾斜角α、前進／後退角
β、トーチ把持具の回転角γ）やその他の溶接条件を教
示する。
ーク１と母材２からなる溶接対象５０の溶接線を教示す
る場合、オフライン教示装置１０はワーク１と母材２の
形状データを読み出し、図６に示す如く、ＣＲＴ画面１
１にワイヤーフレームモデル法に基づき図形モデルを映
像させ、オペレータが、溶接線ＬW の始点および終点、
溶接トーチ４０の姿勢（トーチ傾斜角α、前進／後退角
β、トーチ把持具の回転角γ）やその他の溶接条件を教
示する。
【０００４】トーチ傾斜角αは、横向きの母材２の上面
と、溶接線ＬW とトーチ中心線Ｏを含む平面Ｐとの狭角
で定義され、前進／後退角βは、溶接線ＬW とトーチ中
心線Ｏのなす角度で定義される。
と、溶接線ＬW とトーチ中心線Ｏを含む平面Ｐとの狭角
で定義され、前進／後退角βは、溶接線ＬW とトーチ中
心線Ｏのなす角度で定義される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６のワー
クにおいて、溶接進行方向から見てワーク１の右壁Ｒと
母材２の上面とがなす開先（溶接線ＬR 、図７に示す）
を溶接する場合のトーチ傾斜角αは、図７の（Ａ）に示
す如く、０°＜α＜９０°の範囲に設定する（図では、
溶接方向が紙面の裏側から表側方向とし、α＝４５°と
してある）。
クにおいて、溶接進行方向から見てワーク１の右壁Ｒと
母材２の上面とがなす開先（溶接線ＬR 、図７に示す）
を溶接する場合のトーチ傾斜角αは、図７の（Ａ）に示
す如く、０°＜α＜９０°の範囲に設定する（図では、
溶接方向が紙面の裏側から表側方向とし、α＝４５°と
してある）。
【０００６】そして、ワーク１の左壁Ｌと母材２の上面
とがなす開先（溶接線ＬL ）を溶接する場合のトーチ傾
斜角αは、溶接線ＬW の場合と同じαにすると、図７の
（Ｂ）に示すように、溶接トーチと部材１とが干渉する
ことになるので、α’＝π−α（図例では、α’＝１８
０°−４５°＝１３５°）に設定する必要がある。
とがなす開先（溶接線ＬL ）を溶接する場合のトーチ傾
斜角αは、溶接線ＬW の場合と同じαにすると、図７の
（Ｂ）に示すように、溶接トーチと部材１とが干渉する
ことになるので、α’＝π−α（図例では、α’＝１８
０°−４５°＝１３５°）に設定する必要がある。
【０００７】オペレータは、ＣＲＴ画面１１に表示され
た図形モデルを見ながら、溶接線、溶接進行方向、トー
チ姿勢を指定してゆくが、溶接線が、上記のように、１
つのワークの両側にあるような場合、溶接線ＬR に対し
て設定したトーチ傾斜角を、そのまま溶接線ＬL に対し
て設定しましまうことがあり、溶接現場で、トーチがワ
ークに衝突して破損するといった事故を惹起する。
た図形モデルを見ながら、溶接線、溶接進行方向、トー
チ姿勢を指定してゆくが、溶接線が、上記のように、１
つのワークの両側にあるような場合、溶接線ＬR に対し
て設定したトーチ傾斜角を、そのまま溶接線ＬL に対し
て設定しましまうことがあり、溶接現場で、トーチがワ
ークに衝突して破損するといった事故を惹起する。
【０００８】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、オペレータに頼ることなく、溶接対象と干渉
を起こさないトーチ姿勢を自動的に設定することができ
る溶接トーチ姿勢自動設定方法を提供することを目的と
する。
たもので、オペレータに頼ることなく、溶接対象と干渉
を起こさないトーチ姿勢を自動的に設定することができ
る溶接トーチ姿勢自動設定方法を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、ディスプレイ画面と演算処理部およびメモリ
を備え、教示に際して、母材と当該母材に溶接されるワ
ークからなる溶接対象の図形モデルを映像する溶接ロボ
ットのオフライン教示方装置において用いられる溶接ト
ーチ姿勢自動設定方法であって、（ａ）教示された１の
溶接線上の任意の１点と、任意に与えられたトーチ傾斜
角から、トーチ軸を通るベクトル線分を演算するステッ
プと、（ｂ）上記ワークの上記溶接線を含む平面を演算
するステップと、（ｃ）上記ワークについて教示された
上記溶接線および他の溶接線のそれぞれを上記ベクトル
線分の起点として、当該ベクトル線分と上記平面との交
叉の有無を判定するステップと、（ｄ）上記ベクトル線
分が上記平面と交叉する場合に、当該ベクトル線分が起
点とする溶接線に対するトーチ姿勢のトーチ傾斜角を上
記トーチ傾斜角とは異なる対ワーク非干渉傾斜角に変更
するステップとを有する構成とした。
するため、ディスプレイ画面と演算処理部およびメモリ
を備え、教示に際して、母材と当該母材に溶接されるワ
ークからなる溶接対象の図形モデルを映像する溶接ロボ
ットのオフライン教示方装置において用いられる溶接ト
ーチ姿勢自動設定方法であって、（ａ）教示された１の
溶接線上の任意の１点と、任意に与えられたトーチ傾斜
角から、トーチ軸を通るベクトル線分を演算するステッ
プと、（ｂ）上記ワークの上記溶接線を含む平面を演算
するステップと、（ｃ）上記ワークについて教示された
上記溶接線および他の溶接線のそれぞれを上記ベクトル
線分の起点として、当該ベクトル線分と上記平面との交
叉の有無を判定するステップと、（ｄ）上記ベクトル線
分が上記平面と交叉する場合に、当該ベクトル線分が起
点とする溶接線に対するトーチ姿勢のトーチ傾斜角を上
記トーチ傾斜角とは異なる対ワーク非干渉傾斜角に変更
するステップとを有する構成とした。
【００１０】
【作用】本発明では、トーチ先端位置とトーチ傾斜角が
与えられると、ワークと干渉しないトーチ姿勢が自動的
に設定される。
与えられると、ワークと干渉しないトーチ姿勢が自動的
に設定される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の１実施例を図１に示すフロー
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１２】本実施例は、図１に示したオフライン教示
装置を使用するが、使用するオフライン教示装置のプロ
グラムメモリには、図１に示すフローからなるトーチ姿
勢決定プムログラムを内蔵してある。
装置を使用するが、使用するオフライン教示装置のプロ
グラムメモリには、図１に示すフローからなるトーチ姿
勢決定プムログラムを内蔵してある。
【００１３】オペレータは、前記したように、ＣＲＴ画
面１１に溶接対象の図形モデルを表示し、マウスカーソ
ル等で、ワーク１の母材２に当接する下面の側端縁部分
に、図２に示す溶接線Ｌw を指定する。ＣＰＵは、この
指定により、溶接始点ＷS 座標、溶接終点ＷE 座標を知
り、図示しないメモリに格納する。
面１１に溶接対象の図形モデルを表示し、マウスカーソ
ル等で、ワーク１の母材２に当接する下面の側端縁部分
に、図２に示す溶接線Ｌw を指定する。ＣＰＵは、この
指定により、溶接始点ＷS 座標、溶接終点ＷE 座標を知
り、図示しないメモリに格納する。
【００１４】更に、オペレータは、トーチ姿勢（α、
β、γ）や、溶接速度等の溶接条件を設定入力する。こ
こで、０＜α＜９０°の範囲である。
β、γ）や、溶接速度等の溶接条件を設定入力する。こ
こで、０＜α＜９０°の範囲である。
【００１５】この入力設定が終わり、オペレータがトー
チ姿勢決定プムログラムを実行させめための指令を入力
すると、ＣＰＵは下記のフローを実行する。
チ姿勢決定プムログラムを実行させめための指令を入力
すると、ＣＰＵは下記のフローを実行する。
【００１６】（１）トーチ軸を通るベクトル線分の演算
（ステップ２） 溶接線Ｌw 上に、単位座標ベクトル軸ｉを設定し、さら
に、ｚをワールド座標系のＺ軸方向単位ベクトルとし
て、ｊ＝ｚ×ｉ、ｋ＝ｉ×ｉを設定する。
（ステップ２） 溶接線Ｌw 上に、単位座標ベクトル軸ｉを設定し、さら
に、ｚをワールド座標系のＺ軸方向単位ベクトルとし
て、ｊ＝ｚ×ｉ、ｋ＝ｉ×ｉを設定する。
【００１７】下記（１）式により、溶接線Ｌw を起点と
してトーチ軸Ｏを通るベクトル線分Ｗ（ＸW 、ＹW 、Ｚ
W ）−Ｑ（ＸQ 、ＹQ 、ＺQ ）を演算する。
してトーチ軸Ｏを通るベクトル線分Ｗ（ＸW 、ＹW 、Ｚ
W ）−Ｑ（ＸQ 、ＹQ 、ＺQ ）を演算する。
【００１８】 Ｑ＝Ｌ・ｃｏｓ（π−β）×ｉ＋Ｌ・ｓｉｎ（π−β）（ｊ×ｃｏｓα＋ｋ× ｓｉｎα）＋Ｗ ＝−Ｌ・ｃｏｓβ×ｉ＋Ｌ・ｓｉｎβ（ｊ×ｃｏｓα＋ｋ×ｓｉｎα）＋Ｗ ｓｉｎα＋Ｗ ・・・・・・・・・・（１） 線分Ｑ−Ｗを含む直線は下式による。
【００１９】 （２）ワークの平面で、溶接線線分Ｌw を含む平面の演
算（ステップ３） ワーク１の平面で、溶接線線分Ｌw を含む平面Ａ−Ｂ−
Ｃ−Ｄを下記（３）式により、演算する。
算（ステップ３） ワーク１の平面で、溶接線線分Ｌw を含む平面Ａ−Ｂ−
Ｃ−Ｄを下記（３）式により、演算する。
【００２０】 ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ＋ｄ＝０ ・・・・・・・（３） 係数ａ、ｂ、ｃ、ｄには、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの座標値を
代入する。
代入する。
【００２１】（３）直線ＱーＷと平面との交点Ｔ
（ＸT 、ＹT 、ＺT ）の演算（ステップ４） 図３に示す溶接線ＬR を直線ＱーＷの起点とした場合に
は、直線ＱーＷと平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄとは交叉しない
が、溶接線ＬL を直線ＱーＷの起点とした場合には、鎖
線で示すように、直線ＱーＷと平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄとは
交叉する。
（ＸT 、ＹT 、ＺT ）の演算（ステップ４） 図３に示す溶接線ＬR を直線ＱーＷの起点とした場合に
は、直線ＱーＷと平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄとは交叉しない
が、溶接線ＬL を直線ＱーＷの起点とした場合には、鎖
線で示すように、直線ＱーＷと平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄとは
交叉する。
【００２２】（４）直線と平面との交叉の有無の判定
（ステップ５） （４−１）交点Ｔが線分ＱーＷ上にあるか否か （Ｘmin ＜ＸT ＜Ｘmax ）または、（Ｙmin ＜ＹT ＜Ｙ
max ）または、（Ｚmin ＜ＺT ＜Ｚmax ）であれば、交
点Ｔが線分ＱーＷ上に存在する。
（ステップ５） （４−１）交点Ｔが線分ＱーＷ上にあるか否か （Ｘmin ＜ＸT ＜Ｘmax ）または、（Ｙmin ＜ＹT ＜Ｙ
max ）または、（Ｚmin ＜ＺT ＜Ｚmax ）であれば、交
点Ｔが線分ＱーＷ上に存在する。
【００２３】ここで、Ｘmin は、ＸQ とＸw の小さい
方、Ｘmax は、ＸQ とＸw の大きい方を示し、Ｙ、Ｚに
ついすも同様である。
方、Ｘmax は、ＸQ とＸw の大きい方を示し、Ｙ、Ｚに
ついすも同様である。
【００２４】（４−２）交点Ｔが平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ内
にあるか否か ソリッドモデル法により判定する。即ち、図４の（Ａ）
に示す如く、交点Ｔから平面の各頂点に引いた線分の各
線分間の角度θAB、θBC、θCD、θDAを反時計方向を正
とした場合の総和が３６０°になる場合は、Ｔが平面Ａ
−Ｂ−Ｃ−Ｄ内にあるとする。Ｔが平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ
の外にある場合は、図４の（Ｂ）に示すように、角度の
総和は０になる。
にあるか否か ソリッドモデル法により判定する。即ち、図４の（Ａ）
に示す如く、交点Ｔから平面の各頂点に引いた線分の各
線分間の角度θAB、θBC、θCD、θDAを反時計方向を正
とした場合の総和が３６０°になる場合は、Ｔが平面Ａ
−Ｂ−Ｃ−Ｄ内にあるとする。Ｔが平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ
の外にある場合は、図４の（Ｂ）に示すように、角度の
総和は０になる。
【００２５】（５）直線と平面との交叉の有無の判定
（ステップ６） 点Ｔが線分ＱーＷ上にあり、かつ、平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ
内にある場合には、トーチ５０が、ワーク１と干渉する
と判定し、溶接線ＬL に対するトーチ傾斜角（αL とす
る）を、αL ＝π−αの対ワーク非干渉傾斜角に変更す
る。
（ステップ６） 点Ｔが線分ＱーＷ上にあり、かつ、平面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ
内にある場合には、トーチ５０が、ワーク１と干渉する
と判定し、溶接線ＬL に対するトーチ傾斜角（αL とす
る）を、αL ＝π−αの対ワーク非干渉傾斜角に変更す
る。
【００２６】本実施例は、予め設定したトーチ傾斜角
α、平板形状のワーク両側に教示された２つの溶接線に
ついて、適切であるか否かを自動判定し、適切でない場
合に、予め設定したトーチ傾斜角αを対ワーク非干渉傾
斜角に変更する例について説明したが、ワークの形状に
かかわらず、オペレータが、初期入力したトーチ傾斜角
αが各溶接線について適切であるか否かを自動判定さ
せ、かつ適切でない場合に、対ワーク非干渉傾斜角に自
動変更させることができる。
α、平板形状のワーク両側に教示された２つの溶接線に
ついて、適切であるか否かを自動判定し、適切でない場
合に、予め設定したトーチ傾斜角αを対ワーク非干渉傾
斜角に変更する例について説明したが、ワークの形状に
かかわらず、オペレータが、初期入力したトーチ傾斜角
αが各溶接線について適切であるか否かを自動判定さ
せ、かつ適切でない場合に、対ワーク非干渉傾斜角に自
動変更させることができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、トーチ先端
位置（溶接線）とトーチ傾斜角が与えられると、初期入
力されたたトーチ姿勢が、当該溶接線について、適切
（ワークと干渉しない）であるか否か自動的を判定し、
適切でない場合には、自動的に変更するから、オーレー
タが、適切なトーチ姿勢を判断して教示する必要がなく
なり、オペレータの、特に判断業務を軽減することがで
きる上、教示ミスを無くすことができる利点がある。
位置（溶接線）とトーチ傾斜角が与えられると、初期入
力されたたトーチ姿勢が、当該溶接線について、適切
（ワークと干渉しない）であるか否か自動的を判定し、
適切でない場合には、自動的に変更するから、オーレー
タが、適切なトーチ姿勢を判断して教示する必要がなく
なり、オペレータの、特に判断業務を軽減することがで
きる上、教示ミスを無くすことができる利点がある。
【図１】本発明の実施例を説明するためのフロー図であ
る。
る。
【図２】上記実施例を説明するための溶接対象の斜視図
である。
である。
【図３】上記トーチと溶接対象との干渉／非干渉を説明
するための図である。
するための図である。
【図４】上記フロー図における特定のステップを説明す
るための図である。
るための図である。
【図５】オフライン教示システムの構成を示す図であ
る。
る。
【図６】上記溶接対象の１例を示す斜視図である。
【図７】従来のオフライン教示の問題点を説明するため
の図である。
の図である。
１ ワーク ２ 母材 １０ オフライン教示装置 １１ ＣＲＴ画面 １２ 入力装置 １３ マウススケール ２０ 溶接ロボット ４０ トーチ ＬR 、ＬL 溶接線 Ｏ トーチ軸線 ＱーＷ ベクトル線分
Claims (1)
- 【請求項１】 ディスプレイ画面と演算処理部およびメ
モリを備え、教示に際して、母材と当該母材に溶接され
るワークからなる溶接対象の図形モデルを映像する溶接
ロボットのオフライン教示方装置において用いられる溶
接トーチ姿勢自動設定方法であって、（ａ）教示された
１の溶接線上の任意の１点と、任意に与えられたトーチ
傾斜角から、トーチ軸を通るベクトル線分を演算するス
テップと、（ｂ）上記ワークの上記溶接線を含む平面を
演算するステップと、（ｃ）上記ワークについて教示さ
れた上記溶接線および他の溶接線のそれぞれを上記ベク
トル線分の起点として、当該ベクトル線分と上記平面と
の交叉の有無を判定するステップと、（ｄ）上記ベクト
ル線分が上記平面と交叉する場合に、当該ベクトル線分
が起点とする溶接線に対するトーチ姿勢のトーチ傾斜角
を上記トーチ傾斜角とは異なる対ワーク非干渉傾斜角に
変更するステップとを有することを特徴とする溶接トー
チ姿勢自動設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5336096A JPH07200042A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 溶接トーチ姿勢自動設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5336096A JPH07200042A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 溶接トーチ姿勢自動設定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07200042A true JPH07200042A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18295658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5336096A Withdrawn JPH07200042A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 溶接トーチ姿勢自動設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07200042A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006072673A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Kobe Steel Ltd | 溶接ロボットのポジショナ設定方法 |
| US20190077016A1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-14 | Fanuc Corporation | Programming device for welding robot and programming method for welding robot |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5336096A patent/JPH07200042A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006072673A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Kobe Steel Ltd | 溶接ロボットのポジショナ設定方法 |
| US20190077016A1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-14 | Fanuc Corporation | Programming device for welding robot and programming method for welding robot |
| US10710240B2 (en) | 2017-09-12 | 2020-07-14 | Fanuc Corporation | Programming device for welding robot and programming method for welding robot |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |