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

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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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JP
Japan
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welding
torch
line
work
straight line
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JP5336096A
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English (en)
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Tsudoi Murakami
集 村上
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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)。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するためのフロー図であ
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。
【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。
【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。
【図5】オフライン教示システムの構成を示す図であ
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。
【符号の説明】
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)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP5336096A 1993-12-28 1993-12-28 溶接トーチ姿勢自動設定方法 Withdrawn JPH07200042A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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