JPH10314943A - ロボットの初期溶接位置検出方法 - Google Patents

ロボットの初期溶接位置検出方法

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JPH10314943A
JPH10314943A JP10081976A JP8197698A JPH10314943A JP H10314943 A JPH10314943 A JP H10314943A JP 10081976 A JP10081976 A JP 10081976A JP 8197698 A JP8197698 A JP 8197698A JP H10314943 A JPH10314943 A JP H10314943A
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welding
torch
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parameter
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JP10081976A
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Seijin Ko
性▲ジン▼ 洪
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接初期点を正確に検出し得るロボットの初
期溶接位置検出方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 概略的に教示された溶接開始点Aから溶
接終点部の仮想点Bへの方向ベクトルを第1方向ベクト
ルとし、母材の接合部に向かって接合面の間を略2等分
した角で置かれるトーチの方向ベクトルを第2ベクトル
とし、トラッキング方向に従い垂直及び水平トラッキン
グ方向にトーチをそれぞれ移動させて溶着が発生するま
でに進行し、溶着が発生すると、トーチをそれぞれパラ
メタの既に決められた位置に移動させた後、パラメタの
既に決められた大きさだけ溶接進行方向の反対側にトー
チを移動させて母材の端部をトラッキングし、母材の端
部で溶着が発生すると、トーチをパラメタの既決められ
た大きさ程度溶接進行方向に移動させる方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接用ロボットに
係るもので、特に母材の不規則性及び固定時の位置ずれ
に関わらず初期溶接位置を検出し得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動化ラインにおける溶接の際、溶接対
象物の不規則性及び固定時の位置ずれに起因して、ロボ
ットがいくら既に定められたパスを一定に通過しても溶
接の開始点を正確に検出することが難しい。その理由
は、工場自動化ラインの側面から見ると、溶接用ロボッ
トは位置を固定するジグ及びフレームにより恒常的に位
置づけられているが、溶接対象物を移動させるコンベヤ
ー及び移動用ポジショナーにおいては誤差なしに正確な
作業空間内に溶接対象物を位置づけることが難しいため
である。且つ、同様な溶接対象物でも規格において少し
ずつの微細な差が存在するためである。
【0003】このような問題を解決するため、タッチセ
ンサートラッキングにより初期溶接位置を検出する方法
が開発されており、前記タッチセンサートラッキングと
は、実際溶接を行う以前にアークを発生させない状態で
溶接ワイヤ或いはノズルと溶接対象物との電気的通電の
有無を確認して溶接対象物の位置を正確に把握する方法
である。即ち、通常は電気的に開放されているが、トー
チを少しずつ移動させながら溶着(short)が発生する
と、その地点をデータとして作業溶接物の溶接初期点を
検出するものである。従来、このような基本原理を用い
て開発された製品としては、FANAC,DAIDEN,ABB,IGMCの
ような製品があり、それら製品はタッチセンサーのため
の駆動器ソースが外部に装着され、母材が傾いているか
又は覆られている場合でも正確な位置決めのために4〜
5回程度教示点をタッチするようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、このような
従来のタッチセンサートラッキングによる初期溶接位置
検出方法においては、幾箇所の教示点をタッチすること
は正確さを図り得るが、幾度のタッチ動作に掛かる時間
が長くなって、多量の溶接に際しては時間を短縮するこ
とができないという問題点があった。このような問題点
を解決するため本発明の目的は、2度のタッチだけで溶
接母材の不規則性及び固定時の位置ずれに関わらず溶接
初期点を正確に検出し得るロボットの初期溶接位置検出
方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため本発明に係るロボットの初期溶接位置検出方法に
おいては、概略的に教示された溶接開始点から溶接終点
部の仮想点への方向ベクトルを第1方向ベクトルに認識
し、母材の接合部に向かって接合面の間を略二等分した
角で置かれるトーチの方向ベクトルを第2ベクトルに認
識して、前記第1方向ベクトルを基準に前記第2方向ベ
クトルが+及び−方向に回転するとした時の方向と一致
する方向をトーチの垂直及び水平トラッキング方向にそ
れぞれ決定し、該決められたトラッキング方向に従い垂
直及び水平トラッキング方向にトーチをそれぞれ移動さ
せて溶着が発生するまでに進行し、溶着が発生すると、
トーチをそれぞれパラメタの既決められた位置に移動さ
せた後溶接進行方向の反対側に移動させて母材の端部を
トラッキングし、母材の端部で溶着が発生すると、トー
チを既決められた大きさ程度溶接進行方向に移動させる
ことにより、トーチが初期溶接位置に移動されることを
特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対し
図面を用いて詳しく説明する。図1はアーク溶接システ
ムを示した図であって、シールドガス(shielding gas)
10、コントロールコンソール(Control Console)2
0、溶接ワイヤ(Welding Wire)30、ワイヤフィーダー
(Wire Feeder)40、トーチ(Torch)50、溶接ロボット
(Welding Robot)60、及び溶接ジグ(Welding Jig)70
により構成されている。このように構成された溶接ジグ
70に溶接対象母材が装着されると、溶接ロボット60
はまず母材の初期溶接部を検出し、該検出された位置で
トーチ50にフィーディングされる溶接ワイヤ30から
溶接対象物80まで強い電流/電圧が形成されるように
してアークを発生させる。このとき、トーチ50でフィ
ーディングされたワイヤが溶け込みながら溶接が進行さ
れる。このような溶接動作における溶接ロボット60の
初期溶接位置検出方法は、アークを発生させる以前に溶
接ロボット60の腕を用いて母材に溶接ワイヤ或いはノ
ズルとタッチされる電気的通電の有無を確認して溶接位
置を把握する。即ち、普通は電気的に開放されている
が、トーチを少しずつ移動させて溶着地点を確認しなが
ら位置を検出する。
【0007】以下、本発明に係る溶接ロボット60の初
期溶接位置検出方法を詳しく説明する。まず、溶接ジグ
70に図2及び図3に示したようなL字状の溶接対象物
80を装着し、ユーザが概略的な溶接開始点Aを教示す
ると、トーチ50は該概略的な教示点Aに位置する。次
いで、ユーザが溶接の終点部に概略的な終点の仮想点B
を指定すると、溶接ロボット60は現在の概略的な溶接
開始点Aの位置から仮想点Bまでの溶接進行方向を把握
し、これを第1方向ベクトルに認識し、且つ、母材の接
合部に向かって接合面の間を略二等分した角で置かれる
トーチの方向ベクトルを第2方向ベクトルに認識する。
次いで、溶接ロボット60は該第1方向ベクトルを基準
に前記第2方向ベクトルがマイナス(−)方向に回転す
るとしたときの方向にトーチ50をトラッキング(1番
目のトラッキング)する。即ち、トーチ50が下方の接
合面(水平面)に対し垂直をなす方向に移動して溶着が
発生するまで進行され、溶着が発生すると(第1タッ
チ)、パラメタの既に決められた位置に移動する。その
後、トーチ50は前記第1方向ベクトルを基準に第2方
向ベクトルが+方向に回転するとしたときの方向にトラ
ッキング(2番目のトラッキング)を行う。即ち、トー
チ50が上方の接合面(垂直面)に対し垂直をなす方向
に移動して溶着が発生するまで進行され、溶着が発生す
ると(第2タッチ)、パラメタの既に決められた位置に
移動する。そして、溶着発生の以後に前記パラメタの既
に決められた位置に移動が完了されると、該パラメタの
既に決められた大きさ程度トーチ50を溶接進行方向の
反対側に移動されて母材の端部をトラッキングし(3番
目のトラッキング)、該母材の端部に溶着が発生(第3
タッチ)すると、既に決められた大きさ程度溶接進行方
向にトーチが移動する。即ち、該移動された位置点が初
期溶接位置になる。ここで、溶接初期点を探すに必要な
溶接開始点と終点間の方向ベクトルが実際に30°程度
ずれる場合は、開始点をトラッキングするとき問題にな
らないことを前提とする。その理由は、実際に溶接開始
点を微同調(fine turning)するに溶接開始点と終点間の
方向ベクトルが重要であるが、最終的に探した初期溶接
開始点が接合基準線から5mm内のオフセット(offset)だ
けを有するためである。
【0008】一方、図4は図2に示した母材でトーチ5
0の方向ベクトル及び溶接進行方向ベクトルを示した図
で、図5は図4で得た方向ベクトルを示した図であっ
て、概略的に教示された教示点から仮想点への方向ベク
トルX及びトーチの方向ベクトルaにより第3ベクトル
(a×X)を得ている。
【0009】図6は、母材が任意の方向にずれており、
ベースがθの角度で持ち上げられた状態で溶接部位がベ
ースに対しある程度傾いた場合であって、本発明により
初期溶接位置を検出する方法を説明する図である。ま
ず、このようなタイプの母材が溶接ジグに置かれると、
ユーザは概略的な溶接開始点を教示してトーチ50を母
材の隔てられた角の中心点の位置に移動させ、該移動さ
れた位置で次のようなタッチセンサートラッキングをプ
ログラミングして命令遂行を行う。TST∧{#End-poin
t}、{母材Type=4}、{横方向の角変換}、{進行方
向の角変換}、{接合部でのオフセット}ここで、End-
pointはユーザが任意に定める仮想点をいい、母材タイ
プの種類には2次元検出の場合‘1’、3次元検出の場
合‘2’、トーチの方向決定の場合‘3’、使用者定義
形の場合‘4’となる。それら母材タイプ1、2、3は
母材が底部に固定されて母材の法線ベクトルが溶接ロボ
ット60の溶接座標と一致する局部的な場合である。そ
して、図4は、任意の方向を検出する場合であって、前
記母材タイプ4に該当する。即ち、このような母材タイ
プ4は、{横方向の角変換}及び{進行方向の角変換}
の値が不必要で、初期点を正確に教示して処理すべきあ
り、且つ最小20%の誤差を外れないようにすれば好ま
しい。又、初期教示点と終点はこれらを連結するライン
が母材の位置を示すに重要なベクトルとなるから、ある
程度まで(略20%)は正確に教示すべきである。
【0010】このようにタッチセンサートラッキングが
プログラミングされて遂行命令が与えられると、溶接ロ
ボットは概略的な溶接開始点(A’)の位置から終点
(B’)までの溶接進行方向を把握してこれを第1方向
ベクトルに認識し、又、母材の接合部に向かって接合面
の間を略二等分した角で置かれるトーチの方向ベクトル
を第2方向ベクトルに認識する。次いで、該第1方向ベ
クトルを基準に第2方向ベクトルがマイナス(−)方向
に回転するとしたときの方向にトーチ50をトラッキン
グ(1番目のトラッキング)する。即ち、トーチ50が
下方の接合面(垂直面)に対し垂直をなす方向に移動し
て溶着が発生するまで進行され、溶着が発生(第1タッ
チ)すると、パラメタの既決められた位置に移動する。
その後、トーチ50は前記第1方向ベクトルを基準に第
2方向ベクトルがプラス(+)方向に回転するとしたと
きの方向にトラッキング(2番目のトラッキング)す
る。即ち、トーチ50が上方の接合面(垂直面)に対し
垂直をなす方向に移動して溶着を起こすまで進行され、
溶着が発生(第2タッチ)すると、パラメタの既に決め
られた位置に移動した後、該パラメタの既決められた大
きさだけトーチ50が溶接進行方向の反対方向に移動し
て母材の終点部をトラッキング(3番目のトラッキン
グ)し、母材の終点部に溶着が発生(第3タッチ)する
と、トーチがパラメタの既決められた大きさだけ溶接進
行方向に移動して初期溶接位置に置かれる。
【0011】従って、本発明は、L、T、V型のどんな
接合母材でも、且つ母材がどのように傾いているか又は
覆られていても、ベースは底部に付着されていると見な
すから、初期溶接位置を2度のタッチだけで検出するこ
とができる。実際、このような溶接は掘削機、ブーム、
船舶及び重工業の溶接ライン等の多様な領域で適用し得
る。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、母材が傾
いているか又は覆られていても単に2度のタッチだけで
初期溶接位置を正確に検出して溶接を進行することがで
きるため、自動化ラインを容易に作り、大量溶接時に要
求される時間短縮の問題を解決し得るという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 アーク溶接システムを示した図である。
【図2】 L字状の母材に対し、本発明による初期溶接
位置検出方法を説明するための斜視図である。
【図3】 L字状の母材に対し、本発明による初期溶接
位置検出方法を説明するための側面図である。
【図4】 図2に示したL字状の母材に対し、トーチの
方向ベクトル及び溶接進行方向ベクトルを示した図であ
る。
【図5】 図4から得た第3方向ベクトルを示した図で
ある。
【図6】 母材が任意の方向にずれており、ベースが傾
いているT字状の母材に対し、本発明による初期溶接位
置検出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
A,A’ 溶接開始点 a 第2方向ベクトル B,B’ 仮想点(終点) X 第1方向ベクトル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 概略的に教示された溶接開始点から溶接
    終点部の仮想点への方向ベクトルを第1方向ベクトルに
    認識し、母材の接合部に向かって接合面の間を略2等分
    した角で置かれるトーチの方向ベクトルを第2方向ベク
    トルに認識する段階と、 前記第1方向ベクトルを基準に第2方向ベクトルが+及
    び−方向に回転するとしたときの方向と一致する方向を
    トーチの垂直及び水平トラッキング方向にそれぞれ決定
    する段階と、 該決定された垂直及び水平トラッキング方向にトーチを
    それぞれ移動させて溶着が発生するまで進行し、溶着が
    発生すると、パラメタの既決められた位置にそれぞれト
    ーチを移動させる段階と、 該パラメタの既決められた位置にトーチが移動すると、
    溶接進行方向の反対側にトーチを移動させて母材の端部
    をトラッキングし、母材の端部に溶着が発生すると、前
    記パラメタの既決められた大きさだけ溶接進行方向にト
    ーチを移動させる段階と、を順次行うことを特徴とする
    ロボットの初期溶接位置検出方法。
JP10081976A 1997-05-13 1998-03-27 ロボットの初期溶接位置検出方法 Pending JPH10314943A (ja)

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KR199718528 1997-05-13
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JPH10314943A true JPH10314943A (ja) 1998-12-02

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