JPH11333563A - 溶接ロボット - Google Patents

溶接ロボット

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JPH11333563A
JPH11333563A JP10145359A JP14535998A JPH11333563A JP H11333563 A JPH11333563 A JP H11333563A JP 10145359 A JP10145359 A JP 10145359A JP 14535998 A JP14535998 A JP 14535998A JP H11333563 A JPH11333563 A JP H11333563A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測した溶接事象を溶接ロボットにて再現さ
せることを目的とする。 【解決手段】 三次元計測器およびデータ ログ装置に
より溶接事象をデータベース化し、前記溶接事象を統計
解析処理することによりロボットの動作データを作成す
るための装置およびシステム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人が行った溶接動
作を動作再現する溶接ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶接ロボットの動作データは専用
の教示装置もしくはオフライン システムにより作成さ
れており、人手による溶接とは完全に独立した環境で作
成されている。
【０００３】また、溶接を行うための条件は個人ノウハ
ウとして蓄積されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、溶接熟練者が使い慣れない溶接ロボットを使用して
溶接を行うことは非常に困難な作業であり、溶接ロボッ
ト導入を行っても専任の作業者を育成する必要がある。
【０００５】また、溶接条件の決定は作業者の勘による
ところが大きく、溶接熟練者のノウハウを次世代に継承
していくことが困難となっている。
【０００６】そこで、本発明の目的は、溶接ロボットを
直接操作して動作データを作成することができない人に
も、溶接を行うことにより溶接ロボットの動作データ作
成ができるようにすることを目的としている。
【０００７】また、個人管理となっている溶接熟練者の
ノウハウをデータベース化することにより、溶接技術を
デジタル データとして次世代に継承することも目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１記載の本発明は、溶接条件として少なくとも
溶接電流または溶接電圧を蓄積した溶接動作データベー
スと、目的とする溶接に対応した溶接条件を前記溶接動
作データベースから入力されロボットの動作を策定する
ロボット動作生成手段と、前記ロボット動作生成手段か
らの出力に応じてロボットを駆動制御するロボットコン
トローラと、前記溶接動作データベースから出力される
溶接条件に対応して制御される溶接機を備えた溶接ロボ
ットである。
【０００９】また、請求項２記載の本発明は、前記溶接
動作データベースに、溶接トーチ軌跡収集手段からの情
報を少なくとも溶接電流または溶接電圧と共に溶接条件
として蓄積するものである。
【００１０】また、請求項３記載の本発明は、前記溶接
動作データベースに、画像取込手段からの溶接画像情報
を少なくとも溶接電流または溶接電圧と共に溶接条件と
して蓄積するものである。
【００１１】また、請求項４記載の本発明は、前記溶接
動作データベースに、映像取込手段からの溶接映像情報
を少なくとも溶接電流または溶接電圧と共に溶接条件と
して蓄積するものである。
【００１２】また、請求項５記載の本発明は、溶接動作
データベースに、データ・ログ装置を介して少なくとも
溶接電流または溶接電圧を溶接条件として蓄積するもの
である。
【００１３】また、請求項６記載の本発明は、前記溶接
動作データベースとデータを連携し、解析・統計処理を
行うものである。
【００１４】また、請求項７記載の本発明は、前記溶接
動作データベースから目的とする溶接に対応した溶接条
件を複数選出し、選出された溶接条件に対応した溶接状
況を三次元表示するものである。
【００１５】また、請求項８記載の本発明は、再生時の
溶接条件として少なくとも溶接電流または溶接電圧を収
集する収集手段を設け、前記収集された溶接条件と溶接
動作データベースから選択された溶接条件を比較するも
のである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は上記構成により、人間が
行った溶接動作をデジタル情報として溶接動作データベ
ースに登録することができるので、溶接動作データベー
スの情報をもとに溶接ロボット動作データを作成するこ
とができる。溶接ロボット動作データ作成に際しては、
統計・解析処理による溶接動作データベースの情報加工
を行うことができるため、溶接ロボット用の最適な動作
データ作成を行うことができる。
【００１７】また、三次元表示手段を用いることによ
り、溶接動作データベース内に蓄積されている情報を視
覚的かつ三次元的に表示確認することができる。
【００１８】また、画像および映像を前記溶接動作デー
タベースに溶接条件とともに蓄積しておくことができる
ため、溶接を行った際の様子、ワーク状態、溶接結果な
どを視覚的に表示確認することができる。
【００１９】また、三次元表示手段を用いた三次元表示
と画像および映像の表示確認は同時実行可能であるた
め、画面表示上での視覚的な対比確認を行うことができ
る。
【００２０】また、前記溶接ロボット用動作データ再生
時に、データ・ログ装置を介して溶接条件を取り込むこ
とができるので、溶接動作データベース内に格納されて
いる情報との比較表示にて確認を行うことができる。
【００２１】また、溶接動作データベースはデジタル情
報として保管されているので、通常個人管理となってい
る溶接条件を次世代へと継承していくことができる。
【００２２】（実施の形態）以下本発明の実施の形態例
を図面を参照しながら説明する。
【００２３】図１は、本発明の一実施形態の概要図であ
る。人が溶接を行うための溶接機１と、溶接動作を計測
するための三次元測定器２と、溶接機の入出力電流/電
圧を測定するデータ ログ装置３および１５と、溶接風
景や溶接結果を画像として記録するためのカメラ４と、
溶接風景やアーク状態を映像として記録するためのビデ
オカメラ５と、溶接動作再現のためのロボット１３と、
ロボットが溶接を行うための溶接機１４と、三次元計測
器１から溶接トーチの位置姿勢を収集するためのトーチ
軌跡収集手段６と、データ ログ装置３および１５から
溶接機の入出力電流/電圧を収集するための電流/電圧収
集手段７と、カメラ４から画像を取り込むための画像取
込手段８と、ビデオカメラ５から映像を取り込むための
映像取込手段９と、データベース内のデータをデータ管
理コンピュータ１６のディスプレイ上に三次元表示する
ための三次元表示手段１０と、データベース内のデータ
に解析処理や統計処理を施すための解析 統計処理手段
１１と、収集した溶接動作データベースのデータを元に
ロボットの動作を生成するロボット動作生成手段１２か
ら構成されている。
【００２４】この例では、データ ログ装置３および１
５を介して溶接機１および１４のデータをデータ管理コ
ンピュータ１６に取り込んでいるが、デジタルＩ/Ｆを
持つ溶接機を使用することにより、データ ログ装置を
介することなく直接データを取り込むことも可能であ
る。
【００２５】溶接者が溶接機１を使用して行った溶接動
作のトーチ軌跡と電流/電圧をトーチ軌跡収集手段６お
よび電流/電圧収集手段７が収集し、データベースへ登
録保管する。
【００２６】図２は、トーチ軌跡収集手段６の処理内容
を表したものである。まず、基準位置計測処理１０１に
て、図３に示すような作業台上２０１の決められた点２
０２から２０４の点を計測し、溶接作業の基準座標２０
５を確定する。なお、トーチ軌跡の収集の際には、計測
した基準位置座標２０５のＸＹ平面を実世界の水平面と
認識して収集処理を行うため、作業台２０１には水平を
保てるような調整機構が必要となる。
【００２７】ただし、三次元測定器を実世界での水平に
設置できるような場合には、作業台２０１に水平を保つ
ための調整機構を備える必要はない。
【００２８】次に、溶接線計測処理１０２にて、図３に
示すような溶接対象の溶接線の開始点２０６と終了点２
０７を計測し、トーチ軌跡収集の基準となる溶接線座標
２０８を確定する。なお、溶接線座標２０８の座標系
は、基準位置座標２０５と同一で溶接開始点２０６を原
点とした座標系とする。
【００２９】これにより、収集したトーチ軌跡を常に原
点からのデータへの変換を行えることになり、データ収
集後の三次元表示や解析 統計処理などの処理におい
て、トーチ軌跡データを取り扱い易くすることができ
る。
【００３０】次に、トーチ軌跡収集処理１０３により、
溶接動作のトーチ軌跡を収集し、溶接線座標２０８表現
のトーチ位置姿勢を保存する。
【００３１】また、トーチ軌跡収集１０３の繰り返し実
行することにより、多層盛り溶接動作の収集にも対応可
能となる。
【００３２】データベースに登録保管された軌跡データ
と電流/電圧データは、三次元表示手段１０を使用して
データ管理コンピュータ１６のディスプレイ上にて視覚
的に確認することが可能である。
【００３３】図４に三次元表示のイメージを示す。デー
タ管理コンピュータ１６のディスプレイ上に表示した三
次元表示のトーチ軌跡は、拡大、縮小、回転を行い、任
意の方向から確認可能である。
【００３４】また、解析 統計処理手段１１を使用して
数値的な処理を施すことにより、溶接事象をデジタル的
に解析することも可能である。
【００３５】また、ロボット動作生成手段１２にてトー
チ軌跡と電流/電圧データをロボットの動作に変換する
ことにより、溶接動作の再現を行うことも可能である。
【００３６】また、ロボットによる溶接動作再現の際
に、電流/電圧計測手段７により、溶接機１４の入出力
電流/電圧を計測収集し、溶接動作データベースの内容
と比較することも可能である。
【００３７】画像取込手段８は、カメラからデータ管理
コンピュータへ画像データを取り込むための手段であ
る。
【００３８】取り込んだ画像は、溶接対象ワークの状
況、溶接風景、溶接結果等の確認に使用することができ
る。
【００３９】なお、画像取込手段８は、デジタルカメラ
に付属のユーティリティやグラフィック ソフトに組み
込まれているスキャナからの画像読み取り機能等が有す
る機能である。
【００４０】映像取込手段９は、ビデオカメラからデー
タ管理コンピュータへ映像データを取り込むための手段
である。
【００４１】取り込んだ映像は、軌跡データと電流/電
圧データを三次元表示したものと時間的な同期を取るこ
とにより、溶接動作とアーク状態の関係の解析に使用す
ることが可能である。
【００４２】なお、映像取込手段９は、デジタルビデオ
カメラ用のコンピュータ接続ユーティリティやビデオ
キャプチャ ボードに付属のユーティリティ等が有する
機能である。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
接ロボットを直接操作して動作データを作成することが
できない人にも、溶接を行うことにより溶接ロボットの
動作データ作成が可能となる。
【００４４】また、今まで明確に捕らえることが困難で
あった溶接事象をデジタル的にデータベース化し、視覚
的、数値的に溶接動作を解析することが可能となる。
【００４５】この結果、デジタル化された溶接事象を詳
細に解析し、ロボットにおける溶接動作再現を繰り返す
ことにより、熟練溶接者の溶接動作の解析などを行うこ
とが可能となる。
【００４６】また、個人ノウハウ的な要素の強い溶接条
件をデータベース化することが可能となり、熟練溶接者
の減少という問題を解消するための手助けともなりう
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における機器および機能の
概要図
【図２】本発明の一実施形態におけるトーチ軌跡収集手
段処理内容の説明図
【図３】本発明の一実施形態における基準位置計測処理
にて計測される座標系の説明図
【図４】本発明の一実施形態におけるトーチ軌跡三次元
表示のイメージ図
【符号の説明】
１ 溶接機 ２ 三次元計測器 ３ データ・ログ装置 ４ カメラ ５ ビデオ・カメラ ６ トーチ軌跡収集手段 ７ 電流/電圧収集手段 ８ 画像取り込み手段 ９ 映像取り込み手段 １０ 三次元表示手段 １１ 解析 統計処理手段 １２ ロボット動作生成手段 １３ ロボット コントローラ １４ 溶接機 １５ データ ログ装置 １６ データ管理用コンピュータ １０１ 基準位置計測処理 １０２ 溶接線計測処理 １０３ トーチ軌跡計測処理 ２０１ 作業台 ２０２ 基準点１ ２０３ 基準点２ ２０４ 基準点３ ２０５ 基準位置座標 ２０６ 溶接開始点 ２０７ 溶接終了点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１記載の本発明は、人が溶接機で行った溶接動
作の溶接条件として少なくとも溶接電流または溶接電圧
をその溶接動作として蓄積した溶接動作データベース
と、目的とする溶接に対応した溶接条件を前記溶接動作
データベースから入力されロボットの動作を策定するロ
ボット動作生成手段と、前記ロボット動作生成手段から
の出力に応じてロボットを駆動制御するロボットコント
ローラと、前記溶接動作データベースから出力される溶
接条件に対応して制御される溶接機を備えた溶接ロボッ
トである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】また、請求項２記載の本発明は、溶接トー
チの位置姿勢を収集する溶接トーチ軌跡収集手段を設
け、溶接動作データベースに、溶接トーチ軌跡収集手段
からの情報を少なくとも溶接電流または溶接電圧と共に
溶接条件として蓄積するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】また、請求項３記載の本発明は、溶接動作
を画像として取り込む画像取込手段を設け、溶接動作デ
ータベースに、画像取込手段からの溶接画像情報を少な
くとも溶接電流または溶接電圧と共に溶接条件として蓄
積するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】また、請求項４記載の本発明は、溶接動作
を映像として取り込む映像取込手段を設け、溶接動作デ
ータベースに、映像取込手段からの溶接映像情報を少な
くとも溶接電流または溶接電圧と共に溶接条件として蓄
積するものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、請求項５記載の本発明は、少なくと
も溶接機の入出力電圧または入出力電流を測定するデー
タ・ログ装置を設け、溶接動作データベースに、データ
・ログ装置を介して少なくとも溶接電流または溶接電圧
を溶接条件として蓄積するものである。
フロントページの続き (72)発明者 日向 輝彦 神奈川県相模原市大野台１−25−25

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶接条件として少なくとも溶接電流また
    は溶接電圧を蓄積した溶接動作データベースと、目的と
    する溶接に対応した溶接条件を前記溶接動作データベー
    スから入力されロボットの動作を策定するロボット動作
    生成手段と、前記ロボット動作生成手段からの出力に応
    じてロボットを駆動制御するロボットコントローラと、
    前記溶接動作データベースから出力される溶接条件に対
    応して制御される溶接機を備えた溶接ロボット。
  2. 【請求項２】 溶接動作データベースに、溶接トーチ軌
    跡収集手段からの情報を少なくとも溶接電流または溶接
    電圧と共に溶接条件として蓄積した請求項１記載の溶接
    ロボット。
  3. 【請求項３】 溶接動作データベースに、画像取込手段
    からの溶接画像情報を少なくとも溶接電流または溶接電
    圧と共に溶接条件として蓄積した請求項１または２記載
    の溶接ロボット。
  4. 【請求項４】 溶接動作データベースに、映像取込手段
    からの溶接映像情報を少なくとも溶接電流または溶接電
    圧と共に溶接条件として蓄積した請求項１から３の何れ
    かに記載の溶接ロボット。
  5. 【請求項５】 溶接動作データベースに、データ・ログ
    装置を介して少なくとも溶接電流または溶接電圧を溶接
    条件として蓄積した請求項１から４の何れかに記載の溶
    接ロボット。
  6. 【請求項６】 溶接動作データベースとデータを連携す
    る解析・統計処理手段を設けた請求項１から５の何れか
    に記載の溶接ロボット。
  7. 【請求項７】 溶接動作データベースから目的とする溶
    接に対応した溶接条件を複数選出し、選出された溶接条
    件に対応した溶接状況を表示する三次元表示手段と、選
    出された溶接条件を選択する選択手段を設けた請求項１
    から６の何れかに記載の溶接ロボット。
  8. 【請求項８】 再生時の溶接条件として少なくとも溶接
    電流または溶接電圧を収集する収集手段と、前記収集さ
    れた溶接条件と溶接動作データベースから選択された溶
    接条件を比較する比較手段を設けた請求項１から７の何
    れかに記載の溶接ロボット。
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