JPH1133726A - 溶接ロボットへの教示方法 - Google Patents

溶接ロボットへの教示方法

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JPH1133726A
JPH1133726A JP18523797A JP18523797A JPH1133726A JP H1133726 A JPH1133726 A JP H1133726A JP 18523797 A JP18523797 A JP 18523797A JP 18523797 A JP18523797 A JP 18523797A JP H1133726 A JPH1133726 A JP H1133726A
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JP
Japan
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welding
time
robot
order
hours
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JP18523797A
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English (en)
Inventor
Masanori Yamaguchi
正徳 山口
Yuji Yano
裕司 矢野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH1133726A publication Critical patent/JPH1133726A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被溶接物に熱変形を生じさせず、かつ最短の所
要時間である最適な順序を迅速に溶接ロボットに教示で
きるようにする。 【解決手段】多数の順序全てについて、各溶接線をトー
チで溶接する溶接時間と、各溶接線間をトーチが移動す
るエアーカット時間と、各溶接線間をトーチが移動する
直線距離と、各溶接時間及び各エアーカット時間の合計
からなるサイクルタイムとを算出する。そして、各サイ
クルタイムのうち、目標サイクルタイムよりも短く、か
つ合計直線距離が最も長いものの順序を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ロボットに複
数の溶接箇所及び特定の順序を教示する教示方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】溶接ロボットにより複数の溶接箇所の溶
接を順次行う場合、まずその溶接ロボットに各溶接箇所
及び特定の順序を教示しなければならない。これらを記
憶した溶接ロボットでは、そのハンドに保持された溶接
手段が各溶接箇所をその順序に従って移動し、溶接手段
で各溶接箇所の溶接を順次行うこととなる。
【0003】一般的には、かかる溶接ロボットへの教示
はおよそ以下の方法によっていた。すなわち、まず、各
溶接箇所を溶接手段で溶接する溶接時間を算出する。ま
た、多数の順序のうち、ある順序において、各溶接箇所
間の溶接手段の移動時間を算出する。そして、各溶接時
間と各移動時間との合計からなる所要時間が設定時間よ
りも短いものを適当に特定し、各溶接箇所及び特定の順
序をその溶接ロボットに教示する。ここで、設定時間
は、例えば車体が被溶接物である場合には、車両の生産
台数から設定される設備の稼働目標値である。車体の溶
接工程がこの稼働目標値以内に終わらないようであれ
ば、設備全体の稼働時間が目標値より長くなることか
ら、稼働目標値の遵守の必要がある。
【0004】すなわち、図5に示すように、仮にアーク
溶接をすべき被溶接物Aが互いに離れた5本の溶接線
(溶接箇所)W1〜W5を有し、溶接ロボットのハンド
に保持されたトーチ(溶接手段)が原位置Oから移動を
始める必要がある場合を例にとり説明する。この場合、
例えば、各溶接線W1〜W5の溶接線長がそれぞれ決ま
っており、かつ、それらの溶接速度も決まっているとす
れば、溶接線W1の溶接時間を「w1」、溶接線W2の
溶接時間を「w2」等として表すこととする。また、各
溶接線W1〜W5の一端部をP点、それらの他端部をQ
点とすれば、トーチが原位置Oから溶接線W1のP点ま
で空中を移動する間のエアーカットの時間(移動時間)
(以下、エアーカット時間という。)を「aO1P」、
トーチが溶接線W1のQ点から溶接線W2のP点まで移
動する間のエアーカット時間を「a1Q2P」等として
表すこととする。
【0005】すると、その順序での各溶接時間と各移動
時間との合計からなるサイクルタイム(所要時間)t1
は、 t1=「aO1P」+「w1」+「a1Q2P」+「w
2」+「a2Q3Q」+「w3」+「a3P4P」+
「w4」+「a4Q5P」+「w5」+「a5QO」 と表される。
【0006】そして、車体を同一の溶接ロボットで溶接
する場合の目標サイクルタイム(設定時間)をTとし、 T>t1 であれば、その順序を特定し、各溶接箇所及びその特定
した順序をその溶接ロボットに教示する。仮に、 T>t1 でないならば、同様に他の順序でのサイクルタイムt2
を求め、 T>t2 であれば、その順序を特定し、各溶接箇所及びその特定
の順序をその溶接ロボットに教示する。
【0007】また、特開平4−356366号公報に
は、溶接ロボットへの教示時間を短縮するため、各種溶
接形態をパターン化し、各パターンの中から適当な溶接
形態を選択して溶接ロボットの教示を行う方法が開示さ
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記一般的な
教示方法において設定時間より短い所要時間の順序を特
定できたとしても、その順序では、連続して溶接が行わ
れる2個の溶接箇所が近いような場合、前の溶接箇所の
熱が隣り溶接箇所にまで影響を及ぼし、被溶接物に熱変
形を生じさせる場合がある。そして、この判断は作業者
の経験に頼っている。このため、一旦特定した順序によ
ると被溶接物に熱変形を生じるような場合には、その順
序を変更すべく、再度他の順序を特定する作業を繰り返
さなければならない。この場合、現実に実機での溶接を
行った後、溶接ロボットへの教示をし直さなければなら
ないことから、生産ラインへの適用が面倒である。
【0009】また、この一般的な教示方法では、多数の
順序全てについて所要時間を求めているわけではなく、
特定した順序が最適なものであるとは限らない。つま
り、溶接箇所がn個であれば、それらには始終端部P、
Q点があることから、n!×2 n通りの組み合わせから
なる順序がある。この一般的な教示方法により最適な所
要時間を求める場合、これらの順序全てについて現実に
実機での溶接を行わなければならないため、1回の実機
での溶接及び教示にt時間を要するとすれば、t×n!
×2n時間を要することとなる。例えば、上述のように
被溶接物が5本の溶接線W1〜W5を有するのであれ
ば、5!×25通りの順序があり、1回の実機での溶接
及び教示を1分で終えるとしても、最適な所要時間の教
示に3840分、つまり64時間も要することとなる。
このため、一般的な教示方法では、上述のように、作業
者の経験に基づいて目標サイクルタイム内に入る順序が
あれば、とりあえずその順序を特定し、溶接ロボットへ
の教示を行い、その順序が被溶接物に熱変形を生じさせ
るか否かは後から把握することとしている。このため、
実機により被溶接物に熱変形を生じさせない順序を特定
したとしても、その順序が最も短い所要時間を要するも
のであるとは限らないのである。
【0010】さらに、この一般的な教示方法では、各溶
接箇所間を溶接手段が移動する移動距離については作業
者の適当な把握に頼っており、かつ各移動時間の算出の
ための溶接手段の移動速度を与えていない。そして、例
えば、前述の「aO1P」、「a1Q2P」等について
は、移動距離が長そうであれば移動時間が2秒、移動距
離が短そうであれば移動時間が1秒というように決定し
ている。このため、こうして求めた所要時間は実際には
精度の悪いものとなっている。
【0011】他方、上記公報記載の方法では、溶接ロボ
ットへの教示時間の短縮のみを目的としており、異種の
被溶接物についての溶接形態を選択するに過ぎない。こ
のため、この方法においては、やはり被溶接物の熱変形
発生の危惧があるとともに、同種の被溶接物を溶接する
場合の所要時間の短縮については示唆もない。本発明
は、上記実状に鑑みてなされたものであって、被溶接物
に熱変形を生じさせず、かつ最短の所要時間である最適
な順序を迅速に溶接ロボットに教示できるようにするこ
とを解決すべき課題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の溶接ロボ
ットの教示方法は、溶接ロボットのハンドに保持された
溶接手段が複数の溶接箇所を順次移動し、該溶接手段で
該各溶接箇所の溶接を順次行うべく、該溶接ロボットに
該各溶接箇所及び特定の順序を教示する溶接ロボットへ
の教示方法において、多数の順序全てについて、前記各
溶接箇所を前記溶接手段で溶接する溶接時間と、該各溶
接箇所間を該溶接手段が移動する移動時間と、該各溶接
箇所間を該溶接手段が移動する移動距離と、該各溶接時
間及び該各移動時間の合計からなる所要時間とを算出す
る工程と、該各所要時間のうち、設定時間よりも短く、
かつ該各移動距離の合計が最も長いものの該順序を特定
する工程と、を有することを特徴とする。
【0013】この方法では、各溶接箇所間を溶接手段が
移動する移動距離を算出しており、各所要時間のうちで
各移動距離の合計が最も長い順序を教示することとして
いる。このため、その順序では、互いに近い2個の溶接
箇所については、連続して溶接を行わないようになり、
前の溶接箇所の熱が冷めた後から隣りの溶接箇所を溶接
することとなり、前の溶接箇所の熱が隣りの溶接箇所に
影響を及ぼさない。このため、作業者の経験に頼ること
なく、被溶接物に熱変形を生じさせるおそれがない。
【0014】また、この方法では、多数の順序全てにつ
いて溶接時間、移動時間、移動距離及び所要時間を算出
しているが、かかる算出は、実機による溶接を必要とせ
ず、単に計算上のことであるので、さほどの時間を必要
としない。このとき、作業者の適当な把握等によること
なく、移動距離及び移動時間を算出していることから、
精度のよい所要時間を得ている。そして、この方法で
は、設定時間よりも短く、かつ各移動距離の合計が最も
長い所要時間の順序を特定するため、その順序は、被溶
接物に熱変形を生じさせないもののうちの最短の所要時
間を有する最適なものである。
【0015】したがって、この方法により特定した順序
は、変更する必要がなく、迅速に溶接ロボットへの教示
を行い得るものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、請求項1の発明を具体化し
た実施形態を図面を参照しつつ説明する。実施形態の溶
接ロボットへの教示方法は、車体を被溶接物とし、これ
にアーク溶接を行う場合において、図1に示す作業フロ
ーに従ってコンピュータを実行する。溶接ロボットは、
図2に示すように、6軸多関節ロボットであり、そのハ
ンドにはトーチBが保持されている。トーチBの先端
は、ロボット座標系原点RのX軸、Y軸及びZ軸方向に
移動可能である。
【0017】すなわち、図1に示すステップs1におい
て、複数の溶接線の溶接線長lをそれぞれ入力する。次
いで、ステップs2において、各溶接線の溶接速度vも
それぞれ入力する。また、ステップs3において、各溶
接線をトーチで溶接する溶接時間wをそれぞれl/vで
算出する。各溶接線をW1、W2、…で表すとした場
合、これらの溶接線長l、溶接速度v及び溶接時間wの
具体例を表1に示す(溶接時間wについては上述の方法
と同様に記号で表す。)。
【0018】
【表1】 次いで、ステップs4では、トーチが空中を移動する間
のロボット各軸の角速度であるエアーカット角速度ωを
入力する。また、ステップs5では、各溶接線の始終端
部P、Q点のロボット各軸の角度値θを入力する。これ
らは、被溶接物や周辺機器の干渉を回避するために入力
するものであり、それらの具体例を表2に示す。
【0019】
【表2】 また、ステップs6では、各溶接線のx、y、z座標値
を入力する。そして、ステップs7において、各溶接線
間の空中をトーチが移動する移動距離を直線で把握すべ
く、各溶接線の始終端部P、Q点間の直線距離を算出す
る。例えば、溶接線W1及び溶接線W2の始終端部P、
Q点間の直線距離は、図3に示すように、L1〜L4で
表され、ここではL4が最も長いことがわかる。
【0020】次いで、図1に示すステップs8におい
て、各エアーカットの最大移動時間a(max)をθ/
ωで算出する。ここで、ロボット各軸のエアーカット角
速度ωのうち最も小さいものが各エアーカットの最大移
動時間a(max)を決定する。最大移動時間a(ma
x)の具体例を表3に示す(上述の方法と同様に記号で
表す。)。
【0021】
【表3】 この後、ステップs9において、多数の順序全てについ
て、組み合わせを表示する。そして、ステップs10に
おいて、各順序毎にエアーカット時間と溶接時間との加
算時間を算出し、サイクルタイムtを表示する。また、
ステップs11において、各順序毎に各溶接線の始終端
部P、Q間の合計直線距離を算出する。各順序毎のサイ
クルタイムtと合計直線距離の具体例を表4に示す。
【0022】
【表4】 そして、ステップs12において、図4に示すように、
目標サイクルタイムT内のサイクルタイムtであり、最
も合計直線距離の長い順に順序P1、P3、…を表示す
る。ここで、目標サイクルタイムTは車両の生産台数か
ら設定される。これにより、例えば順序P1の組み合わ
せを特定すべきことがわかる。
【0023】このため、ステップs13でコンピュータ
処理を終了し、順序P1のデータを溶接ロボットに教示
する。こうして、この方法では、各溶接線間をトーチが
移動する直線距離L1、L2、…を算出しており、各サ
イクルタイムtのうちで合計直線距離が最も長い順序P
1を教示することとしている。このため、その順序P1
では、互いに近い2個の溶接線については、連続して溶
接を行わないようになり、前の溶接線の熱が冷めた後か
ら隣りの溶接線を溶接することとなり、前の溶接線の熱
が隣りの溶接線に影響を及ぼさない。このため、作業者
の経験に頼ることなく、被溶接物に熱変形を生じさせる
おそれがない。
【0024】また、この方法では、多数の順序全てにつ
いて溶接時間w1、w2、…、エアーカット時間aO1
P、aO1W、…、直線距離L1、L2、…及びサイク
ルタイムtを算出しているが、かかる算出は、実機によ
る溶接を必要とせず、単にコンピュータによる計算上の
ことであるので、さほどの時間を必要としない。このと
き、作業者の適当な把握等によることなく、直線距離L
1、L2、…及びエアーカット時間aO1P、aO1
W、…を算出していることから、精度のよいサイクルタ
イムtを得ている。そして、この方法では、目標サイク
ルタイムTよりも短く、かつ合計直線距離が最も長いサ
イクルタイムの順序P1を特定するため、その順序P1
は、被溶接物に熱変形を生じさせないもののうちの最短
のサイクルタイムtを有する最適なものである。
【0025】したがって、その順序P1は、変更する必
要がなく、迅速に溶接ロボットへの教示を行い得るもの
である。なお、これらを記憶した溶接ロボットでは、そ
のハンドに保持されたトーチが各溶接線をその順序P1
に従って移動し、トーチで各溶接線のアーク溶接を順次
行うこととなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の作業フローである。
【図2】実施形態の溶接ロボットの概略側面図である。
【図3】実施形態に係り、溶接線間の直線距離を示す模
式図である。
【図4】実施形態に係り、順序と目標サイクルタイム内
の所要時間との関係を示すグラフである。
【図5】被溶接物の溶接線を示す模式図である。
【符号の説明】
A:被溶接物 B:トーチ(溶接手段) W1、W2、…:溶接線(溶接箇所) P1、P2…:順序 w1、w2…:溶接時間 aO1P、aO1W、…:エアーカット時間(移動時
間) L1、L2、…:直線距離(移動距離) t:サイクルタイム(所要時間) T:目標サイクルタイム(設定時間)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶接ロボットのハンドに保持された溶接手
    段が複数の溶接箇所を順次移動し、該溶接手段で該各溶
    接箇所の溶接を順次行うべく、該溶接ロボットに該各溶
    接箇所及び特定の順序を教示する溶接ロボットへの教示
    方法において、 多数の順序全てについて、前記各溶接箇所を前記溶接手
    段で溶接する溶接時間と、該各溶接箇所間を該溶接手段
    が移動する移動時間と、該各溶接箇所間を該溶接手段が
    移動する移動距離と、該各溶接時間及び該各移動時間の
    合計からなる所要時間とを算出する工程と、 該各所要時間のうち、設定時間よりも短く、かつ該各移
    動距離の合計が最も長いものの該順序を特定する工程
    と、を有することを特徴とする溶接ロボットへの教示方
    法。
JP18523797A 1997-07-10 1997-07-10 溶接ロボットへの教示方法 Pending JPH1133726A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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