JPS58192108A - 溶接ロボツトの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶接ロボットの制御方法に関する。

複数の教示へての位置情報を制御１（］装置に記ｔｔ！
　しておき、溶接時において、各教示−飄での位置情報
にしたがって溶接バスを決定して、自動倣い溶接を行な
う溶接ロボットにおいて、従宋は教示された位置情報の
みをもって溶接トーチを移動させているので、溶接され
るワークの設置１−７置の精度が「１ｂいことが必要で
あり、またワークの歪には対し６てきないという欠点が
あった。

この種の問題（こ対する対策として、教示点での位置情
報の能にチェック点とコーナ一点とを設けて、このチェ
ック点とコーナ一点のｆａｔ置装報１こより、溶接トー
チをＩＩＶ正する方法においては、当然のことながら、
位置情報を記・ｌ＋Ｉさせるべき点が増加し、またリア
ルタイム処理ができない等の欠点があった。

この発明はにｉ２ｃの種々の欠点を刊除てき、ワークの
設置精度が低（でも、所定のｒｆｌ接がｊＩＩられ、か
つリアルタイムで、教示位置１冑報をｉ＋’、、’　＋
Ｉ’、　ｔ、つ一つ浴接を行ない得る溶接ロボット（こ
おける制御方法を提供することをｌ」的とするものであ
る。

以トにこの発明の一実施例を図面ととも（こ説明する。

第１図は溶接川口ボットを示し、ベース１は詠ベースｌ
内にＩＩＭ納されたブレーキモー　タ（図示せず）ｉこ
よりθ１方向に回動可１１ヒである。

ベース１上にはアーム手首駆動部２が設けられ、さらに
その上方には垂直アーム３が煩動町Ｆｆヒに支持され、
垂直アーム３の上端には水モアーム４が支点５を介して
、垂１ａ方向に回動可能に枢支され、水平アーム４の自
由端には溶接トーチ６が回動＋ｒＪ酩に装着されている
。水平アーム４の後端はバネバランス機構７に連結され
ている。

アーム手首駆動部２内にはブレーキモータ（図示せず）
とクラッチ（図示せず）が設けられ、ブレーキモータと
一ヒ記垂直アーム３の傾勅鴻構はこのクラッチを介して
連結されている。

１だ上記バネバランス機構７によって、水平アーム４の
傾動角度θ３は停止時にその姿勢を保つようになってい
る。

第２図は制御装置を示し、９は各教示点に対する位置座
標等の情報を入力する教示ボックス、１０は第１図に示
した溶接ロボット、１１はロボット位置を演算し、制御
する演算装置で、演算回路１２と、教示された位置情報
と、検出された溶接トーチの位置情報等、溶接ロボット
の制御に必要な情報を記すはする記憶装置１３とを備え
ている。

１４は溶接ロボット１０の溶接トーチ位置を検出する位
置検出器である。

１５は溶接時のアーク電流を検出するアーク電流検出器
、１６はアーク電流の大きさとロボットのウィービング
の両端位置信号から溶接トーチのすれ量を検出するセン
シング演算回路である。

アーク゛電流検出器１５とセンシング演算回路１６とに
よる溶接トーチの位置は以下のようにして検出する。即
ち アークｍ抜用ツイヤ（こコンタクトチップより一定電圧
をかけた時に、チップからは材までの距離が長くなる栓
溶接電流が低くなる現象を利用したもので、例えば第３
図に示すように、開先１００の中心から左右に同じ幅で
溶接トーチ６をウィービングさせたときの電流波形は第
４図のようになり、Ａ　−Ｈ−Ａの山とＡ−Ｃ−Ａの１
１１と同じ形にな−〕でいる。しかしながら溶接トーチ
が第５図のように左右いずれか一方Ｇこすれているとき
は、第６図のようにＡ−Ｂ−Ａの山はＡ−Ｃ−Ａの山よ
りノ（きく、非対称となる。このような現象を利用して
溶接トーチ６の開先からのｔｔ置すれを検出する。

１７はデータ補正回路であり、センシング回路１６から
入力されるアークセンシングにより検出された溶接トー
チ６の位置すれ量で記憶装置１３から人力される教示点
における教示位置情報を、後述の修ＩＦ方法により１１
ｒ正して、修正した位置情報を演算回路１２と位置検出
器１４とに入力する。

上記の装置において、ワークが正確にセットされている
ときは、教示ボックス９から入力され、記憶装置１３に
記憶されている教示位置情報は、各教示点毎に演算回路
１２に読み出されて、公知の溶接ロボットと同様にして
、２つの教示点間の　−補間を行なって溶接パスを演算
し、その演算された溶接パスと位置検出器１４からの検
出位置情報とによるサーボ制御によって、溶接ｉ・−チ
ロは上記溶接パスを倣うように制御され、所定の溶接が
行なわれる、なお溶接トーチ６は溶接トーチ進行方向に
対して第７図の矢印ｑにて示すように直角に１クイ−ピ
ングしており、第：（図ないし第６図に示した方法でト
ーチ位置を検出して、溶接トーチの１ｉ置をアーク倣い
によって制御している。

いまワークの設置位置が：第７図に示すよう（こ教示６
ｐ□、　Ｐ　２・・・・・・Ｐ８に対してＰ□、Ｐ２・
・・・・ｌ）８のように３次元にずれている場合（こつ
いて、本発明による修正方法を以下（こ説明する。

溶接トー　チがＰ□からスタートすると、教示点Ｐ　を
読み出して、Ｐ１′と２２間を一次補間しながら溶接を
行なう。このとき、溶接トーチ６は１ｍ、。

鳳１□方向に対して直角方向（こつ・イー　ピングして
おり、このアーク倣いによる位置１％正によって溶接ト
ーチはＰ２の方向へ進んで行く。

しかしながら、アーク倣いは溶接進行方向に対して直角
な方向しか検出出来ないので、溶接ロボットトしては教
示点Ｐ２に達したと判断する迄移動することになり、結
果的には第８図に舷すよう番こＰｌ−Ｐ２よりも△Ｐだ
け１×い距離Ｐ　ｒ’　　Ｐ　２“まで溶接を行ない、
誤ｉ告を７１こじる。

したがって、この発明においてはＰＩ　　Ｆ　２　の方
向ＩこＰＩＰ２　の距離だけロボットのトーチが進んだ
点を判断する機能を設けている。

このようなＰ　ＩＰ　２間の距離を測定する機能は制御
装置１１に記憶したプログラムにより、行なわれる。

そして溶接トーチ６がＰ２′点に達した時点でＰ２トＰ
　’　ト（７）ｇ４？ｕ、ＡｔＰ２１ｔｉＴＷ回路１２
てＭＢＬ、、その誤差５へＰで次の教示点Ｐ３の座標を
データ補正回路１７により修正する。修正された座標は
記憶型置１３（こ記憶される。そして皓正した教示点Ｉ
゛２′とＰ３′とにより直線補間を行なって、溶接バス
を決定して、溶接を行なう。次いで教示点Ｐ３とＰ′と
の誤差へＰ３を演算して次の教示点Ｐ４を△Ｐ　て１１
（正いこの（１ｒ正した教示点Ｐ４とＰ３′とで溶接パ
スを決定する。以下同様である。

次に上記した修正方法の一例（２次元）について説明す
る。

いま第９図において（ＸＩＹｌ）・（Ｘ２１Ｙ２）ｅ（
Ｘ３．Ｙ３）を教示点Ｐｌ、　Ｐ　２　、Ｐ　ａ　の座
標。

〔α、β）はワークの教示点Ｐｔからのずれ口、μＪ度
θは線分ＰＩＰ３とＹ軸との角、θ〈Ｐ２′Ｐ□′Ｐ２
″　　とする。

なおα、βは溶接開始時点において、教示１ｆｆｆ　Ｐ
よ（ＸＩＹｌ）とワー　りの位置Ｐｌとから検出される
。

Ｙ３′−Ｙ３＋β−（１□（θ□θ′−Ｆゆθ）、Ｅ扉
冒τ雫面θ−１，ルｎθ−θより、 Ｘ３−Ｘ３＋α−（Ｘｌ−Ｘ３＋θ（ＹＩ　　Ｙ３）（
ＸＩ　　Ｘ３）にＸ　＋α−θ（Ｙ　ＩＹ　３）　　　
　　　・・・・・・■Ｙ　二Ｙ　十β）−θ（ＸニーＸ
３）　　　　　・・・・・・■３ Ｌ記の演算１こよって教示点Ｐ２に対する実際のトーチ
位置Ｐ２の座卜りから次の教示ｆｉＰ３１こ対する予測
点Ｐ３を演算することができる。

この種のロボット溶接においては通常は教示線と実際の
ワーク線の溶接方向ベクトルはは！同じである。したが
って曲の修正号θミとしては以下の方法を用いることが
できる。

先す１凶Ｙ「な方法によりワーク上のスタート位置１’
１を検出する。次いで、教示点Ｐ□とＰ２の万同番こＰ
ｌからＰ　ＩＰ　２の長さだけアーク倣いを作用させな
からＰ２まで進ませる。次いでＰ２からＰ２Ｐ３　の長
さだけアーク倣いを作用させながらＰ３まで進める。以
下同様である。

次に三次元のずれのｆ＋）正について説明すると、第１
０図において、適当な方法で、ワークの初期溶接位置Ｐ
□を検出する。次いでＰ　ｉ’−Ｐ　２を３次元の倣い
を行ないながら溶接する。このときロボットは　、／か
ら教示点Ｐ２に向かって進もうとすするが、倣いが行ｔ
わイしているのでＰ２′には必す到達できる。

実際に＋ｔｈめの教示点Ｐ　の座樗（と実際の１・１５
標Ｐ３′の座標とが大きくすれていることは％すい。そ
れあれば１１多１Ｆ−が行なわれてｌ）　　＋こ到達す
る。、／の座１′、贋の演算はＬ述の（１）　、　（２
）式と同様である。

なお、第１１図に示すように、Ｐ　２１）　３１）　４
間が曲線であるときは、Ｐ２とＰ２の、誤／’％により
Ｐ３／／ とｌ゛′に修ＩＩルてＰ２Ｐ３　間を曲線捕間すればよ
い。

以北詳述したよう１こ、この発明は溶接ロボットにおい
で、１つの教示点（こおける教示”ｈ　Ｂ’Ｆ＋と実際
のワークの座標とのすれによ−って次の教示点における
座標を修１Ｆシ、て、溶接を行なうようにしたので、ワ
ークの設置位置に多少の１１！′（序はあっても、教示
さ４した溶接線を倣うことができるようにｆｆす、いい
かえればワークの設置精度を緩和することができ、作業
をＷｕにすることができる。

またリアルタイム処理ができるので、Ｉ’＋’：ｊ速処
７’ｌｌｌがＩＩＪ能となり、また教示点が増加するこ
ともない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いられる溶接ロボットの一例を示
す正面図、第２図は第１図の溶接ロボット（こ用いられ
る制御装置の一例を示すブロック図、第３図と第５図は
溶接トーチとワークの関係を示す断面図、第４図と第６
図は第３図或いは第５図（こおけるアーク電流の一例を
示すグラフ、第７図は・教示線とワーク線の一例を示す
図、第８図は溶接線の距離測定機能がない場合の教示線
と実際のワーク線において生じる誤差を説明する図、第
９図はこの発明における座標の修正方法の一例を示す図
、第１０図は３次元の誤差を修正するために用いられる
図、第１１図は他の教示線の例を示す図である。 ６・・・溶接トーチ ｌＯ・・・溶接ロボット １１・・・演算装置 １５・・・アーク゛上流検出器 １７・・・データ補正回路 Ｐ工”　２　”　３・・・教示点 Ｐ　１’　、Ｐ　２’　、Ｐ　３・・・ワーク、１−の
教示点に対する位置。 特Ｊ１−出願人　株式会社　神戸製鋼所へ　理　人　方
理士　＋！ｌｌ１ｌ　　　葆　外２名第９図 第１０図 ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の教示点での位置情報にしたがって得られた
   線を倣うように溶接トーチを移送するとともに、アーク
   倣いによって溶接トーチ位置を制御するようにした溶接
   ロボットの制御方法において、１つの教示点（こおける
   教示位置と溶接トーチの実測位置の差をもって、次の教
   示点における教示位置をＩＩＶ　ｉＥ　ｔ、て、その修
   正位置によって次の教示点までの溶接パスを求めるよう
   にしたことを特徴とする溶接ロポツ）の制御方法。