JPS5870970A - 自動溶接方法 - 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】 この発明は産業用ロボットの改良に係り、特にワークを
相対移動して逐次加工するべくシタものに関する。

前記したような産業用ロボットは周知である。

しかしながら従来のものにあっては、相対移動するワー
クとの相互位置を検知するのに特別の構成を付加する必
要があったり、ワークとの相互位置精度が悪いためロボ
ットによる加工の精度が良好でないなどの問題点があっ
た。

そこでこの発明の発明者は、産業用ロボット自身の可動
部にワーク検知手段を具備し、これによって相対移動す
るワーク自身の位置を検知してその移動を停止させ、こ
の位置で産業用ロボットの加工具を作動させるようにす
れば、前述問題点をＡ３ 解決しうる産業用ロボットを提供しうろことに着想して
、この発明を完成するに至ったものである。

以下図面を参照しつつこの発明一実施例を詳述する。

■は産業用ロボットであり、この実施例では、図示した
ようにα１ないしα５の５回転自由度を有する多関節ロ
ボットである。このロボットｌのエンドエフェクタとし
ての加工具は、ＭＩＧ溶接トーチ２を備える。３はトー
チ２の消耗電極ＴＷを案内するコンジットチューブであ
る。

４は公知の溶接電源装置である。装置４はトーチ２の消
耗電極ＴＷを巻き取ったスプール４ａを具備し、電極Ｔ
ＷとワークＷＫ間に溶接用電源４ｂを接続しうるように
構成される。

装置４内にはまた、検出用電源４ｃおよびこれと直列接
続された電流検出手段４ｄを具備する。

なお電源４ｃは例えば数百ヘルツの数百ポルトとし、図
示しないが電流制限用抵抗体が直列接続される。そして
さらに、この電源４ｃと電源４ｂとは、切換スイッチ４
ｅを介して並列接続され、こ特開昭５８−７０９７０（
２） のスイッチ４ｅの切換により、電極ＴＷに対して電源４
ｃが接続されうるようになされている。

５はこの実施例全体の制御手段として公知のコンピュー
タである。コンピュータ５には、Ｃ？Ｕおよびメモリを
含む。

そしてコンピュータ５のパスラインＢには、手段４ｄお
よびスイッチ４ｅが接続される。

パスラインＢにはさらに、ロボノ）Ｒのα１軸のサーボ
系Ｓαｌが接続される。サーボ系Ｓαｌにはα１軸の動
力Ｍα１１その位置情報を出力するエンコーダＥα１が
含まれる。またパスラインＢには同様に構成したα２軸
のサーボ系Ｓα２、α３軸のサーボ系Ｓα３、α４軸の
サーボ系Ｓα４およびα５軸のサーボ系Ｓα５が接続さ
れる。

ＲＥは遠隔操作盤であり、マニュアル操作スナップスイ
ッチ群ＳＷを設ける。そしてＸ、ＹおよびＺ各制御軸（
ロボノ）１に固定された直角座標軸）毎のスナップスイ
ッチをｒＵＪ側に倒せばその制御軸の位置情報の増加す
る方向に、「Ｄ」側に倒せばその反対方向にエンドエフ
ェクタが移動扁　５ するように構成される。またΦおよびθの各制御軸（そ
れぞれ垂直軸Ｖに対する旋回角および姿勢角）に対応す
るスナップスイッチは「Ｃ」側に倒せば時計方向に、「
ＣＣ」側に倒せば反時計方向にそれぞれエンドエフェク
タが回動するように構成される。これらの構成において
、多関節系と直角座標系との間に座標変換するアルゴリ
ズムを要する。その詳細は公知なる故詳述しない。

操作盤ＲＥにはまた、オートモードにおける速度指令ロ
ータリスイッチＳｖを設ける。またモード切換スイッチ
ＳＭを設け、マニュアルモードＭ、テストモードＴＥお
よびオートモードＡに切換えうるように構成されている
。ＳＥは選択スイッチであり、図において上に切り換え
てアンプダウンスイッチＳＵを操作することにより、溶
接条件番号Ｗが表示されかつ選択されるべくなされる。

さらに図において右に切り換えてアップダウンスイッチ
ＳＵを操作することにより、くり返し番号Ｎが表示され
かつ選択されるべくなされる。さらにこのスイッチＳＥ
を図示のように左にセットした６ うえで、スイッチＳＵを操作することにより、直線補間
「Ｌ」、内袖間「Ｃ」、およびセンシング「Ｓ」の順に
各モードが選択され標示されるべくなされている。また
さらに操作盤ＲＥには、スタートスイッチＳＴを設ける
。スイッチＳＴの機能は後述する作用の説明において詳
述する。そしてこれらスイッチはパスラインＢに接続さ
れる。

今ワークＷＫは図示のように円筒Ｗ　Ｋｌの端面に円板
Ｗ　Ｋ２を取り付け、この両者間に６枚のリプＷＫ３を
放射状にほぼ等間隔に設けたものであり、それぞれは互
に仮付溶接されているものとする。そして、円筒ＷＫ１
は２個の平行なローラ６ａおよび６ｂ上に搭載される。

そしてローラ６ａは詳細は図示しないがパスラインＢを
介して制御される動力が付属され、ローラ６ｂは自由回
転するものとする。かくして、ワークＷＫはローラ６ａ
、６ｂによって回転することにより、ロボット１の作動
領域を経由して逐次回転移動しうるものである。

以下前述実施例につきその作用を述べる。第２図以下の
フローチャートも参照されたい。

扁　７ （１）マスオヘレータハスイノチＳＭ’ｔマニュアルモ
ードとする（ステップＳ１■）。

（２）　　スイッチＳＷを操作することにより、トーチ
２の位置姿勢をマニュアル制御して、第１図図示センシ
ング位置にもたらす（ステップ８１■）。

（３）　　スイッチＳＥを操作してセンシングモード「
Ｓ」を選定する（ステップＳｌ■）。

（４）そのうえでスイッチＳＴを押す（ステップＳｌ■
）。

（５）　　コンピュータ５は、このときの゛トーチ２の
位置姿勢情報および「Ｓ」情報をオートモードの第１ス
テツプの指令情報として記憶する（ステップＳ２）と共
に、この「Ｓ」モードおよびスイッチＳＴからの信号に
より、ローラ６ａを図において反時計方向に回転させる
指令、およびスイッチ４ｅを切換える指令を出力する（
ステップＳ３）。

（６）そしてワークＷＫの図において時計方向の回転に
伴ないトーチ２の電極ＴＷ先端Ｐ（溶接点）がワークＷ
ＫのリプＷＫ３の側面に電気的に接触することによる、
手段４ｄからの出力があるか否か１Ｎ開昭５８−７０９
７０（３） 判断する（ステップＳ４）。このとき一定時間経過して
も手段４ｄから出力が無ければ、何かのエラーがあった
ものとして、ローラ６ａ停止、トーチ２上昇、スイッチ
４ｅを戻してエラー表示する（ステップＳｓ＋　８６１
８７）　。

（７）　　ステップＳ４において出力があればローラ６
ａを停止させる指令、およびトーチ２を２方向上方に一
定距離上昇させた退避位置Ｐｏ指令情報を出力（ステッ
プＳｓ）。

（８）　　オペレータは、スイッチＳＥにおけるＩＳＪ
モードをクリヤしたうえで、このときのワ−りＷＫの位
置において、その溶接線上の各指令点にトーチ２をスイ
ッチＳＷによってマニュアル操作によって位置決めし、
その他の指令情報と共にティーチングする（ステップＳ
９）。そしてコンピュータ５はこれら情報をロードする
（ステップ５ｔｏ）。

これをより詳細に説明すれば、 （８，１）　　）−チ２の溶接点ＰをワークＷＫにおけ
る溶接始点Ｐｌ上に、かつそのときのトーチ２の姿勢が
溶接に適した姿勢となるように、位置決めし、扁　９ スイッチＳ■によって退避位置Ｐｏから点Ｐｔ迄のトー
チ２の移動速さを選定し、その間をスイッチＳＥによっ
て直線補間ｒＬｊｔ−選定し、スイッチＳＴを押す。こ
のスイッチＳＴの操作により、コンピュータ５はこのと
きの各制御軸毎の情報、移動速さ、その間の直線補間を
ユーザプログラムの次のステップにおける指令情報とし
てメモリに記憶する。

（８２）次に点Ｐ２において同様の各指令（但しスイッ
チＳｖによって指令溶接速さ選択およびスイッチＳＥに
よって溶接条件番号「Ｗ」選択）をティーチングする。

（８，３）さらに同様にして、点Ｐ３＋　Ｐ４ｔ　Ｐ５
＋　Ｐ６およＵ　Ｐｔの順にユーザプログラムの各ステ
ップをティーチングする。

（８，４）次に点Ｐ１＋Ｐ７およびＰ８をスイッチＳＥ
による「Ｃ」指令と共にティーチングする。

（８，５）最後にトーチ２を退避位置Ｐｏに位置決めし
、このときの退避速さをスイッチＳＶによって設定し、
スイッチＳＥによって「Ｌ」を選定し、溶接ＩＯ 条件番号ｒＷＪをクリヤし、さらにくり返し回数Ｎを設
定して、これらを記゛憶させる（今の場合Ｎ−６）。

以上のティーチングにおいて、メモリに記憶する位置情
報は、これらの情＠郵理に便ならしめるため、ｘ、ｙ、
ｚ、Φ、θでの情報に変換したうえで記憶する。この座
標変換のアルゴリズムも従来公知なる故、詳述しない。

以上によってティーチングを完了して、スイッチＳＭを
テストモードｒＴＥＪとし、スイッチＳＴを押せば、テ
ィーチングしたユーザプログラムの各ステップ毎に、溶
接は不実行の状態で実行され、もしミスがあればこれを
修正しておく。

かくしてユーザプログラムは完成され、未溶接のワ−−
りＷＫを第１図図示のようにセットし、トーチ２は退避
位置ＰＯにあり、スイッチＳＭはオートモード「Ａ」の
状態に設定してスイッチＳＴを押せば、ワークＷＫは自
動溶接される。この作用を以下に詳述する。

（１１）コンピュータ５はまず、次に実行すべき二一煮
１１ ザブログラムのステップの内容を読み出す（ステップＳ
ｕ）○ （１２）そしてそのステップに「Ｓ」指令が含まれてい
るか否か判断する。

（１３）含まれておれば、このステップに含まれている
、トーチ２のセンシング位置情報、ローラ６ａ回転指令
情報、スイッチ４ｅ切換指令情報を出力する（ステップ
Ｓｕ）。このとき位置情報はαｌないしα５の各角度情
報に変換して出力されるものである。

（１４）検出手段４ｄからの出力があるか否か判断しく
ステップ５１４）、もし一定時間内に出力が無ければ、
ローラ６ａ停止、トーチ２上昇、スイッチ４ｅ戻しの指
令を出力（ステップ５１６）Ｌ、エラー表示をする（ス
テップ５１７）。

（１５）ステップ軸において手段４ｄから出力があれば
、ローラ６ａ停止、トーチ２上昇、スイッチ４ｅ戻しの
指令を出力する（ステップ５１８）。そしてステップ軸
に戻す。

（１６）ステップＳＬ２において、［８１均４！−、＋
、；含まれて特開昭５８−７０９７０（４） いなければ、次にｒＬＪ指令が含まれるが否が判断する
（ステップ５１９）。

（１７）含まれておるならば、このステップで指令され
ている次の指令点迄を、指令速さで直線補間を実施する
（ステップ８２０）。なお溶接条件番号が含まれておれ
ばその番号に相当する溶接電圧、電流になるように電源
装置４が作動する。前述直線補間には、現在点から次の
指令点迄の直線の方程式を求め、指令速さＶ×時間ｔ（
例えば２００ｍ５ｅｃ）−内分△Ｓを演算し、この内分
△Ｓ毎の前記直線上の点位置情報を逐次指令するもので
ある。この直線補間のアルゴリズムのさらに詳細につい
ては、この発明の要旨でもないので、これ以上の詳述は
しない。

（１８）そしてステップ＆１における指令点がＰｏ（退
避位置）か否か判断する（ステップ５２１）。

（１９）もしそうであれば、ワークＷＫのリプＷＫ３間
の溶接が完了したこととなり、Ｎ＝Ｎ−１とする（ステ
ップ５２２）。

（２０）そしてＮ＝０か否か判断する（ステップ５２３
）。

墓Ｉ３ もしそうであれば、リプＷＫ３間の６個所総ての溶接が
完了したことと々す、１個のワークＷＫの溶接が完了す
る。もしそうでなければステップ軸に戻る。

ステップ８２１においても、そうでなければステップＳ
ｌｌに戻る。

（２１）ステップＳＬ９においてそうでなければ、続け
て３個所以上の指令点がＣ指令を含むか否か判断する（
ステップ５２４）。

（２２）もしそうでなければエラー表示を行なう（ステ
ップ５２５）。

■）ステップＳｘｊこおいてそうであれば、この３点を
通る円弧の方程式を求めて、指令点間を前述直線補間に
準じて△Ｓの長さで内分した各点を逐次の指令点として
出力することにより、円弧補間を実行する（ステップ５
２６）。この円弧補間の詳細についても、あえて詳述し
ない。

（２４）そしてこの円弧補間指令点がＰｏか否か判断す
る（ステップ５２７）。

（２５）もしそうであればステップＳ２２に戻る。また
そ＆１４ うでなければステップＳｕに戻る。

かくして、ワークＷＫのリブＷＫ３間の同一パターンの
溶接を６回くり返すことにより、１個のワークＷＫの自
動溶接が完了する。もっともこの実施例ではワークＷＫ
のＸ方向位置は常に正確であるとし、回転方向の位置を
ワーク検知手段によって正確に決めることにより、常に
正確に溶接線に沿った溶接をなしうるものである。

この発明は前述実施例以外に、下記する変形も可能であ
る。

（ａ）　　ロボット自身の固有座標系は、多関節以外の
直角座標系、円筒座標系、極座標系などであってもよい
。

（ｂ）　　ワーク検知手段を、溶接トーチ自身で々く、
公知の接触式や非接触式のワーク検知手段であってもよ
い。この場合は、例えばロボットの手首にワーク検知手
段と加工具とを保持し、いずれか必要のものを能動化し
うるようにすればよい。またワーク検知手段は手首でな
く、ロボット自身のその他の可動部に設けてもよい。

（Ｃ）　　ワークの移動は回転移動の他に、例えばコン
ベア上にワークを積載しての直線移動であってもよい。

（ｄ）　　ワークをワーク検知手段で検知するのは、一
方向からのみでなく、三方向からとし、ワークの空間位
置を検知しうるようにアルゴリズムを設定してもよい。

（ｅ）　　加工具は溶接トーチの他、切断トーチ、塗装
ガン、把持具など他の公知の構成であってもよい。

（ｆ）　　ロボットを固定し、ワークを移動させるので
はなく、例えば船殻などのように長尺でしかも同一溶接
パターンがくり返されるものにあっては、ワークを固定
し、ロボットを移動させるようにしても実施しうる。

（ｇ）　　１個のワークで同一加工パターンをくり返す
のではなく、各ワーク毎に同一の加エバターンを有する
場合でも実施しうる。

（ｈ）　　その他各構成の均等物との置換も、またこの
発明の技術的範囲に含まれる。

この発明は前述したとおりであるから、下記する特有か
つ顕著な効果を奏するものである。

（１）　　産業用ロボットの作動領域を通過するワーク
Ｍ層停暑−二 に対して、この産業用ロボットの ワーク検知手段を設け、これ によってロボットに対して一定位置に相対移動したワー
クを停止させるようにしたので、逐次のワークの加工を
くり返し正確に実行しうる。この場合、ロボット自身以
外に別にワークに対するセンサなどを設ける必要がない
ので構成簡単となるのみならず、ワークの停止位置をオ
ペレータがプログラムすることにより任意に設定しうる
から、フレキシブルなシステムとなるのみならず、ワー
クのロボットに対する相対位置決めも、正確なものとな
る。

（Ｉｔ）　　加工具としての溶接トーチをワーク検知手
段に兼用すれば、より構成簡単となる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明一実施例を示し、第１図は斜視
図を含むブロック図、第２図および第３図はフローチャ
ートである。 　１７ ■・産業用ロボット、２・・溶接トーチ（エンドエフェ
クタとしての加工共兼ワーク検知手段の一部）、ＴＷ・
・溶接トーチ２の電極、４Ｃ・・・検出用電源、４ｄ・
・電流検出手段（符号２、ＴＷ、４Ｃ１および４ｄでワ
ーク検知手段を構成）、８１ｇ（イ）手段、５ｆｆｌ・
・・（ロ）手段、Ｓ２０および８２６・・（ハ）手段。 出願人　新明和工業株式会社 代理人　弁上　正　（ほか１名） −寂

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　産業用ロボットの可動部にワーク検知手段を
   具備し、前記ワークは前記産業用ロボットの作動領域を
   経由して相対的に移動可能であり、前記産業用ロボット
   の制御手段は少なくとも下記する各手段を含有している
   、前記産業用ロボット。 （イ）前記ワーク検知手段を、前記相対移動に伴なって
   前記ワークを検知しうる位置に位置制御する手段。 （ロ）前記（イ）手段によって前記相対移動するワーク
   を検知して、この移動を停止する手段。 ｅ９　　前記（ロ）手段による前記停止後、前記産業用
   ロボットのエンドエフェクタとしての加工具を作動させ
   る手段。
2. （２）前記相対移動は回転移動である、特許請求の範囲
   第１項記載の産業用ロボット。
3. （３）前記相対移動は直線移動である、特許請求の範囲
4. （４）前記加工具は溶接トーチであり、前記ワーク検知
   手段は前記溶接トーチの電極と前記ワークとの間に検出
   用電源を接続した構成を含んでなる、特許請求の範囲第
   １項記載の産業用ロボット。