JPS6021183A - Device for teaching direction of torch - Google Patents

Device for teaching direction of torch

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JPS6021183A
JPS6021183A JP12899683A JP12899683A JPS6021183A JP S6021183 A JPS6021183 A JP S6021183A JP 12899683 A JP12899683 A JP 12899683A JP 12899683 A JP12899683 A JP 12899683A JP S6021183 A JPS6021183 A JP S6021183A
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welding
torch
turning
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村上 集
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting

Abstract

PURPOSE:To apply a command for turning a torch in the direction coinciding with the operator's sensation and to improve the efficiency of a teaching operation by operating the turning switches provided to a teaching panel. CONSTITUTION:The operator guides a weld point to a weld line by operating turning command switches 12x, 12y, 12z, 12alpha, 12beta and pushes a teaching switch, then Xp, Yp, Zp, l, m, n are stored in a storage device RAM. When a command switch 12alpha for horizontal turning and a command switch 12beta for vertical turning are operated, the signal goes to an input interface circuit I1 from which the signal is transmitted to a CPU. The CPU calculates directional cosines l, m, n, calculates angles theta1-theta5 of respective joints and drives motors M1-M5 until the angles coincide with the respective target values. The positional coordinates and the directional cosines are stored as teaching data in the storage device. When all the teaching operations are completed, the operator pushes a start button for reproduction. The teaching data is then fetched out of the storage device and the positional coordinates and directional cosines are calculated. The robot is positioned by the same method as in the stage of teaching.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリモートティーチング形溶接用ロボットの1・
−チ方向教示装置に係り、特にオペレータの感覚に合致
した方向にトーチの旋回指令を与えることのできるトー
チ方向教示装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention provides a remote teaching type welding robot.
- The present invention relates to a torch direction teaching device, and more particularly to a torch direction teaching device that can give a command to turn the torch in a direction that matches the sense of an operator.

第1図に従来の一般的溶接ロボットを示す。Figure 1 shows a conventional general welding robot.

かかるロボットの場合、旋回台1は、垂直軸芯2の回り
に図示せぬjM回用モータによって矢印θ1で示す如く
旋回可能である。
In the case of such a robot, the swivel base 1 can be swiveled around a vertical axis 2 by a jM rotation motor (not shown) as shown by an arrow θ1.

該旋回台11には、支点3を中心に垂直面内において揺
動可能の垂直アーム4が取り付けられており、矢印θ2
で示ず揺動運動を行う。
A vertical arm 4 that can swing in a vertical plane about a fulcrum 3 is attached to the swivel table 11, and is rotated by an arrow θ2.
Perform a rocking motion without indicating.

土泥垂直アーム4の先端には、支点5を中心に矢印03
の方向、即ち前記垂直アーム4の揺動面′と同一の垂直
面内において揺動可能の水平アーム6が設りられており
、この水平アーム6の先端には、水平アーム6の軸芯7
に沿った第1軸芯8の回りに、矢印θ、で示す方向に旋
回可能の手首部9が取りイ」レノられている。(第1図
では、第1軸芯8が軸芯7と一致した場合を示している
。)ト記手首部9ば、前記第1軸芯8に直角の第2軸芯
10のまわりにも矢印θ憧で示すように揺動可能とされ
、この手首部9の先端には溶接トーチ11が取り付りら
れCいる。この溶接1−−チ11の溶接点をI)で表す
At the tip of the mud vertical arm 4, there is an arrow 03 centered around the fulcrum 5.
A horizontal arm 6 is provided which can swing in the same vertical plane as the swing plane of the vertical arm 4, and the tip of the horizontal arm 6 has an axis 7 of the horizontal arm 6.
A wrist portion 9 that can pivot in the direction indicated by an arrow θ is disposed around a first axis 8 along the axis . (FIG. 1 shows the case where the first axis 8 coincides with the axis 7.) The wrist portion 9 also extends around the second axis 10 perpendicular to the first axis 8. The wrist portion 9 is swingable as shown by an arrow θ, and a welding torch 11 is attached to the tip of the wrist portion 9. This welding point of welding 1--chi 11 is represented by I).

上記θ1〜θ5の旋回、乃至揺動運動は、全て第2図に
示ずMI〜M5のモータによって達成され、各モータに
は減速機、速度検出器(タコジェネレータ)、位置検出
器(エンコニダ、レゾルバ等)が取り付けられ、各”ア
ームや手首部の速度及び位置制御が行われる。
The above-mentioned turning and swinging movements of θ1 to θ5 are all achieved by motors MI to M5, not shown in FIG. A resolver (such as a resolver) is attached to control the speed and position of each arm and wrist.

今仮にθ1〜θ5の角度を検出する位置検出器を208
〜20eで表し、それぞれの自由度を駆動するモータを
M、〜M5で表すと、第1図に示したような溶接用ロボ
ットの一般的な制御回路のブロック図は、第2図のよう
に示され、教示時には、一般的にオペレータはリモート
ティーチング用の教示盤12を操作することにより溶接
点Pのロボットを中心とした直行座標における位置座標
(Xr、Yr、Zr)と、溶接トーチの方向0゜、θ5
の値を指定することによりロボットRを駆動し、溶接点
Pを任意の位置に誘導してその状態におりる位置データ
(X、、Y、、Z、、0.、。
Now, suppose we use a position detector 208 to detect the angles θ1 to θ5.
The block diagram of a general control circuit for a welding robot as shown in Fig. 1 is as shown in Fig. 2. During teaching, the operator generally determines the position coordinates (Xr, Yr, Zr) of the welding point P in orthogonal coordinates centered on the robot and the direction of the welding torch by operating the teaching panel 12 for remote teaching. 0°, θ5
By specifying the value of , the robot R is driven and the welding point P is guided to an arbitrary position and the position data (X, , Y, , Z, , 0., .

θ、)を記憶する。θ, ) is stored.

こうして予めロボットに作業軌跡を断続的に教示し、一
連の教示データとして記憶装置13に記憶させた後、再
生作業を行う。
In this way, the robot is intermittently taught the work trajectory in advance, and after storing it in the storage device 13 as a series of teaching data, the robot performs the playback work.

再η:時には、上記のようにして記憶した記憶装置13
内の教示データ(Xp、YP、z、、θ。
Re-η: Sometimes, the storage device 13 stored as described above
The teaching data (Xp, YP, z, θ.

θ5)を順番に読み出し、この教示データに逆変換をh
il!シて各関節の関節角度θ1.θ2.θ3を演算し
、これらとθ1.θ5の値を目標値としてモータM1〜
M、を駆動し、教示された軌跡に従って「Iボットを駆
動する。
θ5) in order and perform inverse transformation on this teaching data.
Il! The joint angle θ1 of each joint. θ2. θ3 is calculated, and these and θ1. Motor M1~ with the value of θ5 as the target value
M, and drive the Ibot according to the taught trajectory.

」1記のような教示を行うに際し、従来の溶接用ロボッ
トでは、溶接点Pの位置はロボットに固定された直行座
標系−J−でのx、y: z座標の値で指令し、溶接ト
ーチ11の方向はθ斗、θ5で与えられる回転角度で指
令される方式が一般に用いられ−(いる。
When teaching as described in item 1 above, in conventional welding robots, the position of the welding point P is commanded using x, y:z coordinate values in the orthogonal coordinate system -J- fixed to the robot, and the welding point is A method is generally used in which the direction of the torch 11 is commanded by a rotation angle given by θ and θ5.

即ちロボソ)Rに溶接動作を行わせるには、溶接点Pの
ロボットRに固定した直行座標系での位置座標(XP 
、 YP 、ZP )と溶接トーチ11の姿勢を決定す
る角度θ1.θ5を与える必要があり、XP、Yr、Z
、、θ4.θ5は教示盤12のキーボードから直接入力
されるとともに、上記xP、Yp + z、+ θ4及
びθ5を指定することにより、後記する逆座標変換によ
ってθ1〜θ3が演算され、こうして得られたθ1〜θ
、の値を目標値としてロボット各軸のサーボ制御を行う
ことにより、ロボットを任意の位置姿勢に誘導制御(再
往)するものである。
In other words, in order to have the robot R perform a welding operation, the position coordinates (XP
, YP, ZP) and the angle θ1. which determines the attitude of the welding torch 11. It is necessary to give θ5, XP, Yr, Z
,,θ4. θ5 is directly input from the keyboard of the teaching panel 12, and by specifying the above xP, Yp + z, + θ4 and θ5, θ1 to θ3 are calculated by inverse coordinate transformation to be described later, and the thus obtained θ1 to θ
By performing servo control of each axis of the robot using the value of , as a target value, the robot is guided (recursively) to an arbitrary position and orientation.

一方溶接用ロボットでは、溶接トーチ11の姿勢、即ち
溶接線に対する溶接トーチの方向が溶接結果に重要な影
響を及ぼすが、従来の溶接用ロボットでは上記のように
溶接トーチの姿勢が関節角度θ4とθ5によって決定さ
れる。そして、このような角度θ4及びθ、ば第1図に
示すように第1軸芯8及び第2軸芯10のまわりの旋回
角度を示し、このような旋回方向は、ロボット側に固有
の座標に基づくものでオペレーターの方向感覚とは無縁
のものであり、かかる旋回方向を指定することにより溶
接トーチ11の姿勢を正確に決定するには、かなりな熟
練を要するものである。
On the other hand, in a welding robot, the posture of the welding torch 11, that is, the direction of the welding torch with respect to the welding line, has an important influence on the welding result, but in the conventional welding robot, the posture of the welding torch is determined by the joint angle θ4 as described above. It is determined by θ5. These angles θ4 and θ indicate the turning angles around the first axis 8 and the second axis 10 as shown in FIG. This method is based on the following and is unrelated to the operator's sense of direction, and requires considerable skill to accurately determine the attitude of the welding torch 11 by specifying such a turning direction.

即ち実際の溶接作業にあたっては、通常第3図に示す如
くワークを旋回テーブル14上にセットし、これに対し
てワークから離れた位置にいるオペレータが教示盤12
を操作してロボッ)Rのアーム先端に取り付けた溶接ト
ーチ11をワークに沿って誘導しつつ教示作業を行うも
のである。例えば隅肉溶接の場合、第5図に示すように
ワーク15の溶接線18上の点16に向かって溶接トー
チ11を指向させ、ワークの表面17に対してβの角度
分傾け、且つ溶接線18に対しである一定角度αの分だ
け傾斜した状態で、溶接線18に平行に移動させつつ溶
接を行うものであるが、このような溶接トーチの角度α
は第5図に示す如くZ方向で表される地面に垂直な垂直
軸の回りの溶接トーチ11の旋回角度であり、又角度β
は旋回テーブル14が水平面であるため一般に水平軸(
第5図の場合溶接線18と一致する)の回りの旋回運動
で表されるのに対し、θう及びθ5はこれらの水平軸及
び垂直軸とは、直接関係のないロボットR自身の姿勢に
より決定される第1軸芯8及びこれに直角の第2軸芯1
0の回りの旋回運動として表され、そのためオペレータ
にとって実際に溶接1・−チを回転させたい方向の角度
α及びβを・これと直接関係のないθ4及びθ5の方向
の旋回運動によってめていく必要があり、オペレータに
とっては、これらの角度の指定を任意の方向に向いてい
るワーク15に対応して設定するのは熟練を要しかなり
骨の折れる作業で疲労を感するものとなっている。
That is, in actual welding work, the workpiece is usually set on the rotating table 14 as shown in FIG.
The teaching work is performed while guiding the welding torch 11 attached to the tip of the arm of the robot R along the workpiece by operating the robot. For example, in the case of fillet welding, the welding torch 11 is directed toward a point 16 on the welding line 18 of the workpiece 15, as shown in FIG. Welding is performed while moving the welding torch parallel to the welding line 18 while tilting the welding torch by a certain angle α with respect to the welding torch 18.
is the rotation angle of the welding torch 11 around the vertical axis perpendicular to the ground represented by the Z direction as shown in FIG. 5, and the angle β
Since the turning table 14 is a horizontal plane, generally the horizontal axis (
In the case of Fig. 5, it is expressed by a turning movement around the welding line 18), whereas θ and θ5 are expressed by the posture of the robot R itself, which is not directly related to these horizontal and vertical axes. The determined first axis 8 and the second axis 1 perpendicular to this
Therefore, the angles α and β in the direction in which the operator actually wants to rotate the welding 1-ch are determined by turning movements in the directions θ4 and θ5, which are not directly related to this. For the operator, setting these angles corresponding to the workpiece 15 facing in an arbitrary direction requires skill and is a laborious and tiring task. .

又、上記したような溶接トーチ11の姿勢を決定する角
度αは、ワーク15自身の置かれている方向や隅肉溶接
、突き合わせ溶接等の溶接の種類によっても変化し、又
βについては第4図に示す如く例えば隅肉溶接の場合、
第4図(a)乃至(C)に示す如く第1回目から第3回
目の各パスごとに変化させる必要があり、これらの溶接
条件やワーク15の置かれた方向に合わせてその都度決
定するものである。そのためこれらの煩雑な作業を角度
αやβと直接関係のないθ、及びθ5の方向のみを指定
しつつ教示を行う作業は、極めて能率の悪いものとなら
ざるを得ない。
Further, the angle α that determines the attitude of the welding torch 11 as described above changes depending on the direction in which the workpiece 15 itself is placed and the type of welding such as fillet welding and butt welding, and For example, in the case of fillet welding as shown in the figure,
As shown in FIGS. 4(a) to (C), it is necessary to change it for each pass from the first to the third, and it is determined each time according to these welding conditions and the direction in which the workpiece 15 is placed. It is something. Therefore, the task of teaching these complicated tasks while specifying only the directions of θ and θ5, which are not directly related to the angles α and β, is extremely inefficient.

従って本発明は、上記したような従来の溶接用ロボット
が溶接トーチの姿勢の教示を行うのにロボット例の駆動
に便宜なように、θ唾及びθ5を指定することにより行
っていたことによる教示作業の困難さを排除し得るトー
チ方向教示装置を提供するものであり、その要旨とする
処が、水平アームの軸芯に沿った第1軸芯を中心とする
第1旋回運動と、」二記第1軸芯に直角の第2軸芯を中
心とする第2旋回運動の少なくとも2個の自由度を有す
る手首部を水平アームの先端に取り付け、該手首部に溶
接1・−チを取り付けたリモートティーチング形溶接用
ロボットのトーチ方向教示装置において、リモートティ
ーチング用の教示盤と、該教示盤に設けられ、溶接トー
チの垂直軸まわりの旋回を指令する水平方向旋回指令ス
イッチと、上記教示盤に設けられ、溶接トーチの水平軸
まわりの旋回を指令する垂直方向旋回指令スイッチと、
上記水平方向旋回指令スイッチ及び、垂直方向旋回指令
スイツチからの旋回指令信号に応じて変化する溶接トー
チの姿勢を示す方向余弦を演算する方向余弦演算手段と
、」1記溶接1・−チの方向余弦と教示された溶接点の
位置座標とから手首部の第1及び第2旋回運動を生じさ
せる第1軸芯及び第2軸芯まわりの旋回角度及び各関節
の旋回角度を演算する旋回角度演算手段と、上記第1及
び第2軸芯まわりの旋回角度に応じて各関節を旋回駆動
する駆動装置とを有してなる点であるトーチ方向教示装
置を提供するものである。
Therefore, the present invention provides a method for teaching the posture of the welding torch in the conventional welding robot as described above by specifying θ and θ5 in order to conveniently drive the robot example. The present invention provides a torch direction teaching device that can eliminate the difficulty of work, and its gist is that: a first turning movement about a first axis along the axis of a horizontal arm; A wrist portion having at least two degrees of freedom for second rotational movement about a second axis perpendicular to the first axis is attached to the tip of the horizontal arm, and a weld 1--ti is attached to the wrist portion. A torch direction teaching device for a remote teaching type welding robot, comprising: a teaching panel for remote teaching; a horizontal rotation command switch provided on the teaching panel for commanding rotation of a welding torch around a vertical axis; and the teaching panel. a vertical rotation command switch provided in the welding torch for commanding rotation about the horizontal axis of the welding torch;
a direction cosine calculation means for calculating a direction cosine indicating the attitude of the welding torch that changes in accordance with the rotation command signal from the horizontal direction rotation command switch and the vertical direction rotation command switch; Rotation angle calculation that calculates the rotation angle around the first axis and the second axis and the rotation angle of each joint to generate the first and second rotation movements of the wrist part from the cosine and the taught position coordinates of the welding point. The present invention provides a torch direction teaching device comprising: a drive device for rotating each joint according to the rotation angle about the first and second axes;

続いて添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した
実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
Next, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the attached drawings to provide an understanding of the present invention.

ここに第6図は本発明の一実施例に係るトーチ方向教示
装置の機能を示す機能ブロック図、第7図は同実施例に
用いることのできる教示盤の一例を示す平面図、第8図
は同実施例の操作手順を示すフローチャート、第9図は
同実施例に用いることのできる制御回路の一例を示すブ
ロック図である。
Here, FIG. 6 is a functional block diagram showing the functions of a torch direction teaching device according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a plan view showing an example of a teaching board that can be used in the same embodiment, and FIG. 9 is a flowchart showing the operating procedure of the same embodiment, and FIG. 9 is a block diagram showing an example of a control circuit that can be used in the same embodiment.

第9図において教示盤I2ば、第7図に詳しく示す通り
X方向、Y方向、2方向及びα方向、β方向の旋回指令
を与えるための旋回指令スイッチ12、.12χ、12
..12α、12βを有し、各旋回指令スイッチは置体
的にはプラス方向とマイナス方向のそれぞれ2種類のも
のよりなっており、各旋回指令スイッチはA/D変換器
18aを介してマイクロコンピュータ19を構成する入
力インターフェース回路11に接続されている。
In FIG. 9, there is a teaching panel I2, a turning command switch 12, . 12χ, 12
.. .. 12α and 12β, and each rotation command switch is physically composed of two types, one for the plus direction and one for the minus direction, and each rotation command switch is connected to the microcomputer 19 via the A/D converter 18a. It is connected to an input interface circuit 11 that constitutes the.

マイク[Iコンピュータ19は周知のものを使用するこ
とができ、制御プログラムを書き込むためのROM、該
ROMに書き込まれたプログラムに従って人力インター
フェース回路1.から外部データを取り込んだり或いは
、一時記憶装置RAMとの間でデータの授受を行ったり
しながらデータの演算処理を行い、必要に応じて処理し
たデータを出力インターフェース回路■、を経て、モー
タ等の外部装置へ出力する中央処理装置cpuを含め、
一時記憶装置RA Mには各教示位置において取り込ま
れた溶接点Pの位置座標(XP、Y、。
The microphone [I computer 19 can be a well-known one, includes a ROM for writing a control program, and a human interface circuit 1 according to the program written in the ROM. It performs arithmetic processing on the data while importing external data from the memory device or exchanging data with the temporary storage RAM, and outputs the processed data as necessary. Including the central processing unit CPU that outputs to external devices,
The temporary storage device RAM stores the position coordinates (XP, Y,.

Zr)及びトーチの方向余弦j2.m、nが記憶される
。但し、RAMには方向余弦6.m、’nに換えて後記
する逆変換によりめたθ4.θ5を記憶してもよい。
Zr) and the direction cosine of the torch j2. m and n are stored. However, the direction cosine 6. θ4. which is determined by the inverse transformation described later by replacing m and 'n. θ5 may be stored.

出力インターフェース回路12には、前記5個の関節を
駆動するモータM1〜M5に対応する制御回路が接続さ
れており、これら5個の制御回路は全て同様の構成によ
り成り立っているので、自由度0貫を駆動するためのモ
ータM、の制御回路について代表的に説明する。
Control circuits corresponding to the motors M1 to M5 that drive the five joints are connected to the output interface circuit 12, and since all of these five control circuits have the same configuration, there is no degree of freedom. A control circuit for the motor M for driving the shaft will be representatively explained.

出力インターフェース回路■2にはモータM1に送出す
るためのアナログ信号を発生するためのD/A変換器2
0Xが接続され、出力インターフェース回路I2から送
出される61等の旋回指令信号は、このD/A変換器2
0xによってアナログ化され、比較器21xを経て増幅
器22xで増幅され、モータM1を駆動する。
The output interface circuit 2 includes a D/A converter 2 for generating an analog signal to be sent to the motor M1.
0X is connected, and the turning command signal such as 61 sent from the output interface circuit I2 is sent to this D/A converter 2.
The signal 0x is converted into an analog signal, passed through a comparator 21x, and amplified by an amplifier 22x, thereby driving the motor M1.

モータM、には旋回台1が図示せぬ減速機を介して取り
付けられ、旋回指令信号θ1の値に応じてモータM、が
旋回し、その回転速度がタコジェネレータTGIによっ
て検出されると共に、タコジェネレータTGIの出力は
比較器2−I Xへ帰還され、速度フィードハックが行
われる。またモータM、の回転位置は、これに接続され
たパルスエンニ1−ダI) IΣ、によって検出され、
このパルスエンτノーダPI箔に接続されたカウンタC
1の出力が人力インターフェイス回路11へ帰還され、
目標値θIとの差Δθ1が0になるまでモータMl、が
駆動される。
A swivel base 1 is attached to the motor M via a speed reducer (not shown), and the motor M turns according to the value of a turning command signal θ1, and its rotational speed is detected by a tacho generator TGI. The output of the generator TGI is fed back to the comparator 2-IX for speed feed hacking. Further, the rotational position of the motor M is detected by a pulse encoder I) IΣ connected to it,
The counter C connected to this pulse en τ node PI foil
1 is fed back to the human interface circuit 11,
The motor Ml is driven until the difference Δθ1 from the target value θI becomes 0.

次に、上記制御回路及びマイクロコンピュータ19の演
算機能を用い4行う教示、再生作業について第8図に示
したフローチャー1〜を参照しつつ説明する。
Next, the teaching and reproducing operations performed using the control circuit and the arithmetic function of the microcomputer 19 will be described with reference to flowcharts 1 to 8 shown in FIG.

本発明にかかるリモートティーチング形溶接用口十ソト
においては、教示作業は全てオペレータが教示盤12に
設けた旋回指令スイッチ12X〜12βを操作すること
により、ロボットRを任意の位置に誘導して行う。
In the remote teaching type welding port ten soto according to the present invention, all teaching work is performed by the operator guiding the robot R to an arbitrary position by operating the rotation command switches 12X to 12β provided on the teaching panel 12. .

ロボソI−Rの手首部9を所定の位置に誘導するために
オペレータは、12..12y、12.12゜、12β
の旋回指令スイッチを操作して溶接点Pを第5図に示し
た溶接線18まで誘導しその位置で教示スイッチを押す
ことにより、旋回指令スイッチ12x〜128からの出
力XP 、 YP 。
In order to guide the wrist part 9 of Roboso I-R to a predetermined position, the operator must: 12. .. 12y, 12.12°, 12β
By operating the rotation command switch 12x to guide the welding point P to the welding line 18 shown in FIG. 5 and pressing the teaching switch at that position, outputs XP, YP from the rotation command switches 12x to 128 are obtained.

Zp’+ α、βを取り込み(ステップa)、後記する
変換処理を施して一時記憶装置RA Mにx、。
Zp'+ α, β are taken in (step a), subjected to conversion processing to be described later, and stored as x, in the temporary storage RAM.

Yp、Zp+ β、m、nを記憶する。Yp, Zp+ β, m, n are stored.

このl8接1・−チ11の誘導にあたっては、オペレー
タは溶接トーチを垂直軸のまわりに、即ち水平面内にお
いて旋回させる水平方向旋回指令スイッチ12αと、水
平軸まわりの垂直面内にお&Jる旋回を指令する垂直方
向旋回指令スイッチ12βとを操作して、角度信号α及
びβを入力することにより行う。
To guide the welding torch 11, the operator presses the horizontal rotation command switch 12α to rotate the welding torch around the vertical axis, that is, in the horizontal plane, and the horizontal rotation command switch 12α to rotate the welding torch in the vertical plane around the horizontal axis. This is done by operating the vertical direction turning command switch 12β that commands the angle signals α and β.

このような水平面内にお&Jるα方向の旋回は、オペレ
ータを中心とした地面に垂直な垂直軸まわりの1M回で
あり、又β方向の旋回はこれもオペレータを中心とした
水平軸まわりの旋回であるから、その旋回方向がオペレ
ータにとって把握しやすく、操作に熟練を要しない。
A turn in the α direction within the horizontal plane is 1M times around a vertical axis perpendicular to the ground centered on the operator, and a turn in the β direction is also around a horizontal axis centered on the operator. Since it is a swing, the direction of the swing is easy for the operator to grasp, and no skill is required for operation.

こうしてオペレータが水平方向旋回指令スイッチ12α
と、垂直方向旋回指令スイッチ12βとを操作してα方
向、及び、β方向に所望の角度分(これは各スイッチを
押している時間によって指定され、そのh1回方向はプ
ラス側のスイッチ又はマイナス側のスイッチを押すこと
により任意に選択される)各スイッチを作動させると、
その信号はΔ/D変換器18を経て(第9図)入力イン
ターフェース回路f1に至り、CPUに伝達される。
In this way, the operator controls the horizontal direction rotation command switch 12α.
and the vertical direction turning command switch 12β to move the desired angle in the α direction and β direction (this is specified by the time each switch is pressed, and the direction of the h1 turn is the positive switch or the negative switch). Activating each switch (selected arbitrarily by pressing the switch)
The signal passes through the Δ/D converter 18 (FIG. 9), reaches the input interface circuit f1, and is transmitted to the CPU.

CP Uは、水平方向旋回指令信号(以下便宜上α信号
と記す)及び垂直方向旋回指令信号(以下便宜ヒβ信号
と記す)を受け入れると、(1)式で示すように、溶接
トーチ11の姿勢を表ず方向余弦1.、 rrt、nを
ziq算する(ステップb)。
When the CPU receives the horizontal direction rotation command signal (hereinafter referred to as the α signal for convenience) and the vertical direction rotation command signal (hereinafter referred to as the β signal for convenience), the CPU changes the attitude of the welding torch 11 as shown in equation (1). Direction cosine 1. , rrt, n (step b).

そして、ロボットを指定された位置、方向に位置決めす
るためにXp、Yp、Zp、A、m、nに逆変換を施し
て各関節の角度θ1〜θ5を演算しくステップC)、こ
うして得られた関節角度01〜θ5を目標値としてモー
タM1〜M5をその回転位置が各目標値に合致するまで
駆動する(ステップd)。
Then, in order to position the robot in the specified position and direction, perform inverse transformation on Xp, Yp, Zp, A, m, and n and calculate the angles θ1 to θ5 of each joint (Step C), thus obtained. Using the joint angles 01 to θ5 as target values, the motors M1 to M5 are driven until their rotational positions match the respective target values (step d).

位置決めが完了すると位置座標(xr 、 Yp 。When positioning is completed, the position coordinates (xr, Yp).

Z、)と方向余弦(姿勢データ)(β、m、n)が記憶
装置に教示データとして記憶される。イ1(シ前記した
ように記憶するデータとしては方向余弦(7!、m、n
)に換えて溶接1・−チの方向を決定する角度81.θ
5を記憶してもよい。上記教示作業は断続的な各教示位
置毎に行われる。
Z, ) and direction cosine (attitude data) (β, m, n) are stored in the storage device as teaching data. A1 (S As mentioned above, the data to be stored is the direction cosine (7!, m, n
) to determine the direction of welding 1. θ
5 may be memorized. The teaching work described above is performed at each teaching position intermittently.

上記逆変換は方向余弦β、m、n、位置座標XP、YP
、ZPを(2)式に代入することによりθ1、θ5を演
算し、 続いてθ1.θ5.lを(3)式に代入して0うを算出
し、 更に(4)からθ9.θ3を得るものである。
The above inverse transformation is the direction cosine β, m, n, position coordinates XP, YP
, ZP into equation (2) to calculate θ1 and θ5, and then θ1. θ5. Substitute l into equation (3) to calculate 0, and then calculate θ9 from (4). This is to obtain θ3.

ここにZqは第1図に示した溶接トーチ11の回転中心
QのZ°力方向位置座標で、既知のXP、YP、ZP 
、12.m、n、θ1.θ、より (5)式によって演
算され、更にrl乃至r4ば、第1図に示す如く各旋回
部分の回転半径であり、rlは垂直アーム4の回転半径
、r2は水平アーム6の回転半径、r3は手首部90回
転半径、r4は第1軸8から溶接点Pまでの距離である
Here, Zq is the Z° force direction position coordinate of the rotation center Q of the welding torch 11 shown in FIG. 1, and the known XP, YP, ZP
, 12. m, n, θ1. θ is calculated by equation (5), and rl to r4 are the radius of rotation of each turning portion as shown in FIG. 1, rl is the radius of rotation of the vertical arm 4, r2 is the radius of rotation of the horizontal arm 6, r3 is the radius of rotation of the wrist portion 90, and r4 is the distance from the first axis 8 to the welding point P.

r′″−Xζ+Y;+’;l警 こうしてθ、〜θ5が得られると、CPUが出力インタ
ーフェース回路I2を経て、各モータ側へこれらの信号
を出力する(ステップd)。
r'''-Xζ+Y;+';l When θ and ˜θ5 are thus obtained, the CPU outputs these signals to each motor via the output interface circuit I2 (step d).

上記の教示駆動手順を例えばθ令について説明すると、
出力インターフェース回路I、から出力された指令信号
θ、は、D/A変換器20αによってアナログ信号に変
換された後、比較器2Iαを経て増幅器22αで増幅さ
れ、モータM4を駆動する。
To explain the above teaching drive procedure for the θ command, for example,
The command signal θ outputted from the output interface circuit I is converted into an analog signal by the D/A converter 20α, and then passed through the comparator 2Iα and amplified by the amplifier 22α to drive the motor M4.

モータM4は、手首部9を第1図に示すθ4の方向に旋
回させると共に、その回転速度はタコジェネレータTG
導によって検出され、速度フィードバック制御が行われ
る。またモータM4の回転位置はこれに接続されたパル
スエンコーダPE。
The motor M4 rotates the wrist portion 9 in the direction of θ4 shown in FIG.
speed feedback control is performed. The rotational position of motor M4 is determined by pulse encoder PE connected to it.

によっ゛ζ検出され、このパルスエンコーダPE。ζ is detected by this pulse encoder PE.

に接続されたカウンタC1の出力が入力インターフェイ
ス回路11へ帰還され、目標値θ4との差Δθ令がOに
なるまでモータM、が駆動される。
The output of the counter C1 connected to is fed back to the input interface circuit 11, and the motor M is driven until the difference Δθ order from the target value θ4 becomes O.

全ての教示作業が終了すると再生作業を開始する。再生
開始ボタンが押されると記憶装置から教示データが順次
取り出され、公知の直線補間1円弧補間法等によって、
教示点間の補間点の位置座標(XPr 、 YP; 、
Zp: )と方向余弦(j!i 、 mi、nl)力頌
4算さ−h、、前記したティーチング時と同じ方法によ
ってθ「・〜θシが計算されロボットはその点に位置決
めされる。
When all the teaching work is completed, the playback work is started. When the playback start button is pressed, the teaching data is sequentially retrieved from the storage device and is processed using the known linear interpolation, 1-circular interpolation method, etc.
Position coordinates of interpolation points between teaching points (XPr, YP; ,
Zp: ) and direction cosine (j!i, mi, nl) force -h, θ'.~θshi is calculated by the same method as in the teaching described above, and the robot is positioned at that point.

こうして溶接線にそって順次再生動作が行われ、連続的
に位置決め再生が続行される。
In this way, the regeneration operation is performed sequentially along the weld line, and the positioning regeneration is continued continuously.

本発明は、以−ト述べた如く水平アームの軸芯に沿った
第1軸芯を中心とする第1旋回運動と、上記第1軸芯に
直角の第2軸芯を中心とする第2旋回運動の少なくとも
2個の自由度を有する手首部を水平アームの先端に取り
付け、該手首部に溶接トーチを取り伺りたリモートティ
ーチング形溶接用ロボットの1−−チ方向教示装置にお
いて、リモー1〜ティーチング用の教示盤と、該教示盤
に設けられ、溶接トーチの垂直軸まわりの旋回を指令す
る水平方向旋回指令スイッチと、上記教示盤に設けられ
1、溶接1・−チの水平軸まわりの旋回を指令する垂直
方向旋回指令スイ・7チと、上記水平方向旋回指令スイ
ッチ及び、垂直方向旋回指令スイッチからの旋回指令信
号に応して変化する溶接トーチの姿勢を示す方向余弦を
演算する方向余弦演算手段と、−h記溶接トーチの方向
余弦と教示された溶接点の位置座標とから手首部の第1
及び第2旋回運動を生じさせる第1 !1illl芯及
び第2軸芯まわりの旋回角度及び各関節の旋回角度を演
算する旋回角度演算手段と、上記第1及び第2軸芯まわ
りの旋回角度に応じて各関節を旋回駆動する駆動装置と
を有してなることを特徴とする1・−チ方向教示装置で
あるから、教示作業を行う際にオペレータが自分にとっ
て理解しやすい方向に溶接トーチを旋回させる指令を発
することができ、教示作業の能率が著しく向、トすると
共に、オペレータが教示において疲労を感するようなこ
とがなく、正確な教示作業を迅速に行い得るものである
As described above, the present invention provides a first pivoting motion centered on a first axis along the axis of a horizontal arm, and a second pivoting motion centered on a second axis perpendicular to the first axis. In a remote teaching type welding robot 1--1 direction teaching device, a wrist portion having at least two degrees of freedom for rotational movement is attached to the tip of a horizontal arm, and a welding torch is guided to the wrist portion. - A teaching panel for teaching, a horizontal rotation command switch provided on the teaching panel for instructing the welding torch to rotate around the vertical axis, and a horizontal rotation command switch provided on the teaching panel for instructing the welding torch to rotate around the horizontal axis of the welding torch. The direction cosine indicating the attitude of the welding torch that changes in response to the vertical rotation command switch 7 which commands the rotation of the welding torch, the horizontal rotation command switch, and the rotation command signals from the vertical rotation command switch is calculated. The direction cosine calculating means calculates the first position of the wrist from the direction cosine of the welding torch indicated by -h and the position coordinates of the taught welding point.
and the first causing the second pivoting movement! a rotation angle calculating means for calculating a rotation angle around the first and second axes and a rotation angle of each joint; and a drive device for driving each joint to rotate in accordance with the rotation angle around the first and second axes. 1. Since this is a direction teaching device characterized by having the following features, when performing teaching work, the operator can issue a command to turn the welding torch in a direction that is easy for the operator to understand, and the teaching work can be performed easily. The efficiency of teaching is significantly improved, and the operator does not feel fatigued during teaching, allowing accurate teaching work to be performed quickly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の一般的溶接用ロボットの側面図、第2図
は同従来の溶接用ロボットの制御回路図、第3図は同じ
〈従来の溶接用ロボットのスイッチ状態を示す斜視図、
第4図は溶接工程を説明するための溶接1−−チとIノ
ークの側面図、第5図はワークに対する溶接1・−チの
操作角度を説明するための斜視図、第6図は本発明の一
実施例に係るI・−ヂ方向教示装置の機能を示す機能ブ
ロック図、第7図は同実施例に使用することのできる教
示q)rのiF面図、第8図は同実施例の作業手順を示
ずフ1:1−チャー1・、第9図は同実施例の制御回路
を示すブロック図である。 (91・号の説明) 1・・・旋回台 2・・・垂直軸芯− 4・・・垂直アーム 6・・・水平アーム8・・・第1
軸芯 10・・・第2軸芯11・・・l8接1−−チ 
12・・・教示盤13・・・記憶装置 19・・・マイクロコンピュータ θ1〜θ、・・・関節角度 P・・・溶接点 M1〜M5・・・モータR・・・ロボ
ット 1、.12・・・入出力インターフェース回路TG・・
・タコジェネレータ PE・・・パルスエンコーダ C・・・カウンタ。 出願人 株式会社 神戸製鋼所 代理人 弁理士 本庄 武男 第7図 −418− 第8図
Fig. 1 is a side view of a conventional general welding robot, Fig. 2 is a control circuit diagram of the conventional welding robot, and Fig. 3 is a perspective view showing the switch state of the conventional welding robot.
Fig. 4 is a side view of the welding 1-ch and I nok to explain the welding process, Fig. 5 is a perspective view to explain the operating angle of the welding 1-ch with respect to the workpiece, and Fig. 6 is the main part. A functional block diagram showing the functions of the I/- direction teaching device according to an embodiment of the invention, FIG. 7 is an iF plane view of teaching q)r that can be used in the embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing the same implementation. FIG. 9 is a block diagram showing the control circuit of the same embodiment. (Explanation of No. 91) 1... Swivel base 2... Vertical axis - 4... Vertical arm 6... Horizontal arm 8... First
Axis core 10...Second axis core 11...l8 contact 1--chi
12...Teaching panel 13...Storage device 19...Microcomputer θ1 to θ,...Joint angle P...Welding point M1 to M5...Motor R...Robot 1, . 12... Input/output interface circuit TG...
・Tacho generator PE...Pulse encoder C...Counter. Applicant Kobe Steel Co., Ltd. Agent Patent Attorney Takeo Honjo Figure 7-418- Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 水平アームの軸芯に沿った第1輔芯を中心とする第1旋
回連動と、上記第1軸芯に直角の第2軸芯を中心とする
第2旋回運動の少なくとも2個の自由度を有する手首部
を水平アームの先端に取り付け、該手首部に溶接トーチ
を取り付けたリモートティーチング形溶接用ロボ・ノド
のトーチ方向教示装置において、 (1)リモートティーチング用の教示盤と、(2)該教
示盤に設けられ、溶接トーチの垂直軸まわりの旋回を指
令する水平方向旋回指令スイッチと、 (3)」−記教示盤に設けられ、溶接1−一チの水平軸
まわりの旋回を指令する垂直方向旋回指令スイッチと、 (4)上記水平方向旋回指令スイッチ及び、垂直方向旋
回指令スイッチからの旋回指令信号に応じて変化する溶
接トーチの姿勢を示す方向余弦を演算する方向余弦演算
手段と、 (5)上記溶接トーチの方向余弦と教示された溶接点の
位置座標とから手首部の第1及び第2旋回運動を生じさ
せる第1軸芯及び第2軸芯まわりの旋回角度及び各関節
の旋回角度を演算する旋回角度演算手段と、 (6)上記第1及び第2軸芯まわりの旋回角度に応じて
各関節を旋回駆動する駆動装置と、を有してなることを
特徴とするトーチ方向教示装置。
[Scope of Claims] At least a first rotational movement centered on a first axis along the axis of the horizontal arm, and a second rotational movement centered on a second axis perpendicular to the first axis. In a remote teaching type welding robot/nod torch direction teaching device in which a wrist portion having two degrees of freedom is attached to the tip of a horizontal arm and a welding torch is attached to the wrist portion, (1) a teaching panel for remote teaching; (2) a horizontal rotation command switch, which is provided on the teaching panel and instructs the welding torch to rotate around the vertical axis; (4) Calculate the direction cosine indicating the attitude of the welding torch that changes according to the rotation command signals from the horizontal rotation command switch and the vertical rotation command switch. a direction cosine calculation means; (5) a means for calculating a first axis and a second axis that causes first and second rotational movements of the wrist portion from the direction cosine of the welding torch and the taught position coordinates of the welding point; (6) a drive device that rotates and drives each joint according to the rotation angle about the first and second axes; A torch direction teaching device characterized by:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01252382A (en) * 1988-03-31 1989-10-09 Yokogawa Electric Corp Device for controlling robot
CN105751203A (en) * 2016-03-28 2016-07-13 东北石油大学 Mechanical arm and movement control card

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CN105751203A (en) * 2016-03-28 2016-07-13 东北石油大学 Mechanical arm and movement control card

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