JPS63180447A - ワ−ク加工装置 - Google Patents

ワ−ク加工装置

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JPS63180447A
JPS63180447A JP62008219A JP821987A JPS63180447A JP S63180447 A JPS63180447 A JP S63180447A JP 62008219 A JP62008219 A JP 62008219A JP 821987 A JP821987 A JP 821987A JP S63180447 A JPS63180447 A JP S63180447A
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Shinichi Hattori
晋一 服部
Manabu Kubo
学 久保
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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】 [産業上の利用分野] この発明は、ワークの加工線に沿って切断又は溶接等の
加工を施すワーク加工装置に関し、特にティーチング時
に加工線をウィービングしながら自動的に倣うことので
きるワーク加工装置に関するものである。
[従来の技術] 従来より、レーザビーム等を用いてワークを切断加工又
は溶接加工することはよく知られている。
この種のワーク加工装置においては、ワーク上の加工線
を予めティーチングしその通りに加工するティーチング
プレイバック方式が用いられており、通常は、オペレー
タが手動制御により加工機本体を駆動しながらティーチ
ングを行なっている。
第5図は従来のワーク加工装置に用いられる一般的な加
工機本体(10)の軸構成を示す概略斜視図である0図
において、(1)は加工ヘッド例えばレーザ切断加工ヘ
ッド(図示せず)を取り付けるためのヘッド取り付け部
であり、加工機本体(10)のアーム(10a)の先端
に設けられている。(2)はモータ(N5)を介してヘ
ッド取り付け部(1)をβ方向に回転させるためのβ軸
、(3)はモータ(N4)を介してヘッド取り付け部(
1)をα方向に回転させるためのα軸、(4)はモータ
(N3)を介してヘッド取り付け部(1)をZ方向に移
動させるためのZ軸、(5)はモータ(N2)を介して
ヘッド取り付け部(1)をY方向に移動させるためのY
軸、(6)はモータ(Ml)を介してヘッド取り付け部
(1)をX方向に移動させるためのX軸である。
次に、第5図に示した加工機本体(10)を用いた従来
のワーク加工装置の動作について説明する。
まず、ヘッド取り付け部(1)に加工ヘッドを取り付け
、この加工ヘッドの先端から可視光線を放射させる。オ
ペレータは、可視光線のスポットを視覚で確認しながら
、ワーク(図示せず)上の加工線に沿って加工ヘッドが
移動するように加工機本体く10)を駆動し、加工線座
標の入力を1点ずつ行う。
一般に、視覚認識できるようにワーク上には加工線とし
ての罫書きが施されており、又、加工機本体(10)の
駆動に必要な指令の入力は、NC制御部(図示せず)に
接続されたティーチングボックス(図示せず)を介して
行なわれる。
以上のティーチング動作は、加工線の形状及び長さにも
よるが、1000ポイント程度の入力が必要であること
から数時間かかるのが普通である。
こうして得られた加工線座標に基づいて、NC制御部(
図示せず)は加工プログラムを生成し、これにより、加
工機本体(10)を駆動して所定の加工動作を実行する
[発明が解決しようとする問題点] 従来のワーク加工装置は以上のように、加工線の入力を
オペレータの手動作業により行なっていたので、多くの
時間及び労力を必要とするという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、わずかな初期設定を行うのみで、加工線を自
動的に倣うことのできるワーク加工装置を得ることを目
的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明に係るワーク加工装置は、加工機本体のヘッド
取り付け部に設けられた計測センサと、この計測センサ
からの検出信号及び加工機本体からの位置検出信号に基
づいて加工線上に設けられた特異線の特異線位置座標信
号を出力すると共に特異線を検出するためのウィービン
グ座標信号をNC@御部に出力する倣い計測演算部と、
特異線位置座標信号に基づいてワークを加工するための
加工プログラムをNC制御部に出力するデータ処理部と
を備えたものである。
[作用] この発明においては、特異線の始点、方向指示点及び終
点を初期設定するのみで、加工機本体に取り付けられた
計測センサがウィービングしながら自動的に加工線上の
特異線を追跡し、計測センサにより検出された特異線検
出信号及び高さ信号と加工機本体から得られる位置検出
信号とに基づいて、倣い計測演算部が特異線位置座標信
号をデータ処理部に出力する。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。
図において、加工機本体(10)は第5図に示したもの
と同構成であり、複数のモータ(Ml)〜(M5)から
なるモータ部(11)と、各モータ(Ml)〜(M5)
に個別・に設けられたレゾルバ(図示せず)からなるレ
ゾルバ部(12)とを備えている。レゾルバ部(12)
は、各モータ(Ml)〜(H5)の回転位置即ちヘッド
取り付け部(1)に設けられた加工ヘッド又はセンサヘ
ッド(後述する)の位置を示す位置検出信号りを出力し
ている。
(20)はヘッド取り付け部(1)に取り付けられたセ
ンサヘッドであり、半導体レーザ、受光素子及び信号処
理ユニット(図示せず)が内蔵された計測センサ(21
)を備えている。計測センサ(21)においては、ワー
クの表面で乱反射された半導体レーザ光(赤外線)が入
力されており、信号処理ユニットが、受光素子上の受光
位置に基づいてセンサヘッド(20)の先端からワーク
までの高さを示す高さ検出信号Hを出力している。又、
信号処理ユニットは、受光される反射光の光量を一定に
保つための制御信号を半導体レーザ駆動回路に入力して
おり、この制御信号の急峻な立ち上がりを、無反射性の
特異線T(例えば黒色テープ)の存在を示す特異線検出
信号りとして出力している。
(30)は加工機本体(10)を駆動するためのNC制
御部であり、CP U (31)と、このCP U (
31)に属するメモリ(32)と、データ処理部(後述
する)から入力される加工プログラムRを格納するため
の不揮発性メモリ(33)と、データ処理部との間で信
号を送受信するための伝送インタフェース(34)と、
操作!(後述する)との間で信号を送受信するための操
作盤インタフェース(35)と、ティーチングボックス
(後述する)との間で信号を送受信するためのティーチ
ングボックスインタフェース(36)と、モータ(Ml
)〜(M5)の各々を駆動する駆動信号Mをモータ部(
11)に出力するためのモータインタフェース(37)
と、レゾルバ部(12)から位置検出信号りを取り込む
ためのレゾルバインタフェース(38)と、計測センサ
(21)から高さ検出信号Hを取り込むためのセンサイ
ンタフェース(39)とを備えている。
又、これら構成要素(32)〜(39)はバス(30B
)を介してCP U (31)に相互接続されている。
(40)は倣い計測演算部であり、レゾルバ部(12)
からの位置検出信号りと計測センサ(21)からの高さ
検出信号H及び特異線検出信号りとに基づいて、餡卑矩
T M lef晋直博本壬す鶴慴趨/&胛庫ネ璽信昇C
と特異線Tを倣い且つ検出するために用いられるウィー
ビング座標信号Wとを演算している。そして、倣い計測
演算部(40)は、CP U (41)と、このCP 
U (41)に属するメモリ(42)と、特異線位置座
標信号Cをデータ処理部に出力するための伝送インタフ
ェース(43)と、ウィービング座標信号WをNC@御
部(30)と共有するための共有メモリ(44)と、位
置検出信号りを取り込むためのレゾルバインタフェース
(45)と、高さ検出信号H及び特異線検出信号りを取
り込むためのセンサインタフェース(46)とを備えて
いる。又、これら構成要素(42)〜(46)は、バス
(40B)を介してCP U (41)に相互接続され
ている。
(50)は周知のコンピュータ及びディスプレイ、キー
ボード、プリンタ等(図示せず)を備えたデータ処理部
であり、倣い計測演算部(40)からの特異線位置座標
信号Cに基づいてワーク加工用の加工プログラムRを演
算し、この加工プログラムRをNC制御部(30)に出
力している。
(60)はディスプレイ及びキーボード、操作スイッチ
等(図示せず)を備えた操作盤であり、加工機本体(1
0)を駆動するときの初期設定指令及び動作指令等をN
C制御部(30)に入力するようになっている。
(70)はNC制御部(30)に接続されたハンドベル
ト形のキーボードからなるティーチングボックスであり
、手動操作により加工機本体(10)を駆動できるよう
になっている。
第2図は第1図内のNC制御部(30)及び倣い計測演
算部〈40)のティーチング時における機能を示す機能
ブロック図である。
図において、(81)は高さ検出信号H及び特異線検出
信号りに基づいてセンサヘッド(20)から特異線Tま
での高さを示す特異線高さ信号Uを出力する特異線高さ
検出処理手段、(82)は特異線高さ信号U及び位置検
出信号しに基づいて特異線位置座標CSを出力する現在
位置演算処理手段、(83)は特異線位置座標C8を順
次記録して特異線位置座標信号Cをデータ処理部(50
)に出力する特異線位W!標記録手段、(84)はセン
サヘッド(20)をウィービングさせて特異線Tを追跡
するためのウィービングパターン−Pが予め格納された
ウィービングパターン発生手段、(85)はウィービン
グパターン−P、特異線位置座標CS及び特異線高さ信
号Uに基づいてウィービング点を示すウィービング座標
信号WをNC制御部(30)に出力する目標位置演算処
理手段である。尚、これら各手段(81)〜(85)は
倣い計測演算部(40)内のCP U (41)により
実現されている。
(91)はウィービング座標信号Wに基づいて、補間さ
れたウィービング軌跡を示す補間位置座標信号Aを出力
する軌跡補間手段、(92)は補間位置座標信号Aと高
さ検出信号Hとに基づいて、補正されたセンサヘッド(
20)の高さ位置を示す高さ補正信号Bを出力する高さ
補正制御手段、(93)は高さ補正信号B及び位置検出
信号りに基づいて、モータ部(11)の駆動信号Mを出
力する位置制御手段である。尚、これら各手段(91)
〜(93)はNC制御部(30)内のCP U (31
)により実現されている。
次に、第3図のフローチャート図、第4図のウィービン
グ動作説明図及び第5図を参照しながら、第1図及び第
2図に示したこの発明の一実施例の動作について説明す
る。
まず、ワークの加工線上に特異線粋理を施し、特異線T
を形成する(ステップS1)、この特異線Tとしては、
例えば0.41幅の無反射性の黒色テープが用いられ、
必要に応じて貼り直すことができるようになっている。
次に、操作盤(60)を介して倣い(ティーチング)モ
ードを選択しくステップS2)、NC制御部(30)を
倣い計測モードにする。又、加工機本体(10)のヘッ
ド取り付け部(1)にセンサヘッド(20)即ち計測セ
ンサ(21)を取り付ける(ステップS3)。
次に、操作盤(60)を介してプログラム名及び倣いの
タイプを入力すると共に、ティーチングボックス(70
)を介して特異線Tの始点Ps、方向指示点Po及び終
点PB(第4図参照)を手動操作で入力し、倣い動作用
の初期設定を行う(ステップS4)、このときの各点P
s、Po及びPBは、可視光線の照射等によりオペレー
タの視覚で決定されるが、多少の誤差を含んでいても差
し支えない。
次に、操作盤(60)の起動ボタン(図示せず)を押し
て(ステップS5)、自動ティーチング用のウィービン
グ動作を実行させる(ステップS6)。
このとき、計測センサ(21)からのレーザ光の照射点
を始点psから方向指示点POに対して直角方向に移動
させ、特異線Tとの交点P+を検出してから所定量移動
した点を第1のウィービング点q、とする。そして、始
点Psと第1のウィービング点Q1とを結ぶ直線に沿っ
て折り返しく図面上では、便宜的に離間させて示すが交
点P1′は交点PIと一致する)、所定量移動した点を
第2のウィービング点Q2とする。このウィービング幅
llIDは通常Icm程度である。
こうして、最初のウィービング点q、及びQ2により、
特異線Tに対する第1の交点P、を検出する。
次に、方向指示点PDに向けて傾斜しながら次のウィー
ビング点Q、に移動し、更に、Q4、q9、・・・、Q
n+1と順次折り返して特異線Tとの各交点P2〜Pn
を検出していく。このウィービング動作は、ウィービン
グ点Qn及びQn++により終点PBの近傍の交点Pn
を検出した時点で終了する。
もし、第1回目のウィービング動作で特異線Tとの交点
P、が検出されなければ、方向指示点pDに向けてわず
かに傾斜させて折り返し、交点P、を検出したときの一
対のウィービング点をql及びq2とする。又、始点P
Sと終点PBとが一致する場合は、初期の特異線Tとの
交点P1、P7、・・・を所定数検出するまでウィービ
ング動作を停止させないようになっている。
次に、上記ウィービング時の駆動信号M及び特異線位置
座標信号Cを得るための動作について、第2図を参照し
ながら詳細に説明する。
まず、特異線高さ検出処理手段(81)は、高さ検出信
号H及び特異線検出信号りに基づいて、センサヘッド(
20)の先端から特異線Tま−での高さに相当する特異
線高さ信号Uを出力する。即ち、特異線Tではレーザ光
が反射されず、計測センサ(21)がセンサヘッド(2
0)から特異線Tまでの実際の距*<高さ)は検出でき
ないので、特異線Tの両側の近傍でのワークまでの高さ
に基づいて、特異線Tの中心までの高さを演算する。
現在位置演算処理手段(82)は、特異線高さ信号U及
び位置検出信号りに基づいて、特異lUTの交点Piの
3次元位置及び立体的姿勢を示す特異線位置座標CSを
演算する。この特異線位置座標CSは、特異線位置座標
記録手段(83)即ちメモリ(42)内に順次格納され
、特異線Tの各交点P1〜Pnに対応する一連の特異線
位置座標信号Cとしてデータ処理部(50)に出力され
る。
一方、目標位置演算処理手段(85)は、特異線位置座
標CS及び特異線高さ信号Uに基づいて、1つのウィー
ビング点Qiから次のウィービング点Qi++に移動し
て確実に特異線Tとの交点Piを検出するため、基本的
なウィービングパターン−Pを演算処理し、各ウィービ
ング点q、〜Qn++に対応するウィービング座標信号
Wを共有メモリ(44)を介してNC制御部(30)に
順次出力する。
軌跡補間手段(91)は、ウィービング座標信号Wに基
づいて、1つのウィービング点Qiから次のウィービン
グ点Q!++までの間の複数のサンプリング点q1〜q
+m(例えば、101Iのウィービング幅−〇に対し、
約20ポイント)の各座標を補間して求め、補間位置座
標信号Aとして高さ補正制御手段(92)に出力する。
高さ補正制御手段(92)は、補間位置座標信号A及び
高さ検出信号Hに基づいて、センサヘッド(20)の移
動中でも受光位置が計測センサ(21)の計測範囲内と
なるように、センサヘッド(20)からワークまでの高
さを一定に保つための高さ補正信号Bを出力する。これ
ら軌跡補間動作及び高さ補正動作においては、メモリ(
32)が−次記憶、用に用いられる。
位置制御手段(93)は、高さ補正信号B及び位置検出
信号りに基づいて、加工機本体(10)に設けられたセ
ンサヘッド(20)を移動させるための駆動信号Mをモ
ータ部(11)に出力する。
以上のように、逐次演算されるウィービング点Qi及び
前回の交点Pi−,に基づいて、次のウィービング点Q
i++が演算される。従って、センサヘッドク20)か
らワークまでの高さを一定に保ち且つセンサヘッド(2
0)のワーク面に対する角度を垂直に保ちながら、確実
に特異線Tを追跡してウィービング動作し、特異線T上
の交点P1〜Pnが検出されていく、もし、ティーチン
グ動作中に特異線Tの追跡が不可能となったときは、ア
ラーム(Ig示せず)が作動するので、適宜手動モード
に切り換えたり、追跡可能な特殊ウィービングモードに
切り換えることができる。
終点PBの近傍の特異線Tの交点Pnが検出されて、P
 l−P nに対応する特異線位置座標信号Cの検出が
−通り終了すると、一連の特異線位置座標信号Cは検出
データとしてデータ処理部(50)に伝送される(ステ
ップ57)0次に、倣い動作が終了したか否かを判別し
くステップS8)、もし終了していなければ再び初期設
定ステップS4に戻って前述の動作を繰り返し、終了し
ていれば加工機本体(10)のヘッド取り付け部(1)
に加工ヘッド(図示せず)を取り付ける(ステップS9
)。
データ処理部(50)は、特異線位置座標信号Cに基づ
いて、特異線Tに沿ってワークを加工するための加工プ
ログラムRを演算し、これを伝送インタフエース(34
)を介してNC1718部(30)内の不揮発性メモリ
(33)に格納する(ステップ5tO)、この加工プロ
グラムRは、不必要な検出データCが間引かれた必要最
小限のデータ量から得られるようになっている6例えば
、特異線Tが直線近似できる場合は、両端の2点の座標
のみが加工プログラムRに用いられる。
以下、前述と同様に、NC制御部(30)は、加工プロ
グラムRに従う駆動信号Mにより加工機本体(10)を
駆動し、所定の溶接又は切断加工動作を実行する(ステ
ップ5ll) 。
尚、上記実施例では、信号処理ユニットの制御信号を用
いて特異線検出信号りとしたが、光量信号をそのまま特
異線検出信号としてもよい。
又、センサヘッド(20)をヘッド取り付け部(1)に
設けたが、加工ヘッドの近傍に計測センサ(21)のみ
を設けて加工ヘッドから選択的に放射される可視光線を
受光するようにしてもよい、この場合、センサヘッド(
20)の取り付け動作は不要となる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、加工機本体に設けられ
た計測センサから入力される高さ検出信号及び特異線検
出信号と加工機本体から構成される装置検出信号とに基
づいて、加工線に対応する特異線位置座標信号を出力す
ると共に特異線を検出するためのウィービング座標信号
をNC制御部に出力する倣い計測演算部と、特異線位置
座標信号に基づいて、ワークを加工するための加工プロ
グラムをNC制御部に出力するデータ処理部とを備え、
わずかな初期設定により計測センサが自動的に加工線上
の特異線を追跡しながらティーチング動作を行うように
したので、ティーチング労力が省けると共にティーチン
グ時間が短縮できるワーク加工装置が得られる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は第1図内のN C$II御部及び倣い計測演算部を示
す機能ブロック図、第3図はこの発明の一実施例の動作
を説明するためのフローチャート図、第4図はこの発明
によるウィービング動作を示す説明図、第5図は従来の
ワーク加工装置に用いられる一般的な加工機本体の軸構
成を示す概略斜視図である。 (1)・・・ヘッド取り付け部 (10)・・・加工機本体   (loa)・・・アー
ム(21)・・・計測センサ   (30)・・・NC
制御部(40)・・・倣い計測演算部 (50)・・・
データ処理部(81)・・・特異線高さ検出処理手段(
82)・・・現在位置演算処理手段 (83)・・・特異線位置座標記録手段(84)・・・
ウィービングパターン発生手段(85)・・・目標位置
演算処理手段 (91)・・・軌跡補間手段 (92)・・・高さ補正制御手段 (93)・・・位置制御手段 T・・・特異線       M・・・駆動信号H・・
・高さ検出信号    D・・・特異線検出信号L・・
・位置検出信号    U・・・特異線高さ信号CS・
・・特異線位置座標 C・・・特異線位置座標信号 R・・・加工プログラム
HP・・・ウィービングパターン W・・・ウィービング座標信号 A・・・補間位置座標信号   B・・・高さ補正信号
q1〜Qn+1・・・ウィービング点 ps・・・始点
PD・・・方向指示点      2日・・・終点向、
図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 *蛸 ノ辷メl←           リ W)3図 Q、NQn÷1 : ライ−げ一ヂ、セ。 Ps:  飴色 PD   方向fli示焦 PE、終た。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アーム先端にヘッド取り付け部を有し且つワーク
    の加工線に沿って移動する加工機本体と、この加工機本
    体を駆動するための駆動信号を出力するNC制御部と、
    前記ヘッド取り付け部に設けられ前記ワークまでの高さ
    を示す高さ検出信号と前記加工線に設けられた特異線の
    存在を示す特異線検出信号とを出力する計測センサと、
    前記高さ検出信号及び前記特異線検出信号と前記加工機
    本体から入力される前記計測センサの位置を示す位置検
    出信号とに基づいて、前記特異線の位置を示す特異線位
    置座標信号を出力し且つ前記特異線を検出するために用
    いられるウィービング座標信号を前記NC制御部に出力
    する倣い計測演算部と、前記特異線位置座標信号に基づ
    いて、前記ワークを加工するための加工プログラムを前
    記NC制御部に出力するデータ処理部とを備え、ティー
    チング時に、前記特異線の始点、方向指示点及び終点を
    初期設定することにより、前記ヘッド取り付け部が前記
    特異線を自動的に倣っていくことを特徴とするワーク加
    工装置。
  2. (2)倣い計測演算部は、高さ検出信号及び特異線検出
    信号に基づいて計測センサから特異線までの高さを示す
    特異線高さ信号を出力する特異線高さ検出処理手段と、
    前記特異線高さ信号と加工機本体からの位置検出信号と
    に基づいて、前記特異線の3次元位置を示す特異線位置
    座標を出力する現在位置演算処理手段と、前記特異線位
    置座標を順次記録してデータ処理部に特異線位置座標信
    号を出力する特異線位置座標記録手段と、予め格納され
    たウィービングパターンを発生するウィービングパター
    ン発生手段と、前記ウィービングパターン、前記特異線
    位置座標及び前記特異線高さ信号に基づいて、NC制御
    部にウィービング座標信号を出力する目標位置演算処理
    手段とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のワーク加工装置。
  3. (3)NC制御部は、倣い計測演算部からのウィービン
    グ座標信号に基づいて、1つのウィービング点から次の
    ウィービング点までの軌跡を補間した補間位置座標信号
    を出力する軌跡補間手段と、前記補間位置座標信号及び
    計測センサからの高さ検出信号に基づいて高さ補正信号
    を出力する高さ補正制御手段と、前記高さ補正信号及び
    加工機本体からの位置検出信号に基づいて、前記加工機
    本体を駆動するための駆動信号を出力する位置制御手段
    とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載のワーク加工装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013255947A (ja) * 2000-08-29 2013-12-26 Stx Finland Oy 溶接設備および溶接方法

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JP2542598B2 (ja) 1996-10-09

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