JPS63252672A - 溶接プログラムの編集方法および装置 - 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】 「産業上の利用分野］ 本発明は消耗性電極を用いる自動アーク溶接機における
溶接プログラムの１λ４集方法および装置に関し、一層
詳細には、自動アーク溶接ロボットの溶接プログラムを
作成する際、先ず、ティーチングボックスにより求めた
ロボットの動作教示基準点データとしての動作データを
得、次に、当該動作教示基準点データをロボットコント
ローラから溶接プログラム編集装置に転送し、次いで、
当該溶接プログラム編集装置により少なくとも予め定め
られた溶着判断処理に係るプログラムを１１？工記動作
教示基準点データを基に鯛集合成し、その後、当該編集
後のプログラムに係るロボット動作データをロボッ１−
コン１へローラに転送して実際の溶接プログラムとして
使用に供することを可能とする自動アーク溶接ロボット
の溶接プログラムの編集方法および装置に関する。

Ｌ発明の背景〕 従来、ティーチング／プレイバック方式のアーク溶接ロ
ボットにおいては、ティーチングボックスからのリモー
トコントロールにより実際にロボットマニピュレータの
エンドイフェクタを所望の位置まで移動させ、このエン
ドイフエクタ、すなわち、溶接トーチの全ての作用点、
例えば、ウィービングスポット溶接においてはその全て
のウィービングスポット溶接点と停止点および移動速度
等をロボットコントローラ内のメモリにロボット動作デ
ータとして記１、αさせている。

ところで、溶接用消耗性電極芯線（以下、溶接芯線とい
う）を送給してアークを発生させワークを溶接する自動
アーク溶接方法では、溶接が正常の時には溶接芯線とワ
ークとの間にアークが発生して溶接が進行するが、特に
、溶接開始時や溶接終了時には溶接芯線とワークとが溶
着してしまう場合がある。この結果、次なる溶接に必要
なアークの発生が得られない。このように、溶接芯線と
ワークとが溶着した状態では溶接トーチを移動させて溶
接を行おうとすると溶接ロボットはワークを牽引するこ
とになり、それによってワークの変形、ワークの変位を
惹起し、また、場合によってはロボット自体の破損に繋
がる虞が存在している。

そこで、従来の自動溶接ロボットの溶接プログラムデー
タを作成する際にはこのようなワークと溶接ロボットの
溶接芯線との溶着判断を看過しないで次工程に進める処
理として夫々の溶接動作点を教示する際に溶着処理判断
工程、すなわち、 ■　溶着しているか否か、 ■　溶着している場合には次の教示点に移動せずに溶断
処理を行う。

等の工程を基本とする処理命令をティーチングボックス
により教示している。

然しなから、該るティーチング方法においては全ての動
作点に対して溶着判断処理工程を教示する必要がある場
合、通常、教示点が非常に多くなる。その上、同じ動作
パターンを繰り返して動作させる場合であっても、ティ
ーチングボックスにより忠実に繰り返して動作を教示し
なければならない。そのために、溶接部位の増加に伴い
ティーチング時間が幾何級数的に増加することになり、
結果として溶接コストを著しく上昇させる主因の１つと
なっている。

一方、この方法の改善を目的として、グラフィックディ
スプレイを含む画像処理装置にワークの形４にモデルデ
ータとロボットのモデルデータとを入力して前記グラフ
ィックディスプレイ上で動作のシミュレーションをしな
がらロボットの動作データを得るようにした方法も存在
している。

然しなから、この方法で得られたロボット動作データを
活用するためには、ワークを実際の加工に供する前に予
め実物のワークの位置、寸法等の値と設計上の値（前記
形状モデルデータに対応する値）との間に誤差等が存在
しないように調整しておかなければならない。例えば、
この種の誤差には自動車の車体加工の際のプレス溶接等
で生じる加工誤差やロボットそのものの組立精度の誤差
、並びにロボットのバックラッシュ、その他ワークの位
置決め精度に基づく誤差等が存在している。

そこで、画像処理装置内でティーチングしたロボット動
作データが、実際、ワークに正確に適合しているか否か
を判定するために、必ず１ステツプ毎にプレイバック動
作させ、ｒｌＷ　認しなければならない。その際、通常
は全ティーチング点が不適当であることが多く、この確
認の段階で修正ティーチングを行うと共に全動作データ
の補正をしなければならない。従って、作業時間が多く
かかるという欠点はこの方法においても回避することが
出来ない。

［発明の目的１ 本発明は）１７Ｉ記の不都合を克服するためになされた
ものであって、ワークに対するロボットの動作の基準と
なる、通常、複数の教示基準点だけをティーチングボッ
クスの指令によって当該ワークとロボットとの相対値と
して教示しておき、該教示基準点を基としたワークに対
する作業、例えば、溶着判断処理工程の教示については
ＣＲＴ表示装置とパソコン等から構成される本発明に係
る編集装置を用いて、前記教示基準点データに対して予
め前記編集装置によって作成された溶着判断処理工程に
係るデータを編集し、その編集データをロボットコント
ローラに転送することにより、ロボットコンＩ・ローラ
を介してロボットを作動させる際、溶接開始点および終
了点には必ず溶着判断処理工程を実行させ、これによっ
て、作業精度のよい、しかもティーチング時間を大幅に
短縮することを可能とするアーク溶接ロボットの溶接プ
ログラムの編集方法および装置を従供することを目的と
する。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はロボットコント
ローラによって作動する自動アーク溶接ロボットの溶接
プログラムの編集方法であって、ティーチングボックス
によって溶接動作基準点を教示する第１の工程と、当該
溶接動作基準点に係るデータをロボットコントローラか
らプログラム編集装置に転送する第２の工程と、前記プ
ログラム編集装置内で前記溶接動作基ｆＶ点データに予
めプログラム編集装置内で作成してある溶着判断処理プ
ログラムを編集付加しロボットの動作データとする第３
の工程と、当該ロボット動作データをプログラム編集装
置から前記ロボットコントローラに転送する第４の工程
を含むことを特徴とする。

さらに、本発明はロボットコントローラによって作動す
る自動アーク溶接ロボットの溶接プログラムの編集装置
であって、ロボットコントローラとプログラム編集装置
とを実質的に接続して、ティーチングボックスによって
教示した溶接動作基準点に係るデータとプログラム編集
装置内で作成した溶着判断処理プログラムに係るデータ
とを編集合成してロボットの実際の動作データとして使
用するよう構成することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る溶接プログラムの編集方法について
これを実施するための装置との関係において好適な実施
態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

第１図は本発明を実施するための装置の概略構成図であ
って、その中、参照符号１０は本発明に係るロボットの
プログラム作成システムの概略構成を示す。当該ロボッ
トのプログラム作成システム１０は、基本的には、プロ
グラム編集装置１２とティーチングボックス１４に付属
する摸作パネル１６と、ロボットコントローラ１８およ
び実際にワークの溶接作業等を実行するロボット２０と
からなる。

ここで、プログラム編集装置１２は、第２図に示す機能
ブロック図からも諒解されるように、カラーＣＲＴ等の
表示手段からなるカラーディスプレイ２２と、演算装置
２４と、図形情報等を記憶する記憶手段、例えば、フロ
ッピィディスクドライブ装置（ＦＤＤ）２６および指示
手段であるマウス２８およびマウス２８の移動テーブル
２９とを含む指示装置３０からなる。

次に、前記プログラム編集装置１２は光ファイバを利用
した接続ケーブル３１を介して操作パネル１６に組み込
まれている中継２Ｓ３２の一方の端子に接続され、当該
中継器３２の他方の端子には光ファイバを利用した接続
ケーブル３４を通じて前記ロボン１−コントローラ１８
に接続されている。

この場合、前記ティーチングボックス１４は接続ケーブ
ル３６を介し前記ロボットコントローラ１８に接続され
ている。そして、当該ロボットコントローラ１８は接続
ケーブル４０を介してロボット２０に接続されると共Ｇ
こ、当該ロボット２０のアーム部の先端には所望の作業
を遂行するエンドイフエクタ、例えば、溶接トーチ４２
が取り付けられ、当該溶接トーチ４２がワークに対し溶
接等の加工処理を行う。ロボット２０および溶接トーチ
４２の駆動制御は前記ロボットコントローラ１８により
行われる。

本実施態様に係る溶接プログラムの編集方法を実施する
ための装置は基本的には以上のように構成されるもので
あって、次にその作用並びに効果についてミグスボッＨ
Ｗ接を例として以下詳細に説明する。

先ず、第１ステツプとして操作パネル１６内の図示しな
い切換キーをティーチングボックス１４によりロボット
コントローラ１８を介してロボット２０を動作させて教
示する、所謂、スタンドアロンモードに設定する。この
場合、溶接トーチ４２の先端を第３図に示すワーク４６
ａ、４６ｂの中、溶接面４Ｇａに対して垂直になるよう
に初期設定する。そして、溶接トーチ４２の芯線の先端
４２ａを第３図に示す所望のミグスポット点ａ。、ｂｏ
ｓｃｏおよびｄｏの中心に合わせる。そこで、ミグスポ
ット点ａＯ、ｂｏ　、Ｃｏおよびｄｏに溶接開始指令（
ＦＯＯｌｏ）の教示をする。これらの溶接開始教示基準
点ａ。、ｂｏ、Ｃｏおよびｄｏの位置の教示はティーチ
ングボックス１４を用いてロボット２０を実際に操作し
てティーチングする。以上述べた溶接開始教示基？Ｊｕ
点の位置の教示に係るジョブを親ジョブと称する。

次に、前記教示基準点ａ。％　ｂｏ　％　ｃｏおよびｄ
。に係る親ジョブに対して本発明に係るプログラム編集
装置１２を用いてウィービングスポットパターンに係る
ジョブあるいは溶着判断処理ジョブ、溶断処理ジョブ等
の子ジョブを挿入するために操作パネル１６の図示しな
いモード切換キーをプログラム編集装置１２側に切り換
える。

このプログラム編集装置１２によるプログラムの作成モ
ードをスレーブモードと称する このスレーブモートにおいて、プログラム編集装置１２
の指令により前記教示基準点データに係る親ジョブはロ
ボットコントローラ１８から中継器３２を介してプログ
ラム編集装置１２のＦＤＤ２６に記憶格納される。

次いで、子ジョブに係るウィービングスポットパターン
および溶着判断処理工程の親ジョブへの編集挿入手順に
ついて説明する。なお、本発明に係るプログラム編集装
置１２はウィービングパターンあるいはウィービングス
ポットパターンを作成することが可能であり前記親ジョ
ブへの子ジョブ編集挿入工程を説明する前に当該ウィー
ビングスポットパターンの作成工程を例として説明する
。

この場合、先ず、プログラム編集装置１２のカラーディ
スプレイ２２上に第４図に示すウィービングパターン設
定のための基本パターンを表示させる。ここで、矢印カ
ーソル５０は第５図にその概略形状を示すマウス２８の
操作により移動し、本発明に係るプログラム編集装置１
２のオペレーションは全て当該マウス２８で実行される
。マウス２８を移動テーブル２９上を図の矢印Ｕ、Ｌ、
ＲおよびＤ方向に移動させることによって第４図に示す
矢印カーソル５０が同期して夫々の方向に移動する。こ
の場合、カラーディスプレイ２２の右側に表示された動
作状態、すなわち、アークを飛ばしながら移動する場合
の溶接開始（ＷεＬＤ−ＩＮＧ　ＯＮ）、空走する場合
の溶接停止（ＷＥＬＤＩＮＧＯＦＦ）およびパターン作
成を終了する場合の教示終了（ＥＮＤＴＥＡＣｌｌ）の
メニューはマウス２８のライトボタンＲＢを押すことに
より選択出来、一方、その動作状態を左側の同心円パタ
ーンの中にヒツトするためには所望の点に矢印カーソル
５０を移動させ、レフトボタンＬＢを押せばよい。第４
図に示すカラーディスプレイ２２上の同心円Ｒ１、Ｒ２
）Ｒ３およびＲ４はウィービングスポットの揺動パター
ンの基準半径に係る同心円である。このように、マウス
２８と矢印カーソル５０とを用いてウィービングスポッ
トパターンを設定出来る。

上述の動作の実行により前記記憶手段であるＦＤＤ２６
に記憶されたウィービングスポットに係る加工データの
例を第６図に示す。

第６図はミグスポット溶接におけるウィービングスポッ
トパターンの例であって、第６図ａ乃至Ｃの夫々が１個
のウィービングスポットパターンを表し、夫々の図中の
微小円間、例えば、第６図ａにあっては丁で、て■、■
π間がアークを飛ばしながらの実際の溶接個所を示して
いる。第６図ａにおいて、点線で示すＡ点からＢ点に係
る区間ＡＢは空走１υ１間である。また、夫々のウィー
ビングスポットパターンに付された符号Ａは夫々のウィ
ービングスポットパターンの溶接開始基準点を示す。

そこで、次に、前記ティーチングボックス１４で得た教
示基準点ａ、、　、ｂｏ　、Ｃｏおよびｄ。

の座標値に係る親ジョブと上記のステップで作成したウ
ィービングスポットパターンデータの子ジョブの中、最
適とされるものをワークの位置や厚み等に基づいて選択
し、前記教示基準点ａｏＳ　ｂａ−、Ｃ６およびｄｏと
当該選ｉＪりしたウィービングスポットパターン溶接開
始点Ａの座標値（標準加工データ）とを対応付けながら
編集する。この場合、若し、適切なウィービングスポッ
トパターンデータがない場合には、その場でマウス２８
を使って所望のウィービングスポットパターンを作成し
、その後、この新しいウィービングスポットパターンデ
ータの溶接開始基準点Ａと前記教示基準点ａｏ乃至ｄ。

を対応させればよい。以上がウィービングスボツｌ、パ
ターンの作成および親ジョブへの子ジョブの編集方法に
係る説明である。

次に、溶接点に係る溶着判断処理工程についてのプログ
ラム挿入方法について述べる。この場合のプログラム、
すなわち、子ジョブの例を第７図に示す。

第７図すのプログラムは第６図ａに対応するウィービン
グスポットの例に係る溶着判断、溶断処理工程を挿入し
たものであって、第７図ａに示すウィービングパターン
に四角で囲繞表示した符号国、（２）、■、困は、夫々
前記第６図ａのＢ、Ｃ，Ｄ、Ｅ点および第７図すのプロ
グラムステップ■、■、■、［相］の先頭の数字１．２
．３．４と対応する。

第７図すに示すプログラムにおいて、前記プログラムス
テップ■、■、■、［相］は前記第６図に示す微小円Ｂ
、Ｃ，Ｄ、Ｈにおいてアークを発生する点の動作命令で
ある。プログラムステップ■と■は溶接の最初の工程で
は実行されず、プログラムステップ■の溶接工程で初め
てアークが発生される。若し、プログラムステップ■で
溶着が発生すると、溶着表示ランプ（図示せず）が点灯
すると同時にプログラムステップ■からプログラムステ
ップ■ヘインデックスジッヤンプする。そして、溶着し
た芯線を溶断するため、プログラムステップ■で溶着解
除ジョブ２２０にジョブジャンプし、芯線を溶断する。

このジョブ２２０の内容を第８図に示す。このジョブ２
２０は溶着した芯線を溶断するまで終了しないようなイ
ンストラクション構成になっている。

すなわら、パターン動作の子ジョブのプログラムステッ
プ゛■からジョフ゛ジャンプして（るとｉ古着した芯線
を溶断するために溶断に係る溶接条件の規定されている
プログラムステップ［相］の規定の基にプログラムステ
ップ■でアークを発生する。この時、溶着表示ランプ（
図示せず）は消灯される。芯線とワークの溶着確認のた
めにプログラムステップ［相］でアークを発生した時、
若し、再度溶着が発生していると溶着ランプが点灯され
プログラムステップ［相］で再度プログラムステップ■
にインデンクスジャンプし、再度溶着した芯線を溶断す
るためアークが発生される。つまり、再度プログラムス
テップ■でアークが発生され、この時、溶着表示ランプ
は消灯される。このインストラクション構成により正常
にアークが発生するまでは次のステップに進むことはな
い。そして、溶接点Ｂ、Ｃ，ＤおよびＥと溶接か進行す
るとプログラムステップ■でアークの発生が停止する。

この時、溶着が発生するとプログラムステップ＠で溶着
解除ジョブ２２０にジョブジャンプし、溶着した芯線を
溶断してプログラムステップ０に戻り子ジョブを終了す
る。なお、前記溶断に係る溶接条件の規定されているプ
ログラムステップ 断条件はさらに子ジョブで所望の条件に設定可能である
。

そこで、第７図す，ｃに示す溶着処理判断プログラムを
前記ティーチングボックス１４を利用して作成した教示
基準点ａｏ　、ｂｏ　％　Ｃｏおよびｄｏを含むロボッ
ト動作データに挿入してロボット動作データを得る。こ
の場合、編集の終了した前記プログラムデータをプログ
ラム編集装置１２の座標変数から実際に溶接ロボットを
動作させるロボット座標変数に変換し、これをロボット
動作データとしてロボットコントローラ１８のメモリ内
に中継器３２を経由して記憶させる。

その後、操作パネル１６上の切換キー（図示せず）をス
レーブモードからスタンドアロンモードに切り換えてお
く。

このようにして得られた教示基準点を含むロボット教示
データは実際のワークに対して正確に規定された教示基
準点に基づき作成されているので全体として非常に正確
なデータとなることは容易に諒解されよう。

次に、上述のようにして得られたロボットの動作データ
に基づくロボットの溶接トーチ４２の動作軌跡の例を示
そう。

第８図はその好適な例であって、参照符号ａ０、ｂｏ、
ｃｏおよびｄ。の各点は教示基準点であり、参照符号ａ
Ｉ，ａｔ　、”’ｄ３　、ｄ４間等の実線の矢印はアー
クを発生しながら溶接を実行する区間を示している。本
図の例においては、ティーチングボックス１４によって
教示した基４ち点は４点（ａｏ乃至ｄ。）であり、編集
装置で編集したウィービングスポットに係る動作点（微
小円）は１９点であり、子ジョブ２２０に係る溶着溶断
処理点（ａ＋　、ａｍ　、ｂｏ、Ｃｏ、ｄｏ）は５点存
在している。また、参照符号６０乃至６７によって溶接
トーチ４２の動作軌跡を示し、これは溶接トーチ４２が
点線で示す矢印方向に進行することを示唆している。

そして、ロボットコントローラ１８に格納されているロ
ボット動作データに基づくワークに対する溶接作業は操
作パネル１６の図示しない実行キーの操作により遂行さ
れる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ティーチング作
業に熟練を要し且つ繁忙を極めるウィービングスポット
パターンに係るプログラムの作成および溶着溶断判断処
理に係るプログラムの作成をティーチングボックスによ
って教示することなしにプログラム編集装置において作
成することを可能としている。実際、ティーチング作業
によって得られる少数の教示基準点データとプログラム
編集装置から得られるウィービングスポットプログラム
と溶着判断処理プログラムとをプログラム編集装置を利
用して編集合成出来るため、結果として、従来技術に比
べて大幅に短い時間でロボットの動作データを得ること
が出来る。その上、万一、作業の改廃が生じた場合でも
編集装置のディスプレイを利用した処理により容易にロ
ボット動作の修正が可能どなり、従って、全体としてテ
ィーチング時間を大幅に低減出来る効果を奏する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の概略構成図
、 第２図は本発明方法を実施するための装置の概略ブロッ
クダイアグラム、 第３図は本発明方法に係る教示基準点取得のための模式
図、 第４図は本発明方法に係るウィービングスポットパター
ンを作成するだめのディスプレイ表示図、 第５図は本発明方法を実施するための装置のオペレーシ
ョンに係るマウスの模式図、第６図は本発明方法を実施
するための装置によって得られるウィービングスポット
の例を示す説明図、 第７図はウィービングスポットに係る溶着判断処理のプ
ログラム、 第８図は本発明方法を実施するための装置に係る作用の
説明に供する溶接トーチの動作軌跡を示す模式図である
。 １０・・・ロボットのプログラム作成システム１２・・
・プログラム編集装置 １４・・・ティーチングボックス　１６・・・操作パネ
ル１８・・・ロボットコントローラ　２０・・・ロボッ
ト２２・・・カラーディスプレイ　　２４・・・演算装
置２６・・・Ｆ　Ｄ　Ｄ　　　　　　　　　２８・・・
マウス３０・・・指示装置　　　　　　　３１・・・接
続ケーブル３２・・・中継器 ３４．３６．４０・・・接続ケーブル　４２・・・溶接
トーチ４６ａ、４６　ｂ　＝・・ワーク ＦＩＧ、６ Ｆ ′００ ′００ ′００ ′００ ＦＯＩｌｏ　　　　　・− Ｊ　ｌ　６／２２０／　Ｉ　６　。 １ミ０１ −　−　−■　　　　　　Ｊ０９　　　　　　−−　−
−−　■〜−−−■　　　　　　ＨＩＯ／ｌ　　　　−
■■　　　　　　Ｆ　ＯＯ／　ｌ　６　　　　　　　　
　　　　＠１１　　　−　■　　　　　　Ａｏｏｌｏ、
５　　　−　　　　　。 ■　　　　　　ＦＯＩｌｏ　　　　　　　　　　　　＠
）−■　　　　　　ＪＩＯ／ｌ／１６４　−−　・　　
　　［相］■　　　　　　Ｆ、０１　　　　　　−　・
−＠・　−一　■ ■　　　　　　　　　ジョブ２２０ ［相］ ■ １　　　　　　＠ ＠

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットコントローラによって作動する自動アー
   ク溶接ロボットの溶接プログラムの編集方法であって、
   ティーチングボックスによって溶接動作基準点を教示す
   る第１の工程と、当該溶接動作基準点に係るデータをロ
   ボットコントローラからプログラム編集装置に転送する
   第２の工程と、前記プログラム編集装置内で前記溶接動
   作基準点データに予めプログラム編集装置内で作成して
   ある溶着判断処理プログラムを編集付加しロボットの動
   作データとする第３の工程と、当該ロボット動作データ
   をプログラム編集装置から前記ロボットコントローラに
   転送する第４の工程を含むことを特徴とする溶接プログ
   ラムの編集方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、溶着
   判断処理プログラムは消耗性電極芯線とワークが実質的
   に溶着しているか否かを判断する第１の工程と、溶着し
   ている場合には溶断処理を遂行する第２の工程とからな
   る溶接プログラムの編集方法。
3. （３）ロボットコントローラによって作動する自動アー
   ク溶接ロボットの溶接プログラムの編集装置であって、
   ロボットコントローラとプログラム編集装置とを実質的
   に接続して、ティーチングボックスによって教示した溶
   接動作基準点に係るデータとプログラム編集装置内で作
   成した溶着判断処理プログラムに係るデータとを編集合
   成してロボットの実際の動作データとして使用するよう
   構成することを特徴とする溶接プログラムの編集装置。
4. （４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、溶着
   判断処理プログラムは消耗性電極芯線とワークが実質的
   に溶着しているか否かを判断するプログラムと、溶着し
   ている場合には溶断処理するプログラムとを含む溶接プ
   ログラムの編集装置。