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    公开号:WO1989007507A1
    申请号:PCT/JP1989/000119
    申请日:1989-02-06
    公开日:1989-08-24
    发明作者:Toru Mizuno；Shigehiro Morikawa
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B23K9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] ウイ一ビング溶接方法
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 簡単な教示に基づいてウイ一ビング溶接を 実行可能なウイ一ビング溶接方法に関する。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 消耗電極式アーク溶接ロボッ ト において、 溶接 ト ーチ をワークの閲先内で溶接線横断方向に揺動させつつ溶接 線に沿って移動ざせてウ ィ ービング溶接を行う こ とは公 知である。 これを行うには、 溶接 ト ーチの先端が移動す べき面 （以下、 ウィ ー ビング振り面という） を教示する 必要がある。 従来、 開先中心線に合致する 目標溶接線の 始点および終点ならびに目標溶接線上にない別の一点を 教示し、 あるいは、 目標溶接線および該目標溶接線とゥ イ ーピング振り面とがなすべき角度を教示する こ とによ り、 このウィ ー ビング振り面を教示している。 しかし、 斯かる教示方法は煩雑である。 そ して、 目標溶接線が直 線または円弧よ り夫々なる複数の区間を含む場合には、 複数の区間の夫々についてウィ ー ビング振り面を同様に 教示している。 従って、 煩雑さが増す。 また、 ワーク加 ェ誤差. ロボッ ト に対するワークのセッティング誤差， 溶接中の熱歪み等に起因して開先中心線からの目標溶接 線のずれが生じ る と、 目標溶接線に 、つて溶接 ト ーチを 運転したと しても、 溶接 ト ーチの実際の作動軌跡すなわ ち実際溶接線が開先中心線からずれる。 この場合、 溶接 方向を修正して実際溶接線の開先中心線からのずれを是 正できるものの、 溶接線の夫々の区間のウィービング振 り面を予め教示しているため、 正確な溶接が行えない。
    [0007] 発 明 の 開 示
    [0008] 本発明の目的は、 直線および円弧の組合せからなる複 雑な溶接線を含む各種溶接線について、 簡単な教示に基 づいてウィービング溶接を正確かつ連続的に実行可能な ウィービング溶接方法を提供することにある。
    [0009] 上述の目的を達成するため、 本発明のウィービング溶 接方法は、 目標溶接線を教示する工程 （ a ) と、 溶接ト ーチの姿勢を検出する工程 （ b ) と、 前記教示ざれた目 標溶接線および前記検出された溶接ト ーチの姿勢に基づ いて、 前記目標溶接鎳を橫断しかつ該目標溶接線に垂直 な第 1 の平面と前記溶接ト ーチの軸線に垂直な第 2の平 面とが交差する線を含みかつ前記目標溶接線に並行なゥ ィ一ビング振り面を決定する工程 （ c ) と、 前記ト一チ の先端が前記ウィ ービング振り面上を移動するように、 前記ト ーチを前記目標溶接線を横断する方向にかつ前記 目標溶接線に閬して所定幅で揺動させつつ前記目標溶接 線に沿って移動させる工程 （ d ) とを備える。
    [0010] 目標溶接線が直線または円弧から夫々なる複数の区間 を含む場合、 各該区間毎に前記工程 （ a ) ないし （ d ) を実行し、 好ま し く は、 溶接すべきワークの閲先中心線 からの前記目標溶接線のずれを補正する工程 （ e ) と、 各前記区間における補正の量を積算する工程 （ f ) と、 各前記区間についての前記目標溶接線を当該区間に先立 つ区間についての前記積算補正量に基づいて補正するェ 程 （ g ) とを実行する。
    [0011] このよ うに、 本発明は、 教示ざれた目標溶接線および 検出された溶接 ト ーチの姿勢に基づいて決定され、 かつ、 目標溶接線を横断しかつ該目標溶接線に垂直な第 1 の平 面と溶接 ト ーチの軸線に垂直な第 2の平面とが交差する 線を含みかつ目標溶接線に並行なウィ ー ビング振り面上 を ト ーチ先端が移動する ように、 ト ーチを目標溶接線を 横断する方向にかつ目標溶接線に関して所定幅で揺動さ せつつ目標溶接線に沿って移動させるよ う にし、 また、 目標溶接線が各々が直線または円弧からなる複数の区間 よ りなる場合、 各該区間毎にこれを実行し、 好ま し く は、 各区間についての目標溶接線を、 当該区間に先立つ区間 の各々における、 ワーク開先中心線からの目標溶接線の ずれに対応する補正量の積算値に基づいて補正するよう にしたので、 直線および円弧の組合せからなる複雑な溶 接線を含む各種溶接線について、 簡単な教示に基づいて ウィ ー ビング溶接を正確かつ連続的に実行可能である。
    [0012] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0013] 第 1 図は本発明のウィ ービング溶接方法の作動原理を 示す概略斜視図、 第 2図は本発明の一実施例によ るウイ 一ビング溶接方法が適用ざれる溶接ロボッ ト の要部を示 すプロッ ク図、 第 3図は第 2図の溶接ロボッ ト によ り実 行される制御プログラムのフローチャー ト、 および、 第 4図は目標溶接線が 2つの直線区間よ りなる場合の第 1 図の溶接ロボッ トの作動を説明するための図である。
    [0014] 発明を実施するための最良の形態
    [0015] 第 2図において、 溶接口ボッ ト は、 溶接ト ーチ 4 1 が 装着される手首部を含むロボッ ト機構部 3 0と、 溶接ト ーチ 4 1 に接繞されたアーク溶接電源コン ト ローラ 40 と、 両者を制御するための制御装置 20とを備える。 こ の制御装置 20は、 中央処理装置 （以下、 C P Uという） 2 1 と、 この C P U 2 1 にバス 2 9を介してそれぞれ接 毓された R OMメモリ 2 2， R AMメモリ 23， 教示操 作盤 24， 操作盤 25， 軸制御器 26および溶接機イン ターフ： cイス 2 8と、 軸制御器 2 6に接続され口ポッ ト 機構部 3 0の各軸のサーボモータ （図示省略） を駆動制 御するためのサーボ回路 27とを含む。
    [0016] R OMメモリ 2 2は C P U 2 1 により実行される各種 制御プログラムを格納し、 R AMメモリ 2 3は、 教示操 作盤 24, 操作盤 25, チープリ ーダ （図示省略） 等か ら入力ざれる教示データ， 各種制御パラメータ等を格納 するようになつている。 教示操作盤 24はロボッ トの運 転操作のための数値表示器および操作ボタン （共に図示 省略） を有し、 操作盤 2 5は C R T表示装 g (図示省略） ならびに各種データを入力するための、 テンキーおよび ファンクションキーを含む各種キー （図示省略） を有す る。 また、 軸制御器 26は複数の軸についての制御を行 うための補間器 （図示省略） を含む。 さらに、 溶接ロボ ッ ト は、 ロボッ ト への教示時、 ロボッ ト機構部 3 0の各 部に配設された各種センサ （図示省略〉 からの、 ロボッ ト各部の作動状態を表す検出データを図示しない入出力 回路を介して R A Mメモ リ 2 3に記憶する と共に、 溶接 時、 C P U 2 1 によ り溶接機インターフェ イス 2 8を介 して溶接電流を読み取る ようにしている。 すなわち、 C P U 2 1 はアークセンサと して機能する。 そして、 溶接 ロボッ ト は、 溶接 ト ーチのウィ ー ビング方向における両 最大振幅位萤間における溶接電流を比較して予めロボッ ト に教示した目標溶接線とワーク （図示省略〉 の開先中 心線とがずれているか否かを判別し、 この判別結果に応 じて溶接方向を自動的に修正する ように設けられている。 以下、 第 1 図ないし第 4図を参照して、 上述の構成の 溶接ロボッ ト によ り実施される本発明の一実施例による ウィ ー ビング溶接方法を説明する。
    [0017] 先ず、 オペレ ー タは、 ワークを溶接ロボッ ト に対して 所定の位置関係に配する と共に教示操作盤 2 4等を介し て目標溶接線のそれぞれの区間についての始点， 終点お よびウイ一ビング幅ならびにその他の制御パラメータを 設定して溶接プログラムを教示する。 本実施例の目標溶 接線 （第 1 図に参照符号 1 で一般的に示す） は、 第 4図 に示すよ うに、 P 1 を始点と しかつ P 2を終点とする第 1 の直線区間での目標溶接線 1 ' と P 2を始点と しかつ P 3を終点とする第 2の直線区間での目標溶接線 1 " と からなる。 次に、 オペ レ ー タは、 溶接ロボッ ト の運転を 閲始させる。
    [0018] 溶接ロボッ トの運転時、 C P U 2 1 は教示された溶接 プログラムの最初の 1ブロックを読み （ステップ S 1 )、 当該ブロックにおいて指定された第 1の区間での目標溶 接線 1 ， の始点 P 1および終点 P 2に基づいて目標溶接 線 1 ， を決定すると共に、 ロボッ ト機構部 3 0の手首部 を含む各種作動部の作動状態を検出して溶接ト ーチ 4 1 の姿勢を検出する。 好ましくは、 溶接ト ーチ姿勢の検出 に先立って溶接ト ーチ 4 1の先端を始点 P 1 に位置決め する。 次に、 目標溶接線 1 ， と溶接ト ーチ姿勢とに基づ いて第 1 の区間でのウィービング振り面 （第 1図に符号 6で一般的に示す） を求める （ステップ S 2 ) 。 詳しく は、 目標溶接線 1 ' を直角に横断しかつ溶接ト ーチ 4 1 の先端を通る第 1 の平面 3と、 溶接ト ーチ 4 1 の軸線 2 に垂直でかつ ト ーチ先端を通る第 2の平面 4とを求め、 次に、 第 1 および第 2の平面 3， 4が交差する線 5を含 みかつ目標溶接線 1 ， に並行な平面 （第 1 図に斜線を施 して示す〉 をウィービング振り面 6として求める。
    [0019] C P U 2 1は、 溶接ト ーチ 4 1 が目標溶接線 1 ， を横 断する方向にかつ予め設定したウィービング幅で揺動し かつ目標溶接鎳 1 ' に沿って移動すると共に溶接ト ーチ 4 1の先端がウイ一ビング振り面 6上を移動するように、 軸制御器 2 6およびサーボ回路 2 7を介してロボッ ト機 構部 3 0の各軸のサーボモータを駆動する。 これと同時 に、 C P U 2 1 は、 溶接部インタ ーフ ェイ ス 2 8を介し てアーク溶接電源コン ト ローラ 4 0に溶接指令を送出す る。 これによ り、 第 1 の区間についてのウィ ー ビング溶 接が開始ざれる （ステップ S 3 ) 。
    [0020] ウィ ー ビング溶接中、 C P U 2 1 は、 ワークのセッテ イング誤差などに起因して生じる 目標溶接線 1 ， のヮー ク開先中心線からのずれを周期的に検出し、 この検出結 果に基づいて溶接方向を従来公知のように修正する。 詳 し く は、 C P U 2 1 は、 溶接開始時、 適宜手段 （図示省 略） によ り検出した目標溶接線 1 ' の始点 P 1 と開先中 心線の始点 P 1 ， とのずれに対応する補正量厶 e 0だけ 始点 P 〗 を補正する。 その後、 C P U 2 1 は、 溶接機ィ ンターフ ： πイス 2 8を介して周期的に読取った溶接電流 値に基づいて検出したずれに夫々対応する補正量 Δ e 1， Δ e 2 , 厶 e 3， ♦ ♦ ♦， e n だけ目標溶接線 1 ， を 順次補正する。 補正後の目標溶接線 1 ' a は、 目標溶接 線 1 ' を補正時点での補正値の積算値だけ平行移動した ものに対応する。 そして、 C P U 2 1 は、 溶接 ト ーチ 4 1 の先端が P 1 ， に始ま りかつ P 2 ， に終るワーク開先 中心線 1 ， b に略 って移動する ように各軸のサーボモ 一夕を駆動する と共に、 レジスタ Rに補正値の積算値を 記憶させる （ステップ S 4〉 。 好ま し く は、 補正後の目 標溶接線 1 ' a に基づいてウィ ー ビング振り面 6を修正 する。
    [0021] ステップ S 4に続いて、 C P U 2 1 は、 ステップ S 1 で読取ったブロックで指定した第 1 の区間での目標溶接 線 1 ' の補正後の終点 （符号 P 2 ' により近似的に示す） に達したか否かを判別し （ステップ S 5 ) 、 この目標終 点 P 2 ' に到達するまでステップ S 4を繰り返して実行 する。
    [0022] 目標終点 P 2 ' に到達すると、 C P U 2 1 は、 教示さ れた溶接プログラムの次のブロックを読み （スチップ S 6 ) 、 当該プロヅクにゥィ一ビング終了指令が含まれて いるか否かを判別する （ステップ S 7〉。
    [0023] 本実施例では、 スチ、ジブ S 6において第 2の区間に関 連するブロックが読取られ、 従って、 ステップ S 7での 判別結果は否定となる。 C P U 2 1 は、 当該プロックで 指定された第 2の区間での目標溶接線 1 " の始点 P 2お よび終点 P 3の夫々に最初のブロックの実行終了時での 補正値の積算値 Δ Ε (= Δ β 1 + Δ β 2 + · ♦ ♦ + Δ e n ) を加算して補正後の始点 P 2 ' および仮補正後の終 点 P 3 " を求め、 次いで、 P 2， および P 3" に基づい て仮補正後の目標溶接線 1 " aを決定すると共に溶接ト ーチ 4 1 の姿勢を検出する .（ステップ S 8 ) 。
    [0024] 次いで、 ステップ S 2に移行し、 仮補正後の目標溶接 線 1 " aと溶接ト ーチ姿勢とに基づいて第 2の区間での ウィービング振り面 6を求める （ステップ S 2 )。 次に、 ステップ S 3以降の処理を実行する。
    [0025] 第 2の区間についてのウィービング溶接中、 C P U 2 1 は、 仮補正後の目標溶接線 1 " aのワーク開先中心線 1 " bからのずれを周期的に検出して補正し、 溶接ト ー チ 4 1 の先端が P 2 ， に始ま りかつ P 3 ， に終るワーク 閗先中心線 1 " b に略 つて移動するよう に各軸のサー ボモー タを駆動する。 好ま し く は、 仮補正後の目標溶接 線 1 " a を上記ずれに応じて補正した目標溶接線 （開先 中心線 1 " b に対応〉 に基づいてウィ ービング振り面 6 を修正する。
    [0026] 第 2の区間での補正後の目標終点 （符号 P 3 ' によ り 近似的に示す） に達する と、 溶接ブログラムの次のブロ ックに含まれるウィ ー ビング終了指令が読取られ （ステ ップ S 7 ) 、 ウィ ービング溶接を終了する。
    [0027] 上記実施例では目標溶接線が 2つの直線区間からなる 場合について説明 したが、 本発明のウィ ー ビング溶接方 法は、 目標溶接線が、 単一の区間または 3つ以上の区間 からなる場合にも適用可能である。 ここで、 単一の区間 は直線および円弧のいずれからなっても良く、 また、 筏 数の区間は、 直線の組合せ， 円弧の組合せおよび直線と 円弧との組合せのいずれからなっても良い。 目標溶接線 あるいは目標溶接線の区間が円弧からなる場合、 当該目 標溶接線あるいは目標溶接線の区間についてのゥイ ー ビ ング振り面は当該円弧の接線を目標溶接線に箧き換えて 直線の溶接線の場合と同様に決定される。
    [0028] 上記実施例では溶接電流の検出値に基づいて目標溶接 線を補正したがこの補正は必ずしも行わな く ても良く、 この場合、 第 3図のステップ S 4および S 8は不要であ る。
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 囲
    . 目標溶接線を教示する工程 （ a ) と、 溶接ト ーチの 姿勢を検出する工程 （ b ) と、 前記教示された目標溶 接線および前記検出された溶接ト ーチの姿勢に基づい て、 前記目標溶接線を模断しかつ該目標溶接線に垂直 な第 1 の平面と前記溶接ト ーチの軸線に垂直な第 2の 平面とが交差する線を含みかつ前記目標溶接線に並行 なウイ一ビング振り面を決定する工程 （ c ) と、 前記 ト ーチの先端が前記ゥイービング振り面上を移動する ように、 前記ト ーチを前記目標溶接線を横断する方向 にかつ前記目標溶接線に関して所定幅で揺動させつつ 前記目標溶接線に沿って移動させる工程 （ d〉 とを備 えるウイ一ビング溶接方法。
    . 前記目標溶接線は各々が直線および円弧のいずれか からなる複数の区間よ りなり、 各該区間毎に前記工程
    ( a ) ないし （ d ) を実行する請求の範囲第 1項記载 のウイ一ビング溶接方法。
    . ワークの開先中心線からの前記目標溶接線のずれを 補正する工程 （ e ) と、 各前記区間における補正の量 を積算する工程 （ f ) と、 各前記区間についての前記 目標溶接線を当該区間に先立つ区間についての前記積 箅補正量に基づいて修正する工程 （ g〉 とを含む請求 の範囲第 2項記载のウィービング溶接方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH01205880A|1989-08-18|
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    EP0354969A1|1990-02-21|
    EP0354969A4|1990-05-14|
    KR900700232A|1990-08-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-08-24| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1989-08-24| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-10-02| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989902079 Country of ref document: EP |
    1990-02-21| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989902079 Country of ref document: EP |
    1992-04-22| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1989902079 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63/27648||1988-02-10||
    JP63027648A|JPH0818130B2|1988-02-10|1988-02-10|ウィービング溶接制御方法|KR1019890701437A| KR900700232A|1988-02-10|1989-07-31|위이빙 용접 방법|
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