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JP2010240664A - Welding robot and method for controlling weaving operation in welding - Google Patents

Welding robot and method for controlling weaving operation in welding Download PDF

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JP2010240664A
JP2010240664A JP2009089240A JP2009089240A JP2010240664A JP 2010240664 A JP2010240664 A JP 2010240664A JP 2009089240 A JP2009089240 A JP 2009089240A JP 2009089240 A JP2009089240 A JP 2009089240A JP 2010240664 A JP2010240664 A JP 2010240664A
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JP
Japan
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torch
weaving
welding
tip
interference
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009089240A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuki Kishimoto
祐輝 岸本
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Komatsu Engineering Corp
Original Assignee
Komatsu Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP2009089240A priority Critical patent/JP2010240664A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a technique for avoiding reduction in welding quality and damage of a tip part of a torch due to a fact that weaving operation in a scheduled locus is not performed by interference between the torch and a member to be welded accompanying the weaving operation in a welding robot having characteristics in the weaving operation, and a welding method. <P>SOLUTION: A correction angle θb for avoiding the interference between the tip part of the torch and the member to be welded due to the weaving operation is set in the controller of the welding robot. The controller of the welding robot calculates the correction angle θ=θbsinωt around an axis Yw on weaving coordinates and the torch is rocked by θ around the axis Yw to form a torch attitude after next minute time. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、ウィービング動作に特徴がある溶接ロボット及び溶接方法に関するもので、深い開先を設けた被溶接物(ワーク)の溶接を行う際のウィービング動作に特徴がある溶接ロボット及び溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a welding robot and a welding method characterized by a weaving operation, and relates to a welding robot and a welding method characterized by a weaving operation when welding a workpiece (workpiece) having a deep groove. It is.

大型構造物の溶接は、通常、仮溶接されたワークを保持してワーク姿勢を適時変換するポジショナーと溶接ロボットとを用いて行われる。一般的な溶接ロボットは、図3に示すような多関節型のロボットで、ベース47とそのアームの先端に装着されたトーチ1との間に6箇所の関節部(旋回又は揺動可能に連結された部分)を備えており、三次元空間内におけるトーチ1の先端(正確にはワイヤの先端)の位置と、当該位置におけるトーチの姿勢(三次元方向の角度)とをティーチングやCADデータに基づいて制御して、指定された溶接線に沿ってトーチ1を走行させる。   The welding of a large structure is usually performed using a positioner and a welding robot that hold a temporarily welded workpiece and change the workpiece posture in a timely manner. A general welding robot is an articulated robot as shown in FIG. 3, and has six joint portions (coupled so as to be capable of turning or swinging) between the base 47 and the torch 1 attached to the tip of the arm. The position of the tip of the torch 1 (precisely, the tip of the wire) in the three-dimensional space and the attitude of the torch at that position (the angle in the three-dimensional direction) are used as teaching and CAD data. Based on the control, the torch 1 is caused to travel along the designated weld line.

溶接ロボットは、ロボット自体の三次元座標(ベース座標XYZ)上での溶接ワイヤの先端の位置xyzと、ベース座標における溶接ワイヤの先端の向き(以下「トーチ姿勢」という。)noaでトーチの動きを制御している。ここでトーチ姿勢を示すn、o及びaは、単位長さの溶接ワイヤの軸心のベース座標上におけるX、Y及びZ軸方向の長さ(YZ平面、ZX平面及びXY平面への投影長さ)である。   The welding robot moves the torch at the position xyz of the tip of the welding wire on the three-dimensional coordinates (base coordinates XYZ) of the robot itself and the orientation of the tip of the welding wire at the base coordinates (hereinafter referred to as “torch posture”) noa. Is controlling. Here, n, o, and a indicating the torch posture are the lengths in the X, Y, and Z axis directions on the base coordinates of the axis of the welding wire having a unit length (projection lengths on the YZ plane, ZX plane, and XY plane). That is).

なお、溶接ワイヤのトーチ先端からの突出長さなどは、予め制御器に登録してあり、制御器は、その突出長さとトーチ姿勢からトーチ先端と溶接ワイヤ先端との位置関係が分り、トーチ姿勢とトーチ本体の向きとの関係も分かるから、これらの値を補正して、トーチ先端の位置やトーチ本体の姿勢を設定することにより、ワイヤ先端の位置と方向を設定している。   Note that the protruding length of the welding wire from the tip of the torch is registered in the controller in advance, and the controller knows the positional relationship between the tip of the torch and the tip of the welding wire from the protruding length and the torch posture. Therefore, the position and direction of the wire tip are set by correcting these values and setting the position of the torch tip and the posture of the torch body.

アーク溶接においては、ワークの溶接線に沿うトーチの1回の走行(パス)で溶着できる厚さには限りがあるため、大型構造物の板厚の厚い部材相互を溶接する場合など、溶接部分に開先を設けて複数回のパスで溶接を行う。この場合、開先を設けた部分には、互いに溶着される部材相互の間にある程度の幅の開口が形成されるので、溶接ビードでこの開口を埋める必要があり、幅広い肉盛を行うためにワイヤ先端を溶接線の方向(トーチの進行方向)と直交する開先の幅方向に往復動させるウィービング動作が行われる。   In arc welding, there is a limit to the thickness that can be welded by one run (pass) of the torch along the workpiece welding line. Welding is performed in a plurality of passes by providing a groove on the surface. In this case, since the opening having a certain width is formed between the members to be welded to each other in the portion provided with the groove, it is necessary to fill this opening with a weld bead, and in order to perform wide overlaying A weaving operation is performed in which the wire tip is reciprocated in the width direction of the groove perpendicular to the direction of the welding line (traveling direction of the torch).

ウィービング動作は、図4に示すように、溶接開始位置にベース座標XYZの原点を合わせ、溶接線LのXY平面への投影線がY方向となるようにZ軸回りに座標軸を回転させ、次に当該回転後のX軸(Xw軸)回りに座標軸を回転させて当該回転後のY軸(Yw軸)を溶接線Lの溶接進行方向と一致させて得られるウィービング座標XwYwZw上でワイヤ先端をXwYw平面(以下、「ウィービング面」と言う。)上で蛇行(一般的にはサインカーブ)させながらYw方向に移動させる動作である。   As shown in FIG. 4, the weaving operation is performed by aligning the origin of the base coordinates XYZ with the welding start position, rotating the coordinate axis around the Z axis so that the projected line of the welding line L on the XY plane is in the Y direction, Next, rotate the coordinate axis around the rotated X axis (Xw axis) and align the Y axis (Yw axis) after the rotation with the welding progress direction of the welding line L on the weaving coordinate XwYwZw. This is an operation of moving in the Yw direction while meandering (generally a sine curve) on the XwYw plane (hereinafter referred to as “weaving plane”).

良好な溶接を行うには下向き溶接が望ましいため、ワークを保持しているポジショナーは、下向き溶接が実現されるように、ワークの向きを設定する。従って、トーチ下向きかつ溶接線が水平な場合には、ウィービング面とベース座標のXY平面とは平行である。ウイービング面がXY平面に対して傾斜しているときは、ウィービング面のYw軸回りの傾斜角を指定することにより、ウィービングの幅方向(Xw方向)を設定する。   Since the downward welding is desirable for good welding, the positioner holding the workpiece sets the orientation of the workpiece so that the downward welding is realized. Therefore, when the torch is downward and the weld line is horizontal, the weaving surface and the XY plane of the base coordinates are parallel. When the weaving surface is inclined with respect to the XY plane, the weaving width direction (Xw direction) is set by designating the inclination angle around the Yw axis of the weaving surface.

ウィービング動作は、その振幅Wbと角速度ωなどによって与えられる周期を数値入力することにより、溶接ロボットの制御器に設定される。溶接ロボットの制御器は、ウィービングを含む次の微小時間後のワイヤ先端の位置をウィービング座標系からベース座標系に変換して、ワイヤ先端の移動目標値とすることにより、溶接ロボットにウィービングを含む溶接動作を行わせる。すなわち、
(1)溶接線に沿うトーチの移動方向及び速度(移動ベクトル)から、ベース座標上での次の微小時間後のワイヤ先端の移動目標位置xyznoaを算出する。
(2)ウィービング動作指令から、サイン波のウィービング相対量(ウィービング動作を行わせるための成分)Wx、Wy、Wzを算出し、それらを前記xyz値に加える。
という手順で、微小時間後のトーチの移動先を演算している。
The weaving operation is set in the controller of the welding robot by inputting numerical values of the period given by the amplitude Wb and the angular velocity ω. The controller of the welding robot includes the weaving in the welding robot by converting the position of the wire tip after the next minute time including the weaving from the weaving coordinate system to the base coordinate system to obtain the movement target value of the wire tip. Perform welding operation. That is,
(1) The movement target position xyznoa of the wire tip after the next minute time on the base coordinates is calculated from the moving direction and speed (movement vector) of the torch along the weld line.
(2) From the weaving operation command, weaving relative amounts (components for performing the weaving operation) Wx, Wy, Wz of the sine wave are calculated and added to the xyz value.
The destination of the torch after a minute time is calculated by the procedure described above.

ウィービングは、図5に示すように、トーチ姿勢を変更することなく、すなわちトーチ1の角度を変更することなくトーチをウィービング座標系におけるXw方向に平行移動させる動作で行われるが、例えば図6に示すように、ワイヤ2を例えばトーチ本体の先端を中心としてウィービング座標系のYw軸回りに直線揺動(ワイヤ先端が直線上を往復動する揺動を言う。以下同じ。)させて行わせることもできるが、一般的ではない。   As shown in FIG. 5, the weaving is performed by moving the torch in the Xw direction in the weaving coordinate system without changing the torch posture, that is, without changing the angle of the torch 1. For example, FIG. As shown, the wire 2 is made to swing linearly around the Yw axis of the weaving coordinate system, for example, centering on the tip of the torch body (referred to as swinging where the wire tip reciprocates on a straight line; the same applies hereinafter). Yes, but it's not common.

下記特許文献1には、溶接ロボットの関節部の動きを最小限にするようにウィービング動作させる技術が提案されており、この場合には、図5に示す平行ウィービングと、図6に示す直線揺動ウィービングとが合成された態様でウィービング動作が行われると考えられる。溶接トーチ1のXw軸回りの角度は、アークの安定性の点からYwに直角の方向とされるのが普通であるが、溶接開始位置や溶接終了位置においては、例えば特許文献2に示されているように、トーチ先端とタブとの衝突を避けるために、トーチをXw軸回りに傾斜させて溶接を行うこともある。   Patent Document 1 below proposes a technique for performing a weaving operation so as to minimize the movement of the joint portion of the welding robot. In this case, the parallel weaving shown in FIG. 5 and the linear oscillation shown in FIG. 6 are proposed. It is considered that the weaving operation is performed in a manner in which dynamic weaving is combined. The angle around the Xw axis of the welding torch 1 is usually a direction perpendicular to Yw from the viewpoint of arc stability. However, the welding start position and the welding end position are shown in, for example, Patent Document 2. As described above, in order to avoid collision between the tip of the torch and the tab, welding may be performed by inclining the torch around the Xw axis.

特開2005‐21971号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-21971 特開平6‐234074号公報JP-A-6-234074

上述した従来のウィービング動作では、平行ウィービング、直線揺動ウィービング及び特許文献1で提案されているようなウィービング動作を含めて、ウィービングを行わせることによるトーチ先端とワークとの干渉は、何ら考慮されていない。溶接される部材31、32の肉厚が厚くなると、開先33の深さも深くなり、開先の底の方の溶接を行うときに、トーチ先端11が開先内に入り込むということが起り、ウィービングをさせたときに、トーチ先端と被溶接部材31、32とが干渉することがある。   In the conventional weaving operation described above, the interference between the torch tip and the workpiece caused by the weaving including parallel weaving, linear swing weaving and the weaving operation proposed in Patent Document 1 is not considered at all. Not. When the thickness of the members 31 and 32 to be welded is increased, the depth of the groove 33 is also increased, and when the welding toward the bottom of the groove is performed, the torch tip 11 enters the groove, When the weaving is performed, the tip of the torch and the welded members 31 and 32 may interfere with each other.

このような干渉が起った場合、溶接動作が停止することは殆どなく、トーチ先端の動きが被溶接部材により規制されて、所望のウィービング動作が行われないまま溶接が行われるのが普通である。このようなトーチ先端11と被溶接部材31、32との干渉は、図5に示す平行ウィービングの場合のみでなく、図6に示す直線揺動ウィービングや特許文献1で提案されているウィービングの場合にも起りうるものである。   When such interference occurs, the welding operation hardly stops, and the movement of the tip of the torch is restricted by the member to be welded, and welding is usually performed without performing the desired weaving operation. is there. Such interference between the torch tip 11 and the members to be welded 31 and 32 is not only in the case of the parallel weaving shown in FIG. It can also happen.

このようなトーチ先端と被溶接部材との干渉は、通常はサインカーブを描くように設定されるウィービング動作のサインカーブの山の頂部分で生ずるので、干渉が軽微であれば、溶接品質に殆ど問題は生じない。しかし、干渉量が大きいと、ワイヤ先端の軌跡が正規の軌跡からずれてくるため、溶接品質に問題が生ずる。このような干渉は、平行ウィービングであれば、トーチ先端からのワイヤの突き出し長さを長くすれば避けることができるが、アークが不安定となり、溶接品質の低下を招くおそれがあるため、望ましくない。   Such interference between the tip of the torch and the member to be welded usually occurs at the top of the peak of the sine curve of the weaving operation that is set so as to draw a sine curve. There is no problem. However, if the amount of interference is large, the wire tip trajectory deviates from the normal trajectory, which causes a problem in welding quality. In the case of parallel weaving, such interference can be avoided by increasing the protruding length of the wire from the tip of the torch, but it is not desirable because the arc becomes unstable and the welding quality may be deteriorated. .

更に近時においては、アークセンサでアークの状態を見ながらアークが適切な方向に飛ぶようにトーチ先端をウィービング座標系におけるXw方向に位置修正して溶接を行う技術も実用されており、そのような技術を採用した場合、オペレータが予定した振れ幅以上にトーチ先端がXw方向に振れるということが起り、トーチ先端と被溶接部材との干渉が起る可能性が高くなる。   Further, recently, a technique for performing welding by correcting the position of the tip of the torch in the Xw direction in the weaving coordinate system so that the arc flies in an appropriate direction while observing the state of the arc with an arc sensor has been put into practice. When such a technique is adopted, the torch tip may swing in the Xw direction beyond the deflection width planned by the operator, and the possibility of interference between the torch tip and the member to be welded increases.

この発明は、ウィービング動作に伴うトーチと被溶接部材との干渉によって予定した軌跡でのウィービング動作が行われないことによる溶接品質の低下やトーチ先端の損傷を避ける技術手段を得ることを課題としている。   An object of the present invention is to obtain technical means for avoiding deterioration in welding quality and damage to the tip of the torch due to the absence of the weaving operation at the planned locus due to the interference between the torch and the member to be welded accompanying the weaving operation. .

この発明は、溶接途中におけるウィービング動作に基づくトーチ先端と被溶接部材との干渉を避けるための補正角θbを溶接ロボットの制御器に設定することにより、トーチ先端と被溶接部材との干渉による溶接品質の低下を防止したものである。   The present invention sets the correction angle θb for avoiding the interference between the torch tip and the member to be welded based on the weaving operation during welding in the controller of the welding robot, so that the welding due to the interference between the torch tip and the member to be welded is set. This prevents quality degradation.

補正角θbは、ウィービング動作の振幅最大位置におけるトーチ進行方向の軸回りのトーチ角度の補正値で、元のウィービング動作が平行ウィービングであれば、ウィービングの最大振幅位置におけるトーチの上部を開先の幅方向内側に倒すように直線揺動させる角度であり、元のウィービング動作が直線揺動ウィービングであれば、ウィービングの振幅最大位置におけるトーチ進行方向の軸回りのトーチ角度を減少させる方向にトーチを直線揺動させる角度である。ウィービング動作の振幅途中における補正角θは、θbsinωtとする。また、θbを0に設定すれば、元のウィービング動作である従来のウィービング動作で溶接が行われることとなる。   The correction angle θb is a correction value of the torch angle around the axis in the torch traveling direction at the maximum amplitude position of the weaving operation. If the original weaving operation is parallel weaving, the upper portion of the torch at the maximum amplitude position of the weaving is If the original weaving motion is linear swing weaving, tilt the torch in the direction that reduces the torch angle around the axis of the torch travel direction at the maximum weaving amplitude position. This is the angle for linear rocking. The correction angle θ in the middle of the amplitude of the weaving operation is θbsinωt. If θb is set to 0, welding is performed by the conventional weaving operation that is the original weaving operation.

設定される補正角θbは、ウィービング座標系で、振幅最大時にトーチ先端から突出するワイヤの軸心をZwXw平面に投影した線とZw軸とが成す角度の補正成分である。溶接ロボットは、元のウィービング動作に前記補正角θによる補正分を加味してベース座標系におけるワイヤ先端の位置座標xyz及びトーチ姿勢noaを演算する。   The set correction angle θb is a correction component of the angle formed by the Zw axis and the line formed by projecting the axial center of the wire protruding from the tip of the torch on the ZwXw plane in the weaving coordinate system at the maximum amplitude. The welding robot calculates the position coordinate xyz of the wire tip in the base coordinate system and the torch posture noa by adding the correction amount θ to the original weaving operation.

すなわち、溶接ロボットの制御器は、
(1)溶接線に沿うトーチの移動方向及び速度(移動ベクトル)から、ベース座標上での次の微小時間後のワイヤ先端の移動目標位置[xyznoa] を算出する。
(2)ウィービング動作指令から、サイン波のウィービング相対量(ウィービング動作を行わせるための成分)Wx、Wy、Wzを算出し、それらを前記xyz値に加えて次の微小時間後のワイヤ先端の目標位置とする。
(3)ウイービング座標上でのYw軸回りの補正角θ=θbsinωtを算出する。
(4)(1)で算出したトーチ姿勢noaをウィービング座標系に変換して、Yw軸回りにθだけトーチを揺動させる。
(5)(2)で算出したWx、Wy、Wzを加えた後のxyz値と揺動後のトーチ姿勢noaとを次の微小時間後のワイヤ先端の目標位置及びトーチ姿勢とする。
(6)当該目標位置にワイヤ先端を移動させると共にトーチ姿勢を目標姿勢にする。
(1)〜(6)の動作を微小時間間隔で繰り返す。
That is, the controller of the welding robot
(1) The movement target position [xyznoa] of the wire tip after the next minute time on the base coordinates is calculated from the moving direction and speed (movement vector) of the torch along the weld line.
(2) From the weaving operation command, weaving relative amounts (components for performing the weaving operation) Wx, Wy, Wz of the sine wave are calculated, and added to the xyz value to determine the wire tip after the next minute time The target position.
(3) A correction angle θ = θbsinωt around the Yw axis on the weaving coordinates is calculated.
(4) The torch posture noa calculated in (1) is converted into a weaving coordinate system, and the torch is swung by θ around the Yw axis.
(5) The xyz value after adding Wx, Wy, and Wz calculated in (2) and the torch posture noa after the swing are set as the target position and torch posture of the wire tip after the next minute time.
(6) The wire tip is moved to the target position and the torch posture is set to the target posture.
The operations (1) to (6) are repeated at minute time intervals.

この発明により、従来方法によるウィービング動作の指令や溶接動作のティーチング方法を変更することなく、極めて簡単に溶接中におけるトーチ先端と被溶接物の干渉を回避して、より高品質の自動溶接が可能になるという効果がある。この効果は、補正前のウィービング動作が平行ウィービングであるか、直線揺動ウィービングであるか、あるいはそれらを複合したウィービングであるかに関わりなく、従来の夫々のウィービング動作の指令を適用した上で、トーチと被溶接部材との干渉を避けることができ、従来方法におけるウィービング動作の利点を損なうことなく、また、従来方法におけるウィービング動作の指令方法を変更することなく、トーチと被溶接部材の干渉による溶接品質の低下を防止できるという効果がある。   By this invention, it is possible to avoid the interference between the tip of the torch and the work piece during welding and to perform higher quality automatic welding without changing the weaving command and the welding teaching method according to the conventional method. There is an effect of becoming. Regardless of whether the weaving operation before correction is parallel weaving, linear weaving weaving, or a combination of these weaving operations, the conventional weaving operation commands are applied. Interference between the torch and the member to be welded can be avoided, without impairing the advantages of the weaving operation in the conventional method, and without changing the command method of the weaving operation in the conventional method. There is an effect that it is possible to prevent deterioration of the welding quality due to.

平行ウィービングにおける補正前(a)と補正後(b)のトーチ先端の動作を示す説明図Explanatory drawing which shows operation | movement of the torch tip before (a) and after correction (b) in parallel weaving 直線揺動ウィービングにおける図1と同様な図The same figure as in Fig. 1 for linear rocking weaving 溶接ロボットを用いた溶接作業を模式的に示す図A diagram schematically showing welding work using a welding robot ウィービング座標系と当該座標上でのウィービング動作を示す図Diagram showing weaving coordinate system and weaving operation on the coordinates 平行ウィービングにおけるトーチ先端と部材の干渉を説明する図The figure explaining interference of the tip of a torch and a member in parallel weaving 直線揺動ウィービングにおける図4と同様な図Diagram similar to FIG. 4 for linear swing weaving

以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図3は、溶接ロボットを用いた溶接作業を示した図で、3はワークである。ワーク3は、溶接される構成部材(被溶接部材)31、32相互を仮溶接した構造物で、図示しないポジショナーで支持されている。図の溶接ロボット4は、多関節型のロボットで、鉛直軸回りに旋回する本体41に第1アーム42が上下方向に揺動自在に接続され、第1アーム42の先端に第2アーム43が上下方向に揺動自在かつ軸回りに回動自在に接続され、第2アーム43の先端に回転及び揺動自在にトーチホルダ44が装着され、当該トーチホルダ44にトーチ1が取り付けられている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a view showing a welding operation using a welding robot, and 3 is a workpiece. The workpiece 3 is a structure obtained by temporarily welding constituent members (members to be welded) 31 and 32 to be welded, and is supported by a positioner (not shown). A welding robot 4 shown in the figure is an articulated robot, and a first arm 42 is swingably connected to a main body 41 turning around a vertical axis, and a second arm 43 is connected to the tip of the first arm 42. The torch holder 44 is attached to the tip of the second arm 43 so as to be swingable in the vertical direction and pivotable about the axis, and the torch holder 44 is attached to the tip of the second arm 43 so as to be rotatable and swingable.

制御器45は、溶接ロボット4の旋回角、揺動角及び回動角を制御して、所定のトーチ姿勢を保持しながら、トーチ先端から突出するワイヤ2の先端を所定の溶接線Lに沿って移動させる。溶接線Lの位置や方向は、例えばティーチングによる場合には、オペレータが溶接線Lの始点と終点の座標及びその間の溶接線の軌跡(直線、円弧など)を制御器に入力することにより行われる。   The controller 45 controls the turning angle, the swing angle, and the turning angle of the welding robot 4 to maintain the predetermined torch posture while keeping the tip of the wire 2 protruding from the tip of the torch along the predetermined welding line L. To move. For example, in the case of teaching, the position and direction of the weld line L are determined by the operator inputting the coordinates of the start point and end point of the weld line L and the trajectory (straight line, arc, etc.) of the weld line between them to the controller. .

ティーチングによって制御器45に記憶させる動作は、ウィービングを含まない動作である。ウィービング動作はその振幅Wbや角速度ω又は周波数f(=1/ω)を制御器から数値入力することによって指定される。制御器45は、ティーチングにより教示されたトーチの移動方向(図4のYw方向)にトーチを移動させながら図4のXw方向にW=Wbsinωtで与えられるウィービング動作を行わせる。   The operation stored in the controller 45 by teaching is an operation not including weaving. The weaving operation is designated by numerically inputting the amplitude Wb, angular velocity ω, or frequency f (= 1 / ω) from the controller. The controller 45 performs a weaving operation given by W = Wbsinωt in the Xw direction in FIG. 4 while moving the torch in the movement direction (Yw direction in FIG. 4) taught by teaching.

オペレータは、上記のようなティーチングとウィービング動作の指令をした後、実際の溶接を開始する前に溶接ロボット4を動作させる。このとき前述したように制御器45は、
(1)溶接線に沿うトーチの移動方向及び速度(移動ベクトル)から、ベース座標上での次の微小時間後のワイヤ先端の移動目標位置[xyznoa] を算出し、
(2)ウィービング動作指令から、サイン波のウィービング相対量(ウィービング動作を行わせるための成分)Wx、Wy、Wzを算出し、それらを前記xyz値に加えて、
(3)演算した次の微小時間後のトーチの移動先へワイヤ先端を移動させる、
という手順を繰り返すことにより、ウィービングを伴う溶接動作を実現する。オペレータは、このときのトーチ先端の動きを確認して、トーチ先端と被溶接部材31、32の干渉が認められたら、その干渉を避けるのに必要と考えられる補正角θbを制御器45に入力する。
The operator operates the welding robot 4 before starting actual welding after instructing the teaching and weaving operations as described above. At this time, as described above, the controller 45
(1) The movement target position [xyznoa] of the wire tip after the next minute time on the base coordinates is calculated from the moving direction and speed (movement vector) of the torch along the weld line,
(2) From the weaving operation command, weaving relative amounts of sine waves (components for performing the weaving operation) Wx, Wy, Wz are calculated, and added to the xyz value,
(3) Move the wire tip to the destination of the torch after the calculated next minute time,
By repeating this procedure, the welding operation with weaving is realized. The operator confirms the movement of the tip of the torch at this time, and if an interference between the tip of the torch and the members to be welded 31 and 32 is recognized, a correction angle θb considered to be necessary for avoiding the interference is input to the controller 45. To do.

補正角θbが入力されると、制御器45は、補正を含む処理でワイヤ先端の位置とトーチ姿勢を制御する。すなわち、ワイヤ先端がベース座標上で次の微小時間後に移動する目標位置xyzと当該目標位置でのトーチ姿勢noa及びサイン波のウィービング相対量Wx、Wy、Wzを上記(1)(2)の従来手段で算出した後、
(3)ウイービング座標上でのYw軸回りの補正角θ=θbsinωtを算出し、
(4)(1)で算出したトーチ姿勢noaをウィービング座標系に変換して、Yw軸回りにθだけトーチを揺動させ、
(5)(2)で算出したWx、Wy、Wzを加えた後のxyz値と揺動後のトーチ姿勢noaとを次の微小時間後の目標位置及び姿勢として、
(6)当該目標位置にワイヤ先端を移動させると共にトーチ姿勢を目標姿勢にする、という、(1)〜(6)の動作を微小時間間隔で繰り返す。
When the correction angle θb is input, the controller 45 controls the position of the wire tip and the torch posture by a process including correction. That is, the target position xyz where the wire tip moves on the base coordinates after the next minute time, the torch posture noa at the target position, and the weaving relative amounts Wx, Wy, Wz of the sine wave are the conventional (1) and (2). After calculating by means,
(3) Calculate a correction angle θ = θbsinωt around the Yw axis on the weaving coordinates,
(4) The torch posture noa calculated in (1) is converted into a weaving coordinate system, and the torch is swung around the Yw axis by θ,
(5) The xyz value after adding Wx, Wy, and Wz calculated in (2) and the torch posture noa after the swing are set as the target position and posture after the next minute time,
(6) The operations of (1) to (6), in which the tip of the wire is moved to the target position and the torch posture is set to the target posture, are repeated at minute intervals.

この制御により、平行ウィービングの場合は、図1の(a)の補正前のトーチ先端の動作が同図(b)に示すように、ウィービングの最大振幅の位置でトーチが補正角θbだけ内側に、すなわちトーチ上方がウィービング幅の内側(開先の内側)になる方向に傾斜して溶接が行われる。また、直線揺動ウィービングの場合は、図2(a)に示す補正前のトーチの姿勢が同図(b)で示すように、補正角θbだけ立った状態(ウィービング座標系におけるXwYw平面に垂直に近い状態)になる。   With this control, in the case of parallel weaving, the operation of the tip of the torch before correction in FIG. 1A is as shown in FIG. 1B, and the torch is moved inward by the correction angle θb at the position of the maximum weaving amplitude. That is, the welding is performed with the upper side of the torch inclined in a direction that becomes the inner side of the weaving width (the inner side of the groove). In the case of linear swing weaving, the posture of the torch before correction shown in FIG. 2A stands by the correction angle θb as shown in FIG. 2B (perpendicular to the XwYw plane in the weaving coordinate system). It is close to the state.

すなわち、補正角θbは、平行ウィービングの場合はプラスの値として、揺動ウィービングの場合はマイナスの値として指定される。補正角θbをプラスの値として入力するかマイナスの値として入力するかは、テスト走行におけるトーチ先端がどこでどの部材と干渉したかによって決定できる。   That is, the correction angle θb is designated as a positive value in the case of parallel weaving and as a negative value in the case of swinging weaving. Whether the correction angle θb is input as a positive value or a negative value can be determined depending on which member and where the tip of the torch in the test run interferes.

補正角θbを入力した後、オペレータは再びトーチ1をテスト走行させ、干渉が回避されていることを確認した上で本来の溶接作業に入る。以上のようにして溶接を行うことにより、溶接ロボットによる自動溶接中に溶接トーチと被溶接部材とが干渉して、溶接品質が低下したりトーチ先端が損傷する事態を避けることができる。   After inputting the correction angle θb, the operator makes the test run of the torch 1 again and confirms that interference has been avoided before starting the actual welding operation. By performing welding as described above, it is possible to avoid a situation in which the welding torch and the member to be welded interfere with each other during automatic welding by the welding robot and the welding quality is deteriorated or the tip of the torch is damaged.

1 トーチ
3 ワーク
4 溶接ロボット
31,32 被溶接部材
33 開先
45 制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torch 3 Workpiece 4 Welding robot 31, 32 Welded member 33 Groove 45 Controller

Claims (4)

ウィービング動作を伴う溶接において、溶接トーチと被溶接部材との機械的干渉が生じるときに当該干渉を避ける方向にトーチ先端を傾斜させることを特徴とする、溶接におけるウィービング動作の制御方法。   In welding with a weaving operation, when mechanical interference between a welding torch and a member to be welded occurs, a tip of the torch is inclined in a direction to avoid the interference. 指定されたウィービング動作を行ったときにトーチ装着部に装着した溶接トーチと被溶接部材との機械的干渉が生じるときに当該干渉を避けるための補正角θbを設定する補正角設定手段と、ウイービング動作の振幅最大時に前記トーチ装着部を当該干渉を避ける方向に前記補正角傾斜するように当該ウィービングの振幅方向の移動量に応じてトーチ装着部を傾斜させる干渉防止手段とを備えている、溶接ロボット。   A correction angle setting means for setting a correction angle θb for avoiding a mechanical interference between a welding torch mounted on a torch mounting portion and a member to be welded when a specified weaving operation is performed, and a weaving An interference prevention means for tilting the torch mounting portion according to the amount of movement of the weaving in the amplitude direction so that the correction angle is tilted in a direction to avoid the interference when the amplitude of operation is maximum. robot. 振幅Wb及び周波数fないし角速度ωを設定し、溶接開始からの経過時間をtとしてWbsinωtでウィービング動作を行う溶接ロボットにおいて、
前記干渉防止手段がトーチ装着部をθbsinωtで演算される角度で傾斜させる、請求項2記載の溶接ロボット。
In a welding robot that sets an amplitude Wb and a frequency f or an angular velocity ω and performs a weaving operation at Wbsinωt, where t is the elapsed time from the start of welding
The welding robot according to claim 2, wherein the interference preventing means inclines the torch mounting portion at an angle calculated by θbsinωt.
設定された微小時間間隔でトーチ先端の次の移動先位置とトーチ姿勢とを演算してトーチ装着部の位置及び姿勢を制御する制御器を備えた溶接ロボットにおいて、
前記次の移動先位置とトーチ姿勢とが演算されたときに、
前記干渉防止手段が、トーチ先端の進行方向をYw、ウィービングの振幅方向をXwとするウイービング座標上で前記Yw軸回りの角度θ=θbsinωtを演算し、前記トーチ姿勢をウィービング座標系に変換して、Yw軸回りに前記角度θだけトーチ装着部を傾斜させ、当該傾斜後のトーチ姿勢を次の微小時間後のトーチ姿勢としてトーチ装着部の次の微小時間後の位置及び姿勢を制御することを特徴とする、請求項3記載の溶接ロボット。
In a welding robot equipped with a controller that controls the position and posture of the torch mounting portion by calculating the next destination position of the torch tip and the torch posture at a set minute time interval,
When the next destination position and torch posture are calculated,
The interference preventing means calculates an angle θ = θbsinωt about the Yw axis on a weaving coordinate where the advancing direction of the torch tip is Yw and the amplitude direction of the weaving is Xw, and converts the torch posture into a weaving coordinate system. , Tilting the torch mounting portion around the Yw axis by the angle θ, and controlling the position and posture of the torch mounting portion after the next minute time as the torch posture after the next minute time. The welding robot according to claim 3, which is characterized.
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