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JP3483713B2 - Control method in fillet multi-layer welding robot system - Google Patents

Control method in fillet multi-layer welding robot system

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JP3483713B2
JP3483713B2 JP25527496A JP25527496A JP3483713B2 JP 3483713 B2 JP3483713 B2 JP 3483713B2 JP 25527496 A JP25527496 A JP 25527496A JP 25527496 A JP25527496 A JP 25527496A JP 3483713 B2 JP3483713 B2 JP 3483713B2
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Japan
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shift amount
robot
layer
welding
control method
Prior art date
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JP25527496A
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彰弘 寺田
満廣 奥田
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FANUC Corp
Original Assignee
FANUC Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、手先部にレーザセ
ンサとアーク溶接用のトーチを搭載したロボット(以
下、溶接ロボットあるいは単にロボットと言う。)とロ
ボット制御装置を備えたシステムを用いて隅肉溶接部の
多層盛り溶接を行なうための技術に関し、更に詳しく言
えば、レーザセンサを用いて多層盛時の継ぎ手の変形を
考慮に入れたトラッキング動作を溶接ロボットに行わせ
るための前記技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a robot equipped with a laser sensor and an arc welding torch at its hand (hereinafter referred to as a welding robot or simply a robot) and a system provided with a robot control unit. More specifically, the present invention relates to a technique for performing multi-layer welding of a meat weld portion, and more specifically, to a technique for causing a welding robot to perform a tracking operation in consideration of deformation of a joint during multi-layer welding using a laser sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】アーク溶接用のトーチとともにレーザセ
ンサをロボットに搭載し、溶接線を先行的にセンシング
して得られるデータを利用してロボットに溶接線のトラ
ッキングを行なわせる技術は、溶接ロボットのリアルタ
イムトラッキングとして広く知られている。また、リア
ルタイムトラッキング制御を多層盛り溶接を行なうロボ
ットに対して適用することも試みられている。
2. Description of the Related Art A laser sensor is mounted on a robot together with a torch for arc welding, and the technique of causing the robot to track the welding line by using the data obtained by sensing the welding line in advance is known as a welding robot. Widely known as real-time tracking. Also, it has been attempted to apply the real-time tracking control to a robot that performs multi-layer welding.

【0003】図1に模式的に例示したように、継ぎ手を
構成するワークW1,W2の隅肉部に対する多層盛り溶
接は、1回目、2回目、3回目・・・N回目(N;総ビ
ード層数)のロボット移動時に1層目、2層目、3層目
・・・N層目のビードA1,A2,A3・・・(3層目
まで描示)を順次重ねて形成するという順序で行なわれ
る。一般に、各ビード層形成時の狙い位置の軌跡は同じ
ではない。ここで、「狙い位置」とは、適正な溶接を行
なうために要求される溶接トーチ先端位置(通常は溶接
ロボットのツール先端点の位置と一致)のことである。
As schematically illustrated in FIG. 1, the multi-layer welding of the fillets of the works W1 and W2 constituting the joint is the first, second, third ... Nth (N: total bead). The sequence of sequentially forming the first layer, the second layer, the third layer ... the Nth beads A1, A2, A3 ... Done in. Generally, the loci of the target position when forming each bead layer are not the same. Here, the "target position" is the welding torch tip position (normally coincides with the tool tip point of the welding robot) required for performing proper welding.

【0004】隅部に多層盛りを行なう場合、1層目の狙
い位置の軌跡B1〜B1’は隅肉線の位置にほぼ一致さ
せることが通例であるが、2層目以降については例えば
符号B2〜B2’,B3〜B3’で示したように、隅肉
線の位置から各ワークW1,W2の表面に沿ってほぼビ
ード厚さ相当分だけ離れた位置などが選ばれる。
When a multi-layered heap is formed at a corner, the loci B1 to B1 'of the aiming position of the first layer are generally made to substantially coincide with the positions of the fillet lines. As shown by ~ B2 ', B3 ~ B3', a position which is separated from the position of the fillet line along the surface of each of the works W1, W2 by approximately the bead thickness is selected.

【0005】1層目の狙い位置の軌跡B1〜B1’は、
レーザセンサを用いたリアルタイムトラッキングを溶接
ロボットの第1回目の移動サイクルについて適用するこ
とで比較的容易に実現出来る。これは1層目の溶接時に
は、レーザセンサは溶接ビード未形成の隅部をセンシン
グして隅部線位置(隅部の位置を代表する線。以下同
じ。)を検出すれば良いからである。これに対して、2
層目以降の溶接時には、隅部が先行形成された溶接ビー
ドで覆われているので、レーザセンサで隅部線位置を直
接検出することは不可能になる。
The loci B1 to B1 'of the target position of the first layer are
Real-time tracking using a laser sensor can be realized relatively easily by applying it to the first movement cycle of the welding robot. This is because at the time of welding the first layer, the laser sensor may detect the corner line position (a line representative of the position of the corner; the same applies hereinafter) by sensing the corner where the weld bead is not formed. On the other hand, 2
Since the corners are covered with the welding beads formed in advance during the welding of the layer and subsequent layers, it becomes impossible to directly detect the corner line position by the laser sensor.

【0006】そのため、隅部線位置をレーザセンサで直
接検出し、それに予め直交座標系上のシフト量として設
定されたシフト量Δ(一般には、Δx ,Δy の2成分を
持つベクトル量)を上乗せした位置をリアルタイムに決
定していくことで2層目以降の狙い位置の軌跡B2〜B
2’,B3〜B3’を実現するという方式は採用が困難
となっていた。
Therefore, the corner line position is directly detected by the laser sensor, and a shift amount Δ (generally a vector amount having two components of Δx and Δy) preset as a shift amount on the Cartesian coordinate system is added thereto. Trajectories of target positions on the second and subsequent layers B2-B
It has been difficult to adopt the method of realizing 2 ', B3 to B3'.

【0007】1層目のトラッキング時に隅部線位置のデ
ータを蓄積しておき、これを2層目以降の溶接時に利用
する手法もあるが、隅部線位置を正確に再現するには大
量のデータを記憶する必要があり、簡便なやり方とは言
えない。
There is also a method of accumulating the data of the corner line position at the time of the tracking of the first layer and utilizing this for the welding of the second and subsequent layers, but a large amount of data is required to accurately reproduce the position of the corner line. It is necessary to store data, which is not a convenient method.

【0008】このような問題を解決し得る技術として、
レーザセンサを用いた隅部線位置を間接的に行なうこと
が提案されている(特開平8−16221号公報参
照)。この提案を上記の例に適用するとすれば、隅部線
位置を隅部を提供する両ワークW1,W2の面G1,G
2の交線位置として求め、それに予め直交座標系上のシ
フト量として設定されたシフト量Δ(Δx ,Δy )を上
乗せすることで狙い位置(ツール先端点の目標経路)が
決定されることになる。
As a technique capable of solving such a problem,
It has been proposed to indirectly perform the corner line position using a laser sensor (see Japanese Patent Laid-Open No. 16221/1996). If this proposal is applied to the above example, the surfaces G1 and G of both works W1 and W2 that provide the corner line position to the corners.
The target position (the target path of the tool tip point) is determined by obtaining the intersection line position of 2 and adding it to the shift amount Δ (Δx, Δy) preset as the shift amount on the orthogonal coordinate system. Become.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記改良技術は、2層
目以降の溶接時にもレーザセンサを用いたリアルタイム
トラッキングの適用を容易にし、また、大量のデータを
記憶する必要もないという点で優れている。しかし、実
際にこれを図1に示したような隅部の多層盛り溶接に適
用すると、実際の溶接時の狙い位置に微妙なずれが生
じ、期待した溶接精度が得られないことが珍しくない。
The above-mentioned improved technology is excellent in that it makes it easy to apply real-time tracking using a laser sensor even when welding the second and subsequent layers, and does not require storing a large amount of data. ing. However, when this is actually applied to the multi-layer welding of the corners as shown in FIG. 1, it is not uncommon that the expected welding accuracy cannot be obtained due to a slight deviation in the target position during actual welding.

【0010】このような狙い位置のずれが生じる原因
は、アーク放電に伴って発生する熱の影響により、継ぎ
手を構成するワークW1,W2が変形を起すためである
と考えられる。図2は、図1に示した例についてこれを
説明する模式図である。同図に描かれているように、溶
接開始前に破線の位置にあったワークW1の面G1は、
多層盛り溶接の進行とともに内側に熱変形して傾斜する
性質がある(G1→H1で表示)。なお、図示は省略し
たが、ワークW2の水平面G2にも熱変形は生じ得る。
一般に、いずれのワーク面に変形が起るかはワークW
1,W2の厚さ、材質、加熱具合い等に左右され、ケー
ズ・バイ・ケースである。
It is considered that the cause of such deviation of the target position is that the works W1 and W2 constituting the joint are deformed by the influence of heat generated by the arc discharge. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the example shown in FIG. As illustrated in the figure, the surface G1 of the work W1 that was at the position of the broken line before the start of welding is
It has the property of being thermally deformed and tilted inward with the progress of multi-layer welding (indicated by G1 → H1). Although illustration is omitted, thermal deformation may occur on the horizontal surface G2 of the work W2.
Generally, the work W determines which work surface is deformed.
It is a case by case, depending on the thickness, material, heating condition, etc. of 1, W2.

【0011】今、例として図1に例示した2層目の溶接
時の狙い位置B2について考察して見ると、従来の技術
(上記改良技術を含む)では、この狙い位置B2は溶接
開始前の位置G1を前提に、隅部線位置B1(レーザセ
ンサで検出)を基準とした位置シフト量Δ2 で設定して
いる。例えばG1とG2の方向を各々Y軸、X軸とする
座標系が設定されている場合、狙い位置B2を指定する
位置シフト量Δ2 はベクトル量Δ2 (0,d)で指定さ
れる。ここで、dは隅部線位置B1と狙い位置B2の間
の距離である。
Considering now the target position B2 at the time of welding the second layer illustrated in FIG. 1 as an example, in the conventional technique (including the above-mentioned improved technique), this target position B2 is the position before the start of welding. On the premise of the position G1, the position shift amount Δ2 is set with reference to the corner line position B1 (detected by the laser sensor). For example, when a coordinate system in which the directions of G1 and G2 are respectively the Y axis and the X axis is set, the position shift amount Δ2 designating the target position B2 is designated by the vector amount Δ2 (0, d). Here, d is the distance between the corner line position B1 and the aim position B2.

【0012】なお、同様の指定方式で、N層の多層盛り
溶接についてi層目(i=1,2,3・・・N)の狙い
位置Biを定めた場合、下記(1)式で表わされる位置
シフト量Δi の各成分Δix,Δiyが予め設定される。図
2の例では、当然Δ2x=0,Δiy=dである。
When the target position Bi of the i-th layer (i = 1, 2, 3 ... N) is determined for the N-layer multi-layer welding by the same designation method, it is expressed by the following equation (1). The respective components Δix and Δiy of the position shift amount Δi are set in advance. In the example of FIG. 2, naturally Δ2x = 0 and Δiy = d.

【0013】 Δi =(Δix,Δiy) ・・・(1) さて、図示したような熱変形が生じた場合、本来実現さ
れるべき狙い位置(トーチ先端位置)は、B2ではなく
符号C2で示したような位置に移動する。ところが、上
記のような狙い位置の定め方では熱変形があっても狙い
位置はB2のままであり、位置C2をトーチ先端が通る
ようなロボット経路を実現することが出来ない。即ち、
従来技術には熱変形に応じて狙い位置を適切に変化させ
る技術手段が備わっていないため、熱変形が大きいケー
スや、狙い位置の狂いが溶接の品質に大きく影響するケ
ースにおいて、解決困難な問題となっていた。
Δi = (Δix, Δiy) (1) Now, when the thermal deformation as shown in the figure occurs, the target position (torch tip position) that should be realized is indicated by the symbol C2 instead of B2. Move to a position like. However, with the above-described method of determining the target position, the target position remains B2 even if thermal deformation occurs, and it is not possible to realize a robot path in which the tip of the torch passes through the position C2. That is,
Since the conventional technology does not have a technical means to appropriately change the target position according to thermal deformation, it is a difficult problem to solve in cases where the thermal deformation is large or where the deviation of the target position greatly affects the welding quality. It was.

【0014】そこで、本発明の目的は、2層目以降の隅
肉多層盛り溶接時にもレーザセンサを用いたリアルタイ
ムトラッキングの適用を可能にする一方で、継ぎ手を構
成するワークの熱変形に応じて狙い位置を変化させなが
らロボットの移動経路を定めていくための制御方法を提
供することにある。また、そのことを通して、隅肉多層
盛り溶接の品質を向上させようとするものである。
Therefore, an object of the present invention is to enable real-time tracking using a laser sensor even during fillet multi-layer welding of the second and subsequent layers, while depending on the thermal deformation of the work constituting the joint. It is to provide a control method for determining a movement path of a robot while changing a target position. In addition, the quality of fillet multi-layer welding is to be improved through this.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、アーク溶接ト
ーチとレーザセンサを搭載したロボットをロボット制御
装置で制御するようにしたシステムの制御方法におい
て、ロボットの溶接実行時の経路移動について、トラッ
キング動作とワーク乃至ワーク面の熱変形を考慮した移
動経路のシフト調整を並行的に実行することによって、
上記技術課題を解決したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a system control method for controlling a robot equipped with an arc welding torch and a laser sensor by means of a robot controller, and tracking a route movement during the execution of welding by the robot. By performing movement and shift adjustment of the moving path in parallel considering the thermal deformation of the work or the work surface,
This is a solution to the above technical problem.

【0016】トラッキング動作は隅部線の位置を基準に
して行なわれるが、そのための隅部線の位置検出は、隅
部を提供する2つのワーク面の位置をレーザセンサを用
いて検出し、それに基づいて隅部線の位置を求めること
によって達成される。
The tracking operation is performed on the basis of the position of the corner line. To detect the position of the corner line for that purpose, the positions of the two work surfaces providing the corners are detected by using a laser sensor, and This is accomplished by determining the position of the corner line based on

【0017】その一方、2つのワーク面の位置の検出結
果は移動経路のシフト量をワーク面の熱変形に応じて制
御するために利用される。好ましい実施形態において
は、熱変形の無いワーク面に対する移動経路のシフト量
が基準シフト量として予めシステムに設定される。設定
された基準シフト調整量は、2つのワーク面の位置の検
出結果に基づいて新たなシフト調整量に変換され、ワー
ク面の熱変形に応じて移動経路のシフト量が制御され
る。
On the other hand, the detection results of the positions of the two work surfaces are used to control the shift amount of the moving path according to the thermal deformation of the work surfaces. In a preferred embodiment, the shift amount of the movement path with respect to the work surface without thermal deformation is preset in the system as the reference shift amount. The set reference shift adjustment amount is converted into a new shift adjustment amount based on the detection result of the positions of the two work surfaces, and the shift amount of the movement path is controlled according to the thermal deformation of the work surfaces.

【0018】典型的な実施形態において、基準シフト調
整量は2次元基準シフト調整量として設定され、2つの
ワーク面の位置の検出結果に基づいて新たな2次元シフ
ト量に変換される。これにより、ワーク面の熱変形に応
じて移動経路のシフト量を制御することが出来る。
In the exemplary embodiment, the reference shift adjustment amount is set as a two-dimensional reference shift adjustment amount, and is converted into a new two-dimensional shift amount based on the detection result of the positions of the two work surfaces. Thereby, the shift amount of the moving path can be controlled according to the thermal deformation of the work surface.

【0019】1つの好ましい変換方式においては、2つ
のワーク面の位置を表わす2本の直線を座標軸として構
成される斜交座標系上で表現された値として読み換える
ことにより、新たな2次元シフト量への変換が行なわれ
る。また、読み換え後、更に検出された隅部線位置から
の距離調整を含む形で修正を行なっても良い。
In one preferable conversion method, a new two-dimensional shift is performed by rereading two straight lines representing the positions of two work surfaces as values expressed on an oblique coordinate system constituted by coordinate axes. Conversion to quantity takes place. Further, after the replacement, the correction may be performed in a form including the distance adjustment from the detected corner line position.

【0020】本発明の上記構成により、2層目以降の隅
肉多層盛り溶接時にもレーザセンサを用いたリアルタイ
ムトラッキングを適用しつつ、継ぎ手を構成するワーク
の熱変形に応じて狙い位置を変化させながらロボットの
移動経路を定めていくことが出来る。従って、隅部多層
盛り溶接の進行に伴って熱変形が生じても、狙い位置の
狂いが回避される。
With the above-mentioned structure of the present invention, the target position is changed according to the thermal deformation of the work constituting the joint while applying the real-time tracking using the laser sensor even in the fillet multi-layer welding after the second layer. While moving, you can decide the movement route of the robot. Therefore, even if thermal deformation occurs along with the progress of corner multi-layer welding, deviation of the target position can be avoided.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図3は、本発明を実施する際に使
用可能なロボット制御装置を含むシステムの全体構成を
説明する要部ブロックである。同図に示されているよう
に、システム全体を制御するロボット制御装置30は、
中央演算処理装置(以下、CPU)31を有し、該CP
U31には、ROMからなるメモリ32、RAMからな
るメモリ33、不揮発性メモリ34、ロボット軸制御器
35、LCD37を備えた教示操作盤38及び外部装置
との接続のための汎用インターフェイス39がバス結合
されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 3 is a main block for explaining the overall configuration of a system including a robot controller which can be used when the present invention is carried out. As shown in the figure, the robot controller 30 that controls the entire system is
The central processing unit (hereinafter, CPU) 31 has
In U31, a memory 32 including a ROM, a memory 33 including a RAM, a non-volatile memory 34, a robot axis controller 35, a teaching operation panel 38 including an LCD 37, and a general-purpose interface 39 for connection with an external device are connected to a bus. Has been done.

【0022】ROM32にはロボット制御装置30自身
を含むシステム全体を制御するプログラムが格納され
る。これには、後述する態様で本発明を実施するための
諸データを画面入力するために必要なプログラムが含ま
れている。RAM33の一部はCPU31が行なう処理
のためのデータの一時記憶に使用される。また、本発明
を実施するために、RAM33には、後述するセンシン
グデータ、経路補正データなどを記憶するためのいくつ
かのバッファレジスタが設定される。不揮発性メモリ3
4内には、位置データや多層盛り時の経路シフト量を定
めるためのパラメータを格納するためのレジスタが設定
されている。
The ROM 32 stores a program for controlling the entire system including the robot controller 30 itself. This includes a program necessary for screen-inputting various data for implementing the present invention in a mode described later. A part of the RAM 33 is used for temporary storage of data for the processing performed by the CPU 31. Further, in order to carry out the present invention, the RAM 33 is provided with some buffer registers for storing sensing data, path correction data, etc., which will be described later. Non-volatile memory 3
A register for storing position data and a parameter for determining a path shift amount at the time of multiple layers is set in 4.

【0023】また、ロボット軸制御器35には、サーボ
回路36を介してロボット40の各軸機構部に設けられ
た各サーボモータが接続されている。そして、汎用イン
ターフェイス39に接続される外部装置には、ロボット
40の手先部に装着されたアーク溶接トーチ2のための
電源装置50と、リアルタイムトラッキングを行なうた
めのレーザセンサ3が含まれている。
Further, to the robot axis controller 35, each servo motor provided in each axis mechanism portion of the robot 40 is connected via a servo circuit 36. The external device connected to the general-purpose interface 39 includes a power supply device 50 for the arc welding torch 2 mounted on the hand of the robot 40 and a laser sensor 3 for performing real-time tracking.

【0024】レーザセンサの構造、機能、測定原理など
は周知であるが、図4、図5を参照して概略を説明して
おく。図4は本実施形態で使用されるレーザセンサの要
部構成を例示したもので、レーザセンサ3の本体部は、
投射部10と光検出部13からなる。投射部10は、レ
ーザ発振器11とビーム走査用の揺動ミラー(ガルバノ
メータ)12を備え、光検出部13は、結像用の光学系
14と受光素子15を備えている。
The structure, function, measurement principle, etc. of the laser sensor are well known, but the outline will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 exemplifies the main configuration of the laser sensor used in this embodiment.
It includes a projection unit 10 and a light detection unit 13. The projection unit 10 includes a laser oscillator 11 and an oscillating mirror (galvanometer) 12 for beam scanning, and the light detection unit 13 includes an optical system 14 for image formation and a light receiving element 15.

【0025】一方、レーザセンサ制御部20は、揺動ミ
ラー12を揺動させるミラー駆動部21、レーザ発振器
11を駆動しレーザビームを発生させるレーザ駆動部2
2、受光素子15における受光位置に基づいて対象物へ
のレーザビーム5の入射位置(反射点)Sを検出する信
号検出部23が接続されている。これらは回線24を介
してロボット制御装置30の汎用インターフェイス39
(図3参照)に接続されている。
On the other hand, the laser sensor control section 20 includes a mirror drive section 21 for swinging the swing mirror 12 and a laser drive section 2 for driving the laser oscillator 11 to generate a laser beam.
2. A signal detection unit 23 that detects the incident position (reflection point) S of the laser beam 5 on the object based on the light receiving position of the light receiving element 15 is connected. These are general-purpose interfaces 39 of the robot controller 30 via the line 24.
(See FIG. 3).

【0026】レーザセンサ3が、回線24を介してロボ
ット制御装置30から動作指令を受けると、レーザ駆動
部22はレーザ発振器11を駆動し、レーザビーム5を
発生させる。これと並行して、ミラー駆動部21により
揺動ミラー12の揺動が開始される。これにより、レー
ザ発振器11から発生するレーザビームが対象物面G上
で走査される。
When the laser sensor 3 receives an operation command from the robot controller 30 via the line 24, the laser drive unit 22 drives the laser oscillator 11 to generate the laser beam 5. In parallel with this, the swinging of the swing mirror 12 is started by the mirror driving unit 21. As a result, the laser beam generated from the laser oscillator 11 scans the object surface G.

【0027】対象物面G上の反射点Sで拡散反射された
レーザビームは、光学系14により反射点Sの位置に応
じて受光素子15上に像を作る。受光素子15には、分
割型素子と受光素子である一次元CCDアレイ、あるい
は非分割型・積分型素子である位置検出検出器(PS
D;Position Sensitive Detector )、あるいは二次元
CCDアレイを持つCCDカメラなどが使用される。
The laser beam diffused and reflected at the reflection point S on the object surface G forms an image on the light receiving element 15 according to the position of the reflection point S by the optical system 14. The light receiving element 15 includes a split type element and a one-dimensional CCD array which is a light receiving element, or a position detection detector (PS which is a non-split type integral type element).
D: Position Sensitive Detector), or a CCD camera having a two-dimensional CCD array is used.

【0028】ここでは、受光素子15として1次元CC
Dアレイが使用されているものとする。受光素子15の
受光面に当たった光(反射光の像)は電荷に変換され、
そのセルに蓄えられる。セルに蓄積された電荷は、信号
検出部23からのCCD走査信号に従って所定周期毎1
番端から順に出力され、信号検出部23、回線24を介
してロボット制御装置30へ送られる。
Here, a one-dimensional CC is used as the light receiving element 15.
It is assumed that a D array is used. The light (image of the reflected light) that strikes the light receiving surface of the light receiving element 15 is converted into an electric charge,
It is stored in that cell. The charge accumulated in the cell is 1 every predetermined period according to the CCD scanning signal from the signal detection unit 23.
The signals are sequentially output from the leading edge and sent to the robot controller 30 via the signal detection unit 23 and the line 24.

【0029】CCDの走査周期は、搖動ミラー12の走
査周期よりも十分短く設定(例えば、数100分の1)
されており、搖動ミラー12の搖動角度の推移とCCD
素子出力状態の推移は、随時把握可能となっている。C
CD素子出力状態は、出力最大のセル位置(セル番号)
で把握され、反射光の当たったセル位置が検出される。
この位置から、反射点Sのセンサ座標系上の位置が求め
られる。
The scanning cycle of the CCD is set sufficiently shorter than the scanning cycle of the swing mirror 12 (for example, several hundredths).
The change of the swing angle of the swing mirror 12 and the CCD
The transition of the element output state can be grasped at any time. C
CD element output status is the maximum output cell position (cell number)
The cell position where reflected light hits is detected.
From this position, the position of the reflection point S on the sensor coordinate system is obtained.

【0030】図5は、受光素子15における検出位置s
により、反射点Sのセンサ座標系上の位置(Xs ,Ys
)を求める方法を説明する図である。光学系14の中
心と受光素子15の中央点とを結ぶ線上にセンサ座標系
の原点(0,0)があるとし、この線をY軸、このY軸
に直交する軸をX軸とする。
FIG. 5 shows the detection position s in the light receiving element 15.
Position of the reflection point S on the sensor coordinate system (Xs, Ys
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of obtaining). It is assumed that the origin (0, 0) of the sensor coordinate system is on the line connecting the center of the optical system 14 and the center point of the light receiving element 15, and this line is the Y axis, and the axis orthogonal to this Y axis is the X axis.

【0031】そして、センサ座標系の原点から光学系の
中心までの距離をL1 、光学系の中心から受光素子15
の中央点までの距離をL2 、センサ原点からX軸方向へ
の揺動ミラー12の揺動中心までの距離をD、センサ原
点から揺動ミラー12の揺動中心までのY軸距離をL0
、揺動ミラー12によるレーザビームの反射光のY軸
方向に対する角度をθ、受光素子15の受光面上の受光
位置をsとする。
Then, the distance from the origin of the sensor coordinate system to the center of the optical system is L1, and the light receiving element 15 from the center of the optical system.
Is the distance from the sensor origin to the swing center of the swing mirror 12 in the X-axis direction, and the Y-axis distance from the sensor origin to the swing center of the swing mirror is L0.
The angle of the reflected light of the laser beam by the oscillating mirror 12 with respect to the Y-axis direction is θ, and the light receiving position on the light receiving surface of the light receiving element 15 is s.

【0032】すると、レーザビーム5の反射点Sの座標
位置(Xs ,Ys )は、次の各式(2),(3)の演算
で求められる。 Xs =s・[(L1 −L0 )・tan θ+D]/(xa+L2 ・tan θ) ・・・(2) Ys =[L1 ・s+L2 ・(L0 ・tan θ−D)]/(s+L2 ・tan θ) ・・・(3) センサ座標系で求められた反射点Sの位置(Xs ,Ys
)は、ロボットの姿勢データ並びにキャリブレーショ
ンデータ(センサ座標系とロボット座標系の関係を表わ
すデータ)を用いて、ロボットが認識している座標系
(ここでは、後述する図6に示したワーク座標系Σw O
−XYZ)上の3次元データに変換される。レーザビー
ム5の走査サイクル毎に得られる一連のデータ群は、ロ
ボット制御装置30内のソフトウェア処理によって解析
され、例えば面G上にレーザビーム走査軌跡の位置(複
数の反射点Sの位置から計算)が求められる。
Then, the coordinate position (Xs, Ys) of the reflection point S of the laser beam 5 is calculated by the following equations (2) and (3). Xs = s · [(L1−L0) · tan θ + D] / (xa + L2 · tan θ) (2) Ys = [L1 · s + L2 · (L0 · tan θ−D)] / (s + L2 · tan θ) ... (3) Position (Xs, Ys) of the reflection point S obtained in the sensor coordinate system
) Is the coordinate system recognized by the robot using the posture data of the robot and the calibration data (data representing the relationship between the sensor coordinate system and the robot coordinate system) (here, work coordinates shown in FIG. 6 described later). System Σw O
-XYZ) converted into three-dimensional data. A series of data groups obtained for each scanning cycle of the laser beam 5 is analyzed by software processing in the robot controller 30 and, for example, the position of the laser beam scanning locus on the surface G (calculated from the positions of the plurality of reflection points S). Is required.

【0033】次に、図6は本発明を図1に示した事例に
適用する際の全体配置の概略を表わす見取り図である。
同図に示したように、符号1で指示されたロボットの手
先部に、溶接トーチ2とレーザセンサ3が搭載されてい
る。符号5は、溶接トーチ2から繰り出される溶接ワイ
ヤ4の先端位置(トーチ先端)に設定されたロボットの
ツール先端点を表わしている。
Next, FIG. 6 is a sketch showing a general arrangement when the present invention is applied to the case shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a welding torch 2 and a laser sensor 3 are mounted on the hand of the robot designated by reference numeral 1. Reference numeral 5 represents a tool tip point of the robot set at the tip position (torch tip) of the welding wire 4 fed from the welding torch 2.

【0034】本図には2層目の溶接の進行中の状態が示
されており、2層目のビードA2が途中まで形成されて
いる。レーザセンサ3から投射されたレーザビームLB
は、トーチ先端5よりも先行した領域をセンシングする
ために、隅部を提供する一方のワークW1の面H1(G
1)、隅部線7に沿って既に形成された1層目のビード
A1、隅部を提供する他方のワークW2の面H2(G
2)の三者を繰り返し通過するような光点軌跡6a,6
b,6cを作る。なお、H1(G1)及びH2(G2)
の表記は、溶接開始前の面G1,G2が溶接開始後には
熱変形で各々移動している可能性があることを表わして
いる(以下、同様とする)。
This drawing shows a state in which the welding of the second layer is in progress, and the bead A2 of the second layer is formed halfway. Laser beam LB projected from the laser sensor 3
Is a surface H1 (G1) of one workpiece W1 that provides a corner in order to sense a region preceding the torch tip 5.
1), the bead A1 of the first layer already formed along the corner line 7, the surface H2 (G of the other work W2 that provides the corner)
2) Light spot trajectories 6a, 6 that repeatedly pass through the three
Make b and 6c. H1 (G1) and H2 (G2)
The notation indicates that the surfaces G1 and G2 before the start of welding may be moved by thermal deformation after the start of welding (the same applies hereinafter).

【0035】溶接ロボットには、矢印で示したように、
溶接トーチ2を点火した状態で隅部線7に沿って隅部始
端Pから隅部終端P’まで移動する移動経路が教示され
ているものとする。再生運転によって、ロボットはP
P’を教示経路とする移動動作を総層数に等しいN回繰
り返すが、実際に実現される毎回の移動経路は、前述し
たように狙い位置の相違によって異なったものとされ
る。ここで重要な事は、狙い位置の相違によって経路を
変える(隅部線7からシフトさせる方向と距離を変え
る)際に、熱変形の影響が考慮されることである。
For the welding robot, as indicated by the arrow,
It is assumed that a moving path is taught which moves from the corner starting point P to the corner ending point P ′ along the corner line 7 while the welding torch 2 is ignited. The robot is set to P
The movement operation with P'as the teaching path is repeated N times, which is equal to the total number of layers, but the actual movement path each time is different depending on the target position as described above. What is important here is that the influence of thermal deformation is taken into consideration when changing the route (changing the direction of shifting from the corner line 7 and the distance) depending on the difference in the target position.

【0036】本実施形態では、次のような方式で本発明
を実施する。 (1)不揮発性メモリ34内に、予測される最大総数N
max に見合った数のレジスタRG1,RG2・・・RG
Nmax と、レジスタ番号を指定するアドレス指定カウン
タを設定しておく。 (2)i番目のレジスタRGiには、i層目の溶接を行
なう際の基準シフト量Δi を予め格納しておく。ここ
で、基準シフト量Δi という呼称は、「熱変形が生じな
い場合に最適と考えられる狙い位置B1〜B4」(以
下、「基準狙い位置」と言う。)を隅部線7(レーザセ
ンサ3で検出)の位置を基準とする2次元のシフト量で
表現したものである。 (3)基準シフト量Δi は、ロボットに設定済みの直交
座標系Σw (ワーク座標系O−XYZ)上で、隅部線7
(教示経路)の位置を基準としたX軸方向のシフト量Δ
x と、Y軸方向のシフト量Δy を表わす値を例えばmm
単位で教示操作盤38の操作によって予め設定する。こ
こで、溶接前のワーク面G1,G2の法線方向は各々座
標系Σw のY軸、X軸と平行であるものとする。
In this embodiment, the present invention is implemented by the following method. (1) Maximum expected total number N in the non-volatile memory 34
The number of registers RG1, RG2 ... RG corresponding to max
Set Nmax and an addressing counter that specifies a register number. (2) The reference shift amount Δi for welding the i-th layer is stored in advance in the i-th register RGi. Here, the reference shift amount Δi is referred to as "the target positions B1 to B4 which are considered to be optimal when thermal deformation does not occur" (hereinafter, referred to as "reference target position") at the corner line 7 (laser sensor 3). It is expressed by a two-dimensional shift amount based on the position of (detected by 1.). (3) The reference shift amount Δi is the corner line 7 on the Cartesian coordinate system Σw (work coordinate system O-XYZ) already set in the robot.
Shift amount Δ in the X-axis direction based on the position of (teaching path)
x and a value representing the shift amount Δy in the Y-axis direction are, for example, mm
The unit is set in advance by operating the teaching operation panel 38. Here, it is assumed that the normal directions of the work surfaces G1 and G2 before welding are parallel to the Y axis and the X axis of the coordinate system Σw, respectively.

【0037】(4)一例として層総数N=4とし、ま
た、基準狙い位置B1〜B4を表わす基準シフト量Δ1
〜Δ4 を図7のように設定するものとする。各アドレス
指定カウンタ値1,2,3,4で指定されるレジスタR
G1〜RG4に記憶されるデータは次のようになる。 RG1;(0,0) RG2;(0,d) RG3;(d,0) RG4;(d,d) (5)1層目〜4層目のいずれにおいても、レーザセン
サ3を用いて隅部線7の位置を検出し、それに基づく位
置補正を伴ったリアルタイムトラッキングを実行する。
このトラッキング補正は、教示経路(隅部線予定位置)
と実際にレーザセンサ3で検出される隅部線7の位置の
ずれを補償するためのものであり、狙い位置を各層溶接
毎に変えるための位置シフトとは別趣旨のものである。
両者はトーチ先端位置の決定に際して加算される関係に
ある。
(4) As an example, the total number of layers N = 4, and the reference shift amount Δ1 representing the reference target positions B1 to B4.
It is assumed that .about..DELTA.4 is set as shown in FIG. Register R designated by each addressing counter value 1, 2, 3, 4
The data stored in G1 to RG4 is as follows. RG1; (0,0) RG2; (0, d) RG3; (d, 0) RG4; (d, d) (5) In any of the first to fourth layers, the laser sensor 3 is used to make a corner. The position of the part line 7 is detected, and real-time tracking with position correction based on it is executed.
This tracking correction is the teaching route (planned corner line position)
This is for compensating for the positional deviation of the corner line 7 actually detected by the laser sensor 3, and has a different meaning from the position shift for changing the target position for each layer welding.
Both are in a relationship of being added when determining the torch tip position.

【0038】即ち、本実施形態では、「トーチ先端位
置」=「教示経路上の位置」+「トラッキング補正量」
+「狙い位置を定めるためのシフト量」、の関係を以て
ロボット移動時のトーチ先端位置を決定する。そして、
右辺第3項目の「狙い位置を定めるためのシフト量」に
ついては、本発明の技術思想を適用し、ワークの熱変形
を考慮する。
That is, in this embodiment, "torch tip position" = "position on teaching path" + "tracking correction amount"
The torch tip position when the robot moves is determined based on the relationship of + “shift amount for determining target position”. And
Regarding the third item “shift amount for determining the target position” on the right side, the technical idea of the present invention is applied, and thermal deformation of the workpiece is considered.

【0039】(6)上記(5)に記した隅部線7の位置
は、面H1(G1),H2(G2)の交線の位置を、レ
ーザビーム走査によって面H1(G1),H2(G2)
に形成される光点軌跡6a及び6b(図6参照)が表わ
す2本の直線の交点位置として求める。このような手法
を採用する理由は2つある。一つは2層目以降の溶接時
に隅部線7がビードで隠されいても隅部線位置を推定出
来るようにするためであり、もう一つは面H1(G
1),H2(G2)の熱変形を知るためである。後者の
検出結果は、リアルタイムで上記(5)の「狙い位置を
定めるためのシフト量」に反映される。
(6) Regarding the position of the corner line 7 described in (5) above, the position of the line of intersection of the surfaces H1 (G1), H2 (G2) is determined by laser beam scanning and the surfaces H1 (G1), H2 ( G2)
It is determined as the intersection point position of the two straight lines represented by the light spot trajectories 6a and 6b (see FIG. 6) formed in. There are two reasons for adopting such a method. One is to make it possible to estimate the position of the corner line 7 even if the corner line 7 is hidden by the bead during welding of the second and subsequent layers.
This is to know the thermal deformation of 1) and H2 (G2). The latter detection result is reflected in the above-mentioned (5) "shift amount for determining aiming position" in real time.

【0040】(7)光点軌跡6a及び6bが表わす2本
の直線の交点位置として面H1(G1),H2(G2)
の交線位置を求めるために、図8に示したように、面H
1(G1)及びH2(G2)上で隅部線7の位置から適
当な距離離れた(ビードA1等で覆われる可能性が無
い)範囲L1,L2を指定し得るパラメータを予め設定
しておく。
(7) The planes H1 (G1) and H2 (G2) are defined as the intersection points of the two straight lines represented by the light spot loci 6a and 6b.
In order to obtain the intersection line position of the plane H, as shown in FIG.
1 (G1) and H2 (G2) are set in advance with parameters capable of designating ranges L1 and L2 that are apart from the position of the corner line 7 by an appropriate distance (there is no possibility of being covered by the beads A1 and the like). .

【0041】パラメータとしては、例えば図示したよう
に、レーザビームの全走査角度範囲φfullの両端に一定
の角度範囲を措定するφs が採用出来る。走査角度範囲
両端到達時点から測った時間を指定することも可能せ
る。なお、図8では面G1のみがH1に熱変形した状態
を示したが、面G2が熱変形していてもこのようなやり
方で範囲L1,L2を指定する上で特に問題は生じな
い。
As the parameter, for example, as shown in the figure, φs for determining a constant angle range at both ends of the full scanning angle range φfull of the laser beam can be adopted. It is also possible to specify the time measured from the time when both ends of the scanning angle range are reached. Although FIG. 8 shows the state where only the surface G1 is thermally deformed to H1, even if the surface G2 is thermally deformed, no particular problem occurs in designating the ranges L1 and L2 in such a manner.

【0042】(8)面H1(G1),H2(G2)の熱
変形に応じて狙い位置をどのように変更するかについて
は種々考えられるが、要は熱変形の前後で狙い位置の等
価性がほぼ保たれるような位置を適当な方式で変更して
やれば良い。変更の方式には、種々のものが採用可能で
あるが、ここでは図9を参照して斜交座標系を利用する
方式について説明する。
(8) There are various conceivable ways of changing the target position depending on the thermal deformation of the surfaces H1 (G1) and H2 (G2), but the point is that the target positions are equivalent before and after the thermal deformation. Can be changed by an appropriate method so that the position is maintained. Although various methods can be adopted as the changing method, here, a method using the oblique coordinate system will be described with reference to FIG.

【0043】この方式は、面H1(G1),H2(G
2)について検出された直線(6a,6bに対応)を熱
変形を表わす2次元斜交座標系の座標軸とみなして基準
ソフト量の設定値Δi を解釈し直すことで、狙い位置を
定める方式で、次のような幾何学的な計算によって狙い
位置を求める。 1.図9に示したように、基準ソフト量の任意の設定値
Δi (Δx ,Δy )を表わす基準狙い位置をQとした
時、QVを点Qから面G1に降ろした垂線、QUを点Q
から面G2に降ろした垂線とする。面G1,G2をY
軸、X軸に対応させた座標系o−xyを考えれば、Vの
y座標値はΔy 、Uのx座標値はΔx となる。
In this method, the surfaces H1 (G1), H2 (G
A straight line (corresponding to 6a, 6b) detected in 2) is regarded as a coordinate axis of a two-dimensional oblique coordinate system that represents thermal deformation, and the set value Δi of the reference software amount is reinterpreted to determine the target position. , Find the target position by the following geometric calculation. 1. As shown in FIG. 9, when Q is a reference target position that represents an arbitrary set value Δi (Δx, Δy) of the reference software amount, QV is a perpendicular line drawn from the point Q to the surface G1, and QU is a point Q.
It is a vertical line that has been dropped on the surface G2. Surfaces G1 and G2 are Y
Considering the coordinate system o-xy corresponding to the axes, the y coordinate value of V is Δy and the x coordinate value of U is Δx.

【0044】2.図示(誇張描示)したように、面G
1,G2が熱変形を起して面H1,H2となった時、y
軸、x軸を面H1,H2に対応させ斜交座標系Oob−x
obyobを求める。xob軸、yob軸の位置・方向はレーザ
センサ3で検出され、更にこれからOobの位置が求めら
れる。なお、熱変形による隅部位置Oobの変位は無視出
来るほど小さい(但し、多少の変位があっても本発明の
適用は可能である)。
2. As shown (exaggerated), surface G
When G1 and G2 are thermally deformed into H1 and H2, y
An oblique coordinate system Oob-x in which the axes x and x correspond to the planes H1 and H2
ask for obyob. The position and direction of the xob axis and the yob axis are detected by the laser sensor 3, and the position of Oob is obtained from this. The displacement at the corner position Oob due to thermal deformation is so small that it can be ignored (however, the present invention can be applied even if there is some displacement).

【0045】3.oobUob=oU(=Δx )となるxob
軸上の点Uobを求める。 4.oobVob=oV(=Δy )となるyob軸上の点Vob
を求める。 5.3点oob,Vob,Uobを頂点に持つ平行四辺形の残
りの頂点Qobを求め、この点を狙い位置とする。前述の
ワーク座標系O−XYZ上で表わした斜交座標系の原点
(レーザセンサで検出された隅部線位置)oob及び上記
求めた点QobのX,Y座標値を各々(pxob ,pyob
),(qxob ,qyob )とすれば、熱変形を考慮した
シフト量δi (δix,δiy)は次式(4),(5)で与
えられる。 δix=qxob −pxob ・・・(4) δiy=qyob −pyob ・・・(5) 6.なお、平行四辺形oobUobQobVobの対角線oobQ
ob上にoobQob(γ)=γoobQobとなる点Qob(γ)
を定め、これを狙い位置としても良い。ここでγは隅部
線位置oobから測った狙い位置までの距離を調整するた
めの係数で、一般に1に近いが設定される。また、対角
線oobQob上にoobQob’=|Δi |となる点Qob’を
定め、これを狙い位置としても良い。
3. xob such that oobUob = oU (= Δx)
Find the point Uob on the axis. 4. Point Vob on the yob axis where oobVob = oV (= Δy)
Ask for. 5.3 Find the remaining vertices Qob of the parallelogram having vertices oob, Vob, and Uob, and set this point as the target position. The X and Y coordinate values of the origin (corner line position detected by the laser sensor) oob of the oblique coordinate system represented on the work coordinate system O-XYZ and the point Qob obtained above are respectively (pxob, pyob).
), (Qxob, qyob), the shift amount δi (δix, δiy) considering thermal deformation is given by the following equations (4) and (5). δix = qxob-pxob (4) δiy = qyob-pyob (5) 6. The diagonal oobQ of the parallelogram oobUobQobVob
A point Qob (γ) on ob where oobQob (γ) = γoobQob
May be set and this may be the target position. Here, γ is a coefficient for adjusting the distance from the corner line position oob to the target position measured, and is generally set to be close to 1. Alternatively, a point Qob 'at which oobQob' = | Δi | is set on the diagonal line oobQob, and this point may be set as a target position.

【0046】以下、これまでに述べた前提の下で、図1
0のフローチャートを参照して多層盛り溶接実行時の処
理内容の概略を説明する。なお、処理はレーザセンサに
よる検出動作とロボットの経路移動に関連したもののみ
を説明し、溶接トーチ等の制御に関連した処理について
は省略する。
Under the assumptions described so far, FIG.
With reference to the flowchart of No. 0, the outline of the processing contents at the time of executing the multi-layer welding will be described. Only the processing related to the detection operation by the laser sensor and the path movement of the robot will be described, and the processing related to the control of the welding torch and the like will be omitted.

【0047】処理はレジスタRGiを指定するアドレス
指定カウンタ値iの初期値を1として開始される。先
ず、レーザセンサ3を起動し(ステップM1)、動作プ
ログラムの動作命令文を読み込み、教示点位置Pへ向け
てロボットを移動をさせるための処理を開始する(ステ
ップM2)。レーザセンサ3により、ワークW1,W2
が検出されたならば(ステップM3でイエス出力)、直
ちに前述した走査角度範囲φs で得たレーザセンサ3の
検出データを使って、範囲L1,L2(図8参照)に含
まれる適宜点数(少なくとも2個づつ)の位置を求め、
L1,L2が表わす直線の位置(方向情報を含む)を求
めてバッファメモリに記憶する(ステップM4)。
The process is started with the initial value of the addressing counter value i designating the register RGi as 1. First, the laser sensor 3 is activated (step M1), the operation command sentence of the operation program is read, and the processing for moving the robot toward the teaching point position P is started (step M2). With the laser sensor 3, the works W1, W2
Is detected (Yes output in step M3), the detection data of the laser sensor 3 obtained in the above-described scanning angle range φs is immediately used, and appropriate points included in the ranges L1 and L2 (see FIG. 8) (at least 2 positions each),
The position of the straight line represented by L1 and L2 (including direction information) is obtained and stored in the buffer memory (step M4).

【0048】ステップM4で求めた直線は、図9に示し
たyob軸及びxob軸に対応するものである。なお、レー
ザセンサ3で得られたセンサデータをロボットに設定さ
れた座標系に変換する処理手順(ロボットの現在位置デ
ータと座標系変換データが利用される。)や複数点の位
置のデータからそれらの点で代表される直線を求める処
理手順等は周知なので、詳しい説明は省略する。
The straight line obtained in step M4 corresponds to the yob axis and the xob axis shown in FIG. The processing procedure for converting the sensor data obtained by the laser sensor 3 into the coordinate system set in the robot (the current position data of the robot and the coordinate system conversion data are used) and the data of the positions of a plurality of points are used. Since a processing procedure for obtaining a straight line represented by the above points is well known, detailed description thereof will be omitted.

【0049】次に、隅部線7の位置oobをステップM4
で求めた2本の直線(yob軸及びxob軸)の交点の位置
として求める(ステップM5)。そして、求められた隅
部線7の位置oobのデータから、教示経路からのずれ量
を補償するためのトラッキング補正量を求めバッファメ
モリに記憶する(ステップM6)。
Next, the position oob of the corner line 7 is set to step M4.
It is obtained as the position of the intersection of the two straight lines (yob axis and xob axis) obtained in (step M5). Then, a tracking correction amount for compensating the deviation amount from the teaching route is obtained from the obtained data of the position oob of the corner line 7 and stored in the buffer memory (step M6).

【0050】次いで、アドレス指定カウンタ値iで指定
されるレジスタRGiに格納されている基準位置シフト
量Δi のデータを読み出す(ステップM7)。そして、
この読み出された基準位置シフト量Δi のデータ、ステ
ップM4,M5で求められたxob軸、yobの位置/方向
を表わすデータと隅部位置oobのデータを用いて、狙い
位置を定めるための位置シフト量δi を計算する(ステ
ップM8)。位置シフト量δi の計算内容は前述した通
りである。
Then, the data of the reference position shift amount Δi stored in the register RGi designated by the addressing counter value i is read (step M7). And
A position for determining the target position using the read data of the reference position shift amount Δi, the xob axis obtained in steps M4 and M5, the data indicating the position / direction of yob, and the corner position oob. The shift amount δi is calculated (step M8). The calculation contents of the position shift amount Δi are as described above.

【0051】位置シフト量δi が求められたならば、教
示経路位置+トラッキング補正量+位置シフト量δi に
よってロボットの移動目標位置を計算する。計算結果に
基づいて作成された移動指令はサーボ系へ出力される
(ステップM9)。
When the position shift amount δi is obtained, the movement target position of the robot is calculated by the teaching path position + tracking correction amount + position shift amount δi. The movement command created based on the calculation result is output to the servo system (step M9).

【0052】ロボットが教示点P’に到達させるための
処理が完了していない場合には(ステップM10でノー
出力)、ステップM4へ戻り、ステップM4〜M10を
繰り返す。また、ロボットが教示点P’に到達させるた
めの処理が完了している場合には(ステップM10でイ
エス出力)、ステップM11へ進んでアドレス指定カウ
ンタ値iを1アップする。
If the process for the robot to reach the teaching point P'has not been completed (NO output at step M10), the process returns to step M4 and steps M4 to M10 are repeated. If the process for the robot to reach the teaching point P'has been completed (Yes output in step M10), the process proceeds to step M11 to increment the addressing counter value i by 1.

【0053】次いで、多層盛り溶接の層総数(ここでは
4層)分の多層盛り溶接が完了したか否かをチェックし
(テップM12)、ノー出力(多層盛り溶接未完了)で
あれば、ステップM2に戻って、上記説明した処理サイ
クルを繰り返す。4層分の多層盛り溶接が完了すると、
ステップM12でイエス出力が出されるので、レーザセ
ンサ3やロボットを停止させる処理を経て処理を終了す
る。
Next, it is checked whether or not the total number of layers of the multi-layer welding (here, four layers) has been completed (step M12), and if there is no output (multi-layer welding is not completed), step Returning to M2, the processing cycle described above is repeated. When the multi-layer welding for 4 layers is completed,
Since the Yes output is produced in step M12, the process is terminated after the process of stopping the laser sensor 3 and the robot.

【0054】以上の処理を通して、1層目〜4層目の溶
接時のロボット移動に関し、ロボットのリアルタイムト
ラッキングと並行した形でワークの熱変形を考慮した狙
い位置をリアルタイムに決定しながらロボット経路を定
めていくことが出来る。
Through the above processing, regarding the robot movement at the time of welding the first to fourth layers, the robot path is determined in real time while determining the target position in consideration of the thermal deformation of the work in parallel with the real time tracking of the robot. You can decide.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明により、2層目以降の隅肉多層盛
り溶接時にもレーザセンサを用いたリアルタイムトラッ
キングを適用しつつ、継ぎ手を構成するワークの熱変形
に応じて狙い位置を変化させながらロボットの移動経路
を定めていくことが出来るようになった。また、そのこ
とを通して熱変形を起し易い条件で行なわれる隅肉多層
盛り溶接の志度を向上さることが可能になった。
According to the present invention, while applying the real-time tracking using the laser sensor even in the fillet multi-layer welding of the second and subsequent layers, while changing the target position according to the thermal deformation of the work constituting the joint. It has become possible to determine the movement route of the robot. Further, through this, it becomes possible to improve the willingness of fillet multi-layer welding, which is performed under conditions where thermal deformation is likely to occur.

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

【図1】隅肉部に対する多層盛り溶接について説明する
図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating multi-layer welding on a fillet portion.

【図2】図1に示した例について、熱変形による狙い位
置の狂いを説明する模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining deviation of a target position due to thermal deformation in the example shown in FIG.

【図3】本発明を実施する際に使用可能なロボット制御
装置を含むシステムの全体構成を説明する要部ブロック
である。
FIG. 3 is a main block for explaining an overall configuration of a system including a robot control device that can be used when implementing the present invention.

【図4】本実施形態で使用されるレーザセンサの要部構
成を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a laser sensor used in this embodiment.

【図5】レーザセンサの測定原理を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a measurement principle of a laser sensor.

【図6】実施形態における全体配置の概略を表わす見取
り図である。
FIG. 6 is a sketch diagram showing an outline of the overall arrangement in the embodiment.

【図7】実施形態における基準狙い位置B1〜B4を表
わす基準シフト量Δ1 〜Δ4 の設定内容について説明す
る図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating setting contents of reference shift amounts Δ1 to Δ4 representing reference target positions B1 to B4 in the embodiment.

【図8】レーザセンサを用いて面H1(G1),H2
(G2)の交線位置を求めるためのパラメータ設定につ
いて説明する図である。
FIG. 8 shows surfaces H1 (G1) and H2 using a laser sensor.
It is a figure explaining the parameter setting for calculating | requiring the intersection line position of (G2).

【図9】熱変形を考慮したシフト量δi を定める計算手
法について説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a calculation method for determining a shift amount δi in consideration of thermal deformation.

【図10】実施形態における多層盛り溶接実行時の処理
内容の概略を説明するフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an outline of processing contents when executing multi-layer welding in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット手先部 2 溶接トーチ 3 レーザセンサ 4 溶接ワイヤ 5 トーチ先端位置(ツール先端点) 6a,6b,6c 光点軌跡 10 投射部 11 レーザ発振器 12 揺動ミラー(ガルバノメータ) 13 検出部 14 結像用の光学系 15 受光素子 20 レーザセンサ制御部 21 ミラー駆動部 22 レーザ駆動部 23 信号検出部 24 回線 30 ロボット制御装置 31 CPU 32 ROM 33 RAM 34 不揮発性メモリ 35 軸制御器 36 サーボ回路 37 LCD 38 教示操作盤 39 汎用インターフェイス 40 ロボット(本体機構部のサーボモータ) 50 電源装置 A1〜A3 溶接ビード B1〜B4 (基準)狙い位置 C2 (熱変形が考慮された)狙い位置 G1,G2 ワーク面(溶接開始前) H1,H2 ワーク面(溶接開始後) S 入射位置(反射点) W1,W2 ワーク 1 Robot hand part 2 welding torch 3 Laser sensor 4 welding wire 5 Torch tip position (tool tip point) 6a, 6b, 6c Light spot locus 10 Projector 11 Laser oscillator 12 Swing mirror (galvanometer) 13 Detector 14 Optical system for imaging 15 Light receiving element 20 Laser sensor controller 21 Mirror drive 22 Laser drive 23 Signal detector 24 lines 30 Robot controller 31 CPU 32 ROM 33 RAM 34 Non-volatile memory 35 axis controller 36 Servo circuit 37 LCD 38 Teaching operation panel 39 General-purpose interface 40 Robot (servo motor of main body mechanism) 50 power supply A1 to A3 welding beads B1 to B4 (reference) Target position C2 Target position (considering thermal deformation) G1, G2 Work surface (before welding starts) H1, H2 Work surface (after starting welding) S incident position (reflection point) W1, W2 work

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/127 508 B23K 9/095 Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 9/127 508 B23K 9/095

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アーク溶接トーチと、レーザセンサと、
前記アーク溶接トーチとレーザセンサを搭載したロボッ
トと、ロボット制御装置を含むシステムを用いて隅肉多
層盛り溶接を行なう隅肉多層盛り溶接ロボットシステム
における制御方法であって、 前記ロボットの隅肉多層盛り溶接実行時の経路移動が、
隅部を代表する隅部線の位置検出に基づくトラッキング
動作に並行して、前記隅肉多層盛りの各層の溶接に応じ
た前記アーク溶接トーチの狙い位置が実現されるように
前記ロボットの移動経路をシフト調整して行なわれ、 前記隅部線の位置検出が、前記隅部を提供する2つのワ
ーク面の位置を前記レーザセンサを用いて検出し、前記
検出された2つのワーク面の位置に基づいて前記隅部線
の位置を求めることによって行なわれるようにし、更
に、 前記移動経路を調整するシフト量が、前記2つのワーク
面の位置の検出結果に基づいて、前記ワーク面の熱変形
に応じて制御されるようにした、前記隅肉多層盛り溶接
ロボットシステムにおける制御方法。
1. An arc welding torch, a laser sensor,
A control method in a fillet multi-layer welding robot system for performing fillet multi-layer welding using a system including a robot equipped with the arc welding torch and laser sensor, and a system including a robot controller, wherein the fillet multi-layer deposition of the robot is performed. The path movement during welding is
In parallel with the tracking operation based on the detection of the position of the corner line representing the corner, the movement path of the robot is realized so that the target position of the arc welding torch corresponding to the welding of each layer of the fillet multi-layer is realized. The position of the corner line is detected by using the laser sensor to detect the position of the two work surfaces that provide the corner, and the position of the two work surfaces is detected. Based on the detection result of the positions of the two work surfaces, the thermal deformation of the work surfaces is determined based on the detection result of the positions of the two work surfaces. The control method in the fillet multi-layer welding robot system, which is controlled according to the above.
【請求項2】 熱変形の無い前記ワーク面に対する前記
移動経路のシフト量が基準シフト量として予め前記シス
テムに設定されており、 前記設定された基準シフト調整量を前記2つのワーク面
の位置の検出結果に基づいて新たなシフト調整量に変換
することにより、前記ワーク面の熱変形に応じて前記移
動経路のシフト量が制御されるようにした、請求項1に
記載の隅肉多層盛り溶接ロボットシステムにおける制御
方法。
2. A shift amount of the movement path with respect to the work surface without thermal deformation is preset in the system as a reference shift amount, and the set reference shift adjustment amount is set to a position of the two work faces. Convert to a new shift adjustment amount based on the detection result
It, the shift amount of the moving path in response to thermal deformation of the workpiece surface is to be controlled, the control method in the fillet multi-layer welding robot system of claim 1,.
【請求項3】 前記基準シフト量が、前記隅部線位置を
基準とした2次元基準シフト量として予め前記システム
に設定されており、 前記設定された2次元基準シフト調整量を前記2つのワ
ーク面の位置の検出結果に基づいて新たな2次元シフト
量に変換することにより、前記ワーク面の熱変形に応じ
て前記移動経路のシフト量が制御されるようにした、請
求項1に記載の隅肉多層盛り溶接ロボットシステムにお
ける制御方法。
3. The reference shift amount is preset in the system as a two-dimensional reference shift amount based on the corner line position, and the set two-dimensional reference shift adjustment amount is used for the two workpieces. The shift amount of the movement path is controlled according to the thermal deformation of the work surface by converting into a new two-dimensional shift amount based on the detection result of the surface position. Control method for fillet multi-layer welding robot system.
【請求項4】 前記2次元基準シフト調整量を、前記2
つのワーク面の位置を表わす2本の直線を座標軸として
構成される斜交座標系上で表現された値として読み換え
ることにより、前記新たな2次元シフト量への前記変換
が行なわれるようにした、請求項3に記載の隅肉多層盛
り溶接ロボットシステムにおける制御方法。
4. The two-dimensional reference shift adjustment amount is set to the two
The two straight lines representing the positions of one work surface are read as values expressed on the oblique coordinate system configured as the coordinate axes, so that the conversion into the new two-dimensional shift amount is performed. A control method in a fillet multi-layer welding robot system according to claim 3.
【請求項5】 前記2次元基準シフト調整量を、前記2
つのワーク面の位置を表わす2本の直線を座標軸として
構成される斜交座標系上で表現された値として読み換
え、更に前記検出された隅部線位置からの距離調整を含
むように修正することにより、前記新たな2次元シフト
量への前記変換が行なわれるようにした、請求項3に記
載の隅肉多層盛り溶接ロボットシステムにおける制御方
法。
5. The two-dimensional reference shift adjustment amount is set to the two
Two straight lines representing the position of one work surface are read as values expressed on an oblique coordinate system configured as a coordinate axis, and further corrected to include the distance adjustment from the detected corner line position. The control method in the fillet multi-layer welding robot system according to claim 3, wherein the conversion into the new two-dimensional shift amount is thereby performed.
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