直接的な答え: ティーチフリー溶接は、特定の形状クラスに対する繰り返し位置決め方法であり、あらゆる形状に対応する自動プログラミングではありません。スキャンによって特定の部品の位置が返されるため、部品間のばらつきは許容されますが、形状自体の変更は許容されません。フランジリングのような閉じた規則的な継ぎ目は、スキャン結果から計算できます。この方法で不要になるのはティーチングです。すべての部品は、人ではなく装置によって位置決めされます。
これの対象者： 本書は、中量生産される組立品向けにスキャン式溶接セルを評価するエンジニアおよび購買担当者向けに書かれています。
範囲： このEVSTガイドでは、スキャンベースのティーチングフリーロボット溶接が機能するために製品が満たすべき前提条件、すなわち、溶接部の均一性、スキャン結果、保存されるデータと保存されないデータ、および動作を妨げる条件について説明します。スキャン精度、補正範囲、初回合格率、サイクルタイムについては記載していません。これらの数値は、お客様ご自身の部品のテスト記録から得られるものです。
まず測定してから溶接する
参考映像では、アーク放電が始まる前に、赤いレーザー線が変圧器タンクの蓋とフランジ開口部を横切っています。ロボットは、このレーザー照射が終わって初めてフランジリングの周囲を溶接し始めます。
その順序こそが方法なのです。スキャンは既に存在するプログラムに対して実行されるチェックではなく、パスを構築するための入力であり、そのシーケンスは各部分ごとに繰り返されます。
これが何でないのかを明確にしておく価値がある。これは、モデルからパスを構築するオフラインプログラミングではないし、溶接中に教えられたパスを修正するシームトラッキングでもない。これら3つはそれぞれ異なる課題に対応するものであり、しばしば互換性があるかのように扱われる。
ティーチフリーロボット溶接に必要なものは、溶接部から何までなのか
フランジリングとは、平面上に存在する閉じた規則的な継ぎ目のことです。フランジリングの位置を示すスキャンデータが得られれば、その周囲の経路を計算することができます。なぜなら、フランジリングの形状は、任意の曲線ではなく、少数のパラメータによって記述されるからです。
この手法が適しているのは、まさにそのような形状です。継ぎ目が不規則になるにつれて（空間曲線、2つの円筒の交点、長さに沿って形状が変化する接合部など）、スキャンによって位置は返されますが、モデルなしではそこから経路を導き出すことはできなくなります。
実用上のテストは簡単に説明できます。縫い目の位置を特定するだけで生成できるほど、縫い目を十分に記述できるでしょうか？もしそうであれば、ティーチフリー方式が候補となります。形状自体を記述する必要がある場合は、オフラインプログラミングの問題となります。
EVSTが処理する順序は毎回同じです。まず継ぎ目の形状を計算し、次にスキャン可能な範囲をスキャンし、その後フィッティングを行い、最後にセル自体を処理します。
Hubspot ISO 9692-1：2013溶融溶接のための接合部の準備は、名前の付いた形状と寸法によって定義され、それがそもそも通常の接合部を記述可能にするものである。
それは教えることの手間を省き、場所の特定を省きます。
映像では、同じ戦車が複数の溶接箇所を抱えており、装置は次の箇所に取り掛かる前に再度スキャンを行っている。誰も何も再教育していないが、毎回同じ位置で作業が行われている。
この違いは、サイクルタイムの議論において重要となる。ティーチングは一度限りのセットアップコストであり、スキャンは部品ごとのコストである。したがって、バッチサイズが小さくなり、部品の種類が増えるほど、この主張は有利になり、バッチサイズが長くなり、部品が均一になるにつれて、不利になる。
これは、試運転時の期待値にも影響します。すべての部品をスキャンするセルは、ティーチングセルでは行わない作業を行っており、その作業はサイクル内のどこかで必ず発生するはずです。
| 状況 | 通常の方法 | 最初に確認すべきこと |
|---|---|---|
| 通常の閉じた縫い目、小ロット生産、位置は様々 | スキャンベースのティーチフリー | スキャンがすべての継ぎ目と隙間範囲に到達するかどうか |
| 複雑な縫い目や自由な形状の縫い目、モデルをご用意しております。 | モデルからのオフラインプログラミング | 実物アセンブリに対するモデルの忠実度 |
| 一貫した部品の長い連続生産 | 指導プログラム（追跡機能付きの場合あり） | 部品ごとに位置がどれだけ異なるか |
| 溶接中に継ぎ目の位置がずれる | 張られた経路に沿った継ぎ目追跡 | ドリフトが歪みによるものか、フィッティングによるものか |
メソッドが壊れる箇所
スキャンは視線が通っている状態で行われます。構造物の裏に隠れた継ぎ目、クランプで挟まれた継ぎ目、またはセンサーが捉えられない角度から接近された継ぎ目は、この方法では検出できず、いかなる処理を施しても復元することはできません。
反射面は、2番目に多い不具合の原因です。研磨面、メッキ面、または湿潤面は、線状構造光センサーの読み取りを妨げます。そのため、ソフトウェアによる修正ではなく、入射角、治具設計、表面状態といった光学的および機械的な対策が有効な解決策となります。
3つ目はフィッティングアップです。スキャンではギャップを測定できますが、プロセスウィンドウ外のギャップを溶接することはできません。 ISO 13920:1996溶接構造物の一般的な許容誤差は許容クラスとして規定されており、手順で想定されるクラスを超えるギャップは、溶接装置の問題ではなく、組み立ての問題である。
最後の点は、試運転中に機器の不具合として報告されることが多いのですが、実際には不具合ではないため、はっきりと述べておく価値があります。
テスト記録と安全に関する事項
スキャン精度、実際に適用された補正範囲、初回合格率は、お客様ご自身で作成されたテスト記録に基づいています。これらの数値は映像から読み取ることはできず、また、ここにも記載していません。
Hubspot ISO 9283:1998姿勢精度と再現性は、規定された負荷と速度の条件下で測定されるため、スキャンセルの位置決め図には、センサー、スタンドオフ、およびそれが占める部品を明記する必要があります。
Hubspot ISO 10218-2：2025保護された空間は、統合システム全体の動きによって決まります。ガントリーに取り付けられたセルでは、ガントリーの移動だけでなく、アームの動きも含まれます。
EVSTの申請審査はすべて、図面、接合部の準備、現在の組立公差といった同じプロジェクト入力情報から始まります。そのため、選定は証拠に基づいて行われ、承認はデータシートではなく、お客様自身の部品に基づいて合意されます。
よくある質問
ティーチフリー溶接はオフラインプログラミングと同じですか？
いいえ。オフラインプログラミングはモデルからパスを構築しますが、ティーチフリーは実際の部品のスキャンデータからパスを構築します。オフラインプログラミングはスキャンでは表現できない形状を処理でき、ティーチフリーはオフラインパスでは把握できない部品ごとのばらつきを処理できます。これらは異なる問題を解決するものであり、しばしば組み合わせて使用されます。
どの縫い目がこの方法に適していますか？
スキャンで検出できる、規則的で記述可能な継ぎ目（フランジリング、直線フィレット、ボルトサークルなど）は、スキャンによって検出できます。継ぎ目が自由形状になると、検出するだけでは生成できなくなり、オフラインプログラミングの問題となります。
実際に運用する際に問題となる点は何ですか？
視線、反射、および取り付け状態。センサーが捉えられない継ぎ目は検出できません。研磨面、メッキ面、または濡れた表面は読み取りを妨げます。また、プロセスウィンドウ外の隙間は組み立て上の問題であり、スキャンによって測定はできますが修正することはできません。
有益な回答を得るには、何を送れば良いでしょうか？
部品図面、接合部の準備、作業に使用する組立公差クラス、および入荷部品で実際に確認される隙間の範囲。
申請審査のためのプロジェクト入力情報
汎用セルではなく、自社製品との比較検証をご希望の場合は、以下をお送りください。
- 部品図と溶接する継ぎ目
- 関節の準備と、あなたが取り組む耐性クラス
- 入荷部品に見られる組み立てギャップの範囲
- バッチサイズとステーションを共有するバリアントの数
図面と接合部の準備、そしてこの製品に対するティーチフリーホールドがそれらに対応できるかどうかをお送りください。関連資料： 自動溶接システムソリューション, ロボット溶接経路の境界.