JP2001162371A - トーチ姿勢制御方法及び装置及びアーク溶接用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 アーク溶接用ロボットの教示方法で、特に被
溶接物が曲面の場合にも多くの時間と労力とを必要とせ
ず、また、余分な溶接条件の設定も必要なく、かつ、ト
ーチ姿勢に対応した溶接条件を教示していない場合に
も、トーチ姿勢に対応した溶接条件に自動的に変更でき
るようにすること。 【解決手段】 トーチ先端を溶接開始位置へ移動させた
後にトーチ先端位置及び溶接線垂直傾斜角度を入力し、
マニピュレータの各関節軸に設けた各関節軸のエンコー
ダ回転量と溶接線垂直傾斜角度とからトーチ垂直傾斜角
度と溶接線・トーチ角度とを演算し、データベース検索
回路がこれらデータを入力してトーチ姿勢に対応した溶
接条件をトーチ姿勢と溶接条件との関係を予め定めた溶
接条件データベース回路から抽出し、溶接位置制御信号
をロボット制御回路が入力して溶接位置のトーチ先端の
動きを制御し、溶接出力値制御信号を溶接用電源装置が
入力して溶接電力出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法及びトーチ姿勢制御装置及び
アーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】被溶接物をアーク溶接する場合、被溶接
物の溶接部を局所的に溶融して再凝固することで溶接部
を接合している。この場合、溶接部においては、液体状
の溶融金属が重力又は電磁力によりその形状を容易に変
化させる。例えば、立向上進溶接を行う場合、溶融金属
が重力の影響を受け、溶融金属が重力方向に流れるため
に溶接がかなり困難である。この溶融金属の状態を最適
な状態にするために、従来、被溶接物の被溶接物表面と
地面とのなす角度（以下、被溶接物姿勢という）を変化
させることのできる設備に固定して、被溶接物姿勢を変
化させ、すなわち、被溶接物表面を常に地面に対して水
平に保ちながら、溶融金属が重力の影響を受けて流れな
いようにして、溶接を行っていた。

【０００３】このような被溶接物姿勢を変化させながら
溶接する場合において、大形被溶接物又被溶接物表面が
傾斜面、曲面等の複雑な被溶接物であるために、大形又
は複雑な被溶接物の姿勢を変化させる設備がなく、被溶
接物表面を地面に対して水平（以下、水平面という）に
保ちながら下向溶接することができない。このような場
合は、各溶接位置において、その被溶接物表面が水平面
から傾斜した状態に対応した重力等の影響を考慮した溶
接条件を、各溶接位置ごとに設定して溶接を行う必要が
ある。溶接線が２以上の線分からなる直線のときは、溶
接条件の変更は各線分の交点のみでよいので、溶接条件
の変更は少なく、溶接作業者の負担が少ない。しかし、
次に説明するように、被溶接物表面が曲面からなるとき
は、被溶接物姿勢が連続的に変化するために、溶接部を
細分化して、その溶接部ごとに溶接条件を設定して溶接
を行う必要があり、アーク溶接用ロボットの教示作業が
複雑になる。

【０００４】まず最初に、アーク溶接用ロボットを使用
しないで、溶接作業者がトーチを保持して溶接する半自
動溶接方法において、大形被溶接物の姿勢を変化させる
ポジショナーを使用しないで溶接する場合には、溶接作
業者が被溶接物表面を水平面に保ちながら下向溶接する
ことができない。そのような場合には、溶接作業者が、
主として、下向、上り又は下り勾配、立向、横向、上向
等で溶接する姿勢（以下、溶接姿勢という）及び突合
せ、重ね隅肉、隅肉等の被溶接物の継手形状に対応させ
て、溶融金属の状態を最適な状態にするために、被溶接
物表面に対してトーチを傾けて溶接する。以下、溶接作
業者が溶接姿勢及び継手形状に対応させて、被溶接物表
面に対して傾けるトーチの傾きをトーチの傾きという。
以下、溶接姿勢とトーチの傾きとの関係を図１乃至図８
を参照して説明する。

【０００５】図１は、水平に配置された被溶接物ＷＫ１
と被溶接物ＷＫ２とを突合せて形成される直線の溶接線
６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表面に垂直にして
溶接する下向突合せ・トーチ垂直配置図である。同図
（Ａ）は平面図であり同図（Ｂ）は正面図であり同図
（Ｃ）は右側面図である。同図（Ｂ）の正面図に示すよ
うに、溶接線６の接線の溶接進行方向軸（以下、溶接進
行方向軸という）Ｚｓとトーチの中心軸Ｚｔとを含む平
面（以下、溶接線・トーチ平面という）上で溶接進行方
向軸Ｚｓとトーチの中心軸Ｚｔとのなす角度を溶接線・
トーチ角度θ１と定義する。上記のトーチの中心軸Ｚｔ
が被溶接物表面に垂直な場合は、溶接線・トーチ角度θ
１は９０度である。

【０００６】図２は、図１と同様に、水平に配置された
被溶接物ＷＫ３と被溶接物ＷＫ４とを突合せて形成され
る直線の溶接線６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表
面に対して傾けて溶接する下向突合せ・トーチ前進角配
置図である。同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は
正面図であり、同図（Ｃ）は右側面図である。同図
（Ｂ）に示すように、溶接線・トーチ平面内で、トーチ
先端から消耗電極（以下、ワイヤという）を予め定めた
長さ突き出したワイヤの先端位置（以下、トーチ先端位
置という）Ｔを、トーチ取付位置４ｂよりも溶接進行方
向軸Ｚｓに傾けたとき、被溶接物表面に対する直交軸Ｚ
ｗとトーチの中心軸Ｚｔとのなす角度を前進角といい、
上記溶接線・トーチ角度θ１は９０度よりも大となる。

【０００７】図３は、図１と同様に、水平に配置された
被溶接物ＷＫ５と被溶接物ＷＫ６とを突合せて形成され
る直線の溶接線６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表
面に対して傾けて溶接する下向突合せ・トーチ後退角配
置図である。同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は
正面図であり、同図（Ｃ）は右側面図である。図２とは
逆に、同図（Ｂ）に示すように、溶接線・トーチ平面内
でトーチ先端位置Ｔを、トーチ取付位置４ｂよりも溶接
進行方向軸Ｚｓと逆方向にトーチを傾けたとき、被溶接
物表面に対する直交軸Ｚｗとトーチの中心軸Ｚｔとのな
す角度を後退角といい、上記溶接線・トーチ角度θ１は
９０度よりも小となる。

【０００８】図４は、水平に配置された被溶接物ＷＫ７
とこの被溶接物ＷＫ７の端部上面に重ね合わせた被溶接
物ＷＫ８とによって形成される直線の溶接線６を、トー
チの中心軸Ｚｔを被溶接物表面に対して傾けて溶接する
重ね隅肉・トーチ垂直配置図である。同図（Ａ）は平面
図であり、同図（Ｂ）は正面図であり、同図（Ｃ）は右
側面図である。同図（Ｃ）の右側面図に示すように、ト
ーチの中心軸Ｚｔを含んだ溶接進行方向軸Ｚｓに直交す
る平面（以下、溶接線直角・トーチ平面という）上でト
ーチの中心軸Ｚｔと被溶接物表面とのなす角度を溶接線
直角・トーチ角度θ２と定義する。上記の溶接線直角・
トーチ角度θ２は３０度から６０度位が多い。

【０００９】図５は、水平に配置された被溶接物ＷＫ９
と立向に配置された被溶接物ＷＫ１０とを突合せて形成
される直線の溶接線６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接
物表面に対して傾けて溶接する水平隅肉・トーチ垂直配
置図である。同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は
正面図であり、同図（Ｃ）は右側面図である。前述した
溶接線直角・トーチ角度θ２は３０度から６０度位が多
い。

【００１０】図６は、垂直（立向）に配置された被溶接
物ＷＫ１１と被溶接物ＷＫ１２とを突合せて形成される
直線の溶接線６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表面
に対して傾けて下から上に溶接する立向上進・トーチ前
進角配置図である。同図（Ａ）は平面図であり、同図
（Ｂ）は正面図であり、同図（Ｃ）は右側面図である。
同図（Ｃ）に示すように、溶接線・トーチ平面内でトー
チ先端位置Ｔをトーチ取付位置４ｂよりも溶接進行方向
軸Ｚｓに傾けたときは前進角となり、溶接線・トーチ角
度θ１は９０度よりも大となる。

【００１１】図７は、図６と同様に、垂直（立向）に配
置された被溶接物ＷＫ１３と被溶接物ＷＫ１４とを突合
せて形成される直線の溶接線６を、トーチの中心軸Ｚｔ
を被溶接物表面に対して傾けて上から下に溶接する立向
下進・トーチ後退角配置図である。同図（Ａ）は平面図
であり、同図（Ｂ）は正面図であり、同図（Ｃ）は右側
面図である。同図（Ｃ）に示すように、溶接線・トーチ
平面内でトーチ先端位置Ｔをトーチ取付位置４ｂよりも
溶接進行方向軸Ｚｓと逆方向に傾けたときは後退角とな
り、溶接線・トーチ角度θ１は９０度よりも大となる。
溶接線上で被溶接物表面に直交する直交平面内でトーチ
先端位置Ｔをトーチ取付位置４ｂよりも溶接進行方向軸
Ｚｓと逆方向に傾けたとき、通常、被溶接物表面に対す
る直交軸Ｚｗとトーチの中心軸Ｚｔとのなす角度を後退
角といい、上記溶接線・トーチ角度θ１は９０度よりも
大となる。

【００１２】図８は、水平に配置された被溶接物ＷＫ１
５と被溶接物ＷＫ１６とを突合せて形成される直線の溶
接線６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表面に垂直に
して溶接する上向突合せ・トーチ垂直配置図である。同
図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図であり、
同図（Ｃ）は右側面図である。この場合は、溶接線・ト
ーチ角度θ１は９０度である。

【００１３】以上の図１乃至図８は、溶接作業者が溶接
姿勢、被溶接物の継手形状、溶接進行方向に対応させて
トーチの傾きを変化させる場合について説明したが、次
に、アーク溶接用ロボット、例えば、後述する図９に示
す多関節マニピュレータを使用して、溶接姿勢及び継手
形状に対応させて、このマニピュレータのリンクのトー
チ取付位置に取り付けられたトーチを傾けたとき、この
トーチの傾きは、多関節軸の回転角度によって定まる。
溶接姿勢をも含めた多関節軸の回転角度によって定まる
トーチの傾きをトーチ姿勢という。

【００１４】図９は多関節マニピュレータを有するアー
ク溶接用ロボットの一般的な構成を示す図である。同図
において、１はマニピュレータであり、２は溶接用電源
装置であって、マニピュレータ１の手首部に取り付けた
トーチ４と被溶接物５との間に溶接用電力を供給する。
３はトーチ４にワイヤを供給するワイヤ送給装置であ
る。６は溶接線である。７はマニピュレータ１を制御す
るロボット制御装置であり、８はマニピュレータ１を操
作するためのティーチペンダントである。

【００１５】アーク溶接用ロボットでは、各溶接位置で
のトーチ先端位置Ｔにおいて、溶接進行方向、溶接線・
トーチ角度θ１、溶接線直角・トーチ角度θ２、溶接進
行方向等の変化を関連付けるために座標系が採用されて
いる。また、前述したように、溶接姿勢が地面を基準に
して下向き、立向、上向等に対応させた被溶接物表面に
対するトーチの傾きであるために、溶接姿勢も含んだト
ーチ姿勢も地面を基準にしている。従って、第１に、ア
ーク溶接用ロボットにおいても、通常の産業用ロボット
と同様に、地面を基準にした座標系が採用され、原点を
地面に任意に定めた基準位置Ｗに設定し、重力の作用す
る向きと逆方向をＺｗ軸とし、水平面を基準面Ｘｗ−Ｙ
ｗとした右手直交座標系（以下、ワールド座標系とい
う）Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗが使用されている。

【００１６】第２に、アーク溶接用ロボットにおいて
も、通常の産業用ロボットと同様に、原点をマニピュレ
ータ１の基準位置Ａに設定し、マニピュレータ１を据え
付けたときのマニピュレータ１の底面と平行な水平面を
基準面Ｘａ−Ｙａとし、基準面Ｘａ−Ｙａからマニピュ
レータ１に向かう方向をＺａ軸とした右手直交座標系
（以下、ロボットベース座標系又はベース座標系とい
う）Ｘａ−Ｙａ−Ｚａが使用されている。

【００１７】第３に、アーク溶接用ロボットにおいて
は、原点をトーチ先端位置Ｔに設定し、トーチ先端位置
Ｔからマニピュレータのリンクのトーチ取付位置に向か
う方向（以下、トーチの中心軸という）をＺｔ軸とした
右手直交座標系（以下、ツール座標系という）Ｘｔ−Ｙ
ｔ−Ｚｔが使用されている。

【００１８】第４に、アーク溶接用ロボットにおいて
は、原点を現在の溶接位置Ｓとし、この溶接位置Ｓにお
ける溶接進行方向をＺｓ軸とし、溶接位置Ｓを含み溶接
進行方向軸Ｚｓと直交する平面を溶接線直交平面Ｘｓ−
Ｙｓとし、トーチの中心軸Ｚｔを含み溶接線直交平面Ｘ
ｓ−Ｙｓと直交する平面を溶接線垂直平面Ｘｓ−Ｚｓと
し、溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙｓ及び溶接線垂直平面Ｘｓ
−Ｚｓに直交する平面を溶接線水平平面Ｙｓ−Ｚｓとす
る右手直交座標系（以下、溶接線座標系という）Ｘｓ−
Ｙｓ−Ｚｓが使用されている。また、溶接線垂直平面Ｘ
ｓ−Ｚｓ平面において、溶接進行方向軸Ｚｓと直交する
軸であってトーチの中心軸Ｚｔを含む平面が溶接線直交
平面Ｘｓ−Ｙｓ平面と交わる軸をＸｓ軸とし、Ｘｓ軸と
直交する軸をＹｓ軸とする。

【００１９】以上のワールド座標系Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗと
ロボットベース座標系Ｘａ−Ｙａ−Ｚａとツール座標系
Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔと溶接線座標系Ｘｓ−Ｙｓ−Ｚｓとの
位置姿勢関係は、後述するように、ワールド座標系に対
するツール座標系の位置姿勢関係をＴwtとし、ワールド
座標系に対するロボットベース座標系の位置姿勢関係を
Ｔwbとし、ロボットベース座標系に対するツール座標系
の位置姿勢関係をＴbtとすると、Ｔwt＝Ｔwb×Ｔbtで示
される。通常、マニピュレータ１は地面に固定して使用
するため、ワールド座標系とロボットベース座標系との
位置姿勢関係は変わらないので、ワールド座標系に対す
るロボットベース座標系の位置姿勢関係Ｔwbは一定であ
る。従って、ロボットベース座標系に対するツール座標
系の位置姿勢関係Ｔbtはマニピュレータ１の各軸位置か
ら演算することができる。

【００２０】従来技術のアーク溶接用ロボットのトーチ
姿勢制御方法は、溶接中に溶接姿勢が変化したときに、
予め教示した位置でトーチ姿勢を制御する方法であり、
従来技術のアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢を、上記
のロボットベース座標系に対するツール座標系の位置姿
勢関係Ｔbtの関係を使用して、マニピュレータ１の各軸
位置から演算する。溶接中に溶接姿勢が変化したとき
に、予め教示した位置でトーチ姿勢を制御する従来技術
の説明を簡単にするために、図１０を参照して、図９に
示したアーク溶接用ロボットによって制御されるトーチ
姿勢を説明する。

【００２１】図１０は、溶接中に溶接姿勢を変化させる
必要がある円弧からなる曲面を、多関節軸の回転角度に
よって定まるトーチ姿勢を予め教示した位置で変化させ
て溶接を行うときのトーチ先端位置Ｔ及びトーチの傾き
と溶接条件とを、円弧中間位置で変更する場合の４５度
分割教示説明図である。同図は、溶接開始位置から立
向上進溶接を開始し、溶接線６に沿って溶接中に溶接姿
勢が変化する円弧からなる曲面の溶接姿勢の変化開始位
置（以下、直線終端位置という）から溶接姿勢の変化
終了位置（以下、円弧終了位置という）までトーチ姿
勢を予め教示した円弧中間位置で変化させて移動し、
円弧終了位置から下向溶接で溶接終了位置まで溶接
する場合を示している。

【００２２】トーチ姿勢のうち、溶接姿勢に対応させて
変化させたトーチの傾きを、トーチ４の中心軸と水平面
とのなす角度（以下、トーチ水平傾斜角度という）αと
するる。図１０において、溶接開始位置から直線終端
位置までの溶接姿勢が立向のときはトーチ水平傾斜角
度α＝０度であり、円弧中間位置のときはトーチ水平
傾斜角度α＝４５度であり、円弧終了位置から溶接終
了位置までの下向のときはトーチ水平傾斜角度α＝９
０度である。

【００２３】また、図１１は、図１０に示した溶接開始
位置から立向上進溶接を開始し、直線終端位置から円弧
終了位置までトーチの傾きを円弧中間位置で変化させ、
円弧終了位置から下向溶接で溶接終了位置まで溶接する
場合のトーチの傾きの教示方法を示すフローチャートで
ある。同図は、溶接開始位置から立向上進溶接を開始
し、溶接線６に沿って溶接中に溶接姿勢が変化する円弧
からなる曲面の溶接姿勢の変化開始位置（直線終端位
置）から溶接姿勢の変化終了位置（円弧終了位置）
までトーチ姿勢を予め教示した円弧中間位置で変化さ
せて移動し、円弧終了位置から下向溶接で溶接終了位
置まで溶接する場合のトーチの傾きの教示方法を示す
フローチャートである。

【００２４】図１１のステップ１において、トーチ先端
を溶接開始位置へ移動させると共にトーチ４の中心軸
を水平方向にして、溶接開始位置及びトーチ水平傾斜
角度α＝０度を教示する。ステップ２において、トーチ
先端を溶接開始位置から直線終端位置まで平行移動
させ、直線終端位置及びトーチ水平傾斜角度α＝０度
を教示する。ステップ３において、トーチ先端を溶接線
６に沿って円弧中間位置まで移動させ、円弧中間位置
及びトーチ水平傾斜角度α＝４５度を教示する。ステ
ップ４において、さらにトーチ先端を溶接線６に沿って
円弧終了位置まで移動させ、円弧終了位置及びトー
チ水平傾斜角度α＝９０度即ち垂直を教示する。ステッ
プ５において、トーチ先端を円弧終了位置から溶接終
了位置まで平行移動させ、溶接終了位置を教示す
る。

【００２５】図１０に示した被溶接物５の溶接線６に沿
ってトーチ４を移動させるときのトーチ位置の教示は、
図１１に示した五つのステップで行う。しかし、第１
に、被溶接物５の曲面において、トーチ水平傾斜角度α
を予め教示した位置で変化させるために、これらのトー
チ先端及びトーチ水平傾斜角度αに対応させて、溶接条
件を細かく制御する必要がある。第２に、トーチ水平傾
斜角度αの変化と溶接条件の変化とを一致させる必要が
あるために、トーチ水平傾斜角度αの変更指令と溶接条
件の変更指令とを組にして教示している。従って、溶接
条件を細かく制御しようとすれば、組にしたトーチ水平
傾斜角度αの変更指令と溶接条件の変更指令との両方を
細かく教示しなければならない。

【００２６】図１２は、組にしたトーチ水平傾斜角度α
の変更指令と溶接条件の変更指令との両方を細かく教示
するために、被溶接物５の曲面においてトーチ水平傾斜
角度αが１５度変わる毎に、溶接条件を変更する場合の
トーチ水平傾斜角度αと溶接条件とを教示する１５度分
割教示説明図である。

【００２７】また、図１３及び図１４及び図１５は、図
１２に示した溶接を行うときのトーチ水平傾斜角度αと
溶接条件との教示方法を示すフローチャートである。図
１２に示した被溶接物５の曲面においては、厳密には１
５度よりもさらに細かい角度で分割して溶接条件を教示
しても良いが、実質的には１５度程度に分割して溶接条
件を教示して十分である。

【００２８】図１３のステップ１において、トーチ先端
を溶接開始位置へ移動させて、溶接開始位置及びト
ーチ水平傾斜角度α＝０度を教示する。ステップ２にお
いて、溶接開始位置から直線終端位置までの溶接条
件を設定する。ステップ３において、トーチ先端を溶接
開始位置から直線終端位置まで移動させて、直線終
端位置及びトーチ水平傾斜角度α＝０度を教示する。
ステップ４において、直線終端位置からトーチ水平傾
斜角度αが１５度傾く姿勢になる１５度傾斜位置まで
の溶接条件を設定する。ステップ５において、トーチ先
端を直線終端位置から１５度傾斜位置まで移動させ
て、１５度傾斜位置及びトーチ水平傾斜角度α＝１５
度を教示する。ステップ６において、１５度傾斜位置
からトーチ水平傾斜角度αがさらに１５度傾く姿勢にな
る３０度傾斜位置までの溶接条件を設定する。ステッ
プ７において、トーチ先端を１５度傾斜位置から３０
度傾斜位置まで移動させて、３０度傾斜位置及びト
ーチ水平傾斜角度α＝３０度を教示する。

【００２９】図１４に示すステップ８において、３０度
傾斜位置からトーチ水平傾斜角度αがさらに１５度傾
く姿勢になる４５度傾斜位置（円弧中間位置）までの
溶接条件を設定する。ステップ９において、トーチ先端
を３０度傾斜位置から円弧中間位置まで移動させ
て、円弧中間位置及びトーチ水平傾斜角度α＝４５度
を教示する。ステップ１０の４５度傾斜位置からステ
ップ１３の７５度傾斜位置まで、同様に溶接条件の設
定値を変更し、続いてトーチ先端を移動させてトーチ先
端位置及びトーチ水平傾斜角度αの教示の変更とを繰り
返す。

【００３０】図１５に示すステップ１４において、７５
度傾斜位置からトーチ水平傾斜角度αがさらに１５度
傾く姿勢になる９０度傾斜位置（円弧終了位置）まで
の溶接条件を設定する。ステップ１５において、トーチ
先端を７５度傾斜位置から円弧終了位置まで移動さ
せて、円弧終了位置及びトーチ水平傾斜角度α＝９０
度を教示する。ステップ１６において、円弧終了位置
から直線終端位置までの溶接条件を設定する。ステッ
プ１７において、トーチ先端を円弧終了位置から溶接
終了位置まで平行移動させて、溶接終了位置及びト
ーチ水平傾斜角度α＝９０度を教示する。ステップ１８
において、教示を終了する。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のアー
ク溶接用ロボットのトーチ姿勢と溶接条件との教示方法
においては、例えば、被溶接物５の曲面において、トー
チ水平傾斜角度αが１５度変わる毎に溶接条件を変更す
る場合、全ての溶接部においてそれぞれの溶接部に対応
した溶接条件を教示する必要があるために、トーチ姿勢
と溶接条件との教示方法として図１３乃至図１５に示す
１８のステップを必要とし、教示方法において多くの時
間と労力とを必要とする。また、予めそれぞれのトーチ
姿勢に対応した溶接条件を教示していない場合、溶接中
にトーチ姿勢が変わったとき、その変わったトーチ姿勢
に対応した溶接条件に自動的に変更できない。また、ト
ーチ姿勢を予め教示した位置で変化させる場合に、トー
チ姿勢が変化しても、溶接条件を変化させる必要がない
場合でも、細かく分割された全てのトーチ姿勢に対応し
て同一の場合も含めて溶接条件を細かく設定しなければ
ならないために、余分な溶接条件の設定を行わなければ
ならない。

【００３２】

【課題を解決するための手段】出願時の請求項１に記載
の発明は、被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢とトーチ
姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を行うアーク
溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法において、予め定
めた位置でトーチ姿勢及び溶接条件を教示して溶接を開
始し、溶接中の溶接姿勢を検出又は算出して、検出又は
算出した溶接姿勢の直前の位置の教示した溶接条件を補
間して溶接条件を変更しながら溶接するアーク溶接用ロ
ボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００３３】出願時の請求項２に記載の発明は、被溶接
物の各溶接位置のトーチ姿勢とトーチ姿勢に対応した溶
接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロボットの
トーチ姿勢制御方法において、予め定めた位置でトーチ
姿勢及び溶接条件を教示して溶接を開始し、溶接中の溶
接姿勢を検出又は算出して、検出又は算出した溶接姿勢
からトーチ姿勢を算出し、算出したトーチ姿勢に対応し
た溶接条件を、予め準備したトーチ姿勢と溶接条件とを
対応させたデータベースから読み出して溶接条件を変更
しながら溶接するアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制
御方法である。

【００３４】出願時の請求項３に記載の発明は、出願時
の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、溶接姿
勢に対応させた多関節マニピュレータの多関節軸の回転
角度によって定めたトーチの傾きであるアーク溶接用ロ
ボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００３５】出願時の請求項４に記載の発明は、出願時
の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、原点を
地面に任意に定めた基準位置Ｗに設定し、重力の作用す
る向きと逆方向をＺｗ軸とし、水平面を基準面Ｘｗ−Ｙ
ｗとした右手直交座標系であるワールド座標系Ｘｗ−Ｙ
ｗ−Ｚｗで表したトーチの傾きであるアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法である。

【００３６】出願時の請求項５に記載の発明は、出願時
の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、原点を
マニピュレータの基準位置Ａに設定し、マニピュレータ
を据え付けたときのマニピュレータの底面と平行な水平
面を基準面Ｘａ−Ｙａとし、基準面Ｘａ−Ｙａからマニ
ピュレータに向かう方向をＺａ軸とした右手直交座標系
であるロボットベース座標系又はベース座標系Ｘａ−Ｙ
ａ−Ｚａで表したトーチの傾きであるアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法である。

【００３７】出願時の請求項６に記載の発明は、出願時
の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、原点を
トーチ先端位置Ｔに設定し、トーチ先端位置Ｔからマニ
ピュレータのリンクのトーチ取付位置に向かう方向をＺ
ｔ軸とした右手直交座標系であるツール座標系Ｘｔ−Ｙ
ｔ−Ｚｔで表したトーチの傾きであるアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法である。

【００３８】出願時の請求項７に記載の発明は、出願時
の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、原点を
現在の溶接位置Ｓとし、この溶接位置Ｓにおける溶接進
行方向をＺｓ軸とし、溶接位置Ｓを含み溶接進行方向軸
Ｚｓと直交する平面を溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙｓとし、
トーチの中心軸Ｚｔを含み溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙｓと
直交する平面を溶接線垂直平面Ｘｓ−Ｚｓとし、溶接線
直交平面Ｘｓ−Ｙｓ及び溶接線垂直平面Ｘｓ−Ｚｓに直
交する平面を溶接線水平平面Ｙｓ−Ｚｓとする右手直交
座標系である溶接線座標系Ｘｓ−Ｙｓ−Ｚｓで表したト
ーチの傾きであるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制
御方法である。

【００３９】出願時の請求項８に記載の発明は、出願時
の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、ワール
ド座標系Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗに対するツール座標系Ｘｔ−
Ｙｔ−Ｚｔの位置姿勢関係をＴwtとし、ワールド座標系
Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗに対するロボットベース座標系Ｘａ−
Ｙａ−Ｚａの位置姿勢関係をＴwbとし、ロボットベース
座標系Ｘａ−Ｙａ−Ｚａに対するツール座標系Ｘｔ−Ｙ
ｔ−Ｚｔの位置姿勢関係をＴbtとしたときに、Ｔwt＝Ｔ
wb×Ｔbtの関係から算出されるロボットベース座標系に
対するツール座標系の位置姿勢関係Ｔbtを使用して、マ
ニピュレータの各軸位置から演算したトーチの傾きであ
るアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００４０】出願時の請求項９に記載の発明は、出願時
の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、溶接姿
勢に対応させて変化させたトーチの傾きであって、トー
チの中心軸Ｚｔと水平面とのなすトーチ水平傾斜角度α
であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法であ
る。

【００４１】出願時の請求項１０に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、被溶
接物表面が曲面に対応させたトーチの傾きであるアーク
溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００４２】出願時の請求項１１に記載の発明は、出願
時の請求項１０に記載の曲面が円弧であるアーク溶接用
ロボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００４３】出願時の請求項１２に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、被溶
接物表面が水平面に対して傾斜している平面の溶接進行
方向に対応させたトーチの傾きであるアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法である。

【００４４】出願時の請求項１３に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、溶接
姿勢及び被溶接物の継手形状に対応させたトーチの傾き
であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法であ
る。

【００４５】出願時の請求項１４に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、溶接
姿勢又は溶接姿勢と継手形状との両方に対応させた多関
節マニピュレータのリンクの多関節軸の回転角度によっ
て定まるトーチの傾きであるアーク溶接用ロボットのト
ーチ姿勢制御方法である。

【００４６】出願時の請求項１５に記載の発明は、出願
時の請求項３に記載のトーチの傾きが、溶接線・トーチ
平面上の溶接進行方向軸Ｚｓとトーチの中心軸Ｚｔとの
なす角度である溶接線・トーチ角度θ１又は溶接線直角
・トーチ平面上でトーチの中心軸Ｚｔと被溶接物表面と
のなす角度である溶接線直角・トーチ角度θ２又は両方
の角度であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方
法である。

【００４７】出願時の請求項１６に記載の発明は、出願
時の請求項３に記載のトーチの傾きが、トーチ４の中心
軸と水平面とのなすトーチ水平傾斜角度αであるアーク
溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００４８】出願時の請求項１７に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿勢が、トー
チ４の中心軸と水平面とのなすトーチ水平傾斜角度αに
加えて、溶接線・トーチ平面上の溶接進行方向軸Ｚｓと
トーチの中心軸Ｚｔとのなす角度である溶接線・トーチ
角度θ１又は溶接線直角・トーチ平面上でトーチの中心
軸Ｚｔと被溶接物表面とのなす角度である溶接線直角・
トーチ角度θ２又は両方の角度であるアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法である。

【００４９】出願時の請求項１８に記載の発明は、出願
時の請求項１又は２に記載の溶接姿勢の算出が、多関節
マニピュレータのリンク多関節軸の回転角度からの算出
であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法であ
る。

【００５０】出願時の請求項１９に記載の発明は、被溶
接物の各溶接位置のトーチ姿勢とそのトーチ姿勢に対応
した溶接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法において、溶接を開始して、
マニピュレータの各関節軸Ｋ１乃至Ｋ６の回転角度と検
出又は算出した溶接線垂直傾斜角度θｚとからトーチ垂
直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１を演算し、
上記トーチ垂直傾斜角度θｘ及び上記溶接線・トーチ角
度θ１と溶接線垂直傾斜角度θｚとからなるトーチ姿勢
を入力して、トーチ姿勢と溶接条件との関係を予め定め
た溶接条件データベース回路１６からトーチ姿勢に対応
した溶接条件を抽出して、溶接条件を制御するアーク溶
接用ロボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００５１】出願時の請求項２０に記載の発明は、出願
時の請求項１９に記載の溶接条件データベース回路１６
から抽出した溶接条件を溶接用電源装置２及びロボット
制御回路１８に送信するアーク溶接用ロボットのトーチ
姿勢制御方法である。

【００５２】出願時の請求項２１に記載の発明は、被溶
接物の各溶接位置のトーチ姿勢とトーチ姿勢に対応した
溶接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロボット
のトーチ姿勢制御装置において、トーチ先端位置Ｔ及び
溶接線垂直傾斜角度θｚを入力するトーチ先端位置・溶
接線角度入力回路１３と、マニピュレータ１の各関節軸
Ｋ１乃至Ｋ６の回転角度とトーチ先端位置・溶接線角度
入力回路１３から出力される溶接線垂直傾斜角度θｚ値
とからトーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度
θ１を演算するトーチ角度演算回路１２と、溶接線垂直
傾斜角度θｚ及びトーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・
トーチ角度θ１からなるトーチ姿勢と溶接条件との関係
を予め定めた溶接条件データベース回路１６と、トーチ
角度演算回路１２から出力されるトーチ垂直傾斜角度θ
ｘ及び溶接線・トーチ角度θ１とトーチ先端位置・溶接
線角度入力回路１３から出力されるトーチ先端位置Ｔ及
び溶接線垂直傾斜角度θｚとを入力して、トーチ姿勢に
対応した溶接条件を溶接条件データベース回路１６から
抽出するデータベース検索回路１５と、データベース検
索回路１５が出力した溶接条件信号を入力して溶接条件
を溶接用電源装置２とロボット制御回路１８とにそれぞ
れ送信する信号に分類して送信する溶接条件出力回路１
７とを備えたアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御装
置である。

【００５３】出願時の請求項２２に記載の発明は、出願
時の請求項２１に記載の溶接条件出力回路１７が、溶接
位置のトーチ先端位置Ｔの動きを制御する溶接位置制御
信号をロボット制御回路１８に供給すると共に、溶接出
力値制御信号を溶接用電源装置２に供給するアーク溶接
用ロボットのトーチ姿勢制御装置である。

【００５４】出願時の請求項２３に記載の発明は、被溶
接物の各溶接位置のトーチ姿勢とトーチ姿勢に対応した
溶接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロボット
において、トーチ先端位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度θ
ｚを入力するトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３
と、マニピュレータ１の各関節軸Ｋ１乃至Ｋ６の回転角
度とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３から出力
される溶接線垂直傾斜角度θｚ値とからトーチ垂直傾斜
角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１を演算するトーチ
角度演算回路１２と、溶接線垂直傾斜角度θｚ及びトー
チ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１からな
るトーチ姿勢と溶接条件との関係を予め定めた溶接条件
データベース回路１６と、トーチ角度演算回路１２から
出力されるトーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ
角度θ１とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３か
ら出力されるトーチ先端位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度
θｚとを入力して、トーチ姿勢に対応した溶接条件を溶
接条件データベース回路１６から抽出するデータベース
検索回路１５と、データベース検索回路１５が出力した
溶接条件信号を入力し分類して出力する溶接条件出力回
路１７と、溶接条件出力回路１７が分類して出力した溶
接出力値制御信号を入力する溶接用電源装置２と、溶接
条件出力回路１７が分類して出力した溶接位置制御信号
を入力するロボット制御回路１８とを備えたアーク溶接
用ロボットである。

【００５５】出願時の請求項２４に記載の発明は、ロボ
ット制御回路１８が、溶接条件出力回路１７が出力する
溶接位置制御信号を入力して溶接位置のトーチ先端の動
きを制御する回路であり、溶接用電源装置２が、溶接条
件出力回路１７が出力する溶接出力値制御信号を入力し
て溶接出力値を制御する回路である出願時の請求項２３
に記載のアーク溶接用ロボットである。

【００５６】出願時の請求項２５に記載の発明は、被溶
接物の各溶接位置のトーチ姿勢とそのトーチ姿勢に対応
した溶接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法において、溶接を開始して、
トーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３がトーチ先端
位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度θｚを入力し、トーチ角
度演算回路１２がマニピュレータ１の各関節軸Ｋ１乃至
Ｋ６に設けた絶対値エンコーダ１１が出力する各関節軸
のエンコーダ回転量とトーチ先端位置・溶接線角度入力
回路１３が出力する溶接線垂直傾斜角度θｚとからトー
チ垂直傾斜角度θｘと溶接線・トーチ角度θ１とを演算
し、データベース検索回路１５がトーチ角度演算回路１
２から出力されるトーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・
トーチ角度θ１とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路
１３から出力されるトーチ先端位置Ｔ及び溶接線垂直傾
斜角度θｚとを入力してトーチ姿勢に対応した溶接条件
をトーチ姿勢と溶接条件との関係を予め定めた溶接条件
データベース回路１６から抽出し、溶接条件出力回路１
７がデータベース検索回路１５が出力した溶接条件信号
を入力して溶接条件を溶接用電源装置２とロボット制御
回路１８とにそれぞれ出力する信号に分類して出力し、
溶接条件出力回路１７が出力する溶接位置制御信号をロ
ボット制御回路１８が入力して溶接位置のトーチ先端の
動きを制御し、溶接条件出力回路１７が出力する溶接出
力値制御信号を溶接用電源装置２が入力して溶接電力を
出力するアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法で
ある。

【００５７】出願時の請求項２６に記載の発明は、被溶
接物の各溶接位置のトーチ姿勢とトーチ姿勢に対応した
溶接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロボット
において、マニピュレータ１の各関節軸Ｋ１乃至Ｋ６の
回転角度を出力する絶対値エンコーダ１１と、トーチ先
端位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度θｚとを入力するトー
チ先端位置・溶接線角度入力回路１３と、絶対値エンコ
ーダ１１から出力される各関節軸Ｋ１乃至Ｋ６のエンコ
ーダ回転量とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３
から出力される溶接線垂直傾斜角度θｚ値とからトーチ
垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１を演算す
るトーチ角度演算回路１２と、溶接線垂直傾斜角度θｚ
及びトーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ
１と溶接条件との関係を予め定めた溶接条件データベー
ス回路１６と、トーチ角度演算回路１２から出力される
トーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１と
トーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３から出力され
るトーチ先端位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度θｚとを入
力してトーチ姿勢に対応した溶接条件を溶接条件データ
ベース回路１６から抽出するデータベース検索回路１５
と、データベース検索回路１５が出力した溶接条件信号
を入力して溶接条件を溶接用電源装置２とロボット制御
回路１８とに分類して出力する溶接条件出力回路１７
と、溶接条件出力回路１７から溶接位置制御信号を入力
して溶接位置のトーチ先端位置Ｔの動きを制御する信号
を出力するロボット制御回路１８と、溶接条件出力回路
１７から溶接出力値制御信号を入力して溶接電力を出力
する溶接用電源装置２とを備えたアーク溶接用ロボット
である。

【００５８】出願時の請求項２７に記載の発明は、被溶
接物の各溶接位置のトーチ姿勢とそのトーチ姿勢に対応
した溶接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロボ
ットのトーチ姿勢制御方法において、溶接を開始して、
トーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３がトーチ先端
位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度θｚを入力し、トーチ角
度演算回路１２がマニピュレータ１の各関節軸Ｋ１乃至
Ｋ６に設けた絶対値エンコーダ１１が出力する各関節軸
のエンコーダ回転量とトーチ先端位置・溶接線角度入力
回路１３が出力する溶接線垂直傾斜角度θｚとからトー
チ垂直傾斜角度θｘと溶接線・トーチ角度θ１とを演算
し、データベース検索回路１５がトーチ角度演算回路１
２から出力されるトーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接線・
トーチ角度θ１とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路
１３から出力されるトーチ先端位置Ｔ及び溶接線垂直傾
斜角度θｚとを入力してトーチ姿勢に対応した溶接条件
をトーチ姿勢と溶接条件との関係を予め定めた溶接条件
データベース回路１６から抽出し、溶接条件出力回路１
７がデータベース検索回路１５が出力した溶接条件信号
を入力して溶接条件を溶接用電源装置２とロボット制御
回路１８とにそれぞれ送信する信号に分類して送信し、
溶接条件出力回路１７が出力する溶接位置制御信号をロ
ボット制御回路１８が入力して溶接位置のトーチ先端の
動きを制御し、溶接条件出力回路１７が出力する溶接出
力値制御信号を溶接用電源装置２が入力して溶接電力を
出力するアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法で
ある。

【００５９】出願時の請求項２８に記載の発明は、被溶
接物の各溶接位置のトーチ姿勢とそのトーチ姿勢に対応
した溶接条件とを教示するアーク溶接用ロボットのトー
チ姿勢制御方法において、マニピュレータのトーチ先端
位置Ｔを被溶接物の溶接開始位置へ移動させて溶接を開
始する「トーチ先端溶接開始位置移動ステップ」（ステ
ップ１）と、マニピュレータの各軸に設けられた絶対値
エンコーダ１１が、各軸のエンコーダ回転量を検出する
「エンコーダ回転量検出ステップ」（ステップ２）と、
ロボット制御装置７に設けられたトーチ先端位置・溶接
線角度入力回路１３が、トーチ先端位置Ｔ及び溶接線垂
直傾斜角度θｚを入力する「トーチ先端位置Ｔ及び溶接
線垂傾斜角度θｚ入力ステップ」（ステップ３）と、ト
ーチ角度演算回路１２が、絶対値エンコーダ１１の出力
信号とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３が出力
する溶接線垂直傾斜角度θｚとを入力してトーチ垂直傾
斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１を演算する「ト
ーチ角度演算ステップ」（ステップ４）と、トーチ角度
演算回路１２とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１
３との出力信号を入力して、トーチ姿勢に対応した溶接
条件データベースを出力する「溶接条件設定ステップ」
と、溶接条件出力回路１７の溶接条件分類回路１７２
が、上記溶接条件データベースを入力して、溶接条件信
号を溶接用電源装置２とロボット制御回路１８とにそれ
ぞれ送信する信号に分類する「溶接条件分類ステップ」
（ステップ８）と、データ変換・送信回路１７１が、溶
接条件分類回路１７２の出力信号を入力して、分類され
た溶接条件信号を溶接用電源装置２とロボット制御回路
１８とにそれぞれ送信可能な信号に変換して送信する
「データ変換・送信ステップ」（ステップ９）と、溶接
条件信号に従って溶接する「溶接ステップ」（ステップ
１０）と、トーチ先端位置Ｔを溶接線６に沿って移動さ
せる「トーチ先端移動ステップ」（ステップ１１）と、
トーチ先端位置Ｔが溶接終了位置に達したかどうかを判
別して、トーチ先端位置Ｔが溶接終了位置に達していな
いときはステップ２に戻りトーチ先端位置Ｔが溶接終了
位置に達しているときは溶接を終了する「溶接終了判別
ステップ」（ステップ１１及び１２）とからなるアーク
溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法である。

【００６０】出願時の請求項２９に記載の発明は、請求
項２８に記載の「溶接条件設定ステップ」は、溶接条件
設定回路１４に設けられたデータベース検索回路１５の
中のデータベース参照回路１５１が、トーチ角度演算回
路１２とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３との
出力信号を入力して、トーチ姿勢に対応した溶接条件デ
ータベース回路１６の該当箇所を参照する「溶接条件デ
ータベース参照ステップ」（ステップ５）と、データベ
ース抽出回路１５２が、溶接条件データベース回路１６
の該当するデータベースを抽出する「データベース抽出
ステップ」（ステップ６）と、溶接条件指令回路１５３
が、データベース抽出回路１５２が抽出した溶接条件信
号を溶接条件出力回路１７に出力する「溶接条件指令ス
テップ」（ステップ７）とから成るアーク溶接用ロボッ
トのトーチ姿勢制御方法である。

【００６１】出願時の請求項３０に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載の溶接中の溶接姿勢の
算出が、多関節マニピュレータの多関節軸の回転角度か
らの算出であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御
方法である。

【００６２】出願時の請求項３１に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載の溶接中の溶接姿勢の
検出が、重力方向センサ又は移動方向センサからの検出
であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法であ
る。

【００６３】出願時の請求項３２に記載の発明は、出願
時の請求項１又は請求項２に記載の溶接姿勢の算出が、
重力の作用する向きと逆方向の垂直軸Ｚｗとトーチの中
心軸Ｚｔとのなすトーチ垂直傾斜角度θx及び上記垂直
軸Ｚｗと溶接進行方向軸Ｚｓとのなす溶接線垂直傾斜角
度θｚからの算出であるアーク溶接用ロボットのトーチ
姿勢制御方法である。

【００６４】出願時の請求項３３に記載の発明は、出願
時の請求項２１に記載のトーチ先端位置・溶接線角度入
力回路１３が、予め教示したデータからトーチ先端位置
Ｔ及び垂直軸Ｚｗと溶接進行方向軸Ｚｓとのなす溶接線
垂直傾斜角度θｚとを入力する回路であるアーク溶接用
ロボットのトーチ姿勢制御装置である。

【００６５】出願時の請求項３４に記載の発明は、出願
時の請求項２３又は請求項２６に記載のトーチ先端位置
・溶接線角度入力回路１３が、予め教示したデータから
トーチ先端位置Ｔ及び垂直軸Ｚｗと溶接進行方向軸Ｚｓ
とのなす溶接線垂直傾斜角度θｚを入力する回路である
アーク溶接用ロボットである。

【００６６】出願時の請求項３５に記載の発明は、出願
時の請求項２５又は請求項２７又は請求項２８に記載の
トーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３が、予め教示
したデータからトーチ先端位置Ｔ及び垂直軸Ｚｗと溶接
進行方向軸Ｚｓとのなす溶接線垂直傾斜角度θｚとを入
力する回路であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制
御方法である。

【００６７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、図１６及
び出願時の請求項２６に記載の発明に示すように、被溶
接物５の各溶接位置のトーチ姿勢とそのトーチ姿勢に対
応した溶接条件とを教示して溶接を行うアーク溶接用ロ
ボットのトーチ姿勢制御方法において、マニピュレータ
１のトーチ先端位置Ｔを被溶接物５の溶接開始位置へ移
動させて溶接を開始し、トーチ先端位置・溶接線角度入
力回路１３がトーチ先端位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度
θｚを入力し、トーチ角度演算回路１２がマニピュレー
タ１の各関節軸Ｋ１乃至Ｋ６に設けた絶対値エンコーダ
１１が出力する各関節軸のエンコーダ回転量とトーチ先
端位置・溶接線角度入力回路１３が出力する溶接線垂直
傾斜角度θｚとからトーチ垂直傾斜角度θｘと溶接線・
トーチ角度θ１とを演算し、データベース検索回路１５
がトーチ角度演算回路１２から出力されるトーチ垂直傾
斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１とトーチ先端位
置・溶接線角度入力回路１３から出力されるトーチ先端
位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度θｚとを入力してトーチ
姿勢に対応した溶接条件をトーチ姿勢と溶接条件との関
係を予め定めた溶接条件データベース回路１６から抽出
し、溶接条件出力回路１７がデータベース検索回路１５
が出力した溶接条件信号を入力して溶接条件を溶接用電
源装置２とロボット制御回路１８とにそれぞれ送信する
信号に分類して送信し、溶接条件出力回路１７が出力す
る溶接位置制御信号をロボット制御回路１８が入力して
溶接位置のトーチ先端の動きを制御し、溶接条件出力回
路１７が出力する溶接出力値制御信号を溶接用電源装置
２が入力して溶接電力を出力するアーク溶接用ロボット
のトーチ姿勢制御方法である。

【００６８】

【実施例】実施例を説明する前に、図１９の座標系・ト
ーチ姿勢関係図を参照して、実施例で使用するワールド
座標系、ロボットベース座標系、ツール座標系、溶接線
座標系、溶接線・トーチ角度θ１、溶接線垂直傾斜角度
θｚ及びトーチ垂直傾斜角度θｘについて説明する。

【００６９】図１９は、マニピュレータ１の姿勢を、ワ
ールド座標系、ロボットベース座標系、ツール座標系及
び溶接線座標系からなる各座標系と溶接線垂直傾斜角度
θｚ、溶接線・トーチ角度θ１及びトーチ垂直傾斜角度
θｘからなるトーチ姿勢との関係を図示した座標系・ト
ーチ姿勢関係図である。マニピュレータ１の姿勢は、リ
ンクＬ０乃至Ｌ６のそれぞれの長さ及び関節軸Ｋ１乃至
Ｋ６の回転角度から定まる「マニピュレータを据え付け
たときのその底面の基準位置（Ａ）」から「マニピュレ
ータのリンクのトーチ取付位置（４ｂ）（又はトーチ先
端位置Ｔ）」までのマニピュレータの形状である。

【００７０】［各座標系の説明］地面に任意に定めた基
準位置Ｗに設定した座標系をワールド座標系Ｘｗ−Ｙｗ
−Ｚｗとし、マニピュレータ１の基準位置Ａに設定した
座標系をベース座標系Ｘａ−Ｙａ−Ｚａとし、トーチ先
端位置Ｔに設定した座標系をツール座標系Ｘｔ−Ｙｔ−
Ｚｔとし、現在の溶接位置Ｓにおける座標系を溶接線座
標系Ｘｓ−Ｙｓ−Ｚｓとする。これらの座標系は全て右
手直交座標系である。

【００７１】（１）ワールド座標系Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗの
基準面Ｘｗ−Ｙｗは、水平面であり、Ｚｗの向きは重力
の作用する向きと逆方向である。 （２）ベース座標系Ｘａ−Ｙａ−Ｚａの基準面Ｘａ−Ｙ
ａは、マニピュレータ１を据え付けたときのマニピュレ
ータ１の底面と平行であり、Ｚａ軸の向きは基準面Ｘａ
−Ｙａからマニピュレータ１に向かう方向であり、Ｘａ
軸の向きはマニピュレータ１の各関節軸Ｋ１乃至Ｋ６を
基準位置に置いたときの基準位置Ａからトーチ４の方向
であり、Ｙａ軸の向きはＺａ軸及びＸａ軸に直交する方
向である。

【００７２】（３）ツール座標系Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔは、
トーチ先端位置Ｔからマニピュレータのリンクのトーチ
取付位置に向かう方向、例えば、消耗電極アーク溶接で
はワイヤ送給方向と逆方向のワイヤを引き上げる方向を
トーチの中心軸Ｚｔ軸とし、Ｘｔ軸の向きはマニピュレ
ータ１の各関節軸Ｋ１乃至Ｋ６を基準位置に置いたとき
の基準位置ＴからリンクＬ６の方向であり、Ｙｔ軸の向
きはＺｔ軸及びＸｔ軸に直交する方向である。

【００７３】（４）溶接線座標系Ｘｓ−Ｙｓ−Ｚｓは、
現在の溶接位置即ちトーチ先端位置Ｔを溶接位置Ｓと
し、この溶接位置Ｓにおける溶接進行方向をＺｓ軸と
し、溶接位置Ｓを含み溶接進行方向軸Ｚｓと直交する平
面を溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙｓとし、トーチの中心軸Ｚ
ｔを含み溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙｓと直交する平面を溶
接線垂直平面Ｘｓ−Ｚｓとし、溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙ
ｓ及び溶接線垂直平面Ｘｓ−Ｚｓに直交する平面を溶接
線水平平面Ｙｓ−Ｚｓとする。また、Ｘｓ−Ｚｓ平面に
おいて、溶接進行方向軸Ｚｓと直交する軸であってトー
チの中心軸Ｚｔを含む平面がＸｓ−Ｙｓ平面と交わる軸
をＸｓ軸とし、Ｘｓ−Ｙｓ平面において、Ｘｓ軸と直交
する軸をＹｓ軸とする。

【００７４】［各座標系の関係］トーチ先端位置Ｔは、
リンクＬ０乃至Ｌ６のそれぞれの長さと関節軸Ｋ１乃至
Ｋ６のそれぞれの関節角度との機械的構造から定まる。
ワールド座標系Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗとロボットベース座標
系Ｘａ−Ｙａ−Ｚａとツール座標系Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔと
溶接線座標系Ｘｓ−Ｙｓ−Ｚｓとの位置姿勢関係は、Ｔ
wt＝Ｔwb×Ｔbtで示される。ここで、 Ｔwt：ワールド座標系に対するツール座標系の位置姿勢
関係、 Ｔwb：ワールド座標系に対するロボットベース座標系の
位置姿勢関係、 Ｔbt：ロボットベース座標系に対するツール座標系の位
置姿勢関係 を示す。通常、マニピュレータ１は地面に固定して使用
するため、ワールド座標系とロボットベース座標系との
位置姿勢関係は変わらない。そのために、Ｔwbは一定で
ある。従って、ロボットベース座標系に対するツール座
標系の位置姿勢関係Ｔbtはマニピュレータ１の各軸位置
から演算できる。

【００７５】［溶接線垂直傾斜角度θｚの算出］ワール
ド座標系の垂直軸Ｚｗと溶接線座標系のＺｓ軸とのなす
角度である溶接線垂直傾斜角度θｚは、 θｚ＝cos-1[(ベクトルＺｓ×ベクトルＺｗ)／(│ベク
トルＺｓ│×│ベクトルＺｗ│)] から算出することができる。この溶接線垂直傾斜角度θ
ｚが０度のときは、溶接線のＺｓ軸が上向にあるので、
溶接線６が下から上に向かって進むことを意味する。ま
た、溶接線垂直傾斜角度θｚが１８０度のときは、Ｚｓ
軸が下向にあるので、溶接線６が上から下に向かって進
むことを意味する。また、溶接線垂直傾斜角度θｚが９
０度のときは、Ｚｓ軸が水平面Ｘｗ−Ｙｗ面内にあるの
で、溶接線６の進む方向が水平方向であることを意味す
る。

【００７６】［トーチ垂直傾斜角度θｘの算出］また、
ワールド座標系の垂直軸Ｚｗとツール座標系のトーチの
中心軸Ｚｔとのなす角度であるトーチ垂直傾斜角度θｘ
は、 θｘ＝cos-1[(ベクトルＺｔ×ベクトルＺｗ)／(│ベク
トルＺｔ│×│ベクトルＺｗ│)] から算出することができる。このトーチ垂直傾斜角度θ
ｘが０度付近では、ワイヤ送給方向と逆方向のトーチの
中心軸（以下、Ｚｔ軸という）がワールド座標系の垂直
軸Ｚｗ軸と同方向の上向となり、ワイヤ送給方向はＺｔ
軸と逆向の下向である。また、トーチ垂直傾斜角度θｘ
が１８０度付近では、ワイヤ送給方向は上向であり、ト
ーチ垂直傾斜角度θｘが９０度付近では、ワイヤ送給方
向は横向となる。

【００７７】［溶接線・トーチ角度θ１の算出］また、
溶接線座標系のＺｓ軸とツール座標系のワイヤ送給方向
と逆方向のＺｔ軸とのなす角度である溶接線・トーチ角
度θ１は、 θ１＝cos-1[(ベクトルＺｓ×ベクトルＺｔ)／(│ベク
トルＺｓ│×│ベクトルＺｔ│)] から算出することができる。この溶接線・トーチ角度θ
１が９０度を超えるときは、溶接の方向とトーチ４の方
向とが同じであるので、前進溶接を意味し、溶接線・ト
ーチ角度θ１から９０度を引いた角度が前進角となる。
また、溶接線・トーチ角度θ１が９０度未満のときは、
溶接の方向とトーチ４の方向とが反対であるので、後進
溶接を意味し、９０度から溶接線・トーチ角度θ１を引
いた角度が後退角となる。

【００７８】［溶接姿勢の判定］これらの溶接線垂直傾
斜角度θzとトーチ垂直傾斜角度θｘと溶接線・トーチ
角度θ１とから溶接姿勢が定まる。即ち溶接線垂直傾斜
角度θｚが０度でトーチ垂直傾斜角度θｘが９０度のと
きは立向上進溶接であり、溶接線垂直傾斜角度θｚが１
８０度でトーチ垂直傾斜角度θｘが９０度のときは立向
下進溶接である。また、溶接線垂直傾斜角度θｚが９０
度において、トーチ垂直傾斜角度θｘが０度のときは水
平下向溶接であり、トーチ垂直傾斜角度θｘが１８０度
のときは水平上向溶接であり、トーチ垂直傾斜角度θｘ
が９０度のときは、水平横向溶接である。また、溶接線
垂直傾斜角度θｚが０度から９０度の間において、トー
チ垂直傾斜角度θｘが０度のときは下向上進溶接であ
り、トーチ垂直傾斜角度θｘが１８０度のときは上向上
進溶接であり、トーチ垂直傾斜角度θｘが９０度のとき
は横向上進溶接である。また、溶接線垂直傾斜角度θｚ
が９０度から１８０度の間において、トーチ垂直傾斜角
度θｘが０度のときは、下向下進溶接であり、トーチ垂
直傾斜角度θｘが１８０度のときは、上向下進溶接であ
り、トーチ垂直傾斜角度θｘが９０度のときは、横向下
進溶接である。

【００７９】表１にこれらの角度の代表的な角度とその
ときの溶接姿勢を示す。

【表１】

【００８０】［溶接姿勢と溶接条件］表１で示した各溶
接姿勢において、例えば溶接電流等の溶接条件を次の表
２のように設定することにより、実際のアーク溶接用ロ
ボットによる溶接を行うことができる。同表において、
狙い位置Ｆ１乃至Ｆｎは、トーチ４をウィービングさせ
るときのトーチ４の中心位置を示すものである。ウィー
ビング条件Ｗ１乃至Ｗｎとして、ウィービング幅、ウィ
ービング周波数、両端停止時間等を設定する。

【表２】

【００８１】なお、溶接部の開先の角度、隙間量等に対
応して溶接部の溶接条件をさらに細かく設定することに
より、溶接部の形状に対応した溶接を行うことができ
る。

【００８２】また、上述した溶接姿勢を算術的に演算す
る方法の代わりに、例えば、トーチ４に重力方向センサ
又は移動方向のセンサを取り付けて溶接姿勢を判別して
も良い。重力方向センサを取り付けた場合は、トーチ４
が鉛直方向からの傾きを測定することができ、これによ
り、トーチの傾きが下向か水平か上向かを判別できる。
そして、判別されたトーチの傾きに対応する最適な溶接
条件を設定することができる。また、移動方向のセンサ
を取り付けた場合は、トーチ４の上進又は下進等を判別
でき、判別されたトーチの傾きに対応するより細かい溶
接条件を設定することができる。

【００８３】［実施例に使用する用語の定義］以上説明
をまとめて、実施例及び本発明に使用する用語を定義す
る。 （１）姿勢の定義 ○溶接姿勢…溶接作業者が、主として、下向、上り又は
下り勾配、立向、横向、上向等で溶接する姿勢（実施例
では、溶接線垂直傾斜角度θzとトーチ垂直傾斜角度θ
ｘと溶接線・トーチ角度θ１とから溶接姿勢を判定す
る） ○トーチの傾き…溶接作業者が溶接姿勢及び継手形状に
対応させて、「被溶接物表面に対して傾ける」トーチの
傾き ○マニピュレータの姿勢…リンクＬ０乃至Ｌ６のそれぞ
れの長さ及び関節軸Ｋ１乃至Ｋ６の回転角度から定まる
「マニピュレータを据え付けたときのその底面の基準位
置（Ａ）」から「マニピュレータのリンクのトーチ取付
位置（４ｂ）（又はトーチ先端位置Ｔ）」までのマニピ
ュレータの形状 ○トーチ姿勢…溶接姿勢をも含めた多関節軸の回転角度
によって定まり、「溶接姿勢も含んだ地面に対して傾け
る」トーチの傾き（実施例では、溶接線垂直傾斜角度θ
zとトーチ垂直傾斜角度θｘと溶接線・トーチ角度θ１
とからトーチ姿勢が定まる）

【００８４】（２）平面の定義 ○溶接線・トーチ平面…溶接進行方向軸Ｚｓとトーチの
中心軸Ｚｔとを含む平面 ○溶接線直角・トーチ平面…トーチの中心軸Ｚｔを含ん
だ溶接進行方向軸Ｚｓに直交する平面

【００８５】（３）座標系の定義 ○ワールド座標系Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗ…地面を基準にした
座標系で、原点を地面に任意に定めた基準位置Ｗに設定
し、重力の作用する向きと逆方向をＺｗ軸とし、水平面
を基準面Ｘｗ−Ｙｗとした右手直交座標系 ○ロボットベース座標系又はベース座標系Ｘａ−Ｙａ−
Ｚａ…原点をマニピュレータ１の基準位置Ａに設定し、
マニピュレータ１を据え付けたときのマニピュレータ１
の底面と平行な水平面を基準面Ｘａ−Ｙａとし、基準面
Ｘａ−Ｙａからマニピュレータ１に向かう方向をＺａ軸
とした右手直交座標系 ○ツール座標系Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔ…原点をトーチ先端位
置Ｔに設定し、トーチ先端位置Ｔからマニピュレータの
リンクのトーチ取付位置に向かう方向をＺｔ軸とした右
手直交座標系 ○溶接線座標系Ｘｓ−Ｙｓ−Ｚｓ…原点を現在の溶接位
置Ｓとし、この溶接位置Ｓにおける溶接進行方向をＺｓ
軸とし、溶接位置Ｓを含み溶接進行方向軸Ｚｓと直交す
る平面を溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙｓとし、トーチの中心
軸Ｚｔを含み溶接線直交平面Ｘｓ−Ｙｓと直交する平面
を溶接線垂直平面Ｘｓ−Ｚｓとし、溶接線直交平面Ｘｓ
−Ｙｓ及び溶接線垂直平面Ｘｓ−Ｚｓに直交する平面を
溶接線水平平面Ｙｓ−Ｚｓとする右手直交座標系

【００８６】（４）角度及び位置の定義 ○溶接線直角・トーチ角度θ２…溶接線直角・トーチ平
面上でトーチの中心軸Ｚｔと被溶接物表面とのなす角度 ○トーチ先端位置Ｔ…溶接線・トーチ平面内で、トーチ
先端から消耗電極を予め定めた長さ突き出したワイヤの
先端位置 ○トーチ水平傾斜角度α…トーチ４の中心軸と水平面と
のなす角度 ○溶接線・トーチ角度θ１…溶接線・トーチ平面上の溶
接進行方向軸Ｚｓとトーチの中心軸Ｚｔとのなす角度 ○トーチ垂直傾斜角度θx…ワールド座標系の垂直軸Ｚ
ｗとツール座標系のトーチの中心軸Ｚｔとのなす角度 ○溶接線垂直傾斜角度θｚ…ワールド座標系の垂直軸Ｚ
ｗと溶接線座標系のＺｓ軸とのなす角度

【００８７】以下、図１９で定義した各座標系及びトー
チ姿勢を使用して、本発明の実施例を図１６を参照して
説明する。図１６は本発明のアーク溶接用ロボットが溶
接姿勢を検出又は算出し、その溶接姿勢からトーチ姿勢
を演算してその演算したトーチ姿勢に対応する溶接条件
を抽出してロボット制御回路及び溶接用電源装置へデー
タを送信する方法を示すブロック図である。同図におい
て、１１はマニピュレータ１の各軸に設けられた多関節
軸の回転角度を検出するエンコーダ１１１とエンコーダ
１１１の回転量を検出するエンコーダ回転量カウンタ１
１２とを備えた絶対値エンコーダである。１３はトーチ
先端位置Ｔ及び溶接線垂直傾斜角度θｚを予め教示して
おいたデータから入力するトーチ先端位置・溶接線角度
入力回路である。１２は絶対値エンコーダ１１の出力信
号とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路１３が出力す
る溶接線垂直傾斜角度θｚの信号とを入力してトーチ垂
直傾斜角度θｘ及び溶接線・トーチ角度θ１を演算する
トーチ角度演算回路である。

【００８８】１４は溶接姿勢に対応した溶接条件を設定
する溶接条件設定回路であり、データベース検索回路１
５と溶接条件データベース回路１６とからなる。溶接条
件データベース回路１６には、溶接姿勢と溶接条件との
関係が予め定められている。データベース検索回路１５
は、トーチ角度演算回路１２とトーチ先端位置・溶接線
角度入力回路１３との出力信号を入力して溶接姿勢に対
応した溶接条件データベース回路１６の該当するデータ
ベースを選定（参照）するデータベース参照回路１５１
と、溶接条件データベース回路１６の該当するデータベ
ースを抽出するデータベース抽出回路１５２と、抽出さ
れたデータベースを溶接条件出力回路１７に出力する溶
接条件指令回路１５３とから成る。

【００８９】１７は溶接条件設定回路１４で設定された
溶接条件をそれぞれの出力先へ送信する溶接条件出力回
路であり、溶接条件設定回路１４の出力信号を入力して
溶接用電源装置２とロボット制御回路１８とにそれぞれ
送信する信号に分類する溶接条件分類回路１７２と、溶
接条件分類回路１７２の出力信号をデジタル信号からア
ナログ信号に変換して送信するデータ変換・送信回路１
７１とから成る。この溶接条件出力回路１７によって、
例えば溶接電流と溶接電圧とを設定する溶接出力値制御
信号は溶接用電源装置２に送信され、狙い位置及びウィ
ービング条件の溶接位置制御信号はロボット制御回路１
８に送信される。

【００９０】トーチ角度演算回路１２、トーチ先端位置
・溶接線角度入力回路１３、溶接条件設定回路１４、溶
接条件出力回路１７及びロボット制御回路１８はロボッ
ト制御装置７に設けられている。

【００９１】図１７及び図１８は本発明のアーク溶接用
ロボットのトーチ姿勢制御方法を示すフローチャートで
ある。図１７のステップ１において、マニピュレータ１
のトーチ先端位置Ｔを被溶接物５の溶接開始位置へ移動
させて溶接を開始する。ステップ２において、マニピュ
レータ１の各軸に設けられた絶対値エンコーダ１１によ
って各軸のエンコーダ回転量を検出する。ステップ３に
おいて、ロボット制御装置７に設けられたトーチ先端位
置・溶接線角度入力回路１３はトーチ先端位置Ｔ及び溶
接線垂直傾斜角度θｚを予め教示しておいたデータから
入力する。ステップ４において、トーチ角度演算回路１
２は、絶対値エンコーダ１１の出力信号とトーチ先端位
置・溶接線角度入力回路１３が出力する溶接線垂直傾斜
角度θｚとを入力してトーチ垂直傾斜角度θｘ及び溶接
線・トーチ角度θ１を演算する。ステップ５において、
溶接条件設定回路１４に設けられたデータベース検索回
路１５の中のデータベース参照回路１５１は、トーチ角
度演算回路１２とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路
１３との出力信号を入力してトーチ姿勢に対応した溶接
条件データベース回路１６の該当データベースを選定
（参照）する。ステップ６において、データベース抽出
回路１５２は、溶接条件データベース回路１６の該当す
るデータベースを抽出する。ステップ７において、溶接
条件指令回路１５３は、データベース抽出回路１５２が
抽出した溶接条件信号を溶接条件出力回路１７に出力す
る。ステップ８において、溶接条件出力回路１７の溶接
条件分類回路１７２は、溶接条件指令回路１５３の出力
信号を入力して、溶接条件信号を溶接用電源装置２とロ
ボット制御回路１８とにそれぞれ送信する信号に分類す
る。

【００９２】図１８のステップ９において、データ変換
・送信回路１７１は、溶接条件分類回路１７２の出力信
号を入力して、分類された溶接条件を溶接用電源装置２
とロボット制御回路１８とにそれぞれ送信可能な信号に
変換して送信する。ステップ１０において、溶接条件に
従って溶接する。ステップ１１において、トーチ先端位
置Ｔを溶接線６に沿って移動させる。ステップ１２にお
いて、トーチ先端位置Ｔが溶接終了位置に達したかどう
かを判別して、トーチ先端位置Ｔが溶接終了位置に達し
ていないときは、図１７のステップ２に戻る。ステップ
２乃至ステップ１２を繰り返して、トーチ先端位置Ｔが
溶接終了位置に達したと判別したとき、ステップ１３に
おいて、溶接を終了する。

【００９３】図２０は、トーチ姿勢制御方向によるアー
ク溶接用ロボットを使用して、フランジ９をパイプ１０
に溶接する実施例のトーチ教示位置を示す図である。次
に、本発明のトーチ姿勢制御方法によるアーク溶接用ロ
ボットを使用して、図２０に示すフランジ９をパイプ１
０に溶接するときの溶接条件データベースの実施例を表
３に示す。板厚４．５[mm]のフランジ９及びパイプ１０
を固定して、消耗電極のワイヤ径が１．２[mm]、脚長
（継手のルートから隅肉の止端までの距離）が２[mm]、
ウィービング条件として、振幅が＋−１．５[mm]、周波
数が１[Hz]、両端停止時間が０．３[秒]での溶接条件で
溶接開始位置ａから溶接終了位置ｍまで炭酸ガスアーク
溶接した。

【表３】 表３に示した数値は、実験値であって、溶接用電源の特
性、消耗電極の材質等によって微調整が必要となる場合
がある。

【００９４】

【発明の効果】本発明は以上の構成を有することにより
下記の効果を有する。 （１）トーチ４の動きの教示を行うだけで、溶接姿勢に
対応した最適な溶接条件を溶接条件データベース回路か
ら自動的に抽出して溶接を行うので、それぞれの溶接姿
勢に対応する溶接条件を細かく教示する必要がなく、教
示方法が著しく容易になる。 （２）教示中にトーチ４の動きを変更しても、その溶接
姿勢に対応した溶接条件を変更の都度、教示しなくても
自動的に溶接条件を変更するので教示が簡略化される。 （３）溶接部の被溶接物表面がそれ以前に溶接を行った
別の被溶接物の溶接部の被溶接物表面と同じである場
合、別の被溶接物を教示したときのトーチ姿勢と溶接条
件とのデータベースをそのまま利用することができる。 （４）どのような姿勢に被溶接物が置かれても、それぞ
れのトーチ姿勢に対応した溶接条件をデータベースから
抽出するので教示が簡略化される。 （５）実際に溶接を行っているときに、トーチ垂直傾斜
角度θｘ又は溶接線・トーチ角度θ１を変更した場合、
これらの角度が変更される毎にマニピュレータ１に設け
られた絶対値エンコーダ１１によってこれらの角度を演
算して、その溶接姿勢に対応した溶接条件に自動的に変
更又は必要な溶接条件を自動的に追加することができる
ので、安定した溶接施行が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平に配置された被溶接物ＷＫ１と被溶接物Ｗ
Ｋ２とを突合せて形成される直線の溶接線６を、トーチ
の中心軸Ｚｔを被溶接物表面に垂直にして溶接する下向
突合せ・トーチ垂直配置図である。

【図２】水平に配置された被溶接物ＷＫ３と被溶接物Ｗ
Ｋ４とを突合せて形成される直線の溶接線６を、トーチ
の中心軸Ｚｔを被溶接物表面に対して傾けて溶接する下
向突合せ・トーチ前進角配置図である。

【図３】水平に配置された被溶接物ＷＫ５と被溶接物Ｗ
Ｋ６とを突合せて形成される直線の溶接線６を、トーチ
の中心軸Ｚｔを被溶接物表面に対して傾けて溶接する下
向突合せ・トーチ後退角配置図である。

【図４】水平に配置された被溶接物ＷＫ７とこの被溶接
物ＷＫ７の端部上面に重ね合わせた被溶接物ＷＫ８とに
よって形成される直線の溶接線６を、トーチの中心軸Ｚ
ｔを被溶接物表面に対して傾けて溶接する重ね隅肉・ト
ーチ垂直配置図である。

【図５】水平に配置された被溶接物ＷＫ９と立向に配置
された被溶接物ＷＫ１０とを突合せて形成される直線の
溶接線６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表面に対し
て傾けて溶接する水平隅肉・トーチ垂直配置図である。

【図６】垂直（立向）に配置された被溶接物ＷＫ１１と
被溶接物ＷＫ１２とを突合せて形成される直線の溶接線
６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表面に対して傾け
て下から上に溶接する立向上進・トーチ前進角配置図で
ある。

【図７】垂直（立向）に配置された被溶接物ＷＫ１３と
被溶接物ＷＫ１４とを突合せて形成される直線の溶接線
６を、トーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表面に対して傾け
て上から下に溶接する立向下進・トーチ後退角配置図で
ある。

【図８】水平に配置された被溶接物ＷＫ１５と被溶接物
ＷＫ１６とを突合せて形成される直線の溶接線６を、ト
ーチの中心軸Ｚｔを被溶接物表面に垂直にして溶接する
上向突合せ・トーチ垂直配置図である。

【図９】多関節マニピュレータを有するアーク溶接用ロ
ボットの一般的な構成を示す図である。

【図１０】溶接中に溶接姿勢を変化させる必要がある円
弧からなる曲面を、多関節軸の回転角度によって定まる
トーチ姿勢を予め教示した位置で変化させて溶接を行う
ときのトーチ先端位置Ｔ及びトーチの傾きと溶接条件と
を、円弧中間位置で変更する場合の４５度分割教示説明
図である。

【図１１】図１０に示した溶接開始位置から立向上進溶
接を開始し、直線終端位置から円弧終了位置までトーチ
の傾きを円弧中間位置で変化させ、円弧終了位置から下
向溶接で溶接終了位置まで溶接する場合のトーチの傾き
の教示方法を示すフローチャートである。

【図１２】組にしたトーチ水平傾斜角度αの変更指令と
溶接条件の変更指令との両方を細かく教示するために、
被溶接物５の曲面においてトーチ水平傾斜角度αが１５
度変わる毎に、溶接条件を変更する場合のトーチ水平傾
斜角度αと溶接条件とを教示する１５度分割教示説明図
である。

【図１３】図１２に示した溶接を行うときのトーチ水平
傾斜角度αと溶接条件との教示方法を示すフローチャー
トである。

【図１４】図１２に示した溶接を行うときのトーチ姿勢
と溶接条件との教示方法を示す図１３に続くフローチャ
ートである。

【図１５】図１２に示した溶接を行うときのトーチ姿勢
と溶接条件との教示方法を示す図１４に続くフローチャ
ートである。

【図１６】本発明のアーク溶接用ロボットが溶接姿勢を
検出又は算出し、その溶接姿勢からトーチ姿勢を演算し
てその演算したトーチ姿勢に対応する溶接条件を抽出し
てロボット制御回路及び溶接用電源装置へデータを送信
する方法を示すブロック図である。

【図１７】本発明のアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢
制御方法を示すフローチャートである。

【図１８】本発明のアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢
制御方法を示す図１７に続くフローチャートである。

【図１９】マニピュレータ１の姿勢を、ワールド座標
系、ロボットベース座標系、ツール座標系及び溶接線座
標系からなる各座標系と溶接線垂直傾斜角度θｚ、溶接
線・トーチ角度θ１及びトーチ垂直傾斜角度θｘからな
るトーチ姿勢との関係を図示した座標系・トーチ姿勢関
係図である。

【図２０】本発明のトーチ姿勢制御方向によるアーク溶
接用ロボットを使用して、フランジ９をパイプ１０に溶
接する実施例のトーチ教示位置を示す図である。

【符号の説明】

１ マニピュレータ ２ 溶接用電源装置 ３ ワイヤ送給装置 ４ トーチ ５ 被溶接物 ６ 溶接線 ７ ロボット制御装置 ８ ティーチペンダント ９ フランジ １０ パイプ １１ 絶対値エンコーダ １１１ エンコーダ １１２ エンコーダ回転量カウンタ １２ トーチ角度演算回路 １３ トーチ先端位置・溶接線角度入力回路 １４ 溶接条件設定回路 １５ データベース検索回路 １５１ データベース参照回路 １５２ データベース抽出回路 １５３ 溶接条件指令回路 １６ 溶接条件データベース回路 １７ 溶接条件出力回路 １７１ データ変換・送信回路 １７２ 溶接条件分類回路 １８ ロボット制御回路 １９ 溶接ビード Ｔ トーチ先端位置 Ｚｓ 溶接進行方向軸 Ｚｔ トーチの中心軸 α トーチ水平傾斜角度 θ１ 溶接線・トーチ角度 θ２ 溶接線直角・トーチ角度 θｚ 溶接線垂直傾斜角度 θｘ トーチ垂直傾斜角度 Ｋ１乃至Ｋ６ マニピュレータ１の各関節軸 Ｌ０乃至Ｌ６ マニピュレータ１のリンク

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢とト
   ーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を行うア
   ーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法において、予
   め定めた位置でトーチ姿勢及び溶接条件を教示して溶接
   を開始し、溶接中の溶接姿勢を検出又は算出して、検出
   又は算出した溶接姿勢の直前の位置の教示した溶接条件
   を補間して溶接条件を変更しながら溶接するアーク溶接
   用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
2. 【請求項２】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢とト
   ーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を行うア
   ーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法において、予
   め定めた位置でトーチ姿勢及び溶接条件を教示して溶接
   を開始し、溶接中の溶接姿勢を検出又は算出して、検出
   又は算出した溶接姿勢からトーチ姿勢を算出し、算出し
   たトーチ姿勢に対応した溶接条件を、予め準備したトー
   チ姿勢と溶接条件とを対応させたデータベースから読み
   出して溶接条件を変更しながら溶接するアーク溶接用ロ
   ボットのトーチ姿勢制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿
   勢が、溶接姿勢に対応させた多関節マニピュレータの多
   関節軸の回転角度によって定めたトーチの傾きであるア
   ーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿
   勢が、原点を地面に任意に定めた基準位置（Ｗ）に設定
   し、重力の作用する向きと逆方向を（Ｚｗ）軸とし、水
   平面を基準面（Ｘｗ−Ｙｗ）とした右手直交座標系であ
   るワールド座標系（Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗ）で表したトーチ
   の傾きであるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿
   勢が、原点をマニピュレータの基準位置（Ａ）に設定
   し、マニピュレータを据え付けたときのマニピュレータ
   の底面と平行な水平面を基準面（Ｘａ−Ｙａ）とし、前
   記基準面（Ｘａ−Ｙａ）からマニピュレータに向かう方
   向を（Ｚａ）軸とした右手直交座標系であるロボットベ
   ース座標系又はベース座標系（Ｘａ−Ｙａ−Ｚａ）で表
   したトーチの傾きであるアーク溶接用ロボットのトーチ
   姿勢制御方法。
6. 【請求項６】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿
   勢が、原点をトーチ先端位置に設定し、前記トーチ先端
   位置からマニピュレータのリンクのトーチ取付位置に向
   かう方向を（Ｚｔ）軸とした右手直交座標系であるツー
   ル座標系（Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔ）で表したトーチの傾きで
   あるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
7. 【請求項７】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿
   勢が、原点を現在の溶接位置（Ｓ）とし、前記溶接位置
   （Ｓ）における溶接進行方向を（Ｚｓ）軸とし、前記溶
   接位置（Ｓ）を含み前記溶接進行方向軸（Ｚｓ）と直交
   する平面を溶接線直交平面（Ｘｓ−Ｙｓ）とし、トーチ
   の中心軸を含み前記溶接線直交平面（Ｘｓ−Ｙｓ）と直
   交する平面を溶接線垂直平面（Ｘｓ−Ｚｓ）とし、前記
   溶接線直交平面（Ｘｓ−Ｙｓ）及び前記溶接線垂直平面
   （Ｘｓ−Ｚｓ）に直交する平面を溶接線水平平面（Ｙｓ
   −Ｚｓ）とする右手直交座標系である溶接線座標系（Ｘ
   ｓ−Ｙｓ−Ｚｓ）で表したトーチの傾きであるアーク溶
   接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
8. 【請求項８】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿
   勢が、ワールド座標系（Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗ）に対するツ
   ール座標系（Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔ）の位置姿勢関係をＴwt
   とし、前記ワールド座標系（Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗ）に対す
   るロボットベース座標系（Ｘａ−Ｙａ−Ｚａ）の位置姿
   勢関係をＴwbとし、ロボットベース座標系（Ｘａ−Ｙａ
   −Ｚａ）に対するツール座標系（Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔ）の
   位置姿勢関係をＴbtとしたときに、Ｔwt＝Ｔwb×Ｔbtの
   関係から算出されるロボットベース座標系に対するツー
   ル座標系の位置姿勢関係Ｔbtを使用して、マニピュレー
   タの各軸位置から演算したトーチの傾きであるアーク溶
   接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
9. 【請求項９】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ姿
   勢が、溶接姿勢に対応させて変化させたトーチの傾きで
   あって、トーチの中心軸と水平面とのなすトーチ水平傾
   斜角度であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ
    姿勢が、被溶接物表面が曲面に対応させたトーチの傾き
    であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の曲面が円弧である
    アーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
12. 【請求項１２】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ
    姿勢が、被溶接物表面が水平面に対して傾斜している平
    面の溶接進行方向に対応させたトーチの傾きであるアー
    ク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
13. 【請求項１３】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ
    姿勢が、溶接姿勢及び被溶接物の継手形状に対応させた
    トーチの傾きであるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢
    制御方法。
14. 【請求項１４】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ
    姿勢が、溶接姿勢又は溶接姿勢と継手形状との両方に対
    応させた多関節マニピュレータのリンクの多関節軸の回
    転角度によって定まるトーチの傾きであるアーク溶接用
    ロボットのトーチ姿勢制御方法。
15. 【請求項１５】 請求項３に記載のトーチの傾きが、溶
    接線・トーチ平面上の溶接進行方向軸とトーチの中心軸
    とのなす角度である溶接線・トーチ角度又は溶接線直角
    ・トーチ平面上でトーチの中心軸と被溶接物表面とのな
    す角度である溶接線直角・トーチ角度又は両方の角度で
    あるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
16. 【請求項１６】 請求項３に記載のトーチの傾きが、ト
    ーチの中心軸と水平面とのなすトーチ水平傾斜角度であ
    るアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
17. 【請求項１７】 請求項１又は請求項２に記載のトーチ
    姿勢が、トーチの中心軸と水平面とのなすトーチ水平傾
    斜角度とに加えて、溶接線・トーチ平面上の溶接進行方
    向軸とトーチの中心軸とのなす角度である溶接線・トー
    チ角度又は溶接線直角・トーチ平面上でトーチの中心軸
    と被溶接物表面とのなす角度である溶接線直角・トーチ
    角度又は両方の角度であるアーク溶接用ロボットのトー
    チ姿勢制御方法。
18. 【請求項１８】 請求項１又は２に記載の溶接姿勢の算
    出が、多関節マニピュレータのリンク多関節軸の回転角
    度からの算出であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢
    制御方法。
19. 【請求項１９】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢と
    トーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を行う
    アーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法において、
    溶接を開始して、マニピュレータの各関節軸の回転角度
    と検出又は算出した溶接線垂直傾斜角度とからトーチ垂
    直傾斜角度及び溶接線・トーチ角度を演算し、前記トー
    チ垂直傾斜角度及び前記溶接線・トーチ角度と前記溶接
    線垂直傾斜角度とからなるトーチ姿勢を入力して、トー
    チ姿勢と溶接条件との関係を予め定めた溶接条件データ
    ベース回路からトーチ姿勢に対応した溶接条件を抽出し
    て、溶接条件を制御するアーク溶接用ロボットのトーチ
    姿勢制御方法。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の溶接条件データベ
    ース回路から抽出した溶接条件を溶接用電源装置及びロ
    ボット制御回路に送信するアーク溶接用ロボットのトー
    チ姿勢制御方法。
21. 【請求項２１】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢と
    トーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を行う
    アーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御装置において、
    トーチ先端位置及び溶接線垂直傾斜角度を入力するトー
    チ先端位置・溶接線角度入力回路と、マニピュレータの
    各関節軸の回転角度と前記トーチ先端位置・溶接線角度
    入力回路から出力される溶接線垂直傾斜角度値とからト
    ーチ垂直傾斜角度及び溶接線・トーチ角度を演算するト
    ーチ角度演算回路と、溶接線垂直傾斜角度及びトーチ垂
    直傾斜角度及び溶接線・トーチ角度からなるトーチ姿勢
    と溶接条件との関係を予め定めた溶接条件データベース
    回路と、前記トーチ角度演算回路から出力されるトーチ
    垂直傾斜角度及び溶接線・トーチ角度と前記トーチ先端
    位置・溶接線角度入力回路から出力されるトーチ先端位
    置及び溶接線垂直傾斜角度とを入力して、トーチ姿勢に
    対応した溶接条件を前記溶接条件データベース回路から
    抽出するデータベース検索回路と、前記データベース検
    索回路が出力した溶接条件信号を入力して溶接条件を溶
    接用電源装置とロボット制御回路とにそれぞれ送信する
    信号に分類して送信する溶接条件出力回路とを備えたア
    ーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御装置。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の前記溶接条件出力
    回路が、溶接位置のトーチ先端位置の動きを制御する溶
    接位置制御信号を前記ロボット制御回路に供給すると共
    に、溶接出力値制御信号を前記溶接用電源装置に供給す
    るアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御装置。
23. 【請求項２３】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢と
    トーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を行う
    アーク溶接用ロボットにおいて、トーチ先端位置及び溶
    接線垂直傾斜角度を入力するトーチ先端位置・溶接線角
    度入力回路と、マニピュレータの各関節軸の回転角度と
    前記トーチ先端位置・溶接線角度入力回路から出力され
    る溶接線垂直傾斜角度値とからトーチ垂直傾斜角度及び
    溶接線・トーチ角度を演算するトーチ角度演算回路と、
    溶接線垂直傾斜角度及びトーチ垂直傾斜角度及び溶接線
    ・トーチ角度からなるトーチ姿勢と溶接条件との関係を
    予め定めた溶接条件データベース回路と、前記トーチ角
    度演算回路から出力されるトーチ垂直傾斜角度及び溶接
    線・トーチ角度と前記トーチ先端位置・溶接線角度入力
    回路から出力されるトーチ先端位置及び溶接線垂直傾斜
    角度とを入力して、トーチ姿勢に対応した溶接条件を前
    記溶接条件データベース回路から抽出するデータベース
    検索回路と、前記データベース検索回路が出力した溶接
    条件信号を入力し分類して出力する溶接条件出力回路
    と、前記溶接条件出力回路が分類して出力した溶接出力
    値制御信号を入力する溶接用電源装置と、前記溶接条件
    出力回路が分類して出力した溶接位置制御信号を入力す
    るロボット制御回路とを備えたアーク溶接用ロボット。
24. 【請求項２４】 前記ロボット制御回路が、前記溶接条
    件出力回路が出力する溶接位置制御信号を入力して溶接
    位置のトーチ先端の動きを制御する回路であり、前記溶
    接用電源装置が、前記溶接条件出力回路が出力する溶接
    出力値制御信号を入力して溶接出力値を制御する回路で
    ある出願時の請求項２３に記載のアーク溶接用ロボッ
    ト。
25. 【請求項２５】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢と
    そのトーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を
    行うアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法におい
    て、溶接を開始して、トーチ先端位置・溶接線角度入力
    回路がトーチ先端位置及び溶接線垂直傾斜角度を入力
    し、トーチ角度演算回路がマニピュレータの各関節軸に
    設けた絶対値エンコーダが出力する各関節軸のエンコー
    ダ回転量と前記トーチ先端位置・溶接線角度入力回路が
    出力する溶接線垂直傾斜角度とからトーチ垂直傾斜角度
    と溶接線・トーチ角度とを演算し、データベース検索回
    路が前記トーチ角度演算回路から出力されるトーチ垂直
    傾斜角度及び溶接線・トーチ角度と前記トーチ先端位置
    ・溶接線角度入力回路から出力されるトーチ先端位置及
    び溶接線垂直傾斜角度とを入力してトーチ姿勢に対応し
    た溶接条件をトーチ姿勢と溶接条件との関係を予め定め
    た溶接条件データベース回路から抽出し、溶接条件出力
    回路が前記データベース検索回路が出力した溶接条件信
    号を入力して溶接条件を溶接用電源装置とロボット制御
    回路とにそれぞれ出力する信号に分類して出力し、前記
    溶接条件出力回路が出力する溶接位置制御信号を前記ロ
    ボット制御回路が入力して溶接位置のトーチ先端の動き
    を制御し、前記溶接条件出力回路が出力する溶接出力値
    制御信号を前記溶接用電源装置が入力して溶接電力を出
    力するアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
26. 【請求項２６】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢と
    トーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を行う
    アーク溶接用ロボットにおいて、マニピュレータの各関
    節軸の回転角度を出力する絶対値エンコーダと、トーチ
    先端位置及び溶接線垂直傾斜角度とを入力するトーチ先
    端位置・溶接線角度入力回路と、絶対値エンコーダから
    出力される各関節軸のエンコーダ回転量と前記トーチ先
    端位置・溶接線角度入力回路から出力される溶接線垂直
    傾斜角度値とからトーチ垂直傾斜角度及び溶接線・トー
    チ角度を演算するトーチ角度演算回路と、溶接線垂直傾
    斜角度及びトーチ垂直傾斜角度及び溶接線・トーチ角度
    と溶接条件との関係を予め定めた溶接条件データベース
    回路と、前記トーチ角度演算回路から出力されるトーチ
    垂直傾斜角度及び溶接線・トーチ角度と前記トーチ先端
    位置・溶接線角度入力回路から出力されるトーチ先端位
    置及び溶接線垂直傾斜角度とを入力してトーチ姿勢に対
    応した溶接条件を溶接条件データベース回路から抽出す
    るデータベース検索回路と、前記データベース検索回路
    が出力した溶接条件信号を入力して溶接条件を溶接用電
    源装置とロボット制御回路とに分類して出力する溶接条
    件出力回路と、前記溶接条件出力回路から溶接位置制御
    信号を入力して溶接位置のトーチ先端位置の動きを制御
    する信号を出力するロボット制御回路と、前記溶接条件
    出力回路から溶接出力値制御信号を入力して溶接電力を
    出力する前記溶接用電源装置とを備えたアーク溶接用ロ
    ボット。
27. 【請求項２７】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢と
    そのトーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示して溶接を
    行うアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法におい
    て、溶接を開始して、トーチ先端位置・溶接線角度入力
    回路がトーチ先端位置及び溶接線垂直傾斜角度を入力
    し、トーチ角度演算回路がマニピュレータの各関節軸に
    設けた絶対値エンコーダが出力する各関節軸のエンコー
    ダ回転量とトーチ先端位置・溶接線角度入力回路が出力
    する溶接線垂直傾斜角度とからトーチ垂直傾斜角度と溶
    接線・トーチ角度とを演算し、データベース検索回路が
    前記トーチ角度演算回路から出力されるトーチ垂直傾斜
    角度及び溶接線・トーチ角度と前記トーチ先端位置・溶
    接線角度入力回路から出力されるトーチ先端位置及び溶
    接線垂直傾斜角度とを入力してトーチ姿勢に対応した溶
    接条件をトーチ姿勢と溶接条件との関係を予め定めた溶
    接条件データベース回路から抽出し、溶接条件出力回路
    が前記データベース検索回路が出力した溶接条件信号を
    入力して溶接条件を溶接用電源装置とロボット制御回路
    とにそれぞれ送信する信号に分類して送信し、前記溶接
    条件出力回路が出力する溶接位置制御信号を前記ロボッ
    ト制御回路が入力して溶接位置のトーチ先端の動きを制
    御し、前記溶接条件出力回路が出力する溶接出力値制御
    信号を前記溶接用電源装置が入力して溶接電力を出力す
    るアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法。
28. 【請求項２８】 被溶接物の各溶接位置のトーチ姿勢と
    そのトーチ姿勢に対応した溶接条件とを教示するアーク
    溶接用ロボットのトーチ姿勢制御方法において、マニピ
    ュレータのトーチ先端位置を被溶接物の溶接開始位置へ
    移動させて溶接を開始するトーチ先端溶接開始位置移動
    ステップと、マニピュレータの各軸に設けられた絶対値
    エンコーダが、各軸のエンコーダ回転量を検出するエン
    コーダ回転量検出ステップと、ロボット制御装置に設け
    られたトーチ先端位置・溶接線角度入力回路が、トーチ
    先端位置及び溶接線垂傾斜角度を入力するトーチ先端位
    置及び溶接線垂直傾斜角度入力ステップと、トーチ角度
    演算回路が、前記絶対値エンコーダの出力信号と前記ト
    ーチ先端位置・溶接線角度入力回路が出力する溶接線垂
    直傾斜角度とを入力してトーチ垂直傾斜角度及び溶接線
    ・トーチ角度を演算するトーチ角度演算ステップと、前
    記トーチ角度演算回路と前記トーチ先端位置・溶接線角
    度入力回路との出力信号を入力して、トーチ姿勢に対応
    した溶接条件データベースを出力する溶接条件設定ステ
    ップと、溶接条件出力回路の溶接条件分類回路が、前記
    溶接条件データベースを入力して、溶接条件信号を溶接
    用電源装置とロボット制御回路とにそれぞれ送信する信
    号に分類する溶接条件分類ステップと、データ変換・送
    信回路が、前記溶接条件分類回路の出力信号を入力し
    て、分類された溶接条件信号を前記溶接用電源装置と前
    記ロボット制御回路とにそれぞれ送信可能な信号に変換
    して送信するデータ変換・送信ステップと、溶接条件信
    号に従って溶接する溶接ステップと、トーチ先端位置を
    溶接線に沿って移動させるトーチ先端移動ステップと、
    トーチ先端位置が溶接終了位置に達したかどうかを判別
    して、トーチ先端位置が溶接終了位置に達していないと
    きはエンコーダ回転量検出ステップに戻りトーチ先端位
    置が溶接終了位置に達しているときは溶接を終了する溶
    接終了判別ステップとからなるアーク溶接用ロボットの
    トーチ姿勢制御方法。
29. 【請求項２９】 請求項２８に記載の前記溶接条件設定
    ステップは、溶接条件設定回路に設けられたデータベー
    ス検索回路の中のデータベース参照回路が、前記トーチ
    角度演算回路と前記トーチ先端位置・溶接線角度入力回
    路との出力信号を入力して、トーチ姿勢に対応した溶接
    条件データベース回路の該当箇所を参照する溶接条件デ
    ータベース参照ステップと、データベース抽出回路が、
    前記溶接条件データベース回路の該当するデータベース
    を抽出するデータベース抽出ステップと、溶接条件指令
    回路が、前記データベース抽出回路が抽出した溶接条件
    信号を前記溶接条件出力回路に出力する溶接条件指令ス
    テップとから成るアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢制
    御方法。
30. 【請求項３０】 請求項１又は請求項２に記載の溶接中
    の溶接姿勢の算出が、多関節マニピュレータの多関節軸
    の回転角度からの算出であるアーク溶接用ロボットのト
    ーチ姿勢制御方法。
31. 【請求項３１】 請求項１又は請求項２に記載の溶接中
    の溶接姿勢の検出が、重力方向センサ又は移動方向セン
    サからの検出であるアーク溶接用ロボットのトーチ姿勢
    制御方法。
32. 【請求項３２】 請求項１又は請求項２に記載の溶接姿
    勢の算出が、重力の作用する向きと逆方向の垂直軸（Ｚ
    ｗ）とトーチの中心軸とのなすトーチ垂直傾斜角度及び
    前記垂直軸（Ｚｗ）と溶接進行方向軸とのなす溶接線垂
    直傾斜角度からの算出であるアーク溶接用ロボットのト
    ーチ姿勢制御方法。
33. 【請求項３３】 請求項２１に記載の前記トーチ先端位
    置・溶接線角度入力回路が、予め教示したデータからト
    ーチ先端位置及び垂直軸（Ｚｗ）と溶接進行方向軸との
    なす溶接線垂直傾斜角度とを入力する回路であるアーク
    溶接用ロボットのトーチ姿勢制御装置。
34. 【請求項３４】 請求項２３又は請求項２６に記載の前
    記トーチ先端位置・溶接線角度入力回路が、予め教示し
    たデータからトーチ先端位置及び垂直軸（Ｚｗ）と溶接
    進行方向軸とのなす溶接線垂直傾斜角度を入力する回路
    であるアーク溶接用ロボット。
35. 【請求項３５】 請求項２５又は請求項２７又は請求項
    ２８に記載の前記トーチ先端位置・溶接線角度入力回路
    が、予め教示したデータからトーチ先端位置及び垂直軸
    （Ｚｗ）と溶接進行方向軸とのなす溶接線垂直傾斜角度
    とを入力する回路であるアーク溶接用ロボットのトーチ
    姿勢制御方法。