JP2005284508A - 溶接ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 溶接工程情報を得る方法として従来のシミュレーションによる方法では、データを入力するという手間がかかり、また、実際の溶接出力は状況により変化するため教示データどおりの溶接出力、ワイヤ送給量にならず、算出される溶接工程情報の精度に問題があった。
【解決手段】 溶接機４とロボット制御装置３をシリアル通信６１、６２で接続することによって、溶接データをロボット制御装置３が溶接機４から取得することができ、データ入力が不要であり、かつ、ロボット２を実稼動させることにより得られる実際の溶接出力に関するデータを、溶接機４がロボット制御装置３へ送信し、その実溶接データと教示データにより算出した溶接工程情報により補正値を算出し、次回、別の溶接工程教示の際、その補正値により更に精度の良い溶接工程情報の算出を可能にできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ティーチングプレイバック方式のロボットと、サーボモータの速度をフィードバック制御するワイヤ送給制御手段を備えた溶接機を組み合わせた溶接ロボットシステムに関する。

従来、溶接ロボットを導入する際には生産計画の立案が必要であった。その生産計画の立案のために必要な情報としては、タクトタイムや溶接コストなどの情報があった。

このような溶接コストなどを知るためには、ワイヤやガスなどの使用量および消費電力量などの溶接工程情報を得る必要があった。これらの溶接工程情報を得る方法としては、オフライン教示にてシミュレーションを行なって算出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この方法によれば、シミュレーション装置のＣＲＴ内に表示されたロボットを用いて教示作業を行い、予め入力したロボットに関する情報と教示データよりワイヤやガス使用量などの溶接工程情報を得ることができるものがあった。
特開平０４−１３７１１０号公報

しかし、上記シミュレーションによる方法では、シミユレーションを行なうコンピュータに、実際に使用するロボットや溶接機のデータを入力するという手間がかかっていた。

また、実際の溶接出力は、ロボットの姿勢、アーク長などの条件により変化するため教示データどおりの溶接出力、ワイヤ送給量にならないため、算出される溶接工程情報の精度に問題があった。
本発明は、上記課題を解決することのできる溶接ロボットシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は教示時に溶接条件を登録し、前記溶接条件を溶接機へ送信する手段を有するティーチングプレイバック教示方式のロボットと、サーボモータの速度をフィードバック制御するワイヤ送給制御手段と、前記溶接条件を受信するとその条件に対応したワイヤ送給速度指令データをロボットヘ送信する手段を有する溶接機と、教示データと溶接機から送信された前記ワイヤ送給速度指令データから溶接工程情報を算出する手段と、溶接工程情報を算出する手段による算出結果を表示する手段とを設けたものである。

このように、溶接機とロボット制御装置を直接、シリアル通信にて接続することによって、教示時に入力した溶接条件に対応した溶接データをロボット制御装置が直接溶接機から取得することができ、シミュレーションを行なうコンピュータヘのデータ入力が不要であり、かつ、溶接ロボットを実稼動させることにより得られる実際の溶接出力に関するデータを、溶接機がロボット制御装置へ送信し、その実溶接データと教示データにより算出した溶接工程情報により補正値を算出し、次回、別の溶接工程教示の際、その補正値により更に精度の良い溶接工程情報の算出を可能にできるものである。

以上のように、本発明の溶接ロボットシステムによれば、作業者は教示時に溶接部位と溶接条件を登録するだけで、ロボット制御装置付随のティ‐チペンダント表示部にその溶接工程における溶接コスト等の算出に必要な溶接ワイヤやガス使用量、消費電力量等の溶接工程情報が表示されるため、溶接ロボット導入時の生産計画の立案を容易に行うことができる。

また、溶接ロボット実稼働時に前記溶接工程情報の補正値を求め、その補正値により教示時に算出される溶接工程情報の補正を行うことにより、正確な溶接工程情報を得ることができる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態における溶接ロボットシステム全体構成を示す図である。

図１において、溶接トーチ１はロボット２のアーム２１に支持されており、ロボット２はロボット制御装置３で制御し、アーム２１先端の溶接トーチ先端を被溶接物９の溶接線に沿って移動させるようにしている。

ロボット２はティーチングプレイバック教示方式のロボットで、アーム２１の移動軌跡および移動速度等を実際にアームを移動軌跡どおりに動かすことにより記憶させる。また、この時、同時に移動軌跡上の各溶接部位の指定と溶接部位毎の溶接条件も記憶させる。溶接条件とは、溶接電流、溶接電圧等である。

ロボット２のアームの途中に溶接トーチ１へワイヤを供給するワイヤ送給装置８が取り付けられており、ワイヤ送給装置８はワイヤ送給制御装置５により速度をフィードバック制御されるサーボモータ８１によって回転駆動され、溶接ワイヤ７を所定の速度で溶接トーチ１先端から被溶接物９に向けて送給するようにしている。

ロボット制御装置３と溶接機４および溶接機４とワイヤ送給制御装置５はそれぞれシリアル通信６１、６２によって接続されており、通信によって信号のやり取りが行なわれる。ロボットによる自動溶接を実行する場合、ロボット制御装置３より溶接条件指令データがシリアル通信６１によって溶接機４へ送信され、溶接機４は溶接トーチ１と被溶接物９との間に指示された電圧を印加し、溶接ワイヤ７の先端と被溶接物Ａとの間にアーク放電を生じさせ溶接を行なう。同時に溶接条件データに対応したワイヤ送給速度指令データがシリアル通信６２によってワイヤ送給制御装置５へ送信され、ワイヤ送給速度指令データによって指示された指令速度によってワイヤ送給装置８のサーボモータ８１を速度制御して溶接ワイヤ７を送り出す。

同時に、実際のアーク電流とアーク電圧は溶接機４の内部の電流計と電圧計（ともに図示せず）により計測され、実際のワイヤ送給速度データとともにシリアル通信６１により、ロボット制御装置３へ送信され、実稼働時の溶接工程情報算出用データとして格納される。

次に被溶接物９のある部位を溶接する教示を行なう場合を説明する。

前述のように、ロボットアーム２１の移動軌跡の登録と同時に各溶接部位の指定と溶接部位毎の溶接条件の登録を行なうが、この登録作業はロボット制御
装置３に付随するティーチペンダント３１で行なう。

教示時にこの溶接条件の登録が行なわれると、溶接条件データはロボット制御装置３とシリアル通信６１によって接続された溶接機４へ送信され、この溶接条件データに対応するワイヤ送給速度指令データが同じくシリアル通信６１によって溶接機４からロボット制御装置３へ送信される。

ロボット制御装置３は、ワイヤ送給速度指令データと溶接部位の長さ、溶接速度等の教示データより算出される溶接時間によって、この溶接部位の溶接にて使用されるワイヤ使用量を、さらに溶接電流、溶接電圧などの溶接条件データより、この溶接部位の溶接によって消費される消費電力を算出する。

また、予めテイーチペンダント３１で入力したシールドガス流量と教示データより算出した溶接時間よりガス使用量を算出する。

これらの算出されたワイヤ使用量、消費電力、ガス使用量は、各溶接部位の教示毎に算出され、溶接部位が複数ある場合は教示登録するごとに積算され、ロボット制御装置３に付随するティーチベンダント３１の表示部に表示される。

図２にティーチペンダント３１の表示部での表示例を示す。

このようにして得られたワイヤ使用量、消費電力、ガス使用量は、溶接ロボット導入の際の生産計画立案に必要な溶接工程情報となる。

しかしながら、実際に教示プログラムを実行しロボットによる自動溶接を行なうと、教示時に指示した溶接条件どおりの出力とはならない場合が多い。

すなわち溶接条件指令データや教示データから求めたこれらの溶接工程情報は、実際に教示プログラムどおりにロボットにて自動溶接を実行した際に得られる実際の溶接出カデータ等により求めた溶接工程情報とは一致しない。

そこで、本実施の形態の溶接ロボットシステムでは、教示時に算出される溶接工程情報の精度を上げるため、教示したプログラムを実行し、実際にロボットによる自動溶接を行なった際に算出した実稼働時の溶接工程情報と、教示時に算出した溶接工程情報との差を求め、その値をその溶接条件に対応する補正値として記録し、次回以降、別の溶接部位教示の際に、その溶接条件に対応した補正値により補正を行なうことにより、精度の高い溶接工程情報を算出するようにした。

これにより作業者は溶接ロボット実稼働前および直後に、溶接工程毎のワイヤ使用量、ガス使用量等の溶接工程情報を正確に把握することが可能となり、これらの情報を用いることにより、生産コストや、ワイヤやガスの交換時期などのメンテナンス時期等も正確に把握することが可能となる。

本発明の溶接ロボットシステムによれば、溶接ロボット導入時の生産計画の立案を容易に行うことができるので、溶接ロボットを使用する際の有用である。

本発明の実施の形態例を示す全体構成図 本発明の実施の形態例におけるテイーチングベンダント表示部の表示例を示す図

符号の説明

１ 溶接トーチ
２ ロボット
２１ ロボットアーム
３ ロボット制御装置
３１ ティーチングベンダント
４ 溶接機
５ ワイヤ送給制御装置
６１ シリアル通信（ロボット制御装置、溶接機間）
６２ シリアル通信（溶接機、ワイヤ送給制御装置間）
７ 溶接ワイヤ
８ ワイヤ送給装置
８１ サーボモータ
９ 被溶接物

Claims (4)

1. 教示時に溶接条件を登録し、前記溶接条件を溶接機へ送信する手段を有するティーチングプレイバック教示方式のロボットと、サーボモータの速度をフィードバック制御するワイヤ送給制御手段と、前記溶接条件を受信するとその条件に対応したワイヤ送給速度指令データをロボットヘ送信する手段を有する溶接機と、教示データと溶接機から送信された前記ワイヤ送給速度指令データから溶接工程情報を算出する手段と、溶接工程情報を算出する手段による算出結果を表示する手段とを設けた溶接ロボットシステム。
2. 教示時に溶接条件データを溶接機へ送信する手段とその溶接条件データを受信した溶接機がその溶接条件に対応したワイヤ送給速度指令データを送信する手段がシリアル通信である請求項１記載の溶接ロボットシステム。
3. 教示データと溶接機から送信されたワイヤ送給速度指令データから溶接工程情報を算出する手段が、教示データにより算出した溶接工程情報を、実際にロボットを稼動して溶接を行なった際に算出される溶接工程情報により求めた補正値により補正する請求項１または２記載の溶接ロボットシステム。
4. 溶接工程情報を算出する手段による算出結果を表示する手段がロボットのテイーチングベンダントの表示部である請求項１から３の何れかに記載の溶接ロボットシステム。