JP2007260757A - アーク溶接ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ装置を備えなくても突き出し長を自動調整することによってタクトタイムを増大させないアーク溶接ロボット制御装置を提供する。
【解決手段】溶接ワイヤをワイヤ送給装置１から溶接トーチに供給し、溶接トーチ先端から溶接ワイヤを所望の突き出し長だけ突き出させて溶接開始点から溶接終了点まで移動させるアーク溶接ロボット制御装置において、溶接トーチを溶接終了点から次の溶接開始点に移動させるときの突き出し長の変化量である突き出し長補正量Ｅｃを溶接終了点及び次の溶接開始点の各々におけるロボットの関節角度Ａｅ・Ａｓに基づいて算出する突き出し長補正量算出部ＥＣと、突き出し長補正量Ｅｃに基づいて溶接ワイヤを正送又は逆送させて溶接開始点における突き出し長を補正するための突き出し長補正量信号Ｗｃをワイヤ送給装置１に出力するワイヤ送給量制御部ＷＣとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットアームに取り付けられた溶接トーチ先端における溶接ワイヤの突き出し長を自動的に補正するアーク溶接ロボット制御装置に関するものである。

従来から、溶接ワイヤをワイヤ送給装置からロボットアームの先端に取り付けられた溶接トーチに供給し、教示された溶接開始点から溶接終了点まで繰り返し移動させながらアーク溶接を行わせるアーク溶接ロボットが採用されている。

図６は、一般的なアーク溶接ロボットの構成図である。同図に示すように、アーク溶接ロボットは、ロボットＲ、ロボット制御装置ＲＣ及び溶接電源ＷＰによって大略構成される。

ロボットＲは、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行うものである。ロボットＲは、上アーム２、下アーム５等の複数のアームと、複数のアームを回転駆動するための複数のサーボモータ（図示せず）とによって構成されている。

溶接トーチ４は、ロボットＲの上アーム２の先端部分に取り付けられており、溶加材である直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１１をワークＷの教示された溶接位置ＷＳに導くためのものである。

溶接電源ＷＰは、溶接トーチ４とワークＷとの間に溶接電圧を供給するものである。また、溶接電源ＷＰは、所定のタイミングでワイヤ送給装置１の送給モータを駆動させる機能も有している。

ワイヤ送給装置１は上アーム２の上部に取り付けられており、溶接トーチ４に対して溶接ワイヤ１１を送給するためのものである。ワイヤ送給装置１は、溶接電源ＷＰからの指令信号によって回転駆動される送給モータを内部に備えており、溶接ワイヤ１１が巻回されたワイヤリール１０から、パワーケーブル３を介して溶接ワイヤ１１を溶接トーチ４に送給する。

パワーケーブル３は、溶接ワイヤ１１を案内するためのコイルライナ（図示せず）を備えており、溶接トーチ４に接続されている。これによって、ワイヤ送給装置１によって送出された溶接ワイヤ１１は、パワーケーブル３を介して溶接トーチ４に導かれる。さらにパワーケーブル３は、溶接電源ＷＰからの電力及び図示しないガスボンベからのシールドガスを溶接トーチ４に供給する。

ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲを動作制御するためのものであり、動作制御部及びサーボドライバ（図示せず）を備えている。そして、作業者がティーチペンダントＴＰによって教示した作業プログラムに基づき、サーボドライバからロボットＲの各サーボモータに動作制御信号を出力し、ロボットＲの複数の軸をそれぞれ回転させる。ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲのサーボモータに備えられたエンコーダ（図示せず）からの出力によって溶接トーチ４の現在位置を認識している。このことによって、溶接トーチ４の先端位置を制御する。さらに、ロボット制御装置ＲＣは、所定のタイミングで溶接制御信号を溶接電源ＷＰ及びワイヤ送給装置１に出力することによって、ワークＷ上に教示された溶接開始点と溶接終了点から成る複数の溶接位置ＷＳの溶接制御を繰り返し行う。

ところで、ワークＷに溶接を行う際は、溶接ワイヤ１１を溶接トーチ４の先端から所望の突き出し長Ｅｗだけ突き出させた状態で行われる。突き出し長Ｅｗの長さは、一般的に１５ｍｍ前後にすることが多いが、溶接箇所の開先形状、溶接施工条件等に合わせて作業者がティーチペンダントＴＰを用いて予め所望値に調整する。しかしながら、所望値に調整されたはずの突き出し長Ｅｗは、パワーケーブル３内を挿通させた溶接ワイヤ１１がワイヤ送給装置１側で固定され、溶接トーチ４側では固定されていないために、ロボットＲの姿勢が変化する時のパワーケーブル３内のコイルライナの挿通経路の変化に伴なって、長くなったり短くなったりする。より具体的には、上アーム２は教示された姿勢を取るために捻れ動作、曲げ動作を繰り返すために、パワーケーブル３に対して、捻り、曲げ、引っ張り等の外力が加わるので、コイルライナの挿通経路が変化する。このために突き出し長Ｅｗは変化し、所望値に保たれることはほとんどない。

図７は、上アーム２の捻れ動作に伴ってパワーケーブル３に捻りの外力が働いた様子を説明するための図である。同図において、パワーケーブル３、溶接トーチ４、突き出し長Ｅｗは、図６と同符号を付与した同一のものである。同図（ｂ）はパワーケーブル３に捻りの外力が加わっていない状態、同図（ａ）はパワーケーブル３に捻りの外力が加わった状態をそれぞれ示している。同図（ａ）に示すように、パワーケーブル３が捻れるとコイルライナの挿通経路の長さが短くなるので、突き出し長Ｅｗは所望値よりも長くなることが多い。

図８は、上アーム２の曲げ動作に伴ってパワーケーブル３に曲げの外力が働いた様子を説明するための図である。同図において、パワーケーブル３、溶接トーチ４、溶接ワイヤ１１は、図６と同符号を付与した同一のものである。同図（ｂ）はパワーケーブル３に曲げの外力がほとんど加わっていない状態、同図（ａ）はパワーケーブル３に曲げの外力が加わった状態をそれぞれ示している。同図（ａ）に示すように、溶接ワイヤ１１を挿通させているコイルライナ内において、コイルライナの径の差による隙間、コイルライナと溶接ワイヤの径の差による隙間が存在する。そのため、パワーケーブル３に曲げの外力が加わると、中心線５０と溶接ワイヤ１１の経路とに差が生じることによって、突き出し長Ｅｗが変化する。

溶接中においては、溶接ワイヤ１１がワイヤ送給装置１によって一定速度で送給され続けると同時に、ワークＷに対する溶け込みがほぼ一定に行われるために、突き出し長Ｅｗが上アーム２の動作に伴って大きく変化することはなく、ほぼ所望値に保たれる。

しかしながら、所望値に保たれていた突き出し長Ｅｗは、溶接終了点から次の溶接開始点に移動した後の上アーム２の姿勢によって大きく変化し、所望値に保たれることはほとんどない。溶接開始点において突き出し長Ｅｗが変化することは、タクトタイムが増大するという問題がある。例えば、突き出し長Ｅｗが短くなった場合は、アークスタート時に溶接ワイヤ１１をワークＷに近づけるスローダウン処理を行う際、短くなっている分だけ余計にスローダウン処理を行う必要があるために、タクトタイムが増大する。逆に突き出し長Ｅｗが長くなった場合は、溶接開始点への到達時点で溶接ワイヤ１１がワークＷに接触して曲がってしまうことがあり、その後のアークスタートに失敗することがある。アークスタートに失敗すると自動復旧するためのリトライ処理等が行われることになるために、タクトタイムが増大してしまう。

上記問題を解決するために、上アーム２の先端部にクランプ装置を設け、溶接トーチ４の近傍で溶接ワイヤ１１を直接クランプすることによって、突き出し長Ｅｗを所望値に維持する方法が提案されている。具体的には、一つの溶接部位での溶接終了時に、ワイヤ送給装置１による溶接ワイヤ１１の溶接トーチ４への送りを止め、ワイヤ送給装置１よりもワイヤ送り方向にあるクランプ装置にてワイヤをクランプし、ワイヤ送給装置１を溶接ワイヤの送り時と逆方向に駆動してワイヤのワイヤ送給装置１とクランプ装置との間の部分の余剰分をとり除き、クランプ装置による溶接ワイヤ１１のクランプを解除する、というものである（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２９５１４３号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明では、タクトタイムを増大させないという効果はあるものの、クランプ装置を別途備える必要があるためにコストアップに繋がるという別の課題を有している。また、上アーム先端部に備えたクランプ装置がワークＷ、周辺装置等と干渉する可能性があるという課題をも有している。

本発明は、クランプ装置等の特別な装置を備えなくても溶接開始点における突き出し長を自動的に所望値に保つことによって、タクトタイムを増大させることのないアーク溶接ロボット制御装置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、第１の発明は、溶接ワイヤをワイヤ送給装置からロボットアーム先端の溶接トーチに供給し、この溶接トーチ先端から前記溶接ワイヤを所望の突き出し長だけ突き出させて前記溶接トーチを溶接開始点から溶接終了点まで繰り返し移動させるアーク溶接ロボット制御装置において、
前記溶接トーチを前記溶接終了点から次の溶接開始点に移動させるときの前記突き出し長の変化量である突き出し長補正量を前記溶接終了点及び前記次の溶接開始点の各々における前記ロボットの関節角度に基づいて算出する突き出し長補正量算出部と、
前記突き出し長補正量に基づいて前記溶接ワイヤを正送又は逆送させて前記溶接開始点における前記突き出し長を補正するための突き出し長補正量信号を前記ワイヤ送給装置に出力するワイヤ送給量制御部と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボット制御装置である。

第２の発明は、第１の発明記載の突き出し長補正量算出部は、前記アームの捻れ動作軸の捻れ角度変化量と捻れ動作による前記突き出し長の変化量との関係を定めた捻れ時変化量換算テーブルと、
前記アームの曲げ動作軸の曲げ角度変化量と曲げ動作による前記突き出し長の変化量との関係を定めた曲げ時変化量換算テーブルと、を備え、
前記溶接終了点及び前記次の溶接開始点の各々における前記捻れ動作軸の関節角度を入力として前記捻れ時変化量換算テーブルから抽出した前記捻れ角度変化量に対応する捻れ時突き出し長変化量と、
前記溶接終了点及び前記次の溶接開始点の各々における曲げ動作軸の関節角度を入力として前記曲げ時変化量換算テーブルから抽出した前記曲げ角度変化量に対応する曲げ時突き出し長変化量と、に基づいて前記突き出し長補正量を算出することを特徴とするアーク溶接ロボット制御装置である。

第３の発明は、前記突き出し長補正量が予め定めた所定長以下であるときは、前記突き出し長補正量信号を出力しないことを特徴とする第１〜２の発明記載のアーク溶接ロボット制御装置である。

第１の発明によれば、上アームの捻れ動作又は曲げ動作によって溶接開始点における溶接ワイヤの突き出し長が変化しても、溶接開始点に到達する前に突き出し長を所望値に補正することができる。このために、突き出し長が所望値よりも長くなることによるアークスタートの失敗、所望値よりも短くなることによる無駄時間の発生等を未然に防げるために、タクトタイムを短縮することができる。また、クランプ装置等の特別な装置を必要としないので、コストアップにもならず、クランプ装置がワークＷ、周辺装置等と干渉することもない。

第２の発明によれば、上アームの捻れ動作及び曲げ動作のそれぞれの角度変化量に応じた突き出し長変化量を予め定めた換算テーブルを備えた構成としている。そして、溶接終了点及び次の溶接開始点の各々における捻れ角度変化量と曲げ角度変化量とに基づいて、突き出し長補正量を算出するようにしている。したがって、一般的に６軸から成るロボットの全関節角度に基づく演算を行うよりも、捻れ動作を行う軸と曲げ動作を行う軸とで構成されるアーム３軸分の関節角度に基づいて、実験等で予め定めておく換算テーブルから抽出するようにしているから、簡単に突き出し長補正量を算出することができる。

第３の発明によれば、突き出し長補正量が予め定めた所定長以下であるときは、突き出し長補正量信号を出力しないことによって補正を行わないようにしている。例えば、溶接開始点における突き出し長が所望値よりも長くなるが溶接ワイヤ先端がワークに当たらない程度の突き出し長である場合は、所望値に補正するよりもそのままの突き出し長にしておけば、タクトタイムをより短縮することができる。

［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態を示すアーク溶接ロボットのブロック図である。同図において、ロボット制御装置ＲＣ、溶接電源ＷＰ、ワイヤ送給装置１、ロボットＲ、上アーム２は、図８と同符号を付与した同一のものである。

同図に示すように、ロボット制御装置ＲＣは、溶接開始点、溶接終了点等の教示点が記憶された作業プログラムを格納しているプログラム記憶部２１、作業プログラムの記述内容に従ってロボットＲを動作制御する動作制御部２２、動作制御部からの指令に従ってロボットＲを駆動するサーボドライバ２３を備えている。ロボットＲは、上アーム２を含む各アーム３２、動作制御部２２からの指令に従って各アーム３２を回転駆動するサーボモータ３１、このサーボモータ３１と直結され、溶接トーチ先端の現在位置・角度を認識可能なエンコーダ３３を備えている。そして、図８で説明したように、ロボット制御装置ＲＣは、エンコーダ３３からの出力によって溶接トーチ１４の現在位置を認識して、溶接トーチ４の先端位置を制御する。溶接電源ＷＰは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接制御信号に従って、溶接制御指令信号を溶接電源ＷＰに出力することによって、ワークＷ上に教示された溶接位置の溶接制御を行う。

本発明の実施形態であるロボット制御装置ＲＣは、上記構成に加え、さらに突き出し長補正量算出部ＥＣとワイヤ送給量制御部ＷＣとを備えている。

突き出し長補正量算出部ＥＣは、溶接トーチを溶接終了点から次の溶接開始点に移動させるときの突き出し長の変化量である突き出し長補正量Ｅｃを、溶接終了点におけるロボット関節角度Ａｅ及び次の溶接開始点におけるロボット関節角度Ａｓに基づいて算出する。ロボット関節角度Ａｅ及びＡｓは、エンコーダ３３から出力される値を動作制御部２２から突き出し長補正量算出部ＥＣに入力することによって容易に認識可能である。あるいは、溶接終了点又は溶接開始点におけるそれぞれの教示点データから読み出す方法でも良い。

さらに、突き出し長補正量算出部ＥＣは、アームの捻れ動作軸の捻れ角度変化量と捻れ動作によって発生する突き出し長変化量との関係を定めた捻れ時変化量換算テーブルと、アームの曲げ動作軸の曲げ角度変化量と曲げ動作によって発生する突き出し長変化量との関係を定めた曲げ時変化量換算テーブルと、を有している。そして、突き出し長補正量Ｅｃは、溶接終了点及び次の溶接開始点の各々における捻れ動作軸の関節角度を入力として捻れ時変化量換算テーブルから抽出した捻れ角度変化量に対応する捻れ時突き出し長変化量と、溶接終了点及び次の溶接開始点の各々における曲げ動作軸の関節角度を入力として曲げ時変化量換算テーブルから抽出した曲げ角度変化量に対応する曲げ時突き出し長変化量と、に基づいて算出する。

ワイヤ送給量制御部ＷＣは、上記突き出し長補正量Ｅｃに基づいて溶接開始点における突き出し長を補正するための突き出し長補正量信号Ｗｃを、溶接電源ＷＰを介してワイヤ送給装置１に出力する。ワイヤ送給装置１は、突き出し長補正量信号Ｗｃに基づき、送給モータを駆動して溶接ワイヤを正送又は逆送させる。なお、突き出し長補正量信号Ｗｃは、溶接電源ＷＰを介さずに、直接、ワイヤ送給装置１に出力するように構成しても良い。

図２は、突き出し長補正量算出部ＥＣにおいて突き出し長補正量Ｅｃを算出してワイヤ送給量制御部ＷＣに出力する流れを説明するためのフローチャートである。

図３は、上記した捻れ時変化量換算テーブル及び曲げ時変化量換算テーブルの一例である。同図（ａ）は、捻れ時変化量換算テーブルであり、上アーム２の捻れ動作軸（例えば、第４軸又は第６軸）が捻れ動作を行った際の捻れ角度変化量と、この捻れ角度変化量に対する捻れ時突き出し長変化量との関係が定義されている。例えば、溶接終了点から次の溶接終了点へ移動する際の第４軸の捻れ角度変化量が「−２２０度」、すなわち捻れが緩和する方向に２２０度回転したとする。この場合、同図（ａ）から、第４軸の捻れ時突き出し長変化量として「−８ｍｍ」が抽出される。この「−８ｍｍ」とは、溶接終了点から次の溶接開始点に至るまでに捻れ動作によって突き出し長が８ｍｍ短くなることを意味している。同様に、第６軸の捻れ時突き出し長変化量も第６軸の捻れ角度変化量に基づいて同図（ａ）から抽出する。なお、本実施形態では、第４軸及び第６軸のそれぞれの捻れ角度変化量から捻れ時突き出し長変化量を算出するようにしているが、第４軸及び第６軸の総捻れ角度変化量から捻れ時突き出し長変化量を算出する方法でも良いことは言うまでもない。

同図（ｂ）は、曲げ時変化量換算テーブルであり、上アーム２の曲げ動作軸（例えば、第５軸）が曲げ動作を行った際の曲げ角度変化量と、この曲げ角度変化量に対する曲げ時突き出し長変化量との関係が定義されている。

曲げ動作の場合は、パワーケーブル３が図８（ｂ）で示した水平状態即ち第５軸の関節角度が０度であるときを基準とし、曲げが緩和される方向（角度が０度に近づく方向）に変化したのか、緊縮される方向（角度が０度から遠ざかる方向）に変化したのかを考慮する必要がある。より詳細には、溶接終了点から次の溶接開始点へ移動する際に、第５軸の関節角度が図８（ａ）で示した（Ａ）水平状態から下の領域である０度〜＋１８０度の範囲で変化した場合、（Ｂ）水平状態から上の領域である０〜−１８０度の範囲で変化した場合、及び（Ｃ）水平状態を挟んだ上下の全領域である−１８０〜１８０度の範囲で変化した場合の３パターンにおいて、曲げ角度変化量と曲げ時突き出し長変化量との関係を定義しておく必要がある。

例えば、溶接終了点の第５軸関節角度が「９０度」、次の溶接開始点での第５軸関節角度が「２０度」である場合は、上記（Ａ）の範囲における、曲げが緩和される方向への変化であることが判る。そして、曲げ角度変化量は「７０度」である。したがって、同図（ｂ）の換算テーブルから、第５軸の曲げ時突き出し長変化量として「＋２ｍｍ」が抽出される。「＋２ｍｍ」とは、溶接終了点から次の溶接開始点に至るまでに曲げ動作によって突き出し長が２ｍｍ長くなることを意味している。

また、溶接終了点の第５軸関節角度が「−６０度」、次の溶接開始点での第５軸関節角度が「−９０度」である場合は、上記（Ｂ）の範囲における、曲げが緊縮される方向への変化であることが判る。そして、曲げ角度変化量は「３０度」である。したがって、同図（ｂ）から、第５軸の曲げ時突き出し長変化量として「−１ｍｍ」が抽出される。「−１ｍｍ」とは、溶接終了点から次の溶接開始点に至るまでに曲げ動作によって突き出し長が１ｍｍ短くなることを意味している。

また、溶接終了点の第５軸関節角度が「９０度」、次の溶接開始点での第５軸関節角度が「−５０度」である場合は、上記（Ａ）の範囲から水平状態である０度を通り越して上記（Ｂ）の範囲に到達したことが判る。言い換えると、水平状態である０度に向かって曲げが緩和された後、０度を通り越して曲げが緊縮されたということである。これは、上記（Ａ）の範囲において「９０度」から「５０度」に変化したことと同じといえる。したがって、上記（Ａ）の範囲における、曲げが緩和される方向への変化として良い。そして、曲げ角度変化量は「４０度」である。したがって、同図（ｂ）から、第５軸の曲げ時突き出し長変化量として「＋１ｍｍ」が抽出される。

このように、上アーム２の捻れ動作軸の捻れ角度変化量と捻れ動作によって発生する突き出し長変化量との関係を定めた捻れ時変化量換算テーブルと、上アーム２の曲げ動作軸の曲げ角度変化量と曲げ動作によって発生する突き出し長変化量との関係を定めた曲げ時変化量換算テーブルと、を有している。そして、溶接終了点及び次の溶接開始点の各々における捻れ動作軸の関節角度を入力として捻れ時変化量換算テーブルから抽出した捻れ角度変化量に対応する捻れ時突き出し長変化量と、溶接終了点及び次の溶接開始点の各々における曲げ動作軸の関節角度を入力として曲げ時変化量換算テーブルから抽出した曲げ角度変化量に対応する曲げ時突き出し長変化量と、に基づいて突き出し長補正量Ｅｃを算出することが可能になっている。なお、上記各換算テーブルにおける角度変化量と突き出し長変化量との関係は、稼働に先立って実験等によって予め定めておく。

以下、図２及び図３を参照して、突き出し長補正量を算出してワイヤ送給量制御部ＷＣに出力するフローについて説明する。なお、以降説明するフローは、溶接終了点での溶接が完了してから溶接トーチが次の溶接開始点に到達するまでの間に行われる。

同図のステップＳ１において、溶接終了点でのロボット関節角度Ａｅを記憶する。ステップＳ２において、次の溶接開始点におけるロボット関節角度Ａｓを記憶する。

ステップＳ３において、ロボット関節角度Ａｅ及びロボット関節角度Ａｓから、捻れ角度変化量及び曲げ角度変化量を算出する。捻れ動作を行う軸は上アーム２の第４軸及び第６軸であるので、ロボット関節角度Ａｅ及びロボット関節角度Ａｓから、捻れ角度変化量として、第４軸角度変化量Ｎａ４及び第６軸角度変化量Ｎａ６をそれぞれ算出する。また、曲げ動作を行う軸は上アーム２の第５軸であるので、曲げ角度変化量として第５軸角度変化量Ｎａ５を算出する。

次にステップＳ４において、上記算出した捻れ角度変化量（第４軸角度変化量Ｎａ４及び第６軸角度変化量Ｎａ６）から、捻れ時突き出し長変化量Ｔｎを算出する。捻れ時突き出し長変化量Ｔｎは、（第４軸捻れ時突き出し長変化量Ｔ４）＋（第６軸捻れ時突き出し長変化量Ｔ６）とすればよいので、図３（ａ）から抽出することによって容易に求めることができる。続いて、上記算出した曲げ動作角度変化量（第５軸角度変化量Ｎａ５）から、曲げ時突き出し長変化量を算出する。捻れ時突き出し長変化量Ｔｎは、第４軸捻れ時突き出し長変化量Ｎａ４であるので、図３（ｂ）から抽出することによって容易に求めることができる。

次にステップＳ５において、突き出し長補正量Ｅｃを算出する。突き出し長補正量Ｅｃは、上記算出した捻れ時突き出し長変化量Ｔｎと曲げ時突き出し長変化量Ｔｍとを加算すればよい。

そして、ステップＳ６において、算出した突き出し長補正量Ｅｃを溶接電源ＷＰを介してワイヤ送給装置１に出力する。この一連のフローによって、溶接開始点に到達するまでに突き出し長の補正が行われる。

このように、上アームの捻れ動作又は曲げ動作によって溶接開始点における溶接ワイヤの突き出し長が変化しても、溶接開始点に到達する前に突き出し長を所望値に補正することができる。このために、突き出し長が所望値よりも長くなることによるアークスタートの失敗、所望値よりも短くなることによる無駄時間の発生等を未然に防げるために、タクトタイムを短縮することができる。また、クランプ装置等の特別な装置を必要としないので、コストアップにもならず、クランプ装置がワークＷ、周辺装置等と干渉することもない。

さらに、上アームの捻れ動作及び曲げ動作のそれぞれの角度変化量に応じた突き出し長変化量を予め定めた換算テーブルを備えた構成としている。そして、溶接終了点及び次の溶接開始点の各々における捻れ角度変化量と曲げ角度変化量とに基づいて、突き出し長補正量を算出するようにしている。したがって、一般的に６軸から成るロボットの全関節角度に基づく演算を行うよりも、捻れ動作を行う軸と曲げ動作を行う軸とで構成されるアーム３軸分の関節角度に基づいて、実験等で予め定めておく換算テーブルから抽出するようにしているから、簡単に突き出し長補正量を算出することができる。

なお、上記した実施例では、実験等によってサンプリングしておいたものを換算テーブルとして突き出し長補正量算出部ＥＣに予め定めている。実験等から捻れ係数、曲げ係数等が求められる場合は、上記換算テーブルの代わりに換算式を定めておいて、この換算式に基づいて突き出し長補正量Ｅｃを算出しても良い。

また、溶接開始点毎に予め突き出し長設定値を定められる突き出し長設定手段と、前回の溶接開始点での突き出し長設定値と次の溶接開始点での突き出し長設定値とを比較して突き出し長設定値に変化があるか否かを判定して両者の偏差量を算出する手段とを別途設けてもよい。そして、次の溶接開始点に到達する前に突き出し長設定値に変化があると判断した場合は、偏差量を上記突き出し長補正量Ｅｃに加算する。このように構成することによって、溶接箇所の開先形状に合わせて突き出し長を変更することも可能となる。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２は、突き出し長補正量Ｅｃが所定長以下の場合は、突き出し長補正量信号を出力しないことによって補正を行わないようにする形態である。

図４は、突き出し長補正量Ｅｃが算出されても補正を行わない例を説明するための図である。同図において、溶接トーチ４、ワークＷ、溶接ワイヤ１１は、図８と同符号を付与した同一のものである。コンタクトチップ４２は、溶接トーチ４に引き込まれた溶接ワイヤ１１に電力を供給するためのものである。突き出し長所望値Ｅｘは、コンタクトチップ４２の先端部分から引き出された突き出し長の所望値である。ワイヤ先端−ワークＷ間距離Ｓは、作業者が突き出し長所望値Ｅｘを突き出させた状態でワークＷに対する溶接作業の教示を行ったときの距離である。同図に示すように、溶接作業の教示は、ワイヤ先端をワークＷに接触させた状態ではなく、ワイヤ先端−ワーク間距離Ｓで示される所定長だけ離した状態で行われる。このワイヤ先端−ワーク間距離Ｓは予め定めておき、ロボット制御装置ＲＣに記憶しておけばよい。そして、同図は、突き出し長補正量Ｅｃがワイヤを正送する（ワークに近づける）方向の補正量であって、かつその補正量がワイヤ先端−ワークＷ間距離よりも小さい場合を示している。

図５は、突き出し長補正量算出部において補正を行わないときの処理を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１において、突き出し長補正量Ｅｃが０よりも大きいか否かを判定する。０よりも大きい場合（Ｙｅｓの場合）は、正送方向への補正であると判断してステップＳ２に進む。０以下である場合は、ステップＳ３に進み、突き出し長補正量信号Ｗｃを出力する。

ステップＳ２において、突き出し長補正量Ｅｃはワイヤ先端−ワーク間距離Ｓ以下の長さであるか否かを判定する。ワイヤ先端−ワーク間距離Ｓ以下である場合（Ｙｅｓの場合）は、何もせずにフローを終了する。

このように、突き出し長補正量が予め定めた所定長以下であるときは、突き出し長補正量信号を出力しないことによって補正を行わないようにしている。例えば、溶接開始点における突き出し長が所望値よりも長くなるが溶接ワイヤ先端がワークに当たらない程度の突き出し長である場合は、所望値に補正するよりもそのままの突き出し長にしておけば、タクトタイムをより短縮することができる。

上記実施形態２では、補正を行わない例として、突き出し長補正量Ｅｃがワイヤを正送する（ワークに近づける）方向の補正量であって、かつその補正量がワイヤ先端−ワークＷ間距離よりも小さい場合を示した。補正を行わない例としては、他にも、溶接開始点における突き出し長が所望値よりも短くなるが補正を行わなくても良い程度の突き出し長補正量（無視できるほどの非常に０に近い補正量）である場合等が考えられる。この場合も、補正を行わない突き出し長補正量を所定長としてロボット制御装置ＲＣに予め定めておき、上記したフローに沿って補正を行わないようにすればよい。

本発明の第１実施形態を示すアーク溶接ロボットのブロック図である。 突き出し長補正量算出部において突き出し長補正量を算出してワイヤ送給量制御部に出力する処理を説明するためのフローチャートである。 捻れ時変化量換算テーブル及び曲げ時変化量換算テーブルの一例である。 突き出し長補正量が算出されても補正を行わない場合を説明するための図である。 突き出し長補正量算出部において補正を行わないときの処理を説明するためのフローチャートである。 一般的なアーク溶接ロボットの構成図である。 上アーム２の捻れ動作に伴ってパワーケーブル３に捻りの外力が働いた様子を説明するための図である。 上アーム２の曲げ動作に伴ってパワーケーブル３に曲げの外力が働いた様子を説明するための図である。

符号の説明

１ ワイヤ送給装置
２ 上アーム
３ パワーケーブル
４ 溶接トーチ
５ 下アーム
１１ 溶接ワイヤ
２１ プログラム記憶部
２２ 動作制御部
２３ サーボドライバ
３１ サーボモータ
３２ 各アーム
３３ エンコーダ
４２ コンタクトチップ
５０ 中心線
Ａｅ ロボット関節角度
Ａｓ ロボット関節角度
Ｅｃ ワイヤ突き出し長補正量
ＥＣ ワイヤ突き出し長補正量算出部
Ｅｘ ワイヤ突き出し長所望値
Ｎａ４ 第４軸角度変化量
Ｎａ５ 第５軸角度変化量
Ｎａ６ 第６軸角度変化量
Ｒ ロボット
ＲＣ ロボット制御装置
Ｓ ワイヤ先端−ワーク間距離
Ｔ４ 第４軸捻れ時突き出し長変化量
Ｔ６ 第６軸捻れ時突き出し長変化量
Ｔｍ 捻れ時突き出し長変化量
Ｔｎ 曲げ時突き出し長変化量
Ｗ ワーク
ＷＣ ワイヤ送給量制御部
Ｗｃ 突き出し長補正量信号
ＷＰ 溶接電源

Claims (3)

1. 溶接ワイヤをワイヤ送給装置からロボットアーム先端の溶接トーチに供給し、この溶接トーチ先端から前記溶接ワイヤを所望の突き出し長だけ突き出させて前記溶接トーチを溶接開始点から溶接終了点まで繰り返し移動させるアーク溶接ロボット制御装置において、
   前記溶接トーチを前記溶接終了点から次の溶接開始点に移動させるときの前記突き出し長の変化量である突き出し長補正量を前記溶接終了点及び前記次の溶接開始点の各々における前記ロボットの関節角度に基づいて算出する突き出し長補正量算出部と、
   前記突き出し長補正量に基づいて前記溶接ワイヤを正送又は逆送させて前記溶接開始点における前記突き出し長を補正するための突き出し長補正量信号を前記ワイヤ送給装置に出力するワイヤ送給量制御部と、
   を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボット制御装置。
2. 請求項１記載の突き出し長補正量算出部は、前記アームの捻れ動作軸の捻れ角度変化量と捻れ動作による前記突き出し長の変化量との関係を定めた捻れ時変化量換算テーブルと、
   前記アームの曲げ動作軸の曲げ角度変化量と曲げ動作による前記突き出し長の変化量との関係を定めた曲げ時変化量換算テーブルと、を備え、
   前記溶接終了点及び前記次の溶接開始点の各々における前記捻れ動作軸の関節角度を入力として前記捻れ時変化量換算テーブルから抽出した前記捻れ角度変化量に対応する捻れ時突き出し長変化量と、
   前記溶接終了点及び前記次の溶接開始点の各々における曲げ動作軸の関節角度を入力として前記曲げ時変化量換算テーブルから抽出した前記曲げ角度変化量に対応する曲げ時突き出し長変化量と、に基づいて前記突き出し長補正量を算出することを特徴とするアーク溶接ロボット制御装置。
3. 前記突き出し長補正量が予め定めた所定長以下であるときは、前記突き出し長補正量信号を出力しないことを特徴とする請求項１〜２記載のアーク溶接ロボット制御装置。
   
   
   
   

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