JP2009178747A - 溶接ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】
ワイヤ送給手段におけるワイヤ送給量と、ワイヤ送給手段と溶接トーチ間におけるワイヤ送給装置の下流側位置のワイヤ送給量を比較することにより、ワイヤ送給装置の下流側である溶接トーチへ送給されるワイヤの送給異常を検出し、ワイヤ送給に起因した不具合の発生を予防することができる溶接ロボットを提供する。
【解決手段】
溶接ロボットは、ワイヤ送給装置１６の第１ワイヤ送給量を検出する溶接条件制御部１７ｃと、ワイヤ送給装置１６と溶接トーチ１３間の下流側の位置における第２ワイヤ送給量を検出するワイヤ計測装置４０を備える。溶接条件制御部１７ｃは送給異常判定手段として、第１ワイヤ送給量と第２ワイヤ送給量を比較し、その比較結果に基づいてワイヤ送給装置１６の送給異常を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接ロボットに関し、詳しくは、ワイヤ送給量の管理を行うことができる溶接ロボットに関する。

図７に示すようにワイヤリール１００又はペールパックからワイヤＷを溶接トーチ１１０まで送給し、電気エネルギーでワイヤを溶かして溶接を行うアーク溶接分野では、その間にワイヤ送給装置１２０を配置して上記ワイヤリール１００又はペールパックからワイヤＷを引っ張り出して溶接トーチ１１０に送り出して溶接を行っている。前記ワイヤ送給装置１２０には１組または２組の駆動するロール（送給ロールと加圧ロールと呼ばれるロールがそれぞれ１つずつで対をなし、１組となる。）が装備されており、ワイヤをロールに挟み込み、その摩擦力でワイヤをはさんで引っ張り出す部分がある。

ところで、ロボット溶接では、下記のようなことが生じやすい。
（１）高速溶接や、高速低速の切り替えを行う溶接方法では、ワイヤ送給装置の送給モータ１３０への送給指令が急激に変化し、送給モータ１３０の負荷が大きくなるという、送給モータ１３０に対するワイヤ送給速度指令の変化がある。

（２）ワイヤＷが送給されるとワイヤＷが摩擦によって削れ、送給経路内に削り粉が蓄積されることによって負荷が大きくなるという、送給経路摩擦負荷の変化がある。
（３）ワイヤＷを搭載しているワイヤリール１００の場合、最初はワイヤ残量が多く重いために送給モータ１３０の負荷が大きいが、溶接することによってワイヤＷの残量が減り、送給モータ１３０の負荷が軽くなるという、ワイヤ残量の変化がある。

（４）ロボットの動作によって送給経路が変化し、溶接の箇所によっては、送給経路が急激なカーブを描くことがあり、このカーブで発生する摩擦による送給負荷が大きくなるという、送給経路の変化がある。

これらの状態が発生すると、前記送給モータの負荷が変動し、この現象に伴い、ワイヤ送給速度の安定性にも影響され、最終的に溶接品質が影響される。
通常、これらの問題を解決するにはエンコーダ付きのサーボモータを用いたワイヤ送給装置が使用されている。

このことにより、ワイヤ送給装置１２０の送給モータをエンコーダ付きとし、該エンコーダからフィードバックされるパルスを用いてワイヤの送給量を測定して送給時の速度を監視するとともに、送給モータのモータ電流を検出することにより、送給系の負荷として監視することができる。例えば、特許文献１の溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置では、ワイヤ送給手段のサーボモータのトルク情報から、溶接ワイヤ送給経路の送給抵抗力を計測して、送給抵抗を管理することによって溶接品質に影響がでる前に、予防的にメンテナンスを行うようにしている。又、特許文献２の消耗電極式アーク溶接装置では、ワイヤ送給装置に、モータ回転数を検出する回転数測定装置とモータ電流を検出する電流検出器を備え、モータ負荷変動や、送給負荷変動を推測して送給負荷によるメンテナンス時期を判断するようにしている。又、特許文献３では、ワイヤの送給経路の途中にワイヤ送給速度を検出する検出装置と、検出した送給速度と基準値とを比較する比較器とが設けられ、比較器の出力信号でワイヤ送給モータを停止する溶接ワイヤ送給制御装置が開示されている。又、特許文献３の第２実施例では、ワイヤ送給装置のモータのワイヤ送給速度と、ワイヤ送給装置の上流側の位置でのワイヤ送給速度との比較結果に応じてワイヤ送給装置のモータを停止するようにしている。
特開２００１−２９３５７４号公報 特開２００２−２９２４６６号公報 特開昭５７−１８４５８１号公報

しかし、このサーボモータ式送給装置が使われても以下の理由により、これらの問題を解決するには十分とはいえない。
（１） サーボモータを使用したとしても、負荷が変動し、送給ロール・加圧ロールの摩擦力を超えると、ワイヤのすべりが発生する。

結果的に、
（ａ）モータは回転するものの、ワイヤが実際に送られていないため、サーボモータのエンコーダフィードバックで計測した送給量は実際に送給したワイヤ送給量との間に誤差が生じる。

（ｂ）モータはエンコーダフィードバック制御によって変動なく回転するにもかかわらず、溶接トーチに送られてくるワイヤの送給速度が大きく変動し、溶接品質に悪影響を与える。

（ｃ）ロール部分でワイヤのすべりが発生すると、モータに対してその分負荷が軽くなりモータ電流値は減る。そのために送給系の負荷が増えてワイヤのすべりが発生しているにもかかわらず、送給系負荷を誤って測定することが発生し、ワイヤ送給負荷が正しく推定できない（特許文献２の場合）。

又、ワイヤ送給装置と溶接トーチ間のワイヤ送給経路において、ワイヤの遊び部分が生じる場合がある。この遊びというのは、送給経路の内部にある隙間でワイヤが曲がったりして生じるもので、ワイヤ送給装置が押し出したワイヤ送給量と溶接トーチの先端から押し出されるワイヤ送給量が同じではないことを意味する。特にロボット溶接の場合、ロボットの姿勢が変化し、送給経路が大きく動作することがあり、この遊び部分でワイヤの変動が大きくなることがある。結果的に溶接トーチに送られてくるワイヤの速度が大きく変動したり、狙い位置がずれるなどの現象が発生し、溶接品質に影響を与える。このように、ワイヤ送給装置の下流側において、実際に溶接トーチに送給されるワイヤの送給量は、溶接品質に影響を与えるものとなる。

なお、特許文献１は、ワイヤ送給手段と溶接トーチ間でのワイヤの送給速度を測定するものではなく、従って、特許文献１では、ワイヤ送給手段におけるワイヤのすべりが計測できても、ワイヤ送給手段から離間したワイヤ送給手段・溶接トーチ間の位置でのワイヤの動き（例えばワイヤ送給量）に関しては管理しているものではない。このため、ワイヤ送給手段と溶接トーチ間でのワイヤの動きに起因して溶接品質に影響を与えるものとなる。特許文献２においても、ワイヤ送給装置におけるモータ負荷変動や、送給負荷変動を求めてはいるが、ワイヤ送給手段から離間したワイヤ送給手段・溶接トーチ間の位置でのワイヤの動き（例えばワイヤ送給量）に関しては管理しているものではない。このため、ワイヤ送給装置と溶接トーチ間でのワイヤの動きに起因して溶接品質に溶接品質に影響を与えるものとなる。又、特許文献３においては、ワイヤ送給装置におけるワイヤの送給速度を検出しているものであり、ワイヤ送給手段から離間したワイヤ送給手段・溶接トーチ間の位置でのワイヤの動き（例えばワイヤ送給量）に関しては管理しているものではない。このため、特許文献１、２と同様の問題がある。

本発明の目的はワイヤ送給手段におけるワイヤ送給量と、ワイヤ送給手段と溶接トーチ間におけるワイヤ送給装置の下流側位置のワイヤ送給量を比較することにより、ワイヤ送給装置の下流側である溶接トーチへ送給されるワイヤの送給異常を検出し、ワイヤ送給に起因した不具合の発生を予防することができる溶接ロボットを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワイヤを下流側に位置する溶接トーチへ送給するワイヤ送給手段を備えた溶接ロボットにおいて、ワイヤ送給手段のワイヤ送給量（以下、第１ワイヤ送給量という）を検出する第１ワイヤ送給量検出手段と、前記ワイヤ送給手段と前記溶接トーチ間の下流側の位置におけるワイヤ送給量（以下、第２ワイヤ送給量という）を検出する第２ワイヤ送給量検出手段と、前記第１ワイヤ送給量と第２ワイヤ送給量を比較し、その比較結果に基づいて前記ワイヤ送給手段の送給異常を判定する送給異常判定手段を備えたことを特徴とする溶接ロボットを要旨とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記送給異常判定手段は、第１ワイヤ送給量と第２ワイヤ送給量との差が第１許容条件を満たしているか否かを判定し、第１許容条件を満たしていない場合、送給異常と判定し、第１許容条件を満たしていれば、第２ワイヤ送給量に応じた溶接条件に変更することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２において、前記ワイヤの種類に応じて異なる第１許容条件を記憶する第１許容条件記憶手段と、溶接に使用するワイヤを特定する入力手段とを備え、前記送給異常判定手段は、前記特定されたワイヤの種類に応じた第１許容条件を前記第１許容条件記憶手段から読み出して、送給異常判定に使用することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２において、前記送給異常判定手段は、前記溶接条件の変更量が、変更量に関する第２許容条件を満たしているか否かを判定する変更量適正判定手段を含み、前記変更量適正判定手段は、前記変更量が第２許容条件を満たしている場合には、その変更量で溶接条件での溶接を許容し、第２許容条件を満たしていない場合には、送給異常と判定することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４において、前記ワイヤの種類に応じて異なる第２許容条件を記憶する第２許容条件記憶手段と、溶接に使用するワイヤを特定する入力手段とを備え、前記変更量適正判定手段は、前記特定されたワイヤの種類に応じた第２許容条件を前記第２許容条件記憶手段から読み出して、送給異常判定に使用することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項において、前記溶接トーチが溶接ロボットのマニピュレータの手首部に設けられた支持部を介して取付けされ、前記ワイヤ送給手段が、前記支持部に一体に設けられ、前記第２ワイヤ送給量検出手段は、ワイヤの送給量を検出するための計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、第２ワイヤ送給量を演算する演算手段とを備え、前記計測手段が、前記支持部に設けられていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項において、前記溶接トーチに送給されるワイヤのワイヤ装填量を記憶するワイヤ装填量記憶手段と、前記第２ワイヤ送給量と前記ワイヤ装填量に基づいて、装填されたワイヤの残量を算出するワイヤ残量算出手段と、前記ワイヤ残量の大小に基づいて、ワイヤ残量に関する警告を行うか否かの判定を行う警告判定手段を備えたことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７において、前記警告判定手段は、ワイヤ残量がなしと判定した場合、溶接禁止処理を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ワイヤ送給手段における第１ワイヤ送給量と、ワイヤ送給手段と溶接トーチ間におけるワイヤ送給装置の下流側位置における第２ワイヤ送給量を比較することにより、ワイヤ送給装置の下流側である溶接トーチへ送給されるワイヤの送給異常を検出し、ワイヤ送給に起因した不具合の発生を予防することができる。

例えば、ワイヤ送給手段の駆動源（例えばモータ等）は回転するものの、ワイヤが実際に送られていない場合、サーボモータのエンコーダフィードバックで計測した送給量（第１ワイヤ送給量）は実際に送給したワイヤ送給量（第２ワイヤ送給量）との間に誤差が生じる場合、この状態をワイヤ送給異常として判定できる。又、駆動源（例えば、モータ等）はエンコーダフィードバック制御によって変動なく回転するにもかかわらず、溶接トーチに送られてくるワイヤの送給速度が大きく変動した場合、溶接品質に悪影響を与えることになるが、請求項１の発明によれば、この場合にもワイヤ送給異常として判定できる。さらに、ワイヤ送給系の消耗時期を予測し、溶接チップやライナチューブなどのメンテナンス時期を予測することも可能となる。

請求項２の発明によれば、送給異常判定手段が異常と判定した場合、上記請求項１の効果を奏することができ、送給異常判定手段が第１許容条件を満足していると判定した場合は、第２ワイヤ送給量に応じた溶接条件で溶接できる。

請求項３の発明によれば、送給異常判定手段は特定されたワイヤの種類に応じた第１許容条件を記憶手段から読み出して、送給異常判定に使用することから、ワイヤの種類に応じて自動的に第１許容条件を設定でき、設定の煩わしさから解放できる。

請求項４の発明によれば、変更量適正判定手段は溶接条件の変更量が第２許容条件を満たしている場合には、その変更量で溶接条件での溶接を許容して、新たな溶接条件で自動的に溶接でき、第２許容条件を満たしていない場合には、送給異常と判定するため、請求項１の効果を奏することができる。

請求項５の発明によれば、変更量適正判定手段は特定されたワイヤの種類に応じた第２許容条件を第２許容条件記憶手段から読み出して、送給異常判定に使用することから、ワイヤの種類に応じて自動的に第２許容条件を設定でき、設定の煩わしさから解放できる。

請求項６の発明によれば、ワイヤ送給手段がマニピュレータの手首部に設けられた支持部に一体に設けられ、第２ワイヤ送給量検出手段を構成する計測手段が、支持部に設けられていることから、溶接ロボットの小型化ができる。

請求項７の発明によれば、ワイヤ残量の大小に基づいて、警告判定手段がワイヤ残量について警告判定を行うことから、ワイヤ残量が少なくなったときワイヤの補充を促すことができる。

請求項８の発明によれば、警告判定手段は、ワイヤ残量がなしと判定した場合、溶接禁止処理を行うことから、ロボットによるワイヤ溶接を自動的に禁止することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜３を参照して説明する。
図１（ａ）は、多関節ロボットである溶接ロボットのシステム図であり、図１（ｂ）は、システムの電気ブロック図である。図２（ａ）は、溶接ロボットのマニピュレータの手首部付近の概略図である。

複数のアームからなるマニピュレータ１１端に設けられた手首部１２の先端に、支持部１２ａを介して溶接トーチ１３が取付けられている。ワイヤリール１４に巻かれた溶接用のワイヤＷはコンジットパイプ１５に挿通されてマニピュレータ１１のショルダー部に取付けられたワイヤ送給手段としてのワイヤ送給装置１６によって溶接トーチ１３に送給される。

ワイヤＷはワイヤリール１４からワイヤ送給装置１６までは、コンジットパイプ１５によってガイドされ、ワイヤ送給装置１６から溶接トーチ１３までは、一線式パワーケーブル１８によってガイドされて送給される。そして、溶接機１７から一線式パワーケーブル１８を介して溶接トーチ１３に電力が供給される。又、ティーチペンダント１９からロボット制御装置１０に指令信号が入力され、このロボット制御装置１０からの信号がマニピュレータ１１に入力されて、マニピュレータ１１の第１軸乃至第６軸から成る６つの軸を回転させて、溶接トーチ１３の先端位置が制御される。

次に、溶接ロボットの電気的構成を図１（ｂ）を参照して説明する。
ロボット制御装置１０は、図示はしないがＣＰＵからなるシステムコントロール部１０ａ、ロボットの作業プログラムを格納する作業プログラム記憶部１０ｂ、マニピュレータ１１を制御するモーション制御部１０ｃ、溶接制御部１０ｄ、溶接機１７と通信するための溶接電源インターフェイス１０ｅを備えている。作業プログラム記憶部は例えば、ハードディスク等の書き込み読出し可能な記憶装置により構成されている。

ティーチペンダント１９を介して入力されたティーチングデータは、システムコントロール部１０ａにより図示しない記憶部に格納される。ティーチペンダント１９は、表示装置と、キーや、押しボタン等を備えており、ティーチペンダント１９は入力手段に相当する。

溶接機１７は、ロボット制御装置１０の溶接電源インターフェイス１０ｅと通信を行う制御装置インターフェイス１７ａと、ティーチペンダント１９から入力されたワイヤ長の初期値及び溶接条件等を記憶するＲＡＭ１７ｂ、電力増幅器２０を制御する溶接条件制御部１７ｃを備える。ここで、ワイヤ長の初期値とは、ワイヤリール１４に装填された際のワイヤの長さ、すなわち、ワイヤ装填量のことである。電力増幅器２０はＣＰＵからなる溶接条件制御部１７ｃにより制御されて溶接電流を溶接トーチ１３へ供給する。ＲＡＭ１７ｂは、電源断時にもデータが消失しないようにバックアップ機能を備えている。ＲＡＭ１７ｂはワイヤ装填量記憶手段に相当する。又、溶接機１７にはワイヤ送給制御装置３０が内蔵されている。溶接機１７の溶接条件制御部１７ｃはワイヤ送給制御装置３０へ送給指令値を出力し、ワイヤ送給制御装置３０はこの送給指令値に基づいて後述するワイヤ送給装置１６のモータ２２を回転制御する。

ワイヤ送給装置１６は、駆動ロール２４と加圧ロール２６を備え、加圧ロール２６が図示しないバネにより駆動ロール２４側へ常時付勢されてワイヤＷを両ロールに挟み込み、その摩擦力でワイヤＷをはさんでワイヤリール１４から引っ張り出すようにされている。駆動ロール２４は駆動源としてのモータ２２にて回転駆動される。

モータ２２は、エンコーダ付サーボモータで構成されている。そして、ワイヤ送給制御装置３０は、前記エンコーダからフィードバックされるパルスを用いてワイヤの送給量を測定して送給時の速度を監視するとともに、モータ２２のモータ電流を検出することにより、送給系の負荷を監視する。又、図２（ａ）に示すように、ワイヤ計測装置４０は、計測手段としての計測ユニット４２と演算手段としての演算ユニット４４からなる。ワイヤ計測装置４０は第２ワイヤ送給量検出手段に相当する。計測ユニット４２は、溶接トーチ１３を支持する支持部１２ａに設けられている。すなわち、計測ユニット４２は、ワイヤ送給装置１６の下流側であって、溶接トーチ１３の上流に位置するように溶接トーチ１３の近傍に設けられている。計測ユニット４２はできるだけ、溶接トーチ１３に近接して設けられることが好ましい。

計測手段としての計測ユニット４２は、一対の加圧ロール４２ａ，４２ｂからなる。加圧ロール４２ａ，４２ｂは、送給系の負荷にならないように軽量の金属を使用し、エンコーダ自身もイナーシャの少ないものが使用されることが好ましい。加圧ロール４２ａにはエンコーダが設けられ、回転することにより、同エンコーダからパルスを発生する。両ロールは、図示しないバネにより互いに接近する方向に付勢されてワイヤＷを挟み込みするとともに、ワイヤＷが送給されると回転し、前記エンコーダからパルスが出力され、演算ユニット４４に送られる。

演算ユニット４４は、溶接機１７の外部に設けられている。演算ユニット４４は、加圧ロール４２ａのエンコーダ（図示しない）からのパルスをカウントするエンコーダパルスカウンタ４４ａと、エンコーダパルスカウンタ４４ａがカウントしたカウント（積算値）に基づいて、実際のワイヤ送給量（すなわち、距離）に換算する演算部４４ｂを備える。又、演算ユニット４４は、演算部４４ｂで所定周期毎に演算した実際のワイヤ送給量（以下、実際のワイヤ送給量を第２ワイヤ送給量という）を送受信ユニット４４ｃを介してワイヤ送給制御装置３０へ演算部４４ｂの演算周期と同じ周期で送信するようにされている。なお、演算ユニット４４には電源断時のエンコーダパルスカウンタ４４ａのバックアップ機能が組み込まれており、電源が切られても第２ワイヤ送給量のデータが保存されるようにされている。ワイヤ送給制御装置３０は、前記演算部４４ｂの演算周期と同じ周期で、演算ユニット４４から得た第２ワイヤ送給量（距離）と、モータ２２に取り付けられたエンコーダ（図示しない）から入力したパルス、及び送給系の負荷（モータ電流）を溶接条件制御部１７ｃへ送信する。

（実施形態の作用）
次に、溶接機１７の溶接条件制御部１７ｃが実行する制御プログラムを図３のフローチャートを参照しながら説明する。このフローチャートでは、通常はＳ１０〜Ｓ２２はループすることにより繰り返し処理が行われる。

溶接条件制御部１７ｃは、Ｓ１０においてモータ２２のエンコーダからのパルスをカウントし、このカウント値を過去のループ処理で得られた積算値に加算する。なお、前記積算値はバックアップ機能を有するＲＡＭ１７ｂに格納され、読み出される。

Ｓ１２では、溶接条件制御部１７ｃはＳ１０で新たに積算されて得られた積算値に基づいて、ワイヤ送給装置１６の駆動ロール２４が今回まで回転した距離に換算し、この距離を第１ワイヤ送給量とする。この第１ワイヤ送給量は、駆動ロール２４がワイヤＷをすべりがなく送給したと仮定したワイヤ送給量である。

この第１ワイヤ送給量を算出する、すなわち、検出する溶接条件制御部１７ｃは、第１ワイヤ送給量検出手段に相当する。
Ｓ１４では、溶接条件制御部１７ｃは、ワイヤ長の初期値から第２ワイヤ送給量を減算する。そして、溶接条件制御部１７ｃはこの減算して得られた値（減算値）が、残量閾値より少ないか否かを判定する。残量閾値よりも減算値が少ない場合には、Ｓ２６で、溶接条件制御部１７ｃは、ワイヤ残量少の警告信号を制御装置インターフェイス１７ａを介してロボット制御装置１０に送信する。溶接条件制御部１７ｃは警告判定手段に相当する。このようにワイヤの使用量を正確に管理し、ワイヤＷがなくなる前に知らせることによって、途中でのシステム停止を防ぐことができる。ロボット制御装置１０はこれを受信して、ワイヤ残量少の警告をティーチペンダント１９の表示装置やロボット制御装置１０が備える図示しない警告装置に出力し、ワイヤの補填をオペレータに促す。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａは、送信された内容を図示しない記憶装置に送給系の異常として記録する。

又、Ｓ１４において、溶接条件制御部１７ｃは前記減算値が０又はマイナス値となった場合には、ワイヤ残量なしと判定して、Ｓ２８で、溶接条件制御部１７ｃは、ワイヤ残量０の警告信号及び溶接禁止信号を制御装置インターフェイス１７ａを介してロボット制御装置１０に送信する。ロボット制御装置１０はこれを受信して、モーション制御部１０ｃ及び溶接制御部１０ｄによる制御を停止させ、ワイヤ補填し、送給量をリセットするまで溶接作業を禁ずる。従って、Ｓ１４では、ワイヤ残量がなしと判定した場合、Ｓ２８において、溶接禁止処理を行う。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａは、送信された内容を図示しない記憶装置に送給系の異常として記録する。

このようにして、ワイヤの送給量を監視することにより、ワイヤ残量が少ない場合にはワイヤの交換時期を知らせることができ、ワイヤ残量が０以下と判定した際には、溶接作業を停止、すなわち、溶接禁止をすることができる。なお、溶接機１７には、電源断時においても、ＲＡＭ１７ｂの記憶した内容はバックアップされており、溶接機１７の電源が切られても、前記積算値等の各種データは、保存されている。

Ｓ１４において、ワイヤ残量が残量閾値を越えている場合には、溶接条件制御部１７ｃはここでの判定を「ＮＯ」として、Ｓ１６に移行する。溶接条件制御部１７ｃはワイヤ残量算出手段に相当する。

Ｓ１６では、溶接条件制御部１７ｃは、第１ワイヤ送給量と、演算ユニット４４から取得した第２ワイヤ送給量との比較差ΔＬを算出する。この比較差ΔＬは送給経路中での損失分にあたる。この損失分は、例えば、駆動ロール２４でのすべりや、送給経路中にある遊びにより生ずる。

Ｓ１８では、溶接条件制御部１７ｃは、比較差ΔＬが、第１閾値Ｌ１＜ΔＬ＜第２閾値Ｌ２（設定範囲）内か否かを判定する。この設定範囲は、第１許容条件に相当し、第１閾値Ｌ１，第２閾値Ｌ２は、予めティーチペンダント１９にて入力されてＲＡＭ１７ｂに格納されている。ここでＲＡＭ１７ｂは、第１許容条件記憶手段に相当する。第１閾値Ｌ１，第２閾値Ｌ２は、径や材質が異なるワイヤＷの種類に対応した複数個の組となって、ティーチペンダント１９からロボット制御装置１０に入力されている。そして、ティーチペンダント１９を介して使用するワイヤＷが特定入力されると、特定されたワイヤＷに対応した組の閾値がＳ１８の判定に自動的に選択されて使用される。こうすることにより、溶接ロボットの種々項目を設定する際に、設定する項目は最小限にでき、設定の煩わしさからオペレータは解放される。

Ｓ１８で、溶接条件制御部１７ｃは、比較差ΔＬが第１閾値Ｌ１＜ΔＬ＜第２閾値Ｌ２（設定範囲）内であれば、Ｓ２０に移行し、そうでなければ、Ｓ３０に移行する。
Ｓ２０では、溶接条件制御部１７ｃは、第２ワイヤ送給量に適した溶接条件に変更する。ここでの溶接条件は、例えば、溶接電流及び溶接電圧である。Ｓ２２では、溶接条件制御部１７ｃは、溶接条件の変更量が設定範囲内か否かを判定する。Ｓ２２の設定範囲は、第２許容条件に相当する。溶接条件制御部１７ｃは変更量適正判定手段に相当する。

例えば、溶接電流の変更量ΔＡの場合は、変更量ΔＡが第３閾値Ａ１＜ΔＡ＜第４閾値Ａ２か否かが判定される。又は、溶接電圧の変更量ΔＶの場合は、変更量ΔＶが第５閾値Ｖ１＜ΔＶ＜第６閾値Ｖ２か否かが判定される。ここで、Ｓ２２の設定範囲は、予めティーチペンダント１９にて入力されてＲＡＭ１７ｂに格納されている。ここでＲＡＭ１７ｂは、第２許容条件記憶手段に相当する。具体的には、第３閾値Ａ１，第４閾値Ａ２、第５閾値Ｖ１及び第６閾値Ｖ２は、径や材質が異なるワイヤＷの種類に対応した複数個の組となって、ティーチペンダント１９からロボット制御装置１０に入力されている。そして、ティーチペンダント１９を介して使用するワイヤＷが特定入力されると、特定されたワイヤＷに対応した組の閾値がＳ２２の判定に自動的に選択されて使用される。こうすることにより、溶接ロボットの種々項目を設定する際に、設定する項目は最小限にでき、設定の煩わしさからオペレータは解放される。

Ｓ２２において、変更量が設定範囲内であれば、溶接条件制御部１７ｃは、Ｓ１０に戻るとともに変更量に従って電力増幅器２０を制御する。Ｓ２２において、溶接条件制御部１７ｃは変更量が設定範囲内ではないと判定した場合には、Ｓ２４において、ワイヤＷの送給経路のメンテナンスを促す警告を制御装置インターフェイス１７ａを介してロボット制御装置１０に送信する。ロボット制御装置１０はこれを受信して、前記警告をティーチペンダント１９の表示装置やロボット制御装置１０が備える図示しない警告装置に出力し、オペレータにワイヤＷの送給経路のメンテナンスを促す。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａは、送信された内容を図示しない記憶装置に送給系の異常として記録する。このことによって、比較差ΔＬは設定範囲内ではあるが、溶接条件の変更量が設定範囲外であることから、ロボットによる溶接は停止はしないレベルであるとして、オペレータにワイヤＷの送給経路のメンテナンスを促すのである。

Ｓ２２では、Ｓ１８において、比較差ΔＬが設定範囲内であるとしても、溶接条件の変更量が設定範囲外であることから、結果的に送給系の異常と判定するのである。
又、Ｓ１８において、溶接条件制御部１７ｃは、比較差ΔＬが第１閾値Ｌ１＜ΔＬ＜第２閾値Ｌ２（設定範囲）外であって、Ｓ３０に移行すると、溶接条件制御部１７ｃはモータ負荷は設定範囲内か否かを判定する。このモータ負荷は、ワイヤ送給制御装置３０が送信した送給系の負荷（モータ電流）に基づいて判定される。前記送給系の負荷に関する設定範囲は、予めＲＡＭ１７ｂに格納されている。

Ｓ３０で、溶接条件制御部１７ｃが、モータ負荷が設定範囲内であると判定すると、Ｓ２４に移行し、モータ負荷が設定範囲外であると判定すると、Ｓ３２に移行する。Ｓ３２では、溶接条件制御部１７ｃは送給系に急を要する異常が発生したと判断して、ワイヤ残量０の警告を制御装置インターフェイス１７ａを介してロボット制御装置１０に緊急の停止の旨の警告信号及び停止信号を送信する。ロボット制御装置１０はこれを受信して、ティーチペンダント１９の表示装置やロボット制御装置１０が備える図示しない警告装置に緊急の停止の旨の警告を出力するとともに、モーション制御部１０ｃ及び溶接制御部１０ｄによる制御を停止させ溶接作業を禁ずる。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａは、送信された内容を図示しない記憶装置に送給系の異常として記録する。

上記のように構成された溶接ロボットは、例えば下記の場合に対応できる。
１）ワイヤのすべり、座屈などの急を要する異常の場合、急激な比較差ΔＬ及びモータ負荷の増大が生ずる場合。すなわち、一般的に、モータ２２の回転始動時にはモータ負荷は急激に増大するが、モータ負荷とワイヤ送給量を同時に監視することによって、すべりや座屈と判断できる。送給不良による溶接異常や、ワイヤ座屈を未然に防ぐことができる。

２）ロボットの姿勢が原因と推定される、ワイヤのすべりや送給経路中の遊びによる警告の場合。特定のロボットの姿勢時に比較差ΔＬ、モータ負荷の増大が発生する場合等において、ロボットの姿勢を変更した作業プログラムに改善するなどの処置をとることができる。

３）送給経路のコンジットパイプ１５の交換などメンテナンスを要するインフォメーション。例えば、溶接異常には至っていないが、送給負荷の増大、許容範囲内のすべりが定常的に発生する場合など。このインフォメーションに従えば、送給不良による溶接異常を未然に防ぐことができる。

さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
（１） 本実施形態の溶接ロボットは、ワイヤ送給装置１６（ワイヤ送給手段）の第１ワイヤ送給量を検出する溶接条件制御部１７ｃ（第１ワイヤ送給量検出手段）と、ワイヤ送給装置１６と溶接トーチ１３間の下流側の位置における第２ワイヤ送給量を検出するワイヤ計測装置４０（第２ワイヤ送給量検出手段）を備える。また、溶接ロボットの溶接条件制御部１７ｃは送給異常判定手段として、第１ワイヤ送給量と第２ワイヤ送給量を比較し、その比較結果に基づいてワイヤ送給装置１６の送給異常を判定する。

この結果、本実施形態の溶接ロボットは、ワイヤ送給装置１６の下流側である溶接トーチ１３へ送給されるワイヤＷの送給異常を検出し、ワイヤ送給に起因した溶接品質に関する不具合の発生を予防することができる。

例えば、ワイヤ送給装置１６のモータ２２は回転するものの、ワイヤＷが実際に送られていない場合、モータ２２のエンコーダフィードバックで計測した第１ワイヤ送給量は実際に送給した第２ワイヤ送給量との間に誤差が生じる場合、この状態をワイヤ送給異常として判定できる。又、モータ２２はエンコーダフィードバック制御によって変動なく回転するにもかかわらず、溶接トーチ１３に送られてくるワイヤＷの送給速度が大きく変動した場合、溶接品質に悪影響を与えることになるが、本実施形態はこの場合にもワイヤ送給異常として判定できる。

このように実際に送給されるワイヤ送給量を管理することにより、溶接の品質を管理することができる。さらに、ワイヤ送給経路の消耗に伴う送給抵抗増加により、ワイヤ速度の変化の増加がひどくなる前に正確に事前に検出し、予防措置を施すことができる。そうすることによって溶接品質を保つことができる。また、本実施形態によれば、ワイヤＷの座屈など、復旧に時間がかかる送給系のトラブルを未然に検知することができ、溶接ロボットのシステム停止の時間を減らすことができる。

（２） 本実施形態の溶接ロボットでは、送給異常判定手段としての溶接条件制御部１７ｃは、第１ワイヤ送給量と第２ワイヤ送給量との比較差ΔＬが、第１閾値Ｌ１＜ΔＬ＜第２閾値Ｌ２（設定範囲）を満たしていない場合、送給異常と判定し、満たしていれば、第２ワイヤ送給量に応じた溶接電流及び溶接電圧（溶接条件）に変更する。この結果、溶接条件制御部１７ｃが送給異常と判定した場合、上記（１）の効果を奏することができ、送給異常と判定しない場合は、第２ワイヤ送給量に応じた溶接電流及び溶接電圧（溶接条件）で溶接できる。

（３） 本実施形態の溶接ロボットでは、ワイヤＷの種類に応じて異なる第１許容条件である第１閾値Ｌ１，第２閾値Ｌ２を記憶するＲＡＭ１７ｂ（第１許容条件記憶手段）と、溶接に使用するワイヤを特定するティーチペンダント１９（入力手段）とを備えている。又、溶接条件制御部１７ｃ（送給異常判定手段）は、特定されたワイヤの種類に応じた第１閾値Ｌ１，第２閾値Ｌ２（第１許容条件）をＲＡＭ１７ｂから読み出して、送給異常判定に使用する。この結果、溶接条件制御部１７ｃは特定されたワイヤＷの種類に応じた第１閾値Ｌ１，第２閾値Ｌ２をＲＡＭ１７ｂから読み出して、送給異常判定に使用することから、ワイヤＷの種類に応じて自動的に第１閾値Ｌ１，第２閾値Ｌ２（第１許容条件）を設定でき、設定の煩わしさから解放できる。

（４） 本実施形態では、溶接条件制御部１７ｃは、前記溶接条件の変更量ΔＡ，ΔＶが、第２許容条件（Ａ１＜ΔＡ＜Ａ２、Ｖ１＜ΔＶ＜Ｖ２）を満たしているか否かを判定する変更量適正判定手段として機能する。溶接条件制御部１７ｃは、溶接電圧、溶接電流の変更量が第２許容条件（Ａ１＜ΔＡ＜Ａ２、Ｖ１＜ΔＶ＜Ｖ２）を満たしている場合には、その変更量で溶接条件での溶接を許容し、第２許容条件を満たしていない場合には、送給異常と判定する。この結果、本実施形態では、上記（１）の効果を容易に実現することができる。

（５） 本実施形態の溶接ロボットは、ワイヤＷの種類に応じて異なる第２許容条件を記憶するＲＡＭ１７ｂ（第２許容条件記憶手段）と、溶接に使用するワイヤＷを特定するティーチペンダント１９（入力手段）とを備える。そして、溶接条件制御部１７ｃ（変更量適正判定手段）は、特定されたワイヤＷの種類に応じた第２許容条件をＲＡＭ１７ｂから読み出して、送給異常判定に使用する。この結果、ワイヤＷの種類に応じて自動的に第２許容条件を設定でき、設定の煩わしさから解放できる。

（６） 本実施形態の溶接ロボットは、溶接トーチ１３に送給されるワイヤＷのワイヤ装填量を記憶するＲＡＭ１７ｂ（ワイヤ装填量記憶手段）と、第２ワイヤ送給量とワイヤ装填量に基づいて、装填されたワイヤの残量を算出する（ワイヤ残量算出手段）とを備える。又、溶接条件制御部１７ｃは、警告判定手段としてワイヤ残量の大小に基づいて、ワイヤ残量に関する警告判定を行う。この結果、本実施形態は、ワイヤ残量の大小に基づいて、溶接条件制御部１７ｃがワイヤ残量について警告判定を行うことから、ワイヤ残量が少なくなったときワイヤの補充を促すことができる。

（７） 本実施形態の溶接ロボットは、溶接条件制御部１７ｃが、ワイヤ残量をなしと判定した場合、ロボットによるワイヤ溶接を自動的に禁止することができる。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。

○ 前記実施形態のＳ１２において、パルスのカウント値の代わりに、溶接機１７の溶接条件制御部１７ｃがワイヤ送給制御装置３０へ出力する送給指令値から駆動ロール２４が回転した距離（すなわち、第１ワイヤ送給量）を換算してもよい。

○ 前記実施形態のワイヤリール１４の代わりに、ペールパックに代えてもよい。
○ 前記実施形態において、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８、Ｓ３２で行われた各異常、警告、インフォメーションは、ロボット制御装置が備える図示しない記憶部に記録してもよい。

○ 図２（ｂ）に示すように、前記実施形態と同様に計測ユニット４２が溶接トーチ１３の上流側に位置するように支持部１２ａに設けられ、ワイヤ送給手段としてのワイヤ送給装置１６が計測ユニット４２の上流側において支持部１２ａに一体に設けてもよい。なお、他の構成は前記実施形態と同様に構成されている。このようにすると、小形軽量化のために、送給装置一体型の溶接トーチ１３において実現することが可能であり、溶接ロボットの小型化ができる。

○ 前記実施形態において、溶接機１７には外部、例えば上位のコンピュータシステムとの情報のやり取りができるネットワークインターフェースが設けられていてもよい。このようにすると、前記実施形態での警告信号や停止信号である異常信号を上位のコンピュータシステムに出力することができ、ワイヤ送給等に関して管理することができる。

○ モータ２２に設けられたエンコーダの出力及び加圧ロール４２ａに設けられたエンコーダの出力に基づくワイヤ速度計測波形をそれぞれ生成して、ロボット制御装置１０の図示しない記憶装置に記録し、ティーチペンダント１９あるいはロボット制御装置１０と通信したパソコンに表示させるようにしてもよい。この場合、前記速度計測波形の表示は、溶接電流・電圧波形、モータのトルク波形と同時に表示させるようにすると好ましい。

○ 近年ワイヤ送給補助装置を使用した、プッシュプル方式のワイヤ送給システムが採用されることが多いことから、プッシュプル方式のワイヤ送給システムに具体化することにより、ワイヤ送給補助装置の送給力を調整する目安とすることもできる。又、前述のようにロボット制御装置にワイヤ速度計測波形を記憶させておき、新しいワイヤリールあるいはペールパックを装填したときにはワイヤ送給補助装置の送給力を変更する時期を予測することが可能となる。

○ 従来から、溶接トーチ一体型の送給装置を使用して、溶接開始時にワイヤを一旦リトラクトさせ、溶接スタート成功率を高めるＲＳ制御という技術があるが、ＲＳ制御を実現するには、溶接トーチ一体型の送給装置が必要であった。本発明を具体化すれば、実際のワイヤ送給量を監視することによって、溶接機１７の出力するワイヤ送給指令値がより一層的確なものになる。そして、安価な溶接トーチとロボットショルダーに搭載するプッシュ式の送給装置との組合せでのＲＳ制御を実現することができる。

○ ロボット溶接の場合は、前述のとおりワイヤ送給装置と溶接トーチ間のワイヤ送給経路において、ワイヤの遊び部分の変動があるため、溶接トーチの近傍に計測ユニット４２追加することが望ましい。しかし、ワイヤ送給装置１６と溶接トーチ１３間において、ワイヤの遊び部分の変動の少ないシステムでは、マニピュレータ１１のショルダー部分や、ワイヤ送給装置１６の近傍に計測ユニット４２を取り付けても効果がある。

○ 前記実施形態では、演算ユニット４４を溶接機１７の外部に設けたが、図４に示すように、演算ユニット４４を溶接機１７に内蔵させてもよい。
○ 前記実施形態では、ワイヤ送給制御装置３０を溶接機１７に内蔵したが、ワイヤ送給制御装置３０を溶接機１７の外部に設けて、ワイヤ送給制御装置３０と溶接機１７間に通信機能を持たせてもよい。

○ 又、図５（ｂ）に示すように、ワイヤ送給制御装置３０を溶接機１７の外部に設けて、ワイヤ送給制御装置３０と溶接機１７間に通信機能を持たせ、ワイヤ送給制御装置３０に演算ユニット４４を内蔵してもよい。

○ 図６（ａ）に示すように、演算ユニット４４とロボット制御装置１０間を通信させて、演算ユニット４４からロボット制御装置１０にデータを送出し、ロボット制御装置１０を介して溶接機１７に前記データを送信してもよい。

○ 図６（ｂ）に示すように、演算ユニット４４をロボット制御装置１０に内蔵させ、演算ユニット４４からロボット制御装置１０にデータを送出し、ロボット制御装置１０を介して溶接機１７に前記データを送信してもよい。

（ａ）は本発明を具体化した実施形態の溶接ロボットのシステム図、（ｂ）は、システムの電気ブロック図。 （ａ）は実施形態の溶接ロボットのマニピュレータの手首部付近の概略図、（ｂ）は、他の実施形態の溶接ロボットのマニピュレータの手首部付近の概略図。 実施形態のワイヤ送給制御装置が実行するフローチャート。 他の実施形態のシステムの電気ブロック図。 （ａ）、（ｂ）はシステムの電気ブロック図。 （ａ）、（ｂ）はシステムの電気ブロック図。 従来の溶接ロボットの電気ブロック図。

符号の説明

１０…ロボット制御装置、１２…手首部、１３…溶接トーチ、１４…ワイヤリール、１６…ワイヤ送給機（ワイヤ送給手段）、１７…溶接機、１７ｂ…ＲＡＭ（第１許容条件記憶手段、第２許容条件記憶手段、ワイヤ装填量記憶手段）、
１７ｃ…溶接条件制御部（第１ワイヤ送給量検出手段、送給異常判定手段、変更量適正判定手段、ワイヤ残量算出手段、警告判定手段）、１９…ティーチペンダント（入力手段）、２０…電力増幅器、２２…モータ（駆動源）、２４…送給ロール、２６…加圧ロール、４０…ワイヤ計測装置（第２ワイヤ送給量検出手段）、４２…計測ユニット（計測手段）、４４…演算ユニット（演算手段）。

Claims (8)

1. ワイヤを下流側に位置する溶接トーチへ送給するワイヤ送給手段を備えた溶接ロボットにおいて、
   ワイヤ送給手段のワイヤ送給量（以下、第１ワイヤ送給量という）を検出する第１ワイヤ送給量検出手段と、
   前記ワイヤ送給手段と前記溶接トーチ間の下流側の位置におけるワイヤ送給量（以下、第２ワイヤ送給量という）を検出する第２ワイヤ送給量検出手段と、
   前記第１ワイヤ送給量と第２ワイヤ送給量を比較し、その比較結果に基づいて前記ワイヤ送給手段の送給異常を判定する送給異常判定手段を備えたことを特徴とする溶接ロボット。
2. 前記送給異常判定手段は、第１ワイヤ送給量と第２ワイヤ送給量との差が第１許容条件を満たしているか否かを判定し、第１許容条件を満たしていない場合、送給異常と判定し、第１許容条件を満たしていれば、第２ワイヤ送給量に応じた溶接条件に変更することを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
3. 前記ワイヤの種類に応じて異なる第１許容条件を記憶する第１許容条件記憶手段と、
   溶接に使用するワイヤを特定する入力手段とを備え、
   前記送給異常判定手段は、前記特定されたワイヤの種類に応じた第１許容条件を前記第１許容条件記憶手段から読み出して、送給異常判定に使用することを特徴とする請求項２に記載の溶接ロボット。
4. 前記送給異常判定手段は、前記溶接条件の変更量が、変更量に関する第２許容条件を満たしているか否かを判定する変更量適正判定手段を含み、
   前記変更量適正判定手段は、前記変更量が第２許容条件を満たしている場合には、その変更量で溶接条件での溶接を許容し、第２許容条件を満たしていない場合には、送給異常と判定することを特徴とする請求項２に記載の溶接ロボット。
5. 前記ワイヤの種類に応じて異なる第２許容条件を記憶する第２許容条件記憶手段と、
   溶接に使用するワイヤを特定する入力手段とを備え、
   前記変更量適正判定手段は、前記特定されたワイヤの種類に応じた第２許容条件を前記第２許容条件記憶手段から読み出して、送給異常判定に使用することを特徴とする請求項４に記載の溶接ロボット。
6. 前記溶接トーチが溶接ロボットのマニピュレータの手首部に設けられた支持部を介して取付けされ、
   前記ワイヤ送給手段が、前記支持部に一体に設けられ、
   前記第２ワイヤ送給量検出手段は、
   ワイヤの送給量を検出するための計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、第２ワイヤ送給量を演算する演算手段とを備え、
   前記計測手段が、前記支持部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の溶接ロボット。
7. 前記溶接トーチに送給されるワイヤのワイヤ装填量を記憶するワイヤ装填量記憶手段と、
   前記第２ワイヤ送給量と前記ワイヤ装填量に基づいて、装填されたワイヤの残量を算出するワイヤ残量算出手段と、
   前記ワイヤ残量の大小に基づいて、ワイヤ残量に関する警告を行うか否かの判定を行う警告判定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の溶接ロボット。
8. 前記警告判定手段は、ワイヤ残量がなしと判定した場合、溶接禁止処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の溶接ロボット。

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