JP3209884B2 - コルゲート重ね板継ぎ用溶接ロボットにおけるコルゲート部溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コルゲート形状を有す
るメンブレン同士の溶接を行うコルゲート重ね板継ぎ用
溶接ロボットにおける溶接方法に関し、特にコルゲート
部の溶接を行う際の方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来コルゲート形状を有するメンブレン
同士の溶接には、形状認識用の接触式センサが用いら
れ、溶接トーチのトーチ角制御は倣い制御方式が採用さ
れている。このメンブレン同士の溶接に、従来用いられ
ていたＴＩＧ溶接法に比較して高速の溶接法であるプラ
ズマアーク溶接法などを適用した場合、コルゲート部に
おいて倣い制御方式で溶接トーチなどを動作させると、
トーチ角の変更が接触式センサのセンシングに追従しき
れず、溶接欠陥を生じ易くなっていた。そこで溶接トー
チに対してセンサを先行させ、溶接トーチが追従し易い
ようにした遅延制御方式が先に提案されている。

【０００３】次に、このセンサを先行させた遅延制御方
式を用い、高速のプラズマアーク溶接法に適用できるよ
うにした溶接ロボットについて説明する。図５はその概
略斜視図、図６はその概略平面図を示す。

【０００４】図５、図６において、１，２はコルゲーシ
ョン形状を有するメンブレンで、平面部１Ａ，２Ａに所
定ピッチおきにコルゲーション部１Ｂ，２Ｂが形成され
ている。このメンブレン１，２は、そのコルゲーション
部１Ｂ，２Ｂを上下方向で嵌合して縁部間を重ねること
によって、コルゲーション部１Ｂ，２Ｂの方向に対して
直交する方向に長いコルゲート重ね板継ぎ部３が形成さ
れる。このコルゲート重ね板継ぎ部３において上位とな
るメンブレン２の縁端位置が溶接線４を形成している。
この溶接線４の上方には、溶接線４に沿った方向に調整
されたガイドレール１０が配置され、このガイドレール
１０に支持案内されて、溶接線４に沿ったＹ方向に移動
する溶接機本体１１が設けられている。

【０００５】この溶接機本体１１には、溶接トーチ１２
が、溶接線４に対して直交する左右方向Ｘと上下方向Ｚ
とに移動自在で、かつトーチ先端部のアーク先端に位置
して左右方向Ｘに平行な水平軸１６を中心とした円弧方
向Θに揺動自在に設けられている。この溶接トーチ１２
はプラズマアーク溶接方式が採用されている。さらに溶
接機本体１１には、溶接トーチ１２の左右方向Ｘ、上下
方向Ｚへの移動と円弧方向Θへの揺動とを制御する制御
装置１３が設けられ、この制御装置１３は遅延回路を含
む構成とされている。また溶接機本体１１には、溶接ト
ーチ１２より先行するトーチ移動方向の前方位置に溶接
線のシームトラッキング計測用の視覚センサ１４と、こ
の視覚センサ１４の側方位置にコルゲート形状計測用の
レーザ変位センサ１５が配設されている。

【０００６】上記構成の溶接ロボットにおいて、そのコ
ルゲート重ね板継ぎの溶接作業について説明する。ガイ
ドレール１０を調整し、図６に示すように溶接機本体１
１に設けられた溶接トーチ１２と視覚センサ１４が溶接
線４の上方に位置するように設定する。このとき、レー
ザ変位センサ１５は溶接線４上に位置しないが、コルゲ
ート形状を認識するには支障はない。しかし、レーザ変
位センサ１５は溶接トーチ１２より先行する位置に設け
ることが必要である。そしてガイドレール１０に案内さ
れて溶接機本体１１を移動させることで、センサ１４，
１５による計測を行いながら、所定の溶接速度で溶接ト
ーチ１２による溶接線４のプラズマアーク溶接を行う。
このときレーザ変位センサ１５はメンブレン２の表面の
センシングを行い視覚センサ１４は溶接線４のシームト
ラッキングを行う。そしてセンサ１４，１５は先行し、
溶接トーチ１２は後行するが、その遅れ分は制御装置１
３に組み込まれた遅延回路によって、溶接トーチ１２の
左右方向Ｘと上下方向Ｚの移動と、水平軸１６を中心と
した円弧方向Θの揺動が時間遅れをもって制御される。

【０００７】レーザ変位センサ１５は、図７に示すよう
に、平面部２Ａの前位平面範囲Ａａに対しては通常のセ
ンシングを行い、コルゲート部２Ｂの立ち上がり傾斜面
範囲Ｂａに対向すると、傾斜角度が大きくなることによ
りレーザ変位センサ１５は反射光を促えられず、計測不
可能な状態になる。そしてレーザ変位センサ１５が頂部
範囲Ｃに対向すると、頂部範囲Ｃの平面状形状によって
反射光を促える状態に戻り、計測可能となる。以下同様
に立ち下がり傾斜面範囲Ｂｂに対向すると再び計測不可
能な状態になり、平面部２Ａの後位平面範囲Ａｂに対向
すると計測可能となる。このようなレーザ変位センサ１
５による計測状態において、頂部範囲Ｃ中で計測された
内の最も高い位置にある頂点Ｔがコルゲート部２Ｂの中
心位置を示す点である。ここで制御装置１３には、コル
ゲート部２Ｂの複数種類の基本形状があらかじめ与えら
れており、入力された頂点Ｔから１つの基本形状を選択
し、このコルゲート部の形状をもとに、ロボット制御用
のソフトを起動する際に作成されるコルゲート部の溶接
線４のＮＣデータを選択し、所定の遅延時間後に、前記
ＮＣデータで溶接トーチ１２を動作させることにより、
コルゲート部２Ｂにおける速度制御と上下方向Ｚへの移
動制御をすることができるとともに、水平軸１６を中心
とした円弧方向Θへの揺動制御、すなわちトーチ角θの
変更を制御することができる。

【０００８】また、視覚センサ１４は、図８に示すよう
に、平面部１Ａ，２Ａに対する溶接線４の前位溶接線範
囲Ｄａに対しては通常のシームトラッキングを行い、コ
ルゲート部溶接線範囲Ｆに対向すると、その検出レベル
の上昇により視覚センサ１４の視野から外れることにな
り、計測不可能な状態になる。この計測不可能な状態は
コルゲート部溶接線範囲Ｆに対向する全域であり、視覚
センサ１４が後位溶接線範囲Ｄｂに対向すると再び計測
可能となる。このようにコルゲート部溶接線範囲Ｆの全
域にわたって計測不可能となるが、コルゲート部溶接線
範囲Ｆとその近傍の両溶接線範囲Ｄａ，Ｄｂとの間で
は、メンブレン２の縁端部はほぼ同一線上に位置するた
め、前位溶接線範囲Ｄａで計測された例えば起点の座標
と、後位溶接線範囲Ｄｂで計測された例えば終点の座標
とを結ぶ線の上方に、コルゲート部溶接線範囲Ｆにおけ
る溶接線４をとることで、溶接トーチ１２の左右方向Ｘ
への移動制御を行うことができる。

【０００９】以上のように、上記構成の溶接ロボットに
おいては、センサを先行させる遅延制御方式を用い、コ
ルゲート部をあらかじめＮＣデータとして計算する方法
を用いることにより、高速のプラズマアーク溶接法に対
しても溶接トーチを溶接線に十分に追従させることがで
きる。次に、溶接トーチ１２のコルゲート部における動
作をさらに詳細に説明する。

【００１０】まずコルゲート部の基本形状は、図９に示
すように、頂部範囲Ｃを形成するＲ１部、立ち上がり斜
面部を形成するＲ２ａ部および立ち下がり斜面部を形成
するＲ２ｂ部、立ち上がり裾野部を形成するＲ３ａ部お
よび立ち下がり裾野部を形成するＲ３ｂ部と、頂点Ｔか
ら立ち上がり裾野部始点Ｓまでの立ち上がり側裾野幅Ｌ
ａと、頂点Ｔから立ち下がり裾野部終点Ｅまでの立ち下
がり側裾野幅Ｌｂと、頂点の高さＨａ，Ｈｂと、メンブ
レン厚さｇと、立ち上がり裾野部始点Ｓから頂点Ｔを通
って立ち下がり裾野部終点Ｅまでの長さＭとを有し、連
続する３つの円弧部の中心点およびそれらの連結点を計
算することにより形状が得られる。このようにして得ら
れた複数種類（たとえばラージコルゲーションやスモー
ルコルゲーションなど）のコルゲート形状はそれぞれ制
御装置のメモリに記録される。レーザ変位センサのセン
シングにより検出されたコルゲート部の頂点から、コル
ゲート形状のうちの１つを選び、この形状をもとに、ロ
ボット制御用のソフトを起動する際に作成されるコルゲ
ート部のＮＣデータが作成される。

【００１１】従来は以上のようにして得られたコルゲー
ト形状から次のようにしてコルゲート部のＮＣデータを
作成していた。図１０（ａ）は、溶接線の一部であっ
て、平面座標上にある溶接線の円弧を基に、Ｙ軸データ
に対するＺ軸データがＹ軸の同一の単位幅毎に分割され
ている。次に、図１０（ｂ）に示すように、この計算し
たＹ軸、Ｚ軸のそれぞれの値を、単位時間当りの同一の
移動量に応じた修正をするために、円弧の曲線上で等間
隔データを作成する。ここで、○印は最初の計算で得た
データ、△印はトーチが特定の同一速度に成るように修
正して得たデータを示し、△印と△印の間は曲線上で同
一の長さになっている。さらに、図１０（ｃ）に示すよ
うに、修正したデータにおいて、△印の間のそれぞれの
トーチ角θを計算する。この修正したデータ（ｙ
₁ ｚ₁ ）〜（ｙ₃ ｚ₃ ）とトーチ角θ₁ ，θ₂ にもとづ
いて、ロボット制御角のソフトを起動する際に作成され
るコルゲート部のＮＣデータが作成される。そして、こ
れに溶接トーチ高さが追従するように制御されるととも
に、溶接線に対する溶接速度およびトーチ角が一定にな
るように制御されていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の溶接ロボッ
トによるコルゲート部の溶接においては、コルゲート部
の形状はすべてのメンブレンですべて均一のものと見な
し、この形状をもとに、ロボット制御用のソフトを起動
する際のコルゲート部のＮＣデータを作成し、遅延制御
方式によりコルゲーション部の溶接制御を行っている。
しかし、メンブレンの精度が均一でないとき、またはメ
ンブレン取り付け時の位置が適切でないときは、メンブ
レン同士の仮付け時にコルゲーション部に形状相違や変
形を生じており、この場合、前述のような基本ＮＣデー
タにより溶接トーチの溶接線追従を行うと、コルゲーシ
ョン部の変形が原因で狙い位置が外れ、溶接欠陥を生じ
ることがあった。

【００１３】本発明は上記問題を解決するもので、レー
ザ変位センサの情報のもとにコルゲーション部の形状変
形を認識し、基本ＮＣデータを補正し、正確なコルゲー
ト部の溶接を行えるようにしたコルゲート重ね板継ぎ用
溶接ロボットにおけるコルゲート部溶接方法を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のコルゲート重ね板継ぎ用溶接ロボットにおけ
るコルゲート部溶接方法は、コルゲート部が形成された
板同士を重ねて溶接するに際して、制御装置にてコルゲ
ート部の基本ＮＣデータを作成し、コルゲート部形状計
測用のセンサを溶接トーチに先行させ、溶接線に沿うコ
ルゲート部を前記センサが計測したコルゲーション形状
の高さおよび裾野幅の情報をもとに変形具合を示す定量
化値を得、制御装置に記憶されたコルゲート部の基本Ｎ
Ｃデータを前記定量化値をもとに操作して溶接時の実行
用ＮＣデータを再計算し、この実行用ＮＣデータを用い
てコルゲート部の溶接動作を制御するものである。

【００１５】

【作用】上記構成により、溶接ロボットは、基準となる
一般的なコルゲート部の形状変形具合を、溶接線上を先
行するセンサにより認識し、ロボット制御用ソフトが起
動する際に作成されるコルゲート部の基本ＮＣデータ
を、先行センサが計測したコルゲーション形状の高さお
よび裾野幅の情報により得られた定量化値をもとに変形
するので、従来のように、コルゲート部の変形が原因で
狙い位置が外れることによって発生していた溶接欠陥を
未然に防ぐことができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例のコルゲート重ね板継ぎ
用溶接ロボットにおけるコルゲート部溶接方法を説明す
るフロー図であり、その要部は、レーザ変位センサによ
り検出したコルゲーション形状の変形具合から、ロボッ
ト制御用のソフトを起動する際に作成されるコルゲート
部の基本ＮＣデータを操作して、溶接実行時の実行用Ｎ
Ｃデータを再計算することにある。

【００１７】図２は同溶接方法で使用される溶接ロボッ
トの概略上面図を示す。先に提案された溶接ロボットに
おいては、図５に示すように、シームトラッキング計測
用の視覚センサとコルゲーション形状計測用のレーザ変
位センサは、溶接ロボットの構造をコンパクトにするた
めに、ロボット移動方向に対して直角方向にならぶよう
に配置されていたが、図２においては、コルゲート部の
形状変形具合を認識するために、レーザ変位センサ１５
は、変形を生じる溶接線４付近を計測できるように、視
覚センサ１４の前方位置に配置され溶接トーチ１２、視
覚センサ１４、レーザ変位センサ１５は溶接線４上に揃
って位置している。

【００１８】次に、コルゲート部の形状補正に際して、
コルゲート形状を得るための頂点Ｔ・裾野部始点Ｓ・裾
野部終点Ｅの計測方法、頂点Ｔ・裾野部始点Ｓ・裾野部
終点Ｅのデータから行う形状補正の手順および腹部形状
補正の方法の説明を行う。

【００１９】レーザ変位センサ１５のデータより頂点Ｔ
の座標値および裾野部始点Ｓ・裾野部終点Ｅの座標値が
わかる。即ち、頂点Ｔの座標値は、レーザ変位センサ１
５のＺ方向データが最も小さい点（レーザ変位センサ１
５と頂点の距離が最も短い点）から決定し、裾野部始点
Ｓ・裾野部終点Ｅの座標値はレーザ変位センサ１５のデ
ータから頂点Ｔを中心として計算を行い、その周辺のＺ
軸データの変位具合から決定する。

【００２０】コルゲート形状を得るための頂点Ｔ・裾野
部始点Ｓ・裾野部終点Ｅの計測方法についてさらに詳細
に説明する。なお、形状補正はコルゲート部を前位と後
位に分けて行う。レーザ変位センサ１５は、図７，図９
において説明したように、前位平面範囲Ａａと頂部範囲
Ｃと後位平面範囲Ａｂを計測し、前位平面範囲Ａａを基
準とするコルゲート部の高さＨａと、後位平面範囲Ａｂ
を基準とするコルゲート部の高さＨｂ、および前位と後
位の裾野幅Ｌａ，Ｌｂを計算する。その過程は次の通り
である。 １）レーザ変位センサ１５がコルゲート部の前位平面範
囲Ａａを通過し、計測不能になるまでの計測データを前
位平面範囲データとして保管する。 ２）レーザ変位センサ１５が計測不能となった後、レー
ザ変位センサと頂点Ｔの距離から頂点Ｔを検出する頂部
検索アルゴリズムを実行し、頂点Ｔの位置データを得
る。 ３）頂点Ｔの位置が判った時点で、基本形状のコルゲー
ト部の裾野幅の半分程走行方向に戻った位置で計測デー
タを解析し、コルゲート部の立ち上がり裾野始点Ｓの位
置データを得る。この裾野始点Ｓの位置データを得る方
法は、さらに後述する。 ４）頂点Ｔのデータと前位平面範囲Ａａを比較し、頂点
Ｔのデータと前位の立ち上がり裾野始点Ｓのデータを比
較することによって前位におけるコルゲート部の高さＨ
ａおよび裾野幅Ｌａを得る。 ５）頂点Ｔの位置を得た後も計測を続行し、計測が可能
となった時点から後位平面範囲データとして保管する。 ６）レーザ変位センサ１５が頂点Ｔの位置より基本形状
のコルゲート部の裾野幅の半分程走行方向に対して進ん
だ位置で、後位の平面範囲データを解析し、後位のコル
ゲート部の裾野部終点Ｅの位置データを得る。 ７）頂点Ｔのデータと後位平面範囲Ａｂを比較し、頂点
Ｔのデータと後位の裾野部終点Ｅの位置データを比較す
ることによって、後位におけるコルゲート部の高さＨｂ
および裾野幅Ｌｂを得る。

【００２１】以下にコルゲート部の裾野始点Ｓおよび裾
野終点Ｅを見つけるアルゴリズムについて、さらに詳し
く説明する。なお、裾野終点Ｅは裾野始点Ｓと同一方法
によるため説明を省略する。

【００２２】頂点Ｔの位置データが得られたら、まず
裾野部始点近傍の傾きを調べる。すなわち、図４（ａ）
に示すように、得られた頂点Ｔ位置データから基本形状
のコルゲート部の裾野幅の半分程戻った位置を起点Ｐと
し、さらにその位置から１〜２ｍｍ前に戻った位置を基
準にして、平面範囲の１０〜１５ｍｍの計測データから
裾野端部近傍での傾き（成形時の加圧力でわずかに発生
する傾き）を得る。

【００２３】この傾きを考慮に入れてコルゲート部の
裾野部始点Ｓを推測する。すなわち、裾野部分の計測デ
ータから上記傾き分を引いて補正を加え、成型時に発生
する傾きを考慮してこの傾き部分を直線部分と判断し、
円弧部分の始点を見つける。次に、レーザ変位センサー
１５により計測された前記円弧部分で、走行方向に適当
な間隔を持つ３点を図４（ｂ）のように選び、その３点
を通る円を求める。そして、円の半径が理想に最も近い
円の中心点の直下をコルゲート部の裾野部始点Ｓ（裾野
部終点Ｅ）とする。３点の座標値（ｙ₁ ，ｚ₁ ），（ｙ
₂ ，ｚ₂ ），（ｙ₃ ，ｚ₃ ）を通る円の半径Ｒおよび中
心（ｙ，ｚ）は次式で求められる。

【００２４】

【数１】

【００２５】次に、頂点と裾野部始点Ｓおよび裾野終点
Ｅのデータから行うコルゲート部の形状補正の手順およ
び腹部形状補正方法について説明する。 （１）高さ方向の補正のパラメータ 図３（ａ）は高さ方向の補正を示し、この図において、
Ｉはコルゲート形状の基本形状、IIは高さ方向を修正し
た補正後の形状である。高さ方向の補正に際して、計測
によって得た前位平面範囲Ａａ（図７に示す）を基準と
するコルゲート部の高さＨａと、コルゲート部の基本形
状Ｉの高さＨｓとを比較して、定量化値である高さ方向
の形状補正率を得る。また、後位平面範囲Ａｂ（図３に
示す）を基準とするコルゲート部の高さＨｂと、コルゲ
ート部の基本形状Ｉの高さＨｓとを比較して高さ方向の
形状補正率を得る。そして、コルゲート部全体にわたり
基本形状の高さ方向のデータに前位、後位の補正率をか
けて新しい形状データIIとする。この時、補正によって
全体の円弧の長さがどれだけ変化したかを得る必要があ
るが、高さ方向の補正を行った場合、その補正率が拡大
方向か縮小方向から関わらず１．００に近い数値におさ
まっていれば、補正率と円弧の長さの変化は比例するこ
とが計算によって確かめられている。 （２）幅方向の補正のパラメータ 図３（ｂ）は幅方向の補正を示し、この図において、II
は図３（ａ）の補正した形状データIIを示し、III は幅
方向の補正後の形状を示している。前記のようにして得
た前位の裾野幅Ｌａ、後位の裾野幅Ｌｂと、コルゲート
部の基本形状の裾野幅Ｌｓとを比較し、定量化値である
幅方向の形状補正率を得る。コルゲート部全体にわたり
基本形状の幅方向のデータに前位、後位の補正率をか
け、図３（ａ）IIの形状データを重ね合わせて新しいデ
ータIII とする。

【００２６】なお、この時補正によって全体の円弧の長
さがどれだけ変化したかを得る必要があるが、幅方向の
補正を行った場合、その補正率が拡大方向か縮小方向か
ら関わらず１．００に近い数値におさまっていれば、補
正率と円弧の長さの変化は比例することが計算によって
確かめられている。この特性は高さ方向の補正を実行し
た後でも著しく変化することはない。 （３）腹部の補正のパラメータ 図３（ｃ）は、コルゲート部の腹部の補正を示してい
る。この図において、III は図３（ｂ）の新しい形状デ
ータIII と同じ形状であり、IVは腹部の補正後の形状を
示している。コルゲート部の腹部の補正は、コルゲート
部の高さ及び幅方向の形状補正によって変化した円弧の
長さＭを矯正する。その際、コルゲート部は変形しても
コルゲート部全体の円弧の長さＭは変化しないため、計
算によって得られた裾野始点Ｓと頂点Ｔと裾野終点Ｅの
位置は変化させずにコルゲート部の腹部の膨らみ具合を
変化させる。コルゲート部の高さ、幅方向の補正とは異
なり拡大と縮小で形状変化の特性が微妙に異なる。その
ため下記のように拡大と縮小のそれぞれに適した補正式
を選定する。

【００２７】以下にコルゲート部の腹部形状の補正式に
ついてさらに詳しく説明する。ここで、補正式の各記号
を次のようにきめる。 ｙ ：走行方向値 ｙ_n ：計算後の走行方向値 ｙ_w ：コルゲート部裾野幅 ｚ ：高さ方向値 ｚ_n ：計算後の高さ方向値 ｚ_H ：コルゲート部高さ ｒ ：補正率（ｒａｔｅ） 拡大方向の場合（この場合は幅方向（Ｙ座標）はその
ままにし、高さ方向（Ｚ座標）に腹部を拡大する） 前位と後位で高さ方向の補正式は同じものが採用され、
計算後の高さ方向値ｚ _n は次のようになる。

【００２８】

【数２】

【００２９】このときの補正率ｒはコルゲート部の種類
のうち、高さＴの小さいスモールコルゲーションの場合
と、高さＴの大きいラージコルゲーションの場合とでそ
れぞれ異なり、次のようになる。 ・スモールコルゲーションの場合 長さの変化が０〜１．０８ｍｍの範囲ならば

【００３０】

【数３】

【００３１】長さの変化が１．０８ｍｍを越えるならば

【００３２】

【数４】

【００３３】・ラージコルゲーションの場合 長さの変化が０〜２．１６ｍｍの範囲ならば

【００３４】

【数５】

【００３５】長さの変化が２．１６ｍｍを越えるならば

【００３６】

【数６】

【００３７】縮小方向の場合（この場合は高さ方向
（Ｚ座標）はそのままにし、幅方向（Ｙ座標）に腹部を
縮小する） ここでは、腹部を縮小するに際し、前位と後位ではＹ座
標は逆方向に縮小することになるので、前位と後位で幅
方向の補正式は異なり、前位での計算後の走行方向値ｙ
_n は次のようになる。

【００３８】

【数７】

【００３９】また後位での計算後の走行方向値ｙ_n は次
のようになる。

【００４０】

【数８】

【００４１】このときの補正率ｒはスモールコルゲーシ
ョンとラージコルゲーションの場合とでそれぞれ異なり
次のようになる。 ・スモールコルゲーションの場合 長さの変化が０．１２ｍｍ以上ならば

【００４２】

【数９】

【００４３】・ラージコルゲーションの場合 長さの変化が０．１２〜１．８ｍｍの範囲ならば

【００４４】

【数１０】

【００４５】長さの変化が１．８ｍｍを越えるならば

【００４６】

【数１１】

【００４７】なお、上記の変形においては、（１）
（２）（３）のパラメータを用いて連続してコルゲート
部を補正しているが、コルゲート部の補正は、３つのパ
ラメータを全て用いて補正する必要はない。即ち、コル
ゲート形状は、一般的に高さ方向が基本形状Ｉより高く
計測された場合は、横方向の広がりが基本形状Ｉより短
く計測される傾向にあり、高さ方向が基本形状Ｉより低
く計測された場合は、一般的には横方向の広がりは基本
形状Ｉより長く計測される傾向にある。従って、（１）
のパラメータで高さ方向を変形し、次に、この変形され
た形状に対し、（２）のパラメータで横方向の拡がりを
変形することで対応できることがある。ただし、高さ方
向が基本形状Ｉより低く計測された場合で、横方向の広
がりが基本形状Ｉより短く計測されたときは、中腹部は
膨らみの傾向にあるので、（３）のパラメータを必要と
する。

【００４８】これらの方法は、コルゲート形状は変形し
ても、その長さは変わらないという仮定に基づくもので
ある。次に、上記のようにして得られた変形具合を示す
定量化値から、ロボット制御用のソフトが起動する際に
作成されるコルゲート部の基本ＮＣデータを操作し、溶
接実行時の実行用ＮＣデータを再計算し、制御装置内の
他のメモリに記憶する。この実行用ＮＣデータの計算
は、コルゲーション一つ一つについてレーザ変位センサ
１５による計測が行われ、形状変形のパラメータが決定
された時点で行われる。以後、基本ＮＣデータを変形し
て他のメモリに記憶し、この記憶された新しい実行用Ｎ
Ｃデータにより制御するので、コルゲート部の変形が原
因で狙い位置が外れるようなことは避けられる。次に、
上記のようにして得られた変形具合を示す定量化値か
ら、ロボット制御用のソフトが起動する際に作成される
コルゲート部の基本ＮＣデータを操作し、溶接実行時の
実行用ＮＣデータを再計算し、制御装置内の他のメモリ
に記憶する。この実行用ＮＣデータの計算は、コルゲー
ション一つ一つについてレーザ変位センサによる計測が
行われ、形状変形のパラメータが決定された時点で行わ
れる。以後、基本ＮＣデータを変形して他のメモリに記
憶し、この記憶された新しい実行用ＮＣデータにより制
御するので、コルゲート部の変形が原因で狙い位置が外
れるようなことは避けられる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ロボッ
ト制御用のソフトが起動する際に作成されるコルゲート
部の基本ＮＣデータを、コルゲート部の形状変形具合を
測定した得られた定量化値に基づいて補正し、こうして
得られた新しい実行用ＮＣデータを用いてコルゲート部
の溶接動作を制御するので、従来コルゲート部の変形が
原因で狙い位置が外れて発生していた溶接欠陥を未然に
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のコルゲート重ね板継ぎ用溶
接ロボットにおけるコルゲート部溶接方法の要部フロー
図である。

【図２】同コルゲート溶接方法において使用するコルゲ
ート重ね板継ぎ用溶接ロボットの概略上面図である。

【図３】同コルゲート溶接方法において、ロボット制御
用のソフトが起動する際に作成される基本ＮＣデータを
補正するための３つのパラメータを説明する図である。

【図４】同コルゲート溶接方法において、コルゲート裾
野端部を見つけるアルゴリズムを説明する図である。

【図５】先に提案されたコルゲート重ね板継ぎ用溶接ロ
ボットの概略斜視図である。

【図６】同コルゲート重ね板継ぎ用溶接ロボットへの概
略平面図である。

【図７】レーザ変位センサによる計測状態を説明する図
である。

【図８】視覚センサによる計測状態を説明する図であ
る。

【図９】コルゲーション部の形状および要部寸法を示す
図である。

【図１０】コルゲーション部のＮＣデータの計算方法を
説明する図である。

【符号の説明】

４ 溶接線 １１ 溶接機本体 １２ 溶接トーチ １３ 制御装置 １４ シームトラッキング計測用の視覚センサ １５ コルゲーション形状計測用のレーザ変位センサ Ｔ 頂点 Ｓ 裾野部始点 Ｅ 裾野部終点 Ａａ 前位平面部 Ａｂ 後位平面部 Ｃ 頂部範囲 Ｈａ コルゲート部前位高さ Ｈｂ コルゲート部後位高さ Ｌａ 前位裾野幅 Ｌｂ 後位裾野幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 10/00 ５０２ Ｂ２３Ｋ 10/00 ５０２Ａ Ｂ２５Ｊ 9/16 Ｂ２５Ｊ 9/16 9/22 9/22 Ｚ 13/08 13/08 Ａ Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｄ 19/42 19/42 Ｗ (72)発明者 宮崎 建雄 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−17382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137176（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−246660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−101748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−59050（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−45275（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−75672（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/127 B23K 9/00 B23K 9/12 B23K 10/00 B25J 9/16 B25J 9/22 B25J 13/08 G05B 19/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コルゲート部が形成された板同士を重ねて
   溶接するに際して、制御装置にてコルゲート部の基本ＮＣデータを作成し、 コルゲート部形状計測用のセンサを溶接トーチに先行し
   させ、 溶接線に沿うコルゲート部を前記センサが計測したコル
   ゲーション形状の高さおよび裾野幅の情報をもとに変形
   具合を示す定量化値を得、 前記コルゲート部の基本ＮＣデータを前記定量化値をも
   とに操作して溶接時の実行用ＮＣデータを再計算し、 この実行用ＮＣデータを用いてコルゲート部の溶接動作
   を制御することを特徴とするコルゲート重ね板継ぎ用溶
   接ロボットにおけるコルゲート部溶接方法。
2. 【請求項２】前位平面範囲と後位平面範囲のデータの少
   なくとも一方と頂点のデータからコルゲート部の高さを
   得、 このコルゲート部の高さとコルゲート部の基本形状の高
   さとを比較して定量化値である高さ方向の形状補正率を
   得、 基本形状の高さ方向のデータにこの形状補正率をかけて
   高さ方向の新しい形状データとし、 裾野部始点及び裾野部終点のデータと頂点のデータから
   コルゲート部の裾野幅を得、このコルゲート部の裾野幅
   と、コルゲート部の基本形状の裾野幅とを比較して定量
   化値である幅方向の形状補正率を得、基本形状の幅方向
   のデータに幅方向の形状補正率をかけて新しい形状デー
   タとし、前記 新しい形状データを重ねあわせて溶接時の実行用Ｎ
   Ｃデータとすることを特徴とする請求項１記載のコルゲ
   ート重ね板継ぎ用溶接ロボットにおけるコルゲート部溶
   接方法。
3. 【請求項３】裾野始点と頂点と裾野終点の位置は変化さ
   せずに、コルゲート部の高さ及び幅方向の形状補正によ
   って変化した円弧の長さを、基本形状のコルゲート部長
   さと同じ長さに補正し、 コルゲート部の腹部の膨らみ具合を補正することを特徴
   とする請求項２記載のコルゲート重ね板継ぎ用溶接ロボ
   ットにおけるコルゲート部溶接方法。
4. 【請求項４】裾野部始点は、まず平面範囲側の裾野部始
   点近傍の傾きを得、次いで裾野部始点の計測データから
   前記裾野部始点近傍の傾きを直線部分と判断して始点を
   決定し、 裾野部終点は、平面範囲側の裾野終点部近傍の傾きを
   得、次いで裾野部終点の計測データから前記裾野部終点
   近傍の傾きを直線部分と判断して始点を決定することを
   特徴とする請求項２または３記載のいずれかに記載のコ
   ルゲート重ね板継ぎ用溶接ロボットにおけるコルゲート
   部溶接方法。
5. 【請求項５】コルゲート部は、円弧状の立ち上がり裾野
   部、円弧状の立ち上がり斜面部、円弧状の頂部範囲と、
   円弧状の立ち下がり斜面部、円弧状の立ち下がり裾野部
   がそれぞれ連続して構成され、 コルゲート部形状計測用のセンサは、溶接トーチの前方
   に配置され溶接線を検出するレーザ変位センサとして、
   反射光を検出可能な平板の平面部範囲と前記頂部範囲と
   を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載のコルゲート重ね板継ぎ用溶接ロボットにおける
   コルゲート部溶接方法。