JP4090696B2 - 溶接ロボットの制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接の品質を向上させることが可能な溶接ロボットの制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、溶接ロボットは、予め教示された溶接に必要な動作データ（動作軌跡や作業順序、作業条件等）に基づいて動作することによって、所望の部位に対する溶接を行うようになっている。このような溶接ロボットには、溶接部位毎に適切なトーチを使用することが好ましい。
【０００３】
溶接ロボットの動作を制御する場合、どのようなトーチを溶接ロボットに装着したとしても溶接ロボットが適切な動作制御を行えるように、各トーチに対応したトーチ定数（トーチ先端の位置およびトーチの姿勢）を予め定義しておく必要がある。そして、トーチを交換するのに伴って溶接ロボットの動作制御に係るトーチ定数を変更することによって、各種のトーチを用いて様々な部位に対する溶接を適切に行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、溶接ロボットに用いられる溶接ワイヤの種別（ワイヤ銘柄、ワイヤ径、ワイヤ突き出し長さなど）が異なる場合には、同じ電流設定値であっても、ワイヤ送給速度やアークセンサ調整値などの溶接関連の特性を表すデータ群（以下、「溶接特性データ」という）を変更する必要がある。そのため、トーチ毎に異なる種別の溶接ワイヤが割り当てられる場合には、トーチ交換時にトーチ定数を変更するだけでは満足のいく溶接を行うことができない。
【０００５】
また、上述した溶接特性データは、溶接電源やワイヤ種別毎に異なる複数のテーブルとして同一の溶接ロボット制御装置内に保有されることがある。しかしながら、その場合であっても、オペレータは、使用する溶接電源とワイヤ種別との組み合わせを変更する度に、時には電源のオンオフ操作などの煩雑な操作を含む溶接特性データの切替操作を行う必要がある。そのため、トーチ定数の変更ができても、使用できる溶接電源やワイヤ種別は同一のものに限られているのが現状であり、トーチを交換した際に高品質で溶接を行うことが事実上困難となっている。
【０００６】
そこで、本発明の主な目的は、トーチ交換に伴って溶接の品質が劣化することがなく、しかもオペレータに煩雑な作業を強いることのない溶接ロボットの制御装置および制御方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明に係る溶接ロボットの制御装置は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御装置において、トーチに係るトーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように溶接ロボットを制御でき、かつトーチからのアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／またはトーチからのアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいてアーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに検出し、アーク点と溶接線とを一致させるよう制御することが可能である。
【０００８】
また、第２の発明に係る溶接ロボットの制御装置は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御装置において、互いに異なるトーチ定数に係るトーチ番号をトーチ定数とそれぞれ対応させたトーチ定数テーブルを記憶するトーチ定数テーブル記憶手段と、互いに異なる溶接特性に係る溶接特性番号を溶接特性データとそれぞれ対応させた溶接特性データテーブルを記憶する溶接特性データテーブル記憶手段と、トーチ番号と溶接特性番号とをそれぞれ対応させたトーチ−溶接特性対応テーブルを記憶する対応テーブル記憶手段と、１つのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を記憶する特定トーチ記憶手段と、１つの溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを記憶する特定溶接特性記憶手段と、前記アームに装着されたトーチのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を前記特定トーチ記憶手段に記憶させるトーチ選択手段と、前記トーチ選択手段によって前記特定トーチ記憶手段にトーチ番号またはこれに係るトーチ定数が記憶させられたときに、そのトーチ番号に対応した溶接特性番号を前記対応テーブル記憶手段に記憶されたトーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出する溶接特性番号抽出手段と、前記溶接特性番号抽出手段によって抽出された溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを前記特定溶接特性記憶手段に記憶させる特定溶接特性選択手段と、トーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出された溶接特性データに従って溶接が行われる際のアーク電流電圧を検出するアーク電流電圧検出器と、アーク電流電圧検出器による検出に応じてリアルタイムにトーチが装着されるアームを制御可能な制御部と、を備え、制御部は、アーク電流電圧検出器により検出されるアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値とトーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値と、および／またはアーク電流電圧検出器により検出されるアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値とトーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに判定し、アーク点と溶接線とを一致させるようアームを制御する。
【０００９】
また、第３の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御方法において、前記トーチに係るトーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように前記溶接ロボットを制御し、かつトーチからのアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／またはトーチからのアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに検出し、アーク点と溶接線とを一致させるよう制御する。
【００１０】
また、第４の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御方法において、互いに異なるトーチ定数に係るトーチ番号をトーチ定数とそれぞれ対応させたトーチ定数テーブルから前記アームに装着されたトーチに係る１つのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を選択して特定トーチ記憶手段に記憶させるトーチ選択ステップと、トーチ番号と互いに異なる溶接特性に係る溶接特性番号とをそれぞれ対応させたトーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて、前記特定トーチ記憶手段に記憶されたトーチ番号またはこれに係るトーチ定数に対応した１つの溶接特性番号を抽出する溶接特性番号抽出ステップと、前記溶接特性番号抽出ステップで抽出された１つの溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを特定溶接特性記憶手段に記憶させる特定溶接特性選択ステップと、トーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出された溶接特性データに従って溶接が行われる際のアーク電流電圧を検出するアーク電流電圧検出ステップと、アーク電流電圧検出ステップによる検出に応じてリアルタイムにトーチが装着されるアームを制御可能な制御ステップと、を備え、制御ステップは、アーク電流電圧検出ステップにより検出されるアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／またはアーク電流電圧検出ステップにより検出されるアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに判定し、アーク点と溶接線とを一致させるようアームを制御する。
【００１１】
本発明によれば、トーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように溶接ロボットを制御することができるので、トーチが交換される際に溶接ワイヤの種別が変わったとしても、溶接特性データが溶接ワイヤの種別に合致したものに自動的に変更される。そのため、オペレータに煩雑な作業を強いることなく、溶接の品質を向上させることができる。また、溶接の品質が向上すると、溶接ロボットが溶接可能な部位の自由度が広がるので、溶接可能範囲を広げることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５に基づいて説明する。図１は、溶接ロボットおよびその周辺装置を示すブロック図である。図２は、ト−チおよび手首部材の模式図である。図３は、トーチ定数テーブルを示す図である。図４は、溶接特性データテーブルを示す図である。図５は、トーチ−溶接特性対応テーブルを示す図である。
【００１３】
図１に示す溶接ロボット５０は、床面に固設されたベース５１を有している。ベース５１には、旋回軸としての機能を有する基台５２が旋回可能に設けられており、基台５２には、前後揺動軸としての機能を有する第１アーム５３が揺動可能に縦設されている。さらに、第１アーム５３の自由端側には、上下揺動軸としての機能を有する第２アーム５４が揺動可能に設けられている。また、第２アーム５４の自由端側には、手首回転軸および手首揺動軸としての機能を有する手首部材５５が揺動可能に設けられている。そして、手首部材５５には、溶接ワイヤ２を備えたトーチ１が脱着可能に設けられており、トーチ１および溶接ワイヤ２は、上述の各軸の揺動および旋回により任意の位置に移動できるようになっている。
【００１４】
溶接ワイヤ２は、これが収容されているワイヤ収容体８からワイヤ送給装置７によりトーチ１に所望の送給速度で送給されるようになっている。ワイヤ送給装置７は、アーク電流電圧検出器４を介して溶接電源５の一方の電極端子５ａに接続されており、溶接電源５の他方の電極端子５ｂは、溶接対象となるワーク５６に接続されている。溶接電源５は、ワイヤ送給装置７と、後述するロボット制御装置１０とに接続されている。溶接電源５には、ロボット制御装置１０から溶接電流指令値および溶接電圧指令値が供給される。溶接電源５は、溶接ワイヤ２の送給速度データとしての溶接電流指令値をワイヤ送給装置７に供給する。溶接電源５は、アーク電流電圧検出器４およびワイヤ送給装置７を介して溶接ワイヤ２とワーク５６との間に電圧を引加して、シールドガス（図示せず）の雰囲気ガス内でアークを生じさせるようになっている。
【００１５】
アーク電流電圧検出器４は、後述するアークセンサ制御部３に接続されており、溶接時における電流および電圧をアーク電流およびアーク電圧として検出し、この検出値をアークセンサ制御部３に出力するようになっている。アークセンサ制御部３は、アーク電流電圧検出器４およびロボット制御装置１０に接続されている。溶接時には、アーク電流およびアーク電圧の検出値がアーク電流電圧検出器４からアークセンサ制御部３に順次供給される。また、アークセンサ制御部３には、トーチが交換された際に、ロボット制御装置１０からアークセンサ調整値が供給される。また、アークセンサ制御部３は、順次供給されるアーク電流および／またはアーク電圧の検出値をトーチ交換時に供給されたアークセンサ調整値によって補正し、この補正されたアーク電流および／またはアーク電圧の補正値と、溶接電流および／または溶接電圧設定値との比較に基づいて、ワーク５６が溶接されるべき位置（以下、「溶接線」という）と実際にアークが生じる位置（以下、「アーク点」という）との位置ずれをリアルタイムに検出する。そして、アークセンサ制御部３は、ロボット制御装置１０が溶接ロボット５０に対して溶接線とアーク点とを一致させるための制御を行えるように、検出された位置ずれのデータをロボット制御装置１０に出力する。
【００１６】
ロボット制御装置１０は、トーチ定数テーブル記憶部１１と、溶接特性データテーブル記憶部１２と、対応テ−ブル記憶部１３と、特定トーチ記憶部１４と、特定溶接特性記憶部１５と、トーチ選択部１６と、溶接特性番号抽出部１７と、特定溶接特性選択部１８と、変更データ導出部１９と、動作制御部９とを有している。このロボット制御装置１０は、マイクロコンピュータなどによって構成されている。係るマイクロコンピュータには、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェアが収納されており、ＲＯＭには本実施の形態のロボット制御装置１０に特化した制御プログラムを含む各種ソフトウェアが記憶されている。そして、これらのハードウェアおよびソフトウェアが組み合わされることによって、ロボット制御装置に上述した各部１１〜１９、９が構築されている。また、ロボット制御装置１０には、アークセンサ制御部３と、溶接電源５と、溶接ロボット５０と、後述する教示ペンダント６とが接続されている。
【００１７】
トーチ定数テーブル記憶部１１は、図３に示すトーチ定数テーブル２０を記憶するためのものである。トーチ定数テーブル２０は、複数のトーチ定数２１が行毎に記述されて表にまとめられたものであり、各トーチ定数２１には、溶接ロボット５０の手首部材５５に装着されるトーチ１に固有のトーチ番号２２が付されている。このトーチ定数２１は、トーチ１が手首部材５５に装着された際のトーチ１の先端位置およびトーチ１の姿勢を特定するものである。具体的には、本実施の形態におけるトーチ定数２１は、図２に示すように、手首部材５５の回転軸方向に設定されたＺｆ座標軸を有し、そのＺｆ座標軸上の所定の位置を原点とするフランジ座標系Σｆ（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）と、トーチ１の中立軸方向に設定されたＺｔ座標軸を有し、そのＺｔ座標軸上のアーク点を原点とするトーチ座標系Σｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）との相対位置を、フランジ座標系Σｆを基準として特定するものである。トーチ定数２１は、フランジ座標系Σｆを基準としてトーチ座標系Σｔの位置を表す３つのパラメータＸ、ＹおよびＺと、フランジ座標系Σｆを基準としてトーチ座標系Σｔの角度を表す３つのパラメータα、βおよびγとから成る。なお、トーチ定数２１は、上述した６つのパラメータで特定される場合に限らず、溶接ロボットのタイプによって異なるパラメータで特定される場合もある。
【００１８】
溶接特性データテーブル記憶部１２は、図４に示す溶接特性データテーブル３０を記憶するためのものである。溶接特性データテーブル３０は、複数の溶接特性データ３１が行毎に記述されて表にまとめられたものであり、各溶接特性データ３１には、溶接特性番号３２が付されている。この溶接特性データ３１は、アークセンサ制御部３、溶接電源５およびワイヤ送給装置７などの装置の調整値を特定するものであり、溶接電源コード、溶接ワイヤ種別コード、シールドガス種別コード、電流調整値、電圧調整値およびアークセンサ調整値の６つのパラメータから成る。なお、溶接特性データ３１は、上述した６つのパラメータで特定される場合に限らず、溶接ロボットのタイプによって異なるパラメータで特定される場合もある。
【００１９】
溶接電源コードは、溶接に使用される溶接電源５の機種を示すパラメータである。溶接ワイヤ種別コードは、溶接に使用される溶接ワイヤ２の種別を示すパラメータである。シールドガス種別コードは、溶接時に使用されるシールドガスの種別を示すパラメータである。電流調整値は、溶接に使用される溶接電源５の電流調整値を示すパラメータである。電圧調整値は、溶接に使用される溶接電源５の電圧調整値を示すパラメータである。アークセンサ調整値は、アーク電流電圧検出器４からアークセンサ制御部３に出力されたアーク電流および／またはアーク電圧の検出値を補正するためのパラメータである。
【００２０】
対応テーブル記憶部１３は、図５に示すトーチ−溶接特性対応テーブル４０を記憶するためのものである。トーチ−溶接特性対応テーブル４０は、各トーチ番号２２と対応する各溶接特性番号３２が行毎に記述されて表にまとめられたものである。なお、トーチ−溶接特性対応テーブル４０は、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ番号２２の全てと対応する溶接特性番号３２を記憶している。
【００２１】
特定トーチ記憶部１４は、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０から、後述するトーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ定数２１を記憶するためのものである。特定溶接特性記憶部１５は、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０から、後述する特定溶接特性選択部１８によって選択された１つの溶接特性データ３１を記憶するためのものである。
【００２２】
トーチ選択部１６は、手首部材５５に装着されているトーチ１が別のトーチに交換される際に、後述する教示ペンダント６で入力されるトーチ１に固有のトーチ番号２２に基づいて、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０からそのトーチ番号２２に係るトーチ定数２１を１つ選択して、この１つのトーチ定数２１を特定トーチ記憶部１４に記憶させるためのものである。
【００２３】
溶接特性番号抽出部１７は、特定トーチ記憶部１４に記憶させる１つのトーチ定数２１がトーチ選択部１６によって選択されたときに、その１つのトーチ定数２１に係るトーチ番号２２に対応した溶接特性番号３２を、対応テーブル記憶部１３に記憶されているトーチ−溶接特性対応テーブル４０に基づいて抽出するためのものである。
【００２４】
特定溶接特性選択部１８は、溶接特性番号抽出部１７によって抽出された溶接特性番号３２に基づいて、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０からその溶接特性番号３２に係る溶接特性データ３１を１つ選択して、この１つの溶接特性データ３１を特定溶接特性記憶部１５に記憶させるためのものである。
【００２５】
変更データ導出部１９は、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の溶接電源コード、溶接ワイヤ種別コードおよびシールドガス種別コードに基づいて、溶接電源５に出力する溶接電流指令値を溶接電流設定値から算出するための溶接電流出力値変換テーブルと、溶接電源５に出力する溶接電圧指令値を溶接電圧設定値から算出するための溶接電圧出力値変換テーブルを作成する。また、変更データ導出部１９は、作成された溶接電流出力値変換テーブルおよび溶接電圧出力値変換テーブルに、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の電流調整値および電圧調整値と、ロボット動作プログラムに記述されている溶接電流設定値および溶接電圧設定値とを入力して、溶接電源５への溶接電流指令値および溶接電圧指令値を導出する。そして、変更データ導出部１９は、この溶接電流指令値および溶接電圧指令値を溶接電源５ヘ出力する。さらに、変更データ導出部１９は、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１のアークセンサ調整値をアークセンサ制御部３ヘ出力する。また、動作制御部９は、手首部材５５に装着されているトーチ１などの溶接ロボット５０全体の動作を、特定トーチ記憶部１４に記憶されているトーチ定数２１、後述する教示ペンダント６で予め入力された動作データおよびアークセンサ制御部３から出力された位置ずれのデータに基づいて制御するように構成されている。
【００２６】
教示ペンダント６は、溶接ロボット５０に予め溶接に必要な動作データを入力するためのものであり、文字キーや数字キーなどの各種キーを含む操作部６ａと、操作部６ａを操作することによって入力されたデータなどのデータが表示されるディスプレイ６ｂとを備えているリモコン型の装置である。手首部材５５に装着されているトーチ１が別のトーチに交換される際には、新たに装着されるトーチ１に固有のトーチ番号２２を操作部６ａで入力することができる。また、操作者が、教示ペンダント６で、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０および対応テーブル記憶部１３に記憶されているトーチ−溶接特性対応テーブル４０の各データの書換え、追加或いは削除を行ったりすることができる。また、操作者が、ロボット制御装置１０の工場出荷後における各記憶部１１〜１３の初期状態時に、教示ペンダント６の操作部６ａで各データを入力して、各記憶部１１〜１３に各データを記憶させたりすることができる。
【００２７】
なお、トーチ定数テーブル２０、溶接特性データテーブル３０およびトーチ−溶接特性対応テーブル４０の各データの書換え、追加、削除或いは入力を教示ペンダント６で行うのではなく、ロボット制御装置１０に通信ネットワークを介して接続された或いはケーブルを介して直接接続されたコンピュータで行ってもよい。また、各データの入力のみを行うのであれば、教示ペンダント６ではなく、ロボット制御装置１０にケーブルを介してＦＤドライブを直接接続して、フロッピーディスクから各データを各記憶部１１〜１３に記憶させてもよい。また、トーチ番号２２を変更するには、上述したように教示ペンダント６を用いて新たなトーチ番号２２を入力するほか、トーチ番号２２を変更するプログラムをロボット動作プログラムに予め記憶させておき、トーチ１を交換すると自動的にトーチ番号２２も変更するようにしてもよい。こうすることで、トーチ１の交換時にトーチ番号２２、トーチ定数２１および溶接特性データ３１を自動的に変更することができる。
【００２８】
上述の構成において、トーチ１が交換される際の溶接ロボット５０の制御方法について図６に基づいて説明する。図６は、ロボット制御方法を順に示したフローチャートである。
【００２９】
先ず、ステップＳ１では、操作者が、教示ペンダント６の操作部６ａのキー押下操作により、新たに装着されるトーチ１に固有のトーチ番号２２を入力する。具体例として、操作者が、トーチ番号「２」を入力する。
【００３０】
そして、ステップＳ２では、トーチ選択部１６が、教示ペンダント６の操作部６ａで入力されたトーチ番号２２に基づいて、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０から、そのトーチ番号２２に係るトーチ定数２１を１つ選択して、この１つのトーチ定数２１を特定トーチ記憶部１４に記憶させる。具体例として、トーチ選択部１６が、トーチ番号「２」に係るトーチ定数２１、すなわち、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，４００）および（α，β，γ）＝（０，−３０，１８０）（図３参照）を選択して、これらの値を特定トーチ記憶部１４に記憶させる。
【００３１】
次に、ステップＳ３では、溶接特性番号抽出部１７が、トーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ定数２１に係るトーチ番号２２に対応した溶接特性番号３２を、対応テーブル記憶部１３に記憶されているトーチ−溶接特性対応テーブル４０に基づいて抽出する。具体例として、溶接特性番号抽出部１７が、トーチ番号「２」に対応した溶接特性番号「１」（図５参照）を抽出する。
【００３２】
そして、ステップＳ４では、特定溶接特性選択部１８が、溶接特性番号抽出部１７によって抽出された溶接特性番号３２に基づいて、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０から、その溶接特性番号３２に係る溶接特性データ３１を１つ選択して、この１つの溶接特性データ３１を特定溶接特性記憶部１５に記憶させる。具体例として、特定溶接特性選択部１８が、溶接特性番号「１」に係る溶接特性データ３１、すなわち、溶接電源コード＝「１０」、溶接ワイヤ種別コード＝「４」、シールドガス種別コード＝「０」、電流調整値＝「２」、電圧調整値＝「０」およびアークセンサ調整値＝「３４」（図４参照）を選択して、これらの値を特定溶接特性記憶部１５に記憶させる。これにより、今まで特定溶接特性記憶部１５に記憶されていた値が書き換えられる。
【００３３】
最後に、ステップＳ５では、変更データ導出部１９が、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の溶接電源コード、溶接ワイヤ種別コードおよびシールドガス種別コード、すなわち、溶接電源コード＝「１０」、溶接ワイヤ種別コード＝「４」およびシールドガス種別コード＝「０」に基づいて、溶接電流出力値変換テーブルと溶接電圧出力値変換テーブル（すなわち、変換関数）を作成する。また、変更データ導出部１９は、作成された溶接電流出力値変換テーブルおよび溶接電圧出力値変換テーブルに、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の電流調整値および電圧調整値、すなわち、電流調整値＝「２」および電圧調整値＝「０」と、ロボット動作プログラムに記述されている溶接電流設定値および溶接電圧設定値を入力して、溶接電源５に最適な溶接電流指令値および溶接電圧指令値を導出する。そして、変更データ導出部１９は、作成された溶接電流指令値および溶接電圧指令値を溶接電源５ヘ出力する。この溶接電流指令値は、溶接ワイヤ２に最適な送給速度データとして、変更データ導出部１９から溶接電源５を介してワイヤ送給装置７へも供給される。さらに、変更データ導出部１９は、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１のアークセンサ調整値、すなわち、アークセンサ制御部３に最適なアークセンサ調整値＝「３４」をアークセンサ制御部３ヘ出力する。そして、各部３、５、７へ出力されたデータに基づいて溶接ロボット５０の動作が制御される。
【００３４】
このようにして、ワイヤ送給装置７では、ロボット制御装置１０から出力され溶接電源５を介してワイヤ送給装置７に供給された送給速度データとしての溶接電流指令値によって、溶接ワイヤ２の送給速度が最適な速度に調整される。また、溶接電源５では、ロボット制御装置１０から出力された溶接電流指令値および溶接電圧指令値によって、電流値および電圧値が最適な値に調整される。さらに、アークセンサ制御部３では、ロボット制御装置１０から出力されたアークセンサ調整値によって、アーク電流値およびアーク電圧値が最適な値に調整される。
【００３５】
このように、本実施の形態によると、特定溶接特性選択部１８が、トーチ１が交換された際に、そのトーチ１に固有のトーチ番号２２と対応する溶接特性番号３２に係る１つの溶接特性データ３１を、特定溶接特性記憶部１５に記憶させる。そして、変更データ導出部１９が、溶接電源５に最適な溶接電流指令値および溶接電圧指令値を作成してこの溶接電流指令値および溶接電圧指令値を溶接電源５ヘ出力し、アークセンサ制御部３に最適なアークセンサ調整値をアークセンサ制御部３ヘ出力する。また、溶接電流指令値は、溶接ワイヤ２に最適な送給速度データとして、溶接電源５を介してワイヤ送給装置７へも供給される。そして、ワイヤ送給装置７では、溶接ワイヤ２の送給速度が最適な速度に調整され、また溶接電源５では、電流値および電圧値が最適な値に調整され、さらにアークセンサ制御部３では、アーク電流値および電圧値が最適な値に調整される。従って、トーチ１が交換される際に溶接ワイヤ２の種別が変わったとしても、最適な値で溶接が行われるようになるので、オペレータに煩雑な作業を強いることなく、溶接の品質を向上させることができる。また、溶接の品質が向上すると、溶接ロボット５０が溶接可能なワーク５６の自由度が広がるので、溶接可能範囲を広げることができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述した実施の形態では、変更データ導出部１９が、溶接電流指令値および溶接電圧指令値、アークセンサ調整値の３つのデータを各部３、５、７に供給することによって、各部３、５、７において適切な調整を行っていた。しかし、各部３、５、７の全てが最適な値に調整されるのではなく、これらの少なくとも１つが最適な値に調整されてもよい。また、変更データ導出部１９が、溶接特性データ３１の６つのパラメータ以外の溶接特性に係る他のパラメータから溶接電流指令値などのデータを作成して、これらのデータを各部３、５、７に供給することによって、各部３、５、７において適切な調整を行ってもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、トーチ選択部１６が、特定トーチ記憶部１４に記憶させる１つのトーチ定数２１を選択して、特定トーチ記憶部１４が、トーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ定数２１を記憶していたが、トーチ定数２１ではなく、トーチ番号２２を特定トーチ記憶部１４に記憶してもよい。すなわち、トーチ選択部１６が、１つのトーチ番号２２を選択して、特定トーチ記憶部１４が、トーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ番号２２を記憶してもよい。また、上述した実施の形態では、特定溶接特性選択部１８が、特定溶接特性記憶部１５に記憶させる１つの溶接特性データ３１を選択して、特定溶接特性記憶部１５が、特定溶接特性選択部１８によって選択された１つの溶接特性データ３１を記憶していたが、溶接特性データ３１ではなく、溶接特性番号３２を特定溶接特性記憶部１５に記憶してもよい。すなわち、特定溶接特性選択部１８が、１つの溶接特性番号３２を選択して、特定溶接特性記憶部１５が、特定溶接特性選択部１８によって選択された１つの溶接特性番号３２を記憶してもよい。
【００３８】
また、上述した実施の形態では、手首部材５５に装着されているトーチ１が別のトーチに交換される場合を述べていたが、トーチ１が別のトーチに交換される場合だけではなく、例えば、溶接ワイヤ２の先端位置だけを変更する場合にも本発明は適用可能である。この場合は、溶接ワイヤ２の先端位置だけを変更したとしても、トーチ定数２１の変更が必要となるので、このトーチ定数２１と、これに対応する溶接特性データ３１とがロボット制御装置１０に記憶されていれば、上述した実施の形態を用いて同様な効果を得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２、３、４によると、トーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように溶接ロボットを制御することができるので、トーチが交換される際に溶接ワイヤの種別が変わったとしても、溶接特性データが溶接ワイヤの種別に合致したものに自動的に変更される。そのため、オペレータに煩雑な作業を強いることなく、溶接の品質を向上させることができる。また、溶接の品質が向上すると、溶接ロボットが溶接可能な部位の自由度が広がるので、溶接可能範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による制御装置およびその周辺装置を示すブロック図である。
【図２】ト−チおよび手首部材の模式図である。
【図３】トーチ定数テーブルを示す図である。
【図４】溶接特性データテーブルを示す図である。
【図５】トーチ−溶接特性対応テーブルを示す図である。
【図６】溶接ロボットの制御方法を順に示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ トーチ
２ 溶接ワイヤ
３ アークセンサ制御部
４ アーク電流電圧検出器
５ 溶接電源
６ 教示ペンダント
７ ワイヤ送給装置
８ ワイヤ収容体
９ 動作制御部
１０ ロボット制御装置
１１ トーチ定数テーブル記憶部
１２ 溶接特性データテーブル記憶部
１３ 対応テ−ブル記憶部
１４ 特定トーチ記憶部
１５ 特定溶接特性記憶部
１６ トーチ選択部
１７ 溶接特性番号抽出部
１８ 特定溶接特性選択部
１９ 変更データ導出部
２０ トーチ定数テーブル
２１ トーチ定数
２２ トーチ番号
３０ 溶接特性データテーブル
３１ 溶接特性データ
３２ 溶接特性番号
４０ トーチ−溶接特性対応テーブル
５０ 溶接ロボット
５５ 手首部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接の品質を向上させることが可能な溶接ロボットの制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、溶接ロボットは、予め教示された溶接に必要な動作データ（動作軌跡や作業順序、作業条件等）に基づいて動作することによって、所望の部位に対する溶接を行うようになっている。このような溶接ロボットには、溶接部位毎に適切なトーチを使用することが好ましい。
【０００３】
溶接ロボットの動作を制御する場合、どのようなトーチを溶接ロボットに装着したとしても溶接ロボットが適切な動作制御を行えるように、各トーチに対応したトーチ定数（トーチ先端の位置およびトーチの姿勢）を予め定義しておく必要がある。そして、トーチを交換するのに伴って溶接ロボットの動作制御に係るトーチ定数を変更することによって、各種のトーチを用いて様々な部位に対する溶接を適切に行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、溶接ロボットに用いられる溶接ワイヤの種別（ワイヤ銘柄、ワイヤ径、ワイヤ突き出し長さなど）が異なる場合には、同じ電流設定値であっても、ワイヤ送給速度やアークセンサ調整値などの溶接関連の特性を表すデータ群（以下、「溶接特性データ」という）を変更する必要がある。そのため、トーチ毎に異なる種別の溶接ワイヤが割り当てられる場合には、トーチ交換時にトーチ定数を変更するだけでは満足のいく溶接を行うことができない。
【０００５】
また、上述した溶接特性データは、溶接電源やワイヤ種別毎に異なる複数のテーブルとして同一の溶接ロボット制御装置内に保有されることがある。しかしながら、その場合であっても、オペレータは、使用する溶接電源とワイヤ種別との組み合わせを変更する度に、時には電源のオンオフ操作などの煩雑な操作を含む溶接特性データの切替操作を行う必要がある。そのため、トーチ定数の変更ができても、使用できる溶接電源やワイヤ種別は同一のものに限られているのが現状であり、トーチを交換した際に高品質で溶接を行うことが事実上困難となっている。
【０００６】
そこで、本発明の主な目的は、トーチ交換に伴って溶接の品質が劣化することがなく、しかもオペレータに煩雑な作業を強いることのない溶接ロボットの制御装置および制御方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明に係る溶接ロボットの制御装置は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御装置において、トーチに係るトーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように溶接ロボットを制御でき、かつトーチからのアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／またはトーチからのアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいてアーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに検出し、アーク点と溶接線とを一致させるよう制御することが可能である。
【０００８】
また、第２の発明に係る溶接ロボットの制御装置は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御装置において、互いに異なるトーチ定数に係るトーチ番号をトーチ定数とそれぞれ対応させたトーチ定数テーブルを記憶するトーチ定数テーブル記憶手段と、互いに異なる溶接特性に係る溶接特性番号を溶接特性データとそれぞれ対応させた溶接特性データテーブルを記憶する溶接特性データテーブル記憶手段と、トーチ番号と溶接特性番号とをそれぞれ対応させたトーチ−溶接特性対応テーブルを記憶する対応テーブル記憶手段と、１つのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を記憶する特定トーチ記憶手段と、１つの溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを記憶する特定溶接特性記憶手段と、前記アームに装着されたトーチのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を前記特定トーチ記憶手段に記憶させるトーチ選択手段と、前記トーチ選択手段によって前記特定トーチ記憶手段にトーチ番号またはこれに係るトーチ定数が記憶させられたときに、そのトーチ番号に対応した溶接特性番号を前記対応テーブル記憶手段に記憶されたトーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出する溶接特性番号抽出手段と、前記溶接特性番号抽出手段によって抽出された溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを前記特定溶接特性記憶手段に記憶させる特定溶接特性選択手段と、トーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出された溶接特性データに従って溶接が行われる際のアーク電流電圧を検出するアーク電流電圧検出器と、アーク電流電圧検出器による検出に応じてリアルタイムにトーチが装着されるアームを制御可能な制御部と、を備え、制御部は、アーク電流電圧検出器により検出されるアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値とトーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値と、および／またはアーク電流電圧検出器により検出されるアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値とトーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに判定し、アーク点と溶接線とを一致させるようアームを制御する。
【０００９】
また、第３の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御方法において、前記トーチに係るトーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように前記溶接ロボットを制御し、かつトーチからのアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／またはトーチからのアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに検出し、アーク点と溶接線とを一致させるよう制御する。
【００１０】
また、第４の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御方法において、互いに異なるトーチ定数に係るトーチ番号をトーチ定数とそれぞれ対応させたトーチ定数テーブルから前記アームに装着されたトーチに係る１つのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を選択して特定トーチ記憶手段に記憶させるトーチ選択ステップと、トーチ番号と互いに異なる溶接特性に係る溶接特性番号とをそれぞれ対応させたトーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて、前記特定トーチ記憶手段に記憶されたトーチ番号またはこれに係るトーチ定数に対応した１つの溶接特性番号を抽出する溶接特性番号抽出ステップと、前記溶接特性番号抽出ステップで抽出された１つの溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを特定溶接特性記憶手段に記憶させる特定溶接特性選択ステップと、トーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出された溶接特性データに従って溶接が行われる際のアーク電流電圧を検出するアーク電流電圧検出ステップと、アーク電流電圧検出ステップによる検出に応じてリアルタイムにトーチが装着されるアームを制御可能な制御ステップと、を備え、制御ステップは、アーク電流電圧検出ステップにより検出されるアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／またはアーク電流電圧検出ステップにより検出されるアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに判定し、アーク点と溶接線とを一致させるようアームを制御する。
【００１１】
本発明によれば、トーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように溶接ロボットを制御することができるので、トーチが交換される際に溶接ワイヤの種別が変わったとしても、溶接特性データが溶接ワイヤの種別に合致したものに自動的に変更される。そのため、オペレータに煩雑な作業を強いることなく、溶接の品質を向上させることができる。また、溶接の品質が向上すると、溶接ロボットが溶接可能な部位の自由度が広がるので、溶接可能範囲を広げることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５に基づいて説明する。図１は、溶接ロボットおよびその周辺装置を示すブロック図である。図２は、ト−チおよび手首部材の模式図である。図３は、トーチ定数テーブルを示す図である。図４は、溶接特性データテーブルを示す図である。図５は、トーチ−溶接特性対応テーブルを示す図である。
【００１３】
図１に示す溶接ロボット５０は、床面に固設されたベース５１を有している。ベース５１には、旋回軸としての機能を有する基台５２が旋回可能に設けられており、基台５２には、前後揺動軸としての機能を有する第１アーム５３が揺動可能に縦設されている。さらに、第１アーム５３の自由端側には、上下揺動軸としての機能を有する第２アーム５４が揺動可能に設けられている。また、第２アーム５４の自由端側には、手首回転軸および手首揺動軸としての機能を有する手首部材５５が揺動可能に設けられている。そして、手首部材５５には、溶接ワイヤ２を備えたトーチ１が脱着可能に設けられており、トーチ１および溶接ワイヤ２は、上述の各軸の揺動および旋回により任意の位置に移動できるようになっている。
【００１４】
溶接ワイヤ２は、これが収容されているワイヤ収容体８からワイヤ送給装置７によりトーチ１に所望の送給速度で送給されるようになっている。ワイヤ送給装置７は、アーク電流電圧検出器４を介して溶接電源５の一方の電極端子５ａに接続されており、溶接電源５の他方の電極端子５ｂは、溶接対象となるワーク５６に接続されている。溶接電源５は、ワイヤ送給装置７と、後述するロボット制御装置１０とに接続されている。溶接電源５には、ロボット制御装置１０から溶接電流指令値および溶接電圧指令値が供給される。溶接電源５は、溶接ワイヤ２の送給速度データとしての溶接電流指令値をワイヤ送給装置７に供給する。溶接電源５は、アーク電流電圧検出器４およびワイヤ送給装置７を介して溶接ワイヤ２とワーク５６との間に電圧を引加して、シールドガス（図示せず）の雰囲気ガス内でアークを生じさせるようになっている。
【００１５】
アーク電流電圧検出器４は、後述するアークセンサ制御部３に接続されており、溶接時における電流および電圧をアーク電流およびアーク電圧として検出し、この検出値をアークセンサ制御部３に出力するようになっている。アークセンサ制御部３は、アーク電流電圧検出器４およびロボット制御装置１０に接続されている。溶接時には、アーク電流およびアーク電圧の検出値がアーク電流電圧検出器４からアークセンサ制御部３に順次供給される。また、アークセンサ制御部３には、トーチが交換された際に、ロボット制御装置１０からアークセンサ調整値が供給される。また、アークセンサ制御部３は、順次供給されるアーク電流および／またはアーク電圧の検出値をトーチ交換時に供給されたアークセンサ調整値によって補正し、この補正されたアーク電流および／またはアーク電圧の補正値と、溶接電流および／または溶接電圧設定値との比較に基づいて、ワーク５６が溶接されるべき位置（以下、「溶接線」という）と実際にアークが生じる位置（以下、「アーク点」という）との位置ずれをリアルタイムに検出する。そして、アークセンサ制御部３は、ロボット制御装置１０が溶接ロボット５０に対して溶接線とアーク点とを一致させるための制御を行えるように、検出された位置ずれのデータをロボット制御装置１０に出力する。
【００１６】
ロボット制御装置１０は、トーチ定数テーブル記憶部１１と、溶接特性データテーブル記憶部１２と、対応テ−ブル記憶部１３と、特定トーチ記憶部１４と、特定溶接特性記憶部１５と、トーチ選択部１６と、溶接特性番号抽出部１７と、特定溶接特性選択部１８と、変更データ導出部１９と、動作制御部９とを有している。このロボット制御装置１０は、マイクロコンピュータなどによって構成されている。係るマイクロコンピュータには、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェアが収納されており、ＲＯＭには本実施の形態のロボット制御装置１０に特化した制御プログラムを含む各種ソフトウェアが記憶されている。そして、これらのハードウェアおよびソフトウェアが組み合わされることによって、ロボット制御装置に上述した各部１１〜１９、９が構築されている。また、ロボット制御装置１０には、アークセンサ制御部３と、溶接電源５と、溶接ロボット５０と、後述する教示ペンダント６とが接続されている。
【００１７】
トーチ定数テーブル記憶部１１は、図３に示すトーチ定数テーブル２０を記憶するためのものである。トーチ定数テーブル２０は、複数のトーチ定数２１が行毎に記述されて表にまとめられたものであり、各トーチ定数２１には、溶接ロボット５０の手首部材５５に装着されるトーチ１に固有のトーチ番号２２が付されている。このトーチ定数２１は、トーチ１が手首部材５５に装着された際のトーチ１の先端位置およびトーチ１の姿勢を特定するものである。具体的には、本実施の形態におけるトーチ定数２１は、図２に示すように、手首部材５５の回転軸方向に設定されたＺｆ座標軸を有し、そのＺｆ座標軸上の所定の位置を原点とするフランジ座標系Σｆ（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）と、トーチ１の中立軸方向に設定されたＺｔ座標軸を有し、そのＺｔ座標軸上のアーク点を原点とするトーチ座標系Σｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）との相対位置を、フランジ座標系Σｆを基準として特定するものである。トーチ定数２１は、フランジ座標系Σｆを基準としてトーチ座標系Σｔの位置を表す３つのパラメータＸ、ＹおよびＺと、フランジ座標系Σｆを基準としてトーチ座標系Σｔの角度を表す３つのパラメータα、βおよびγとから成る。なお、トーチ定数２１は、上述した６つのパラメータで特定される場合に限らず、溶接ロボットのタイプによって異なるパラメータで特定される場合もある。
【００１８】
溶接特性データテーブル記憶部１２は、図４に示す溶接特性データテーブル３０を記憶するためのものである。溶接特性データテーブル３０は、複数の溶接特性データ３１が行毎に記述されて表にまとめられたものであり、各溶接特性データ３１には、溶接特性番号３２が付されている。この溶接特性データ３１は、アークセンサ制御部３、溶接電源５およびワイヤ送給装置７などの装置の調整値を特定するものであり、溶接電源コード、溶接ワイヤ種別コード、シールドガス種別コード、電流調整値、電圧調整値およびアークセンサ調整値の６つのパラメータから成る。なお、溶接特性データ３１は、上述した６つのパラメータで特定される場合に限らず、溶接ロボットのタイプによって異なるパラメータで特定される場合もある。
【００１９】
溶接電源コードは、溶接に使用される溶接電源５の機種を示すパラメータである。溶接ワイヤ種別コードは、溶接に使用される溶接ワイヤ２の種別を示すパラメータである。シールドガス種別コードは、溶接時に使用されるシールドガスの種別を示すパラメータである。電流調整値は、溶接に使用される溶接電源５の電流調整値を示すパラメータである。電圧調整値は、溶接に使用される溶接電源５の電圧調整値を示すパラメータである。アークセンサ調整値は、アーク電流電圧検出器４からアークセンサ制御部３に出力されたアーク電流および／またはアーク電圧の検出値を補正するためのパラメータである。
【００２０】
対応テーブル記憶部１３は、図５に示すトーチ−溶接特性対応テーブル４０を記憶するためのものである。トーチ−溶接特性対応テーブル４０は、各トーチ番号２２と対応する各溶接特性番号３２が行毎に記述されて表にまとめられたものである。なお、トーチ−溶接特性対応テーブル４０は、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ番号２２の全てと対応する溶接特性番号３２を記憶している。
【００２１】
特定トーチ記憶部１４は、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０から、後述するトーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ定数２１を記憶するためのものである。特定溶接特性記憶部１５は、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０から、後述する特定溶接特性選択部１８によって選択された１つの溶接特性データ３１を記憶するためのものである。
【００２２】
トーチ選択部１６は、手首部材５５に装着されているトーチ１が別のトーチに交換される際に、後述する教示ペンダント６で入力されるトーチ１に固有のトーチ番号２２に基づいて、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０からそのトーチ番号２２に係るトーチ定数２１を１つ選択して、この１つのトーチ定数２１を特定トーチ記憶部１４に記憶させるためのものである。
【００２３】
溶接特性番号抽出部１７は、特定トーチ記憶部１４に記憶させる１つのトーチ定数２１がトーチ選択部１６によって選択されたときに、その１つのトーチ定数２１に係るトーチ番号２２に対応した溶接特性番号３２を、対応テーブル記憶部１３に記憶されているトーチ−溶接特性対応テーブル４０に基づいて抽出するためのものである。
【００２４】
特定溶接特性選択部１８は、溶接特性番号抽出部１７によって抽出された溶接特性番号３２に基づいて、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０からその溶接特性番号３２に係る溶接特性データ３１を１つ選択して、この１つの溶接特性データ３１を特定溶接特性記憶部１５に記憶させるためのものである。
【００２５】
変更データ導出部１９は、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の溶接電源コード、溶接ワイヤ種別コードおよびシールドガス種別コードに基づいて、溶接電源５に出力する溶接電流指令値を溶接電流設定値から算出するための溶接電流出力値変換テーブルと、溶接電源５に出力する溶接電圧指令値を溶接電圧設定値から算出するための溶接電圧出力値変換テーブルを作成する。また、変更データ導出部１９は、作成された溶接電流出力値変換テーブルおよび溶接電圧出力値変換テーブルに、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の電流調整値および電圧調整値と、ロボット動作プログラムに記述されている溶接電流設定値および溶接電圧設定値とを入力して、溶接電源５への溶接電流指令値および溶接電圧指令値を導出する。そして、変更データ導出部１９は、この溶接電流指令値および溶接電圧指令値を溶接電源５ヘ出力する。さらに、変更データ導出部１９は、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１のアークセンサ調整値をアークセンサ制御部３ヘ出力する。また、動作制御部９は、手首部材５５に装着されているトーチ１などの溶接ロボット５０全体の動作を、特定トーチ記憶部１４に記憶されているトーチ定数２１、後述する教示ペンダント６で予め入力された動作データおよびアークセンサ制御部３から出力された位置ずれのデータに基づいて制御するように構成されている。
【００２６】
教示ペンダント６は、溶接ロボット５０に予め溶接に必要な動作データを入力するためのものであり、文字キーや数字キーなどの各種キーを含む操作部６ａと、操作部６ａを操作することによって入力されたデータなどのデータが表示されるディスプレイ６ｂとを備えているリモコン型の装置である。手首部材５５に装着されているトーチ１が別のトーチに交換される際には、新たに装着されるトーチ１に固有のトーチ番号２２を操作部６ａで入力することができる。また、操作者が、教示ペンダント６で、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０および対応テーブル記憶部１３に記憶されているトーチ−溶接特性対応テーブル４０の各データの書換え、追加或いは削除を行ったりすることができる。また、操作者が、ロボット制御装置１０の工場出荷後における各記憶部１１〜１３の初期状態時に、教示ペンダント６の操作部６ａで各データを入力して、各記憶部１１〜１３に各データを記憶させたりすることができる。
【００２７】
なお、トーチ定数テーブル２０、溶接特性データテーブル３０およびトーチ−溶接特性対応テーブル４０の各データの書換え、追加、削除或いは入力を教示ペンダント６で行うのではなく、ロボット制御装置１０に通信ネットワークを介して接続された或いはケーブルを介して直接接続されたコンピュータで行ってもよい。また、各データの入力のみを行うのであれば、教示ペンダント６ではなく、ロボット制御装置１０にケーブルを介してＦＤドライブを直接接続して、フロッピーディスクから各データを各記憶部１１〜１３に記憶させてもよい。また、トーチ番号２２を変更するには、上述したように教示ペンダント６を用いて新たなトーチ番号２２を入力するほか、トーチ番号２２を変更するプログラムをロボット動作プログラムに予め記憶させておき、トーチ１を交換すると自動的にトーチ番号２２も変更するようにしてもよい。こうすることで、トーチ１の交換時にトーチ番号２２、トーチ定数２１および溶接特性データ３１を自動的に変更することができる。
【００２８】
上述の構成において、トーチ１が交換される際の溶接ロボット５０の制御方法について図６に基づいて説明する。図６は、ロボット制御方法を順に示したフローチャートである。
【００２９】
先ず、ステップＳ１では、操作者が、教示ペンダント６の操作部６ａのキー押下操作により、新たに装着されるトーチ１に固有のトーチ番号２２を入力する。具体例として、操作者が、トーチ番号「２」を入力する。
【００３０】
そして、ステップＳ２では、トーチ選択部１６が、教示ペンダント６の操作部６ａで入力されたトーチ番号２２に基づいて、トーチ定数テーブル記憶部１１に記憶されているトーチ定数テーブル２０から、そのトーチ番号２２に係るトーチ定数２１を１つ選択して、この１つのトーチ定数２１を特定トーチ記憶部１４に記憶させる。具体例として、トーチ選択部１６が、トーチ番号「２」に係るトーチ定数２１、すなわち、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，４００）および（α，β，γ）＝（０，−３０，１８０）（図３参照）を選択して、これらの値を特定トーチ記憶部１４に記憶させる。
【００３１】
次に、ステップＳ３では、溶接特性番号抽出部１７が、トーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ定数２１に係るトーチ番号２２に対応した溶接特性番号３２を、対応テーブル記憶部１３に記憶されているトーチ−溶接特性対応テーブル４０に基づいて抽出する。具体例として、溶接特性番号抽出部１７が、トーチ番号「２」に対応した溶接特性番号「１」（図５参照）を抽出する。
【００３２】
そして、ステップＳ４では、特定溶接特性選択部１８が、溶接特性番号抽出部１７によって抽出された溶接特性番号３２に基づいて、溶接特性データテーブル記憶部１２に記憶されている溶接特性データテーブル３０から、その溶接特性番号３２に係る溶接特性データ３１を１つ選択して、この１つの溶接特性データ３１を特定溶接特性記憶部１５に記憶させる。具体例として、特定溶接特性選択部１８が、溶接特性番号「１」に係る溶接特性データ３１、すなわち、溶接電源コード＝「１０」、溶接ワイヤ種別コード＝「４」、シールドガス種別コード＝「０」、電流調整値＝「２」、電圧調整値＝「０」およびアークセンサ調整値＝「３４」（図４参照）を選択して、これらの値を特定溶接特性記憶部１５に記憶させる。これにより、今まで特定溶接特性記憶部１５に記憶されていた値が書き換えられる。
【００３３】
最後に、ステップＳ５では、変更データ導出部１９が、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の溶接電源コード、溶接ワイヤ種別コードおよびシールドガス種別コード、すなわち、溶接電源コード＝「１０」、溶接ワイヤ種別コード＝「４」およびシールドガス種別コード＝「０」に基づいて、溶接電流出力値変換テーブルと溶接電圧出力値変換テーブル（すなわち、変換関数）を作成する。また、変更データ導出部１９は、作成された溶接電流出力値変換テーブルおよび溶接電圧出力値変換テーブルに、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１の電流調整値および電圧調整値、すなわち、電流調整値＝「２」および電圧調整値＝「０」と、ロボット動作プログラムに記述されている溶接電流設定値および溶接電圧設定値を入力して、溶接電源５に最適な溶接電流指令値および溶接電圧指令値を導出する。そして、変更データ導出部１９は、作成された溶接電流指令値および溶接電圧指令値を溶接電源５ヘ出力する。この溶接電流指令値は、溶接ワイヤ２に最適な送給速度データとして、変更データ導出部１９から溶接電源５を介してワイヤ送給装置７へも供給される。さらに、変更データ導出部１９は、特定溶接特性記憶部１５に記憶された溶接特性データ３１のアークセンサ調整値、すなわち、アークセンサ制御部３に最適なアークセンサ調整値＝「３４」をアークセンサ制御部３ヘ出力する。そして、各部３、５、７へ出力されたデータに基づいて溶接ロボット５０の動作が制御される。
【００３４】
このようにして、ワイヤ送給装置７では、ロボット制御装置１０から出力され溶接電源５を介してワイヤ送給装置７に供給された送給速度データとしての溶接電流指令値によって、溶接ワイヤ２の送給速度が最適な速度に調整される。また、溶接電源５では、ロボット制御装置１０から出力された溶接電流指令値および溶接電圧指令値によって、電流値および電圧値が最適な値に調整される。さらに、アークセンサ制御部３では、ロボット制御装置１０から出力されたアークセンサ調整値によって、アーク電流値およびアーク電圧値が最適な値に調整される。
【００３５】
このように、本実施の形態によると、特定溶接特性選択部１８が、トーチ１が交換された際に、そのトーチ１に固有のトーチ番号２２と対応する溶接特性番号３２に係る１つの溶接特性データ３１を、特定溶接特性記憶部１５に記憶させる。そして、変更データ導出部１９が、溶接電源５に最適な溶接電流指令値および溶接電圧指令値を作成してこの溶接電流指令値および溶接電圧指令値を溶接電源５ヘ出力し、アークセンサ制御部３に最適なアークセンサ調整値をアークセンサ制御部３ヘ出力する。また、溶接電流指令値は、溶接ワイヤ２に最適な送給速度データとして、溶接電源５を介してワイヤ送給装置７へも供給される。そして、ワイヤ送給装置７では、溶接ワイヤ２の送給速度が最適な速度に調整され、また溶接電源５では、電流値および電圧値が最適な値に調整され、さらにアークセンサ制御部３では、アーク電流値および電圧値が最適な値に調整される。従って、トーチ１が交換される際に溶接ワイヤ２の種別が変わったとしても、最適な値で溶接が行われるようになるので、オペレータに煩雑な作業を強いることなく、溶接の品質を向上させることができる。また、溶接の品質が向上すると、溶接ロボット５０が溶接可能なワーク５６の自由度が広がるので、溶接可能範囲を広げることができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述した実施の形態では、変更データ導出部１９が、溶接電流指令値および溶接電圧指令値、アークセンサ調整値の３つのデータを各部３、５、７に供給することによって、各部３、５、７において適切な調整を行っていた。しかし、各部３、５、７の全てが最適な値に調整されるのではなく、これらの少なくとも１つが最適な値に調整されてもよい。また、変更データ導出部１９が、溶接特性データ３１の６つのパラメータ以外の溶接特性に係る他のパラメータから溶接電流指令値などのデータを作成して、これらのデータを各部３、５、７に供給することによって、各部３、５、７において適切な調整を行ってもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、トーチ選択部１６が、特定トーチ記憶部１４に記憶させる１つのトーチ定数２１を選択して、特定トーチ記憶部１４が、トーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ定数２１を記憶していたが、トーチ定数２１ではなく、トーチ番号２２を特定トーチ記憶部１４に記憶してもよい。すなわち、トーチ選択部１６が、１つのトーチ番号２２を選択して、特定トーチ記憶部１４が、トーチ選択部１６によって選択された１つのトーチ番号２２を記憶してもよい。また、上述した実施の形態では、特定溶接特性選択部１８が、特定溶接特性記憶部１５に記憶させる１つの溶接特性データ３１を選択して、特定溶接特性記憶部１５が、特定溶接特性選択部１８によって選択された１つの溶接特性データ３１を記憶していたが、溶接特性データ３１ではなく、溶接特性番号３２を特定溶接特性記憶部１５に記憶してもよい。すなわち、特定溶接特性選択部１８が、１つの溶接特性番号３２を選択して、特定溶接特性記憶部１５が、特定溶接特性選択部１８によって選択された１つの溶接特性番号３２を記憶してもよい。
【００３８】
また、上述した実施の形態では、手首部材５５に装着されているトーチ１が別のトーチに交換される場合を述べていたが、トーチ１が別のトーチに交換される場合だけではなく、例えば、溶接ワイヤ２の先端位置だけを変更する場合にも本発明は適用可能である。この場合は、溶接ワイヤ２の先端位置だけを変更したとしても、トーチ定数２１の変更が必要となるので、このトーチ定数２１と、これに対応する溶接特性データ３１とがロボット制御装置１０に記憶されていれば、上述した実施の形態を用いて同様な効果を得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２、３、４によると、トーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように溶接ロボットを制御することができるので、トーチが交換される際に溶接ワイヤの種別が変わったとしても、溶接特性データが溶接ワイヤの種別に合致したものに自動的に変更される。そのため、オペレータに煩雑な作業を強いることなく、溶接の品質を向上させることができる。また、溶接の品質が向上すると、溶接ロボットが溶接可能な部位の自由度が広がるので、溶接可能範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による制御装置およびその周辺装置を示すブロック図である。
【図２】ト−チおよび手首部材の模式図である。
【図３】トーチ定数テーブルを示す図である。
【図４】溶接特性データテーブルを示す図である。
【図５】トーチ−溶接特性対応テーブルを示す図である。
【図６】溶接ロボットの制御方法を順に示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ トーチ
２ 溶接ワイヤ
３ アークセンサ制御部
４ アーク電流電圧検出器
５ 溶接電源
６ 教示ペンダント
７ ワイヤ送給装置
８ ワイヤ収容体
９ 動作制御部
１０ ロボット制御装置
１１ トーチ定数テーブル記憶部
１２ 溶接特性データテーブル記憶部
１３ 対応テ−ブル記憶部
１４ 特定トーチ記憶部
１５ 特定溶接特性記憶部
１６ トーチ選択部
１７ 溶接特性番号抽出部
１８ 特定溶接特性選択部
１９ 変更データ導出部
２０ トーチ定数テーブル
２１ トーチ定数
２２ トーチ番号
３０ 溶接特性データテーブル
３１ 溶接特性データ
３２ 溶接特性番号
４０ トーチ−溶接特性対応テーブル
５０ 溶接ロボット
５５ 手首部材
Claims (4)
- トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御装置において、前記トーチに係るトーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように前記溶接ロボットを制御でき、かつ前記トーチからのアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／または前記トーチからのアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいてアーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに検出し、前記アーク点と溶接線とを一致させるよう制御することを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
- トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御装置において、
互いに異なるトーチ定数に係るトーチ番号をトーチ定数とそれぞれ対応させたトーチ定数テーブルを記憶するトーチ定数テーブル記憶手段と、
互いに異なる溶接特性に係る溶接特性番号を溶接特性データとそれぞれ対応させた溶接特性データテーブルを記憶する溶接特性データテーブル記憶手段と、
トーチ番号と溶接特性番号とをそれぞれ対応させたトーチ−溶接特性対応テーブルを記憶する対応テーブル記憶手段と、
１つのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を記憶する特定トーチ記憶手段と、
１つの溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを記憶する特定溶接特性記憶手段と、
前記アームに装着されたトーチのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を前記特定トーチ記憶手段に記憶させるトーチ選択手段と、
前記トーチ選択手段によって前記特定トーチ記憶手段にトーチ番号またはこれに係るトーチ定数が記憶させられたときに、そのトーチ番号に対応した溶接特性番号を前記対応テーブル記憶手段に記憶されたトーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出する溶接特性番号抽出手段と、
前記溶接特性番号抽出手段によって抽出された溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを前記特定溶接特性記憶手段に記憶させる特定溶接特性選択手段と、
前記トーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出された前記溶接特性データに従って溶接が行われる際のアーク電流電圧を検出するアーク電流電圧検出器と、
前記アーク電流電圧検出器による検出に応じてリアルタイムに前記トーチが装着されるアームを制御可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記アーク電流電圧検出器により検出されるアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／または前記アーク電流電圧検出器により検出されるアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに判定し、前記アーク点と溶接線とを一致させるよう前記アームを制御することを特徴とする溶接ロボットの制御装置。 - トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御方法において、前記トーチに係るトーチ定数に応じた溶接特性データにしたがって溶接が行われるように前記溶接ロボットを制御し、かつ前記トーチからのアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／または前記トーチからのアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに検出し、前記アーク点と溶接線とを一致させるよう制御することを特徴とする制御方法。
- トーチが装着されるアームを有する溶接ロボットの制御方法において、互いに異なるトーチ定数に係るトーチ番号をトーチ定数とそれぞれ対応させたトーチ定数テーブルから前記アームに装着されたトーチに係る１つのトーチ番号またはこれに係るトーチ定数を選択して特定トーチ記憶手段に記憶させるトーチ選択ステップと、トーチ番号と互いに異なる溶接特性に係る溶接特性番号とをそれぞれ対応させたトーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて、前記特定トーチ記憶手段に記憶されたトーチ番号またはこれに係るトーチ定数に対応した１つの溶接特性番号を抽出する溶接特性番号抽出ステップと、前記溶接特性番号抽出ステップで抽出された１つの溶接特性番号またはこれに係る溶接特性データを特定溶接特性記憶手段に記憶させる特定溶接特性選択ステップと、
前記トーチ−溶接特性対応テーブルに基づいて抽出された前記溶接特性データに従って溶接が行われる際のアーク電流電圧を検出するアーク電流電圧検出ステップと、
前記アーク電流電圧検出ステップによる検出に応じてリアルタイムに前記トーチが装着されるアームを制御可能な制御ステップと、を備え、
前記制御ステップは、
前記アーク電流電圧検出ステップにより検出されるアーク電流を検出し、当該アーク電流の補正値と、前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電流設定値との比較、および／または前記アーク電流電圧検出ステップにより検出されるアーク電圧を検出し、当該アーク電圧の補正値と、前記トーチで用いられる溶接ワイヤの溶接電圧設定値との比較に基づいて、アーク点と溶接線との位置ずれをリアルタイムに判定し、前記アーク点と溶接線とを一致させるよう前記アームを制御することを特徴とする制御方法。
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