JP4796881B2 - 溶接ロボットシステム - Google Patents

Description

本願発明は、接続設定を簡略化できる溶接ロボットシステムに関する。

自動化された製造ラインにおいて、複数の溶接ロボットを同時に制御して溶接作業を行うための溶接ロボットシステムが使用されている。

図８は、従来の溶接ロボットシステムを示す構成図であり、マニピュレータとワイヤ送給装置などからなる複数の溶接ロボットと複数の溶接機とを溶接ロボット制御装置に接続したものである。

溶接機Ａ，溶接機Ｂ，溶接機Ｃは、一本の通信ケーブル４を介して溶接ロボット制御装置２に接続され、ワイヤ制御ケーブル６を介してマニピュレータＡ，Ｂ，Ｃに取り付けられたワイヤ送給装置Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ接続されている。また、マニピュレータＡ，マニピュレータＢ、マニピュレータＣは、それぞれロボット制御ケーブル５を介して溶接ロボット制御装置２に接続されている。

マニピュレータは、作業中に人が近づけないように、安全柵や壁に囲われた製造ラインの中に設置される。オペレータは、マニピュレータとは離れた場所に設置された溶接ロボット制御装置により、溶接ロボットの制御を行う。また、溶接機は狭いスペースにまとめて設置されることが多い。

各機器を設置し、各機器間をケーブルで接続するハード的な接続の後、各機器の制御を行うためのソフト的な接続のために、オペレータは溶接ロボット制御装置のティーチペンダントから、
（ａ）接続されている溶接機の台数
（ｂ）溶接機番号と溶接機の機種、定格との対応付け
（ｃ）溶接機とマニピュレータの対応関係
（ｄ）溶接機に接続されているワイヤ送給装置の種別
などの情報を手入力し溶接機の接続状態を設定する。

次に、オペレータは、ティーチペンダントに表示された、溶接ロボット制御装置に予め記憶されている多くの設定ファイルの中から、使用する溶接モード（溶接機の機種、定格、溶接ワイヤの材質及びワイヤ径、ガスの種別、溶接法）に合わせた設定ファイルの選択を行う。設定ファイルは、溶接モードにより異なる溶接制御パラメータが記録されたファイルであり、各溶接モードに応じた溶接特性を定義したり、オペレータが教示時に入力する溶接施工条件の推奨値を初期値として算出表示したりすることに利用される。

溶接ロボット制御装置は、入力された（ａ）〜（ｄ）の情報（以下、「溶接機接続情報」という。）および選択された設定ファイルの情報を基に、必要な溶接制御パラメータを選択する。また、溶接作業において、溶接ロボット制御装置は溶接機とマニピュレータの対応関係の情報を基に、互いに接続された溶接機とマニピュレータとの同期制御を行う。例えば、溶接機ＡとマニピュレータＡとが対応しているとすると、溶接ロボット制御装置は、マニピュレータＡに指示を出してマニピュレータＡの先端に設けられた溶接トーチの先端を溶接開始点に位置させ、溶接機Ａに溶接開始指示を出してアークを発生させながら、溶接トーチを溶接線方向に移動させるようマニピュレータを制御する。そして、溶接トーチの先端が溶接終了点に到達すると、溶接機Ａにアーク発生を終了させる。

ところで、溶接法の変更をする場合には、溶接機を交換してハード的に再接続したうえで、ソフト的な接続状態の再設定のために溶接機接続情報を再入力しなければならない。生産品種が多品種にわたる場合、それぞれの品種に応じて溶接法が異なり、頻繁にハード的な再接続およびソフト的な接続状態の再設定を行わなければならないが、その都度溶接機接続情報を手入力するのは時間のロスであり、設定ミスの原因ともなる。再設定の省力化として、例えば、特開２００３−１０３３７１号公報には複数の溶接設定を読み出し／書き込み可能なメモリに記憶することが記載されている。

特開２００３−１０３３７１号公報

しかしながら、前記公報に記載の発明においても、初めて溶接機をコントローラ（本願における溶接ロボット制御装置に相当する。）に接続するときには、溶接機が接続された通信ポート番号をオペレータが選択し、溶接設定（本願における溶接機接続情報、溶接制御パラメータ、溶接方法や品種により異なる溶接施工条件に相当する。）を入力しなければならない。一般的に、溶接ロボット制御装置に接続される溶接機の数が多くなるほど、各溶接機についてハード的な接続作業とソフト的な接続作業が必要であるので、全体的な接続作業の時間が長くなり、しかもそれらの作業がオペレータの手作業によるものであれば、人的な設定ミスの機会が増加し、誤設定の可能性が高くなる。

〔溶接機の機種の誤設定〕
最近では、筐体や部品の共通化により、機種の異なる溶接機でも外観で区別するのは難しい上、溶接機は狭いスペースに据え付けられる事が多い。そのために溶接機を識別するための銘板等が隠れてしまうことが多く、据え付け後の溶接機の機種をオペレータが目視で見分けるのは困難になっている。また、拡張機器を内蔵したり外付けすることによって、対応できる溶接法を増やす事ができる溶接機もあり、このような機種を目視で判別することは更に困難になっているので、オペレータが溶接機の機種を間違って入力することがある。例えば、図８の溶接機Ａ，Ｂ，Ｃは狭いスペースに一箇所にまとめて設置されていて、オペレータが目視で機種を判別することは困難である。

〔溶接機番号と溶接機の機種の対応付けの誤設定〕
溶接機の設置時に、オペレータは当該溶接機の溶接機番号設定スイッチにより溶接機番号を設定している。溶接ロボット制御装置は溶接機に指示を行う場合、この溶接機番号で溶接機を指定するようになっている。したがって、溶接ロボット制御装置に溶接機が複数接続されている場合には、溶接機番号と溶接機の機種とを対応付けする情報を入力する必要がある。しかし、溶接ロボット制御装置のティーチペンダントと溶接機は離れた場所に設置されることも多く、このような場合は、オペレータが各溶接機の機種と溶接機番号との対応関係を判別することは難しく、溶接機番号と溶接機の機種の対応付けが誤設定される可能性が高い。また、溶接ロボット制御装置には機種の異なる複数の溶接機が接続可能になされ、すべての溶接機が１本の通信線で接続されるように構成されたものもあり、このような場合は、溶接ロボット制御装置にどの溶接機が接続されているのかを接続ケーブルから判別することもできず、溶接機の機種と溶接機番号との対応付けの情報が誤って入力され易い。例えば、図８において、一本の通信ケーブル４を介して溶接ロボット制御装置２に接続されている溶接機Ａ，Ｂ，Ｃは溶接ロボット制御装置２のティーチペンダントから離れた場所に設置されていて、オペレータがティーチペンダントから溶接機番号と溶接機の機種との対応付けを入力するのは困難である。

〔溶接機とマニピュレータの対応関係の誤設定〕
溶接機とマニピュレータは離れた場所に設置されることが多く、マニピュレータは安全柵や壁で囲われた場所に設置されるので、一度配線をしてしまうと溶接機とマニピュレータとの対応をオペレータが目視で確認することは難しい。このため、オペレータが溶接機の接続状態を設定するときに、溶接機とマニピュレータの対応関係を間違って入力してしまうことがある。例えば、図８において、マニピュレータＡ，Ｂ，Ｃが安全柵で囲われた製造ライン上に設置されているとき、各マニピュレータが離れた場所にまとめて設置してあるどの溶接機と接続されているかをオペレータが目視で確認することは困難である。

以上のように、溶接機の機種や溶接機とマニピュレータの対応関係などについて間違った設定が入力されてしまった場合、各溶接機で正しい溶接動作が行われないので、再度設定し直さなければならないが、オペレータが間違った箇所を探して誤設定を正しい内容に修正するには相当の時間を要する。

また、設定ファイルを選択する際に表示される設定ファイルの数が多く、接続されている周辺機器によっては実際には使用できない設定ファイルも表示されているため（例えば、ワイヤ送給装置にはφ１．２の軟鋼ソリッドワイヤ用の送給ロールが取り付けられていても、他のワイヤを使用するときの設定ファイルも表示される。）、目的の設定ファイルを見つけるのが難しい。

本願発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、溶接機の接続状態の設定において、情報を自動収集することで手入力を減らして設定ミスを削減し、また、収集した情報から条件に合う設定ファイルを選択して表示する溶接ロボットシステムを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

本願発明によって提供される溶接ロボットシステムは、先端に溶接トーチを備えるとともに、この溶接トーチに溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置を備えた１又は２以上のマニピュレータと、前記ワイヤ送給装置が制御ケーブルによって接続され、この制御ケーブルを通じて送給制御信号を送信することにより前記ワイヤ送給装置のワイヤ送給動作を制御するとともに、前記溶接ワイヤを溶融して溶接対象物の溶接を行わせる１又は２以上の溶接機と、前記１又は２以上のマニピュレータと前記１又は２以上の溶接機とが接続された溶接ロボット制御装置とを備え、前記マニピュレータ、前記溶接機及び前記ワイヤ送給装置で構成される１又は２以上の溶接ロボットの溶接動作が前記溶接ロボット制御装置によって制御される溶接ロボットシステムにおいて、前記ワイヤ送給装置は、前記溶接ロボット制御装置に信号ケーブルによって接続され、前記溶接ワイヤの送給動作に基づいて所定の信号を検出し、その検出信号を前記信号ケーブルを通じて前記溶接ロボット制御装置に伝送する信号検出手段を備え、前記溶接ロボット制御装置は、各溶接機に対応する前記ワイヤ送給装置の送給動作を行わせる送給動作制御手段と、前記送給動作制御手段による前記ワイヤ送給装置の送給動作によって前記検出信号を伝送してきた前記信号ケーブルを特定することで、各溶接機に対応するワイヤ送給装置を特定し、各溶接機毎に前記溶接ロボットの構成を設定する設定手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このような構成によれば、溶接機とワイヤ送給装置との対応関係が自動的に収集されるので、手入力の手間が省けるうえに、溶接ロボット制御装置に複数のワイヤ送給装置と溶接機が接続されていても、実際の配線を基に接続情報を取得するので接続関係を間違えることがない。

また、請求項１に記載の溶接ロボットシステムにおいて、前記信号検出手段は、前記ワイヤ送給装置が送給する溶接ワイヤの種類を表す信号を検出し、前記設定手段は、前記溶接ロボットの構成に対応付けて、伝送された検出信号に基づく溶接ワイヤの種類を設定することを特徴とする（請求項２）。また、請求項１又は２に記載の溶接ロボットシステムにおいて、前記ワイヤ送給装置は、前記溶接ワイヤを前記溶接トーチに送り出す送給ロールを備え、前記信号検出手段は、前記送給ロールに設けられた前記溶接ワイヤの種類を示すマークと、前記送給ロールの回転によって前記マークを読み取り、当該マークに基づく信号を出力する読取手段とからなることを特徴とする（請求項３）。

このような構成によれば、送給ロールに設けられたマークが読み取られて、マークに基づく信号が溶接ロボット制御装置に送信される。

また、請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接ロボットシステムにおいて、前記溶接ロボット制御装置は、複数の項目によって特定される溶接モードに対応して設定され、各溶接モードの溶接制御パラメータが予め設定された複数のファイルと、各溶接機に機種の情報を要求し、当該機種の情報を取得する機種情報取得手段と、前記機種情報取得手段によって取得された各溶接機の機種情報と、各溶接機に対応するワイヤ送給装置から取得した溶接ワイヤの種類とから、前記複数のファイルのうち、前記設定手段で設定された各溶接機に対応する溶接ロボットが実行可能なファイルを抽出するファイル抽出手段と、前記ファイル抽出手段によって抽出されたファイルを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする（請求項４）。

このような構成によれば、請求項１で自動収集された情報に加え、溶接機の機種の情報が、自動的に収集されるので、更に手入力の手間が省かれる。また、たくさん有る設定ファイルの中から、得られた情報に合った設定ファイルが選択されて表示されるので、目的の設定ファイルを選びやすくなる。

また、請求項４に記載の溶接ロボットシステムにおいて、前記表示手段は、前記溶接ロボット制御装置に着脱可能に接続されるティーチペンダントであることを特徴とする（請求項５）。

このような構成によれば、選択された設定ファイルがティーチペンダントに表示される。

本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本願発明に係る溶接ロボットシステムの溶接ロボット制御装置と溶接ロボットと溶接機を説明するための構成図であり各１台ずつが接続された構成図である。この溶接ロボットシステムでは、溶接ロボットに設けられた溶接トーチによってワーク（被溶接物）Ｗに対して溶接が行われる。溶接ロボットシステムは、溶接ロボット１と、溶接ロボット制御装置２と、溶接機３とによって大略構成されている。溶接ロボット制御装置２は、通信ケーブル４により溶接機３と接続されている。図１では、溶接ロボット制御装置２に溶接ロボット１と溶接機３がそれぞれ1台ずつ接続されている例を示している。

溶接ロボット１は、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行うものであり、マニピュレータ１１、ワイヤ送給装置１２、コイルライナ１３、溶接トーチ１４、溶接ワイヤ１５によって大略構成されている。

マニピュレータ１１は、フロア等の適当な箇所に固定されるベース部材１１１と、それに複数の軸を介して連結された複数のアーム１１２と、複数のアーム１１２の両端又は片端に設けられた複数の駆動モータ（サーボモータ）１１３（一部図示略）とによって構成されている。マニピュレータ１１は、ロボット制御ケーブル５によって溶接ロボット制御装置２と接続されている。

各アーム１１２に設けられた駆動モータ１１３は、溶接ロボット制御装置２からロボット制御ケーブル５により送信される駆動信号によって回転駆動され、この各駆動モータ１１３が回転駆動されることにより、各アーム１１２が変位し、結果的に溶接トーチ１４が上下前後左右に移動可能とされる。

ワイヤ送給装置１２は、マニピュレータ１１の上部に設けられている。ワイヤ送給装置１２は、溶接トーチ１４に対して溶接ワイヤ１５を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置１２は、ワイヤ制御ケーブル６によって溶接機３と接続され、信号ケーブル７によって溶接ロボット制御装置２に接続されている。なお、信号ケーブル７は、ロボット制御ケーブル５と束ねられて供に溶接ロボット制御装置２からマニピュレータ１１に接続されていて、マニピュレータ１１内の配線を介してワイヤ送給装置１２に接続されている。ワイヤ送給装置１２は、設置されている送給モータ１２３により種別（例えば、駆動方式、モータ種別、定格、送給ロール数等）が異なり、制御方法も違ってくる。

図２（ａ）はワイヤ送給装置１２の内部構成を示す図である。ワイヤ送給装置１２は、送給ロール１２１、押付ロール１２２、送給モータ１２３、読み取りセンサ１２４、駆動軸１２５、軸１２６によって大略構成されている。図２（ｂ）もワイヤ送給装置１２の内部構成を示す図であり、図２（ａ）のＡの方向から見たものである。

送給ロール１２１は、ワイヤ送給装置１２内部の上方に設置され、押付ロール１２２は、送給ロール１２１との間に溶接ワイヤ１５を挟持するべく送給ロール１２１の下側に設置されている。送給ロール１２１は、送給モータ１２３の駆動軸１２５に固着され、この送給モータ１２３の回転により回転駆動される。一方、押付ロール１２２は、ワイヤ送給装置１２の本体に設けられた軸１２６に回転可能に取り付けられている。読み取りセンサ１２４は送給ロール１２１と送給モータ１２３の間に設置されている。

送給ロール１２１及び押付ロール１２２は、略同一の円盤形状をなし、金属や硬質の樹脂などで作成されている。送給ロール１２１の外周面の周方向には、溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径に合わせたワイヤガイド溝１２１ａが設けられている。一方、押付ロール１２２の外周面にはワイヤガイド溝は設けられていない。溶接ワイヤ１５は、送給ロール１２１のワイヤガイド溝１２１ａと押付ロール１２２の外周面との間で挟持され、送給ロール１２１が、例えば、図２（ａ）において時計周りに回転することにより左側に送り出される。

送給ロール１２１の背面（送給モータ１２３側の面）の中心から等距離の位置、すなわち同心円上には、当該送給ロール１２１を識別するための識別溝１２１ｂが設けられている。送給ロール１２１に設けられたワイヤガイド溝１２１ａは、溶接ワイヤの材質及びワイヤ径に合わせて設けられているので、使用される溶接ワイヤ１５により対応する送給ロールは決まっている。逆に言えば、ワイヤ送給装置１２に取り付けられた送給ロール１２１によって当該ワイヤ送給装置１２によって給送される溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径が決定される。したがって、送給ロール１２１の識別溝１２１ｂは、当該送給ロール１２１が適用可能な溶接ワイヤ１５の情報を記録したもので、この情報を読み取りセンサ１２４で読み取ることにより、ワイヤ送給装置１２によって送給される溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径が識別できるようにするものである。なお、送給ロール１２１は、溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径の種類に応じて複数種類が用意され、種類の異なる送給ロール１２１間では識別溝１２１ｂのパターンが相互に相違することは言うまでもない。

押付ロール１２２は、図示しないスプリングなどにより送給ロール１２１に押し付けられ、送給ロール１２１との間で溶接ワイヤ１５を挟持する。

送給モータ１２３は、溶接機３からワイヤ制御ケーブル６を介して送信される制御信号によって回転駆動が制御され、駆動軸１２５を介して送給ロール１２１を回転させる。

読み取りセンサ１２４は、マイクロスイッチによる接触センサであり、スイッチをいれるためのレバーを有し、送給ロール１２１の背面に設けられた識別溝１２１ｂを読み取るもので、読み取ったパルス信号を信号ケーブル７を介して溶接ロボット制御装置２に送信する。レバーは、送給ロール１２１の識別溝１２１ｂが形成された面（以下、「溝面」という。）には達するが、識別溝１２１ｂの底面には達しない長さを有している。レバーの先端が溝面に位置しているときには、レバーが押されてスイッチが入り、ローレベルの信号が出力され、レバーの先端が識別溝１２１ｂに位置しているときには、レバーは押されずにスイッチが入らず、ハイレベルの信号が出力される。

本実施形態では、読み取りセンサ１２４に接触センサを用いているが、光センサや電界又は磁界の変化を検出するセンサを用いてもよいし、送給ロール１２１にバーコードを設けて光センサで読み取るようにしてもよい。

例えば、識別溝１２１ｂの読み取りに反射型光センサを用いる場合、識別溝１２１ｂの底面を反射した光は光センサの受光面に到達するが、溝面を反射した光は反射角の相違により光センサの受光面に到達しないので、その受光量を２値化することにより、読み取りセンサ１２４が溝面に位置しているときには、ローレベルの信号が出力され、読み取りセンサ１２４が識別溝１２１ｂに位置しているときには、ハイレベルの信号が出力される。また、識別溝１２１ｂの読み取りに電界センサ又は磁界センサを用いる場合、読み取りセンサ１２４が溝面に位置しているときと、識別溝１２１ｂに位置しているときとで読み取りセンサ１２４の周囲に発生している電界又は磁界が変化する（導体が近接することにより、電界又は磁界が乱されて変化する）ので、この変化を２値化することにより、読み取りセンサ１２４が溝面に位置しているときには、ローレベルの信号が出力され、読み取りセンサ１２４が識別溝１２１ｂに位置しているときには、ハイレベルの信号が出力される。

図３は、読み取りセンサ１２４から出力されるパルス信号のパターンを説明するための図である。

図３（ａ）は、同一長の識別溝１２１ｂが等間隔で３本設けられた送給ロール１２１と読み取りセンサ１２４との初期位置Ｓにおける位置関係を示す図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の状態から送給ロール１２１を反時計回り（矢印Ｒの方向）に回転した場合に読み取りセンサ１２４から出力されるパルス信号のパターンを示す図である。送給ロール１２１がＴ（秒）／回の回転速度で回転すると、読み取りセンサ１２４からは同図（ｂ）に示すパルス信号が出力される。同図（ｂ）のパルス（ア），（イ），（ウ）はそれぞれ同図（ａ）の識別溝（ア），（イ），（ウ）の検出位置に対応している。同図（ａ）に示す識別溝１２１ｂの例は、３本の同一長の識別溝１２１ｂが等間隔で設けられているので、パルス（ア），（イ），（ウ）の幅（すなわち、ハイ期間Ｔhigh）は同一で、かつ、パルス間隔（すなわち、ロー期間Ｔlow）も同一である。従って、読み取りセンサ１２４からは送給ロール１２１の回転速度に応じて周波数は変化するが、デューティ比（Ｔhigh／（Ｔhigh＋Ｔlow））が一定のパルス信号が出力されることになる。

図３（ｃ）は、同図（ａ）おいて、識別溝１２１ｂのパターンを、２本の長い識別溝１２１ｂ（ア），１２１ｂ（ウ）と２本の短い識別溝１２１ｂ（イ），１２１ｂ（エ）とを等間隔で交互に配置したパターンに変更した図であり、同図（ｄ）は、同図（ｃ）の状態から送給ロール１２１を反時計回り（矢印Ｒの方向）に回転した場合に読み取りセンサ１２４から出力されるパルス信号のパターンを示す図である。なお、長い識別溝１２１ｂ（ア），１２１ｂ（ウ）の長さは相互に同一であり、短い識別溝１２１ｂ（イ），１２１ｂ（エ）の長さも相互に同一である。送給ロール１２１がＴ（秒）／回の回転速度で回転すると、読み取りセンサ１２４からは同図（ｄ）に示すパルス信号が出力される。同図（ｄ）のパルス（ア），（イ），（ウ），（エ）はそれぞれ同図（ｃ）の識別溝（ア），（イ），（ウ），（エ）の検出位置に対応している。同図（ｃ）に示す識別溝１２１ｂの例は、長い識別溝１２１ｂと短い識別溝１２１ｂとが等間隔で交互に設けられているので、読み取りセンサ１２４から出力されるパルス信号は、同図（ｄ）の期間Ｔ’におけるパルス信号を基本パターンとし、この基本パターンが繰り返されたパルス信号となる。なお、同図（ｃ）の例においても、読み取りセンサ１２４からは送給ロール１２１の回転速度に応じて周波数は変化するが、基本パターンにおけるパルス（ア），（イ）の部分のデューティ比（Ｔhigh／（Ｔhigh＋Ｔlow））はそれぞれ変化しないことは同じである。

図1に戻って、コイルライナ１３は、ワイヤ送給装置１２が送り出した溶接ワイヤ１５を溶接トーチ１４に導くものである。

溶接トーチ１４は、マニピュレータ１１の最も先端側に設けられたアーム１１２の先端部に設けられている。溶接トーチ１４は、溶加材としての例えば直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１５をワークＷの所定の溶接位置に導くものである。なお、溶接ワイヤ１５のワイヤ径は溶接の条件によって異なり、ワイヤ送給装置１２にセットされる送給ロール１２１によって決定される。

溶接ワイヤ１５は、溶接トーチ１４から外部に突出して消耗電極として機能する。すなわち、溶接ワイヤ１５とワークＷにはそれぞれ溶接機３から電圧印加用の電源ケーブル８，９が接続されており、溶接機３によって溶接ワイヤ１５の先端とワークＷとの間に高電圧を印加してアークを発生させ、そのアークの熱で溶接ワイヤ１５を溶融させることにより、ワークＷに対して溶接が施される。

溶接ロボット制御装置２は、溶接ロボット１の動作を制御するためのものである。溶接ロボット制御装置２は、予め記憶されている制御ソフトウェア及び図示しないエンコーダからの現在位置情報等に基づいて、溶接ロボット１の各駆動モータ１１３の駆動を制御して、溶接トーチ１４をワークＷの所定の溶接点に移動させる。また、溶接ロボット制御装置２は、通信ケーブル４を介して溶接機３と通信をすることにより当該溶接機３と同期を取り、例えば、溶接の開始や終了、出力電圧などの指示を行う。また、溶接ロボット制御装置２は、溶接機３にワイヤ送給装置１２の制御の指示も行う。また、溶接ロボット制御装置２は、溶接ロボットシステムを設置する際の設置作業において、溶接機接続情報と溶接ワイヤ情報（溶接ワイヤの材質及びワイヤ径）を自動収集し、収集した情報により、後述する設定ファイルを選択して表示する。なお、溶接機接続情報と溶接ワイヤ情報の自動収集の具体的な動作については後述する。

図４は、溶接ロボット制御装置２の内部構成及びその周辺装置を示すブロック図である。溶接ロボット制御装置２は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３、タイマ（ＴＩＭＥＲ）２４、ハードディスク２５、ティーチペンダントＩ／Ｆ２６、操作ボックスＩ／Ｆ２７、及びサーボドライバＩ／Ｆ２８を備えており、各部はバス（ＢＵＳ）３１によって相互に接続されている。

ティーチペンダントＩ／Ｆ２６には、ティーチペンダント３３が接続され、操作ボックスＩ／Ｆ２７には、操作ボックス３４が接続されている。また、サーボドライバＩ／Ｆ２８には、溶接ロボット制御装置２の内部に設けられた６つのサーボドライバ３５が接続され、サーボドライバ３５には、溶接ロボット１に設けられた６つの駆動モータ１１３がそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ２１は、本溶接ロボット制御装置２の制御中枢となるものであり、教示された作業プログラム、ティーチペンダント３３や操作ボックス３４からの操作信号、あるいは図示しないエンコーダからの現在位置情報等に基づいて、所定のデータ処理を行い、バス３１及びサーボドライバＩ／Ｆ２８を介してサーボドライバ３５に動作指令を与える。これにより、駆動モータ１１３が回転駆動され、溶接トーチ１４が移動される。また、ＣＰＵ２１は、溶接機接続情報と溶接ワイヤ情報を取得し、得られた情報から後述する設定ファイルを選択して、ティーチペンダント３３の表示装置３３ａに表示する。

ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２１に対して作業領域を提供するものであり、計算データ等を一時的に記憶する。

ＲＯＭ２３は、溶接ロボット１の動作を制御するための制御ソフトウェアを格納するものである。

ハードディスク２５は、溶接ロボット１の溶接作業が教示された作業プログラム、この作業プログラムの実行条件を示すデータ、制御定数を示すデータ等を格納するものである。また、後述する設定ファイルを格納している。

タイマ２４は、予め定められた定期時刻ごとに同期信号をＣＰＵ２１に対して発生するものである。同期信号は、ＣＰＵ２１がサーボドライバ３５に対して動作指令信号を出力する際の更新タイミングとして用いられる。

ティーチペンダントＩ／Ｆ２６は、ティーチペンダント３３とのインターフェースを司るものである。ティーチペンダント３３は、例えば表示装置３３ａとキーボード３３ｂとを有し、溶接ロボット１の動作を手動で行う際にユーザによって操作されるものである。ＣＰＵ２１は、このティーチペンダント３３からの操作信号を受け取ることにより所定のデータ処理を行うとともに、ティーチペンダント３３に対して表示データを送ることにより、操作情報を表示させる。また、ティーチペンダント３３は、キーボード３３ｂより溶接機接続情報の設定モードへの切替が入力されたときには、自動取得した情報により選択された設定ファイルを表示装置３３ａに表示する。

操作ボックスＩ／Ｆ２７は、操作ボックス３４とのインターフェースを司るものである。操作ボックス３４は、自動運転モード又は手動モードの選択、起動、開始、停止等の各種操作をユーザによって可能にするものである。ＣＰＵ２１は、この操作ボックス３４からの操作信号を受け取ることにより所定のデータ処理を行う。

サーボドライバＩ／Ｆ２８は、サーボドライバ３５とのインターフェースを司るものである。サーボドライバ３５は、ＣＰＵ２１からの動作指令信号に基づいて、６つの駆動モータ１１３をそれぞれ駆動制御するものである。複数のマニピュレータ１１を制御するために、サーボドライバ３５は複数設置されているが、図４では省略されている。設置されているサーボドライバ３５の数だけマニピュレータ１１を制御できる。また、各サーボドライバ３５の出力ポートには番号が割り当てられていて、出力ポートに接続されたマニピュレータ１１のマニピュレータ番号となる。

図１に戻って、溶接機３は、図示しない溶接電源を備えており、溶接電源は電源ケーブル８，９を介して溶接トーチ１４とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧を供給するものである。また、溶接機３は、所定のタイミングで、又は溶接ロボット制御装置２からの指示によりワイヤ送給装置１２の送給モータ１２３を駆動させる機能も有している。溶接機３は電源を入れられたときに、接続されているワイヤ送給装置１２の種別情報（例えば、駆動方式、モータ種別、定格、送給ロール数等）を接続されているコネクタの違いにより認識して取得している。また、溶接機３に内蔵されている制御ソフトウェアには、溶接機３の機種に関する情報が組み込まれている。よって、溶接ロボット制御装置２から通信ケーブル４を介して問い合わせがあった場合、溶接機３の機種と接続されているワイヤ送給装置１２の種別の情報を返信することができる。なお、電源が入れられていない場合は情報を返信することができないので、当該溶接機３は接続されていないものと判断される。

図５は、溶接ロボット制御装置２のハードディスク２５に保管されている設定ファイルの一部である。設定ファイルは、溶接機の機種、定格、使用される溶接ワイヤの材質及びワイヤ径、ガス種別、溶接法により異なる溶接制御パラメータが記録されたファイルであり、各溶接モードに応じた溶接特性を定義したり、オペレータが教示時に入力する溶接施工条件の推奨値を初期値として算出表示したりすることに利用される。言い換えると、オペレータが設定ファイルの中から上記した溶接機の機種、定格等の使用環境に応じた設定ファイルを選択すると、溶接ロボット制御装置２は設定ファイルに基づいて溶接特性を設定する。また、教示時においては、設定ファイルに基づいて溶接施工条件の推奨値を算出してティーチペンダントの表示装置３３ａに表示させる。表示された推奨値を基にオペレータはティーチペンダントのキーボード３３ｂを介して溶接ロボット制御装置２に溶接施工条件を入力する。

設定ファイルは溶接機の機種、定格、使用される溶接ワイヤの材質及びワイヤ径、ガス種別、溶接法ごとに存在し、オペレータは１００種類以上の設定ファイルから選択しなければならないこともあった。本願発明は、自動収集された情報に該当する設定ファイルだけを選択して表示させることで、オペレータが目的の設定ファイルを選択し易くしている。例えば、図５の設定ファイルにおいては、溶接機の機種がＡ、ワイヤ材質が軟鋼ソリッド、ワイヤ径がφ１．２との情報が自動収集された場合、設定ファイルNo.３，No.５０，No.５１のみが表示される。オペレータは、表示された３つの設定ファイルからガス種別、溶接法が該当する設定ファイルを選択すればいいので、設定ファイルの選択作業が簡単になる。

図６は、本願発明に係る溶接ロボットシステムを示す構成図であり、溶接ロボット制御装置に複数の溶接ロボットと複数の溶接機とを接続したものである。

溶接機Ａ，溶接機Ｂ，溶接機Ｃは、一本の通信ケーブル４を介して溶接ロボット制御装置２に接続され、ワイヤ制御ケーブル６を介してマニピュレータＡ，Ｂ，Ｃに取り付けられたワイヤ送給装置Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ接続されている。溶接機Ａ，溶接機Ｂ，溶接機Ｃには、例えば、「１」，「２」，「３」などの溶接機番号がそれぞれに割り当てられている。溶接機番号は、溶接ロボット制御装置２に接続された複数の溶接機Ａ，Ｂ，Ｃを識別するための番号である。溶接ロボット制御装置２は溶接機番号により制御対象の溶接機を特定し、溶接機番号を指定して制御指令を出力することにより各溶接機Ａ，Ｂ，Ｃの溶接動作を制御する。

また、マニピュレータＡ，マニピュレータＢ、マニピュレータＣは、それぞれロボット制御ケーブル５を介して溶接ロボット制御装置２に接続され、その接続する溶接ロボット制御装置２の出力ポートに割り当てられた番号により、例えば、「１」，「２」，「３」などのマニピュレータ番号がそれぞれに割り当てられている。マニピュレータ番号も溶接機番号と同様の機能を果たすものである。溶接ロボット制御装置２はマニピュレータ番号により制御対象のマニピュレータを特定し、マニピュレータ番号を指定して制御指令を出力することにより各マニピュレータＡ，Ｂ，Ｃの溶接動作を制御する。

また、ワイヤ送給装置Ａ，ワイヤ送給装置Ｂ，ワイヤ送給装置Ｃは、それぞれ信号ケーブル７を介して溶接ロボット制御装置２に接続されている。なお、信号ケーブル７は、それぞれロボット制御ケーブル５と束ねられて供に溶接ロボット制御装置２から各マニピュレータＡ、Ｂ、Ｃに接続されていて、各マニピュレータ内の配線を介してワイヤ送給装置１２に接続されている。

溶接ロボット制御装置２は、溶接機接続情報の設定モードへの切替が行われたときに、接続されている溶接機の台数とそれぞれの溶接機の機種、定格、各溶接機に対応しているマニピュレータのマニピュレータ番号とワイヤ送給装置の種別、各溶接機に使用される溶接ワイヤの材質及びワイヤ径の情報を取得し、取得した情報により溶接機番号ごとに設定ファイルを絞り込んで表示する。オペレータは、表示された設定ファイルから使用するガス種別と溶接法を選択して設定ファイルを特定する。

また、溶接ロボット制御装置２は溶接作業において、取得した溶接機とマニピュレータの対応情報に従って、対応する溶接機とマニピュレータを同期させて溶接指示を出す。例えば、溶接機ＡとマニピュレータＡとが対応しているとすると、溶接ロボット制御装置２は、マニピュレータＡに指示を出してマニピュレータＡの先端に設けられた溶接トーチ１４の先端を溶接開始点に位置させ、溶接機Ａに溶接開始指示を出してアークを発生させながら、溶接トーチ１４を溶接線方向に移動させるようマニピュレータＡを制御する。そして、溶接トーチ１４の先端が溶接終了点に到達すると、溶接機Ａにアーク発生を終了させる。

次に、溶接ロボット制御装置２が溶接機接続情報および溶接ワイヤ情報を取得し、表示する設定ファイルを選択する処理手順について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。

図７は、溶接ロボット制御装置２が溶接機接続情報および溶接ワイヤ情報を取得し、表示する設定ファイルを選択する処理手順についてのフローチャートである。このフローチャートは、マニピュレータ、溶接機、ワイヤ送給装置の設置、電気的配線などのハード的な接続をした後の、ソフト的な接続状態の設定を自動的に行い、自動収集した情報を基に条件に該当する設定ファイルを選択して表示するためのものである。

オペレータが溶接機接続情報の設定モードへの切替を行うことで溶接機接続情報の取得処理が開始される。

まず、溶接機番号のカウンタｎが１に初期化され、溶接機の台数をカウントするカウンタｍが０に初期化される（Ｓ１）。

次に、ｎが溶接機番号の最大値を超えたか否かが判別される（Ｓ２）。超えていないと判別されると（Ｓ２：ＮＯ）、溶接機番号ｎの溶接機３に、機種、定格、拡張機器の有無、当該溶接機３に接続されているワイヤ送給装置１２の種別の問い合わせが行われる（Ｓ３）。溶接機番号の最大値とは、溶接機３の溶接機番号設定スイッチで設定できる番号の最大値である。

規定時間が経過するまで待って（Ｓ４）、溶接機３からの返信があったか否かが判別さ
れる（Ｓ５）。返信があった場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、複数の返信があったか否かが判別される（Ｓ６）。複数の返信がなかった場合（Ｓ６：ＮＯ）、返信された溶接機３の機種が、溶接ロボット制御装置２が認識しているものであったか否かが判別される（Ｓ７）。溶接機３の機種が認識しているものであった場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、番号ｎに対応させて溶接機３の機種、定格、拡張機器の有無、当該溶接機３に接続されているワイヤ送給装置１２の種別が記憶される（Ｓ８）。溶接ロボット制御装置２が認識していない溶接機３の機種とは、例えば、溶接ロボット制御装置２に予め設定ファイルが記憶されていない溶接機３の機種である。この場合、当該溶接機３に関しては溶接機接続情報の自動収集は行われず設定ファイルも設定されていないので、溶接機接続情報及び溶接制御パラメータを手入力しなければならない。

次に、溶接機台数カウンタｍが１増加され（Ｓ９）、溶接機番号カウンタｎが１増加され（Ｓ１０）、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２からステップＳ１０までの処理が溶接機番号の最大値まで繰り返され、各溶接機番号の溶接機３の機種、定格、拡張機器の有無、当該溶接機３に接続されているワイヤ送給装置１２の種別が取得される。

ステップＳ５において溶接機３からの返信がなかった場合（Ｓ５：ＮＯ）、溶接機３が接続されていないか電源が入っていないので溶接機台数にカウントされず、ステップＳ１０に進む。ステップＳ６において複数の返信があった場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、溶接機番号の設定ミスとしてオペレータにエラーが通知され（Ｓ１１）、溶接機接続情報取得処理が終了される。ステップＳ７において溶接機３の機種が認識しているものでなかった場合（Ｓ７：ＮＯ）、後で手入力を必要とする旨がオペレータに通知され（Ｓ１２）、ステップＳ９に進む。

ステップＳ２においてｎが溶接機番号の最大値を超えたと判別されると（Ｓ２：ＹＥＳ）、すべての溶接機番号について問い合わせが終わったと判断され、ｍが溶接ロボット制御装置２に接続している溶接機３の台数として記憶され（Ｓ１３）、溶接機番号カウンタｎが１に初期化される（Ｓ２０）。

続いて、溶接機番号カウンタｎが溶接機番号の最大値を超えたか否かが判別され（Ｓ２１）、超えていないと判別されると（Ｓ２１：ＮＯ）、溶接機番号ｎの溶接機３が接続されているか否かが判別される（Ｓ２２）。

接続されている場合は（Ｓ２２：ＹＥＳ）、当該溶接機３により、接続されているワイヤ送給装置１２の送給モータ１２３が一定速度で回転させられる（Ｓ２３）。ワイヤ送給装置１２の送給モータ１２３の制御方法は、ワイヤ送給装置１２の種別により異なるが、ステップＳ８で記憶された、溶接機３に接続されているワイヤ送給装置１２の種別の情報に従って制御される。

溶接ロボット制御装置２はワイヤ送給装置１２の読み取りセンサ１２４からマニピュレータ１１の内部配線および信号ケーブル７を介して送信されてくるパルス信号を、すべての信号ケーブル７において監視している。回転させられる送給モータ１２３は1台だけなので、送信されてくるパルス信号が変化する信号ケーブル７は1つだけであり、当該信号ケーブル７に接続されているワイヤ送給装置１２が特定され、当該ワイヤ送給装置１２が設置され、その内部配線により当該信号ケーブル７と当該ワイヤ送給装置１２を接続させているマニピュレータ１１も特定される。また、溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径により使用される送給ロール１２１が異なり、送給ロール１２１に設けられた識別溝１２１ｂは送給ロール１２１ごとにパターンが異なるので、識別溝１２１ｂのパターンを読み取った読み取りセンサ１２４から送信されてきたパルス信号のパターンにより、当該溶接機３に使用される溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径が判別される。

特定されたマニピュレータ１１のマニピュレータ番号と使用される溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径が、溶接機番号ｎに対応して記憶され（Ｓ２４）、溶接機番号カウンタｎが１増加され（Ｓ２５）、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２１からステップＳ２５までの処理が溶接機番号の最大値まで繰り返され、各溶接機番号の溶接機３に対応するマニピュレータ１１のマニピュレータ番号と当該溶接機３に使用される溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径が取得される。

ステップＳ２２において溶接機番号ｎの溶接機３が接続されていない場合は、ステップ２３，２４を飛ばして、ステップＳ２５に進む。ステップ２１においてｎが溶接機番号の最大値を超えたと判別されると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、記憶された情報のうち溶接機３の機種、定格、使用される溶接ワイヤ１５の材質及びワイヤ径の情報から設定ファイルの候補が選択されて、溶接機番号ごとに表示される（Ｓ２６）。オペレータにより選択された設定ファイルＮｏが入力されると、選択された設定ファイルに記録されている溶接制御パラメータが記憶される（Ｓ２７）。

上記のように、本実施形態では、オペレータが溶接機接続情報の設定モードへの切替を行うことで、溶接機接続情報および溶接ワイヤ情報が取得され、取得された情報のうち、溶接機の機種、定格、使用される溶接ワイヤの材質及びワイヤ径により設定ファイルの候補が選択されて、溶接機番号ごとに表示される。オペレータは表示された設定ファイルから、使用するガス種別と溶接法を選択して設定ファイルを特定すればいいので作業が簡単になる。また、自動的に溶接機接続情報が収集されるので、手入力の手間が省かれるうえに、溶接ロボット制御装置に複数のマニピュレータと溶接機が接続されていても、実際の配線を基に接続情報が取得されるので、接続関係が間違えて入力されることがない。

なお、上記実施形態では、溶接機は電源を入れられたときに、接続されているワイヤ送給装置の種別情報を取得しているだけだが、取得されたワイヤ送給装置の種別情報と溶接機の機種情報などを溶接ロボット制御装置に送信するようにしてもよい。溶接機が送信した情報を受信した溶接ロボット制御装置は、当該溶接機に、接続されているワイヤ送給装置の送給モータを駆動させ、読み取りセンサから信号ケーブルを介して送信されてきた情報により溶接ワイヤの材質及びワイヤ径の情報を得て、情報が送られてきた信号ケーブルにより当該溶接機に対応するマニピュレータ番号を得る。溶接機接続情報などが未設定であれば、得られた情報を記憶し、設定済みであれば設定されている情報と得られた情報とを比較して相違があればオペレータに再設定するか否かを確認する。このようにすれば、溶接機が新たに接続されたときや、接続されている溶接機が変更されたときに、設定モードへの切替が行われなくても、自動的に溶接機接続情報が収集され設定される。

また、上記実施形態では、溶接機とマニピュレータの対応の情報を得るために、ワイヤ送給装置の読み取りセンサからの送信信号を利用しているが、溶接機からの制御指示によって変化する、ワイヤ送給装置から出力される信号であれば何でもよい。例えば、送給モータのエンコーダフィードバックやモータ電流でもよい。また、その場合、溶接ワイヤの材質及びワイヤ径の情報は、オペレータが溶接ロボット制御装置のティーチペンダントから手入力してもよい。

また、上記実施形態では、溶接機が、接続されているコネクタの違いによりワイヤ送給装置の種別情報を得ているが、種別の違うワイヤ送給装置が同一のコネクタに接続されるような場合は、電気的な接続の差異から接続されているワイヤ送給装置の種別を識別してもよいし、予めオペレータが溶接機に設けられているスイッチにより設定してもよい。また、溶接ロボット制御装置のティーチペンダントから手入力してもよい。

本願発明に係る溶接ロボットシステムの溶接ロボット制御装置と溶接ロボットと溶接機を説明するための構成図であり各１台ずつが接続された構成図である。 ワイヤ送給装置の内部構成を示す図である。 読み取りセンサから出力されるパルス信号のパターンを説明するための図である。 溶接ロボット制御装置の内部構成及びその周辺装置を示すブロック図である。 溶接ロボット制御装置のハードディスクに保管されている設定ファイルの一部である。 本願発明に係る溶接ロボットシステムを示す構成図であり、溶接ロボット制御装置に複数の溶接ロボットと複数の溶接機とを接続したものである。 溶接ロボット制御装置が溶接機接続情報および溶接ワイヤ情報を取得し、表示する設定ファイルを選択して表示する処理手順についてのフローチャートである。 従来の溶接ロボットシステムを示す構成図であり、溶接ロボット制御装置に複数のマニピュレータと複数の溶接機とを接続したものである。

１ 溶接ロボット
１１ マニピュレータ
１２ ワイヤ送給装置
１２１ 送給ロール
１２２ 押付ロール
１２３ 送給モータ
１２４ 読み取りセンサ
１２５ 駆動軸
１４ 溶接トーチ
１５ 溶接ワイヤ
２ 溶接ロボット制御装置
３ 溶接機
４ 通信ケーブル
５ ロボット制御ケーブル
６ ワイヤ制御ケーブル
７ 信号ケーブル
８,９ 電源ケーブル
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 先端に溶接トーチを備えるとともに、この溶接トーチに溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置を備えた１又は２以上のマニピュレータと、
   前記ワイヤ送給装置が制御ケーブルによって接続され、この制御ケーブルを通じて送給制御信号を送信することにより前記ワイヤ送給装置のワイヤ送給動作を制御するとともに、前記溶接ワイヤを溶融して溶接対象物の溶接を行わせる１又は２以上の溶接機と、
   前記１又は２以上のマニピュレータと前記１又は２以上の溶接機とが接続された溶接ロボット制御装置とを備え、
   前記マニピュレータ、前記溶接機及び前記ワイヤ送給装置で構成される１又は２以上の溶接ロボットの溶接動作が前記溶接ロボット制御装置によって制御される溶接ロボットシステムにおいて、
   前記ワイヤ送給装置は、
   前記溶接ロボット制御装置に信号ケーブルによって接続され、前記溶接ワイヤの送給動作に基づいて所定の信号を検出し、その検出信号を前記信号ケーブルを通じて前記溶接ロボット制御装置に伝送する信号検出手段を備え、
   前記溶接ロボット制御装置は、
   各溶接機に対応する前記ワイヤ送給装置の送給動作を行わせる送給動作制御手段と、
   前記送給動作制御手段による前記ワイヤ送給装置の送給動作によって前記検出信号を伝送してきた前記信号ケーブルを特定することで、各溶接機に対応するワイヤ送給装置を特定し、各溶接機毎に前記溶接ロボットの構成を設定する設定手段と
   を備えたことを特徴とする溶接ロボットシステム。
2. 前記信号検出手段は、前記ワイヤ送給装置が送給する溶接ワイヤの種類を表す信号を検出し、
   前記設定手段は、前記溶接ロボットの構成に対応付けて、伝送された検出信号に基づく溶接ワイヤの種類を設定する、
   請求項１に記載の溶接ロボットシステム。
3. 前記ワイヤ送給装置は、前記溶接ワイヤを前記溶接トーチに送り出す送給ロールを備え、
   前記信号検出手段は、前記送給ロールに設けられた前記溶接ワイヤの種類を示すマークと、前記送給ロールの回転によって前記マークを読み取り、当該マークに基づく信号を出力する読取手段とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接ロボットシステム。
4. 前記溶接ロボット制御装置は、
   複数の項目によって特定される溶接モードに対応して設定され、各溶接モードの溶接制御パラメータが予め設定された複数のファイルと、
   各溶接機に機種の情報を要求し、当該機種の情報を取得する機種情報取得手段と、
   前記機種情報取得手段によって取得された各溶接機の機種情報と、各溶接機に対応するワイヤ送給装置から取得した溶接ワイヤの種類とから、前記複数のファイルのうち、前記設定手段で設定された各溶接機に対応する溶接ロボットが実行可能なファイルを抽出するファイル抽出手段と、
   前記ファイル抽出手段によって抽出されたファイルを表示する表示手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接ロボットシステム。
5. 前記表示手段は、前記溶接ロボット制御装置に着脱可能に接続されるティーチペンダントである、請求項４に記載の溶接ロボットシステム。

Images