JP5556974B2 - 溶接線検出方法および産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、例えば隅肉溶接の教示を容易にする溶接線検出方法および産業用ロボットに関するものである。

隅肉溶接の前作業として溶接ロボットに溶接位置を教示する際の溶接線検出方法に関し、溶接用トーチにセンサを設けて溶接位置を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図８Ｃに示すように、溶接心線（溶接ワイヤ）８１が導出された溶接用トーチ８２の外周の一部にセンサ８３を設ける。図８Ａに示すように、Ｙ−Ｚ平面において、隅肉溶接位置Ｐに対し、溶接用トーチ８２が位置された場合、溶接用トーチ８２を溶接心線８１の方向に押し込むと、溶接用トーチ８２に曲げモーメントＭｄが発生する。この曲げモーメントＭｄをセンサ８３が検出する。曲げモーメントＭｄの方向と溶接用トーチ８２の位置との対応関係は、予め溶接ロボットに設定されている。曲げモーメントＭｄの方向から位置を認識した溶接ロボットは、溶接用トーチ８２を隅肉溶接位置Ｐの方向に移動させ、最終的には図８Ｂに示す位置状態となる。図８Ｂの状態では、溶接用トーチ８２には曲げモーメントは発生せず、軸力Ｆｎすなわち溶接心線８１方向の力のみとなる。

特開昭５８−１７６０７８号公報

従来の溶接線検出方法では、軸力検出の回路からの出力がある値以上になるときをもって溶接トーチの移動を停止する。このとき、溶接心線すなわち溶接ワイヤは押し込まれた状態となっており、溶接ワイヤの突き出し長は、本来の溶接に必要な突き出し長より短くなっている。しかし、従来の溶接線検出方法では、この状態を解除する動作はなく、正しい溶接位置を示すことはできない。

また、溶接ロボットに溶接位置を教示する間は、溶接用トーチの曲げモーメントを検出して溶接ロボットが溶接用トーチを常に自動的に動作させる。しかし、溶接ワイヤが溶接ワークに接触しても溶接トーチを自動的に動作させることなく溶接ロボットを動作させたい場合がある。この場合に、溶接用トーチの曲げモーメントを自動的に検出する状態と、溶接用トーチの曲げモーメントを自動的に検出しない状態とを、作業者が簡単に切り替えて使用することができない。

また、操作誤りで溶接心線を溶接対象物に強く押し込む、または、溶接心線または溶接用トーチを溶接対象物にぶつけたとき、溶接心線または溶接用トーチまたは溶接用トーチに設けられたセンサが破損する。

また、溶接用トーチに設けられたセンサは着脱自在ではなく、溶接中には著しく高温である融けた金属が発生し、この金属がセンサに接触することによりセンサが破損する可能性が高い。

また、センサから溶接ロボットへの信号の伝達は、電線による伝達であり、溶接中には著しく高温である融けた金属が発生し、この金属が電線に接触することにより、電線が破損する可能性が高い。

上記課題を解決するために、本発明の溶接線検出方法は、溶接用トーチを有する産業用ロボットによる隅肉溶接の教示時における溶接線検出方法であって、接触子を有する角度センサを取り付けた溶接用トーチを溶接対象物の方向に移動させる第１の移動ステップを有する。本発明の溶接線検出方法は、接触子が溶接対象物に接触した状態の角度情報を産業用ロボットに送る送信ステップと、産業用ロボットが角度情報に基づいて接触子の角度がゼロとなるように溶接用トーチを移動させる第２の移動ステップとを有する。本発明の溶接線検出方法は、第１の移動ステップと送信ステップと第２の移動ステップを繰り返すことにより溶接用トーチが溶接対象物の表面に沿って隅肉部の方向へ移動する繰り返しステップを有する。本発明の溶接線検出方法は、接触子が溶接対象物の隅肉部に到達したときに接触子が接触子の軸方向に押し込まれたことを産業用ロボットに送信することにより産業用ロボットは溶接線上の溶接すべき位置に到達したことを検出する検出ステップを有する。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、検出ステップの後に、溶接用トーチの移動を停止する第１の停止ステップをさらに有する。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、第１の停止ステップの後に、接触子が押し込まれた方向に、接触子が押し込まれた量だけ溶接用トーチを移動させて接触子が押し込まれた状態を解除する解除ステップをさらに有する。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、第１の移動ステップの後であり、送信ステップの前において、接触子が溶接対象物に接触して接触子の角度が所定の角度よりも大きくなると溶接用トーチの移動を停止する第２の停止ステップをさらに有する。また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、第２の停止ステップは、ノーマルモードにおいて行われ、送信ステップと第２の移動ステップと繰り返しステップと検出ステップとは、センサーモードにおいて行われる。第２の停止ステップの後であり、送信ステップの前には、ノーマルモードをセンサーモードに切り替えるモード切替ステップをさらに有する。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、角度センサは、接触子の角度情報や接触子が押し込まれたことを示す情報を出力する角度センサの無線通信部をさらに有する。産業用ロボットは、溶接用トーチを取り付けるマニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、ロボット制御装置と通信を行う教示装置とを有する。ロボット制御装置は、教示装置を介して、または、角度センサから直接、角度センサの無線通信部から出力された情報を得る。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、教示装置は、着脱自在な教示装置の無線通信部をさらに有し、教示装置は教示装置の無線通信部により角度センサが出力した情報を受信し、教示装置は、角度センサから受信した情報をロボット制御装置に送信する。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、第１の移動ステップを、産業用ロボットの制御装置に記憶された動作プログラムに基づいて行う。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、第１の移動ステップを、産業用ロボットに接続された教示装置を用いて作業者が手動で産業用ロボットを動作させることにより行う。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、角度センサは、溶接用トーチに取り付けられていたノズルと給電チップを取り外した状態で、給電チップに替えて溶接用トーチに取り付けられる。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、溶接用トーチに取り付けられる角度センサの外周寸法は、溶接用トーチに取り付けられるノズルの外周寸法以下である。

また、本発明の溶接線検出方法は、上記に加えて、接触子の角度が所定の角度以上になった場合には、溶接用トーチの移動を停止する。

また、本発明の産業用ロボットは、溶接用トーチを取り付けたマニピュレータと、マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、ロボット制御装置と通信を行う教示装置を有する。本発明の産業用ロボットは、隅肉溶接を行う産業用ロボットであって、溶接用トーチには、接触子を有する角度センサが取り付けられ、ロボット制御装置は、角度センサから直接、または、教示装置を介して接触子の角度情報を受け取って処理する制御部を有する。本発明の産業用ロボットは、接触子を有する角度センサを取り付けた溶接用トーチを溶接対象物の方向に移動させる第１の移動ステップを行う。本発明の産業用ロボットは、接触子が溶接対象物に接触した状態の角度情報を角度センサから受け取る受信ステップを行う。本発明の産業用ロボットは、角度情報に基づいて接触子の角度がゼロとなるように溶接用トーチを移動させる第２の移動ステップを行う。本発明の産業用ロボットは、第１の移動ステップと受信ステップと第２の移動ステップを繰り返すことにより溶接用トーチが溶接対象物の表面に沿って隅肉部の方向へ移動する繰り返しステップを行う。本発明の産業用ロボットは、接触子が溶接対象物の隅肉部に到達したときに接触子が接触子の軸方向に押し込まれたことを受信することにより溶接用トーチが溶接線上の溶接すべき位置に到達したことを検出する検出ステップを行う。

以上のように、本発明によれば、溶接用トーチに角度センサを取り付け、角度センサの接触子が溶接対象物に接触した状態の角度情報に基づいて接触子の角度がゼロになるように溶接用トーチを移動させる。これにより、容易に溶接線の検出を行うことができる。

図１Ａは、本発明の実施の形態１におけるロボットシステムの概略構成を示す図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態１における角度センサの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１における溶接位置検出動作の説明図である。 図３は、本発明の実施の形態１における溶接位置検出動作の説明図である。 図４は、本発明の実施の形態１における溶接位置検出動作の説明図である。 図５は、本発明の実施の形態２における教示装置の外観を示す図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態２における溶接用トーチの移動の説明図である。 図６Ｂは、本発明の実施の形態２における溶接用トーチの移動の説明図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態３における溶接用トーチの移動の説明図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態３における教示装置の外観を示す図である。 図８Ａは、従来の溶接用トーチの移動の説明図である。 図８Ｂは、従来の溶接用トーチの移動の説明図である。 図８Ｃは、従来の溶接用トーチの外観を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図１Ａから図７Ｂを用いて説明する。

（実施の形態１）
図１Ａは、ロボットシステムの概略構成を示す図である。図１Ｂは、角度センサの概略構成を示す図である。

図１Ａにおいて、ロボットシステムは主に、産業用ロボット、すなわち、マニピュレータ１０と、ロボット制御装置１１と、教示装置１７を有する。マニピュレータ１０は、複数軸の関節軸を持ち、関節軸はモータ（図示せず）と減速機（図示せず）で構成される。ロボット制御装置１１は、ロボットシステム全体を制御する。教示装置１７は、例えば作業者がマニピュレータ１０を動作させて教示プログラムを作成するためのものである。

教示装置１７は、ロボット制御装置１１との通信の制御等を行う第２のＣＰＵ１９と、外部の機器と無線通信を行うための、教示装置の無線通信部である第２の無線通信部１８とを有する。なお、第２の無線通信部１８は、教示装置１７に対して着脱自在である。

ロボット制御装置１１は、第1のＣＰＵ１２とＲＡＭ１３と駆動部１４と第１の無線通信部１５とＲＯＭ１６とを有する。第1のＣＰＵ１２は、ロボットシステム全体の制御等を行う。ＲＡＭ１３は、作業者が教示した教示プログラムが格納され、随時読み出し／書き込みが可能である。駆動部１４は、マニピュレータ１０が有するモータを制御して溶接用トーチ２１の位置と姿勢を制御する。第１の無線通信部１５は、ロボット制御装置の無線通信部であり、外部の機器と無線通信を行う。ＲＯＭ１６は、ロボット制御装置１１を制御するためのロボット制御プログラムが格納されている読み出し専用メモリである。

マニピュレータ１０には、溶接用トーチ２１が取り付けられている。そして、溶接用トーチ２１には、図１Ｂに示す角度センサ１が取り付けられている。

溶接用トーチ２１は、溶接ワイヤにアーク電圧を印加してアーク発生させるとともに、溶接対象物に溶接ワイヤを供給して連続的にアークを発生させる役割を持つ。通常、溶接用トーチ２１の先端には、溶接ワイヤにアーク電圧を印加するための溶接チップ（図示せず）と、溶接ガスを供給するためのノズル（図示せず）が取り付けられている。そして、溶接用トーチ２１に角度センサ１を取り付ける場合は、溶接チップとノズルを取り外し、これらに替えて角度センサ１を取り付ける。

このとき、角度センサ１を取り付ける前の溶接ワイヤの先端位置と、角度センサ１を取り付けた後の接触子２２の先端位置とは、同じ位置を指し示すように、角度センサ１および接触子２２の寸法が決められている。これは、作業者が教示作業を行う場合、溶接ワイヤの先端が溶接対象物の溶接したい位置を指し示すように教示作業を行うが、角度センサ１を取り付けた場合でも、溶接ワイヤの場合と同じ位置で教示作業が行えることを意図している。

なお、溶接用トーチ２１に取り付けられる角度センサ１の外周寸法は、溶接用トーチ２１に取り付けられるノズルの外周寸法以下となっている。

溶接用トーチ２１に取り付けられた角度センサ１は、図１Ｂに示すように、構成要素として、接触子２２とセンサ部２３と第３のＣＰＵ２４と第３の無線通信部２６とバッテリー２５とを有する。接触子２２は、溶接対象物と接触する。センサ部２３は、接触子２２の角度および押し込み状態を検出する。第３のＣＰＵ２４は、センサ部２３からの情報を読み取る。第３の無線通信部２６は、角度センサの無線通信部であり、第３のＣＰＵ２４が読み取った情報をロボット制御装置１１に送信する。バッテリー２５は、センサ部２３や第３のＣＰＵ２４や第３の無線通信部２６等に電源を供給する。

なお、第３のＣＰＵ２４は、センサ部２３から角度情報を読み取るとともに、第３の無線通信部２６を通じて角度情報をロボット制御装置１１に送信する。

また、ロボット制御装置１１は、角度センサ１から送信される角度情報を受信するための第１の無線通信部１５を有し、ロボット制御装置１１内の第１のＣＰＵ１２は、第１の無線通信部１５を通じて角度情報を読み取る。

次に、図２から図４を用いて、本実施の形態のロボットシステムの動作について説明する。図２から図４は、本実施の形態における溶接位置検出動作の説明図である。

図２において、作業者が教示装置１７を用いて、マニピュレータ１０を動作させて教示作業を行う場合、溶接対象物３０の方向、すなわち、−Ｙ方向に溶接用トーチ２１を移動させる。これを第１の移動ステップとする。マニピュレータ１０には、図１Ａに示す溶接用トーチ２１が取り付けられ、溶接用トーチ２１には図１Ｂに示す角度センサ１が取り付けられている。

なお、接触子２２が溶接対象物３０に接触していないときは、接触子２２は角度θ＝０の状態となり、図１Ｂのセンサ部２３が読み取る角度情報は角度θ＝０となる。第３のＣＰＵ２４は第３の無線通信部２６を通じて角度情報をロボット制御装置１１に送信する。そして、接触子２２が溶接対象物３０に接触し、接触子２２が角度θ＝０の状態から角度が付いた状態、すなわち、角度θがゼロでなく角度θ＝αのとき、センサ部２３の角度情報は、角度θ＝０ではなく、角度θ＝０の状態からの相対角度θ＝αとなる。第３のＣＰＵ２４は第３の無線通信部２６を通じて角度情報である角度θ＝αをロボット制御装置１１に送信する。これを送信ステップとする。

角度センサ１から送信された角度情報である角度θは、ロボット制御装置１１に設けられた第１の無線通信部１５を通じて第１のＣＰＵ１２に受信される。第１のＣＰＵ１２は、受信した角度情報である角度θから、接触子２２の角度がθ＝０となるように溶接用トーチ２１をシフト方向Ｔｚの方向へ移動させる。

溶接用トーチ２１とシフト方向の関係は、角度センサ１をどの方向で溶接用トーチ２１に取り付けるかによる。すなわち、角度センサ１の接触子２２が倒れる方向をＸ−Ｙであらわしたとき、角度情報は同じくＸ−Ｙ情報として入力され、このＸ−Ｙ情報によって接触子２２がどの方向に倒れているかがわかる。この角度センサ１を溶接用トーチ２１に取り付ける方向によって、接触子２２の倒れる方向と、溶接用トーチ２１のシフト方向が一意に決まる。接触子２２が倒れたとき、倒れた状態を解除する方向に、角度センサ１を溶接用トーチ２１に取り付ける必要がある。シフト方向への動作量は、角度センサ１からの入力量に比例して増減する。接触子２２の角度が小さいときは、入力量は小さくなり、シフト方向へのシフト量も小さくなる。一方、接触子２２の角度が大きいときは、入力量は大きくなり、シフト方向へのシフト量も大きくなる。

このとき、作業者は、溶接用トーチ２１を溶接対象物３０の方向、すなわち、−Ｙ方向に移動させる操作を継続している。そのため、この手動動作方向−Ｙ方向への移動と、シフト方向Ｔｚへの移動との合成した移動がＴｎ方向への移動量となる。これを第２の移動ステップとする。

そして、上記第１の移動ステップと、上記送信ステップと、上記第２の移動ステップを繰り返すことにより、溶接用トーチ２１が溶接対象物３０の表面に沿って隅肉部Ｑの方向へ移動する。これを繰り返しステップとする。

なお、接触子２２の倒れる方向と溶接用トーチ２１のシフトする方向は一意に決まっている。そのため、溶接用トーチ２１を隅肉部Ｑの方向へ動作させるためには、作業者が隅肉部Ｑへの方向に対して溶接用トーチ２１を前進角、すなわち、図２に示す、溶接用トーチ２１と溶接対象物３０のなす角度の状態で、溶接用トーチ２１を溶接対象物３０に接触させる必要がある。

そして、図３に示すように、接触子２２が溶接対象物３０の隅肉部Ｑに到達したとき、接触子２２が軸方向に押し込まれた状態となる。この接触子２２が押し込まれた状態を図１Ｂのセンサ部２３が検出し、第３のＣＰＵ２４が第３の無線通信部２６を通じてロボット制御装置１１に送信する。角度センサ１から送信された、接触子２２が押し込まれた状態を示す情報は、ロボット制御装置１１に設けられた第１の無線通信部１５を通じて第１のＣＰＵ１２に受信される。これにより、ロボット制御装置１１は、溶接用トーチ２１が溶接線上の溶接すべき位置に到達したことを検出する。これを検出ステップとする。

ここで、センサ部２３が接触子２２の角度情報を検出する仕組みとしては、例えば、ホール効果を利用したホール素子センサを使用することより接触子２２の位置を検出する仕組みなど、一般的なセンサを使用することができる。

第１のＣＰＵ１２は、受信した接触子２２が押し込まれた状態を示す情報に基づいて、溶接用トーチ２１の移動を停止する。これを第１の停止ステップとする。これにより、溶接対象物３０の隅肉部Ｑの検出、すなわち、溶接線の検出が完了する。この状態で、作業者が、教示装置１７を用いて教示点登録操作を行うことにより、マニピュレータ１０の各関節の角度情報が、位置情報としてロボット制御装置１１のＲＡＭ１３に記憶され、教示点登録処理が完了する。

また、第１のＣＰＵ１２が、受信した接触子２２が押し込まれた状態を示す情報に基づいて溶接用トーチ２１の移動を停止した後、角度センサ１のセンサ部２３は、接触子２２が押し込まれた量Δを検出する。第３のＣＰＵ２４は、押し込まれた量Δをセンサ部２３から読み取り、第３の無線通信部２６を通じて、ロボット制御装置１１に押し込まれた量Δを送信する。ロボット制御装置１１の第１のＣＰＵ１２は、第１の無線通信部１５を通じて押し込まれた量Δを読み取り、駆動部１４を制御してマニピュレータ１０を移動させる。これにより、溶接用トーチ２１を、図４に示す矢印のように、トーチ方向とは反対方向の−Ｔｘ方向に押し込まれた量Δ分だけ移動させる。−Ｔｘ方向への押し込まれた量Δ分の移動が完了したとき、動作を停止する。このとき接触子２２が押し込まれた状態は解除される。これを解除ステップとする。

以上のように、本実施の形態によれば、角度センサ１からの角度情報に基づいて、接触子２２の角度がゼロとなるように、ロボット制御装置１１がマニピュレータ１０を制御して溶接用トーチ２１を移動させる。これにより、容易に溶接線の検出を行うことができる。

なお、上記では、角度センサ１からの角度情報を、ロボット制御装置１１の第１の無線通信部１５を介してロボット制御装置１１の第１のＣＰＵ１２に取り込む例を示した。しかし、教示装置１７が第２の無線通信部１８を有し、教示装置１７内の第２のＣＰＵ１９は、第２の無線通信部１８を通じて角度情報を読み取るとともに、ロボット制御装置１１内の第１のＣＰＵ１２に角度情報を送るようにしてもよい。

そして、第２の無線通信部１８は、教示装置１７に対して着脱自在な構造としてもよい。着脱自在な構造としては、ＵＳＢ無線モジュール、ＳＤカード無線モジュールなどがある。

なお、角度センサ１とロボット制御装置１１の第１の無線通信部１５と間の無線通信の方法、あるいは、角度センサ１と教示装置１７に接続された第２の無線通信部１８と間の無線通信の方法は、一般的な無線通信方法を用いる。一般的な無線通信方法は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ＬＡＮ通信や、ＩＥＥＥ８０２．１５規格に準拠した近距離無線通信などである。

また、第２の無線通信部１８のバッテリーの仕組みとしては、ボタン型電池や、電気二重層コンデンサなど、一般的なバッテリーを使用することができる。充電型バッテリーを使用する場合は、バッテリーに充電コネクタを設け、家庭用電源やＵＳＢ電源などの汎用電源から充電することができる。

また、教示装置１７に電源供給用コネクタを設け、バッテリーを充電することができる。

また、教示装置１７にＵＳＢコネクタを設け、このＵＳＢ電源からバッテリーを充電することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なる主な点は、後述するセンサモードとノーマルモードを設け、これらを切り替えるようにした点である。

図５を用いて、教示装置１７について説明する。図５は、教示装置１７の外観を示す図である。教示装置１７は、後述するモードを切り替えるためのモードスイッチ５２と、表示画面５３と、モード表示部５４と、動作キー５５を有する。

図５において、モードスイッチ５２を「ＳＥＮＳＯＲ」側に切り替えているときは、センサモードとなり、実施の形態１で説明した溶接線の検出を行う。このとき、表示画面５３の一部であるモード表示部５４には、センサモードとなっていること示す表示が行われる。表示内容は、例えば「ＳＥＮＳＯＲ」と表示される。

モードスイッチ５２を「ＮＯＲＭＡＬ」側に切り替えているときは、ノーマルモードとなる。このとき、表示画面５３の一部であるモード表示部５４には、ノーマルモードとなっていること示す表示が行われる。表示内容は、例えば「ＮＯＲＭＡＬ」と表示される。

ここで、ノーマルモードについて説明する。図２を用いて説明したように、作業者は、図１Ｂに示す角度センサ１を取り付けた溶接用トーチ２１を動作させる第１の移動ステップを行う。接触子２２が溶接対象物３０に接触し、接触子２２が角度θ＝０の状態から角度が付いた状態、すなわち、角度θ＝０でなくなった状態であり、接触子２２の角度が予め設定された所定の角度βより大きくなると、ロボット制御装置１１は、溶接用トーチ２１の移動を停止する。これを第２の停止ステップとする。なお、このときは、隅肉部Ｑへの移動は行わない。すなわち、接触子２２が溶接対象物３０に接触して停止した状態のままとなる。これをノーマルモードとする。なお、所定の角度βの設定値は、教示装置１７を用いて作業者が設定可能である。

溶接用トーチ２１の移動を停止した状態、かつ、接触子の角度θ＝０でない状態で、作業者が、モードスイッチ５２を、「ＮＯＲＭＡＬ」側から「ＳＥＮＳＯＲ」側に切り替えると、センサモードとなる。これをモード切替ステップとする。センサモードでは、実施の形態１で説明した溶接線の検出を行う。このときの処理について以下に説明する。

溶接用トーチ２１の移動が停止され、作業者が、溶接用トーチ２１を動作させる操作をやめた状態でモードスイッチ５２を「ＳＥＮＳＯＲ」側に切り替えたとき、手動動作方向、すなわち、−Ｙ方向への移動量は発生していない。この場合、図６Ａに示すように、シフト方向Ｔｚ方向のみへの移動量が発生し、溶接用トーチ２１がシフト方向Ｔｚの方向へ移動する。その結果、接触子２２は角度θ＝０の状態となり、溶接用トーチ２１のシフト方向Ｔｚの方向への移動が停止する。その状態を図６Ｂに示す。これにより、接触子２２は、角度θ＝０の状態で、かつ、接触子２２の先端は溶接対象物３０の表面上に位置した状態となる。この状態から作業者は、所望の教示作業を継続することができる。そして、センサモードのまま溶接線の検出を行っても良いし、ノーマルモードに切り替えて教示作業の継続または教示点登録操作を行っても良い。

「ＳＥＮＳＯＲ」モードでは、接触子２２が倒れると溶接用トーチ２１がシフト動作を行うことによって接触子２２の倒れた状態が解除される。しかし、ある程度の速い速度で溶接用トーチ２１を溶接対象物３０に接触させると、接触子２２は短い時間で大きく倒れる。この場合は、接触子２２の倒れた状態を解除するためのシフト動作は、速い速度で溶接用トーチ２１が溶接対象物３０に接触することに追いつかず、角度センサ１を破損する可能性が高い。従って、作業者は、通常は「ＮＯＲＭＡＬ」モードで溶接用トーチ２１を動作させる。「ＮＯＲＭＡＬ」モードでは、ある程度の速い速度で溶接用トーチ２１を溶接対象物３０に接触させても、接触子２２の角度が予め設定された所定の角度βより大きくなると、ロボット制御装置１１は、溶接用トーチ２１の移動を停止させる。その後、作業者が「ＳＥＮＳＯＲ」側に切り替え、低速で溶接用トーチ２１を動作させることにより、角度センサ１を破損させることなく、溶接線検出動作を行わせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態において、実施の形態１や実施の形態２と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１や実施の形態２と異なる主な点は、接触子２２の角度が所定の角度γより大きい角度となったとき、溶接用トーチ２１の移動を直ちに停止するようにした点である。

接触子２２の角度情報は周期的にロボット制御装置１１の第１のＣＰＵ１２に送信されている。図７Ａに示すように、接触子２２が溶接対象物３０に接触し、接触子２２の角度が所定の角度γより大きい角度となったとき、ロボット制御装置１１の第１のＣＰＵ１２に角度情報γが送信される。これにより、第１のＣＰＵ１２は、溶接用トーチ２１の移動を直ちに停止する。

これは、接触子２２や角度センサ１の破損防止を目的とするものである。この破損防止処理は、実施の形態２で説明したセンサモードやノーマルモードの両方のモードにおいて作用する。

なお、角度γの設定値は、角度βの設定値よりも大きな値が設定される。角度γの設定値は、教示装置１７を用いて作業者が設定可能である。

ロボット制御装置１１の第１のＣＰＵ１２が溶接用トーチ２１を停止させたタイミングで、図７Ｂに示すように、教示装置１７の表示画面５３に「ＬＩＭＩＴ ＳＴＯＰ」と表示され、破損防止のために停止したことを作業者がわかるようになっている。

この状態で、作業者がモードスイッチ５２を「ＳＥＮＳＯＲ」側に切り替えたとき、センサモードになり、実施の形態１で説明した溶接線検出が行われる。

なお、ノーマルモードの場合には、所定の角度βと所定の角度γの２つの閾値を設けることとなる。このようにすることで、より破損防止等の安全性を高めることができる。

また、センサモードの場合には、所定の角度γが停止の閾値となり、破損防止を行うことができる。そして、センサモードの場合には、停止を維持するのではなく、所定時間停止した後は、センサモードの動作を開始するようにしても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、接触子２２の角度が所定の角度γよりも大きくなると、溶接用トーチ２１の移動を停止することで、角度センサ１や溶接用トーチ２１の破損を防止することができる。

なお、実施の形態１から３では、作業者が教示装置１７を用いて第１の移動ステップを継続して行った場合の溶接線の検出について説明した。しかし、ロボット制御装置１１内に記憶した例えば動作プログラムに基づいて、自動で第１の移動ステップを継続するようにして溶接線の検出を行うようにしても良い。

本発明は、例えば隅肉溶接の教示を行う場合の溶接線検出方法およびそれを行う産業用ロボットとして、産業上有用である。

１ 角度センサ
１０ マニピュレータ
１１ ロボット制御装置
１２ 第１のＣＰＵ
１３ ＲＡＭ
１４ 駆動部
１５ 第１の無線通信部（ロボット制御装置の無線通信部）
１６ ＲＯＭ
１７ 教示装置
１８ 第２の無線通信部（教示装置の無線通信部）
１９ 第２のＣＰＵ
２１ 溶接用トーチ
２２ 接触子
２３ センサ部
２４ 第３のＣＰＵ
２５ バッテリー
２６ 第３の無線通信部（角度センサの無線通信部）
８１ 溶接心線
８２ 溶接用トーチ

Claims (13)

1. 溶接用トーチを備えた産業用ロボットによる隅肉溶接の教示時における溶接線検出方法であって、
   接触子を備えている角度センサを取り付けた前記溶接用トーチを溶接対象物の方向に移動させる第１の移動ステップと、
   前記接触子が前記溶接対象物に接触した状態の角度情報を前記産業用ロボットに送る送信ステップと、
   前記産業用ロボットが前記角度情報に基づいて前記接触子の角度がゼロとなるように前記溶接用トーチを移動させる第２の移動ステップと、
   前記第１の移動ステップと前記送信ステップと前記第２の移動ステップを繰り返すことにより前記溶接用トーチが前記溶接対象物の表面に沿って隅肉部の方向へ移動する繰り返しステップと、
   前記接触子が前記溶接対象物の前記隅肉部に到達したときに前記接触子が前記接触子の軸方向に押し込まれたことを前記産業用ロボットに送信することにより前記産業用ロボットは溶接線上の溶接すべき位置に到達したことを検出する検出ステップとを備えた溶接線検出方法。
2. 前記検出ステップの後に、前記溶接用トーチの移動を停止する第１の停止ステップをさらに備えた請求項１記載の溶接線検出方法。
3. 前記第１の停止ステップの後に、前記接触子が押し込まれた方向と反対方向に、前記接触子が押し込まれた量だけ溶接用トーチを移動させて前記接触子が押し込まれた状態を解除する解除ステップをさらに備えた請求項２記載の溶接線検出方法。
4. 前記第１の移動ステップの後であり、前記送信ステップの前において、
   前記接触子が溶接対象物に接触して前記接触子の角度が所定の角度よりも大きくなると溶接用トーチの移動を停止する第２の停止ステップをさらに備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接線検出方法。
5. 前記第２の停止ステップは、ノーマルモードにおいて行われ、
   前記送信ステップと前記第２の移動ステップと前記繰り返しステップと前記検出ステップとは、センサーモードにおいて行われ、
   前記第２の停止ステップの後であり、前記送信ステップの前には、前記ノーマルモードを前記センサーモードに切り替えるモード切替ステップをさらに有する請求項４記載の溶接線検出方法。
6. 前記角度センサは、接触子の角度情報や前記接触子が押し込まれたことを示す情報を出力する角度センサの無線通信部をさらに備え、
   前記産業用ロボットは、前記溶接用トーチを取り付けるマニピュレータと、前記マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、前記ロボット制御装置と通信を行う教示装置とを備え、
   前記ロボット制御装置は、前記教示装置を介して、または、前記角度センサから直接、前記角度センサの無線通信部から出力された情報を得る請求項１から５のいずれか１項に記載の溶接線検出方法。
7. 前記教示装置は、着脱自在な教示装置の無線通信部をさらに備え、
   前記教示装置は前記教示装置の無線通信部により前記角度センサが出力した情報を受信し、
   前記教示装置は、前記角度センサから受信した情報を前記ロボット制御装置に送信する請求項６記載の溶接線検出方法。
8. 前記第１の移動ステップを、前記産業用ロボットの制御装置に記憶された動作プログラムに基づいて行う請求項１から７のいずれか１項に記載の溶接線検出方法。
9. 前記第１の移動ステップを、前記産業用ロボットに接続された前記教示装置を用いて、作業者が手動で前記産業用ロボットを動作させることにより行う請求項１から７のいずれか１項に記載の溶接線検出方法。
10. 前記角度センサは、前記溶接用トーチに取り付けられていたノズルと給電チップを取り外した状態で、前記給電チップに替えて前記溶接用トーチに取り付けられる請求項１から９のいずれか１項に記載の溶接線検出方法。
11. 前記溶接用トーチに取り付けられる前記角度センサの外周寸法は、前記溶接用トーチに取り付けられるノズルの外周寸法以下である請求項１から１０のいずれか１項に記載の溶接線検出方法。
12. 前記接触子の角度が所定の角度以上になった場合には、前記溶接用トーチの移動を停止する請求項１から１１のいずれか１項に記載の溶接線検出方法。
13. 溶接用トーチを取り付けたマニピュレータと、前記マニピュレータの動作を制御するロボット制御装置と、前記ロボット制御装置と通信を行う教示装置を備えており、隅肉溶接を行う産業用ロボットであって、
    前記溶接用トーチには、接触子を備えている角度センサが取り付けられ、
    前記ロボット制御装置は、前記角度センサから直接、または、前記教示装置を介して前記接触子の角度情報を受け取って処理する制御部を備え、
    前記接触子を備えている前記角度センサを取り付けた前記溶接用トーチを溶接対象物の方向に移動させる第１の移動ステップと、
    前記接触子が前記溶接対象物に接触した状態の角度情報を前記角度センサから受け取る受信ステップと、
    前記角度情報に基づいて前記接触子の角度がゼロとなるように前記溶接用トーチを移動させる第２の移動ステップと、
    前記第１の移動ステップと前記受信ステップと前記第２の移動ステップを繰り返すことにより前記溶接用トーチが前記溶接対象物の表面に沿って隅肉部の方向へ移動する繰り返しステップと、
    前記接触子が前記溶接対象物の前記隅肉部に到達したときに前記接触子が前記接触子の軸方向に押し込まれたことを受信することにより前記溶接用トーチが溶接線上の溶接すべき位置に到達したことを検出する検出ステップとを行う産業用ロボット。

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