JP5934590B2 - アーク溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接トーチの先端から溶接ワイヤを繰り出す手元操作が可能なアーク溶接装置に関するものである。

従来から、溶接電源装置やこれに付属した遠隔操作器、あるいはアーク溶接ロボットの可搬式操作装置に備えた操作キーを用いて、溶接トーチの先端から溶接ワイヤを繰り出すための操作（以下、手動送りという）が可能になっている（例えば、特許文献１参照）。一般的に、溶接トーチの先端から突き出す方向への手動送りを正送やインチングといい、逆の引っ込める方向への手動送りを逆送やリトラクトという表現を用いることが多い。

上記した正送や逆送の操作は、専用の操作キーを用いて行われる。すなわち、正送のための正送キー、および逆送のための逆送キーが個別に設けられており、どちらかのキーを押下することにより、正送または逆送が行われる。例えば、正送キーを押下している間、ワイヤ送給装置に指令信号が所定間隔で継続して出力されることにより、押下時間に応じた長さだけ、溶接ワイヤが正送される。溶接ワイヤの手動送りを行う場面としては、（１）最適な突き出し長に調整する場合や（２）新たな溶接ワイヤを補充する場合等である。上記（１）の場合は、溶接ワイヤを溶接トーチの先端（正確には溶接チップの先端）から、規定長さだけきっちり突き出るように調整を行う必要がある。このことから、送給速度は低い方が好ましく、いわゆる低速送給が行われる。より具体的には、低速送給モードを選択した状態で正送キーを押下すると、調整に適した、予め定めた低速度で溶接ワイヤが送給される。

上記（２）の場合においては、溶接ワイヤが充填されたワイヤパックから溶接ワイヤを引き出して送給ケーブル内に通し、最終的に溶接トーチの先端まで通す作業が必要となる。この送給経路は非常に長いため、上述した低速送給では溶接トーチの先端に溶接ワイヤを導くまでに時間を要してしまう。そこで、溶接ワイヤの高速送給を可能にしている。より具体的には、高速送給モードを選んだ状態で正送キーを押下すると、上記低速度の１０倍程度の速度で溶接ワイヤが送給されるようになっている。

特開２００７−２１５４２号公報

上記（１）の調整の際は、正送キーと逆送キーの２つのキーを交互に操作することが多いために、作業者は溶接ワイヤの突き出し長に気を配りながら、しかも正送／逆送キーを誤操作しないように交互に注意深く操作する必要が出てくる。すなわち、操作が非常に煩雑となる。

一方、上記（２）のように新たな溶接ワイヤを補充する場合は、送給経路の入口から出口までの範囲に溶接ワイヤを通す作業となる。一般的に、送給経路の入口付近においては、溶接ワイヤが挫屈しないように低速送給モードで正送キーを押下することにより低速送給を行い、経路の途中では高速送給モードに切り替えて高速送給を行い、最終的に出口付近では、再度、低速送給モードに切り替える。このように、送給速度を変更するためには、低速送給モードと高速送給モードを送給中に切り替える操作が必要となる。また、従来の送給速度は調整に適した任意の速度を予め定めておくことができるものの、低速値か高速値かの切り替えしかできないため、送給環境（ケーブル長、ロボットの姿勢等）に適した送給速度を柔軟に設定することができない。

さらに、溶接ワイヤを送給する場面においては、上記（１）のように突き出し長を一定長に保つために送給量を調整する場合と、上記（２）のように溶接ワイヤを補充するために送給速度を調整する場合とが混在する。しかしながら、送給量を調整するのか、送給速度を調整するのかを簡単には切り替えることができない。

そこで、本発明は、溶接ワイヤの送給量や送給速度を調整する場合の操作を簡素化するとともに、送給量を調整するのか、送給速度を調整するのかを簡単に切り替えることができるアーク溶接装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、
ジョグダイヤルと、このジョグダイヤルの回転量および回転方向を検出する回転検出手段と、前記ジョグダイヤルを、溶接トーチから溶接ワイヤを送給するための送給操作手段として設定する割付手段とを有する操作部と、
前記溶接ワイヤを送給する送給機構部と、
前記送給機構部へ送給制御信号を出力する送給制御手段を有する制御部と、を含むアーク溶接装置であって、
前記ジョグダイヤルが前記送給操作手段として設定されている間は、前記操作部は、前記回転検出手段が検出した回転量および回転方向を前記制御部へ通知し、
前記送給制御手段は、前記溶接ワイヤを定速で送給する定速送給モードおよび前記溶接ワイヤを加減速しながら送給する変速送給モードを有しており、前記定速送給モードのときに前記制御部から前記回転量が通知された場合は、前記回転量の単位毎に予め定められた送給量で、且つ、前記回転方向と対応する方向へ前記溶接ワイヤを送給する制御信号を生成する一方、前記変速送給モードのときに前記回転量が通知された場合は、前記回転量に基づいて前記溶接ワイヤの送給速度を算出するとともに前記回転方向に基づいて送給方向を算出して前記送給制御信号を生成し、該送給制御信号を前記送給機構部へ出力することを特徴とするアーク溶接装置である。

請求項２の発明は、前記操作部は前記溶接トーチが搭載されたマニピュレータを操作するためのティーチペンダントであり、前記制御部は前記マニピュレータを駆動制御するためのロボットコントローラであることを特徴とする請求項１記載のアーク溶接装置である。

請求項３の発明は、前記ジョグダイヤルは、前記ティーチペンダントを両手で把持したときに右手の親指によって操作可能な範囲であって、その回転中心軸が前記ティーチペンダントの側面に垂直に交差するように取り付けられているとともに、前記定速送給モードおよび前記変速送給モードを切り替えるためのモード切替スイッチを一体的に備えており、該モード切替スイッチは、前記ジョグダイヤルの回転中心軸方向であって前記ティーチペンダントの側面に向かう方向へ押し込み可能に取り付けられていることを特徴とする請求項２記載のアーク溶接装置である。

本発明によれば、溶接ワイヤの送給量を調整する場合の操作を容易にできるとともに、送給速度を調整する場合に簡単な操作で速度変更できる。さらに、送給量を調整するのか、送給速度を調整するのかを簡単に切り替えることができる。

本発明に係るアーク溶接装置をアーク溶接ロボットに具体化したときのシステム構成図である。 ティーチペンダントＴＰの外観図である。 本発明に係るアーク溶接ロボットのブロック図である。 ジョグダイヤルの機能を設定する画面例である。 ワイヤ送給テーブルの一例を示す図である。 溶接ワイヤの送給レベルを設定するための画面例である。 ジョグダイヤルによって溶接ワイヤの送給速度を変更する一例を示すタイミングチャートである。

［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るアーク溶接装置をアーク溶接ロボット１０１に具体化したときのシステム構成図である。同図に示すように、アーク溶接ロボット１０１は、溶接ワイヤ１を送給する送給機構部としてのワイヤ送給モータＷＭを備えたロボットＲ、操作部としてのティーチペンダントＴＰ、ロボットＲを動作制御する制御部としてのロボットコントローラＲＣ、および溶接電源ＷＰから構成されている。

ティーチペンダントＴＰには、ジョグダイヤル１３と、このジョグダイヤル１３の回転方向および回転量を検出する検出手段としてのロータリエンコーダ（図示せず）が設けられている。ジョグダイヤル１３は、実線矢印の方向（＋、−の方向）へと自在に回転する。ジョグダイヤル１３の取付位置は、作業者が操作しやすい位置であればどこでも良いが、本実施形態では、図２に示すように、ティーチペンダントＴＰの右手把持部４１および左手把持部４２をそれぞれの手で把持したときに、右手の親指によって操作可能な範囲であって、且つ、ジョグダイヤル１３の回転中心軸がティーチペンダントＴＰの側面に垂直に交差するように取り付けられている。さらに、ジョグダイヤル１３の回転円周の内部には、押しボタン１３ａが一体的に備えられている。押しボタン１３ａは、ジョグダイヤル１３の回転中心軸線上であってティーチペンダントＴＰの側面に向かう方向（図２の波線矢印の方向）へ押し込み可能に取り付けられている。この押しボタン１３ａは、メニューや設定値を決定するための手段である。

図１に戻り、ロボットコントローラＲＣは、ティーチペンダントＴＰからの操作信号Ｔｄに基づいて、ロボットＲに配置された複数軸のサーボモータを動作制御するための動作制御信号Ｍｃを出力したり、溶接電源ＷＰに溶接指令信号Ｗｓ（溶接開始信号、ガス出力信号、送給制御信号、溶接電圧設定信号等）を出力する。溶接電源ＷＰは、上記した各種信号を入力として、溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗを供給したり、図示しないガスボンベに備えられた電磁弁を制御してシールドガスを出力したり、送給制御信号Ｆｃを出力してワイヤ送給モータＷＭを回転駆動したりする。ロボットＲは、ワイヤ送給モータＷＭ、溶接トーチ４等を載置し、溶接トーチ４の先端位置を操作信号Ｔｄに応じて移動させる。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭによって溶接トーチ４内を通って送給されて、作業対象物であるワーク２との間でアーク３が発生して溶接が行われる。なお、上記ワイヤ送給モータＷＭは、インダクションモータ、直流モータ、同期モータ、ステップモータ等の速度制御のみが可能な安価なモータにより構成している。

図３は、本発明に係るアーク溶接ロボット１０１のブロック図である。ティーチペンダントＴＰには、キーボード１１、ジョグダイヤル１３、このジョグダイヤル１３の回転方向と回転量を検出するロータリエンコーダ１４、操作メニューやガイドメッセージ等が表示される液晶ディスプレイ１８、およびロボットコントローラＲＣと通信を行うための通信インターフェース部１２が設けられている。キーボード１１は、後述する送給イネーブルスイッチ１１ａを有している。また、ティーチペンダントＴＰは、ＣＰＵ１５、ＲＯＭ１６およびＲＡＭ１７を備えている。ＣＰＵ１５は、中央演算処理装置である。ＲＯＭ１６には、ＣＰＵ１５に読み込まれて実行される各種制御プログラム（入力監視部１６ａおよび表示制御部１６ｂ）やその制御定数が格納されている。ＲＡＭ１７は、ＣＰＵ１５のワーキングエリアとして用いられ、計算途中のデータが一時的に格納される。なお、上述した各部はバス１９を介して接続されている。

ＣＰＵ１５に読み込まれて実行される入力監視部１６ａは、キーボード１１およびジョグダイヤル１３からの入力を監視し、この監視結果に基づいて各種の操作信号およびロータリエンコーダ１４が検出した検出信号を通信インターフェース部１２を介してロボットコントローラＲＣに通知する。表示制御部１６ｂは、操作メニューやガイドメッセージ等を液晶ディスプレイ１８に出力する。

ここで、ジョグダイヤル１３およびロータリエンコーダ１４について説明する。ジョグダイヤル１３には、回転の単位であって、所定の回転角度毎に設けられた目盛（ノッチ）が設けられている。ロータリエンコーダ１４は、ジョグダイヤル１３が回転されると、回転方向と回転量を検出し、ジョグダイヤル１３がどの方向に何目盛分操作されたかを示す信号をロボットコントローラＲＣに送信する。

ジョグダイヤル１３は、通常は、液晶ディスプレイ１８に表示された操作メニューや設定パラメータ等の各項目間をポインタが移動するためのセレクタとして使用されるものであるが、一時的に溶接ワイヤ１の手動送り（正送／逆送）を行うための操作手段として割り当てることが可能になっている。すなわち、後述する設定操作によってジョグダイヤル１３が溶接ワイヤ１の手動送りのための操作手段として設定され、実際にジョグダイヤル１３が回転操作されると、ロータリエンコーダ１４の検出信号が入力監視部１６ａによってロボットコントローラＲＣに出力される。そして、この結果、ワイヤ送給モータＷＭが正転または逆転して溶接ワイヤ１が正送または逆送されることになる（詳細は後述する）。

ロボットコントローラＲＣは、ワーク２に対してアーク溶接を自動で行うようにロボットＲを制御するものである。ロボットコントローラＲＣは、制御手段としてのＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、記憶手段としてのハードディスク２５、駆動指令部２７および通信インターフェース部２４の各部を備えている。上記ＲＯＭ２２には、ロボットＲの制御を実行するための各種制御プログラム（解釈実行部２２ａ、機能割付部２２ｂ、溶接指令生成部２２ｃ、データ設定部２２ｄ）とその制御定数が格納されている。各種制御プログラムの詳細については、後述する。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１のワーキングエリアとして用いられ、計算途中のデータが一時的に格納される。溶接インターフェース部２６は、溶接電源ＷＰを介してワイヤ送給モータＷＭに溶接ワイヤ１の送給制御信号Ｆｃを出力する。駆動指令部２７は、ティーチペンダントＴＰからの操作信号Ｔｄに基づいて、ロボットＲに配置された複数軸のサーボモータを動作制御するための動作制御信号Ｍｃを出力する。なお、上述した各部はバス２９を介して接続されている。

ハードディスク２５には、ロボットＲの作業が教示されたデータや各種制御変数等に加えて、機能割付テーブル、ワイヤ送給特性テーブル、初期送給速度値および速度変化値が格納される。機能割付テーブルとは、ジョグダイヤル１３の機能が割り付けられているデータのことである。ワイヤ送給特性テーブルとは、後述する定速送給モードにおいて使用するテーブルであり、溶接ワイヤ１の送給量と、この送給量を実現するときに必要な送給速度指令とを対応付けたテーブルのことである。初期送給速度値および速度変化値とは、後述する変速送給モードにおいて使用する設定値であり、初期送給速度値は溶接ワイヤ１の送給が行われていない状態で回転量が通知されたときの送給速度値を示し、速度変化値はジョグダイヤル１３の１回転毎に加速または減速させる速度値を示す。なお、本実施形態では記憶手段としてハードディスクにて構成しているが、ハードディスクに限定するものではなく、メモリカード等の他の記憶装置を採用してもよい。

次に、ＣＰＵ２１に読み込まれて実行される解釈実行部２２ａ、機能割付部２２ｂ、溶接指令生成部２２ｃ、データ設定部２２ｄの各部について説明する。

解釈実行部２２ａは、ティーチペンダントＴＰから入力されるロータリエンコーダ１４の検出信号と上述した機能割付テーブルの設定内容とに基づいて、溶接ワイヤ１の正送または逆送の処理を必要とするか否かを判断する。そして処理を必要とする場合は、上記検出信号に基づいてジョグダイヤル１３の回転方向および回転量を解釈し、解釈結果を溶接指令生成部２２ｃに通知すると共に送給制御信号Ｆｃの生成を依頼する。

機能割付部２２ｂは、ジョグダイヤル１３に与える機能を機能割付テーブルに設定する。本実施例では、ジョグダイヤル１３が溶接ワイヤ１の手動送り手段として設定されるものとする。

溶接指令生成部２２ｃは、定速送給モードと変速送給モードの２種類の動作モードを有している。どちらのモードで処理を行うのかは後述するモード切替スイッチ１３ａにより決定され、以下の処理を行う。

定速送給モードが設定されている場合は、ジョグダイヤル１３の回転量に応じた送給量で、且つ、回転方向と対応する方向へ溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを生成する。

また、変速送給モードが設定されている場合は、次の処理を行う。すなわち、溶接ワイヤ１の送給が行われていない状態でジョグダイヤル１３の回転量および回転方向が通知されたときは、予め定めた初期送給速度で、且つ、通知された回転方向と対応する方向へ溶接ワイヤ１の送給を開始するための送給制御信号Ｆｃを生成する。すでに溶接ワイヤ１の送給中であれば、それまでに通知されていた回転方向と同一方向へジョグダイヤル１３が回転されたことが通知されたときに、予め定めた速度変化値にジョグダイヤル１３の回転量を乗じて現在の送給速度に加算する加速送給制御を行う。さらに、それまでに通知されていた回転方向とは逆方向へジョグダイヤル１３が回転されたことが通知されたときは、上記速度変化値にジョグダイヤル１３の回転量を乗じて現在の送給速度から減算する減速送給制御を行う。

上記のようにして生成された送給制御信号Ｆｃは、溶接インターフェース部２６を介して溶接電源ＷＰに出力され、最終的にワイヤ送給モータＷＭへと出力される。

データ設定部２２ｄは、ジョグダイヤル１３の回転方向と送給方向との対応関係や初期送給速度値を変更したり、ジョグダイヤル１３を１目盛分回転したときの送給量または速度変化値を調整したりするための手段である。

以下、本実施形態の作用について説明する。

（１．ジョグダイヤル１３への機能割付）
作業者がジョグダイヤル１３の機能割付メニューを呼び出すと、機能割付部２２ｂは図４に示すような画面をティーチペンダントＴＰの液晶ディスプレイ１８に出力表示する。同図に示す画面では、ジョグダイヤル１３に与える機能として、「メニューの選択」「速度の変更」「溶接ワイヤの正送／逆送」「ロボットのジョグ送り」等が選択項目として表示されている様子を示している。作業者は、「溶接ワイヤの正送／逆送」を選択して押しボタン１３ａを押下する。この操作により、ジョグダイヤル１３が「溶接ワイヤの正送／逆送」を行うための送給操作手段に変更される（機能割付テーブルに設定される）。なお、ジョグダイヤル１３が送給操作手段として設定されている間は、その旨が液晶ディスプレイ１８に視認可能に表示される。さらに、ジョグダイヤル１３をどちらに回転させたときに正送または逆送となるかも合わせて表示される。

（２．送給モードの選択）
ジョグダイヤル１３が送給操作手段として設定されている間は、押しボタン１３ａはモード切替スイッチ１３ａとして機能し、押下することにより送給モードが切り替わる。本実施形態では押下の度に定速送給モードと変速送給モードとが交互に切り替わるトグル式となっている。どちらのモードが設定されているのかは、液晶ディスプレイ１８に視認可能に表示される。

（３．操作結果の通知）
上記機能割付がなされた状態且つ送給モードがどちらかに設定された状態でジョグダイヤル１３が回転操作されると、ティーチペンダントＴＰの入力監視部１６ａは、ロータリエンコーダ１４の検出信号（ジョグダイヤル１３の回転方向および回転量）をロボットコントローラＲＣに出力する。この検出信号は解釈実行部２２ａに通知される。

（４．操作結果の解釈）
解釈実行部２２ａは、上記検出信号と機能割付テーブルの設定内容とに基づいて、溶接ワイヤ１の正送または逆送の処理を必要とするか否かを判断する。ジョグダイヤル１３は、溶接ワイヤ１の送給操作手段として機能しているので、ジョグダイヤル１３の操作結果に基づく溶接ワイヤ１の手動送りが必要と判断し、回転方向および回転量の情報を溶接指令生成部２２ｃへ通知する。

以降は、送給モードの種類に応じて処理が異なる。

（Ａ．定速送給モードにおける処理）
（Ａ−１．送給方向の決定および送給量の算出（定速送給モード））
溶接指令生成部２２ｃでは、回転方向に基づく送給方向および回転量に基づく送給量を算出し、これらを送給制御信号Ｆｃとして出力する。

まず、通知された回転方向に基づき溶接ワイヤ１の送給方向を決定する。初期設定では、ジョグダイヤル１３がティーチペンダントＴＰの底面側（図２の＋方向側）へ回転された場合は、溶接ワイヤ１を溶接トーチ４の先端から突き出す（正送する）方向を送給方向とする。逆に、ジョグダイヤル１３がティーチペンダントＴＰの頂面側（図２の−方向側）へ回転された場合は、溶接ワイヤ１を引っ込める（逆送する）方向を送給方向とする。溶接ワイヤ１の送給量については、以下のように算出する。

図５は、ワイヤ送給テーブルの一例を示す図である。ワイヤ送給特性テーブルとは、溶接ワイヤ１の送給量と、この送給量を実現するときに必要な送給速度指令とを対応付けたテーブルのことである。同図の１列目に示すように、送給レベルを設け、この送給レベル毎に、ジョグダイヤル１３を１目盛回転したときの送給量と、この送給量を実現するためにワイヤ送給モータＷＭに与える送給速度指令（速度および出力時間）が定められている。初期設定での送給量は、送給モードが低速送給モードの場合は約１ｍｍ（同図の送給レベル１）、高速送給モードの場合は約１５ｍｍ（同図の送給レベル３１）としている。この初期設定により、例えば、低速送給モードで２目盛回転すると、送給レベル１に対応した送給速度指令が２回出力されることにより、送給量は約２ｍｍとなる。また、高速送給モードで３目盛回転すると、送給レベル３１に対応した送給速度指令が３回出力されることにより、送給量は約４５ｍｍとなる。なお、上述した低速送給モード、高速送給モードは、現在どちらのモードが設定されているのか、液晶ディスプレイ１８に表示されるとともに、図示しない送給モード切替スイッチによって切替えが任意に可能に構成されている。

なお、上記初期設定は、データ設定部２２ｄにより、作業者が任意に変更できるように構成しておくと、さらに良い。この理由は、実際の送給量は、溶接ワイヤ１が格納されたワイヤパックから引き出されて溶接トーチ４に向けて送給されるまでの送給経路における送給負荷状態に影響される（送給経路の長さ、ロボットＲの姿勢等に左右される）ため、設定どおりの送給量になるように調整できることが望ましいからである。

図６は、溶接ワイヤ１の送給レベルを設定するための画面例である。同図（ａ）では、低速モードでの送給レベルが設定可能であり、同図（ｂ）では、高速モードでの送給レベルが設定可能である。また、各送給レベルに対応した送給量の概算値を、上述したワイヤ送給テーブルから算出して表示することにより、作業者が直感的に送給量を理解できるようにしている。さらに、同図（ｃ）では、送給方向の反転設定を可能としている。すなわち、初期設定ではジョグダイヤル１３を図２の＋方向側へ回転操作すると正送し、−方向側へ回転操作すると逆送するように設定しているが、この送給方向を入れ替えることが可能となっている。

（Ａ−２．ワイヤ送給処理（定速送給モード））
溶接電源ＷＰは、送給制御信号Ｆｃをワイヤ送給モータＷＭに出力する。以上により、ジョグダイヤルの回転量および回転方向に応じて、溶接ワイヤ１が正送または逆送される。なお、このワイヤ送給中は、正送または逆送のどちらが実行されているかを液晶ディスプレイ１８に視認可能に表示しておくことが好ましい。

このように、定速送給モードでジョグダイヤル１３を回転操作することにより、溶接ワイヤ１を定速で手動送りできるようにしている。

（Ｂ．変速送給モードの場合）
（Ｂ−１．送給方向の決定および送給量の算出（定速送給モード））
変速送給モードでは、送給イネーブルスイッチ１１ａがオンの場合にのみ、ジョグダイヤル１３が送給操作手段として機能するようにインターロックが取られている。送給イネーブルスイッチ１１ａを押下した状態でジョグダイヤル１３の回転操作が行われると、溶接指令生成部２２ｃでは、回転方向に基づく送給方向および回転量に基づく送給速度を算出し、これらを送給制御信号Ｆｃとして出力する。

まず、通知された回転方向に基づき溶接ワイヤ１の送給方向を決定する。初期設定では、ジョグダイヤル１３がティーチペンダントＴＰの底面側（図２の＋方向側）へ回転された場合は、溶接ワイヤ１を溶接トーチ４の先端から突き出す（正送する）方向を送給方向とする。逆に、ジョグダイヤル１３がティーチペンダントＴＰの頂面側（図２の−方向側）へ回転された場合は、溶接ワイヤ１を引っ込める（逆送する）方向を送給方向とする。溶接ワイヤ１の送給速度については、以下のように算出する。

（Ｂ−２．初期送給速度）
溶接ワイヤ１の送給が行われていない状態で回転量が通知されたときは、回転量に基づいた送給速度の算出は行わずに、予め定められた初期送給速度をハードディスク２５から読み出すようにする。この理由は、ジョグダイヤル１３が一気に大きく回転されると、送給速度が０の状態から急激に大きくなるため、溶接ワイヤ１が送給経路内で挫屈する恐れがあるからである。上記初期送給速度を用いずに回転量に応じた送給速度を算出する場合は、後述する方法で算出する。

（Ｂ−３．同一方向へ回転をさらに検出したとき）
溶接ワイヤ１の送給中に、それまでに通知されていた回転方向と同一方向へジョグダイヤル１３が回転されたことが通知されたときは、予め定めた速度変化値に通知された回転量を乗じて現在の送給速度に加算する。すなわち、送給速度現在値をＦｎとし、速度変化値をＦｄとし、回転量をＪｃとし、これらに基づいて算出される送給速度目標値をＦｔすると、
送給速度目標値Ｆｔ＝送給速度現在値Ｆｎ＋速度変化値Ｆｄ×回転量Ｊｃ
により算出する。具体的には、送給速度現在値Ｆｎが１００ｃｍ／分、速度変化値Ｖｄが５０ｃｍ／分の場合に、ジョグダイヤル１３がそれまでに通知されていた回転方向と同一方向へ１目盛回転されると、送給速度目標値Ｆｔは、１００＋５０×１により１５０ｃｍ／分となる。さらに続けて同方向に１目盛回転されると、送給速度目標値Ｆｔは、１５０＋５０×１により２００ｃｍ／分となる。この算出例は、ジョグダイヤル１３の回転量の通知を、１目盛回転する毎に行う場合を示している。回転量の通知を、所定の通知周期、あるいはジョグダイヤル１３の停止が所定時間なされたことを検出したときに行う場合は、例えば３目盛回転されたときに３目盛分の回転量の通知が行われることもある。この場合は、送給速度目標値Ｆｔは、１００＋５０×３により２５０ｃｍ／分となる。

（Ｂ−４．逆方向への回転を検出したとき）
それまでに通知されていた回転方向とは逆方向へジョグダイヤル１３が回転されたことが通知されたときは、まず、送給方向をそれまでの回転方向とは逆にし、さらに、上述した速度変化値にジョグダイヤル１３の回転量を乗じて現在の送給速度から減算する。すなわち、送給速度現在値をＦｎとし、速度変化値をＦｄとし、回転量をＪｃとし、これらに基づいて算出される送給速度目標値をＦｔすると、
送給速度目標値Ｆｔ＝送給速度現在値Ｆｎ−速度変化値Ｆｄ×回転量Ｊｃ
により算出する。具体的には、送給速度現在値Ｆｎが５００ｃｍ／分、速度変化値Ｖｄが５０ｃｍ／分の場合に、ジョグダイヤル１３がそれまでに通知されていた回転方向とは逆の方向へ１目盛回転されると、送給速度目標値Ｆｔは、５００−５０×１により４５０ｃｍ／分となり、さらに続けて同方向に１目盛回転されると、送給速度目標値Ｆｔは、４５０−５０×１により４００ｃｍ／分となる。なお、算出の結果、送給速度目標値Ｆｔが０以下になった場合は、それ以上の減算は行わない（送給速度目標値Ｆｔは０にする）。

（Ｂ−５．ワイヤ送給処理（変速送給モード））
溶接電源ＷＰは、上記算出の結果、得られた送給制御信号Ｆｃをワイヤ送給モータＷＭに出力する。以上により、ジョグダイヤル１３の回転量に応じた送給速度で、且つ、回転方向に応じた送給方向へ、溶接ワイヤ１が送給される。

（Ｂ−６．ワイヤ送給の停止処理（変速送給モード））
溶接ワイヤ１の送給中に送給イネーブルスイッチ１１ａがオフにされた場合は、ティーチペンダントＴＰの入力監視部１６ａは、送給イネーブルスイッチ１１ａの状態信号（オフ）をロボットコントローラＲＣに出力する。この信号は解釈実行部２２ａに通知される。次いで、解釈実行部２２ａは、送給を停止するための指令を溶接指令生成部２２へ通知する。そして、溶接指令生成部２２は、送給を停止させる送給制御信号Ｆｃを生成して溶接電源ＷＰに出力する。この結果、溶接ワイヤ１の送給が停止する。

図７は、ジョグダイヤル１３によって溶接ワイヤ１の送給速度を変更する一例を示すタイミングチャートである。同図（ａ）は送給イネーブルスイッチ１１ａのオンオフタイミングを示し、同図（ｂ）はジョグダイヤル１３の回転量を示し、同図（ｃ）は溶接ワイヤ１の送給速度を示している。以下、同図のｔ１〜ｔ５の各時刻および期間において、送給速度がどのように変化するかを説明する。なお、同図（ｂ）で示したジョグダイヤル１３の回転量は、現在の回転位置から相対的に回転させた目盛数で表しており、＋方向へ１目盛回転されたことを「＋１」で、−方向へ１目盛回転されたことを「−１」で表記している。

（時刻ｔ１）
時刻ｔ１において、同図（ａ）に示すように送給イネーブルスイッチ１１ａがオンされる。この状態では、ジョグダイヤル１３は回転されていないので、溶接ワイヤ１は送給されない。

（時刻ｔ２）
時刻ｔ２において、送給イネーブルスイッチ１１ａがオンされたまま、同図（ｂ）に示すようにジョグダイヤル１３が＋方向へ１目盛回転される。このとき、送給速度は、同図（ｃ）に示すように初期送給速度Ｆｉとなる。

（時刻ｔ２〜ｔ３）
時刻ｔ３までの期間において、送給イネーブルスイッチ１１ａがオンされたまま、ジョグダイヤル１３が同方向へ２目盛回転される。この結果、初期送給速度Ｆｉに速度変化値Ｆｄが２回加算され、時刻ｔ３のタイミングにおける送給速度はＦｖ１となる。

（時刻ｔ３〜ｔ４）
送給速度がＦｖ１のまま、溶接ワイヤ１が送給される。そして、時刻ｔ４において、送給イネーブルスイッチ１１ａがオンされたまま、ジョグダイヤル１３がそれまでとは逆の方向へ１目盛回転される。この結果、現在の送給速度Ｆｖ１から速度変化値Ｆｄが減算され、時刻ｔ４における送給速度はＦｖ２となる。

（時刻ｔ４〜ｔ５）
送給速度がＦｖ２のまま、溶接ワイヤ１が送給される。そして、時刻ｔ５において、同図（ａ）に示すように、送給イネーブルスイッチ１１ａがオフされる。この結果、送給速度は、０になる（溶接ワイヤ１の送給が停止される）。

このように、変速送給モードでジョグダイヤル１３を回転操作することにより、溶接ワイヤ１の送給速度を切り替えることができるようにしている。

また、定速送給モードにより送給量を調整するのか、変速送給モードにより送給速度を調整するのかをモード切替スイッチ１３ａにより簡単に切り替えることができるようにしている。このようにすることによって、溶接ワイヤ１を送給するいかなる場面においても、その場面に適した送給が行われるよう、作業者が任意に選択することができる。

また、ジョグダイヤル１３は、ティーチペンダントＴＰを両手で把持したときに右手の親指によって操作可能な範囲であって、その回転中心軸がティーチペンダントＴＰの側面に垂直に交差するように取り付けられている。さらに、モード切替スイッチ１３ａは、ジョグダイヤル１３と一体的に設けられており、ジョグダイヤル１３の回転中心軸方向であってティーチペンダントＴＰの側面に向かう方向へ押し込み可能に取り付けられている。このようにすることによって、ジョグダイヤル１３から手を離すことなく、素早く送給モードを切り替えることができる。

なお、上述した実施形態においては、ワイヤ送給モータＷＭとして速度制御のみが可能な安価なモータを採用したが、これに替えて、位置制御が可能なＡＣサーボモータ等を採用してもよい。この場合、図５で示した送給速度指令は不要となり、送給量指令をワイヤ送給モータＷＭに与えるようにすればよい。

１ 溶接ワイヤ
２ ワーク
３ アーク
４ 溶接トーチ
１１ キーボード
１１ａ 送給イネーブルスイッチ
１２ 通信インターフェース部
１３ ジョグダイヤル
１３ａ 押しボタン（モード切替スイッチ）
１４ ロータリエンコーダ
１５ ＣＰＵ
１６ａ 入力監視部
１６ｂ 表示制御部
１８ 液晶ディスプレイ
１７ ＲＡＭ
１９ バス
２１ ＣＰＵ
２２ａ 解釈実行部
２２ｂ 機能割付部
２２ｃ 溶接指令生成部
２３ ＲＡＭ
２４ 通信インターフェース部
２５ ハードディスク
２６ 溶接インターフェース部
２７ 駆動指令部
２９ バス
４１ 右手把持部
４２ 左手把持部
１０１ アーク溶接ロボット
Ｆｃ 送給制御信号
Ｆｄ 速度変化値
Ｆｎ 送給速度現在値
Ｆｔ 送給速度目標値
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
Ｒ ロボット
ＲＣ ロボットコントローラ
Ｔｄ 操作信号
ＴＰ ティーチペンダント
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＭ ワイヤ送給モータ
ＷＰ 溶接電源
Ｗｓ 溶接指令信号

Claims (3)

1. ジョグダイヤルと、このジョグダイヤルの回転量および回転方向を検出する回転検出手段と、前記ジョグダイヤルを、溶接トーチから溶接ワイヤを送給するための送給操作手段として設定する割付手段とを有する操作部と、
   前記溶接ワイヤを送給する送給機構部と、
   前記送給機構部へ送給制御信号を出力する送給制御手段を有する制御部と、を含むアーク溶接装置であって、
   前記ジョグダイヤルが前記送給操作手段として設定されている間は、前記操作部は、前記回転検出手段が検出した回転量および回転方向を前記制御部へ通知し、
   前記送給制御手段は、前記溶接ワイヤを定速で送給する定速送給モードおよび前記溶接ワイヤを加減速しながら送給する変速送給モードを有しており、前記定速送給モードのときに前記制御部から前記回転量が通知された場合は、前記回転量の単位毎に予め定められた送給量で、且つ、前記回転方向と対応する方向へ前記溶接ワイヤを送給する制御信号を生成する一方、前記変速送給モードのときに前記回転量が通知された場合は、前記回転量に基づいて前記溶接ワイヤの送給速度を算出するとともに前記回転方向に基づいて送給方向を算出して前記送給制御信号を生成し、該送給制御信号を前記送給機構部へ出力することを特徴とするアーク溶接装置。
2. 前記操作部は前記溶接トーチが搭載されたマニピュレータを操作するためのティーチペンダントであり、前記制御部は前記マニピュレータを駆動制御するためのロボットコントローラであることを特徴とする請求項１記載のアーク溶接装置。
3. 前記ジョグダイヤルは、前記ティーチペンダントを両手で把持したときに右手の親指によって操作可能な範囲であって、その回転中心軸が前記ティーチペンダントの側面に垂直に交差するように取り付けられているとともに、前記定速送給モードおよび前記変速送給モードを切り替えるためのモード切替スイッチを一体的に備えており、該モード切替スイッチは、前記ジョグダイヤルの回転中心軸方向であって前記ティーチペンダントの側面に向かう方向へ押し込み可能に取り付けられていることを特徴とする請求項２記載のアーク溶接装置。

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