JPH09239540A - ロボットコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ロボットを用いて溶接を行う場合、ロボ
ットコントローラと溶接機を別々の場所に設置するか、
ロボットコントローラ内部に溶接機を内蔵しロボット制
御部と溶接機の間に特別な電磁シールドを設ける必要が
あったが、設置面積の小さく特設した電磁シールドを要
しないロボットコントローラを提供すること目的とす
る。 【解決手段】 溶接機から溶接制御部と溶接パワー部を
分離し、ロボットコントローラのロボット制御部の収納
ケース内に溶接制御部を共に納める手段を備え、溶接機
設置面積の縮小と電磁誘導の遮断上のコストの削減が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アークまたはスポット
溶接ロボットシステムに使用する、ロボットコントロー
ラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばアーク溶接ロボットを用い
てアーク溶接を行う場合、ロボットコントローラと溶接
機を別々の場所に設置し、インターフェースケーブルで
接続する方式［以下、これを『従来例１』という］があ
る。これを図４において、平面図で表す。なお、各図面
において、同一符号は同一もしくは相当部材を表す。図
４において、１はマニピュレータとしてのロボット、２
は溶接トーチ、３はワイヤ送給ユニット、４はワイヤス
タンド、５はワイヤボビン、６は溶接シールドガスホー
ス、７はガスボンベであり、８a は溶接機( 正面),８b
は溶接機( 裏面) 両者一体で溶接機を形成する。９はロ
ボット制御盤、10a は溶接機用三相AC100V電源、10b は
ロボット制御用三相AC100V電源、11はジグ台、12はAC10
0V電源である。図５は、従来例１における溶接動作の制
御のあり方を示す図である。図５(a) は回路構成ブロッ
ク図、図５(b) は溶接機内部の制御ブロック図、図５
(c) は溶接電流・電圧の経時的変化を表す図、図５(d)
は溶接トーチの軌跡図、図５(e) はアークの側面から見
た説明図である。図５(b) において、ロボットコントロ
ーラから溶接電流・電圧・ON/OFFの指令がロボットイン
ターフェイスを介して溶接制御部へ与えられ、溶接制御
部からは実際の診断信号としてアーク発生ＯＫ・アーク
切れ・溶着などのアンサーバックがロボットコントロー
ラへなされる。図５(c) に示すように溶接電流は、急峻
なオーバシュートなどが現れ、それによる他部への電磁
誘導は大きい。図５(d) は溶接トーチの先端部の動きを
表し、点線軌跡は準備工程を示し、実線工程が実際の溶
接軌跡である。図５(e) では、ワイヤとジグ台上の溶接
部材との間に発生するアークを外気から遮蔽する活性ガ
ス（Metal Active Gas・ CO₂100%,Cl₂+Ar100% 〜25%)ま
たは不活性ガス（Metal Inert Gas ・Ar10% 〜25%)を使
用する。また、ロボットコントローラに溶接機を内蔵す
る方式（特開平4-365581) ［以下、これを『従来例２』
という］が採用されていた。それは、ロボットコントロ
ーラの収納ケースを、隔壁（磁気シールド板）で上下２
段に分割し、隔壁の下段をアーク溶接電源の収納部分と
し、隔壁の上段をロボットコントロールユニットの収納
部分とすると共に、隔壁の下段のて底部にはスライド隔
壁を設け、さらに隔壁隔壁の下段の側面および背面には
アーク溶接電源の風冷用のベンチレータを設け、さらに
また隔壁の下段内部の両側には通風ガイドを設け、かつ
正面扉にはアーク溶接電源の操作用窓と出力ケーブル用
窓を設けるというアーク溶接電源内蔵ロボットコントロ
ーラである。さらに、ロボット可動部とロボット制御装
置との両方の設置スペースを確保する必要のないロボッ
ト装置（特開平8-1574) ［以下、これを『従来例３』と
いう］がある。これは、架台は、ロボット可動部を支え
ることができるだけの十分な強度を有しており、ロボッ
ト制御装置を内部に格納し、ロボット制御装置は架台の
上に設置されており、ロボット制御装置とロボット可動
部とは、内部に設けられた孔を通された接続ケーブルに
よって電気的に接続されており、ロボット可動部のベー
ス上には、ロボット旋回軸Ｊ1 〜Ｊ3 について、Ｊ1
軸、Ｊ2 軸の旋回機構を介してＪ2 アームが設けられ、
Ｊ3 軸の旋回機構部を介してＪ3 アームが設けられ、Ｊ
3 アームの先端はロボットの手首部分に相当し、この手
首部分に作業に応じたハンドを取付け、このようにして
ロボット可動部を、ロボット制御装置を内蔵した架台の
上に設置することができるロボット装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来例１で
は、図４から明らかなようにロボットコントローラと溶
接機を独立に設置する場合には、両者それぞれ専用の設
置面積が必要となり、設置空間が大きく必要であった。
従来例２のようにロボットコントローラ内部にに溶接機
を内蔵する場合には、溶接パワー部から発生した電磁ノ
イズがロボット制御部や溶接制御部に誤動作等の悪影響
を及ぼすため、溶接機と制御部の間に電磁シールドを設
けるなど電磁的にパワー部と制御部を分離する手段を必
要としていた。

【０００４】さらに従来例３においては、ロボットの下
部にロボット架台を設けてその内部にロボット制御部を
収納し、立体的にロボット可動部とロボット制御部を一
体化する手段である。したがってロボット可動部の動作
範囲、重量その他の使用条件に対応して、その形態によ
っては必ずしも適合できるとは言えず、さらには磁気シ
ールドの概念はない。すなわち、特異なロボットに適用
されうるアイディアである。そこで、本発明は、制御部
から溶接パワー部を分離し、ロボットコントローラに内
蔵することにより、アーク溶接用ロボットコントローラ
の設置場所の省スペス化と溶接パワー部が制御部に及ぼ
す電磁的影響の低減による安全性の向上、特殊な電磁ノ
イズ除去手段が不必要となることによる低コスト化を実
現するロボットコントローラを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、アーク若しくはスポット溶接ロボットの制
御を行うロボットコントローラであり、ロボット制御部
並びにロボットサーボアンプ部を備えるロボットと、溶
接制御部並びに溶接パワー部を持つ溶接機において、ロ
ボットコントローラの収納ケースの内部にロボット制御
部と、溶接パワー部から分離した溶接制御部とを収納
し、さらには溶接パワー部については電磁シールドを兼
ねたロボットコントローラの収納ケースの内部に納め、
ロボット制御部と溶接制御部とを情報伝達媒体にて情報
の伝達を行い、ロボットコントローラの収納ケースには
操作用手段と情報入出力手段を備えたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、産業用ロボットと、溶接パワーを出力する溶接パワ
ー部並びに溶接動作の電源条件を調整する溶接制御部を
持つ溶接機とから構成する溶接ロボットの、その動作を
制御するロボットコントローラにおいて、前記溶接パワ
ー部と前記溶接制御部とを分離し、前記溶接パワー部ま
たは前記溶接制御部を電磁シールドしたことを特徴とす
るロボットコントローラとしたものであり、これによれ
ば溶接パワー部からの電磁誘導から溶接制御部の動作演
算の信頼性が向上するという作用を有する。

【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、前記ロ
ボットの位置及び姿勢の振る舞いを制御すると共に作業
条件を制御するロボット制御部と、前記溶接制御部を同
じ収納ケースに納め、前記ロボット制御部からの制御に
従い前記ロボットを駆動するサーボアンプ部と、前記溶
接パワー部とを別々に収納したことを特徴とする請求項
１記載のロボットコントローラとしたものであり、これ
によれば全ての制御部がサーボ演算等を妨害する電磁誘
導電波から遮断でき、より一層の制御の確実さが得られ
るという作用を有する。

【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、前記サ
ーボアンプ部と、前記溶接パワー部とを同一の収納ケー
スに収納したことを特徴とする請求項２記載のロボット
コントローラとしたものであり、これによれば先の請求
項２記載のロボットコントローラに比較して占有面積の
節約が可能であるという作用を有する。

【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、前記溶
接パワー部を電磁シールドしたことを特徴とする請求項
３記載のロボットコントローラとしたものであり、電磁
誘導の防止と占有面積の縮小に有効適切であるという作
用を有する。

【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、前記同
じ収納ケースとして前記ロボットの架台を用いたことを
特徴とする請求項４記載のロボットコントローラとした
ものであり、占有面積に全くの無駄がなくなる。本発明
の請求項６に記載の発明は、前記溶接機として、アーク
溶接機またはスポット溶接機を適用したことを特徴とす
る請求項１ないし請求項５のいずれかの項に記載のロボ
ットコントローラとしたものであり、アーク溶接機また
はスポット溶接機共々適用可能という作用を有する。

【００１１】本発明の請求項７に記載の発明は、前記ロ
ボット制御部と前記溶接制御部と間に情報伝達媒体にて
情報の伝達を行い、前記収納ケースには操作用手段と情
報入出力手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし
請求項６のいずれかの項に記載のロボットコントローラ
としたものであり、これによりロボット制御部と溶接制
御部と間の情報の授受が円滑なされるという作用を有す
る。

【００１２】本発明の請求項８に記載の発明は、前記収
納ケースの電磁シールドは鉄等の強磁性体にて形成さ
れ、前記ロボット制御部と前記溶接制御部とは前記収納
ケース内部を区分して周囲を電磁シールドされた別異の
部位に載置されたことを特徴とする請求項２記載のロボ
ットコントローラとしたものであり、電磁誘導の完全防
止と占有面積の減少に適切であるという作用を有する。

【００１３】本発明の請求項９に記載の発明は、前記収
納ケース内の前記ロボット制御部と前記溶接制御部との
相互間はそれぞれに前記ロボット制御部・前記溶接制御
部間インターフェースケーブルとそれぞれのいずれかの
一面に配設した前記ロボット制御部・前記溶接制御部間
インターフェースプラグ受けを介して、情報の授受が行
われる手段を備えることを特徴とする請求項８記載のロ
ボットコントローラとしたものであり、これによればロ
ボット制御部・前記溶接制御部間インターフェースケー
ブルとそれぞれの前面に配設した前記ロボット制御部・
前記溶接制御部間インターフェースプラグ受けを介し
て、情報の授受が前面扉を開ければその接続が目視でき
るという作用を有する。

【００１４】本発明の請求項１０に記載の発明は、前記
収納ケース内の前記溶接制御部と前記溶接パワー部の相
互間はそれぞれに前記ロボット制御部・前記溶接制御部
間インターフェースケーブル及びヒューマンインターフ
ェースケーブルを敷設し、それぞれに配設した前記ロボ
ット制御部・前記溶接制御部間インターフェースプラグ
受け及びヒューマンインターフェースケーブルプラグ受
けを介して、情報の授受が行われ手段を備えることを特
徴とする請求項９記載のロボットコントローラとしたも
のであり、これによれば情報の授受が前面扉の開閉に関
係なく円滑にできるという作用を有する。以下、本発明
の実施の形態についてはアーク溶接を主体的に述べる
が、スポット溶接についても全く同様である。

【００１５】（実施の形態１）図１は、本発明における
実施の形態１の回路構成を説明する平面図である。14は
ヒューマンインターフェイス、15はプログラミングペン
ダントであり、これらにより、ロボット制御及び溶接機
制御の条件が各制御部へ入力される。すなわちヒューマ
ンインターフェイス14とプログラミングペンダント15は
プログラムするための操作手段・方法であり、ここで制
御させたいプログラムと作業させたいプログラムがロボ
ット制御部及び溶接機制御部へ入力される。本発明のロ
ボットコントローラは、ロボット制御部並びにそれから
の制御信号に従いロボットをサーボ動作させるアンプ部
［ロボット駆動部］から成る産業用ロボット１と、溶接
パワーを出力する溶接パワー部並びに溶接動作の電源条
件を調整する溶接制御部を持つ溶接機８を制御する。

【００１６】そして先ず、前記溶接パワー部と前記溶接
制御部とを分離し、前記溶接パワー部を電磁シールドし
ている。これにより溶接パワー部からの電磁誘導から溶
接制御部の動作演算の信頼性が向上する。また、ロボッ
ト１の位置及び姿勢の振る舞いを制御すると共に、作業
条件を制御するロボット制御部と、溶接制御部を同じ収
納ケースに納め、サーボアンプ部と電磁シールドされた
溶接パワー部とを別々に収納しており、これによれば全
ての制御部がサーボ演算等を妨害する電磁誘導電波から
遮断でき、より一層の制御の確実さが得られる。さら
に、サーボアンプ部と、溶接パワー部とを同一の収納ケ
ースに収納してロボットコントローラの占有面積の節約
を図っている。

【００１７】しかも本発明は、ロボット制御部と溶接制
御部を同じ収納ケースに納めめると共に、さらにサーボ
アンプ部と溶接パワー部とを同じ収納ケースつまり全て
を同一ケース内に収納し、かつ溶接パワー部を電磁シー
ルドしたことから、電磁誘導の防止と占有面積の縮小に
有効適切である。本発明は、同じ収納ケースとしてロボ
ットの架台13を用いており、占有面積に全くの無駄がな
くなるようにもしている。

【００１８】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２における機能的手段を添えた回路構成を示す説明
図である。ヒューマンインターフェイス14とプログラミ
ングペンダント15はプログラムするための操作手段・方
法により、ロボットを制御させたいプログラムと溶接機
を作業させたいプログラムがロボット制御部及び溶接機
制御部へ入力されると、溶接機は溶接電流値・溶接電圧
値・ワイヤの径・シールドガスの種別が決まり、溶接ロ
ボットは本来の制御・作業の状態に入る。そうして溶接
トーチ２の周辺における実際の溶接電流値・実際の溶接
電圧値を検出手段16・20で検出し、実際の溶接電流値に
ついては短絡時の電流制限・短絡開放時の電流抑制・電
流リミッタのオン・オフを行い、実際の溶接電圧値につ
いては短絡の検出と平均電圧のアンサーバックを行う
が、短絡時には短絡電圧を実際の溶接電流値検出手段へ
与え一層の動作の確認を行って、コントローラからの溶
接指令の条件に適合するようにしている。このように、
ロボットの制御動作と溶接機の制御条件に基づきそれぞ
れの制御系でなされるサーボ演算が、溶接機のパワー部
からの電磁誘導に妨害されることなく、確実に実行され
る。

【００１９】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３における同一収納ケースへ上段・下段に二分してロ
ボット制御部と溶接制御部を収納した説明図であり、図
３(a) は溶接ロボットの制御を行うロボットコントロー
ラの外観と内部を示す正断面図、図３(b) は正面扉を閉
じた状態の正面図、図３(c) は左側面図である。11a は
ロボット制御部と溶接制御部の収納ケース、９a はロボ
ット制御部、８a は溶接制御部、98a はロボット制御部
と溶接制御部との情報の伝達を行うインターフェースケ
ーブル、98b はロボット制御部と溶接制御部間のインタ
ーフェースプラグ受け、23は溶接制御部と溶接パワー部
間の情報の伝達を行うインターフェースプラグ受け、24
はヒューマンインターフェース用プラグ受け、11b はロ
ボットコントローラの正面扉、11c は制御部収納ケース
左側面である。

【００２０】すなわち、図３(a) ないし図３(c) に示す
ように、ロボット制御部９a と溶接制御部８a の収納ケ
ース11a は、電磁シールドを兼ね、内部上段にロボット
制御部９a を下段に溶接制御部８a を収納し、両者の情
報伝達が可能とするためのロボット制御部と溶接制御部
間のインターフェースプラグ受け98b とロボット制御部
と溶接制御部との情報の伝達を行うインターフェースケ
ーブル98a を設け、収納ケース11a の左側面11c 下部に
制御部と溶接電源間の情報の伝達を行うインターフェー
スプラグ受23とヒューマンインターフェース用プラグ受
け24が設けられている。このように本発明は、ロボット
制御部９a と溶接制御部８a と間に情報伝達媒体98a に
て情報の伝達を行い、前記収納ケースには操作用手段と
情報入出力手段を備えており、これによりロボット制御
部９a と溶接制御部８a と間の情報の授受が円滑になさ
れる。

【００２１】さらに本発明は、収納ケース11a の電磁シ
ールドは鉄等の強磁性体にて形成され、ロボット制御部
９a と溶接制御部８a とは収納ケース11a 内部を区分し
て周囲を電磁シールドされた別異の部位に載置されてお
り、いずれが上段か下段かは電磁誘導・熱冷却の効率の
良い法を選ぶ。しかも本発明は、収納ケース11a 内のロ
ボット制御部９a と溶接制御部８a との相互間はそれぞ
れにロボット制御部・溶接制御部間インターフェースケ
ーブル98a とそれぞれの前面に配設したロボット制御部
・溶接制御部間インターフェースプラグ受け98b を介し
て、情報の授受が行われるから、情報伝達手段として最
善であり、ロボット制御部・溶接制御部間インターフェ
ースケーブル98a とそれぞれの前面に配設したロボット
制御部・溶接制御部間インターフェースプラグ受け98b
を介して、情報の授受が前面扉を開ければその接続が目
視できる。

【００２２】また本発明は、収納ケース内の溶接制御部
９a と溶接機溶接パワー部の相互間はそれぞれにロボッ
ト制御部・溶接制御部間インターフェースケーブル98a
及びヒューマンインターフェースケーブル［不図示］を
敷設し、それぞれに配設した制御間インターフェースプ
ラグ受け23及びヒューマンインターフェースケーブルプ
ラグ受け24を介して、情報の授受が行われるから、情報
の授受が前面扉の開閉に関係なく円滑にできるようにし
ている。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ロ
ボットコントローラの載置面積の効率よく最小限に縮小
され、電磁シールドの完全性の確保から電磁誘導による
誤動作を解消し、溶接パワー部をアーク発生部材のより
近辺に配設することでインダクタンスを減少させ、溶接
電流の立ち上がりを急峻なもとして溶接パワーの向上に
つながり理想的な溶接を行えるという有利な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における回路構成を説明
する平面図

【図２】本発明の実施の形態２における機能的手段を添
付した回路構成を示す説明図

【図３】本発明の実施の形態３におけるロボット制御部
・溶接機制御部の収納ケースを示し、 (a) は溶接ロボットの制御を行うロボットコントローラ
の外観と内部を示す正断面図 (b) ロボットコントローラの正面扉を閉じた状態の正面
図 (c) ロボットコントローラの左側面図

【図４】従来例１の構成の概念を示す説明図

【図５】ロボット溶接の機能および回路構成の概念を示
す説明図

【符号の説明】

１ マニピュレータ（ロボット） ２ 溶接トーチ ３ ワイヤ送給ユニット ４ ワイヤスタンド ５ ワイヤボビン ６ 溶接シールドガスホース ７ ガスボンベ ８ 溶接機 ８a 溶接機( 正面) ８b 溶接機( 裏面) ９ ロボット制御盤 10a 溶接機用三相AC200V電源 10b ロボット制御用三相AC200V電源 11 ジグ台 12 AC100V電源 13 ［ロボッットの］架台 14 ヒューマンインターフェイス 15 プログラムペンダント 16 電流検出手段 17 短絡時電流抑制手段 18 短絡開放時の電流抑制手段 19 電流リミッタ 20 電圧検出手段 21 短絡検出手段 22 平均電圧導出手段 23 ヒューマンインターフェース用プラグ受け 24 インターフェイス用プラグ受け

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットと、溶接パワーを出力す
   る溶接パワー部並びに溶接動作の電源条件を調整する溶
   接制御部を持つ溶接機とから構成する溶接ロボットの、
   その動作を制御するロボットコントローラにおいて、 前記溶接パワー部と前記溶接制御部とを分離し、前記溶
   接パワー部または前記溶接制御部を電磁シールドしたこ
   とを特徴とするロボットコントローラ。
2. 【請求項２】 前記ロボットの位置及び姿勢の振る舞い
   を制御すると共に作業条件を制御するロボット制御部
   と、前記溶接制御部を同じ収納ケースに納め、 前記ロボット制御部からの制御に従い前記ロボットを駆
   動するサーボアンプ部と、 前記溶接パワー部とを別々に収納したことを特徴とする
   請求項１記載のロボットコントローラ。
3. 【請求項３】 前記サーボアンプ部と、前記溶接パワー
   部とを同一の収納ケースに収納したことを特徴とする請
   求項２記載のロボットコントローラ。
4. 【請求項４】 前記溶接パワー部を電磁シールドしたこ
   とを特徴とする請求項３記載のロボットコントローラ。
5. 【請求項５】 前記同じ収納ケースとして前記ロボット
   の架台を用いたことを特徴とする請求項４記載のロボッ
   トコントローラ。
6. 【請求項６】 前記溶接機として、アーク溶接機または
   スポット溶接機を適用したことを特徴とする請求項１な
   いし請求項５のいずれかの項に記載のロボットコントロ
   ーラ。
7. 【請求項７】 前記ロボット制御部と前記溶接制御部と
   間に情報伝達媒体にて情報の伝達を行い、前記収納ケー
   スには操作用手段と情報入出力手段を備えたことを特徴
   とする請求項１ないし請求項６のいずれかの項に記載の
   ロボットコントローラ。
8. 【請求項８】 前記収納ケースの電磁シールドは鉄等の
   強磁性体にて形成され、前記ロボット制御部と前記溶接
   制御部とは前記収納ケース内部を区分して周囲を電磁シ
   ールドされた別異の部位に載置されたことを特徴とする
   請求項２記載のロボットコントローラ。
9. 【請求項９】 前記収納ケース内の前記ロボット制御部
   と前記溶接制御部との相互間はそれぞれに前記ロボット
   制御部・前記溶接制御部間インターフェースケーブルと
   それぞれのいずれかの一面に配設した前記ロボット制御
   部・前記溶接制御部間インターフェースプラグ受けを介
   して、情報の授受が行われる手段を備えることを特徴と
   する請求項８記載のロボットコントローラ。
10. 【請求項１０】 前記収納ケース内の前記溶接制御部と
    前記溶接パワー部の相互間はそれぞれに前記ロボット制
    御部・前記溶接制御部間インターフェースケーブル及び
    ヒューマンインターフェースケーブルを敷設し、それぞ
    れに配設した前記ロボット制御部・前記溶接制御部間イ
    ンターフェースプラグ受け及びヒューマンインターフェ
    ースケーブルプラグ受けを介して、情報の授受が行われ
    る手段を備えることを特徴とする請求項９記載のロボッ
    トコントローラ。