(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上板と下板とを有する母材の前記上板の端部の位置を検出する溶接ロボットの制御装置であって、
溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触しているか否かを判定する接触判定部と、
前記溶接ワイヤの先端が前記上板の上方に位置している状態で前記上板の表面から離れる方向を離れ方向、前記上板の表面に近づく方向を近接方向として、前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していると判定されたときには、前記溶接ワイヤの先端の現在位置から、前記離れ方向、且つ、前記母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置を前記溶接ワイヤの次の目標位置として設定し、前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していないと判定されたときには、前記溶接ワイヤの先端の現在位置から、前記近接方向、且つ、前記所定の進行方向に離れた位置を前記溶接ワイヤの次の目標位置として設定し、前記目標位置の設定を繰り返し実行する目標位置設定部と、
前記溶接ワイヤの先端が、前記目標位置設定部によって順次設定された前記目標位置に移動するように、前記溶接ロボットの駆動を制御する駆動制御部と、
前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していないという判定が繰り返し行われて前記近接方向への前記溶接ワイヤの先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったときには、最後に前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していると判定されたときの前記溶接ワイヤの先端の第１位置と、前記第１位置の検出後に最初に前記近接方向に移動して前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していないと判定されたときの前記溶接ワイヤの先端の第２位置との間の所定位置を、前記上板の端部の位置として検出する端部検出部と、
を備える溶接ロボットの制御装置。
【請求項２】
前記所定位置は、前記第１位置の次の前記目標位置である、
請求項１に記載の溶接ロボットの制御装置。
【請求項３】
前記端部検出部によって前記上板の端部の位置が検出されると、前記目標位置設定部は、前記溶接ワイヤの先端の現在位置から前記所定位置に向かって所定距離戻った位置を前記溶接ワイヤの先端の待機位置として設定し、
前記駆動制御部は、前記溶接ワイヤの先端を前記待機位置に移動させて停止させる、
請求項１又は２に記載の溶接ロボットの制御装置。
【請求項４】
前記端部検出部によって前記上板の端部の位置が検出されると、前記駆動制御部は、前記溶接ワイヤの先端を現在位置から前記所定の進行方向と逆方向に移動させ、前記溶接ワイヤの先端が前記母材に接触していると判定されたときに前記溶接ワイヤの先端を停止させる、
請求項１又は２に記載の溶接ロボットの制御装置。
【請求項５】
前記端部検出部によって前記上板の端部の位置が検出されると、前記目標位置設定部は、前記所定位置から前記近接方向に前記母材の板厚に等しい距離進んだ位置を、前記溶接ワイヤの先端の待機位置として設定し、
前記駆動制御部は、前記溶接ワイヤの先端を前記待機位置に移動させて停止させる、
請求項１又は２に記載の溶接ロボットの制御装置。
【請求項６】
上板と下板とを有する母材の前記上板の端部の位置を検出する溶接ロボットの制御方法であって、
溶接ワイヤの先端が前記母材に接触しているか否かを判定するステップと、
前記溶接ワイヤの先端が前記上板の上方に位置している状態で前記上板の表面から離れる方向を離れ方向、前記上板の表面に近づく方向を近接方向として、前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していると判定されたときに、前記溶接ワイヤの先端の現在位置から、前記離れ方向、且つ、前記母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置を前記溶接ワイヤの次の目標位置として設定するステップと、
前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していないと判定されたときに、前記溶接ワイヤの先端の現在位置から、前記近接方向、且つ、前記所定の進行方向に離れた位置を前記溶接ワイヤの次の目標位置として設定し、前記目標位置の設定を繰り返し実行するステップと、
前記溶接ワイヤの先端が、前記目標位置設定部によって順次設定される前記目標位置に移動するように、前記溶接ロボットの駆動を制御するステップと、
前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していないという判定が繰り返し行われて前記近接方向への前記溶接ワイヤの先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったときには、最後に前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していると判定されたときの前記溶接ワイヤの先端の第１位置と、前記第１位置の検出後に最初に前記近接方向に移動して前記溶接ワイヤの先端が前記母材の表面に接触していないと判定されたときの前記溶接ワイヤの先端の第２位置との間の所定位置を、前記上板の端部の位置として検出するステップと
を備える溶接ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接ロボットを用いて溶接を行う場合には、溶接ロボットに溶接位置を正確に認識させる必要がある。そこで、ワイヤタッチセンサを用いて、溶接位置を検出することが行われている（特許文献１参照）。例えば、図１１に示すように、溶接ロボットの制御装置は、溶接ワイヤＷの先端を移動させることにより、溶接位置を検出する。具体的には、まず、矢印Ｒ１００で示すように、制御装置は、溶接ワイヤＷの先端が上板１０２から離れるように溶接ワイヤＷを上昇させる。次に、矢印Ｒ１０１で示すように、制御装置は、溶接位置となる上板１０２の端部を越える位置まで、溶接ワイヤＷの先端を水平方向に移動させる。次に、矢印Ｒ１０２で示すように、制御装置は、溶接ワイヤＷの先端を下板１０１に近づく方向に移動させる。そして、矢印Ｒ１０３で示すように、制御装置は、溶接ワイヤＷの先端を下板１０１の表面に平行な方向に、上板１０２に向かって移動させる。そして、制御装置は、溶接ワイヤＷの先端が上板１０２に接触したことをワイヤタッチセンサによって検出して、そのときの溶接ワイヤＷの先端の位置を溶接位置として認識する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３００７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の特許文献１のような溶接位置の検出方法では、図１１において矢印Ｒ１０１で示す水平方向への移動距離が予め把握されている必要がある。この水平方向への移動距離が、あまりに小さいときには、溶接ワイヤＷの先端が上板に当たってしまう。このため、水平方向への移動距離を、余裕を持って設定しておくことが好ましい。しかし、水平方向への移動距離が、あまりに大きいときには、溶接位置の誤検出が発生したり、溶接位置の検出が不可能になることがある。例えば図１２（ａ）に示すように、下板２０１上に異物２０３が存在する場合には、下板２０１上の異物２０３の位置を溶接位置として誤検出する可能性がある。或いは、図１２（ｂ）に示すように、溶接の熱歪みによって下板３０１が曲がっている場合には、溶接ワイヤＷの先端が上板３０２の端部に接触せず、溶接位置を検出できない可能性がある。さらに、図１２（ｃ）に示すように、母材が円筒状の場合のように、曲面状の下板４０１と曲面状の上板４０２とを溶接する場合にも同様に、溶接位置を検出できない可能性がある。
【０００５】
本発明の課題は、重ね継手に対して溶接位置を精度よく検出することができる溶接ロボットの制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る溶接ロボットの制御装置は、上板と下板とを有する母材の上板の端部の位置を検出する溶接ロボットの制御装置であって、接触判定部と、目標位置設定部と、駆動制御部と、端部検出部とを備える。接触判定部は、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触しているか否かを判定する。溶接ワイヤの先端が上板の上方に位置している状態で上板の表面から離れる方向を離れ方向、上板の表面に近づく方向を近接方向として、目標位置設定部は、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときには、溶接ワイヤの先端の現在位置から、離れ方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置を溶接ワイヤの次の目標位置として設定する。目標位置設定部は、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときには、溶接ワイヤの先端の現在位置から、近接方向、且つ、所定の進行方向に離れた位置を溶接ワイヤの次の目標位置として設定する。駆動制御部は、溶接ワイヤの先端が、目標位置設定部によって順次設定された目標位置に移動するように、溶接ロボットの駆動を制御する。端部検出部は、近接方向への溶接ワイヤの先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったときには、第１位置と第２位置との間の所定位置を、上板の端部の位置として検出する。第１位置は、最後に溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。第２位置は、第１位置の検出後に最初に近接方向に移動して溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る溶接ロボットの制御装置は、第１の態様の溶接ロボットの制御装置であって、所定位置は、第１位置の次の目標位置である。
【０００８】
本発明の第３の態様に係る溶接ロボットの制御装置は、第１又は第２の態様の溶接ロボットの制御装置であって、端部検出部によって上板の端部の位置が検出されると、目標位置設定部は、溶接ワイヤの先端の現在位置から所定位置に向かって所定距離戻った位置を溶接ワイヤの先端の待機位置として設定する。駆動制御部は、溶接ワイヤの先端を待機位置に移動させて停止させる。
【０００９】
本発明の第４の態様に係る溶接ロボットの制御装置は、第１又は第２の態様のいずれかの溶接ロボットの制御装置であって、端部検出部によって上板の端部の位置が検出されると、駆動制御部は、溶接ワイヤの先端を現在位置から所定の進行方向と逆方向に移動させ、溶接ワイヤの先端が母材に接触していると判定されたときに溶接ワイヤの先端を停止させる。
【００１０】
本発明の第５の態様に係る溶接ロボットの制御装置は、第１又は第２の態様の溶接ロボットの制御装置であって、端部検出部によって上板の端部の位置が検出されると、目標位置設定部は、所定位置から近接方向に母材の板厚に等しい距離進んだ位置を、溶接ワイヤの先端の待機位置として設定する。駆動制御部は、溶接ワイヤの先端を待機位置に移動させて停止させる。
【００１１】
本発明の第６の態様に係る溶接ロボットの制御方法は、上板と下板とを有する母材の上板の端部の位置を検出する溶接ロボットの制御方法であって、以下の第１から第５ステップを備える。第１ステップでは、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触しているか否かを判定する。第２ステップでは、溶接ワイヤの先端が上板の上方に位置している状態で上板の表面から離れる方向を離れ方向、上板の表面に近づく方向を近接方向として、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときに、溶接ワイヤの先端の現在位置から、離れ方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置を溶接ワイヤの次の目標位置として設定する。第３ステップでは、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときに、溶接ワイヤの先端の現在位置から、近接方向、且つ、所定の進行方向に離れた位置を溶接ワイヤの次の目標位置として設定する。第４ステップでは、溶接ワイヤの先端が、目標位置設定部によって順次設定される目標位置に移動するように、溶接ロボットの駆動を制御する。第５ステップでは、近接方向への溶接ワイヤの先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったときには、第１位置と第２位置との間の所定位置を、上板の端部の位置として検出する。第１位置は、最後に溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。第２位置は、第１位置の検出後に最初に近接方向に移動して溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る溶接ロボットの制御装置では、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときには、次の目標位置が、溶接ワイヤの先端の現在位置から、離れ方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置に設定される。また、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときには、次の目標位置が、溶接ワイヤの先端の現在位置から、近接方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置に設定される。このため、例えば、母材の上板上に溶接ワイヤの先端が位置しているときには、溶接ワイヤの先端は、上板に近づく方向への移動と上板から離れる方向への移動とを繰り返しながら、上板の表面に沿って移動する。そして、溶接ワイヤの先端が上板の端部を超えた位置まで移動すると、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないという判定が繰り返し行われ、溶接ワイヤの先端が、近接方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に続けて移動することになる。そして、近接方向への溶接ワイヤの先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったときに、第１位置と第２位置との間の所定位置が、母材の端部の位置として検出される。第１位置は、最後に溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。このため、第１位置は、上板上に位置しているはずである。また、第２位置は、第１位置の検出後に最初に近接方向に移動して溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。このため、第２位置は、上板の端部を越えた位置のはずである。従って、上板の端部は、第１位置と第２位置との間に位置しているはずであるので、第１位置と第２位置との間の所定位置を上板の端部の位置として検出することにより、上板の端部の位置を精度よく検出することができる。以上のように、本態様に係る溶接ロボットの制御装置は、重ね継手に対して溶接位置を精度よく検出することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る溶接ロボットの制御装置では、第１位置の次の目標位置を上板の端部の位置として検出する。これにより、上板の端部の位置を精度よく検出することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る溶接ロボットの制御装置では、上板の端部の位置が検出されると、溶接ワイヤの先端は、現在位置から所定位置に向かって所定距離戻った位置に移動して停止する。すなわち、溶接ワイヤの先端は、溶接の開始位置に近い位置へと移動して停止する。このため、溶接を速やかに開始することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る溶接ロボットの制御装置では、上板の端部の位置が検出されると、溶接ワイヤの先端は、現在位置から所定の進行方向と逆方向に移動し、母材に接触したときに停止する。すなわち、溶接ワイヤの先端は、溶接の開始位置に近い位置へと移動して停止する。このため、溶接を速やかに開始することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係る溶接ロボットの制御装置では、上板の端部の位置が検出されると、溶接ワイヤの先端は、所定位置から近接方向に母材の板厚に等しい距離進んだ位置に移動して停止する。すなわち、溶接ワイヤの先端は、溶接の開始位置に近い位置へと移動して停止する。このため、溶接を速やかに開始することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様に係る溶接ロボットの制御方法では、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときには、次の目標位置が、溶接ワイヤの先端の現在位置から、離れ方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置に設定される。また、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときには、次の目標位置が、溶接ワイヤの先端の現在位置から、近接方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に離れた位置に設定される。このため、例えば、母材の上板上に溶接ワイヤの先端が位置しているときには、溶接ワイヤの先端は、上板に近づく方向への移動と上板から離れる方向への移動とを繰り返しながら、上板の表面に沿って移動する。そして、溶接ワイヤの先端が上板の端部を超えた位置まで移動すると、溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないという判定が繰り返し行われ、溶接ワイヤの先端が、近接方向、且つ、母材の表面に沿った所定の進行方向に続けて移動することになる。そして、近接方向への溶接ワイヤの先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったときに、第１位置と第２位置との間の所定位置が、上板の端部の位置として検出される。第１位置は、最後に溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していると判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。このため、第１位置は、上板上に位置しているはずである。また、第２位置は、第１位置の検出後に最初に近接方向に移動して溶接ワイヤの先端が母材の表面に接触していないと判定されたときの溶接ワイヤの先端の位置である。このため、第２位置は、上板の端部を越えた位置のはずである。従って、上板の端部は、第１位置と第２位置との間に位置しているはずであるので、第１位置と第２位置との間の所定位置を上板の端部の位置として検出することにより、上板の端部の位置を精度よく検出することができる。以上のように、本態様に係る溶接ロボットの制御方法は、重ね継手に対して溶接位置を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】溶接システムの構成を示す概略図。
【図２】制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】制御装置による端部検出機能の処理を示すフローチャート。
【図４】端部検出機能が実行されているときの、ワイヤ先端と母材との位置を示す模式図。
【図５】端部検出機能が実行されているときの、ワイヤ先端と母材との位置を示す模式図。
【図６】他の実施形態に係る制御装置による端部検出機能の処理を示すフローチャート。
【図７】他の実施形態に係る制御装置による端部検出機能が実行されているときの、ワイヤ先端と母材との位置を示す模式図。
【図８】他の実施形態に係る制御装置による端部検出機能の処理を示すフローチャート。
【図９】他の実施形態に係る制御装置による端部検出機能が実行されているときの、ワイヤ先端と母材との位置を示す模式図。
【図１０】他の実施形態に係る制御装置による端部検出機能が実行されているときの、ワイヤ先端の移動の軌跡を示す模式図。
【図１１】従来技術に係る母材の端部の検出方法を示す模式図。
【図１２】従来技術に係る母材の端部の検出方法を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの制御装置を備える溶接システム１を図１に示す。溶接システム１は、母材と溶接ワイヤＷとの間にアークを発生させることにより、母材および溶接ワイヤＷを溶融させて接合する。溶接システム１は、溶接ロボット２と、ワイヤ送給装置３と、溶接電源装置４と、制御装置５と、ティーチング操作装置６とを備える。
【００２０】
溶接ロボット２は、いわゆる多関節型のロボットであり、複数の支持部材２１−２６とトーチ２６と複数の駆動モータＭ１−Ｍ６（図２参照）を有する。複数の支持部材２１−２６は互いに揺動可能に取り付けられている。トーチ２６は、支持部材２１−２６によって支持されている。トーチ２６の先端から所定の長さの溶接ワイヤＷが突出するようにトーチ２６に溶接ワイヤＷが供給される。また、トーチ２６には、図示しないガス供給装置からシールドガスが供給される。駆動モータＭ１−Ｍ６は、支持部材２１−２６を駆動する。駆動モータＭ１−Ｍ６は、サーボモータであり、制御装置５からの指令信号に基づいて回転角度と回転速度を制御される。溶接ロボット２は、通信線を介して制御装置５に接続されている。溶接ロボット２は、制御装置５からの指令信号に基づいて駆動モータＭ１−Ｍ６が制御されることにより、溶接ワイヤの先端（以下、簡略に「ワイヤ先端」と呼ぶ）を所望の位置に移動させる。
【００２１】
ワイヤ送給装置３は、溶接ワイヤＷをトーチ２６に送り込む装置である。ワイヤ送給装置３は、溶接ワイヤＷがロール状に巻回された溶接コイル３１から溶接ワイヤＷを引き出して、トーチ２６に送り込む。ワイヤ送給装置３は、制御装置５と通信線によって接続されており、制御装置５からの指令信号に基づいて、トーチ２６への溶接ワイヤＷの供給速度を制御する。
【００２２】
溶接電源装置４は、アーク放電を生起させるための電力を母材および溶接ワイヤＷに供給する。溶接電源装置４は、電気ケーブルを介して溶接ロボット２のトーチ２６に接続されている。また、溶接電源装置４は、接地ケーブルを介して母材に接続されている。溶接電源装置４は、図示しない外部電源に接続されており、外部電源からの電力を制御して母材および溶接ワイヤＷに供給する。溶接電源装置４は、通信線を介して、制御装置５と接続されている。溶接電源装置４は、制御装置５からの指令信号に基づいて、溶接ワイヤＷと母材との間に印可される電圧を制御する。溶接電源装置４は、溶接ワイヤＷおよび母材に流れている電流を検出する。溶接電源装置４は、溶接ワイヤＷと母材との間に印可されている電圧を検出する。溶接電源装置４は、検出した電流の値と電圧の値とを制御装置５へ送信する。
【００２３】
制御装置５は、制御装置５からの指令信号に基づいて、ワイヤ送給装置３からの溶接ワイヤＷの供給速度を制御する。制御装置５は、溶接電源装置４を操作して、溶接ワイヤＷと母材との間に印可される電圧を制御する。制御装置５は、溶接ロボット２を制御して、ワイヤ先端を母材の溶接位置に沿って移動させる。制御装置５は、ティーチング操作装置６によって入力された作業プラグラムに従って、ワイヤ送給装置３と溶接電源装置４と溶接ロボット２とを制御することにより、母材の溶接を行う。
【００２４】
ティーチング操作装置６は、オペレータがティーチングを行うために操作される装置である。ティーチングとは、実際にワイヤ先端を溶接位置に移動させて、溶接位置を制御装置５に記憶させる作業である。ティーチングによって、母材に対する溶接ロボット２の姿勢やワイヤ先端の狙い位置が決定される。また、オペレータは、ティーチング操作装置６を操作することによって、溶接電流、溶接電圧、溶接速度を入力する。
【００２５】
オペレータがティーチングを行う際に、制御装置５に溶接位置を認識させる必要がある。重ね継手の溶接を行う場合、母材の端部が溶接位置となる。制御装置５は、母材の端部の位置を自動的に検出する端部検出機能を有する。以下、この端部検出機能に関して詳細に説明する。
【００２６】
図２に示すように、制御装置５は、接触判定部５１と、目標位置設定部５２と、駆動制御部５３と、端部検出部５４と、記憶部５５とを備える。接触判定部５１と目標位置設定部５２と駆動制御部５３と端部検出部５４とは、例えばＣＰＵなどの演算装置によって実現される。記憶部５５は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、或いは、ハードディスクなどの記録装置によって実現される。
【００２７】
接触判定部５１は、ワイヤ先端が母材の表面に接触しているか否かを判定する。接触判定部５１は、溶接電源装置４が検出した電流値に基づいて、ワイヤ先端と母材との接触を判定する。具体的には、制御装置５は、溶接ワイヤＷに電圧を印加して溶接ワイヤＷを移動させる。接触判定部５１は、溶接電源装置４が検出した電流値に基づいて短絡の発生を検出することにより、ワイヤ先端が母材の表面に接触しているか否かを判定する。目標位置設定部５２は、ワイヤ先端の目標位置を演算して設定する。目標位置は順次、更新され、ワイヤ先端は、目標位置へ向けての移動を繰り返し行う。駆動制御部５３は、ワイヤ先端が、目標位置設定部５２によって順次設定された目標位置に移動するように、溶接ロボット２の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部５３は、ワイヤ先端が目標位置に移動するように、溶接ロボット２の支持部材２１−２６の軸の角度を演算する。駆動制御部５３は、演算結果を指令信号として溶接ロボット２の駆動モータＭ１−Ｍ６へ送信する。端部検出部５４は、ワイヤ先端を移動させ、ワイヤ先端が母材に接触しているか否かを判定することにより、母材の端部の位置を検出する。記憶部５５は、端部検出機能に必要な情報を記憶する。例えば、記憶部５５は、目標位置設定部５２によって設定されたワイヤ先端の目標位置を記憶する。
【００２８】
図３は、制御装置５による端部検出機能の処理を示すフローチャートである。図４は、端部検出機能が実行されているときの、ワイヤ先端と母材７との位置を示す模式図である。なお、母材７は、上板７１と下板７２とを有しており、上板７１が下板７２の上に重ねられている。端部検出機能は、溶接位置である上板７１の端部の位置を検出する。
【００２９】
ステップＳ１０１において、制御装置５は、端部検出機能の開始位置Ｐ０から上板７１の表面に近づく方向Ｖｃ（以下、「近接方向Ｖｃ」と呼ぶ）にワイヤ先端を移動させる。なお、図４に示すように、開始位置Ｐ０は、上板７１の上方に位置している。
【００３０】
ステップＳ１０２において、ワイヤ先端が上板７１の表面に接触しているか否かが、接触判定部５１によって判定される。ワイヤ先端が上板７１の表面に接触していると判定されたときには、ステップＳ１０３において、駆動制御部５３は、ワイヤ先端を停止させる。すなわち、図４において矢印Ｒ１で示すように、制御装置５は、ワイヤ先端が上板７１の表面に接触するまでワイヤ先端を移動させて、ワイヤ先端が上板７１の表面に接触したときに、ワイヤ先端を停止させる。
【００３１】
ステップＳ１０４において、ワイヤ先端が上板７１の表面に接触しているか否かが接触判定部５１によって判定される。ワイヤ先端が上板７１の表面に接触していると判定されたときは、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ワイヤ先端の現在位置から、所定の進行方向Ｖｓ且つ上板７１の表面から離れる方向Ｖｅ（以下、「離れ方向Ｖｅ」と呼ぶ）に、所定距離、離れた位置が、溶接ワイヤＷの次の目標位置として、目標位置設定部５２によって設定される。所定の進行方向Ｖｓは、上板７１の表面に沿った方向である。例えば、所定の進行方向Ｖｓは、上板７１の表面に平行である。所定の進行方向Ｖｓは、上板７１の端部が延びる方向に交差する方向である。所定距離は、端部検出機能の実行時のワイヤ先端の移動時間と移動速度によって規定される。移動時間と移動速度とは、記憶部５５に記憶されている。そして、ステップＳ１０６において、駆動制御部５３が、ワイヤ先端を目標位置に移動させる（図４の矢印Ｒ２参照）。また、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６において設定された目標位置が、上板７１の端部の仮の検出位置Ｐ１として記憶部５５に記憶される。なお、ステップＳ１０５において、目標位置が更新されたときには、ステップＳ１０７において、上板７１の端部の仮の検出位置Ｐ１が新たに設定された目標位置に更新されて、記憶部５５に記憶される。
【００３２】
ステップＳ１０４において、ワイヤ先端が上板７１の表面に接触していないと判定されたときは、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ワイヤ先端の現在位置から、所定の進行方向Ｖｓ且つ近接方向Ｖｃに、所定距離、離れた位置が、溶接ワイヤＷの次の目標位置として、目標位置設定部５２によって設定される。そして、ステップＳ１０９において、駆動制御部５３が、ワイヤ先端を目標位置に移動させる（図４の矢印Ｒ３参照）。
【００３３】
次に、ステップＳ１１０では、近接方向Ｖｃへのワイヤ先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったか否かが端部検出部５４によって判定される。所定の閾値は、上板７１の板厚Ｄ１よりも小さな値である。所定の閾値は、例えば、上板７１の板厚Ｄ１の１／２の値である。近接方向Ｖｃへのワイヤ先端の連続移動距離が所定の閾値以上になっていないと判定されたときには、ステップＳ１０４に戻る。
【００３４】
ステップＳ１１０において、近接方向Ｖｃへのワイヤ先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったと判定されたときには、ステップＳ１１１において、駆動制御部５３は、ワイヤ先端を停止させる（図４の位置Ｐ２参照）。そして、ステップＳ１１２において、記憶部５５に記憶されている仮の検出位置Ｐ１が、上板７１の端部の位置として決定される。
【００３５】
また、ステップＳ１１３において、目標位置設定部５２が、ワイヤ先端の現在位置から検出位置Ｐ１に向かって所定距離Ｌ戻った位置をワイヤ先端の待機位置Ｐ３として設定する。そして、ステップＳ１１４において、駆動制御部５３が、ワイヤ先端を待機位置Ｐ３に移動させて停止させる。所定距離Ｌは、近接方向Ｖｃへのワイヤ先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったと判定されたときのワイヤ先端の位置Ｐ２と検出位置Ｐ１との間の距離よりも小さい。或いは、所定距離Ｌは、検出位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の距離と等しくてもよい。すなわち、ワイヤ先端が、位置Ｐ２から検出位置Ｐ１に戻されてもよい。
【００３６】
本実施形態に係る溶接ロボットの制御装置５は、以下の特徴を有する。
【００３７】
ワイヤ先端が母材７の表面に接触していると判定されたときには、ワイヤ先端が、現在位置から、所定の進行方向Ｖｓ、且つ、離れ方向Ｖｅに離れた位置に移動する。また、ワイヤ先端が母材７の表面に接触していないと判定されたときには、ワイヤ先端が、所定の進行方向Ｖｓ、且つ、近接方向Ｖｃに離れた位置に移動する。この動作が繰り返されるにより、図４に示すように、ワイヤ先端は、上板７１の表面に沿って上板７１の端部に向かって移動する。
【００３８】
ワイヤ先端が上板７１の端部を通過すると、ワイヤ先端が近接方向Ｖｃに移動しても、上板７１の表面に接触しなくなる。従って、ワイヤ先端が母材７の表面に接触していないという判定が繰り返し行われることになる。このため、ワイヤ先端は、所定の進行方向Ｖｓ、且つ、近接方向Ｖｃに向かって、繰り返し移動する。そして、近接方向Ｖｃへのワイヤ先端の連続移動距離が所定の閾値以上になったときに、仮の検出位置Ｐ１が、母材７の端部の位置として検出される。このとき、図４に示すように、仮の検出位置Ｐ１は、第１位置Ｐ４と第２位置Ｐ５との間に位置している。第１位置Ｐ４は、最後にワイヤ先端が上板７１の表面に接触していると判定されたときのワイヤ先端の位置である。このため、第１位置Ｐ４は、上板７１上に位置している。また、第２位置Ｐ５は、第１位置Ｐ４の検出後に最初に近接方向Ｖｃに移動してワイヤ先端が母材７の表面に接触していないと判定されたときのワイヤ先端の位置である。このため、第２位置Ｐ５は、上板７１の端部を越えた位置である。上板７１の端部は、第１位置Ｐ４と第２位置Ｐ５との間に位置しているはずなので、第１位置Ｐ４と第２位置Ｐ５との間の検出位置Ｐ１を上板７１の端部の位置として決定することにより、上板７１の端部の位置を精度よく検出することができる。また、ワイヤ先端が、上板７１の端部から大きく離れることなく、上板７１の端部近傍に位置するときに、上板７１の端部の位置を検出することができる。以上のような端部検出機能によれば、例えば、図５（ａ）に示すように、下板７２が曲がっていても、上板７１の端部の位置を精度よく検出することができる。また、図５（ｂ）に示すように、上板７１と下板７２とが曲面状であっても、上板７１の端部の位置を精度よく検出することができる。以上のように、本実施形態に係る溶接ロボットの制御装置５は、重ね継手に対して溶接位置を精度よく検出することができる。特に、上板が薄い場合には溶接位置を検出することが困難であるが、本実施形態に係る溶接ロボットの制御装置５によれば、上板が薄い重ね継手においても、溶接位置を精度よく検出することができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る溶接ロボットの制御装置５では、上板７１の端部の位置が検出されると、ワイヤ先端は、上述した待機位置Ｐ３へ移動する。すなわち、ワイヤ先端は、溶接の開始位置に近い位置へと移動して停止する。このため、溶接を速やかに開始することができる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４１】
母材７の端部の検出後の処理は、上述したステップＳ１１３，Ｓ１１４の処理に限られない。例えば、図６に示すフローチャートのように、ステップＳ２１３以降の処理が行われてもよい。ステップＳ２１３では、駆動制御部５３は、ワイヤ先端を現在位置Ｐ２から所定の進行方向Ｖｓと逆方向に移動させる。そして、ステップＳ２１４において、ワイヤ先端が上板７１に接触しているか否かが判定される。ワイヤ先端が上板７１に接触していると判定されたときには、ステップＳ２１５において、駆動制御部５３は、ワイヤ先端を停止させる。すなわち、図７に示すように、駆動制御部５３は、母材７の端部が検出されると、ワイヤ先端が上板７１に接触するまで、ワイヤ先端を現在位置Ｐ２から所定の進行方向Ｖｓと逆方向に移動させる（矢印Ｒ４参照）。そして、ワイヤ先端が上板７１に接触した位置を待機位置Ｐ３とする。このような処理によっても、上記の実施形態と同様に、ワイヤ先端を、溶接の開始位置に近い位置へ移動させて待機させることができる。このため、溶接を速やかに開始することができる。なお、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２０１−Ｓ２１２の処理は、上述した実施形態のステップＳ１０１−Ｓ１１２の処理とそれぞれ同様であるため説明を省略する。
【００４２】
母材７の端部の検出後の処理は、上述したステップＳ１１３，Ｓ１１４の処理に限られない。例えば、図８に示すフローチャートのように、ステップＳ３１３以降の処理が行われてもよい。ステップＳ３１３では、目標位置設定部５２は、検出位置Ｐ１から近接方向Ｖｃに上板７１の板厚Ｄ１に等しい距離進んだ位置を、ワイヤ先端の待機位置Ｐ３として設定する。そして、ステップＳ３１４において、駆動制御部５３は、ワイヤ先端を待機位置に移動させて停止させる。これにより、図９に示すように、ワイヤ先端を、溶接の開始位置にさらに近い位置へ移動させて待機させることができる。このため、溶接を速やかに開始することができる。なお、図８に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３０１−Ｓ３１２の処理は、上述した実施形態のステップＳ１０１−Ｓ１１２の処理とそれぞれ同様であるため説明を省略する。
【００４３】
上記の実施形態では、溶接ワイヤの先端は、現在位置から次の目標位置まで直接的に最短距離で移動している。しかし、溶接ワイヤの先端は、結果的に次の目標位置に移動すればよく、目標位置への移動の軌跡は、上記のような軌跡に限らない。例えば、図１０に示すように、現在位置が位置Ａ１であり次の目標位置が位置Ａ２である場合に、溶接ワイヤの先端が、矢印Ｒ１１に示すように、位置Ａ１から母材の表面から離れる方向に進み、次に、矢印Ｒ１２に示すように、母材の表面に沿った進行方向に進んでもよい。また、現在位置が位置Ａ２であり、次の目標位置が位置Ａ３である場合に、溶接ワイヤの先端が、矢印Ｒ２１に示すように、位置Ａ２から、母材の表面に沿った進行方向に進み、次に、矢印Ｒ２２に示すように、母材の表面に近づく方向に進んでもよい。位置Ａ３から位置Ａ４に進む場合も上記と同様に、溶接ワイヤの先端が、矢印Ｒ３１に示すように、位置Ａ３から、母材の表面に沿った進行方向に進み、次に、矢印Ｒ３２に示すように、母材の表面に近づく方向に進んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、重ね継手に対して溶接位置を精度よく検出することができる溶接ロボットの制御装置及び制御方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４５】
５      制御装置
５１    接触判定部
５２    目標位置設定部
５３    駆動制御部
５４    端部検出部
Ｐ１    検出位置（所定位置）
Ｐ３    待機位置
Ｐ４    第１位置
Ｐ５    第２位置
Ｗ      溶接ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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