(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触式センサによって被溶接物の溶接部位を検出し、検出結果に基づき、予め入力された教示データを補正し、溶接トーチにより溶接加工を行う自動溶接システムにおける溶接方法において、
前記溶接トーチまたは前記非接触式センサのいずれか一方を取り付けるためのツール着脱機構を有するマニピュレータと、前記溶接トーチを待避させるための第１ツールスタンドと、前記非接触式センサを待避させるための第２ツールスタンドと、を有し、
前記溶接トーチを前記第１ツールスタンドに待避させる一方、前記第２ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記非接触式センサを取り付けるセンサ取付工程と、
前記非接触センサを取り付けた状態で前記教示データを入力する教示工程と、
前記教示データを再生し、前記非接触式センサによって前記溶接部位を検出して前記教示データを補正する補正工程と、
前記非接触式センサを前記第２ツールスタンドに待避させる一方、前記第１ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記溶接トーチを取り付けるトーチ取付工程と、
前記溶接トーチを取り付けた状態で前記補正工程で補正された教示データを再生することにより溶接加工を行う加工工程と、を含み、
前記第２ツールスタンドは、溶接加工時に発生する有害物質および輻射熱の影響を受けない位置に配置されたことを特徴とする自動溶接システムにおける溶接方法。
【請求項２】
前記非接触式センサは、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段および輻射熱から保護するための冷却機構を有しないことを特徴とする請求項１記載の自動溶接システムにおける溶接方法。
【請求項３】
非接触式センサによって被溶接物の溶接部位を検出し、検出結果に基づき、予め入力された教示データを補正し、溶接トーチにより溶接加工を行う自動溶接システムにおいて、
前記溶接トーチまたは前記非接触式センサのいずれか一方を取り付けるためのツール着脱機構を有するマニピュレータと、
前記溶接トーチを待避させるための第１ツールスタンドと、
前記非接触式センサを待避させるための第２ツールスタンドと、
前記溶接トーチを前記第１ツールスタンドに待避させる一方、前記第２ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記非接触式センサを取り付けるセンサ取付処理手段と、
前記非接触センサを取り付けた状態のときに前記教示データを作成処理する教示処理手段と、
前記教示データを再生し、前記非接触式センサによって前記溶接部位を検出して前記教示データを補正する補正手段と、
前記非接触式センサを前記第２ツールスタンドに待避させる一方、前記第１ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記溶接トーチを取り付けるトーチ取付処理手段と、
前記溶接トーチを取り付けた状態のときに前記補正された教示データを再生することにより溶接加工を行う加工制御手段と、
を備え、
前記第２ツールスタンドは、溶接加工時に発生する有害物質および輻射熱の影響を受けない位置に配置されたことを特徴とする自動溶接システム。
【請求項４】
前記非接触式センサは、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段および輻射熱から保護するための冷却機構を有しないことを特徴とする請求項３記載の自動溶接システム。
【請求項５】
前記溶接トーチを前記第１ツールスタンドに待避させるとともに前記第２ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記非接触式センサを取り付けるための動作を定めた第１プリセット教示データ、および前記非接触式センサを前記第２ツールスタンドに待避させるとともに前記第１ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記溶接トーチを取り付けるための動作を定めた第２プリセット教示データを記憶した記憶手段をさらに備え、
前記センサ取付処理手段は、前記第１プリセット教示データを再生することにより前記マニピュレータに前記非接触式センサを取り付け、前記トーチ取付処理手段は、前記第２プリセット教示データを再生することにより前記マニピュレータに前記溶接トーチを取り付けることを特徴とする請求項３または４に記載の自動溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザセンサ等の非接触式センサによって教示データを補正してからアーク溶接加工を行う自動溶接システムの溶接方法および自動溶接システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被溶接物に対して溶接を行う際に、レーザ光、赤外線、超音波等を用いた非接触式センサにより被溶接物の位置や形状を検出し、溶接ロボットに正確な作業を行わせるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、レーザ光を用いたレーザセンサを搭載したアーク溶接ロボット（以下では単に溶接ロボットという）の場合は、レーザセンサの発光部から被溶接物に対してレーザを照射し、その反射光を受光部で受光することにより、被溶接物までの距離を計測して被溶接物の位置や形状を検出するようにしている。また、このような溶接ロボットは、溶接を行う際に発生する火の粉（スパッタ、チリ等）や煙霧（ヒューム）がレーザセンサの発光部または受光部に付着して測距の機能が損なわれないように、保護ガラス等の遮蔽機構がレーザの光路上に配置されている。また、溶接加工中に発生する熱の影響で測距の機構が損なわれないように、レーザセンサ自身を冷却するための冷却機構も備わっている。
【０００４】
図１３は、上記したレーザセンサを溶接ロボットに搭載した、従来の自動溶接システム５１の構成図である。同図に示すように、自動溶接システム５１は、溶接ロボットＭＰ、ティーチペンダントＴＰ、ロボット制御装置ＲＣおよび溶接電源ＷＰによって大略構成される。
【０００５】
同図において、溶接ロボットＭＰは、被溶接物Ｗに対してアーク溶接を自動で行うものであり、複数のアーム部および手首部と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（いずれも図示せず）とによって構成されており、フロアＢに固定されている。溶接ロボットＭＰの上アームの先端部分には、溶接トーチＴおよびレーザセンサＬＳが取り付けられている。溶接トーチＴは、ワイヤリール（図示せず）に巻回された直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤを、上アーム後部に搭載したワイヤ送給装置５２によって、被溶接物Ｗ上の教示された溶接線Ｗｓに導くためのものである。レーザセンサＬＳは、レーザの発光および受光により被溶接物Ｗまでの距離を測定する走査型のレーザセンサであり、溶接トーチＴに隣接して搭載される。レーザセンサＬＳは、レーザを被溶接物Ｗに向けて発光する発光部と、被溶接物Ｗで反射したレーザを受光する受光部等（ともに図示しない）を備える。発光部で発光されたレーザは、被溶接物Ｗで乱反射され、受光部で受光される。受光部は、例えばＣＣＤラインセンサ（ラインレーザセンサ）により構成されており、その視野範囲におけるレーザセンサＬＳから被溶接物Ｗまでの距離を測定するようにされている。
【０００６】
ティーチペンダントＴＰは、溶接加工を行うための溶接線を定める教示点、溶接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接速度等）を教示データとして入力するためのものであり、これらはロボット制御装置ＲＣに入力され、記憶される。溶接電源ＷＰは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接制御信号を入力として、溶接トーチＴと被溶接物Ｗとの間の電力供給を行う。
【０００７】
ロボット制御装置ＲＣは、ティーチペンダントＴＰから入力された教示データを解釈し、解釈結果に基づいた所定のタイミングで、動作制御信号を溶接ロボットＭＰに出力する。同様に、溶接制御信号を溶接電源ＷＰに出力する。また、ロボット制御装置ＲＣは、レーザセンサＬＳを制御し、測定されるレーザセンサＬＳと被溶接物Ｗ間の距離（距離情報）に基づいて開先位置を検出する。
【０００８】
図１４は、図１３で示したＣ部を拡大した図であり、溶接ロボットＭＰの手首部に溶接トーチＴおよびレーザセンサＬＳを取り付けた状態を示している。同図に示すように、溶接ロボットＭＰの手首部フランジ面６１に、溶接トーチＴがブラケット６４を介して取り付けられている。レーザセンサＬＳは、溶接トーチＴの近傍に取り付けられている。より具体的には、レーザ照射方向が溶接ロボットＭＰのツール座標系のいずれかの軸と平行となるようにセンサヘッドが取り付けられている。保護プレート６３は、溶接中のスパッタ等の有害物質からレーザセンサＬＳを保護する遮蔽機構である。配管接続口６２は、外部から冷却水を供給するための図示しないホースが接続される。外部から供給される冷却水がレーザセンサＬＳ内を循環することによって、レーザセンサＬＳ自身が冷却され、溶接中の輻射熱から保護する。すなわち、レーザセンサＬＳは、冷却機構を有している。配管接続口６５は、外部からエアを供給するための図示しないホースが接続される。外部から供給されるエアがレーザセンサＬＳ内を循環し、外部へ放出されることにより、溶接中のヒュームを排除する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３７３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、レーザセンサＬＳは溶接トーチＴの近傍に取り付けられているために、溶接中のヒューム、スパッタ、輻射熱等からレーザセンサＬＳを保護する必要がある。このための遮蔽機構や冷却機構が設けられているが、ヒューム、スパッタ、輻射熱等がレーザセンサＬＳに与える影響を完全に防止することはできない。したがって、長期間使用すると、溶接線の検出が不安定になったり、レーザセンサＬＳそのものの耐久性が損なわれたりするために、レーザセンサＬＳの信頼性を低下させることがある。このようなことがないようにするためには、点検や部品の交換等、保守作業を定期的に実施する必要がある。しかしながら、この保守作業は、いわゆる保守費用を増加させることになる。さらには、保守作業は生産を止めて行わなければならないために、生産性を低下させる要因にもなる。
【００１１】
また、遮蔽機構や冷却機構が設けられているために、図１３に示すように、溶接トーチ周りが非常にかさばってしまう。このため、狭小な領域に入り込んで溶接加工を行わなければならない場合は、教示や再生の際にレーザセンサＬＳが被溶接物Ｗまたは周辺治具等と干渉する恐れがある。干渉を避けるには、レーザセンサＬＳの取り付け位置を溶接線Ｗｓから遠ざけたり、溶接線Ｗｓから離れた地点を検出させたりするなどの方法が採用することが考えられるが、この場合は、検出精度が低下しまうために溶接品質を悪化させてしまう恐れがある。
【００１２】
そこで、本発明は、溶接中の輻射熱、ヒューム、スパッタ等の劣悪な環境から、非接触式センサを保護し、非接触式センサの保守作業を極力必要ないようにして生産性を向上させることができる自動溶接システムにおける溶接方法および自動溶接システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
非接触式センサによって被溶接物の溶接部位を検出し、検出結果に基づき、予め入力された教示データを補正し、溶接トーチにより溶接加工を行う自動溶接システムにおける溶接方法において、
前記溶接トーチまたは前記非接触式センサのいずれか一方を取り付けるためのツール着脱機構を有するマニピュレータと、前記溶接トーチを待避させるための第１ツールスタンドと、前記非接触式センサを待避させるための第２ツールスタンドと、を有し、
前記溶接トーチを前記第１ツールスタンドに待避させる一方、前記第２ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記非接触式センサを取り付けるセンサ取付工程と、
前記非接触センサを取り付けた状態で前記教示データを入力する教示工程と、
前記教示データを再生し、前記非接触式センサによって前記溶接部位を検出して前記教示データを補正する補正工程と、
前記非接触式センサを前記第２ツールスタンドに待避させる一方、前記第１ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記溶接トーチを取り付けるトーチ取付工程と、
前記溶接トーチを取り付けた状態で前記補正工程で補正された教示データを再生することにより溶接加工を行う加工工程と、
を含み、
前記第２ツールスタンドは、溶接加工時に発生する有害物質および輻射熱の影響を受けない位置に配置されたことを特徴とする自動溶接システムにおける溶接方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記非接触式センサは、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段および輻射熱から保護するための冷却機構を有しないことを特徴とする請求項１記載の自動溶接システムにおける溶接方法である。
【００１７】
請求項３の発明は、
非接触式センサによって被溶接物の溶接部位を検出し、検出結果に基づき、予め入力された教示データを補正し、溶接トーチにより溶接加工を行う自動溶接システムにおいて、
前記溶接トーチまたは前記非接触式センサのいずれか一方を取り付けるためのツール着脱機構を有するマニピュレータと、
前記溶接トーチを待避させるための第１ツールスタンドと、
前記非接触式センサを待避させるための第２ツールスタンドと、
前記溶接トーチを前記第１ツールスタンドに待避させる一方、前記第２ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記非接触式センサを取り付けるセンサ取付処理手段と、
前記非接触センサを取り付けた状態のときに前記教示データを作成処理する教示処理手段と、
前記教示データを再生し、前記非接触式センサによって前記溶接部位を検出して前記教示データを補正する補正手段と、
前記非接触式センサを前記第２ツールスタンドに待避させる一方、前記第１ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記溶接トーチを取り付けるトーチ取付処理手段と、
前記溶接トーチを取り付けた状態のときに前記補正された教示データを再生することにより溶接加工を行う加工制御手段と、
を備え、
前記第２ツールスタンドは、溶接加工時に発生する有害物質および輻射熱の影響を受けない位置に配置されたことを特徴とする自動溶接システムである。
【００１８】
請求項４の発明は、前記非接触式センサは、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段および輻射熱から保護するための冷却機構を有しないことを特徴とする請求項３記載の自動溶接システムである。
【００２０】
請求項５の発明は、前記溶接トーチを前記第１ツールスタンドに待避させるとともに前記第２ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記非接触式センサを取り付けるための動作を定めた第１プリセット教示データ、および前記非接触式センサを前記第２ツールスタンドに待避させるとともに前記第１ツールスタンドから前記ツール着脱機構によって前記溶接トーチを取り付けるための動作を定めた第２プリセット教示データを記憶した記憶手段をさらに備え、
前記センサ取付処理手段は、前記第１プリセット教示データを再生することにより前記マニピュレータに前記非接触式センサを取り付け、前記トーチ取付処理手段は、前記第２プリセット教示データを再生することにより前記マニピュレータに前記溶接トーチを取り付けることを特徴とする請求項３または４に記載の自動溶接システムである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、非接触式センサを溶接トーチの近傍に取り付けなくても、溶接加工ができるようにしたことによって、溶接中の輻射熱、ヒューム、スパッタ等の劣悪な環境から、非接触式センサを保護することができる。すなわち、非接触式センサに対する保守作業を極力必要ないようにしたことによって、生産性を向上させることができる。さらに、非接触式センサを待避させるツールスタンドを、溶接加工時に発生する有害物質および輻射熱の影響を受けない位置に配置するようにしたことによって、非接触式センサの劣化を防止することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、非接触式センサとして、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段および輻射熱から保護するための冷却機構を有しないものを採用できるようにした。このようにすることによって、自動溶接システムを構築する際のコストを低減することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、非接触式センサを溶接トーチの近傍に取り付けなくても、溶接加工ができるようにしたことによって、溶接中の輻射熱、ヒューム、スパッタ等の劣悪な環境から、非接触式センサを保護することができる。すなわち、非接触式センサに対する保守作業を極力必要ないようにしたことによって、生産性を向上させることができる自動溶接システムを提供することができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、非接触式センサとして、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段および輻射熱から保護するための冷却機構を有しないものを採用できるようにした。このようにすることによって、構築時のコストを低減することができる自動溶接システムを提供することができる。
【００２８】
請求項５の発明によれば、非接触式センサを取り付けるための動作を定めた第１プリセット教示データ、および溶接トーチを取り付けるための動作を定めた第２プリセット教示データを記憶しておき、非接触式センサまたは溶接トーチの取り付け作業を自動化するようにした。このようにすることによって、自動溶接システムにおける作業を、より一層、自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態１に係る自動溶接システムの一形態を示す構成図である。
【図２】溶接ロボットの手首部にレーザセンサのみを取り付けた状態を示す図である。
【図３】ツールスタンドに溶接トーチを待避させた状態を示す図である。
【図４】被溶接物に対する教示例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る自動溶接システムの別の形態を示す構成図である。
【図６】溶接ロボットの手首部に溶接トーチのみを取り付けた状態を示す図である。
【図７】ツールスタンドにレーザセンサを待避させた状態を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係るロボット制御装置の機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る自動溶接システム全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態２に係る自動溶接システムの構成図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係るロボット制御装置の機能ブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る自動溶接システム全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】従来の自動溶接システムの構成図である。
【図１４】溶接ロボットの手首部に溶接トーチおよびレーザセンサを取り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る自動溶接システム１の一形態を示す構成図である。同図は、溶接ロボットＭＰにレーザセンサＬＳのみを取り付けたときの様子を示している。同図において、従来技術として示した図１３との相違は、溶接ロボットＭＰの手首部の機構、レーザセンサＬＳ、ツールスタンド１１、ツールスタンド１２およびロボット制御装置ＲＣである。その他は、図１３と同符号を付与した同一のものである。以下、従来技術との相違点を中心に説明する。
【００３２】
図２は、図１のＡ部を拡大したものであり、溶接ロボットＭＰの手首部にレーザセンサＬＳのみを取り付けた状態を示している。溶接ロボットＭＰの手首部フランジ面３に、ツール着脱機構４が備わっており、この機構によって溶接トーチＴまたはレーザセンサＬＳのいずれか一方を取り付けることが可能となっている。また、本発明においては、レーザセンサＬＳを再生時（アーク溶接時）に使用しないため、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段、輻射熱から保護するための冷却機構、ヒュームを排除する排除機構等を備える必要がない。この実施例では、同図に示すように、図１４で説明した保護プレート６３、冷却水供給用の配管接続口６２、エア供給用の配管接続口６５、および各配管接続口に接続されるホースを備えていないレーザセンサＬＳを採用している。
【００３３】
なお、上記ツール着脱機構４は一般的に使用される公知のものでよく、エア等を駆動源としたロック機構が備わっており、手首部フランジ面３に容易に取り付けることができる。ロックの開閉動作は、後述するティーチペンダントＴＰからの操作信号、または、教示データに含まれる開閉信号によって制御される。
【００３４】
図１に戻り、ツールスタンド１１は、溶接ロボットＭＰの手首部にレーザセンサＬＳを取り付けているときに、溶接トーチＴを待避させるためのスタンドである。図３に示すように、ツールスタンド１１に溶接トーチＴを仮置きしておくことができる。ツールスタンド１１は、溶接ロボットＭＰの動作範囲内に配置しておく。再度図１に戻り、ツールスタンド１２は、溶接ロボットＭＰの手首部に溶接トーチＴを取り付けているときに、レーザセンサＬＳを待避させるためのスタンドである。このツールスタンド１２は、溶接ロボットＭＰの動作範囲内であって、且つ、溶接加工時に発生する有害物質および輻射熱の影響を受けない程度の位置に配置しておくとよい。
【００３５】
ロボット制御装置ＲＣは、ティーチペンダントＴＰから入力された教示データを解釈し、解釈結果に基づいて溶接ロボットＭＰ、溶接電源ＷＰおよびレーザセンサＬＳを制御するものである。このロボット制御装置ＲＣは、センサ取付処理手段、教示処理手段、補正手段、トーチ取付処理手段および加工制御手段に相当するものである。ロボット制御装置ＲＣの詳細については、後述する。
【００３６】
図５は、本発明の実施形態１に係る自動溶接システム１の別の形態を示す構成図である。図１では、溶接ロボットＭＰにレーザセンサＬＳのみを取り付けたときの様子を示したが、同図では、溶接トーチＴのみを取り付けたときの様子を示している。図５のＢ部を拡大した図６に示すように、溶接トーチＴがツール着脱機構４によって溶接ロボットＭＰの手首部フランジ面３に取り付けられている。このとき、レーザセンサＬＳは、図７に示すように、ツールスタンド１２に仮置きされている。
【００３７】
上述したように、自動溶接システム１は、溶接ロボットＭＰの手首部に備えたツール着脱機構４によって、溶接トーチＴまたはレーザセンサＬＳのいずれか一方が取り付けられるようになっている。また、溶接ロボットＭＰにレーザセンサＬＳが取り付けられているときはツールスタンド１１に溶接トーチＴを待避させ、溶接ロボットＭＰに溶接トーチＴが取り付けられているときはツールスタンド１２にレーザセンサＬＳを待避させることができるよう、構成されている。
【００３８】
次に、ロボット制御装置ＲＣについて説明する。ロボット制御装置ＲＣは、センサ取付処理手段として機能し、溶接トーチＴをツールスタンド１１に待避させる一方、ツールスタンド１２からツール着脱機構４によってレーザセンサＬＳを取り付ける。また、教示処理手段として機能し、レーザセンサＬＳを取り付けた状態のときに教示データを作成処理する。また、補正手段として機能し、教示データを再生し、レーザセンサＬＳによって溶接部位を検出して教示データを補正する。また、トーチ取付処理手段として機能し、レーザセンサＬＳをツールスタンド１２に待避させる一方、ツールスタンド１１からツール着脱機構４によって溶接トーチＴを取り付ける。また、加工制御手段として機能し、溶接トーチＴを取り付けた状態のときに補正された教示データを再生することにより溶接加工を行う。
【００３９】
図８は、ロボット制御装置ＲＣの機能ブロック図である。ロボット制御装置ＲＣは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種メモリ等を含むマイクロコンピュータによって構成されている。ＴＰインターフェース２１は、上述したティーチペンダントＴＰを接続するためのものである。入出力インターフェース２２は、ロボット制御装置ＲＣに、教示データを再生するための起動信号等を与える上位コントローラＭＣからの信号線を接続するためのものである。センサインターフェース２３は、レーザセンサＬＳを接続するためのものである。
【００４０】
ロボット制御装置ＲＣの図示しないＲＯＭには、各種処理を行うための制御ソフトウェアが記憶されている。本実施形態においては、同図に示すように、教示処理部２４、モード選択処理部２５、センサ制御部２７、補正部２８、解釈実行部３１、駆動指令部３２および溶接制御部３３の各処理部を備えている。これらの各処理は、図示しないＣＰＵに読み込まれて実行される。
【００４１】
教示処理部２４は、ティーチペンダントＴＰからの入力に応じ、教示点および各種命令を後述するハードディスク２９に記憶する処理を行う。解釈実行部３１は、ハードディスク２９に格納されている教示データＴｄを読み出してその内容を解析し、駆動指令部３２、溶接制御部３３、センサ制御部２７に各種制御信号を出力する。この結果、溶接ロボットＭＰが駆動制御されると共に、溶接制御信号が溶接電源ＷＰ出力されて所定のタイミングで溶接電力の供給、シールドガスの出力等の処理が行われる。
【００４２】
センサ制御部２７は、解釈実行部３１からの制御信号に基づいて、レーザセンサＬＳを駆動制御する。この結果、レーザセンサＬＳは教示点の検出動作を行い、補正量をセンサ制御部２７を介して補正部２８に通知する。補正部２８は、通知された補正量を教示点の位置姿勢データに反映し、教示データＴｄ’としてハードディスク２９に記憶する。説明の便宜上、教示データＴｄを補正し、別の教示データＴｄ’として記憶しているが、本来は、教示データＴｄをそのまま上書きするのが望ましい。以下では、教示データＴｄ’を補正後の教示データＴｄ’とも呼ぶことがある。
【００４３】
記憶手段としてのハードディスク２９は不揮発性メモリであり、上述した教示データＴｄおよび補正後の教示データＴｄ’を記憶する。好ましくは、このハードディスク２９に、以下のプリセット教示データを記憶しておくと、さらに良い。１つは、溶接トーチＴをツールスタンド１１に待避させるとともに、ツールスタンド１２からツール着脱機構４によってレーザセンサＬＳを取り付けるための一連の動作を定めたセンサ取付用教示データＤ１である。もう１つは、レーザセンサＬＳをツールスタンド１２に待避させるとともに、ツールスタンド１１からツール着脱機構４によって溶接トーチＴを取り付けるための一連動作を定めたトーチ取付用教示用データＤ２である。
【００４４】
次に、自動溶接システム１の作用について説明する。
【００４５】
図９は、本発明の実施形態１に係る自動溶接システム１全体の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、溶接トーチＴが溶接ロボットＭＰに取り付けられた状態を初期状態とし、溶接ロボットＭＰにレーザセンサＬＳを取り付けて教示を行い、溶接トーチＴに持ち替えて溶接加工するまでの一連の流れについて説明する。
【００４６】
（１．センサ取付工程）
ステップＳ１において、溶接ロボットＭＰをティーチペンダントＴＰによってツールスタンド１１側に移動して、ツール着脱機構４のロックを解除し、溶接トーチＴをツールスタンド１１に待避させる。その後、溶接ロボットＭＰをティーチペンダントＴＰによってツールスタンド１２側に移動して、ツール着脱機構４のロックを作動させ、レーザセンサＬＳを溶接ロボットＭＰに取り付ける。このように、作業者による操作によって溶接トーチＴの待避およびレーザセンサＬＳの取り付けが可能であるが、好ましくは、上述したセンサ取付用教示データＤ１を再生することによって自動的に行うようにすると良い。
【００４７】
（２．教示工程）
ステップＳ２において、レーザセンサＬＳを取り付けた状態で、ティーチペンダントＴＰからの入力に応じて教示データＴｄを作成し、ハードディスク２９に記憶する。より具体的には、図４に示すような被溶接物Ｗの場合、溶接線Ｗｓの開始点Ｐ１、中間点Ｐ２および終了点Ｐ３がそれぞれ検出可能な位置に、レーザセンサＬＳから発光されるレーザ光の視野範囲が入るよう移動してから、教示点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’として入力する。図示しているように、教示点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’は、本来の溶接線Ｗｓの位置から上方に離れた位置（レーザセンサＬＳによって測定可能な位置）に教示される。
【００４８】
（３．補正工程）
ステップＳ３において、作成した教示データＴｄを再生することによって、レーザセンサＬＳによって被溶接物Ｗの開先情報を検出し、教示データＴｄを補正する（教示データＴｄ’を作成する）。より具体的には、教示点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’を含む教示データＴｄを再生することによって、レーザセンサＬＳの制御点が教示点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’に各々到達したタイミングで、解釈実行部３１がセンサ制御部２７にレーザセンサＬＳの駆動信号を出力する。そして、レーザセンサＬＳによって各々の教示点において開先情報の検出動作が行われ、各教示点の補正量がセンサ制御部２７を介して補正部２８に通知される。補正部２８は、通知された補正量を教示点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’の位置姿勢データに反映し、すなわち、溶接線Ｗｓの開始点Ｐ１、中間点Ｐ２および終了点Ｐ３に補正し、教示データＴｄ’としてハードディスク２９に記憶する。
【００４９】
（４．トーチ取付工程）
ステップＳ４において、溶接ロボットＭＰをティーチペンダントＴＰによってツールスタンド１２側に移動して、ツール着脱機構４のロックを解除し、レーザセンサＬＳをツールスタンド１２に待避させる。その後、溶接ロボットＭＰをティーチペンダントＴＰによってツールスタンド１１側に移動して、ツール着脱機構４のロックを作動させ、溶接トーチＴを溶接ロボットＭＰに取り付ける。このように、作業者による操作によってレーザセンサＬＳの待避および溶接トーチＴの取り付けが可能であるが、好ましくは、上述したトーチ取付用教示データＤ２を再生することによって自動的に行うようにすると良い。
【００５０】
（５．加工工程）
ステップＳ５において、補正後の教示データＴｄ’を再生し、被溶接物Ｗに対して溶接加工を行う。より具体的には、解釈実行部３１が教示データＴｄ’を読み出してその内容を解析し、駆動指令部３２、溶接制御部３３に各種制御信号を出力する。この結果、溶接ロボットＭＰが駆動制御されると共に、溶接制御信号が溶接電源ＷＰ出力されて所定のタイミングで溶接電力の供給、シールドガスの出力等の処理が行われることによって、被溶接物Ｗに対して溶接加工が行われる。
【００５１】
以上説明したように、レーザセンサＬＳを溶接トーチＴの近傍に取り付けなくても、溶接加工ができるようにしたことによって、溶接中の輻射熱、ヒューム、スパッタ等の劣悪な環境から、レーザセンサＬＳを保護することができる。すなわち、レーザセンサＬＳに対する保守作業を極力必要ないようにしたことによって、生産性を向上させることができる。また、溶接ロボットＭＰに取り付けるツールを、レーザセンサＬＳまたは溶接トーチＴのいずれか一方としたことによって、可搬重量の大きい溶接ロボットを採用する必要がない。一般的に、可搬重量の大きいロボットほど高価になるため、本願発明により、比較的安価な可搬重量の小さいロボットを採用できる。すなわち、自動溶接システムを構築する際のコストを低減することができる。
【００５２】
また、レーザセンサＬＳとして、溶接加工時に発生する有害物質から自身を遮蔽するための遮蔽手段および輻射熱から保護するための冷却機構を有しないものを採用できるようにした。このようにすることによって、自動溶接システムを構築する際のコストを低減することができる。
【００５３】
また、レーザセンサＬＳを待避させるツールスタンド１２を、溶接加工時に発生する有害物質および輻射熱の影響を受けない位置に配置するようにしたことによって、レーザセンサＬＳの劣化を防止することができる。
【００５４】
また、レーザセンサＬＳを取り付けるための動作を定めた第１プリセット教示データとしてのセンサ取付用教示データＤ１、および溶接トーチを取り付けるための動作を定めた第２プリセット教示データとしてのトーチ取付用教示データＤ２を記憶しておき、レーザセンサＬＳまたは溶接トーチの取り付け作業を自動化するようにした。このようにすることによって、自動溶接システムにおける作業を、より一層、自動化することができる。
【００５５】
［実施の形態２］
以下、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１との相違は、２台のロボットにレーザセンサＬＳおよび溶接トーチＴをそれぞれ取り付け、教示および補正はレーザセンサＬＳを取り付けたロボットで行い、溶接加工は溶接トーチＴを取り付けたロボットで行うように構成した点である。以下、実施形態１との相違部分について説明する。なお、本実施形態２では、レーザセンサＬＳを取り付けるロボットとして、６軸の垂直多関節型ロボットを採用しているが、これに代えて、センサ移載手段として、ロボット制御装置ＲＣによって制御される１軸の走行軸にレーザセンサＬＳを取り付けたものを採用してもよい。
【００５６】
図１０は、本発明の実施形態２に係る自動溶接システム１Ａの構成図である。センサロボットＭＰ１には、レーザセンサＬＳが取り付けられている。レーザセンサＬＳは、実施形態１と同様に、保護プレート６３、冷却水供給用の配管接続口６２、エア供給用の配管接続口６５、およびホースを備えていないものでよい。一方、溶接ロボットＭＰ２には、溶接トーチＴが取り付けられている。
【００５７】
図１１は、本発明の実施形態２に係るロボット制御装置ＲＣの機能ブロック図である。実施形態１との相違は、ハードディスク２９および生成部２６である。ハードディスク２９には、センサロボットＭＰ１の動作を規定するための検出用教示データＴｄ１、溶接ロボットＭＰ２の動作を規定するための加工用教示データＴｄ２が記憶される。また、制御定数Ｐｍが予め記憶されている。この制御定数Ｐｍは、座標系関連パラメータや設置関係パラメータ等を含んでいる。座標系関連パラメータとは、両ロボットに各々固有の座標系である機械座標系や自動溶接システム１Ａに固有の座標系である絶対座標系の原点および軸方向を定めるためのパラメータ、座標変換のための同次変換行列を規定するパラメータ等を指す。また、設置関係パラメータとは、両ロボットの設置関係を定めるためのパラメータ等を指す。
【００５８】
生成部２６は、センサロボットＭＰ１の動作を規定するために作成された検出用教示データＴｄ１がレーザセンサＬＳによって補正された後に、補正後の検出用教示データＴｄ１を、溶接ロボットＭＰ２の動作を規定するための加工用教示データＴｄ２に変換する処理を行う。
【００５９】
図１２は、本発明の実施形態２に係る自動溶接システム１Ａ全体の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、レーザセンサＬＳを取り付けたセンサロボットＭＰ１で教示を行い、教示結果を補正し、溶接トーチＴを取り付けた溶接ロボットＭＰ２で溶接加工するまでの一連の流れについて説明する。
【００６０】
（１．教示工程）
ステップＳ１１において、レーザセンサＬＳを取り付けたセンサロボットＭＰ１を移動させて、ティーチペンダントＴＰからの入力に応じて検出用教示データＴｄ１を作成し、ハードディスク２９に記憶する。このとき、教示する際の基準となる座標系は、上記した自動溶接システム１Ａを基準とした絶対座標系としておくことが望ましい。
【００６１】
（２．補正工程）
ステップＳ１２において、検出用教示データＴｄ１を再生することによって、レーザセンサＬＳによって被溶接物Ｗの開先情報を検出し、検出用教示データＴｄ１を補正する。
【００６２】
（３．生成工程）
ステップＳ１３において、補正後の検出用教示データＴｄ１を、溶接ロボットＭＰ２の動作を規定する加工用教示データＴｄ２に変換する。すなわち、生成部２６が、補正後の検出用教示データＴｄ１を、制御定数Ｐｍに基づき、溶接ロボットＭＰ２の動作を規定するための加工用教示データＴｄ２に変換する。より具体的には、検出用教示データＴｄ１内ではセンサロボットＭＰ１のみを動作対象とするパラメータが教示されているが、このパラメータを書き換えて溶接ロボットＭＰ２が動作対象となるようにして、加工用教示データＴｄ２とする。各教示点の位置姿勢座標値については、以下のようにすればよい。すなわち、上記した絶対座標系で各教示点が記憶されている場合は、その位置姿勢座標値をそのまま用いて加工用教示データＴｄ２に含めればよい。絶対座標系で記憶されていない場合は、両ロボットの設置関係パラメータに基づいて位置姿勢座標値のシフト処理を行ってから、加工用教示データＴｄ２に含めればよい。シフト処理は、公知のものであるので、詳細については割愛する。
【００６３】
（４．加工工程）
ステップＳ１４において、加工用教示データＴｄ２を再生し、被溶接物Ｗに対して溶接加工を行う。
【００６４】
以上説明したように、実施形態２においては、２台のロボットにレーザセンサＬＳおよび溶接トーチＴをそれぞれ取り付け、教示および補正はレーザセンサＬＳを取り付けたロボットで行い、溶接加工は溶接トーチＴを取り付けたロボットで行うようにした。このようにすることによって、溶接中の輻射熱、ヒューム、スパッタ等の劣悪な環境から、レーザセンサＬＳを保護することができる。すなわち、レーザセンサＬＳに対する保守作業を極力必要ないようにしたことによって、生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１      自動溶接システム（実施形態１）
１Ａ    自動溶接システム（実施形態２）
３      手首部フランジ面
４      ツール着脱機構
１１    ツールスタンド（第１ツールスタンド）
１２    ツールスタンド（第２ツールスタンド）
２１    インターフェース
２２    入出力インターフェース
２３    センサインターフェース
２４    教示処理部
２５    モード選択処理部
２６    生成部
２７    センサ制御部
２８    補正部
２９    ハードディスク
３１    解釈実行部
３２    駆動指令部
３３    溶接制御部
５１    自動溶接システム
５２    ワイヤ送給装置
６１    手首部フランジ面
６２    配管接続口
６３    保護プレート
６４    ブラケット
６５    配管接続口
Ｄ１    センサ取付用教示データ
Ｄ２    トーチ取付用教示データ
ＬＳ    レーザセンサ
ＭＣ    上位コントローラ
ＭＰ    溶接ロボット
ＭＰ１  センサロボット
ＭＰ２  溶接ロボット
Ｐ１    開始点
Ｐ２    中間点
Ｐ３    終了点
Ｐｍ    制御定数
ＲＣ    ロボット制御装置
Ｔ      溶接トーチ
Ｔｄ    教示データ
Ｔｄ１  検出用教示データ
Ｔｄ２  加工用教示データ
ＴＰ    ティーチペンダント
Ｗ      被溶接物
ＷＰ    溶接電源
Ｗｓ    溶接線
【図１】
0005579541.tif 000002
【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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【図１３】
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【図１４】
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