(57)【要約】【課題】ワイヤ捩じれ量の変化にかかわらず、溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置に正確に送ることができるワイヤ狙い位置制御方法及び位置制御装置を提供する。また、薄板溶接においてもトーチの狙い位置が正確に確保でき、安定した溶接品質を確保することができるワイヤ狙い位置制御方法及び位置制御装置を提供する。【解決手段】チップ１０の中心とワイヤ先端とを結ぶ直線Ｌ１と、所定位置にある仮想狙い位置Ｋを含むエクステンション平面Ｌ２との交点Ｋ１を求める。交点Ｋ１と、仮想狙い位置Ｋとの距離であるワイヤ変位量Ｃを算出する。溶接ワイヤＷ側及び被溶接部材１４の少なくとも一方を、ワイヤ変位量Ｃ分だけエクステンション平面Ｌ２に沿って補正する。仮想狙い位置Ｋを、トーチ９に装着される計測用ニードルの先端位置として把握する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ（１０）の先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線（Ｌ１）と、所定位置にある仮想狙い位置（Ｋ）を含むエクステンション平面（Ｌ２）との交点（Ｋ１）を求め、この交点（Ｋ１）と、上記仮想狙い位置（Ｋ）との距離であるワイヤ変位量（Ｃ）を算出し、溶接ワイヤ（Ｗ）側及び被溶接部材（１４）の少なくとも一方を、上記エクステンション平面（Ｌ２）に沿って上記ワイヤ変位量（Ｃ）分だけ補正することを特徴とするワイヤ狙い位置制御方法。
【請求項２】
上記エクステンション平面（Ｌ２）がチップ（１０）の中心線（Ｌ）に直交することを特徴とする請求項１のワイヤ狙い位置制御方法。
【請求項３】
上記仮想狙い位置（Ｋ）を、トーチ（９）に装着される計測用ニードルの先端位置として把握することを特徴とする請求項１又は請求項２のワイヤ狙い位置制御方法。
【請求項４】
上記ワイヤ先端を、溶融酸化玉（１７）の上端位置でのワイヤ中心位置（１８）とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのワイヤ狙い位置制御方法。
【請求項５】
上記チップ（１０）の先端中心が、チップ（１０）の下端位置（１９）でのワイヤ中心位置（２０）であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかのワイヤ狙い位置制御方法。
【請求項６】
溶接ロボット（１６）のアームの所定位置にトーチ（９）が正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのトーチ（９）の基準位置を記憶すると共に、上記同様の位置指令をしたときの現在のトーチ（９）の位置を計測し、基準位置と計測位置とに基づいて、トーチ位置変位量（Ｄ）を算出して、このトーチ位置変位量（Ｄ）分だけトーチ位置を補正した後、上記ワイヤ変位量（Ｃ）を算出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかのワイヤ狙い位置制御方法。
【請求項７】
上記トーチ（９）の基準位置及び計測位置を、ノズル（８）の下端位置におけるトーチ中心線上の位置として把握することを特徴とする請求項６のワイヤ狙い位置制御方法。
【請求項８】
所定位置である仮想狙い位置（Ｋ）を演算する第１演算手段（１１）と、
チップ（１０）の先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線（Ｌ１）と、上記仮想狙い位置（Ｋ）を含むエクステンション平面（Ｌ２）との交点（Ｋ１）を求めると共に、この交点（Ｋ１）と、上記仮想狙い位置（Ｋ）との距離であるワイヤ変位量（Ｃ）を算出する第２演算手段（１２）と、
溶接ワイヤ（Ｗ）側及び被溶接部材（１４）の少なくとも一方を上記算出したワイヤ変位量（Ｃ）分だけ上記エクステンション平面（Ｌ２）に沿って移動させて、溶接ワイヤ（Ｗ）の送給位置を補正する補正手段（１５）とを備えたことを特徴とするワイヤ狙い位置制御装置。
【請求項９】
上記エクステンション平面（Ｌ２）がチップ（１０）の中心線（Ｌ）に直交することを特徴とする請求項８のワイヤ狙い位置制御装置。
【請求項１０】
上記ワイヤ先端を、溶融酸化玉（１７）の上端位置でのワイヤ中心位置（１８）とすることを特徴とする請求項８又は請求項９のワイヤ狙い位置制御装置。
【請求項１１】
上記チップ（１０）の先端中心が、チップ（１０）の下端位置（１９）でのワイヤ中心位置（２０）であることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかのワイヤ狙い位置制御装置。
【請求項１２】
溶接ロボット（１６）のアームの所定位置にトーチ（９）が正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのトーチ（９）の基準位置を記憶する記憶手段（２５）と、
上記同様の位置指令をしたときの現在のトーチ（９）の位置を計測する計測手段（２６）と、
上記記憶手段（２５）にて記憶した基準位置と、計測手段（２６）にて計測した計測位置とに基づいて、トーチ位置変位量（Ｄ）を算出する演算手段（２７）とを備えたことを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれかのワイヤ狙い位置制御装置。
【請求項１３】
上記トーチ（９）の基準位置及び計測位置を、ノズル（８）の下端位置におけるトーチ中心線上の位置として把握することを特徴とする請求項１２のワイヤ狙い位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、消耗電極式アーク溶接方法におけるワイヤ狙い位置制御方法及び位置制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接ワイヤは、梱包されたり、ワイヤ案内導管を通過させたりする。このため、梱包やワイヤ案内導管を通過させることによって捩じれ癖がついてチップから送り出される。すなわち、このチップの内径と溶接ワイヤの外径の間隔及び溶接ワイヤの捩じれ癖により、チップを出た溶接ワイヤは回転しながら捩じれて送り出される。このため、被溶接部材の所定の狙い位置にアークが発生せず、安定したアークスタート及びビード形状が均一にならないという問題があった。また、ワイヤパックやリールより取出される溶接ワイヤにも捩じれ癖があり、更にパックからトーチまでのワイヤ経路によりワイヤ捩じれが変化し、チップ先端より送り出される時はワイヤ先端位置が変化するため、溶接ワイヤの先端位置を正確に狙い位置に送給することは非常に困難である。
【０００３】
溶接ワイヤの先端位置が正確に狙い位置に送給できないと薄板溶接において狙い位置ズレとなり適正な溶接品質の確保が困難であり、また溶接ワイヤの捩じれはワイヤの生産ロット等の条件により変化するため捩じれ癖を推定することは困難であった。そこで、所定の狙い位置にアークを発生させることができるアーク溶接トーチが提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この特許文献１に記載のトーチは、ワイヤ案内通路として複数個のカーブを持ち、各カーブの曲率半径及び円弧角度とそれに当接する溶接ワイヤの弾性力による摩擦力により回転阻止トルクを、溶接ワイヤの捩じれ降伏トルクよりも大きく設定している。このため、回転トルクが溶接ワイヤに作用すると、溶接ワイヤ自体が捩じれて回転変位を吸収し、このトーチのワイヤ案内通路内での溶接ワイヤの回転を生じさせないようにしている。これによって、溶接ワイヤ先端を給電チップに対して常時同じ位置となるようにして、所定の狙い位置にアークを発生させるものである。
【０００４】
ところで、トーチは、被溶接部材や固定治具等の干渉によりチップが変形することがある。この変形等の程度が大きい場合には、トーチ交換や再教示等の処置を施すことになる。そして、この変形の程度が僅かである場合、溶接ワイヤの先端の狙い位置を確認するのみで溶接が行われることがある。このため、ワイヤエクステンションの変化やトーチ角度の変化により、所定条件の溶接が行われず、安定した溶接品質の確保が困難となる虞があった。
【０００５】
従来において、トーチの対象物や治具等と干渉した際のトーチ先端の位置ずれ量を検出するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。すなわち、トーチ位置検出装置（トーチの特定位置を作用させる独立した２つの検出器と、この検出器の出力を入力とした判定器とからなる）を使用することにより、ワイヤ突き出し長さの調整時間を必要としないようにしている。このため、溶接ワイヤのタッチセンシングでトーチ位置を検出する際のワイヤ突き出し長さの調整にかかる時間を削減することができ、タッチセンシングの際のワイヤ突き出し長の変化により検出精度が悪くなる問題を解決するようにしている。
【特許文献１】特開平９−２９４４１号公報
【特許文献２】特開平１１−２１６５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、トーチ内部でワイヤの捩じれを補正しているが、チップの先端の孔が摩耗すれば、狙い位置のずれが発生する虞がある。また、上記特許文献２に記載のものでは、検出器として例えばリミットスイッチを利用することになる。このため、トーチへのスパッタ付着等による誤差、及びリミットスイッチによる誤差等により計測誤差が発生する虞がある。
【０００７】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、ワイヤ捩じれ量の変化及びチップの磨耗量の変化にかかわらず、溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置に正確に送給することができるワイヤ狙い位置制御方法及び位置制御装置を提供することにある。また、トーチ角度を含めた溶接条件を正確に再現することを可能として、薄板溶接においてもトーチの狙い位置が正確に確保でき、安定した溶接品質を確保することができるワイヤ狙い位置制御方法及び位置制御装置を提供することもこの発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで請求項１のワイヤ狙い位置制御方法は、チップ１０の先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線Ｌ１と、仮想狙い位置Ｋを含むエクステンション平面Ｌ２との交点Ｋ１を求め、この交点Ｋ１と、上記仮想狙い位置Ｋとの距離であるワイヤ変位量Ｃを算出し、溶接ワイヤＷ側及び被溶接部材１４の少なくとも一方を、上記ワイヤ変位量Ｃ分だけ上記エクステンション平面Ｌ２に沿って補正して溶接ワイヤＷを仮想狙い位置Ｋに送給することを特徴としている。
【０００９】
請求項２のワイヤ狙い位置制御方法は、上記エクステンション平面Ｌ２がチップ１０の中心線Ｌに直交することを特徴としている。
【００１０】
請求項３のワイヤ狙い位置制御方法は、上記仮想狙い位置を、トーチ９に装着される計測用ニードルの先端位置として把握することを特徴としている。
【００１１】
請求項４のワイヤ狙い位置制御方法は、上記ワイヤ先端を、溶融酸化玉１７の上端位置でのワイヤ中心位置１８とすることを特徴としている。
【００１２】
請求項５のワイヤ狙い位置制御方法は、上記チップ１０の先端中心が、チップ１０の下端位置１９でのワイヤ中心位置２０であることを特徴としている。
【００１３】
請求項６のワイヤ狙い位置制御方法は、溶接ロボット１６のアームの所定位置にトーチ９が正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのトーチ９の基準位置を記憶すると共に、上記同様の位置指令をしたときの現在のトーチ９の位置を計測し、基準位置と計測位置とに基づいて、トーチ位置変位量Ｄを算出して、このトーチ位置変位量Ｄ分だけトーチ位置を補正した後、上記ワイヤ変位量Ｃを算出することを特徴としている。
【００１４】
請求項７のワイヤ狙い位置制御方法は、上記トーチ９の基準位置及び計測位置を、ノズル８の下端位置におけるトーチ中心線上の位置として把握することを特徴としている。
【００１５】
請求項８のワイヤ狙い位置制御装置は、所定位置である仮想狙い位置Ｋを演算する第１演算手段１１と、
チップ１０の先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線Ｌ１と、上記仮想狙い位置Ｋを含むエクステンション平面Ｌ２との交点Ｋ１を求めると共に、この交点Ｋ１と、上記仮想狙い位置Ｋとの距離であるワイヤ変位量Ｃを算出する第２演算手段１２と、
溶接ワイヤＷ側及び被溶接部材１４の少なくとも一方を上記算出したワイヤ変位量Ｃ分だけ上記エクステンション平面Ｌ２に沿って移動させて、溶接ワイヤＷの送給位置を補正する補正手段１５とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
請求項９のワイヤ狙い位置制御装置は、上記エクステンション平面Ｌ２がチップ１０の中心線Ｌに直交することを特徴としている。
【００１７】
請求項１０のワイヤ狙い位置制御装置は、上記ワイヤ先端を、溶融酸化玉１７の上端位置でのワイヤ中心位置１８とすることを特徴としている。
【００１８】
請求項１１のワイヤ狙い位置制御装置は、上記チップ１０の先端中心が、チップ１０の下端位置１９でのワイヤ中心位置２０であることを特徴としている。
【００１９】
請求項１２のワイヤ狙い位置制御装置は、溶接ロボット１６のアームの所定位置にトーチ９が正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのトーチ９の基準位置を記憶する記憶手段２５と、
上記同様の位置指令をしたときの現在のトーチ９の位置を計測する計測手段（２６と、
上記記憶手段２５にて記憶した基準位置と、計測手段２６にて計測した計測位置とに基づいて、トーチ位置変位量Ｄを算出する演算手段２７とを備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項１３のワイヤ狙い位置制御装置は、上記トーチ９の基準位置及び計測位置を、ノズル８の下端位置におけるトーチ中心線上の位置として把握することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１のワイヤ狙い位置制御方法によれば、チップの先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線と、仮想狙い位置を含むエクステンション平面との交点を求め、この交点と、上記仮想狙い位置との距離であるワイヤ変位量を算出することができる。このワイヤ変位量は溶接ワイヤの先端位置の正確な変位量であり、この変位量分だけ補正することによって、溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置（溶接位置）に正確に送給することができる。すなわち、梱包のためや案内導管を通過する際において溶接ワイヤの捩じれ量が変化しても、その捩じれ量を推測することができ、ワイヤ変位量を正確に演算することができる。このため、ワイヤ捩じれ量の変化にかかわらず溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置に正確に送給することができる。このように、このワイヤ狙い位置制御方法では、溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置に正確に送給することが可能となり、薄板溶接等においても溶接部を一定に維持することができる。その結果、安定した接合強度を確保することができ、溶接部の品質を安定させることができる。しかも、チップの先端中心とワイヤ先端との２点検出のため、その検出及び変位量算出を短時間に行うことができ、溶接作業時間の短縮化を図ることができる。
【００２２】
請求項２のワイヤ狙い位置制御方法によれば、エクステンション平面がチップの中心線に直交するので、変位量を補正しても、チップから突出する溶接ワイヤのエクステンション量をほぼ一定とすることができ、安定した溶接作業を効率良く行うことができる。
【００２３】
請求項３のワイヤ狙い位置制御方法によれば、仮想狙い位置を、トーチに装着される計測用ニードルの先端位置として把握するので、ワイヤ変位量を簡単かつ高精度に算出することができ、安定して高精度な溶接部を形成することができる。
【００２４】
請求項４のワイヤ狙い位置制御方法によれば、ワイヤ先端を、溶融酸化玉の上端位置でのワイヤ中心位置とするので、精度よくワイヤ変位量を算出することができ、溶接ワイヤを一層正確に狙い位置に送給することができる。すなわち、ワイヤ先端に溶融した溶融酸化玉はワイヤ中心に溶着するとは限らないので、この溶融酸化玉を考慮すると狙い位置から外れる可能性があるため、溶融酸化玉の上端位置を用いてワイヤ変位量を算出している。このため、溶融酸化玉があっても、溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置に正確に送給することができる。
【００２５】
請求項５のワイヤ狙い位置制御方法によれば、チップの先端中心が、チップの下端位置でのワイヤ中心位置としているので、チップの先端中心を正確に決定することができて、精度よくワイヤ変位量を算出することができ、溶接ワイヤを一層正確に狙い位置に送給することができる。
【００２６】
請求項６のワイヤ狙い位置制御方法によれば、溶接ロボットのアームの所定位置にトーチが正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのトーチの基準位置に対する現在のトーチの位置ずれであるトーチ位置変位量を算出することができる。すなわち、トーチの位置ずれが生じている場合に、トーチ位置変位量が補正されないまま、上記ワイヤ変位量を算出すれば、このワイヤ変位量は仮想狙い位置に対して不正確な変位量となる。このため、トーチ位置変位量が補正した後、ワイヤ変位量を算出すれば、被溶接部材や固定治具等の干渉によりチップ等が変形していたとしても、トーチ角度を含めた溶接条件を正確に再現することが可能となり、薄板溶接においてもトーチの狙い位置が正確に確保でき、安定した溶接品質を確保することができる。
【００２７】
請求項７のワイヤ狙い位置制御方法によれば、上記トーチの基準位置及び計測位置を、ノズルの下端位置におけるトーチ中心線上の位置として把握することになるので、トーチ位置変位量の算出を簡単に行うことができ、トーチ位置変位量の算出の信頼性が向上する。
【００２８】
請求項８のワイヤ狙い位置制御装置によれば、第１演算手段にて、所定位置の仮想狙い位置を演算することができ、また、第２演算手段にて、交点（チップの先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線と、エクステンション平面との交点）と、上記仮想狙い位置との距離であるワイヤ変位量を算出することができ、さらに、補正手段にて、溶接ワイヤの送給位置を、上記算出したワイヤ変位量分だけ補正することができる。すなわち、このワイヤ変位量は溶接ワイヤの先端位置の正確な変位量であり、このワイヤ変位量分だけ補正することによって、溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置に正確に送給することができる。したがって、このワイヤ狙い位置制御装置を使用すれば、梱包のためや案内導管を通過する際において溶接ワイヤの捩じれ量が変化しても、その捩じれ量を計測することができ、ワイヤ変位量を正確に演算することができる。このため、溶接ワイヤを被溶接部材の狙い位置に正確に送給することが可能となり、薄板溶接等においても溶接部の溶け込み深さを一定に維持することができる。その結果、安定した接合強度を確保することができ、溶接部の品質を安定させることができる。しかも、チップの先端中心とワイヤ先端との２点検出のため、その検出及び変位量算出を短時間に行うことができ、溶接作業時間の短縮化を図ることができる。
【００２９】
請求項９のワイヤ狙い位置制御装置によれば、エクステンション平面がチップの中心線に直交するので、変位量を補正しても、チップから突出する溶接ワイヤのエクステンション量をほぼ一定とすることができ、安定した溶接作業を効率良く行うことができる。
【００３０】
請求項１０のワイヤ狙い位置制御装置によれば、上記請求項４と同様、ワイヤ先端を、溶融酸化玉の上端位置でのワイヤ中心位置としているので、ワイヤ先端を正確に決定することができて、精度よくワイヤ変位量を算出することができ、溶接ワイヤを一層正確に狙い位置に送給することができる。
【００３１】
請求項１１のワイヤ狙い位置制御装置によれば、チップの先端中心が、チップの下端位置でのワイヤ中心位置としているので、チップの先端中心を正確に決定することができて、精度よくワイヤ変位量を算出することができ、溶接ワイヤを一層正確に狙い位置に送給することができる。
【００３２】
請求項１２のワイヤ狙い位置制御装置によれば、溶接ロボットのアームの所定位置にトーチが正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのトーチの基準位置を記憶手段にて記憶することができる。上記特定の位置指令をしたときの現在のトーチの位置を計測手段にて計測することができる。上記記憶手段にて記憶した基準位置と、計測手段にて計測した計測位置とに基づいて、トーチ位置変位量を算出すことができる。すなわち、トーチの位置ずれが生じている場合に、トーチ位置変位量が補正されないまま、上記ワイヤ変位量を算出すれば、このワイヤ変位量は仮想狙い位置に対して不正確な変位量となる。このため、トーチ位置変位量を補正した後、ワイヤ変位量を算出すれば、被溶接部材や固定治具等の干渉によりチップ等が変形していたとしても、トーチ角度を含めた溶接条件を正確に再現することが可能となり、薄板溶接においてもトーチの狙い位置が正確に確保でき、安定した溶接品質を確保することができる。
【００３３】
上記請求項１３のワイヤ狙い位置制御装置によれば、上記請求項７と同様、トーチの基準位置及び計測位置を、ノズルの下端位置におけるトーチ中心線上の位置として把握することになるので、トーチ位置変位量の算出を簡単に行うことができ、トーチ位置変位量の案出の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、この発明のワイヤ狙い位置制御方法及びワイヤ狙い位置制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図２はワイヤ狙い位置計測装置の模式図である。このワイヤ狙い位置計測装置はワイヤ先端位置計測手段１を備え、このワイヤ先端位置計測手段１にて計測したワイヤ先端位置をレーザセンサによる計測データと溶接ロボット１６（図３参照）のＺ方向変位データをマスターデータとの比較により演算し、その偏差量（変位差）データをロボットコントローラに転送し、設定される仮想狙い位置Ｋ（図１参照）に補正するものである。この場合、ワイヤ先端位置計測手段１は一対のレーザセンサ２、３からなり、各レーザセンサ２、３は、レーザ投光器４、５と、レーザ受光器６、７を有する。尚、データ演算装置及びロボットコントローラは図示しない。
【００３５】
そして、このワイヤ狙い位置制御装置は、図１に示すように、仮想狙い位置Ｋ基準値（マスターデータ）を演算する第１演算手段１１（図３参照）と、仮想狙い位置Ｋに対するワイヤ変位量Ｃを算出する第２演算手段（変位量演算手段）１２と、溶接ワイヤＷの送給位置を上記算出したワイヤ変位量Ｃ分だけ補正する補正手段１５とを備えている。すなわち、溶接ロボット１６のアームの先端（手先）にトーチ９が取付けられ、ロボット制御手段にて、アームを動作させトーチ９を教示通りに移動させつつ溶接を行うことになり、溶接ワイヤＷの捩じれ癖等にて送給位置が仮想狙い位置Ｋに対してずれているとき、これを補正することになる。ところで、上記仮想狙い位置Ｋとは、所定位置にある点であって、この仮想狙い位置Ｋを含む平面をエクステンション平面Ｌ２と呼ぶ。この場合、エクステンション平面Ｌ２がチップ１０の中心線Ｌに直交している。さらに、上記第２演算手段１２は、交点Ｋ１（チップ１０の先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線Ｌ１と、エクステンション平面Ｌ２との交点）と、上記仮想狙い位置Ｋとの距離であるワイヤ変位量Ｃを算出することになる。なお、トーチ９は、ノズル８と、このノズル８の先端に配置されるチップ１０とからなる。また、溶接ワイヤＷはワイヤ制御装置３０を介してトーチ９に供給される。図３において、３１は送給用モータであり、３２は送給ロールである。
【００３６】
上記ワイヤ制御装置を使用したワイヤ狙い位置制御方法を図４のフローチャートを使用し説明する。この場合、図１に示すように、溶接ワイヤＷの先端には溶融酸化玉１７が形成されている。まず、計測用ニードルを使用して仮想狙い位置Ｋを計測し、この仮想狙い位置Ｋをワイヤ先端位置マスターデータとする（ステップＳ１）。この際、仮想狙い位置Ｋはマスターデータにおけるツール登録値となる。すなわち、本ステップは作業開始前または日常点検時に計測を実施しマスターデータとして保存して置く。次に上記ワイヤ先端位置計測手段１にて、溶融酸化玉１７の位置・径（外径）寸法及びチップ１０の下端位置１９でのワイヤ位置・径（外径）寸法をＸ・Ｙ方向1対のレーザセンサ計測範囲内にロボット１６を定速度で下降させる事によりロボット挿入時のＺ方向座標値とワイヤの陰影としての外形及び陰影までの位置で計測する（ステップＳ２）。次にステップＳ３へ移行して溶融酸化玉１７の上端位置を溶接ワイヤＷの外径が変化した位置より演算する。その後、ステップＳ４へ移行して溶融酸化玉１７の上端位置でのワイヤ中心位置１８を演算する。すなわち、溶融酸化玉１７の上端位置を、酸化玉径からワイヤ径に変化する位置として演算する。次に、ステップＳ５でチップ１０の下端位置１９でのワイヤ中心位置２０を演算する。
【００３７】
次にステップＳ６へ移行する。この場合、チップ１０の下端位置１９でのワイヤ中心位置２０、溶融酸化玉１７のワイヤ中心位置１８、及び溶融酸化玉１７の外径寸法が検知されているので、チップ１０の下端位置１９から溶融酸化玉１７の下端縁２１までの突出長さを算出することができる。その後、ステップＳ７へ移行して、エクステンション平面（Ｅｘ平面）Ｌ２でのワイヤ先端の変位位置Ｋ１を演算する。すなわち、チップ１０の先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線Ｌ１（具体的には、チップ１０の下端位置１９でのワイヤ中心位置２０と溶融酸化玉１７の上端位置でのワイヤ中心位置１８とを３次元に結ぶ直線Ｌ１）と、エクステンション平面Ｌ２との交点である変位位置Ｋ１をＸ・Ｙ・Ｚ座標値として求める。そして、ステップＳ８へ移行して、仮想狙い位置Ｋと変位位置Ｋ１との間の寸法（距離）をワイヤ変位量（偏差量）Ｃとして求める。
【００３８】
その後は、ステップＳ９へ移行して、このワイヤ変位量Ｃをツール登録値の補正量として補正手段１５（ロボット制御手段に含まれる手段）に転送（登録）する。この場合、このワイヤ変位量Ｃは仮想狙い位置Ｋ基準値（ツール登録値）に対する変位量である。なお、この仮想狙い位置Ｋ基準値は、例えば、トーチ位置計測用ニードルを使用することによって求めることができる。トーチ位置計測用ニードルとは、チップ先端よりまっすぐ伸びたワイヤ先端位置を模擬したニードルであり、このニードルの先端が仮想狙い位置Ｋとなる。なお、このニードルは、チップ先端から所定量（エクステンション量Ｂ）だけ突出している。そして、このツール登録値はワイヤ先端位置計測後リアルタイムで演算され、このワイヤ変位量Ｃが溶接ロボット１６側（ロボット制御手段）に入力されて、ロボット１６のアームがこの変位量により、上記エクステンション平面Ｌ２に沿って補正され、溶接ワイヤＷを被溶接部材１４の狙い位置（溶接位置）に正確に送給することができる。なお、仮想狙い位置Ｋは、チップ１０を更新して新たなワイヤ等を使用することによって求めることができる。
【００３９】
上記ワイヤ狙い位置制御装置を使用したワイヤ狙い位置制御方法によれば、第１演算手段１１にて仮想狙い位置Ｋを求め（この場合、計測用ニードルを使用して求めることになる）、第２演算手段１２にて、交点Ｋ１（チップ１０の先端中心とワイヤ先端とを結ぶ直線Ｌ１と、上記エクステンション平面Ｌ２との交点）と、上記仮想狙い位置Ｋとの距離であるワイヤ変位量Ｃを算出することができ、さらに、補正手段１５にて、溶接ワイヤＷの送給位置を、上記算出したワイヤ変位量Ｃ分だけ補正することができる。このため、ワイヤ変位量Ｃは溶接ワイヤＷの先端位置の正確な変位量であり、このワイヤ変位量Ｃ分だけ補正することによって、溶接ワイヤＷを被溶接部材１４の狙い位置（溶接位置）に正確に送給することができる。
【００４０】
すなわち、梱包のためや案内導管を通過する際においてその捩じれ量が変化しても、溶接ワイヤＷの捩じれ量を計測することができ、ワイヤ先端位置での変形量を正確に演算することができる。このため、ワイヤ捩じれ量の変化にかかわらず溶接ワイヤＷを被溶接部材１４の狙い位置に正確に送給することができる。このように、このワイヤ狙い位置制御装置を使用したワイヤ狙い位置制御方法では、溶接ワイヤＷを被溶接部材１４の狙い位置に正確に送給することが可能となり、薄板溶接等においても溶接部を一定に維持することができる。その結果、安定した接合強度を確保することができ、溶接部の品質を安定させることができる。しかも、チップ１０の先端中心とワイヤ先端との２点検出のため、その検出及び変位量算出を短時間に行うことができ、溶接作業時間の短縮化を図ることができる。また、仮想狙い位置Ｋを、トーチ９に装着される計測用ニードルの先端位置として把握するので、ワイヤ変位量を簡単かつ高精度に算出することができ、安定して高精度な溶接部を形成することができる。
【００４１】
また、ワイヤ先端を、溶融酸化玉１７の上端位置でのワイヤ中心位置１８とするので、精度よくワイヤ変位量を算出することができ、溶接ワイヤＷを一層正確に狙い位置に送給することができる。すなわち、ワイヤ先端に溶融した溶融酸化玉１７はワイヤ中心に溶着するとは限らないので、この溶融酸化玉１７を考慮すると狙い位置から外れる可能性があるため、溶融酸化玉１７の上端位置でのワイヤ中心位置１８を用いてワイヤ変位量Ｃを算出している。このため、溶融酸化玉１７があっても、溶接ワイヤＷを被溶接部材１４の狙い位置に正確に送ることができる。さらに、チップ先端位置でのワイヤ中心位置から溶接ワイヤＷの先端位置の変位量Ｃを算出（演算）するので、チップ１０の先端孔径が摩耗していても正確な補正が可能である。しかも、チップ１０の先端中心が、チップ１０の下端位置１９でのワイヤ中心位置としているので、チップ１０の先端中心を正確に決定することができて、精度よくワイヤ変位量Ｃを算出することができ、溶接ワイヤＷを一層正確に狙い位置に送給することができる。さらに、エクステンション平面Ｌ２がチップ１０の中心線Ｌに直交するので、変位量を補正しても、チップ１０から突出する溶接ワイヤＷのエクステンション量をほぼ一定とすることができ、安定した溶接作業を効率良く行うことができる利点がある。
【００４２】
ところで、トーチ９は、被溶接部材や固定治具等の干渉により変形することがある。このような場合、溶接ロボット１６のアームの所定位置にトーチ９が正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのノズル８の基準位置と、上記同様の位置指令をしたときの現在のノズル８の位置とがずれることになる。このような状態では、指令した位置にノズル８がいないので、溶接位置が仮想狙い位置Ｋに対してずれることになる。このため、トーチ位置変位量Ｄ（図７参照）を演算することによって、トーチ９が変形等していても、トーチ９の狙い位置を正確に確保することようにできる。
【００４３】
すなわち、この場合のワイヤ狙い位置制御装置は、図６に示すように、溶接ロボット１６のアームの所定位置にトーチ９が正確に取付けられた状態での特定の位置指令をしたときのノズル８の基準位置を記憶する記憶手段２５と、上記同様の位置指令をしたときの現在のノズル８の位置を計測する計測手段２６とを備え、演算手段２７にて、上記記憶手段２５にて記憶した基準位置と、計測手段２６にて計測した計測位置とに基づいて、トーチ位置変位量Ｄを算出する。そして、上記各位置を、例えば、ノズル８の下端位置におけるトーチ中心線上の位置として把握して把握する。
【００４４】
この場合のトーチ９の位置演算は図５に示すフローチャートにしたがって行う。すなわち、ステップＳ１１で示すように、ノズル８の基準位置を記憶する。具体的には、溶接ロボット１６のアームの所定位置にトーチ９が正確に取付けられた状態において、制御手段（図示省略）から特定の位置指令を出力したとき（後述するように、計測手段２６にてトーチ９の位置を測定できる位置となる指令を出力したとき）のトーチ中心線上のノズル８の下端位置を記憶する。これを基準位置として基準位置マスターデータとする。本ステップは作業開始前または日常点検時に計測を実施しマスターデータとして保存（記憶）して置く。次に、ステップＳ１２へ移行して、図７のように、ノズル８の位置を計測する。この場合、計測手段２６（上記ワイヤ先端位置計測手段１にて構成される手段）にて、トーチ中心線上のノズル８の下端位置を計測することになる。その後、ステップＳ１３へ移行して、基準位置マスターデータ（記憶手段２５にて記憶されている基準位置）と、計測手段２６にて計測された計測位置と比較し、基準位置であるＮからの計測位置であるＮ１の３軸（相互に直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸）方向のずれであるトーチ位置変位量Ｄ（図７参照）を演算する。この場合、図７においては、トーチ位置変位量Ｄが２次元のずれ量のように記載されているが、実際には上記したように、３次元のずれ量を算出することができる。なお、トーチ９の狙い位置を確保できる範囲のしきい値（トーチ位置変位量Ｄのしきい値）を設定することができる。
【００４５】
このように、トーチ位置変位量Ｄを演算することによって、特定の位置指令をしたときのノズル８の基準位置に対する現在のノズル８の位置ずれを算出することができる。このため、このトーチ位置変位量Ｄを補正した後、上記ワイヤ変位量を算出することになる。すなわち、トーチ９の位置ずれが生じている場合に、トーチ位置変位量Ｄが補正されないまま、上記ワイヤ変位量Ｃを算出すれば、このワイヤ変位量Ｃは仮想狙い位置Ｋに対して不正確な変位量となる。このため、トーチ位置変位量Ｄを補正した後、ワイヤ変位量Ｃを算出すれば、被溶接部材や固定治具等の干渉によりチップ等が変形していたとしても、トーチ角度を含めた溶接条件を正確に再現することが可能となり、薄板溶接においてもトーチの狙い位置が正確に確保でき、安定した溶接品質を確保することができる。
【００４６】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、ワイヤ先端位置計測手段１として上記実施の形態では一対のレーザセンサ２、３を使用したが、一対に限るものではなく、一つであっても一対以上であってもよい。増加すれば位置計測の精度向上を図ることができる。また、ワイヤ先端位置計測手段１として他の位置検出センサを使用してもよい。なお、上記実施形態では溶融酸化玉１７が形成されている場合について述べたが、溶融酸化玉１７がない場合にも、エクステンション平面Ｌ２でのワイヤ変位量Ｃを演算することができる。すなわち、溶融酸化玉１７がない場合でも、溶接ワイヤＷを被溶接部材１４の狙い位置に正確に送給することができる。また、直線Ｌ１を決定するためのワイヤ先端とは、上記実施の形態では溶融酸化玉１７の上端位置でのワイヤ中心位置１８であるが、これに限るものではなく、溶融酸化玉１７において特定する部位等であってもよい。さらに、上記実施形態では、エクステンション平面Ｌ２がチップ１０の中心線Ｌに直交しているが、もちろん直交しないものであってもよく、任意に設定することができる。また、上記実施の形態では、トーチ９に装着される計測用ニードルの先端位置を仮想狙い位置Ｋとしたが、この計測用ニードルを使用することなく、チップ１０の中心線Ｌ上であって、チップ１０から所定位置である点を演算してこの演算した位置を仮想狙い位置Ｋとしてもよい。また、上記実施の形態では、補正の際には溶接ロボット１６のアーム、つまり溶接ワイヤＷ側を補正したが、被溶接部材１４側を補正したり、溶接ワイヤ側及び被溶接部材１４側を補正したりしてもよい。すなわち、全体として、ワイヤ変位量Ｃやトーチ位置変位量Ｄが吸収されればよい。さらに、ワイヤ変位量Ｃを補正する場合、エクステンション平面Ｌ２に沿って、溶接ワイヤＷ側や被溶接部材１４側を移動させることになるが、ここで、エクステンション平面Ｌ２に沿ってとは、このエクステンション平面Ｌ２に平行に移動させる場合はもちろんのこと、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸等に沿って順次移動させて行く場合も含む。すなわち、補正する場合、溶接ワイヤＷ側や被溶接部材１４側を階段状に移動させるものであってもよい。また、トーチ位置変位量Ｄを算出する場合、上記実施の形態では、ノズル８の基準位置と、現在のノズル８の位置とを比較したが、ノズル８に限らず、チップ１０を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明のワイヤ狙い位置制御装置の実施形態の要部拡大正面図である。
【図２】上記ワイヤ狙い位置計測装置の模式図である。
【図３】上記ワイヤ狙い位置制御装置の簡略ブロック図である。
【図４】この発明のワイヤ狙い位置制御方法に示すフローチャート図である。
【図５】この発明のワイヤ狙い位置制御装置を使用してトーチ位置変位量を演算する方法のフローチャート図である。
【図６】上記トーチ位置変位量を演算する制御部の簡略図である。
【図７】この発明のワイヤ狙い位置制御装置にてトーチ位置変位量を演算する方法を示すトーチの簡略図である。
【符号の説明】
【００４８】
８・・ノズル、９・・トーチ、１０・・チップ、１１・・第１演算手段、１２・・第２演算手段、１４・・被溶接部材、１５・・補正手段、１６・・ロボット、１７・・溶融酸化玉、１８・・ワイヤ中心位置、１９・・下端位置、２０・・ワイヤ中心位置、２５・・記憶手段、２６・・計測手段、２７・・演算手段、Ｃ・・ワイヤ変位量、Ｄ・・トーチ位置変位量、Ｋ・・仮想狙い位置、Ｋ１・・交点、Ｌ・・中心線、Ｌ１・・直線、Ｌ２・・エクステンション平面、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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