(57)【要約】  【課題】  外部機器を用いることなく溶接作業時の波形データの収集や表示を行うことができるアーク溶接ロボットを提供する。  【解決手段】  上溶接トーチ１２４を取付けるマニュピレータ１０１と、前記マニュピレータ１０１を動作プログラムによって所定の動作パターンで動作する制御装置１０２を備え、前記制御装置１０２内部に、所定の溶接条件で溶接部材１２５を溶接する溶接部１０４と、所定期間中の溶接電流指令値、溶接電流出力値、溶接電圧指令値、溶接電圧出力値、溶接速度、ワイヤ送給速度、短絡回数、ワイヤ送給モータ電流のうち少なくとも１つに関する波形データを記録するＲＡＭ１０６を設け、前記ＲＡＭ１０６に記録した波形データをグラフ表示する表示手段を設けたものである。【選択図】  図１
2006026640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端近傍に溶接トーチを取付けるマニュピレータと、前記マニュピレータを予め教示された動作プログラムによって所定の動作パターンで動作する制御装置を備え、前記制御装置内部に、前記動作パターンに応じて所定の溶接条件で被溶接物を溶接する溶接部と、所定期間中の溶接電流指令値、溶接電流出力値、溶接電圧指令値、溶接電圧出力値、溶接速度、ワイヤ送給速度、短絡回数、ワイヤ送給モータ電流のうち少なくとも１つに関する波形データを記録する記録手段を設け、前記記録手段に記録した波形データをグラフ表示する表示手段を設けたアーク溶接ロボット。
【請求項２】
記録手段は、入力トリガ、エラー停止、アークＯＮ、アークＯＦＦの少なくとも１つを停止トリガとして、自動的に記録を停止する請求項１記載のアーク溶接ロボット。
【請求項３】
記録手段で記録した波形データを外部メモリに転送する転送手段を備えた請求項１または２記載のアーク溶接ロボット。
【請求項４】
表示手段は、グラフ表示する波形データの横軸の拡大および縮小の操作、縦軸のスケール変更操作と、動作プログラム名、教示点名、サンプリング周期の表示を行う表示制御部を設けた請求項１から３の何れかに記載のアーク溶接ロボット。
【請求項５】
表示手段は、表示する波形データの項目を任意に追加、削除する表示制御部を設けた請求項１から４の何れかに記載のアーク溶接ロボット。
【請求項６】
表示手段は、動作プログラムを作成するために制御装置へ接続するティーチペンダントに設けた表示手段と共用する請求項１から５の何れかに記載のアーク溶接ロボット。
【請求項７】
外部メモリとして可搬型記憶手段を用い、動作プログラムを作成するために制御装置へ接続するティーチペンダントに前記外部メモリを着脱自在とした請求項３記載のアーク溶接ロボット。
【請求項８】
動作プログラムを作成するために制御装置へ接続するティーチペンダントに外部メモリと通信を行う通信手段を設けた請求項３記載のアーク溶接ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接波形データの記録手段を備えるとともに、波形データのグラフ表示機能を有するアーク溶接ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接を行う際に、ミクロな時間領域での溶接現象を解析するためや、マクロな時間領域での溶接出力の変化を計測するために、溶接装置やロボットの制御装置とは別に、例えば汎用計測ロガー器などやアークセンサモニター装置などの計測器を接続して波形データの収集、表示を行っていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３２９６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のものでは各溶接装置やロボット毎に汎用計測ロガー器などやアークセンサモニター装置などの計測器を設置する必要があり、生産設備全体でのデータの収集を行う際にコストや設置（例えば結線作業や調整など）の手間がかかるといった課題があった。
【０００４】
また、溶接現象における短絡回数については、汎用計測ロガー器では計測ができず、これ専用に別の計測手段を設ける必要があるといった課題もあった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、溶接作業時の波形データの収集や表示を行うことができるアーク溶接ロボットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明のアーク溶接ロボットは、先端近傍に溶接トーチを取付けるマニュピレータと、前記マニュピレータを予め教示された動作プログラムによって所定の動作パターンで動作する制御装置を備え、前記制御装置内部に、前記動作パターンに応じて所定の溶接条件で被溶接物を溶接する溶接部と、所定期間中の溶接電流指令値、溶接電流出力値、溶接電圧指令値、溶接電圧出力値、溶接速度、ワイヤ送給速度、短絡回数、ワイヤ送給モータ電流のうち少なくとも１つに関する波形データを記録する記録手段を設け、前記記録手段に記録した波形データをグラフ表示する表示手段を設けたものである。
【０００７】
上記構成により、制御装置内でマニュピレータに指示する溶接速度、溶接部に指示する溶接電圧指令値や溶接電流指令値、溶接条件との比較を行うために溶接部で検出する溶接電圧や溶接電流や短絡回数、溶接部から制御するワイヤ送給モータへのワイヤ送給モータ電流やワイヤ送給速度に関する波形データを汎用計測ロガー器などの外部機器を接続することなく検出でき、さらにこれら波形データを記録できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアーク溶接ロボットによれば、計測した波形データを記録する記録手段を備え、記録した波形データをグラフ表示する表示手段を備えたアーク溶接ロボットを実現することにより、従来のように汎用計測ロガー器やアークセンサモニター装置などの外部機器をまったく接続することなく、溶接現象の解析や溶接出力の変化を計測することが可能となり、溶接現象の最適化や溶接品質の向上に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態）
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。
【００１０】
図１（ａ）は本実施の形態におけるアーク溶接ロボットの概略構成を示す図で、図において１０１はマニピュレータ、１２４は溶接トーチ、１０２はロボット全体を制御するための制御装置、１０８はマニピュレータおよび制御装置を教示操作して動作プログラムを作成するためのティーチペンダントで、液晶表示画面（図示せず）とその表示を制御する駆動手段（図示せず）を表示手段として備え、各指示を入力する入力手段（図示せず）を設けている。
【００１１】
１０９は作業者が教示した動作プログラムや設定データを保存するためにティーチペンダント１０８へ着脱自在に接続した可搬型の記憶手段（例えば半導体メモリカードや小型ハードディスクなど）の外部メモリ、１０３は制御装置自体の制御を行うＣＰＵ、１０４は溶接制御を行うために溶接部、１０５はＣＰＵが解釈し動作するための制御装置のソフトウェアを格納するＲＯＭ、１０６は作業者が教示した動作プログラムや設定データを格納するＲＡＭ、１０７はマニピュレータ１０１を駆動するための駆動部である。
【００１２】
次に、図１（ｂ）は、溶接部１０４の内部構成及び関連構成との接続状態を示す図で、１２６は溶接する際の消耗電極となる溶接ワイヤ、１２３は溶接ワイヤ１２６を送給するための送給モータ、１２４は溶接ワイヤ１２６をガイドし、溶接出力の電極となる溶接トーチ、１２５は溶接される溶接部材、１２１は溶接出力および送給モータ１２３を制御するための溶接出力／送給モータ制御部、１２２は溶接出力の電流および電圧を検出するための電流／電圧検出部である。
【００１３】
次に、動作プログラムの例を図２を用いて説明する。
【００１４】
図において、２０７は動作プログラム名であり、２０１はロボットの動作命令であり、直線動作、円弧動作などを指定することができるが、ここでは特に区別しないものとする。２０２は教示点名であり溶接を行う部分では溶接箇所に相当する。教示点名の名称も自由に設定できるが、ここでは例としてＰ１、Ｐ２と表記する。２０３は移動速度であり、溶接区間では０．３０ｍ／ｍｉｎないし３．００ｍ／ｍｉｎ程度が指定され、溶接を行わない空走区間では最高速度に近い速度が指定されることが多い。２０４は溶接条件命令であり、溶接開始前、溶接中、溶接終了の終端処理の溶接条件として指定される。ここでは電流指令値が１２０アンペア、電圧指令値が１８．０ボルトを示している。２０５は溶接ガスをＯＮ／ＯＦＦするための命令であり、ガスＯＮすると、ガスバルブ（図示せず）が開状態となり溶接ガスが供給され、ガスＯＦＦすると、ガスバルブが閉状態となり溶接ガスの供給が停止される。
【００１５】
２０６はアークＯＮ／ＯＦＦするための命令であり、アークＯＮすると溶接出力／送給モータ制御部１２１により溶接出力が出力されて溶接ワイヤ１２６と溶接部材１２５との間に電圧付加されると同時に、溶接出力／送給モータ制御部１２１により送給モータ１２３が駆動されて溶接ワイヤ１２６が溶接部材１２５に向けて送給される。
【００１６】
溶接ワイヤ１２６が溶接部材１２５と接触すると短絡電流が流れ、同時にヒューズ効果により短絡が切れて高熱のアークが発生する。以降、短絡とアークが繰り返すことにより溶接部が高熱状態となり金属溶融により接合される。また短絡とアークが繰り返す際の短絡回数は溶接品質管理を行う上でのひとつの要素となる。
【００１７】
次に、所定期間中の波形データを記録する記録手段について述べる。
【００１８】
溶接中の溶接電流出力値としては電流／電圧検出部１２２にて検出された実際の溶接電流値が記録され、溶接電圧出力値としては電流／電圧検出部１２２にて検出された実際の溶接電圧値が記録され、ワイヤ送給速度は溶接出力／送給モータ制御部１２１でのワイヤ送給速度値が記録され、短絡回数は電流／電圧検出部１２２にて検出された実際の短絡回数値が記録され、送給モータ電流は溶接出力／送給モータ制御部１２１での送給モータ電流値が記録される。
【００１９】
記録処理はＣＰＵ１０３の処理により、溶接部１０４からデータが読み出され、ＲＡＭ１０６に転送されてＲＡＭ１０６で記録する。
【００２０】
次に記録データのフォーマット例を図３に示す。
【００２１】
図３のフォーマット例では１行目に記録された年、月、日、時、分、秒の情報が記録されている。
【００２２】
２行目には記録したときのサンプリング周期が記録されている。
【００２３】
３行目には記録されたデータ項目が記録され、４行目以降には記録された波形データが記録されている。
【００２４】
次に記録に関する各種条件設定を行う画面の一例を図４に示す。
【００２５】
図４は、ティーチペンダント１０８の表示手段に表示される画面で、この例では記録を停止する条件として、入力情報の有り無し、エラーの発生、アークＯＮ信号の有無、アークＯＦＦ信号の有無を記録停止トリガとして適宜設定できるようにしている。
【００２６】
また、波形データのためのデータ収集サンプリング周期（サンプリングの繰り返し期間）として、適宜数値入力とその単位としてマイクロ秒またはミリ秒のいずれか選択できるようにしている。
【００２７】
そして、記録する波形データの項目として、（溶接）指令電流、（溶接）指令電圧、（溶接）出力電流、（溶接）出力電圧、ワイヤ送給モータ電流、ワイヤ送給速度、溶接速度、短絡回数の項目を複数選択できるようにしている。
【００２８】
次に、記録した波形データをグラフとしてティーチペンダント１０８の表示手段に表示した一例を図５に示す。
【００２９】
この例では、サンプリング周期５００ｍｓで、溶接部１０４に与えた溶接指令電流値（実線）と溶接部１０４で検出した実際の溶接電流値（破線）をグラフの上部分に、溶接部１０４に与えた溶接指令電圧値（実線）と溶接部１０４で検出した実際の溶接電圧値（破線）をグラフの下部分に、各教示点Ｐ１〜Ｐ３や各動作プログラムＰｒｏｇ０００１、Ｐｒｏｇ０００２のタイミングを横軸方向に示している。
【００３０】
このグラフ表示においては、特定区間の拡大表示や逆に縮小して全体を一度に表示することができ、さらに、その表示の内容、例えば表示項目や表示形式を設定機能によって変更できるようにしている。
【００３１】
これら記録した波形データ及びこれに関連する情報については、ティーチングペンダント１０８に接続した外部メモリ１０９に転送して保存でき、これらのいデータについてはデータベースとして活用することができるように構成している。この波形データの外部メモリ１０９への転送またはグラフ表示は図６に示すように適宜選択できるようにしている。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では外部メモリ１０９として着脱自在に接続した可搬型の記憶手段を用いたが、例えば、ティーチペンダント１０８にブルートゥースや赤外線通信やインターネットによる通信手段を設けて、例えば、生産設備を統括管理するコンピュータと通信を行うことにより、そのコンピュータに接続された記憶手段を外部メモリとして使用することも可能である。
【００３３】
また、上述した実施の形態ではティーチングペンダント１０８の液晶表示画面（図示せず）とその駆動手段（図示せず）を表示手段として用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御装置１０２に別途表示手段を設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のアーク溶接ロボットは、簡単な作業で溶接現象の解析や溶接出力の変化を計測することが可能となり溶接現象の最適化や溶接品質の向上に有効で、生産設備として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態におけるアーク溶接ロボットの構成図（ｂ）本発明の実施の形態における溶接部及びその接続状況を説明する構成図
【図２】本発明の実施の形態におけるアーク溶接ロボットの動作プログラム例を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態における記録データのフォーマット例を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態における表示手段に表示される画面例を示す説明図
【図５】本発明の実施の形態における波形データをグラフとして表示手段に表示した例を示す説明図
【図６】本発明の実施の形態における波形データを外部メモリに転送するかグラフとして表示するか選択する画面例を示した説明図
【符号の説明】
【００３６】
１０１  マニピュレータ
１０２  制御装置
１０４  溶接部
１０６  ＲＡＭ
１０８  ティーチペンダント
１２４  溶接トーチ
【図１】
2006026640.tif 000003
【図２】
2006026640.tif 000004
【図３】
2006026640.tif 000005
【図４】
2006026640.tif 000006
【図５】
2006026640.tif 000007
【図６】
2006026640.tif 000008