(57)【要約】【課題】切断刃の偏摩耗を抑制して切断不良によるアークスタート不良等を防止すると共に切断刃の長寿命化を図ることのできるアーク溶接ロボットの制御装置を提供する。【解決手段】アーク溶接トーチから突き出した溶接ワイヤ先端部ＴＣＰをワイヤ切断装置の教示されたワイヤ切断位置に移動させ、所定の切断範囲Ｃｒを有する切断刃１２によって切断するアーク溶接ロボットの制御装置において、切断回数をカウントする切断回数計測手段と、前記切断回数に応じた前記ワイヤ切断位置Ｃｐを再算出する切断位置算出手段と、を備えた。従来は教示された１箇所の切断位置でのみ切断が行われるために切断刃の偏摩耗が発生していたが、切断位置を切断動作の都度、変更することによって切断刃の偏摩耗を抑制できるようにした。切断不良によるアークスタート不良等の発生を防止するとともに切断刃の長寿命化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク溶接トーチから突き出した溶接ワイヤ先端部をワイヤ切断装置の教示されたワイヤ切断位置に移動させ、所定の切断範囲を有する切断刃によって切断するアーク溶接ロボットの制御装置において、
切断回数をカウントする切断回数計測手段と、
前記切断回数に応じた前記ワイヤ切断位置を再算出する切断位置算出手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項２】
移動ピッチを設定するための移動ピッチ設定手段をさらに備え、前記切断位置算出手段は、前記切断回数が増加するたびに予め教示された初期切断位置を前記移動ピッチだけシフトすることによって前記ワイヤ切断位置を再算出することを特徴とする請求項１記載のアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項３】
前記切断範囲において許容する最大切断回数を設定するための最大切断回数設定手段をさらに備え、前記切断位置算出手段は、前記切断回数が前記最大切断回数に達したときは前記ワイヤ切断位置を前記初期切断位置に戻すことを特徴とする請求項２記載のアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項４】
前記移動ピッチ設定手段は、前記最大切断回数及び前記切断範囲の長さを入力として前記移動ピッチを自動的に算出することを特徴とする請求項３記載のアーク溶接ロボットの制御装置。
【請求項５】
前記最大切断回数設定手段は、前記移動ピッチ及び前記切断範囲の長さを入力として前記最大切断回数を自動的に算出することを特徴とする請求項３記載のアーク溶接ロボットの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接トーチから突き出した溶接ワイヤの先端部をワイヤ切断装置のワイヤ切断位置に移動させて切断するアーク溶接ロボットの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アーク溶接ロボットの手首部にアーク溶接トーチを取付け、このアーク溶接トーチから突き出した溶接ワイヤの突き出し長を所望値に維持するために、溶接ワイヤ先端部をワイヤ切断装置のワイヤ切断位置に移動させて切断することが行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、ワイヤ切断装置を備えたアーク溶接ロボットシステムの一例を示す図である。同図に示すように、アーク溶接ロボットは、マニピュレータＭ、ロボット制御装置ＲＣ及び溶接電源ＷＰによって大略構成される。
【０００４】
マニピュレータＭは、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行うものであり、上アーム３、下アーム４及び手首部５と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（図示せず）とによって構成されている。
【０００５】
アーク溶接トーチＴは、マニピュレータＭの上アーム３の先端部分に取り付けられており、ワイヤリール６に巻回された直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ７をワークＷの教示された溶接位置に導くためのものである。溶接電源ＷＰは、アーク溶接トーチＴとワークＷとの間に溶接電圧を供給する。ワークＷに溶接を行う際は、溶接ワイヤ７をアーク溶接トーチＴの先端から所望の突き出し長Ｅｗだけ突き出した状態で行われる。突き出し長Ｅｗの長さは、一般的に１５ｍｍ前後にすることが多いが、溶接箇所の開先形状、溶接施工条件等に合わせて作業者がティーチペンダントＴＰを用いて予め所望長に調整したり、ワイヤ切断装置１によって溶接ワイヤの先端を切断して所望長に調整したりする。
【０００６】
コンジットケーブル２は、内部に溶接ワイヤ７を案内するためのコイルライナ（図示せず）を備えており、アーク溶接トーチＴに接続されている。さらにコンジットケーブル２は、溶接電源ＷＰからの電力及び図示しないガスボンベからのシールドガスをもアーク溶接トーチＴに供給する。
【０００７】
ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭを動作制御するためのものであり、動作制御部及びサーボドライバ（図示せず）を備えている。そして、作業者がティーチペンダントＴＰによって教示した作業プログラムに基づき、サーボドライバからマニピュレータＭの各サーボモータに動作制御信号を出力し、マニピュレータＭの複数の軸をそれぞれ回転させる。ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭのサーボモータに備えられたエンコーダ（図示せず）からの出力によって現在位置を認識しているのでアーク溶接トーチＴの先端位置を制御することができる。
【０００８】
ワイヤ切断装置１は、アーク溶接トーチＴから突き出した溶接ワイヤ７の先端部を切断するための装置である。溶接ワイヤ７の先端部は、溶接直後に溶融後の凝固過程における表面張力、酸化作用等によって酸化膜に覆われた球状のツブが付着したり、溶接終了点でのバーンバック処理による燃え上がりで短くなったりする。この状態のまま次の溶接を開始するとアークの発生が不安定になり、一般的なアーク溶接ロボットはエラーとして停止処理を行う。特にアーク溶接ロボットによって無人化した連続溶接を行う場合は、アーク発生の不安定は製品の品質に影響することはもちろん、エラー停止後の復旧作業に不要な工数が生じることになる。したがって、必要に応じて溶接ワイヤ先端部をワイヤ切断装置１のワイヤ切断位置に移動させて切断することによって、球状のツブがない状態に維持したり突き出し長を所望値に調整したりしている。
【０００９】
図５は、ワイヤ切断装置に溶接ワイヤ先端部を移動させて切断する様子を示した図である。同図に示すように、ワイヤ切断装置１は切断部１１を備えている。切断部１１は、固定刃１２Ａ及び可動刃１２Ｂからなる切断刃１２を備え、切断刃１２は所定の切断範囲１３を有している。ワイヤ切断位置Ｋは予め教示された位置であり、切断刃１２で切断したときに突き出し長Ｅｗが所望値になる位置に教示されている。
【００１０】
同図を参照して、自動化されたアーク溶接ロボットシステムにおいて溶接ワイヤ先端部ＴＣＰを切断する場合の一般的な動作について説明する。自動化されたアーク溶接ロボットシステムにおいては、１回の溶接が完了したとき、あるいは溶接回数が特定回数に達したとき等に、溶接ワイヤ先端部を切断するための要求信号が上位コントローラからロボット制御装置ＲＣに入力される。以下、ワイヤ切断の要求信号が入力されてから溶接ワイヤを切断するまでの処理の流れを説明する。
【００１１】
ワイヤ切断の要求信号が入力されると、まず、ロボット制御装置ＲＣからワイヤ送り信号を溶接電源ＷＰに出力することによって、突き出し長を所望値よりも長めに突き出しておく。次に、予め教示したワイヤ切断位置Ｋに溶接ワイヤ先端部ＴＣＰを移動させる。すなわち、切断のためにワイヤ切断位置Ｋに移動させたときは、実際の溶接ワイヤ先端部ＴＣＰは、ワイヤ切断位置Ｋよりも下方に位置することになる。
【００１２】
次に、ロボット制御装置ＲＣから切断信号をワイヤ切断装置１に出力する。ワイヤ切断装置１は切断信号を受信後、可動刃１２Ｂを作動させることによって溶接ワイヤ先端部ＴＣＰを切断する。切断後はワイヤ切断装置１から切断完了信号をロボット制御装置ＲＣに出力する。切断完了信号を受信したロボット制御装置ＲＣは、溶接ワイヤ先端部ＴＣＰを待避させて、通常の溶接工程に戻る。
【００１３】
このように、必要に応じて溶接ワイヤ先端部を切断することによって、球状のツブがない状態に維持したり突き出し長を所望値に調整したりして、溶接工程に支障がないようにしている。
【００１４】
【特許文献１】特開平６−３３５８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、切断は教示されたワイヤ切断位置Ｋで常に行われるために、切断を繰り返すことによって切断刃１２はワイヤ切断位置Ｋにおいて偏摩耗する。偏摩耗した場合は、溶接ワイヤの切断が不十分になることがあるためにアークスタート不良等によるロボット停止が頻発する恐れがあった。また、このような場合は切断刃の交換が必要になるが、交換の際は自動化された溶接工程を一旦停止する必要があるために、頻繁な切断刃の交換は生産効率の悪化を招いていた。
【００１６】
本発明は、切断刃の偏摩耗を抑制して切断不良によるアークスタート不良等を防止すると共に切断刃の長寿命化を図ることのできるアーク溶接ロボットの制御装置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】
【００１７】
上記目的を達成するために、第１の発明は、アーク溶接トーチから突き出した溶接ワイヤ先端部をワイヤ切断装置の教示されたワイヤ切断位置に移動させ、所定の切断範囲を有する切断刃によって切断するアーク溶接ロボットの制御装置において、
切断回数をカウントする切断回数計測手段と、
前記切断回数に応じた前記ワイヤ切断位置を再算出する切断位置算出手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置である。
【００１８】
第２の発明は、移動ピッチを設定するための移動ピッチ設定手段をさらに備え、前記切断位置算出手段は、前記切断回数が増加するたびに予め教示された初期切断位置を前記移動ピッチだけシフトすることによって前記ワイヤ切断位置を再算出することを特徴とする第１の発明記載のアーク溶接ロボットの制御装置である。
【００１９】
第３の発明は、前記切断範囲において許容する最大切断回数を設定するための最大切断回数設定手段をさらに備え、前記切断位置算出手段は、前記切断回数が前記最大切断回数に達したときは前記ワイヤ切断位置を前記初期切断位置に戻すことを特徴とする第２の発明記載のアーク溶接ロボットの制御装置である。
【００２０】
第４の発明は、前記移動ピッチ設定手段は、前記最大切断回数及び前記切断範囲の長さを入力として前記移動ピッチを自動的に算出することを特徴とする第３の発明記載のアーク溶接ロボットの制御装置である。
【００２１】
第５の発明は、前記最大切断回数設定手段は、前記移動ピッチ及び前記切断範囲の長さを入力として前記最大切断回数を自動的に算出することを特徴とする第３の発明記載のアーク溶接ロボットの制御装置である。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、ワイヤ切断位置を切断動作のたびに切断範囲内において移動させることによって切断刃の偏摩耗を抑制することができる。この結果、切断不良によるアークスタート不良等の発生を防止することができる。さらに、切断刃の交換を頻繁に行うことがないので生産効率を向上させることができる。
【００２３】
第２の発明によれば、移動ピッチ設定手段を備え、切断回数に応じて予め教示された初期切断位置を設定された移動ピッチ分だけシフトさせてワイヤ切断位置を算出するようにしている。すなわち、第１の発明が有する効果に加えて、移動ピッチを任意に設定できるようにしたことによって作業者が使用しているワイヤ切断装置の定期点検時期、切断刃の耐久度合い等に合わせて移動ピッチを調整できる。
【００２４】
第３の発明によれば、切断回数が予め設定した最大切断回数に達した場合はワイヤ切断位置を初期切断位置に戻すようにしたことによって、切断刃の切断範囲全てを無駄なく均一に、且つ繰り返し使用することができる。すなわち、第１及び第２の発明が有する効果に加えて、切断刃の高寿命化を実現したので切断刃の交換回数を低減することができる。
【００２５】
第４、第５の発明によれば、移動ピッチまたは最大切断回数のいずれか一方を設定すれば他方が自動的に算出されるようにしている。すなわち、第１〜第３の発明が有する効果に加えて、作業者の入力工数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［実施の形態１］
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。
【００２７】
図１は、本発明における移動ピッチ、切断範囲及びワイヤ切断位置を説明するための図である。同図において、ワイヤ切断装置１の切断部１１、固定刃１２Ａ及び可動刃１２Ｂからなる切断刃１２及び溶接ワイヤ先端部ＴＣＰは図５と同符号を付与したものと同一であるので説明を省略する。
【００２８】
初期切断位置Ｋ１及び最終切断位置Ｋ２は、予め教示された溶接ワイヤ先端部ＴＣＰの位置である。同図に示すように、溶接ワイヤ先端部ＴＣＰは固定刃１２Ａ及び可動刃１２Ｂの間を嵌通させて切断可能な位置且つ切断刃の両端付近に教示されている。切断範囲Ｃｒは、初期切断位置Ｋ１及び最終切断位置Ｋ２に基づいて算出され、切断刃の切断範囲長さと方向とを示すものである。移動ピッチＰｒはワイヤ切断位置Ｃｐを初期切断位置Ｋ１から順次シフトする際の移動幅である。そして複数のワイヤ切断位置Ｃｐは、切断回数と移動ピッチとに基づいて算出される。算出方法については後述する。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態を表すブロック図である。同図において、図４で示したアーク溶接ロボットシステムと異なる構成は、ティーチペンダントＴＰ及びロボット制御装置ＲＣである。その他の構成は、図４と同一であるので説明を省略する。
【００３０】
ティーチペンダントＴＰは、初期切断位置Ｋ１及び最終切断位置Ｋ２を教示するための基準点教示手段２１、移動ピッチＰｒを設定するための移動ピッチ設定手段２３、及び最大切断回数Ｃｍを設定するための最大切断回数設定手段２４を備えている。
【００３１】
ロボット制御装置ＲＣは、各種データを記憶するハードディスク３０、切断刃の切断範囲Ｃｒを算出する切断範囲算出手段ＣＲ、切断回数を計測する切断回数計測手段ＮＣ、及びワイヤ切断位置を算出する切断位置算出手段ＣＰを備えている。また、マニピュレータＭのサーボモータの駆動を制御することによってマニピュレータＭの動作を制御する動作制御部ＭＣと、この動作制御部ＭＣに接続され、サーボモータの駆動を行うサーボドライバＳＤと、を備えている。
【００３２】
基準点教示手段２１によって予め教示された初期切断位置Ｋ１及び最終切断位置Ｋ２は、基準点記憶部３１に記憶されている。切断範囲算出手段ＣＲは、初期切断位置Ｋ１及び最終切断位置Ｋ２を入力として切断範囲Ｃｒを算出する。この切断範囲Ｃｒは切断範囲情報記憶部３２に記憶される。
【００３３】
移動ピッチ設定手段２３によって予め設定された移動ピッチＰｒ、及び最大切断回数設定手段２４によって予め設定された最大切断回数Ｃｍは、移動ピッチ記憶部３３及び最大切断回数記憶部３４にそれぞれ記憶されている。なお、移動ピッチ設定手段２３及び最大切断回数設定手段２４は、いずれか一方を備えておけばよい。すなわち、移動ピッチ設定手段２３によって移動ピッチＰｒが設定された場合は、移動ピッチＰｒ及び切断範囲Ｃｒの長さを入力として最大切断回数Ｃｍを自動的に算出して最大切断回数記憶部３４に記憶する。同様に、最大切断回数設定手段２４によって最大切断回数Ｃｍが設定された場合は、最大切断回数Ｃｍ及び切断範囲Ｃｒの長さを入力として移動ピッチＰｒを自動的に算出して移動ピッチ記憶部３３に記憶する。
【００３４】
切断回数計測手段ＮＣは、切断回数Ｎｃをカウントして切断回数記憶部３５に記憶する。切断回数Ｎｃが最大切断回数にＣｍに達したときは切断回数Ｎｃを０にリセットして切断回数記憶部３５に記憶する。
【００３５】
切断位置算出手段ＣＰは、移動ピッチＰｒ及び切断回数Ｎｃに基づいて、教示された初期切断位置Ｋ１を切断範囲Ｃｒの方向へシフトさせるワイヤ切断位置Ｃｐを算出して、動作制御部ＭＣに出力する。動作制御部ＭＣは、サーボドライバＳＤに移動指令信号を出力してマニピュレータＭを駆動し、溶接ワイヤ先端部ＴＣＰを算出されたワイヤ切断位置Ｃｐへ移動させる。
【００３６】
次に、本発明によって溶接ワイヤ先端部を切断する動作について説明する。自動化されたアーク溶接ロボットシステムにおいては、１回の溶接が完了したとき、あるいは溶接回数が特定回数に達したとき等に、溶接ワイヤ先端部を切断するための要求信号が上位コントローラからロボット制御装置ＲＣに入力される。以下、ワイヤ切断の要求信号が入力される都度、ワイヤ切断位置Ｃｐを算出して実際に溶接ワイヤを切断するまでの処理の流れを説明する。
【００３７】
図３は、ワイヤ切断動作の開始から終了までの処理の流れを説明するためのフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ２は切断位置算出手段ＣＰの処理、ステップＳ３は動作制御部ＭＣの処理、ステップＳ４はワイヤ切断装置１の処理、ステップＳ５〜Ｓ７は切断回数計測手段ＮＣの処理を示している。なお、切断回数計測手段ＮＣにてカウントされる切断回数Ｎｃは、その初期値を０として説明している。
【００３８】
ワイヤ切断の要求信号が入力されると、前処理としてロボット制御装置ＲＣからワイヤ送り信号を溶接電源ＷＰに出力することによって、突き出し長を所望値よりも長めに突き出しておく。
【００３９】
ステップＳ１において、現在の切断回数Ｎｃと移動ピッチＰｒとに基づいて積算移動量Ｔｍを算出する。
【００４０】
ステップＳ２において、積算移動量Ｔｍ及び切断範囲Ｃｒの方向を入力として、初期切断位置Ｋ１のシフト演算を行うことによってワイヤ切断位置Ｃｐを算出する。切断を一度も実施していないときは、切断回数Ｎｃは０なのでワイヤ切断位置Ｃｐは初期切断位置Ｋ１と同一の位置になるのはいうまでもない。なお、算出したワイヤ切断位置Ｃｐは動作制御部ＭＣに出力される。
【００４１】
ステップＳ３において、溶接ワイヤ先端部ＴＣＰをワイヤ切断位置Ｃｐに移動させる。ステップＳ４において、ワイヤ切断装置１が切断刃１２を作動させて溶接ワイヤ先端部ＴＣＰを切断する。
【００４２】
ステップＳ５において、切断回数Ｎｃを＋１する。ステップＳ６において、現在の切断回数Ｎｃが最大切断回数Ｃｍに達したか否かを判定する。達している場合はステップＳ７に移り、切断回数Ｎｃを０にリセットする。達していない場合は何もしない。以上でワイヤ切断動作は終了となる。
【００４３】
切断後はワイヤ切断装置１から切断完了信号をロボット制御装置ＲＣに出力する。切断完了信号を受信したロボット制御装置ＲＣは、溶接ワイヤ先端部ＴＣＰを待避させて、通常の溶接工程に戻る。そして、再度ワイヤ切断の要求信号が入力されると、上記したフローを再度実行する。さらに、切断回数Ｎｃが最大切断回数Ｃｍに達した場合は、切断回数Ｎｃを０にリセットしてワイヤ切断位置Ｃｐを初期切断位置Ｋ１に戻すことによって、切断動作を繰り返すようにしている。
【００４４】
このように、切断回数計測手段と切断位置算出手段とを備え、切断回数に応じたワイヤ切断位置を算出して溶接ワイヤ先端部を移動させ、切断刃が溶接ワイヤに接触する位置を切断動作のたびに変更している。このことによって切断刃の偏摩耗を抑制することができる。この結果、切断不良によるアークスタート不良等の発生を防止することができる。さらに、切断刃の交換を頻繁に行うことがないので生産効率を向上させることができる。
【００４５】
また、移動ピッチ設定手段を備え、切断回数に応じて予め教示された初期切断位置を設定された移動ピッチ分だけシフトさせてワイヤ切断位置を算出するようにしている。すなわち、上記効果に加えて、移動ピッチを任意に設定できるようにしたことによって作業者が使用しているワイヤ切断装置の点検時期、切断刃の定期交換時期、切断刃の耐久度合い等に合わせて移動ピッチを調整できる。
【００４６】
また、切断回数が予め設定した最大切断回数に達した場合はワイヤ切断位置を初期切断位置に戻すようにしたことによって、切断刃の切断範囲全てを無駄なく均一に、且つ繰り返し使用することができる。すなわち、上記効果に加えて切断刃の高寿命化を実現したので切断刃の交換回数を低減することができる。
【００４７】
また、移動ピッチまたは最大切断回数のいずれか一方を設定すれば他方が自動的に算出されるようにしたので、上記効果に加えて、作業者の入力工数を低減することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態ではワイヤ切断位置をシフト演算によって算出したが、これに限定されるものではない。ワイヤ切断位置を乱数発生器によって切断範囲内において任意の位置に決定できるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明における移動ピッチ、切断範囲及びワイヤ切断位置を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態を表すブロック図である。
【図３】ワイヤ切断動作の開始から終了までの処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図４】ワイヤ切断装置を備えたアーク溶接ロボットシステムの一例を示す図である。
【図５】ワイヤ切断装置に溶接ワイヤ先端部を移動させて切断する様子を示した図である。
【符号の説明】
【００５０】
１            ワイヤ切断装置
２            コンジットケーブル
３            上アーム
４            下アーム
５            手首部
６            ワイヤリール
７            溶接ワイヤ
１１            切断部
１２            切断刃
１２Ａ            固定刃
１２Ｂ            可動刃
１３            切断範囲
２１            基準点教示手段
２３            移動ピッチ設定手段
２４            最大切断回数設定手段
３０            ハードディスク
３１            基準点記憶部
３２            切断範囲情報記憶部
３３            移動ピッチ記憶部
３４            最大切断回数記憶部
３５            切断回数記憶部
Ｃｍ            最大切断回数
ＣＭ            切断回数計測手段
Ｃｐ            ワイヤ切断位置
ＣＰ            切断位置算出手段
Ｃｒ            切断範囲
ＣＲ            切断範囲算出手段
Ｅｗ            突き出し長
Ｋ            切断位置
Ｋ１            初期切断位置
Ｋ２            最終切断位置
Ｍ            マニピュレータ
ＭＣ            動作制御部
Ｎｃ            切断回数
ＮＣ            切断回数計測手段
Ｐｒ            移動ピッチ
ＲＣ            ロボット制御装置
ＳＤ            サーボドライバ
Ｔ            アーク溶接トーチ
Ｔｍ            積算移動量
ＴＣＰ            溶接ワイヤ先端部
ＴＰ            ティーチペンダント
Ｗ            ワーク
ＷＰ            溶接電源
【図１】
2008080389.tif 000003
【図２】
2008080389.tif 000004
【図３】
2008080389.tif 000005
【図４】
2008080389.tif 000006
【図５】
2008080389.tif 000007