(57)【要約】【課題】短絡などの溶接現象の影響が少なく、また、溶接が異常な状態である場合に外部に通知することで、蛇行ビードを生じさせることなく溶接線の追従性の向上を図る溶接線倣い制御方法を提供する。【解決手段】溶接トーチを周期的にウィービングさせながら検出した電気的な時系列データに基づいて、溶接トーチの溶接線に対する位置を修正して溶接線に倣いながら溶接を行う溶接線倣い制御方法において、予め溶接線と溶接トーチとの位置に対応した電気的な時系列データを基準データとして記憶しておき、実際の溶接実行時には、現在の電気的な時系列データを作成し（Ｓ１）、基準データとの相関係数を求め（Ｓ２）、前記相関係数が大きくなるように前記溶接トーチの位置を修正する。【選択図】図１
2004098162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを周期的にウィービングさせながら検出した電気的な時系列データに基づいて、前記溶接トーチの溶接線に対する位置を修正して前記溶接線に倣いながら溶接を行う溶接線倣い制御方法において、
予め前記溶接線と前記溶接トーチとの位置に対応した前記電気的な時系列データを基準データとして記憶しておき、
実際の溶接実行時には、現在の電気的な時系列データと前記基準データとの相関係数を求め、前記相関係数が大きくなるように前記溶接トーチの位置を修正することを特徴とする溶接線倣い制御方法。
【請求項２】
溶接トーチを周期的にウィービングさせながら検出した電気的な時系列データに基づいて、前記溶接トーチの溶接線に対する位置を修正して前記溶接線に倣いながら溶接を行う溶接線倣い制御方法において、
予め、前記溶接トーチの位置が前記溶接線上に存在する場合の電気的な時系列データをずれ無し基準データとし、前記溶接トーチの位置が前記溶接線に対してずれた場合の電気的な時系列データをずれ有り基準データとし、実際の溶接実行時には、現在の電気的な時系列データと前記ずれ無し基準データとの相関係数を求め、前記相関係数が設定された相関係数以上の場合には、前記溶接トーチの位置を修正せず、
前記相関係数が設定された相関係数未満の場合には、前記現在の電気的な時系列データと前記ずれ有り基準データとの相関係数を求め、前記相関係数の最大値である最大相関係数を求め、前記最大相関係数が前記設定された相関係数未満の場合には異常信号を外部に出力し、前記最大相関係数が前記設定された相関係数以上の場合には、前記溶接トーチの位置を修正することを特徴とする溶接線倣い制御方法。
【請求項３】
溶接トーチを周期的にウィービングさせながら検出した電気的な時系列データに基づいて、前記溶接トーチの溶接線に対する位置を修正して前記溶接線に倣いながら溶接を行う溶接線倣い制御方法において、
溶接開始位置から一定時間の溶接を施工した時の電気的な時系列データを基準データとして登録し、
前記一定時間経過後の溶接においては、前記基準データと現在の電気的な時系列データとの相関係数を求め、
前記相関係数が大きくなるように前記溶接トーチの位置を修正することを特徴とする溶接線倣い制御方法。
【請求項４】
前記電気的な時系列データは、溶接電流値、溶接電圧値、または溶接電流値と溶接電圧値との積のいずれか一つまたは複数の組み合わせであることを特徴とする請求項１乃至３の溶接線倣い制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接トーチを溶接線に対して左右方向にウィービングさせながら溶接線に沿って進行させる溶接線倣い制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接線の自動倣い制御に際しては、例えば、図４に示すようなＶ形開先内にて溶接トーチ１を左右（左端をＬ、右端をＲ、ウィービング中心をＯとして図示する）にウィービングさせた場合のワイヤ突き出し長さと溶接電流との関係を利用することが一般的に行なわれている（例えば特許文献１）。
この従来技術では、図５に示すようにウィービング中心と溶接線とが一致している場合の溶接電流波形と、図６および図７に示すように、ウィービング中心と溶接線とが一致していない場合の溶接電流波形とが異なることを利用している。つまり、ウィービング左右方向の倣いでは、Ｌ端からＲ端までの行程中の最大電流値ＩＬ１と最小電流値ＩＬ２との差ΔＩＬ＝ＩＬ１−ＩＬ２、および、Ｒ端からＬ端までの行程中の最大電流値ＩＲ１と最小電流値ＩＲ２との差ΔＩＲ＝ＩＲ１−ＩＲ２が、図５に示す状態ではΔＩＬ＝ΔＩＲ、図６に示す状態ではΔＩＬ＞ΔＩＲ、図７に示す状態でΔＩＬ＜ΔＩＲとなることを用いている。
従って、ΔＩＬ＞ΔＩＲとなれば図６に示すような左ずれ状態であるので、溶接トーチ１を右方向へ予め決められた一定量Ｋだけ位置修正を行なう一方、ΔＩＬ＜ΔＩＲとなれば図７に示すような右ずれ状態であるので、溶接トーチ１を左方向へ前記一定量Ｋだけ位置修正を行なう。このような修正動作をウィービング半周期毎に行ない、溶接トーチ１のウィービング中心を溶接線に自動的に倣わせている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−１４４２７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の溶接線倣い制御方法では、ウィービング両端の位置における溶接電流値の差によってずれを識別しているため、両端位置で突発的に発生した短絡などにより誤修正を行うことがあった。また、電流値の差だけであれば溶接状態にかかわらず修正を行うという問題が生じていた。
本発明は、短絡などの溶接現象の影響が少なく、また、溶接が異常な状態である場合に外部に通知することで、蛇行ビードを生じさせることなく溶接線の追従性の向上を図る溶接線倣い制御方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の溶接線倣い制御方法は、溶接トーチを周期的にウィービングさせながら検出した電気的な時系列データに基づいて、前記溶接トーチの溶接線に対する位置を修正して前記溶接線に倣いながら溶接を行う溶接線倣い制御方法において、予め前記溶接線と前記溶接トーチとの位置に対応した前記電気的な時系列データを基準データとして記憶しておき、実際の溶接実行時には、現在の電気的な時系列データと前記基準データとの相関係数を求め、前記相関係数が大きくなるように前記溶接トーチの位置を修正することができる。
【０００６】
請求項１記載の溶接線倣い制御方法によれば、現在の電気的な時系列データと前記基準データとの相関係数を求め、前記相関係数が大きくなるように溶接線倣い制御を行っているので、確実に溶接線とのずれを検出し、修正されるので、安定した溶接線倣い制御を実現することができる。
【０００７】
請求項２記載の溶接線倣い制御方法は、溶接トーチを周期的にウィービングさせながら検出した電気的な時系列データに基づいて、前記溶接トーチの溶接線に対する位置を修正して前記溶接線に倣いながら溶接を行う溶接線倣い制御方法において、予め、前記溶接トーチの位置が前記溶接線上に存在する場合の電気的な時系列データをずれ無し基準データとし、前記溶接トーチの位置が前記溶接線に対してずれた場合の電気的な時系列データをずれ有り基準データとし、実際の溶接実行時には、現在の電気的な時系列データと前記ずれ無し基準データとの相関係数を求め、前記相関係数が設定された相関係数以上の場合には、前記溶接トーチの位置を修正せず、前記相関係数が設定された相関係数未満の場合には、前記現在の電気的な時系列データと前記ずれ有り基準データとの相関係数を求め、前記相関係数の最大値である最大相関係数を求め、前記最大相関係数が前記設定された相関係数未満の場合には異常信号を外部に出力し、前記最大相関係数が前記設定された相関係数以上の場合には、前記溶接トーチの位置を修正することができる。
【０００８】
請求項２記載の溶接線倣い制御方法によれば、現在の電気的な時系列データと前記ずれ無し基準データとの相関係数を求め、設定された相関係数以上・未満に応じて、修正動作・未修正動作・異常信号出力の溶接線倣い制御を行うことで、無駄な修正を行うことなく、安定した溶接線倣い制御を実現することができる。
【０００９】
請求項３記載の溶接線倣い制御方法は、溶接トーチを周期的にウィービングさせながら検出した電気的な時系列データに基づいて、前記溶接トーチの溶接線に対する位置を修正して前記溶接線に倣いながら溶接を行う溶接線倣い制御方法において、溶接開始位置から一定時間の溶接を施工した時の電気的な時系列データを基準データとして登録し、前記一定時間経過後の溶接においては、前記基準データと現在の電気的な時系列データとの相関係数を求め、前記相関係数が大きくなるように前記溶接トーチの位置を修正することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の溶接線倣い制御方法によれば、一定区間の溶接の電気的な時系列データとの相関係数により溶接線倣いを行うために、一つの溶接線について、均一な品質の溶接施工を実施することができる。
【００１１】
請求項４記載の前記電気的な時系列データは、溶接電流値、溶接電圧値、または溶接電流値と溶接電圧値との積のいずれか一つまたは複数の組み合わせことができ、請求項１乃至２記載の溶接線倣い制御が可能となる。
【００１２】
請求項４記載の前記電気的な時系列データによれば、定電圧溶接電源、定電流溶接電源、パルス駆動型の溶接電源の何れに対しても、溶接線倣い制御が安定して実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図２は、本発明の構成図である。ロボット１は、ロボット制御装置２により制御される。溶接トーチ３は、ロボット１の先端に取り付けられ、溶接電源４によって電力を供給され、ワーク５の溶接を行う。ワーク５の溶接開始点１０から溶接終了点１１に向けて、ロボット１は、溶接線に設定されたウィービングパターンに基づいて、ウィービングしながら溶接を実行する。また、ロボット制御装置２は、溶接実行中の溶接電流値を取得するように、溶接電流検出器からのデータを取り込めるようになっている。
【００１４】
（実施例１）
本発明の第１の実施の形態について、以下に説明する。本実施例では、溶接電源は、定電圧特性を有しているものである。これは、溶接電源側の制御が、溶接電圧を指令された電圧となるように制御するため、電極−母材間の距離の変化が、溶接電流値変化として表れるようになっている。
ティーチング時の動作について説明する。溶接開始命令に基づき、ロボット制御装置２内の一定時間間隔のタイマを起動する。このタイマの周期に応じて、溶接トーチ３の先端位置と溶接電流値を取得する。溶接トーチ３の位置を溶接線上に移動させる位置指令をトリガとして、溶接電流値のデータをタイマ周期で標本化し記憶しておく。このとき、ウィービング周期の複数回のデータを記憶しておき、そのウィービング周期の回数で割ったものを基準データとしておく。上記のようにして、ずれ量に応じた溶接電流値の時系列データをロボット制御装置２に記憶しておく。例えば、図３に示すように溶接進行方向に関して右１ｍｍずらしたものＭ１、右２ｍｍずらしたものＭ２、ずれなしをＺ０、左１ｍｍずらしたものＬ１、左２ｍｍにずらしたものＬ２のようにして、溶接電流値の時系列データを記憶させておく。
【００１５】
次に、プレイバック時のフローについて、図１に基づいて説明する。ステップＳ１では、ウィービング周期毎に溶接電流値の時系列データを作成する。ステップＳ２では、作成した現在の溶接電流値の時系列データとずれ無しの溶接電流値の時系列データとの相関係数Ｒ１を求める。
ここで、相関係数の算出方法について説明する。現在の電流値データを
【００１６】
【数１】
2004098162.tif 000003
【００１７】
とし、基準となる溶接電流値データを
【００１８】
【数２】
2004098162.tif 000004
【００１９】
とする。
このときの相関係数Ｒは、
【００２０】
【数３】
2004098162.tif 000005
【００２１】
となる。
ここで
【００２２】
【数４】
2004098162.tif 000006
【００２３】
である。
ステップＳ３では、求めた相関係数Ｒ１と予め設定されているずれ無し識別値を比較する。比較して相関係数Ｒ１が大きい場合には、ステップＳ４に進む。それ以外の場合には、ステップＳ５に進む。
ステップＳ４では、求めた相関係数Ｒ１がロボット制御装置２内に予め設定されているずれ無し識別値以上であれば、ずれ無しとして軌跡修正を行わない。
ステップＳ５では、現在の溶接電流値の時系列データと右１ｍｍずれの溶接電流値の時系列データとの相関係数Ｒ２を求める。
ステップＳ６では、現在の溶接電流値の時系列データと右２ｍｍずれの溶接電流値の時系列データとの相関係数Ｒ３を求める。
ステップＳ７では、現在の溶接電流値の時系列データと左１ｍｍずれの溶接電流値の時系列データとの相関係数Ｒ４を求める。
ステップＳ８では、現在の溶接電流値の時系列データと左２ｍｍずれの溶接電流値の時系列データとの相関係数Ｒ５を求める。
ステップＳ９では、相関係数Ｒ１からＲ５のなかで最も大きい相関係数ＲＭＡＸを求める。
【００２４】
ステップＳ１０では、ステップ９で求めた相関係数ＲＭＡＸがずれ有り識別値以上かどうかを判定する。
ステップＳ１１では、相関係数ＲＭＡＸがずれ有り識別値以上あるので、相関値ＲＭＡＸを与えたずれデータに基づいて、軌跡修正を行う。例えば、右２ｍｍずれのデータの場合には、ロボット１は、ワーク５の溶接線に対して左２ｍｍに軌跡の修正を行う。
ステップＳ１２では、相関係数ＲＭＡＸがすれ有り識別値未満であるので、異常として修正は行わず外部に異常であることを通知する。例えば、ロボット制御装置２に接続されている上位シーケンサへ異常として出力する。
【００２５】
（実施例２）
本発明の第２の実施の形態について、以下に説明する。本実施例では、溶接電源は、定電流特性を有しているものである。これは、溶接電源側の制御が、溶接電流を指令された電流となるように制御するため、電極−母材間の距離の変化が、溶接電圧値に表れるためである。時系列データに溶接電圧値データを使用する。処理フローは図１の記載のとおりである。
【００２６】
（実施例３）
本発明の第３の実施の形態について説明する。標本化した時系列データを溶接電流値と溶接電圧値との積とするものである。これは、溶接電源側の制御が、定電流制御と定電圧制御の組み合わせの場合に、対応するためのものである。フローについては、図１と同様である。
【００２７】
（実施例４）
本発明の第４の実施の形態について説明する。ステップＧ１は、溶接開始位置から一定時間の時系列的な溶接電流値を基準データとして記憶する。ここで、この基準データをロボット制御装置に記憶しておく。
ステップＧ２では、溶接電流値をウィービング周期に時系列に取得する。この場合、基準データの時系列データを時間的にずらしたものと現在の時系列の溶接電流値との相関係数を求める。図８に基づいて説明する。
１周期をＴｗ、標本化周期をＴｓとすると、基準データの個数Ｍは、
【００２８】
【数５】
2004098162.tif 000007
【００２９】
となる。
ステップＧ３では、一つの標本化周期Ｔｓをずらして、相関係数を求める。例えば、２回目は以降の演算では、Ｔｓ＊Ｋ（Ｋ＝１，・・・，Ｍ−１）の時間をずらす。
ステップＧ４では、Ｍ個の相関係数を求めることができる。このＭ個の標本化係数の中で最大値を与える相関係数を求める。例えば、Ｔｋの時点で相関係数の最大値を与える場合には、その時刻が予め設定されている時刻の範囲内であれば、軌跡修正を行わない（Ｇ６）。また、範囲外であれば、軌跡修正を実行する（Ｇ５）。設定されている時刻とは、溶接条件（例えば、ガスや溶滴移行種類、ロボット機種等）によって、予め設定しておくものである。
【発明の効果】
請求項１記載の溶接線倣い制御方法によれば、現在の電気的な時系列データと前記基準データとの相関係数を求め、前記相関係数が大きくなるように溶接線倣い制御を行っているので、確実に溶接線とのずれを検出し、修正されるので、安定した溶接線倣い制御を実現することができる。
請求項２記載の溶接線倣い制御方法によれば、現在の電気的な時系列データと前記ずれ無し基準データとの相関係数を求め、設定された相関係数以上・未満に応じて、修正動作・未修正動作・異常信号出力の溶接線倣い制御を行うことで、無駄な修正を行うことなく、安定した溶接線倣い制御を実現することができる。請求項３記載の溶接線倣い制御方法によれば、溶接開始位置近傍の溶接現象を再現できるように倣い制御を行うため、溶接長に対して均一な品質を確保することができる。
請求項４記載の前記電気的な時系列データによれば、定電圧溶接電源、定電流溶接電源、パルス駆動型の溶接電源の何れに対しても、溶接線倣い制御が安定して実現することができる。
以上のように、本発明によれば、その溶接施工条件での溶接電流波形を使用することで、精度よく溶接線倣いを実現できるものである。また、予めずれ量ごとの電流値波形データを記憶しておくことで、異常な電流値波形が発生したことを認識できるという格別の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフロー
【図２】本発明の構成図
【図３】本発明の教示時の説明図
【図４】従来技術の説明図
【図５】溶接線に対して溶接トーチの位置がずれていない場合の電流波形図
【図６】溶接線に対して溶接トーチの位置がＬ側にずれている場合の電流波形図
【図７】溶接線に対して溶接トーチの位置がＲ側にずれている場合の電流波形図
【図８】本発明の第４の実施の形態のフロー
【符号の説明】
１：ロボット
２：ロボット制御装置
３：溶接トーチ
４：溶接電源
５：ワーク
【図１】
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【図２】
2004098162.tif 000009
【図３】
2004098162.tif 000010
【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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