(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手首部先端に溶接トーチを設けたロボットと、溶接電源と、前記ロボットと前記溶接電源を制御するロボット制御装置と、を備え、前記ロボットを予め教示された溶接予定線に従って移動させアーク溶接を行う溶接システムの制御方法において、
前記ロボットを溶接開始点へ移動させる際に、前記ロボットが前記溶接開始点に到達する前の予め設定された第１時間に前記溶接電源に溶接開始を指令し、
前記ロボットが前記溶接開始点へ到達後は、前記ロボットを停止することなく前記溶接予定線に従って移動させ、
前記ロボットが前記溶接開始点に到達後、予め設定された第２時間を経過するまでに前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信した場合は、前記ロボットの移動を継続することを特徴とする溶接システムの制御方法。
【請求項２】
前記ロボットが前記溶接開始点に到達後、前記予め設定された第２時間を経過するまでに前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信しない場合は、前記溶接開始点に前記ロボットを移動させることを特徴とする請求項１記載の溶接システムの制御方法。
【請求項３】
前記ロボットが前記溶接開始点に到達後、前記予め設定された第２時間を経過するまでに前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信しない場合は、前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットの移動を継続させることを特徴とする請求項１記載の溶接システムの制御方法。
【請求項４】
手首部先端に溶接トーチを設けたロボットと、溶接電源と、前記ロボットと前記溶接電源を制御するロボット制御装置と、を備え、前記ロボットを予め教示された溶接予定線に従って移動させアーク溶接を行う溶接システムの制御方法において、
前記ロボットが溶接開始点から予め設定された第１距離だけ手前の位置に到達すると前記溶接電源に溶接開始を指令し、
前記ロボットが前記溶接開始点へ到達後は、前記ロボットを停止することなく前記溶接予定線に従って移動させ、
前記ロボットが前記溶接開始点から予め設定された第２距離を移動するまでに、前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信しない場合は、前記溶接開始点に前記ロボットを移動させ、外部に信号を出力し、
前記ロボットが前記溶接開始点から前記第２距離を移動するまでに、前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信した場合は、前記ロボットの移動を継続することを特徴とする溶接システムの制御方法。
【請求項５】
手首部先端に溶接トーチを設けたロボットと、溶接電源と、前記ロボットと前記溶接電源を制御するロボット制御装置と、を備え、前記ロボットを予め教示された溶接予定線に従って移動させアーク溶接を行う溶接システムにおいて、
前記ロボット制御装置は、請求項１乃至４記載の溶接システムの制御方法にてアーク溶接を行うことを特徴とする溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットと溶接電源を組み合わせて溶接を施工する溶接システムの制御方法および溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットと溶接電源を組み合わせて溶接を施工する溶接システムの構成図を図４に示す。ロボット1は、ロボット制御装置5によって、動作を制御されている。溶接トーチ2は、ロボット1の先端部に設けられ、溶接電源3は、送給装置7を駆動して、ワイヤ4を溶接トーチ2の先端部に送り出している。ロボット1は、予めロボット制御装置5内に記憶されている作業プログラムに基づいて動作が制御される。
図５を示して、溶接開始点でのフローを説明する。
A1：ロボット1は、溶接開始点へ移動する。ロボット制御装置5は、ロボット1が溶接開始点に到達したことをロボットの各関節駆動部に設けられている位置検出器からの位置情報に基づいて判断する。
A2：溶接電源3へ、プログラムで設定されている溶接条件で溶接開始指令を出力する。
A3：溶接電源3からロボット制御装置5へアーク発生確認信号が入信するまで待つ。
A4：ロボット1が溶接予定線を移動する。
従来は、このように溶接開始点において、溶接電源3からのアーク発生確認信号の入信を待ち、アーク発生を確認した後、ロボット1は、溶接予定線の移動を開始していた（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００-１９７９７０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、従来の技術において、動作指令、実際のロボットの位置、溶接開始指令、アーク発生信号のタイミングチャートを図６に示す。
ロボット制御装置は、時刻Ｔ１で溶接開始点への動作指令を送出する。この後、時刻Ｔ２に実際のロボット位置が溶接開始点へ到達する。これは、サーボ系などの遅れが生じるためである。このロボットが溶接開始点に到達した時刻Ｔ２に、ロボット制御装置は、溶接電源に対して溶接開始指令を指示する。その後、溶接電源は、時刻Ｔ３でアークが発生したことをロボット制御装置に応答を返す。このアーク発生応答を受信後、ロボット制御装置は、ロボットに対して溶接線を移動するように動作指令を出力する。実際のロボットは、サーボ系などの遅れにより、時刻Ｔ４に溶接開始点から溶接予定線に移動を始める。
つまり、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの間には、アークが発生しているにもかかわらず、ロボットが実際には、動作しない時間があり、この時間により溶接のサイクルタイムが延びるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、溶接ロボットのアーク溶接のサイクルタイムを短縮する方法およびシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１記載の溶接システムの制御方法は、手首部先端に溶接トーチを設けたロボットと、溶接電源と、前記ロボットと前記溶接電源を制御するロボット制御装置と、を備え、前記ロボットを予め教示された溶接予定線に従って移動させアーク溶接を行う溶接システムの制御方法において、前記ロボットを溶接開始点へ移動させる際に、前記ロボットが前記溶接開始点に到達する前の予め設定された第１時間に前記溶接電源に溶接開始を指令し、前記ロボットが前記溶接開始点へ到達後は、前記ロボットを停止することなく前記溶接予定線に従って移動させ、前記ロボットが前記溶接開始点に到達後、予め設定された第２時間を経過するまでに前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信した場合は、前記ロボットの移動を継続することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の請求項２記載の溶接システムの制御方法は、前記ロボットが前記溶接開始点に到達後、前記予め設定された第２時間を経過するまでに前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信しない場合は、前記溶接開始点に前記ロボットを移動させることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項３記載の溶接システムの制御方法は、前記ロボットが前記溶接開始点に到達後、前記予め設定された第２時間を経過するまでに前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信しない場合は、前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットの移動を継続させることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項４記載の溶接システムの制御方法は、手首部先端に溶接トーチを設けたロボットと、溶接電源と、前記ロボットと前記溶接電源を制御するロボット制御装置と、を備え、前記ロボットを予め教示された溶接予定線に従って移動させアーク溶接を行う溶接システムの制御方法において、前記ロボットが溶接開始点から予め設定された第１距離だけ手前の位置に到達すると前記溶接電源に溶接開始を指令し、前記ロボットが前記溶接開始点へ到達後は、前記ロボットを停止することなく前記溶接予定線に従って移動させ、前記ロボットが前記溶接開始点から予め設定された第２距離を移動するまでに、前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信しない場合は、前記溶接開始点に前記ロボットを移動させ、外部に信号を出力し、前記ロボットが前記溶接開始点から前記第２距離を移動するまでに、前記溶接電源からのアーク発生確認信号が入信した場合は、前記ロボットの移動を継続することを特徴とするものである。
本発明の請求項５記載の溶接システムは、手首部先端に溶接トーチを設けたロボットと、溶接電源と、前記ロボットと前記溶接電源を制御するロボット制御装置と、を備え、前記ロボットを予め教示された溶接予定線に従って移動させアーク溶接を行う溶接システムにおいて、前記ロボット制御装置は、請求項１乃至４記載の溶接システムの制御方法にてアーク溶接を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるとロボットが溶接開始点で停止することなく溶接を開始することができるので、溶接のサイクルタイムを短縮できるといった効果がある。またアークが発生しており、かつロボットが停止している時間がないので、溶接開始点におけるビードが本溶接のビードより必要以上に大きくなることがないといった効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施の形態について説明する。溶接システムの構成については従来技術（図４）と同様であるので説明を省略する。
図１は本発明の制御方法のフローチャート図である。図２（a）（b）（c）はロボットの作業プログラムにおける本発明の制御方法にかかわる部分である。各行末におけるB1〜B5は図１と対応している。まずフローチャートに従って本発明の第１実施例の制御方法を説明する。
ロボット制御装置が図２（a）Ｓ１の一つ前の命令を実行し、次にＳ１を認識するとロボットはＭＯＶ命令で教示された位置（以降、溶接開始点という）に移動を開始する。同時に行末に設定された時間（以降、前出し時間という）だけ溶接開始点に到着する前に溶接開始指令を溶接電源に出力する（B1）。溶接開始点をＰ２、その一つ前の教示位置をＰ１、Ｐ１からＰ２へのロボットの設定移動速度をＶとするとＰ１からＰ２への移動に要する時間は、Ｐ１Ｐ２/Ｖ＝Ｘ・ｔ（ms・seg）である。なおｔはロボット制御装置内部の制御クロック周期（ms）で、ＸはロボットがＰ１からＰ２への移動に要する制御クロック数（seg）である。溶接開始指令出力の設定時間を制御クロックでＴ（seg）回分とすると、ロボットがＰ１からＰ２へ移動を開始してから、Ｘ-Ｔ（seg）分の時間経過後、ロボット制御装置は溶接開始指令を溶接電源へ出力する。
【００１２】
例えばＰ１からＰ２への移動時間が1.5秒、前出し時間が0.5秒とするとロボットがＰ２に到着する0.5秒前、つまりＰ１からＰ２へ移動を開始してから1.0秒後に溶接開始指令は出力される。溶接電源は溶接開始指令を受信すると設定された溶接条件に従ってワイヤを送給する。
【００１３】
ロボットが溶接開始点に到着すると（B2）ロボット制御装置はＳ２を認識し、教示された位置に教示された軌跡（以降、溶接予定線という）に従って移動を開始する（B3）。
ロボットが溶接予定線の移動を開始するとロボット制御装置は溶接電源からのアーク発生確認信号が溶接電源から出力されているかを確認する（B4）。ここでアーク発生確認信号の受信を確認するタイミング（以降、アーク発生確認時間という）は図２（b）Ｓ２に示すように移動命令のタグとして時間を設定したり、図２（c）に示すようにファイルとして登録しておく方法がある。この場合ファイルは前出し時間を含んでおり、Ｓ１にタグとして設定される。また図示していないがロボット制御装置固有のパラメータとして設定しておく方法もある。
【００１４】
溶接電源は溶接電源内部に保有する検出器によって溶接電圧を検出し、検出された溶接電圧がある値を越えた時、アークが発生したと認識してロボット制御装置にアーク発生確認信号を出力する。
ロボット制御装置はアーク発生確認信号を認識するとロボットの移動を継続し（B5）、以降教示された位置と溶接条件に従って溶接を実行して溶接終了点に到達すると溶接を終了する（B6）。
アーク発生確認信号を認識しない場合は、ロボットは溶接開始点に移動し（B8）、再び溶接開始指令を溶接電源に出力する。ロボットが溶接開始点に移動中にロボット制御装置は溶接電源にワイヤ逆送指令を出力し、ワイヤは予め設定された速度と時間で逆送される（B7）。ロボットは再び溶接予定線の移動を開始してロボット制御装置は1回目と同様に前述したどれかのタイミングでアーク発生確認信号の受信を確認する。アーク発生確認信号を認識すると移動を継続し溶接を実行する。再度アーク発生確認信号を認識しない場合は、前述した処理を実行する。アーク発生確認信号を認識しない場合は回数（図１中のｎ：ただしｎは０以上の整数）をカウントしており（B9）この回数が設定された値（図１中のＮ：ただしＮは正の整数）に到達するとロボットはアラームを出力して停止する（B10）。
【００１５】
図３は本発明の制御方法における動作指令、実際のロボットの位置、溶接開始指令、アーク発生信号のタイミングチャートである。以下、図３に従って説明する。
ロボット制御装置は、図２（a）Ｓ１を認識すると時刻ｔ１で溶接開始指令を溶接電源に出力する。また溶接開始点への移動指令を送出し時刻ｔ２にて溶接開始点に到達したと認識する。図２（a）Ｓ１における設定時間が時刻ｔ１と時刻ｔ２の間の時間である。この後、ロボット制御装置は図２（a）Ｓ２を認識し溶接予定線上の移動指令を送出する。時刻ｔ３で実際のロボット位置が溶接開始点へ到達し溶接予定線上の移動を開始する。これは、サーボ系などの遅れが生じるためである。その後、溶接電源は、時刻ｔ４で、検出された溶接電圧がある値を越えたと判断してアークが発生したと認識して、ロボット制御装置にアーク発生確認信号を出力する。この時刻ｔ４は図３ではロボットが実際に溶接開始点に到達した後としているが、この時刻ｔ４が、溶接開始指令が出力された時刻ｔ１の後のどのタイミングになるかは溶接開始条件（ワイヤ送給速度）とロボットの溶接開始点への移動速度に依ることになる。ロボット制御装置は時刻ｔ５で溶接電源からアーク発生確認信号の受信を確認する。時刻ｔ２から時刻ｔ５までの間の時間が設定されたアーク発生確認時間である。このアーク発生確認信号を確認後、ロボットは溶接予定線の移動を継続する。
【実施例２】
【００１６】
次にフローチャートに従って本発明の第２実施例の制御方法を説明する。
ロボット制御装置が図示しない図２（d）Ｓ１の一つ前の命令を実行し、次にＳ１を認識するとロボットはＭＯＶ命令で教示された位置（以降、溶接開始点という）に移動を開始する。同時に行末に設定された距離（以降、前出し距離という）だけ溶接開始点に到着する前に溶接開始指令を溶接電源に出力する（B1）。溶接開始点をＰ２、その一つ前の教示位置をＰ１とすると、Ｐ１Ｐ２≧前出し距離の場合は設定された前出し距離に従って溶接開始指令は出力される。Ｐ１Ｐ２＜前出し距離の場合はロボットがＰ１に到達しＰ２への移動命令を認識した時点で溶接開始指令が出力される。例えばＰ１からＰ２への移動距離が20ｍｍ、前出し距離が5mmとするとロボットがＰ２に到着する5mm前、つまりＰ１からＰ２へ15mm移動してから溶接開始指令は出力される。Ｐ１からＰ２への移動距離が10ｍｍ、前出し距離が15mmとするとＰ1の位置、すなわち溶接開始点前10mmで溶接開始指令は出力される。溶接電源は溶接開始指令を受信すると図示しない設定された溶接条件に従ってワイヤを送給する。
【００１７】
ここでロボットの現在位置の認識手段について概略説明する。Ｐ１とＰ２の位置がわかっているのでＰ１Ｐ２を算出し、下記の式で現在位置を認識する。
Ｐ１＋ｋ・Ｐ１Ｐ２/Ｘ
ロボット制御装置は制御クロック周期毎にｋ（ただしｋは０以上の整数）の値を増加させ、その演算結果を現在位置としている。
【００１８】
ロボットが溶接開始点に到着すると（B2）ロボット制御装置はＳ２を認識し、教示された位置に教示された軌跡（以降、溶接予定線という）に従って移動を開始する（B3）。
ロボットが溶接予定線の移動を開始するとロボット制御装置は溶接電源からのアーク発生確認信号が溶接電源から出力されているかを確認する（B4）。ここでアーク発生確認信号の受信を確認するタイミング（以降、アーク発生確認距離という）は図２（e）に示すように移動命令のタグとして距離を設定したり、図２（f）に示すようにファイルとして登録しておく方法がある。この場合ファイルは前出し距離を含んでおり、Ｓ１にタグとして設定される。また図示していないがロボット制御装置固有のパラメータとして設定しておく方法もある。
溶接電源は図示しない溶接電源内部に保有する検出器によって溶接電圧を検出し、検出された溶接電圧がある値を越えた時、アークが発生したと認識してロボット制御装置にアーク発生確認信号を出力する。
【００１９】
ロボット制御装置はアーク発生確認信号を認識するとロボットの移動を継続し（B5）、以降教示された位置と溶接条件に従って溶接を実行して溶接終了点に到達すると溶接を終了する（B6）。
アーク発生確認信号を認識しない場合はロボットは溶接開始点に移動し（B8）、再び溶接開始指令を溶接電源に出力する。ロボットが溶接開始点に移動中にロボット制御装置は溶接電源にワイヤ逆送指令を出力し、ワイヤは予め設定された速度と時間で逆送される（B7）。ロボットは再び溶接予定線の移動を開始して1回目と同様に前述したどれかのタイミングでアーク発生確認信号の受信を確認する。アーク発生確認信号を認識すると移動を継続し溶接を実行する。再度アーク発生確認信号を認識しない場合は、前述した処理を実行する。アーク発生確認信号を認識しない場合は回数（図１中のｎ：ただしｎは０以上の整数）をカウントしており（B9）この回数が設定された値（図１中のＮ：ただしＮは正の整数）に到達するとロボットはアラームを出力して停止する（B10）。
図３は本発明の制御方法における動作指令、実際のロボットの位置、溶接開始指令、アーク発生信号のタイミングチャートである。以下、図３に従って説明する。
【００２０】
ロボット制御装置は、図２（d）Ｓ１を認識すると時刻ｔ１で溶接開始指令を溶接電源に出力する。また溶接開始点への移動指令を送出し時刻ｔ２にて溶接開始点に到達したと認識する。時刻ｔ１と時刻ｔ２の間の時間が図２（d）Ｓ１に設定された前出し距離の移動に要する時間である。この後、ロボット制御装置は図２（d）Ｓ２を認識し溶接予定線上の移動指令を送出する。時刻ｔ３で実際のロボット位置が溶接開始点へ到達し溶接予定線上の移動を開始する。これは、サーボ系などの遅れが生じるためである。その後、溶接電源は、時刻ｔ４で、検出された溶接電圧がある値を越えたと判断してアークが発生したと認識してロボット制御装置にアーク発生確認信号を出力する。この時刻ｔ４は図３ではロボットが実際に溶接開始点に到達した後としているが、この時刻ｔ４が、溶接開始指令が出力された時刻ｔ１の後のどのタイミングになるかは溶接開始条件（ワイヤ送給速度）とロボットの溶接開始点への移動速度に依ることになる。ロボット制御装置は時刻ｔ５で溶接電源からアーク発生確認信号の受信を確認する。時刻ｔ２から時刻ｔ５までの間の時間がロボット制御装置がアーク発生確認信号の確認を行なうタイミングであり、設定されたアーク発生確認距離の移動に要する時間である。このアーク発生確認信号を確認後、ロボットは溶接予定線の移動を継続する。
このように本発明ではロボットが溶接開始点で停止することなく溶接を開始することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
ロボットと溶接電源を組み合わせて溶接を施工する溶接システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の制御方法のフローチャート図である
【図２】本発明の制御方法にかかわるロボットの作業プログラムである
【図３】本発明の制御方法のタイミングチャート図である
【図４】従来技術、本発明共通の溶接システムの構成図である
【図５】従来技術のフローチャート図である
【図６】従来技術のタイミングチャート図である
【符号の説明】
【００２３】
1:ロボット
2:トーチ
3:溶接電源
4:ワイヤ
7:送給装置
100:ワーク
101:冶具
【図１】
0004605493.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004605493.tif 000004
【図５】
0004605493.tif 000005
【図６】
0004605493.tif 000006
【図４】
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