(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部が開放された開先継手の溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、
前記開先継手の端部に溶接ビードを形成する第１のステップと、
前記溶接ビードが所定の高さ以上になるまで、前記溶接ビード上にさらに溶接ビードを形成する第２のステップと、
前記溶接ビードの開先継手における溶接を行う部分側において溶接を開始する第３のステップと、
を備えた溶接方法を溶接ロボットに実行させる溶接ロボットの制御方法。
【請求項２】
前記溶接ビードを形成する前記第１のステップの前に、センサを用いて前記開先継手における開先の位置および幅を検出する第４のステップを、さらに備えている、
請求項１に記載の溶接ロボットの制御方法。
【請求項３】
前記第３のステップにおいて溶接を開始する際には、前記溶接ビードが形成された位置から離間した位置において溶接を開始する、
請求項１または２に記載の溶接ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記第１のステップでは、前記開先継手における両端部に前記溶接ビードを形成し、
前記第２のステップでは、前記溶接ビードが所定の高さ以上になるまで、前記溶接ビード上にさらに溶接ビードを形成し、
前記第３のステップでは、前記開先継手の両端に設けられた前記溶接ビードの間において溶接を開始する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接ロボットの制御方法。
【請求項５】
前記開先継手は、溶接部分の四面に開先を有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接ロボットの制御方法。
【請求項６】
前記溶接ビードの形成と前記溶接とを、同一材料を用いて行う、
請求項１から５のいずれか１項に記載の溶接ロボットの制御方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の溶接ロボットの制御方法を、
コンピュータに実行させる溶接ロボットの制御プログラム。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の溶接ロボットの制御方法によって溶接された被溶接材。
【請求項９】
端部が開放された開先継手の溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、
前記開先継手の端部に溶接ビードを形成する第１のステップと、
前記溶接ビードが所定の高さ以上になるまで、前記溶接ビード上にさらに溶接ビードを形成する第２のステップと、
前記溶接ビードの開先の部分において溶接を開始する第３のステップと、
を備えた溶接方法を溶接ロボットに実行させる溶接ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の開先継手の端部溶接を行う溶接ロボットの制御方法およびこれにより溶接された被溶接材、溶接ロボットの制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属材料同士の接合方法として、溶接ロボットを用いた溶接方法が実施されている。この溶接ロボットを用いた溶接方法の中には、例えば、特許文献１，２に開示されているように、鋼製やセラミックスによって形成されたエンドタブを溶接端部に装着して溶接を行うものがある。
このように、溶接端部にエンドタブを装着して溶接を行うことで、溶接端部から溶接金属が外部へと流れ出すことを防止しつつ、端部まで溶接を完了させることができる。
【特許文献１】特許２９０４１４９号公報（平成１１年３月２６日登録）
【特許文献２】特開２００２−２８７８０号公報（平成１４年１月２９日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の溶接ロボットの制御方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、溶接端部からの溶接材料の流れ出しを防止するために溶接端部に取り付けられるエンドタブは、溶接後には不要な物体となる。このため、このエンドタブを溶接部分から取り外すために、エンドタブを叩き落したり削ったりする作業が必要となり、生産性を低下させてしまう。この結果、エンドタブが消耗品であることも考え合わせると、エンドタブを用いた溶接方法は、溶接に要するコストを上昇させる要因となる。
【０００４】
本発明の課題は、開先継手の溶接を行う際にエンドタブを使用することなく溶接を行うことで、溶接工程を簡素化してコストダウンを図ることが可能な溶接ロボットの制御方法およびこれにより溶接された被溶接材、溶接ロボットの制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、端部が開放された開先継手の溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、第１から第３のステップを備えた溶接方法を溶接ロボットに実行させる。第１のステップでは、開先継手の端部に溶接ビードを形成する。第２のステップでは、溶接ビードが所定の高さ以上になるまで、溶接ビード上にさらに溶接ビードを形成する。第３のステップでは、溶接ビードの開先継手における溶接を行う部分側において溶接を開始する。
【０００６】
ここでは、端部が開放された開先継手を溶接する溶接ロボットの制御方法において、端部が開放された開先継手の溶接を行う際には、溶接を開始する前に、まずは溶接ビードを複数回積層して堰を形成する。
ここで、溶接ビードとは、溶接金属を溶かして溶接部分に形成される帯状の盛り上がった部分を意味する。また、溶接ビードを積層して形成される堰は、溶接部分の端部から溶接金属が流れ出すことを防止する機能を有する。さらに、溶接ビードの内側とは、開先継手における溶接を行う部分側を意味する。
【０００７】
通常、このような端部が開放された開先継手の溶接を行う際には、開放端側から溶接金属が漏れ出すことを防止するために、金属製あるいはセラミックス製のエンドタブを取り付けて溶接を開始する。しかし、このようなエンドタブを用いた従来の溶接方法では、溶接完了後に溶接部分からエンドタブを除去するための仕上げ処理が必要となり、エンドタブの材料費がかかることや溶接工程が増加すること等からコストアップの要因となっていた。
【０００８】
本発明の溶接ロボットの制御方法では、以上のように、開先継手の開放端に、従来のエンドタブの替わりに、溶接ビードを積層して形成される堰を用いている。
これにより、端部が開放された開先継手の溶接を行う際にエンドタブを使用しなくても、溶接を端部まで正確に行うことができるとともに、溶接完了後にエンドタブを除去するための仕上げ処理が不要となり、溶接作業の工程を簡略化することができる。この結果、エンドタブの材料費やエンドタブを除去するための仕上げ処理を省くことにより、コストダウンを図ることができる。
【０００９】
第２の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、第１の発明に係る溶接ロボットの制御方法であって、溶接ビードを形成する第１のステップの前に、センサを用いて開先継手における開先の位置および幅を検出する第４のステップを、さらに備えている。
ここでは、溶接ビードを積層して堰を形成する前に、センサによって開先継手における開先部分の位置および開先の幅を検出する。
【００１０】
ここで、開先継手の位置等を検出するセンサとしては、例えば、溶接金属に電圧を印加して開先部分に当接した際の短絡を検出することで、開先の位置等を検出するタッチセンサ等が含まれる。
これにより、例えば、溶接ロボットに予め登録された開先位置からずれた位置に開先を有する開先継手の端部に溶接ビードを積層して堰を形成する場合でも、実際の開先の位置およびその幅を検出して、溶接ロボットに登録された開先の位置を補正しながら堰を形成することができる。よって、開先継手の精度がばらついている場合でも、高精度に堰を形成して溶接欠陥の発生を回避することができる。
【００１１】
第３の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、第１または第２の発明に係る溶接ロボットの制御方法であって、第３のステップにおいて溶接を開始する際には、溶接ビードが形成された位置から離間した位置において溶接を開始する。
ここでは、開先継手の端部に溶接ビードを積層して堰を形成した後、溶接を開始する際には、開先継手の端部に形成された上記堰の部分からではなく、堰から離間した位置において溶接を開始する。
【００１２】
通常、溶接を開始した当初は溶接金属の溶融が不安定であり、被溶接材と溶接金属との融合不良が発生しやすいという問題がある。
本発明の溶接ロボットの制御方法では、溶接の開始位置として、溶接ビードを積層した堰の位置を外して、この堰よりも内側における任意の位置から溶接を開始するように、溶接ロボットを制御する。
これにより、堰を形成した金属と溶接金属との融合不良が発生することを回避して高精度な溶接を実施することができる。
【００１３】
第４の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る溶接ロボットの制御方法であって、第１のステップでは、開先継手における両端部に溶接ビードを形成する。第２のステップでは、溶接ビードが所定の高さ以上になるまで、溶接ビード上にさらに溶接ビードを形成する。第３のステップでは、開先継手の両端に設けられた溶接ビードの間において溶接を開始する。
【００１４】
第５の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る溶接ロボットの制御方法であって、開先継手は、溶接部分の四面に開先を有している。
ここでは、溶接を行う開先継手として、溶接部分の四面に開先が形成された継手を用いる。
通常、このように溶接部分に四面の開先が形成された継手の溶接では、エンドタブを用いて溶接を行った場合には、エンドタブが邪魔になって溶接できない箇所が発生する。
【００１５】
本発明の溶接ロボットの制御方法では、エンドタブの替わりに、溶接ビードを積層した堰を用い、溶接部分の四面に開先が形成された開先継手の溶接を行う。
このため、従来の溶接方法のようにエンドタブが邪魔になって溶接できない箇所が発生することを回避することができる。この結果、溶接部分の四面に開先が形成された開先継手を精度よく溶接することができる。
【００１６】
第６の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る溶接ロボットの制御方法であって、溶接ビードの形成と溶接とを、同一材料を用いて行う。
ここでは、開先部分の端部にエンドタブの替わりに形成される溶接ビードを、溶接に用いられる材料を用いて形成する。
【００１７】
これにより、溶接ビードを形成した後で溶接を開始する際に、溶接材料を変更することなく、溶接ビードを積層する工程と溶接を行う工程とを連続して実施することができる。この結果、溶接工程を従来よりも大幅に効率化して実施することが可能になる。
【００１８】
第７の発明に係る溶接ロボットの制御プログラムは、第１から第６の発明のいずれか１つに係る溶接ロボットの制御方法を、コンピュータに実行させる。
ここでは、端部が開放された開先継手を溶接する溶接ロボットを制御する際に、端部が開放された開先継手の溶接を行う場合には、溶接を開始する前に、まずは溶接ビードを複数回積層して堰を形成する溶接ロボットの制御方法を、コンピュータに実行させる。
これにより、端部が開放された開先継手の溶接を行う際にエンドタブを使用しなくても、溶接を端部まで正確に行うことができるとともに、溶接完了後にエンドタブを除去するための仕上げ処理が不要となり、溶接作業の工程を簡略化することができる。
この結果、エンドタブの材料費やエンドタブを除去するための仕上げ処理を省くことにより、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
第８の発明に係る被溶接材は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る溶接ロボットの制御方法によって溶接されている。
これにより、端部が開放された開先継手の溶接を行う際にエンドタブを使用しなくても、溶接を端部まで正確に行うことができるとともに、溶接完了後にエンドタブを除去するための仕上げ処理が不要となり、溶接作業の工程を簡略化することができる。
この結果、エンドタブの材料費やエンドタブを除去するための仕上げ処理を省くことにより、コストダウンを図ることが可能な被溶接材を提供できる。
【００２０】
第９の発明に係る溶接ロボットの制御方法は、端部が開放された開先継手の溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、第１から第３のステップを備えた溶接方法を溶接ロボットに実行させる。第１のステップでは、開先継手の端部に溶接ビードを形成する。第２のステップでは、溶接ビードが所定の高さ以上になるまで、溶接ビード上にさらに溶接ビードを形成する。第３のステップでは、溶接ビードの開先の部分において溶接を開始する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る溶接ロボットの制御方法によれば、溶接工程を簡素化してコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの制御方法およびこれにより溶接された被溶接材、溶接ロボットの制御プログラムを含む溶接ロボットシステムについて、図１〜図１３を用いて説明すれば以下の通りである。
［溶接ロボットシステム１０全体の構成］
本実施形態に係る溶接ロボットシステム１０は、端部に開先部分を有するワーク（被溶接材）Ｗ１（図３参照）およびワークＷ２（図１０（ａ）等参照）の開先継手の溶接を溶接ロボット２０を制御して自動的に行うシステムであって、図１に示すように、溶接ロボット２０と、ポジショナ３０と、コントローラ４０と、溶接電源装置５０と、を備えている。
【００２３】
なお、本実施形態では、図３に示す、ワークＷａとワークＷｂとを接合する部分に形成される溶接部分に１つの開先を有するワークＷ１と、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す、ワークＷａとワークＷｃとを接合する部分に形成される溶接部分に４つの開先を有するワークＷ２とを、溶接ロボットシステム１０において溶接される被溶接材の一例として挙げて説明する。
【００２４】
（溶接ロボット２０）
溶接ロボット２０は、図１に示すように、ロボットアーム２１の先端に設けられた溶接トーチ部分から溶接ワイヤ２２を送り出しながらワークＷの溶接を行う装置であって、ロボットアーム２１、走行梁２３、天吊り走行台車２４、走行台２５を有している。
ロボットアーム２１は、その先端に設けられた溶接トーチ部分から溶接ワイヤ２２を送り出しながら、溶接ワイヤ２２を溶融させて、ワークＷの溶接部分の溶接や、溶接ビードｓ１，ｓ２，・・・または溶接ビードｅ１，ｅ２，・・・を積層した堰Ｓ、または堰Ｅ（図３参照）を形成する。また、ロボットアーム２１は、後述するポジショナ３０の保持部３１，３２によって保持されたワークＷ１，Ｗ２の溶接位置を正確に把握して堰Ｓ，Ｅの形成や溶接を行うために、溶接トーチから送り出した溶接ワイヤ２２に電圧を印加して開先部分に当接した際に生じる短絡を検出する。これにより、溶接トーチから送り出した溶接ワイヤ２２を、開先部分の位置や幅、形状等を検出するためのワイヤタッチセンサとして使用することができる。
【００２５】
走行梁２３は、ポジショナ３０の長手方向に対して略垂直方向に延伸する梁部材である。溶接ロボット２０は、この走行梁２３に沿って走行することで、ポジショナ３０に対して略垂直な方向に移動する。
天吊り走行台車２４は、ポジショナ３０の長手方向に平行な走行台２５に沿って走行することで、ポジショナ３０において保持されたワークＷ１，Ｗ２に対する任意の位置へと溶接ロボット２０を移動させる。
【００２６】
（ポジショナ３０）
ポジショナ３０は、図１に示すように、溶接ロボット２０の前方に配置されており、一対の保持部３１，３２の間にワークＷを保持する。そして、ポジショナ３０は、保持部３１，３２を長手方向に移動させることで保持部３１，３２の間に保持されたワークＷ１，Ｗ２を任意の位置へ移動させるとともに、保持部３１，３２を回転させることでワークＷ１，Ｗ２の向きを変えることができる。
これにより、溶接ロボット２０の移動範囲内における溶接可能な位置に、ポジショナ３０において保持されたワークＷの開先部分を移動させることができる。
【００２７】
（コントローラ４０）
コントローラ４０は、図２に示すように、溶接ロボット２０、ポジショナ３０および溶接電源装置５０と接続されている。そして、コントローラ４０は、上述した溶接ロボット２０に含まれる駆動可能な各部材２１，２４や、ポジショナ３０の保持部３１，３２の駆動を制御する。
【００２８】
また、コントローラ４０は、ワークＷ１，Ｗ２に対応する開先位置データおよび開先幅データを内部の記憶部４０ａに格納している。溶接ロボット２０は、この記憶部４０ａに格納されている開先位置データおよび開先幅データに基づいて開先の位置や形状等を把握している。そして、溶接ビードｅ１，ｅ２，・・・等を積層して堰Ｅ等を形成する際には、後述する開先位置の補正を行って正確に開先の位置や形状等を認識した上で、堰Ｅ等を高精度に形成することができる。
【００２９】
（溶接電源装置５０）
溶接電源装置５０は、溶接ロボット２０に含まれる走行台２５上に載置されている溶接ワイヤ２２を送給し、高電流を流してアーク溶接を行う。
＜溶接ロボットシステム１０における溶接ロボットの制御＞
本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、以上のように、溶接ロボット２０の動作をコントローラ４０によって制御しながら、図３に示すワークＷ１および図１０（ａ）等に示すワークＷ２の溶接を行う。
【００３０】
（１面開先を有するワークＷ１の溶接）
ワークＷ１は、図３に示すように、２つの板材であるワークＷａ，Ｗｂの端部同士を接合して得られる被溶接材であって、ワークＷｂ側の端部に一面の開先が形成されている。そして、このワークＷ１の溶接を行う際には、コントローラ４０が、ワークＷ１における溶接部分の両端に、それぞれ溶接ビードｓ１〜ｓ４，ｅ１〜ｅ４を積層して堰Ｓ，Ｅを形成するように溶接ロボット２０を制御する。
【００３１】
具体的には、まず、ポジショナ３０が有する保持部３１，３２の間に、ワークＷａ，Ｗｂにおける溶接部分同士が対向するように配置した状態で裏当て材Ｚを仮止めされたワークＷａ，Ｗｂを保持する。
その後、堰Ｓ，Ｅを形成する前に実施される、堰Ｓ，Ｅを形成する開先部分の位置や形状等を正確に検出するための基準点の補正について、図４（ａ），図４（ｂ）の側面図および図５に示すフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００３２】
すなわち、ステップＳ１では、コントローラ４０の記憶部４０ａに記憶されている開先部分を形成する４つのポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４および高さｈにおける開先幅ｗ、その中間位置Ｐ０（図４（ａ）参照）に対して、実際の開先の位置や形状等を正確に検出するために、図４（ｂ）に示すように、ロボットアーム２１の溶接トーチから送り出される溶接ワイヤ２２を用いたワイヤタッチセンサによって、実際に溶接される開先部分の開先中央位置Ｐ０’と開先幅ｗ’とを検出する。より詳細には、コントローラ４０が、溶接ワイヤ２２の先端が開先部分における底面に当接するまでロボットアーム２１を下向きに移動させ、そこから高さｈだけ上昇させる。その後、その高さｈの位置を維持した状態で開先の幅ｗ方向にロボットアーム２１を往復移動させて、幅方向における溶接ワイヤ２２と開先部分（壁面Ｐ１’，Ｐ３’および壁面Ｐ２’，Ｐ４’）との当接位置を検出する。そして、検出された幅方向における両側の当接位置に基づいて、その中間地点である開先中央位置Ｐ０’を検出する。
【００３３】
次に、ステップＳ２では、コントローラ４０が、記憶部４０ａに予め記憶されている開先中央位置Ｐ０と開先幅ｗとを読み出す。
ステップＳ３では、上記開先中央位置Ｐ０，Ｐ０’を結ぶ、開先中央位置を実際の位置へ補正するための補正ベクトルＶｓを算出する。
ステップＳ４では、開先幅の補正量ｄＷを、以下の関係式（１）に基づいて算出する。
ｄＷ＝（ｗ’−ｗ）／２  ・・・・・（１）
【００３４】
ステップＳ５では、ポイントＰ１，Ｐ２の開先幅方向における補正単位ベクトルＶｋ１を算出する。なお、この補正単位ベクトルＶｋ１は、ポイントＰ１，Ｐ２を結ぶベクトルをその長さで割ることで算出される。
ステップＳ６では、上記補正ベクトルＶｓと開先幅の補正量ｄＷと補正単位ベクトルＶｋ１とに基づいて、以下の関係式（２），（３）によって、記憶部４０ａに記憶されたポイントＰ１，Ｐ２を補正したポイントＰ１’，Ｐ２’を算出する。
Ｐ１’＝Ｐ１＋Ｖｓ−ｄｗ・Ｖｋ１  ・・・・・（２）
Ｐ２’＝Ｐ２＋Ｖｓ＋ｄｗ・Ｖｋ１  ・・・・・（３）
【００３５】
ステップＳ７では、ステップＳ５と同様に、ポイントＰ３，Ｐ４の開先幅方向における補正単位ベクトルＶｋ２を算出する。なお、この補正単位ベクトルＶｋ２は、ポイントＰ３，Ｐ４を結ぶベクトルをその長さで除することで算出される。
【００３６】
ステップＳ８では、ステップＳ６と同様に、上記補正ベクトルＶｓと開先幅の補正量ｄＷと補正単位ベクトルＶｋ２とに基づいて、以下の関係式（４），（５）によって、記憶部４０ａに記憶されたポイントＰ３，Ｐ４を補正したポイントＰ３’，Ｐ４’を算出する。
Ｐ３’＝Ｐ３＋Ｖｓ−ｄｗ・Ｖｋ２  ・・・・・（４）
Ｐ４’＝Ｐ４＋Ｖｓ＋ｄｗ・Ｖｋ２  ・・・・・（５）
ここでは、以上のようなステップＳ１〜Ｓ８において、開先の基準点となるポイントＰ１〜Ｐ４を、実際の開先の位置に応じて補正して補正後のポイントＰ１’〜Ｐ４’を取得する。
【００３７】
さらに、本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、上述した基準点を補正した後で、ワークＷ１における溶接部分の両端に、溶融した溶接ワイヤ２２等が開放された開先の両端部分から流れ出さないようにするための堰Ｓ，Ｅを形成する。ここで、この堰Ｓ，Ｅの形成について、図４（ｃ）の側面図および図６に示すフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００３８】
すなわち、ステップＳ１１では、補正されたポイントＰ１’，Ｐ２’の中点とポイントＰ３’，Ｐ４’の中点とを結ぶベクトルＶ０を算出する。なお、このベクトルＶ０は、ポイントＰ１’とポイントＰ３’とを結ぶベクトルと、ポイントＰ２’とポイントＰ４’とを結ぶベクトルとを加算し、２で割ることにより算出される。
ステップＳ１２では、ポイントＰ３’とポイントＰ１’とを結ぶベクトルと、ポイントＰ４’とポイントＰ２’とをそれぞれＶ０の長さで割ったベクトルを、Ｖ１，Ｖ２として算出する。
【００３９】
ステップＳ１３では、図４（ｃ）に示すように、開先底から順次、溶接ビードｅ１，ｓ１を積層していくために、開先底からの高さｄを０とする。
ステップＳ１４では、以下の関係式（６），（７），（８）に基づいて、溶接位置Ｑ０，Ｑ１，Ｑ２を算出する。
Ｑ１＝Ｐ１’＋ｄ・Ｖ１  ・・・・・（６）
Ｑ２＝Ｐ２’＋ｄ・Ｖ２  ・・・・・（７）
Ｑ０＝（Ｑ１＋Ｑ２）／２  ・・・・（８）
ステップＳ１５では、コントローラ４０が、開先の幅方向における両端ポイントＱ１，Ｑ２の中央のポイントＱ０からポイントＱ１、ポイントＱ２、ポイントＱ０の順に、溶接ロボット２０によって溶接を行う。
【００４０】
ステップＳ１６では、高さｄがＶ０の絶対値よりも大きくなっているか否かを判定し、高さｄがＶ０よりも小さい場合には、ステップＳ１７へ進む。一方、高さｄがＶ０の絶対値を超えている場合には、開先の端部を覆うだけの十分な高さの堰Ｓ，Ｅが形成されたことを意味するため、堰Ｓ，Ｅを形成する処理を終了する。
ステップＳ１７では、ｄを１層分ΔＤ（溶接ビードの厚さ）だけ積み上げて、ステップＳ１４からステップＳ１７までの処理を繰り返し行う。
【００４１】
最後に、本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、上述したステップＳ１１からステップＳ１７による処理を経て、開放されていた開先の両端の部分に堰Ｓ，Ｅを形成した後、この堰Ｓ，Ｅの間の開先部分を溶接する。ここで、この堰Ｓ，Ｅ間の溶接について、図７（ａ）および図７（ｂ）の側面図および図８に示すフローチャート、図９に示す平面図を用いて説明すれば以下の通りである。
【００４２】
なお、この堰Ｓ，Ｅ間の溶接作業は、堰Ｓ，Ｅの形成と同じ溶接ワイヤ２２を使用して実施される。
すなわち、ステップＳ２１では、溶接パスの数を１、開先底からの高さｄを０として設定する。
ステップＳ２２では、図７（ａ）に示すように、補正後の開先基準点Ｐｓ１’〜Ｐｓ４’を基準として、堰Ｓの高さｄにおける溶接位置Ｑｓ０，Ｑｓ１，Ｑｓ２、および図７（ｂ）に示すように、補正後の開先基準点Ｐｅ１’〜Ｐｅ４’を基準として、堰Ｅの高さｄにおける溶接位置Ｑｅ０，Ｑｅ１，Ｑｅ２を算出する。
【００４３】
ステップＳ２３では、溶接位置Ｑｓ０と溶接位置Ｑｅ０とを結ぶ線上において、溶接位置Ｑｓ０から距離Ｌだけ内側の位置Ｑｓ３、そして、Ｑｅ０から距離Ｌだけ内側の位置Ｑｅ３を算出する（図９参照）。なお、上記溶接位置Ｑｓ０、Ｑｅ０から内側とは、図９に示すように、堰Ｓ，Ｅに挟まれる溶接部分における内側を意味する。
ステップＳ２４では、図９に示すように、位置Ｑｓ３から溶接を開始し、Ｑｓ１，Ｑｓ２，Ｑｓ３の順に、堰Ｓ近傍の溶接を行う。
【００４４】
ステップＳ２５では、図９に示すように、位置Ｑｓ３から反対側の位置Ｑｅ３へ溶接ロボット２０をウィービングさせながら、堰Ｓ，Ｅ間における溶接を行う。
ステップＳ２６では、溶接ロボット２０によって位置Ｑｅ３からＱｅ１，Ｑｅ２，Ｑｅ３の順に溶接を行い、クレータを終了する。
ステップＳ２７では、溶接パスの数が予め指定された数に達しているか否かの判定を行う。ここで、溶接パス数が指定パス数に達している場合には、処理を終了する。一方、溶接パス数が指定パス数に達していない場合には、ステップＳ２８へと進む。
【００４５】
ステップＳ２８では、溶接パス数を＋１とし、高さｄを１層分ΔＤだけ積み上げて、再度ステップＳ２２からステップＳ２８までの処理を繰り返し行う。
本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、以上のように、両端が解放された開先部分を有するワークＷ１の溶接を行う際には、まず、開放された開先の両端部分に溶接ビードｓ１，ｓ２，・・・を複数回積層して堰Ｓ、溶接ビードｅ１，ｅ２，・・・を複数回積層して堰Ｅを形成する。そして、堰Ｓ，Ｅの形成後に、その間の溶接部分の溶接を行う。
【００４６】
これにより、両端に開放部分を有する開先を溶接する際に従来用いられていたエンドタブを使用することなく、開放部分からの溶融した溶接材（溶接ワイヤ２２およびワークＷ１の溶融部分）の漏れ出しを防止して、高精度な溶接を行うことができる。さらに、エンドタブを使用せずに溶接を行うため、溶接後にエンドタブを溶接箇所から除去するための処理が不要となって、溶接処理の効率化を図ることができる。
【００４７】
そして、堰Ｓ，Ｅを形成する際には、実際の開先部分の位置や幅をワイヤタッチセンサを用いて検出してから堰Ｓ，Ｅの形成を開始する。
これにより、ワークＷ１ごとに開先の位置や形状等にばらつきがある場合でも、正確に開先の位置等を認識した上で堰Ｓ，Ｅを形成することができる。
さらに、堰Ｓ，Ｅの形成と、堰Ｓ，Ｅの間の溶接作業とを、同じ溶接ワイヤ２２を用いて実施することで、さらに効率よくワークＷ１の溶接を実施することができる。
【００４８】
（４面開先を有するワークＷ２の溶接）
ワークＷ２は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、２つの板材であるワークＷａ，Ｗｃの端部同士を接合して得られる被溶接材であって、ワークＷｃ側の端部に四面の開先が形成されている。そして、このワークＷ２の溶接を行う際には、コントローラ４０が、ワークＷ２における溶接部分の両端に、それぞれ溶接ビードｓ１〜ｓ４，ｅ１〜ｅ４を積層して堰Ｓ１，Ｓ２および堰Ｅ１，Ｅ２を形成するように溶接ロボット２０を制御する。
【００４９】
なお、ワークＷ２に対する、堰を形成するための基準位置の補正や、堰の形成、堰の間の溶接作業については、基本的に上述したワークＷ１に対する処理と同様である。このため、ここでは上述したワークＷ１に対する処理とは異なる処理の部分について説明する。
具体的には、図１１に示すように、まず、溶接ロボット２０による溶接位置に合わせて、ポジショナ３０によってワークＷ２（ワークＷａおよびワークＷｃ）を挟み込むように保持する。そして、ポジショナ３０を回転させることでワークＷ２の向きを変更して、堰Ｓ１，Ｓ２および堰Ｅ１，Ｅ２を形成する。
【００５０】
このとき、ワークＷ２には、溶接部分の四面に開先が形成されていることから、開放された溶接部分の端部に、溶融材の漏れ出しに有効な堰を形成するためには、図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に示すように、各開先部分の間に堰Ｓ１，Ｓ２および堰Ｅ１，Ｅ２をそれぞれ形成する必要がある。
このため、ワークＷ２を溶接する際には、図１１に示すように、溶接ロボット２０のロボットアーム２１の先端から送り出される溶接ワイヤ２２を用いた溶接位置に対して、ポジショナ３０によってワークＷ２の角度を変更しながら、図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に示すように、２つの開先面の間の角度４５度で傾斜させた状態で、溶接ビードを積層して４つの堰Ｓ１，Ｓ２，Ｅ１，Ｅ２を１つずつ形成していく。なお、ここでの各堰Ｓ１，Ｓ２，Ｅ１，Ｅ２の形成方法については、上述した図４（ｃ）等に示す形成方法と同様である。
【００５１】
そして、堰Ｓ１，Ｓ２，Ｅ１，Ｅ２を形成した後には、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示すように、溶接ロボット２０のロボットアーム２１を移動させて、各堰の間の溶接部分の溶接を行う。なお、ここでの各堰間の溶接方法については、上述した図９等に示す溶接方法と同様である。
これにより、溶接部分に４つの開先を有するワークＷ２の溶接を行う場合でも、従来のエンドタブを使用することなく、溶接作業を実施することができる。この結果、溶接作業完了後にエンドタブを除去するための作業が不要になるため、溶接作業の作業性を向上させつつ、高精度な溶接を実施することができる。
【００５２】
［溶接ロボットシステム１０における溶接ロボット２０の制御方法の特徴］
（１）
本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、開先部分の端部が開放されたワークＷ１の溶接を行う際には、ワークＷ１における開先部分の端部に対して、コントローラ４０が、図３および図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、溶接ビードｓ１，ｓ２，・・・等を積層して堰Ｓを、溶接ビードｅ１，ｅ２，・・・を積層して堰Ｅを、それぞれ形成するように溶接ロボット２０を制御する。
【００５３】
これにより、従来の溶接ロボットを用いた溶接方法において開放端部に取り付けられていたエンドタブを、ワークの開先部分における開放端側に取り付けることなく、溶融した溶接材の漏れ出しを防止しつつ、溶接を行うことができる。この結果、溶接完了後に、溶接部分からエンドタブを除去するための作業が不要となるため、従来よりも大幅に溶接作業の効率を向上させることができる。さらに、エンドタブを使用しないことにより、消耗品であるエンドタブの費用を削減して、コストダウンを図ることができる。
【００５４】
（２）
本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、上述した開先端部からの溶接材の漏れ出しを防止するために堰Ｓ，Ｅを形成する際には、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、溶接ロボット２０のロボットアーム２１の先端から送り出される溶接ワイヤ２２に電圧を印加したワイヤタッチセンサを用いて、実際の開先部分の位置や開先幅等を検出するように、コントローラ４０が溶接ロボット２０を制御する。
【００５５】
これにより、予め記憶部４０ａ等に登録されている開先位置等と実際のワークＷ１，Ｗ２の開先位置等にずれがある場合でも、ワイヤタッチセンサによって正確に開先位置等の情報を取得してから堰Ｓ，Ｅの形成や堰Ｓ，Ｅ間の溶接作業を行うことができる。この結果、ワークＷ１，Ｗ２の開先の位置や形状にばらつきがある場合でも、高精度に堰Ｓ，Ｅを形成し、溶接作業を行うことで、溶接不良の発生を防止して、製品歩留りを向上させることができる。
【００５６】
（３）
本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、上述したように、開先の開放端に堰Ｓ，Ｅを形成した後、溶接作業を開始する際には、図９に示すように、堰Ｓ，Ｅの形成位置から離間した位置において溶接を開始し、堰Ｓ，Ｅから離間した位置において溶接作業を終了させるように、コントローラ４０が溶接ロボット２０を制御する。
【００５７】
通常、溶接開始時および溶接終了時には、ロボットアームの先端の溶接トーチから送り出される溶接ワイヤの溶融状態が不安定となり、溶接不良が発生するおそれがある。
このため、本実施形態では、この溶融が不安定となりやすい溶接開始位置および溶接終了位置を、溶接前段階において形成した堰Ｓ，Ｅから離間した位置に設定している。
これにより、堰Ｓ，Ｅの近傍から溶接を開始した場合と比較して、堰Ｓ，Ｅ部分における溶融不良によって溶接欠陥が発生することを効果的に防止することができる。
【００５８】
（４）
本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、溶接部分の四面に開先が形成されたワークＷ２の溶接を行うように、コントローラ４０が溶接ロボット２０を制御する。
ここで、従来のエンドタブを用いた溶接方法では、溶接部分の四面に開先が形成されたワークを溶接する際にエンドタブが邪魔になって溶接不能な箇所が発生してしまう。
【００５９】
これに対して、本実施形態では、図１１および図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に示すように、ワークＷ２をポジショナ３０によって回転させながら、堰Ｓ１，Ｓ２，Ｅ１，Ｅ２を１つずつ形成するため、堰Ｓ１，Ｓ２，Ｅ１，Ｅ２間における４面の開先部分を全て溶接することができる。この結果、本実施形態にかかる溶接ロボット２０の制御方法を、図１０（ａ）等に示す溶接部分の４面に開先を有するワークＷ２の溶接に適用することが特に有効である。
【００６０】
（５）
本実施形態の溶接ロボットシステム１０では、上述した堰Ｓ，Ｅの形成と、堰Ｓ，Ｅ間の溶接作業とを、同じ溶接ワイヤ２２を用いて行う。
これにより、堰Ｓ，Ｅを形成した後でその間の溶接を行う際でも、溶接材料を変更する必要はなく、すぐに溶接作業に移行することができる。この結果、さらに効率よく高精度な溶接作業を実施することができる。
【００６１】
（６）
本実施形態の溶接ロボットシステム１０によるワーク（被溶接材）Ｗ１，Ｗ２は、上述した溶接ロボットシステム１０による溶接ロボット２０の制御方法によって溶接される。
これにより、上述したように、従来のエンドタブを使用した溶接方法と比較して、作業効率を向上させるとともに、エンドタブの費用分のコストを削減して、安価に高精度に溶接されたワークＷ１，Ｗ２を得ることができる。
【００６２】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、図４（ａ）等に示すように、溶接ロボット２０のロボットアーム２１の先端部分から送り出される溶接ワイヤ２２に電圧を印加したワイヤタッチセンサを用いて、開先部分の位置や形状等を検出した後、溶接ビードｓ１，ｓ２，・・・または溶接ビードｅ１，ｅ２，・・・を積層して堰Ｓ，Ｅ等を形成する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、開先継手が精密に成形されている場合には、開先部分の位置や形状等にばらつきがないと思われることから、最初に溶接ロボットの制御装置側に所定の位置等を入力しておけば、上記実施形態のように溶接ビードを積層して堰を形成する前に、毎回開先位置等の検出を行う必要はない。
ただし、開先継手を高精度に成形する際には製品歩留りの低下を招くことを考慮すれば、上記実施形態のように、各開先継手ごとに開先部分の位置等を検出した後で溶接ビードの積層を実施することがより好ましい。
【００６４】
（Ｂ）
上記実施形態では、開先部分の端部に溶接ビードｓ１，ｓ２，・・・および溶接ビードｅ１，ｅ２，・・・を積層して堰Ｓ，Ｅ等を形成した後、図９に示すように、この堰Ｓ，Ｅの形成部分の距離Ｌだけ内側から溶接を開始し、堰Ｓ，Ｅの形成部分の距離Ｌだけ内側で溶接を終了する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６５】
溶接を開始、終了する位置としては、堰Ｓ，Ｅの少し内側に限定されるものではなく、例えば、堰と堰との間の中央部分において溶接を開始、終了してもよい。
ただし、堰Ｓと堰Ｅとの間の中央部分から溶接を開始した場合には、溶接工程の効率を低下させるおそれがあることから、上記実施形態のように、堰Ｓ，Ｅのそれぞれ少し内側から溶接を開始することがより好ましい。
【００６６】
（Ｃ）
上記実施形態では、図４（ａ）等に示すように、開先継手の開先部分の位置および開先幅を検知するセンサとして、溶接ロボット２０のロボットアーム２１の先端部分から送り出される溶接ワイヤ２２に電圧を印加して開先部分との当接に伴う短絡を検出することで開先部分との当接位置を検出するワイヤタッチセンサを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６７】
例えば、開先部分の位置や形状等を検知するセンサとして、赤外線センサを含む非接触型のセンサ等のような他のセンサを用いることもできる。
ただし、赤外線センサ等の部品点数を増やすことなく、開先部分の位置等を検出できるという点では、上記実施形態のように、溶接ワイヤをセンサとして用いることがより好ましい。
【００６８】
（Ｄ）
上記実施形態では、溶接ビードｓ１，ｓ２，・・・または溶接ビードｅ１，ｅ２，・・・を積層して堰Ｓ，Ｅを形成する工程と、堰Ｓ，Ｅ間を溶接する溶接工程とで、同じ溶接材料（溶接ワイヤ２２）を用いて処理を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６９】
例えば、溶接ビードの積層工程と溶接工程とで、異なる材料を用いて処理を行ってもよい。
この場合でも、エンドタブを使用することなく、効率よく開先継手の溶接を行うことができるという、上記と同様の効果を得ることができる。
ただし、上記２つの工程を異なる材料で実施する場合には、溶接開始時に材料の交換作業等の作業が必要となり、作業効率が低下してしまうことから、作業性の面を考慮すれば、上記実施形態のように同じ材料で実施することがより好ましい。
【００７０】
（Ｅ）
上記実施形態では、図３、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、開先継手の端部における１面に開先が形成されているワークＷ１、あるいは４面に開先が形成されているワークＷ２を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、開先継手の端部に２面だけあるいは３面に開先が形成されている被溶接材の溶接に対しても本発明を適用することは、当然に可能である。
ただし、エンドタブを使用した従来の溶接方法では、４面に開先が形成された被溶接材を溶接すると、エンドタブが邪魔になって溶接できない部分が生じてしまう。このため、上記実施形態のように、４面に開先が形成された開先継手の溶接に本発明を適用することが、従来の溶接方法との比較において特に有効である。
【００７２】
（F）
上記実施形態では、溶接部分に４つの開先を有するワークＷ２の溶接を行う際には、ワークＷ２を４５度傾けた状態で略鉛直方向に堰Ｓ，Ｅを形成していく例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ワークＷ２を傾けずに、各開先を略水平に保持した状態でその開放端にそれぞれ堰Ｓ，Ｅを形成してもよい。
【００７３】
ただし、４面に開先を有するワークＷ２については、上述したように各開先に対して４５度に堰を形成することで必要な堰Ｓ，Ｅの数を最小限の４つとすることができる点で、上記実施形態のように堰を形成することがより好ましい。
【００７４】
（Ｇ）
上記実施形態では、開先の両端が解放されたワークＷ１，Ｗ２に対して溶接を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、開先の一方の端部のみが開放されたワークに対して、本発明を適用して溶接を行うことも可能である。
この場合でも、開先端部からの溶融材の漏れ出しを防止しつつ、高精度な溶接作業を実施することができる。
【００７５】
（Ｈ）
上記実施形態では、溶接ロボットの制御方法を実行する溶接ロボットシステム１０に対して、本発明を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態において説明した溶接ロボットの制御方法をコンピュータに実行させる溶接ロボットの制御プログラムに対して本発明を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の溶接ロボットの制御方法は、開先継手の溶接を行う際にエンドタブを使用することなく溶接を行うことで、溶接工程を簡素化してコストダウンを図ることができるという効果を奏することから、開先継手の溶接を行う各種溶接装置や溶接ロボットに対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶接ロボットシステム全体の概略的な構成を示す斜視図。
【図２】図１の溶接ロボットシステム内に形成される制御ブロック図。
【図３】図１の溶接ロボットシステムにおいて溶接される被溶接物の一例を示す斜視図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図４の被溶接物における開先の位置や形状等を検知して溶接ビードを積層する際の溶接ロボットの動きを示す断面図。
【図５】図１の溶接ロボットシステムによる溶接位置等の補正を行う際の処理の流れを示すフローチャート。
【図６】図１の溶接ロボットシステムによる開先部分の端部に堰を形成する際の処理の流れを示すフローチャート。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、図４の被溶接物に形成された堰の間を溶接する際の溶接ロボットの動きを示す断面図。
【図８】図１の溶接ロボットシステムによる堰の間を溶接する際の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】図４の被溶接物を溶接する際の運棒方法を示す平面図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、図１の溶接ロボットシステムにおいて溶接される被溶接物の他の例を示す側面図および平面図。
【図１１】図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す被溶接物を溶接する際の溶接ロボットと被溶接物との位置関係を示す斜視図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す被溶接物に対して堰を形成する際の流れを示す側面図。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す被溶接物に対して堰の間を溶接する際の流れを示す側面図。
【符号の説明】
【００７８】
１０      溶接ロボットシステム
２０      溶接ロボット
２１      ロボットアーム
２２      溶接ワイヤ（溶接材料）
２３      走行梁
２４      天吊り走行台車
２５      走行台
３０      ポジショナ
３１，３２  保持部
４０      コントローラ
５０      溶接電源装置
ｅ，ｓ    溶接ビード
Ｅ，Ｓ    堰
Ｗ      ワーク（被溶接材）
Ｚ      裏当て材
【図１】
0004804963.tif 000002
【図２】
0004804963.tif 000003
【図３】
0004804963.tif 000004
【図４】
0004804963.tif 000005
【図５】
0004804963.tif 000006
【図６】
0004804963.tif 000007
【図７】
0004804963.tif 000008
【図８】
0004804963.tif 000009
【図９】
0004804963.tif 000010
【図１０】
0004804963.tif 000011
【図１１】
0004804963.tif 000012
【図１２】
0004804963.tif 000013
【図１３】
0004804963.tif 000014