(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した溶接予定線および溶接速度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、
前記ロボット制御装置は、前記ロボットに対して溶接開始点へ向かう動作指令の送出を完了した時点で前記溶接電源に対して溶接開始を指令し、
前記溶接開始指令直後に前記ロボットを前記溶接速度より小さい移動速度で前記溶接予定線に従って移動させ、
前記溶接開始指令後、前記ロボットが予め設定された距離を移動するまでに、前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して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速度を前記溶接速度に変更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】
前記溶接開始指令後、前記ロボットが前記予め設定された距離を移動するまでに前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して前記アーク発生確認信号が入信しない場合は、
前記ロボット制御装置は前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットを前記溶接開始点に移動させ再度前記溶接電源に対して溶接開始を指令す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】
前記溶接開始指令後、前記ロボットが前記予め設定された距離を移動するまでに前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して前記アーク発生確認信号が入信しない場合は、
前記ロボット制御装置は前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットに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】
前記溶接開始指令後、前記ロボットが前記予め設定された距離を移動するまでに前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して前記アーク発生確認信号が入信しない場合は、
前記ロボット制御装置は前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットを前記溶接開始点に移動させ再度前記溶接電源に対して溶接開始を指令する一連の処理を前記アーク発生確認信号が入信するまで繰り返し、繰り返し回数が予め設定された回数に到達すると前記ロボットを前記溶接開始点に移動させた後、外部にアラームを発することを特徴とする請求項２記載の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した溶接予定線および溶接速度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6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。
従来の制御方法のフローチャートを図５に示す。
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に対し、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。
以上のように、従来は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に、ロボット1は溶接予定線に従って移動を開始していた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【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】
【０００４】
ここで、従来の技術における動作指令、実際のロボット位置、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に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。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へ送出する。ロボット制御装置はアーク発生応答を受信後、ロボットに対し溶接線に従って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従った移動を始める。
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、ロボットが動作せず、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。
【０００５】
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溶接システムの制御方法および溶接システム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】
【０００６】
本発明の請求項１記載の発明は、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した溶接予定線および溶接速度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、前記ロボット制御装置は、前記ロボットに対して溶接開始点へ向かう動作指令の送出を完了した時点で前記溶接電源に対して溶接開始を指令し、前記溶接開始指令直後に前記ロボットを前記溶接速度より小さい移動速度で前記溶接予定線に従って移動させ、前記溶接開始指令後、前記ロボットが予め設定された距離を移動するまでに、前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して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速度を前記溶接速度に変更することを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記溶接開始指令後、前記ロボットが前記予め設定された距離を移動するまでに前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して前記アーク発生確認信号が入信しない場合は、前記ロボット制御装置は前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットを前記溶接開始点に移動させ再度前記溶接電源に対して溶接開始を指令することを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記溶接開始指令後、前記ロボットが前記予め設定された距離を移動するまでに前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して前記アーク発生確認信号が入信しない場合は、前記ロボット制御装置は前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットに移動を継続させることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記溶接開始指令後、前記ロボットが前記予め設定された距離を移動するまでに前記溶接電源から前記ロボット制御装置に対して前記アーク発生確認信号が入信しない場合は、前記ロボット制御装置は前記溶接電源に溶接終了を指令し、前記ロボットを前記溶接開始点に移動させ再度前記溶接電源に対して溶接開始を指令する一連の処理を前記アーク発生確認信号が入信するまで繰り返し、繰り返し回数が予め設定された回数に到達すると前記ロボットを前記溶接開始点に移動させた後、外部にアラームを発することを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、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した溶接予定線および溶接速度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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるとロボットが溶接開始点で無駄な停止を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いるにも関わらずロボットが停止しているということがないので、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ら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】
【０００８】
本発明を図に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【０００９】
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）〜（d）は本発明の制御方法に関わるロボット作業プログラムのパターン例（一部）を示す。  図２の行S1は図１のB2に対応し、行S2は図１のB3、B5に対応する。
【００１０】
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。
ロボットが溶接開始点に到着（B1）すると、ロボット制御装置は図２の行S1を認識して溶接開始指令を溶接電源に出力する。続いてロボット制御装置は図２の行S2を認識し、教示された軌跡（以降、溶接予定線という）および速度（以降、溶接速度という）に従って教示された位置へ移動を開始する（B3）。
ロボットが溶接予定線に従って移動を開始するとロボット制御装置は溶接電源からアーク発生確認信号が出力されているか確認を開始する（B4）。
ここでアーク発生確認信号の受信を確認する時間（図２におけるＴ）は図２（a）に示すように命令の付加項目として設定しておくか、図２（b）に示すようにファイルとして登録しておく。
図２（a）は、行S1の「T=0.5」にてＴを０．５秒としている例である。図２（b）は、行S1の「tfile(1)」にてＴを設定している例である。この場合はファイルtfile(1)内の値によってＴが決まる。
またロボット制御装置の記憶領域（図示せず）にパラメータとして設定しておく方法もある。以降、Ｔをアーク発生確認時間という。
【００１１】
溶接電源はその内部の検出器（図示せず）によって溶接電圧を検出し、検出された溶接電圧が所定の値を越えた時、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時間内に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）、以降溶接予定線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。
【００１２】
アーク発生確認時間を経過してもアーク発生確認信号を認識しない場合、ロボット制御装置は溶接終了の指令を出力し（B7）、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（B8）。ロボットは溶接開始点に移動し（B1）、再び溶接電源に溶接開始指令を出力する。その後ロボットは再び溶接予定線上の移動を開始して、前回と同様に所定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。
アーク発生確認時間を経過してもアーク発生確認信号を認識しない場合はその回数ｎ（ｎは０以上の整数）をカウント（B9）しておき、その回数が設定された値（Ｎ：Ｎは正の整数）に到達するとロボットは溶接開始点へ移動し(B10)、ロボット制御装置は外部に対しアラームを出力して停止する（B11、B12）。
【００１３】
また、アーク発生確認時間を経過してもアーク発生確認信号を認識しない場合にリトライせず、溶接終了の指令を出力し、ロボットはそのまま溶接予定線上の移動を継続させてもよい。これは、図１のフローチャートのB7からB5への点線部分にあたる。
【００１４】
本発明の制御方法における動作指令、実際のロボット位置、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３に示す。以下、図２（a）を例にとり図３との対応について説明する。
ロボット制御装置は、時刻ｔ１で溶接開始点に到達したと認識するとともに、図２（a）行S1を認識し、溶接開始指令を溶接電源に出力する。この後、ロボット制御装置は図２（a）行S2を認識し溶接予定線上の移動指令を送出する。時刻ｔ２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ｔ３で検出された溶接電圧が所定の値を越えていれば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時刻ｔ４でアーク発生確認信号の受信を確認する。時刻ｔ１から時刻ｔ４までの時間が設定されたアーク発生確認時間であり図２（a）または図２（b）の行S1における設定時間に対応する。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】
【００１５】
本発明の第２実施例の制御方法を説明する。
ロボットが溶接開始点に到着（B1）すると、ロボット制御装置は図２の行S1を認識して溶接開始指令を溶接電源に出力する。続いてロボット制御装置は図２の行S2を認識し、教示された軌跡（以降、溶接予定線という）および速度（以降、溶接速度という）に従って教示された位置へ移動を開始する（B3）。
ロボットが溶接予定線に従って移動を開始するとロボット制御装置は溶接電源からアーク発生確認信号が溶接電源から出力されているか確認を開始する（B4）。
ここでアーク発生確認信号の受信を確認する間のロボットの移動距離（図２におけるＬ）は図２（c）に示すように命令の付加項目として設定しておくか、図２（d）に示すようにファイルとして登録しておく。
図２（c）は、行S1の「L=10」にてＬを１０ｍｍとしている例である。図２（d）は、行S1の「lfile(1)」にてＬを設定している例である。この場合はファイルlfile(1)内の値によってＬが決まる。
またロボット制御装置の記憶領域（図示せず）にパラメータとして設定しておく方法もある。以降、Ｌをアーク発生確認距離という。
【００１６】
溶接電源はその内部の検出器（図示せず）によって溶接電圧を検出し、検出された溶接電圧が所定の値を越えた時、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距離を移動中に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）、以降溶接予定線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。
【００１７】
アーク発生確認距離を越えてもアーク発生確認信号を認識しない場合、ロボット制御装置は溶接終了の指令を出力し（B7）、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（B8）。ロボットは溶接開始点に移動し（B1）、再び溶接電源に溶接開始指令を出力する。その後ロボットは再び溶接予定線上の移動を開始して、前回と同様に所定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。
アーク発生確認距離を越えてもアーク発生確認信号を認識しない場合はその回数ｎ（ｎは０以上の整数）をカウント（B9）しておき、その回数が設定された値（Ｎ：Ｎは正の整数）に到達するとロボットは溶接開始点へ移動し（B10）、ロボット制御装置は外部に対しアラームを出力して停止する（B11、12）。
【００１８】
また、アーク発生確認距離を越えてもアーク発生確認信号を認識しない場合にリトライせず、溶接終了の指令を出力し、ロボットはそのまま溶接予定線上の移動を継続させてもよい。これは、図１のフローチャートのB7からB5への点線部分にあたる。
【００１９】
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を図３に示す。以下、図２（c）を例にとり図３との対応について説明する。
ロボット制御装置は、時刻ｔ１で溶接開始点に到達したと認識するとともに、図２（c）行S1を認識し、溶接開始指令を溶接電源に出力する。この後、ロボット制御装置は図２（c）行S2を認識し溶接予定線上の移動指令を送出する。時刻ｔ２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ｔ３で検出された溶接電圧が所定の値を越えていれば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時刻ｔ４でアーク発生確認信号の受信を確認する。
時刻ｔ１から時刻ｔ４までの時間が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り図２（c）または図２（d）の行S1における設定距離に対応する。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。
【００２０】
以上の説明では、ロボットは溶接開始点に到達後、予め指定された溶接速度で移動したが、溶接開始指令直後に溶接速度より小さい速度で移動することでアーク発生確認距離の移動に要する時間を長くしてもよい。こうすることで、アークが発生しないことによるリトライ回数ｎがカウントアップする回数が減少し、アラームを発生しにくくすることが可能である。
この場合、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を確認すると、ロボットの移動速度を教示時の溶接速度へ戻して溶接予定線の移動を継続する。
【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】本発明の制御方法を示すフローチャート
【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の例
【図３】本発明の制御方法のタイミングチャート
【図４】従来技術、本発明共通の溶接システムの構成図
【図５】従来技術のフローチャート
【図６】従来技術のタイミングチャート
【符号の説明】
【００２３】
1  ロボット
2  トーチ
3  溶接電源
4  ワイヤ
5  ロボット制御装置
6  送給装置
100  ワーク
101  冶具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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