(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチから繰出されるワイヤと溶接継手との間にアークを発生させて、複数の溶接継手からなるワークにおける溶接継手の溶接を順次行う溶接ロボット装置の自動運転方法において、
溶接ロボットの再生動作中に、溶接倣い異常、ノズル接触異常、前記アークの消滅を表すアーク異常のうちの何れかの異常が発生したときに再生動作を中断し、
前記何れかの異常が、溶接中に発生した溶接倣い異常、溶接中若しくはタッチセンシング中に発生したノズル接触異常、又は溶接中に発生したアーク異常であれば、前記何れかの異常の発生個所に続く溶接継手の有無を判定し、
前記何れかの異常の発生個所に続く溶接継手があると判定した場合に、前記何れかの異常の発生位置から退避し、前記溶接トーチのノズル内に付着した付着物の除去又は前記溶接トーチのノズルの交換を実施し、その後に前記何れかの異常が発生した前記溶接継手の次の溶接継手を再生動作することを特徴とする溶接ロボット装置の自動運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生動作中の異常発生後に次の溶接継手の再生動作を行う溶接ロボット装置の自動運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図３に示すように、レーザ加工中での加工異常検出時にレーザ加工を中断する（ステップＳ３）と共に、加工異常発生位置を記憶し（ステップＳ４）、レーザ加工ヘッドを所定距離リトラクト後（ステップＳ５）、加工異常中断まで実行してきた加工パスに沿って加工ヘッドを所定距離逆行させ（ステップＳ６）、再び加工異常中断位置まで実行してきた加工パスに沿って順行し（ステップＳ９）、加工異常発生位置前で再度加工異常の再発後、同様な動作を所定回数リトライ処理を行っても加工異常が再発する場合（ステップＳ１１）、次の加工ブロックにスキップする（ステップＳ１２）レーザ加工再開方法が知られている（特開平６−２０２７２２号公報）。
【０００３】
この従来方法では、加工異常の発生した加工ブロックを所定回数リトライ加工し、同様な加工異常の発生がない場合には、残りの未加工部分が確実にレーザ加工でき、所定回数リトライ処理加工しても加工異常が発生した場合には、次の加工ブロックにスキップさせて加工異常の発生毎異常の発生要因解除にオペレータを介在させめることなく、レーザ加工の無人運転ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来方法では、所定回数のリトライ処理加工後に次の加工ブロックにスキップしても加工異常原因が解消されておらず、スキップした次の加工ブロックでも同様な加工異常を再発する可能性があり、最悪、未加工の加工ブロックが数多く発生してしまうとの問題がある。また、従来方法では、加工異常の発生毎異常の発生要因解除にオペレータを介在させめることなく、次の加工ブロックにスキップして加工を継続させることができるものの、後工程での補修作業が多大な時間を要することになってしまうとの問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、溶接異常発生後の想定原因を解消後にスキップした次の溶接継手を再生動作して、溶接異常の再発を未然に防ぐとともに、補修作業を削減する溶接ロボット装置の自動運転方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する、本発明の請求項１は、溶接トーチから繰出されるワイヤと溶接継手との間にアークを発生させて、複数の溶接継手からなるワークにおける溶接継手の溶接を順次行う溶接ロボット装置の自動運転方法において、溶接ロボットの再生動作中に、溶接倣い異常、ノズル接触異常、前記アークの消滅を表すアーク異常のうちの何れかの異常が発生したときに再生動作を中断し、前記何れかの異常が、溶接中に発生した溶接倣い異常、溶接中若しくはタッチセンシング中に発生したノズル接触異常、又は溶接中に発生したアーク異常であれば、前記何れかの異常の発生個所に続く溶接継手の有無を判定し、前記何れかの異常の発生個所に続く溶接継手があると判定した場合に、前記何れかの異常の発生位置から退避し、前記溶接トーチのノズル内に付着した付着物の除去又は前記溶接トーチのノズルの交換を実施し、その後に前記何れかの異常が発生した前記溶接継手の次の溶接継手を再生動作することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図２に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る溶接ロボット装置は、図１に示すように、溶接電源１０と、溶接トーチ１１のノズル清掃装置２０と、ロボット本体３０と、このロボット本体３０のロボット制御装置４０とからなっている。なお、溶接ロボット装置には、図示省略のワーク（以下、ワークと略する。）の各溶接継手をロボット本体３０の動作範囲に、かつ適正な溶接姿勢に位置決めするポジショナやロボット本体３０の動作範囲を拡大するロボット本体移動・上下装置も含めても良い。
【０００８】
溶接電源１０は、例えば、炭酸ガスシールド消耗電極溶接方式のもので、ロボット制御装置４０の後述する溶接電源制御部８１からの溶接開始・終了指令や溶接電流・電圧の溶接条件指令等を受け、この溶接溶接条件指令の溶接電力をロボット本体３０の図示省略の手首部先端（以下、手首部先端と略する。）に設けられた溶接トーチ１１とワークとに供給するようになっている。また、溶接電源１０は、溶接中の溶接電流を検知してロボット制御装置４０の後述する溶接電源制御部８１へ溶接電流検知信号（ＷＣＲ）を送信するようになっている。また、溶接電源１０はセンシング電源を兼用するようになっている。なお、溶接トーチ１１から繰出される図示省略のワイヤ（以下、ワイヤと略する。）は図示省略のワイヤ送給装置から供給され、ワイヤとワーク間で発生するアークをシールドする炭酸ガス等は図示省略の炭酸ガス供給装置から溶接トーチ１１に供給されるようになっている。
【０００９】
ノズル清掃装置２０は、溶接トーチ１１のトーチノズル（以下、トーチノズルと略する。）内に付着した図示省略のスパッタ等（以下、スパッタ等と略する。）を除去するもので、例えば、ロボット本体３０の動作範囲内に設置されている。また、ノズル清掃装置２０は、ロボット制御装置４０の後述するノズル清掃装置制御部８２からの清掃開始・終了指令等を受け、溶接トーチ１１が図示省略の清掃状態に位置決めされると清掃動作を行い、トーチノズル内に付着したスパッタ等を除去するようになっている。
【００１０】
ロボット本体３０は、例えば、６軸の垂直多関節型のもので、図示省略の各アーム（以下、各アームと略する。）を揺動等させる図示省略の直流モータと位置検出器が設けられているとともに、手首部先端に溶接トーチ１１が設けられている。また、ロボット本体３０は、ロボット制御装置４０の後述するロボット本体制御装置７０からの位置制御信号を受けて各アームが動作され、溶接トーチ１１先端を教示データに基づいて再生動作するようになっている。なお、再生動作とは、図示省略の溶接継手（以下、溶接継手と略する。）の溶接開始位置でのタッチセンシング、溶接継手の溶接、ロボット本体３０のエアーカット等を含むものである。
【００１１】
ロボット制御装置４０は、演算処理装置５０と、記憶装置６０と、ロボット本体３０の各アームを位置制御するロボット本体制御装置７０と、溶接電源１０やルズル清掃装置２０等の外部制御装置８０と、入力装置９０などからなっている。
【００１２】
演算処理装置５０は、ロボット本体３０を動作演算処理するロボット動作演算処理部５１と、外部装置演算処理部５４とからなっている。
【００１３】
ロボット動作演算処理部５１は、例えば動作演算処理部５２と、異常演算処理部５３とからなっている。
【００１４】
動作演算処理部５２は、例えば、入力装置９０から指令、記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６１に記憶された教示プログラムデータによりロボット本体制御装置７０を介してロボット本体３０の各アームを各軸動作もしくは再生動作させる演算処理するようになっている。また、動作演算処理部５２は、記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６１に記憶された教示プログラムデータにより外部制御部８０を介して溶接電源１０およびノズル清掃装置２０の動作を演算処理するようになっている。上記の教示プログラムデータには、異常発生後の退避プログラム、退避位置からのノズル清掃プログラムおよび退避位置への逆行プログラムとが含まれる。
【００１５】
また、動作演算処理部５２は、異常演算処理部５３からの一時停止指令によりロボット本体制御装置７０を介してロボット本体３０の再生動作を一時停止させる演算処理をするとともに、異常発生した溶接継手の溶接線データに続く溶接継手の溶接線データがあるかを演算するようになっている。そして、動作演算処理部５２は、異常演算処理部５３からの指令によりロボット本体制御装置７０を介して記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６１に記憶された異常発生後の退避プログラム、退避位置からのノズル清掃プログラム、退避位置への逆行プログラムおよび次の溶接継手動作プログラム順にロボット本体３０の再生動作を継続させる演算処理するようになっている。なお、動作演算処理部５２は、異常演算処理部５３からの再生動作終了の指令によりロボット本体制御装置７０を介してロボット本体３０の再生動作を終了するようになっている。
【００１６】
異常演算処理部５３は、外部制御装置８０である後述の溶接異常検知制御部８３からの各種異常検知信号を受け、ロボット本体３０の再生動作を一時的に停止させる一時停止指令を動作演算処理部５２に出力するようになっている。また、異常演算処理部５３は、受信した各種異常検知信号が後述するスキップ条件記憶部６２に記憶されたスキップ条件に合致するかを判定演算するようになっている。また、異常演算処理部５３は、判定演算の結果が合致すれば、動作演算処理部５２に一時停止した溶接継手を再生動作していた溶接線を確認する確認指令を出力し、異常発生した溶接線に続く溶接線があるかの演算結果を受信するようになっている。また、異常演算処理部５３は、継続する溶接線があるとの演算結果を受信し、動作演算処理部５２に記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６１に記憶された異常発生後の退避プログラム、退避位置からのノズル清掃プログラムおよび退避位置への逆行プログラムの順にロボット本体３０を再生動作させる指令を出力するようになっている。なお、異常演算処理部５３は、スキップ条件に不合致の判定演算結果および異常発生の溶接線に続く溶接線の無い演算結果となれば、動作演算処理部５２に再生動作終了の指令を出力するようになっている。
【００１７】
外部装置演外部装置演算部算部５２は、動作演算処理部５２からの指令により記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６１に記憶された各教示プログラムデータ内の溶接関連のデータを外部制御８０の後述する溶接電源制御部８１を介して溶接電源１０の動作を制御するようになっている。また、外部装置演算処理部５４は、動作演算処理部５２からの指令により記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６１に記憶された各教示プログラムデータ内のノズル清掃関連のデータを外部制御８０の後述するノズル清掃装置制御部８２を介してノズル清掃装置２０の動作を制御するようになっている。
【００１８】
記憶装置６０は、教示プログラム等を記憶する教示プログラム記憶部６１と、スキップ条件記憶部６２と、各種演算等の一時記憶部６３等からなっている。
【００１９】
教示プログラム記憶部６１は、オペレータが入力装置９０により教示入力した作業対象各ワーク毎の教示プログラムデータを記憶するようになっている。また、教示プログラム記憶部６１は、異常発生後の退避プログラム、退避位置からのノズル清掃プログラムおよび退避位置への逆行プログラムとを記憶するようになっている。
【００２０】
スキップ条件記憶部６２は、オペレータが入力装置９０により教示入力したスキップ条件、すなわち、「溶接倣い異常」発生時でのスキップ条件である「溶接中」、「ノズル接触異常」発生時の「溶接中」と「タッチセンシング中」および「アーク異常」発生時の「溶接中」を記憶するようになっている。
【００２１】
一時記憶部６３は、動作演算処理部５２や異常演算処理部５３等が演算する各種演算等の元データを一時的に記憶するようになっている。
【００２２】
ロボット本体制御装置７０は、入力装置９０から指令、動作演算処理部５２から送出される教示プログラムデータによりロボット本体３０の各アームを各軸動作もしくは再生動作制御するようになっている。また、動作演算処理部５２から送信される一時停止指令によりロボット本体３０の再生動作を一時停止制御するとともに、解除指令によりロボット本体３０の再生動作を継続制御するようになっている。
【００２３】
外部制御装置８０は、溶接電源制御部８１と、ノズル清掃装置制御部８２と、溶接異常検知制御部８３等からなっている。
溶接電源制御部８１は、動作演算処理部５２からの指令により教示プログラム記憶部６１に記憶された教示プログラムデータ内の溶接電源１０の作動開始・停止指令により溶接電源１０を作動・停止制御をするとともに、溶接電流、電圧指データにより溶接トーチ１１に印加する溶接電流・電圧とワイヤ送給量とを制御するようになっている。
【００２４】
ノズル清掃装置制御部８２は、動作演算処理部５２からの指令により教示プログラム記憶部６１に記憶された教示プログラムデータ内のノズル清掃装置２０の作動開始・停止指令によりノズル清掃装置２０を作動・停止制御するようになっている。
【００２５】
溶接異常検知制御部８３は、溶接倣い異常検知制御部８４と、ノズル接触検知制御部８５と、アーク異常検知制御部８６等からなっている。
【００２６】
溶接倣い異常検知制御部８４は、図示省略のアークセンサ倣い制御部からのアーク倣い許容追随範囲を逸脱したときに送信される「溶接倣い異常」の信号を受け、異常演算処理部５３に「溶接倣い異常」の発生信号を送信するようになっている。この「溶接倣い異常」の本来の発生要因は、教示した該当溶接継手の溶接線がアーク倣い許容追随範囲を逸脱するほど溶接継手の構成部材に組立て誤差があることによる。一方、「溶接倣い異常」のその他の発生原因は、溶接中に溶接トーチ１１のトーチノズル内に付着しつづけるスパッタ等の付着によってシールドガスの流れが阻害されることによりシールド性が損なわれ、アークセンサ倣い制御での検出溶接電流が変動してアーク倣い許容追随範囲が逸脱されることにある。すなわち、溶接倣い異常の異常想定要因は溶接トーチ１１のトーチノズル内への多量なスパッタ等の付着にある。
【００２７】
ノズル接触検知制御部８５は、図示省略のトーチノズル接触検知部からの送信されるワークと溶接トーチ１１のトーチノズルとの接触を感知した「ノズル接触送異常」の信号を受け、異常演算処理部５３に「ノズル接触異常」の発生信号を送信するようになっている。この「ノズル接触異常」の本来の発生要因は、教示時およびタツチセンシング等のセンシング時を除く再生動作時に溶接トーチ１１のトーチノズルがワークとに接触することによる。一方、「ノズル接触異常」のその他の発生要因は、溶接トーチ１１のトーチノズルとワークとにトーチノズル接触感知電源から電圧が印加され、溶接中に溶接トーチ１１のトーチノズル内に付着しつづけるスパッタ等によって溶接トーチ１１のトーチノズルと図示省略のチップ（以下、チツプと略する。）との間が導通すると、印加電圧とアーク電圧との差が低くなり、図示省略のトーチノズル接触検知部はトーチノズルがワークと接触したと誤検知してしまうことにある。
【００２８】
また、他の一つの発生要因は、溶接トーチ１１とワークとに溶接電源１０を兼用したセンシング電源から電圧が印加され、タッチセンシング中に溶接トーチ１１のトーチノズル内に付着しつづけるスパッタ等によって溶接トーチ１１のトーチノズルとチップとの間が導通すると、センシング電圧が低くなり、図示省略のトーチノズル接触検知部はトーチノズルがワークと接触したと誤検知してしまうことにある。すなわち、「ノズル接触異常」の両異常想定要因は溶接トーチ１１のトーチノズル内への多量なスパッタ等の付着にある。
【００２９】
アーク異常検知制御部８６は、溶接中に溶接電源１０から送信される溶接電流検知信号（ＷＣＲ）がアーク異常設定時間内に受信しないと「アーク異常」と検知し、異常演算処理部５３に「アーク異常」の発生信号を送信するようになっている。この「アーク異常」の本来の発生要因は、溶接中に何らかの要因によってアーク切れが発生することによる。一方、「アーク異常」のその他の発生要因は、溶接中に溶接トーチ１１のトーチノズル内に付着しつづけるスパッタ等の付着によってシールドガスの流れが阻害されてシールド性が損なわれ、最悪、アーク消滅となって溶接電源１０がフィードバック制御用に検出の検出溶接電流が変動して溶接電源１０からのＷＣＲ信号を受信できないことにある。すなわち、「アーク異常」の異常想定要因は溶接トーチ１１のトーチノズル内への多量なスパッタ等の付着にある。
【００３０】
入力装置９０は、例えば、教示ペンダントであり、この入力装置９０によりオペレータがロボット本体３０の各アームを各軸動作入力するとともに、各ワークの教示動作を教示操作できるようになっている。また、オペレータがスキップ条件等、すなわち、「溶接倣い異常」発生時でのスキップ条件である「溶接中」、「ノズル接触異常」発生時の「溶接中」と「タッチセンシング中」および「アーク異常」発生時の「溶接中」を入力設定するようになっている。また、異常発生後の退避プログラム、退避位置からのノズル清掃プログラムおよび退避位置への逆行プログラムが教示操作される。
【００３１】
次に、このような構成の溶接ロボット装置による運転方法を説明する。
【００３２】
この溶接ロボット装置を運転するには、図３に示すように、予めオペレータにより異常の内スキップする対象の異常（「アーク異常」や「ノズル接触異常」等）が設定され（Ｓ２）、複数の溶接継手からなるワークが所定位置にセットされると、このワークを再生動作する各溶接継手の溶接開始位置をタッチセンシセングを含んだ教示プログラムが設定される（Ｓ３）。続いて、オペレータにより溶接作業開始のスタート操作されると、待機中のロボット本体３０が教示プログラムに従って最初の溶接継手の溶接開始位置でタッチセンシングして適切な溶接開始位置をセンシング後、順次その他の溶接継手を同様にタッチセンシグしていく（Ｓ４）。
【００３３】
そして、第３番目の溶接継手のタッチセンシング中に外部制御部８０のノズル接触検知制御部８５から「ノズル接触異常」が出力されると（Ｓ５）、この「ノズル接触異常」の信号が異常演算処理部５３に入力され、動作演算処理部５２からの一時停止指令によってロボット本体３０が一時停止させられるとともに、外部制御装置８０の溶接電源制御部８１を介して溶接電源１０が停止させられタッチセンシングが中断される（Ｓ６）。
【００３４】
また、第３番目の溶接継手の溶接中に外部制御部８０のアーク異常検知制御部８６から「アーク異常」が出力された場合、この「アーク異常」の信号が異常演算処理部５３に入力され、以降、上記の「ノズル接触異常」と同様に処理される。そして、それ以降の処理は「アーク異常」発生の処理として説明する。
【００３５】
そして、異常演算処理部５３によつて「アーク異常」がスキップ条件に合致するか判定され（Ｓ７）、判定の結果、「アーク異常」がスキップ条件に合致すると、動作演算処理部５２によって教示プログラムデータから第３番目の溶接継手が続く第４番目の溶接継手があるかが判定され（Ｓ８）、予め作成して記憶されている記憶装置６０の教示プログラム記憶部６１からの退避教示プログラムによってロボット本体３０を退避させる（Ｓ９）。
【００３６】
退避位置からロボット本体３０を動作させ、教示プログラム記憶部６１からのノズル清掃プログラムによって溶接トーチ１１をノズル清掃装置２０の図示省略のノズル清掃位置に位置決めするとともに、ノズル清掃装置制御部８２の指令によってノズル清掃装置２０を作動させて溶接トーチ１１のトーチノズル内に付着したスパッタ等を除去するノズル清掃が行われ（Ｓ１０）、記憶装置６０の教示プログラム記憶部６１からの逆行プログラムによってロボット本体３０を退避位置へ移動させる。
【００３７】
再度、動作演算処理部５２からの指令によって同じ教示プログラムの第４番目の溶接継手から順次その他の溶接継手をタッチセンシングするとともに、溶接していく（Ｓ１１）。この際、溶接トーチ１１のトーチノズル内にスパッタ等が除去された状態でタッチセンシングするとともに、溶接されるので、以後の溶接継手でのスパッタ付着等による「アーク異常」の発生が未然に防ぐことができる。また、「溶接倣い異常」が発生した場合、以後の溶接継手でのスパッタ等の付着による「溶接倣い異常」の発生が未然に防ぐことができる。
【００３８】
さらに、ノズル接触異常が発生した場合、以後の溶接継手の溶接開始位置でのスパッタ等の付着による「ノズル接触異常」の発生が未然に防ぐことができるとともに、上記の「アーク異常」や「溶接倣い異常」の場合に既溶接部が不良溶接部となってしまい、以後の補修作業での不良溶接部をガウジング等作業を行う手間が掛かるのに対し、「ノズル接触異常」が発生した場合では、不良溶接部が無いので補修作業が容易にできる。
【００３９】
そして、全ての溶接継手の溶接が完了し（Ｓ１２）、溶接済みのワークが所定位置から除去され、次のワークがセットされる。そして、溶接作業が完了したワークが次の補修作業工程に廻され、未溶接部がある第３番目の溶接継手のみが補修され、補修作業の削減を図ることができる。
【００４０】
上述の実施の形態では、図示省略の清掃状態に位置決めされた溶接トーチ１１のトーチノズルを清掃動作するノズル清掃装置２０であるが、使用したトーチノズルもしくはチップを溶接トーチ１１から取り外し、新品または清掃済みのトーチノズルもしくはチップを交換するノズル清掃装置でも良い。このようなノズル清掃装置であれば、完全にトーチノズルと溶接チップにスパッタ等の付着が無く、以降の溶接でのスパッタ等の付着による異常発生を極力なくすことができる。
【００４１】
また、上述の実施の形態では、オペレータが各ワークの教示プログラムデータやスキップ条件等を入力装置９０によって教示する形態としたが、この入力装置９０に変えて別途コンピュータ等の例えばパソコンを利用したオフライン教示装置を用いた形態でも良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明は、溶接トーチから繰出されるワイヤと溶接継手との間にアークを発生させて、複数の溶接継手からなるワークにおける溶接継手の溶接を順次行う溶接ロボット装置の自動運転方法において、溶接ロボットの再生動作中に、溶接倣い異常、ノズル接触異常、前記アークの消滅を表すアーク異常のうちの何れかの異常が発生したときに再生動作を中断し、前記何れかの異常が、溶接中に発生した溶接倣い異常、溶接中若しくはタッチセンシング中に発生したノズル接触異常、又は溶接中に発生したアーク異常であれば、前記何れかの異常の発生個所に続く溶接継手の有無を判定し、前記何れかの異常の発生個所に続く溶接継手があると判定した場合に、前記何れかの異常の発生位置から退避し、前記溶接トーチのノズル内に付着した付着物の除去又は前記溶接トーチのノズルの交換を実施し、その後に前記何れかの異常が発生した前記溶接継手の次の溶接継手を再生動作するもので、溶接異常発生後に想定原因を解消後スキップした次の溶接継手を溶接実行することにより、溶接異常の再発を未然に防げるとともに、補修作業を削減する溶接ロボット装置の自動運転方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる溶接ロボット装置の制御ブロック図である。
【図２】溶接ロボット装置の自動運転方法を説明するフローチャート図である。
【図３】従来のレーザ加工再開方法を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
１０   溶接電源
１１   溶接トーチ
２０   ノズル清掃装置
３０   ロボット本体
５２   動作演算処理部
５３   異常演算処理部
６２   スキップ条件記憶部
８３   溶接倣い異常検知制御部
８５   ノズル接触検知制御部
８６   アーク異常検知制御部
Ｓ５   異常発生
Ｓ６   再生動作中断
Ｓ７   所定異常の判定
Ｓ８   継続溶接継手の判定
Ｓ９   退避
Ｓ１１ 次の溶接継手の再生動作
【図１】
0004758019.tif 000002
【図２】
0004758019.tif 000003
【図３】
0004758019.tif 000004