(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接継手の開先情報に応じて、溶接条件を決定する自動溶接装置の溶接条件補正方法において、
余盛り高さが所定範囲内にあるときに、余盛り高さが同所定範囲の上限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、
余盛り高さが前記所定範囲内にあるときに、余盛り高さが前記所定範囲の下限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件よりもより入熱が小さくなるように補正することを特徴とする自動溶接装置の溶接条件補正方法。
【請求項２】
前記開先情報が、ギャップ量又は開先面積であることを特徴とする請求項１に記載の自動溶接装置の溶接条件補正方法。
【請求項３】
溶接継手の断面形状を計測する計測手段の計測データに基づいて開先情報を取得する開先情報取得手段と、前記開先情報に基づいて溶接条件を演算する演算手段を備え、該溶接条件によりマニピュレータに設けられた溶接トーチにて溶接を行う自動溶接装置において、
前記マニピュレータに支持されるとともに前記溶接トーチにより溶接が行われて形成されたビードの形状を取得する形状取得手段と、
前記形状取得手段の取得データに基づいて前記ビードの余盛り高さを算出する余盛り高さ算出手段と、
前記余盛り高さが所定範囲内にあるときに、余盛り高さが同所定範囲の上限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、前記余盛り高さが前記所定範囲内にあるときに、余盛り高さが前記所定範囲の下限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件を入熱がより小さくなるように補正する補正手段を備えたことを特徴とする自動溶接装置。
【請求項４】
前記開先情報が、ギャップ量又は開先面積であることを特徴とする請求項３に記載の自動溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動溶接装置の溶接条件補正方法及び自動溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザセンサ倣い技術を実現するアーク溶接ロボットのシステムでは、図７に示すように、マニピュレータＭの自由端に溶接トーチ５０とレーザセンサＬＳとが設けられている。そして、溶接トーチ５０よりも先行するレーザセンサＬＳが取得した測距データに基づきレーザセンサ制御装置ＬＵは画像解析を行う。そして、レーザセンサ制御装置ＬＵは、画像解析により開先の特徴点や物理量（開先に応じたギャップ量、開先角度、開先面積等）を含む開先情報を取得し、得られた特徴点をつなぎ合わせることにより溶接トーチ５０の３次元軌道を生成するようにしている。
【０００３】
ここで、求められた３次元軌道において、その接線ベクトルが進行方向ベクトルと定義される。レーザセンサ制御装置ＬＵは、開先情報（すなわち、前記特徴点と物理量）に対して、開先内にある特徴線を基準角度と定義して基準角度に対する目標相対角度を与えることにより、進行方向ベクトルとあわせて、開先に対する溶接トーチ５０の目標姿勢を生成するようにしている。
【０００４】
例えば、図８は、重ね継手に対してレーザセンサＬＳにてサンプリングした測距データに基づいて画像解析を行った場合の開先情報を示している。重ね継手の場合、図８に示すように上板（図示しない）の端角となるポイントが特徴点となる。この場合、特徴点の通過する開先法線を基準角度にし、該基準角度に対する目標相対角度を与えることにより、進行方向ベクトルとあわせて、開先に対する溶接トーチ５０の目標姿勢を生成することができる。
【０００５】
図９には、同じく重ね継手に対して得られた特徴点をつなぎ合わせることにより溶接トーチ５０の３次元軌道を生成した例である。
ところで、レーザセンサＬＳより得られた測距データに基づく開先情報だけでは、開先座標系に対する特徴点の位置・姿勢しか計算できない。そこで、ロボット制御装置ＲＣは、ロボット座標系における溶接トーチ５０の現在座標をレーザセンサ制御装置ＬＵに送信している。
【０００６】
レーザセンサ制御装置ＬＵは、受信した溶接トーチ５０のロボット座標系の現在座標、画像解析により取得された特徴点座標、予め付与されている速度（速度データ）により、ロボット座標系での目標位置（すなわち、目標座標）を演算し、ロボット制御装置ＲＣに返信する。
【０００７】
ロボット制御装置ＲＣでは、教示データから生成した補間点を、受信した前記目標位置（目標座標）と置き換えて、マニピュレータＭを動作させることにより倣いを行う。
さらに、レーザセンサ制御装置ＬＵでは、前記目標位置（目標座標）を求める過程で、ギャップ量、開先面積等の開先情報をリアルタイムで計算している。そこで、レーザセンサ制御装置ＬＵは目標位置（目標座標）の返信と併せて開先情報もロボット制御装置ＲＣに返信している。例えば、レーザセンサ制御装置ＬＵは図１０（ａ）の隅肉継ぎ手ではギャップ量Ｇを、図１０（ｂ）に示す突き合わせ継ぎ手ではギャップ量Ｇ及び開先面積を計算する。
【０００８】
ところで、レーザセンサＬＳを用いたアダプティブ溶接機能では、ロボット制御装置ＲＣは、予め設定したアダプティブ溶接条件テーブルを参照し、開先情報に応じて溶接電源ＷＰＳに指令する溶接条件（たとえば、溶接電流や溶接電圧）をリアルタイムに変更できる。例えば、表１には開先情報としてのギャップ量Ｇに応じて溶接条件の１つである溶接電流を変化させるアダプティブ溶接条件テーブルの一例を示す。この例では、ギャップ量Ｇに応じて溶接電流Ｉｓがステップ変化する。又、表２には、ギャップ量Ｇに応じて溶接電流を変化させるアダプティブ溶接条件テーブルの他の一例を示す。この例ではギャップ量Ｇが0.0mm〜3.0mmでは線形に溶接電流Ｉｓが変化する。
【０００９】
表１、２ともギャップ量Ｇが3.0mm以上になった場合には、電流を上限値で一定にするように設定されている。このような方法で適切なアダプティブ溶接条件テーブルを設定して、ギャップ量に応じて溶接条件をリアルタイムに変更することで、ギャップを埋めつつ所望の溶接施工を行うことができる。
【００１０】
【表１】
0005201890.tif 000002
【００１１】
【表２】
0005201890.tif 000003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
アダプティブ溶接は、中厚板（すなわち、板厚が概ね４ｍｍ以上のもの）溶接では有効な溶接である。しかし、板厚が薄くなると、開先のギャップを埋めるためにギャップ量や開先面積に比例して溶接電流（すなわち、指令電流）を増加させた場合、入熱が多くなりすぎ、溶け落ちが発生する場合があった。
【００１３】
本発明の目的は、アダプティブ溶接において、溶け落ちを防止することができる自動溶接装置の溶接条件補正方法及び自動溶接装置提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶接継手の開先情報に応じて、溶接条件を決定する自動溶接装置の溶接条件補正方法において、余盛り高さが所定範囲内にあるときに、余盛り高さが同所定範囲の上限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、余盛り高さが前記所定範囲内にあるときに、余盛り高さが前記所定範囲の下限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件よりもより入熱が小さくなるように補正することを特徴とする自動溶接装置の溶接条件補正方法を要旨とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１において、前記開先情報が、ギャップ量又は開先面積であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、溶接継手の断面形状を計測する計測手段の計測データに基づいて開先情報を取得する開先情報取得手段と、前記開先情報に基づいて溶接条件を演算する演算手段を備え、該溶接条件によりマニピュレータに設けられた溶接トーチにて溶接を行う自動溶接装置において、前記マニピュレータに支持されるとともに前記溶接トーチにより溶接が行われて形成されたビードの形状を取得する形状取得手段と、前記形状取得手段の取得データに基づいて前記ビードの余盛り高さを算出する余盛り高さ算出手段と、前記余盛り高さが所定範囲内にあるときに、余盛り高さが同所定範囲の上限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、前記余盛り高さが前記所定範囲内にあるときに、余盛り高さが前記所定範囲の下限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件を入熱がより小さくなるように補正する補正手段を備えたことを特徴とする自動溶接装置を要旨とするものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３において、前記開先情報が、ギャップ量又は開先面積であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明の方法によれば、ビードの余盛り高さが高くなるほど溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、ビードの余盛り高さが低くなるほど前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件を入熱がより小さくなるように補正するため、アダプティブ溶接において、溶け落ちを未然に防止することができる。すなわち、余盛り高さが所定範囲内にあるときに、余盛り高さが同所定範囲の上限に近づくにつれ、溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、余盛り高さが前記所定範囲の下限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件を入熱がより小さくなるように補正する。この結果、余盛り高さが所定範囲内にあるときに、アダプティブ溶接において、溶け落ちを未然に防止することができる。
【００１９】
請求項２の発明の方法によれば、開先情報が、ギャップ量又は開先面積とすることにより、ギャップ量又は開先面積により、溶接電流が決定され、この溶接電流を補正することにより、請求項１の効果を奏することができる。
【００２１】
請求項３の自動溶接装置によれば、ビードの余盛り高さが高くなるほど溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、ビードの余盛り高さが低くなるほど前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件を入熱がより小さくなるように補正するため、アダプティブ溶接において、未然に溶け落ちを防止することができる。すなわち、余盛り高さが所定範囲内にあるときに、余盛り高さが同所定範囲の上限に近づくにつれ、溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件に収束するように補正し、余盛り高さが前記所定範囲の下限に近づくにつれ、前記溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接条件を入熱がより小さくなるように補正する。この結果、請求項３の自動溶接装置では、余盛り高さが所定範囲内にあるときに、アダプティブ溶接において、溶け落ちを未然に防止することができる。
【００２２】
請求項４の自動溶接装置によれば、開先情報が、ギャップ量又は開先面積とすることにより、ギャップ量又は開先面積により、溶接電流が決定され、この溶接電流を補正することにより、請求項３の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の自動溶接装置の溶接条件補正方法及び自動溶接装置をアーク溶接ロボットの溶接条件補正方法及びアーク溶接ロボットの制御装置に具体化した一実施形態を図１〜６を参照して説明する。図１はアーク溶接ロボットの制御装置１０（以下、溶接ロボットの制御装置１０という）の構成を示すブロック図である。
【００２５】
溶接ロボットの制御装置１０は、ワーク（作業対象物）Ｗに対してアーク溶接を自動で行うように制御するものである。
溶接ロボットの制御装置１０は、溶接作業を行うマニピュレータＭと、マニピュレータＭを制御するロボット制御装置ＲＣと、ワークＷの形状を検出する計測手段としてのレーザセンサＬＳと、レーザセンサＬＳを制御するレーザセンサ制御装置ＬＵ等を備える。
【００２６】
又、ロボット制御装置ＲＣには、可搬式操作部としてのティーチペンダントＴＰが接続されている。ティーチペンダントＴＰは図示しないキーボード及び液晶ディスプレイが設けられている。前記キーボードにより各種の教示データがロボット制御装置ＲＣに入力される。
【００２７】
マニピュレータＭは、フロア等に固定されるベース部材１２と、複数の軸を介して連結された複数のアーム１３とを備える。最も先端側に位置するアーム１３の先端部には、作業ツールとしての溶接トーチ１４が設けられる。溶接トーチ１４は、溶加材としてのワイヤ１５を内装し、図示しない送給装置によって送り出されたワイヤ１５の先端とワークＷとの間にアークを発生させ、その熱でワイヤ１５を溶着させることによりワークＷに対して溶接を施す。アーム１３間には複数のモータ（図示しない）が配設されており、該モータの駆動によって溶接トーチ１４を前後左右に自在に移動できるように構成されている。なお、前後とは、溶接トーチ１４が溶接線に沿って進行する方向（すなわち、図１において、矢印で示す溶接進行方向）を前とし、その１８０度反対方向を後ろとする。又、左右とは進行する方向を人が向いたときを基準として、左右という。この溶接トーチ１４の前進方向と左右方向の移動によりウィービングが可能となっている。
【００２８】
ロボット制御装置ＲＣは、図３に示すようにコンピュータからなる。ロボット制御装置ＲＣはＣＰＵ（中央処理装置）２０や、マニピュレータＭを制御するための各種プログラムや、各種の開先形状に応じて用意された複数の画像解析プログラムを記憶する書換可能なＥＥＰＲＯＭ２１や、作業メモリとなるＲＡＭ２２や、各種データを記憶する書換可能な不揮発性メモリからなる記憶手段としての記憶部２３を備える。本実施形態では、ロボット制御装置ＲＣは、演算手段、補正手段に相当する。
【００２９】
記憶部２３は、第１記憶領域２３ａ、及び第２記憶領域２３ｂを有する。又、記憶部２３には、図示はしないが、前記キーボードにより入力された経路等の教示データを記憶する教示データ記憶領域も備えている。第１記憶領域２３ａは、前述した表２のアダプティブ溶接条件テーブルが記憶されている。なお、第１記憶領域２３ａには前述した表１のアダプティブ溶接条件テーブルが記憶されていてもよい。又、本実施形態では、説明の便宜上、突き合わせ継手を溶接する場合の例として表１，表２のようにギャップ量Ｇが増加すれば、溶接条件としての溶接電流Ｉｓが増加するように設定されたアダプティブ溶接条件テーブルを使用している。なお、表１のアダプティブ溶接条件テーブルでは、ギャップ量Ｇが増えると、溶接条件としての溶接電流Ｉｓがステップ状に増加し、表２のアダプティブ溶接条件テーブルではギャップ量Ｇが増えると、溶接電流Ｉｓがリニアに増加する。
【００３０】
第２記憶領域２３ｂは、後述するビード外観調整テーブル（表３参照）が記憶されている。ビード外観調整テーブルは、ビードの余盛り高さＣｖと、相対電流ＩＲとからなる。相対電流ＩＲは、溶接電流の補正値に相当する。
【００３１】
【表３】
0005201890.tif 000004
ビードの余盛り高さＣｖは図４に示すように、ワークＷに対して形成されるビードＢにおいて、ワークＷの任意の基準部位（図４の突き合わせ継ぎ手の例では、ワークＷの上面）からビードＢの頂点までの距離（すなわち、高さ）である。なお、ビードＢが基準部位よりも低くなって凹状となった場合には、ビードＢの余盛り高さＣｖは深さを含む。基準部位からのビードＢの頂点までの高さは＋値で示され、基準部位からビードＢの深さは−値で示される。撮像カメラ２５は、形状取得手段に相当する。
【００３２】
表３に示すビード外観調整テーブルは、余盛り高さＣｖが2.0mmより大きい場合は、相対電流ＩＲを０Ａとし、余盛り高さＣｖが1.0mmより大きく2.0mmまでの場合は相対電流ＩＲを−１０Ａとしている。又、ビード外観調整テーブルは、余盛り高さＣｖが0.0mmより大きく1.0mmまでの場合は相対電流ＩＲを−２０Ａとし、余盛り高さＣｖが0.0mmの場合は、相対電流ＩＲを−３０Ａとしている。このように、余盛り高さＣｖが、下限値0.0mmから上限値2.0mmmの範囲で、余盛り高さＣｖに応じてステップ状に変化するように溶接電流の補正値として相対電流ＩＲが設定されている。すなわち、余盛り高さＣｖが高くなるほど、補正値である相対電流ＩＲの絶対値は小さくなるように設定されている。又、余盛り高さＣｖが低くなるほど、相対電流ＩＲの絶対値は大きくなるように設定されている。
【００３３】
ギャップ量Ｇに応じてアダプティブ溶接条件テーブルから、溶接条件である溶接電流Ｉｓが算出された際に、（Ｉｓ＋ＩＲ）が演算されることにより溶接電流が補正される。なお、表３のビード外観調整テーブルで表わされている数値は、例示であって、これらの値に限定されるものではないが、要は、溶接する場合の種々の条件の下において、溶け落ちが生じないように試験等により得られた値をテーブル化しておけばよい。
【００３４】
例えば、余盛り高さＣｖの下限値を−の値を含むように適宜変更してもよいことは勿論のことである。
ロボット制御装置ＲＣは、前記モータを駆動制御することにより、予め設定された教示データである経路に沿って溶接トーチ１４を動作させる。又、ロボット制御装置ＲＣは、溶接電流及び溶接電圧といった溶接条件を溶接電源ＷＰＳに対して出力し、溶接電源ＷＰＳからパワーケーブルＰＫを通じて供給される電力によって溶接作業を行わせる。
【００３５】
レーザセンサＬＳは、レーザの発光及び受光によりワークＷまでの距離を測定する走査型のレーザセンサであり、溶接トーチ１４に搭載され、溶接トーチ１４が溶接線に沿って進行する方向（すなわち、図１の矢印で示す進行方向）側における開先開放（すなわち、未溶接部位）部位の距離を測定する。レーザセンサＬＳは、レーザをワークＷに向けて発光する発光部と、ワークＷで反射したレーザを受光する受光部等（ともに図示しない）を備える。前記発光部で発光されたレーザは、ワークＷで乱反射され、受光部で受光される。受光部は、例えばＣＣＤラインセンサにより構成されており、受光量分布の重心位置からワークＷまでの距離を測定するようにされている。
【００３６】
レーザセンサ制御装置ＬＵは、レーザセンサＬＳを駆動制御し、従来技術と同様に溶接トーチ１４の目標位置（目標座標）を求める過程で、測定される測距データ（距離情報）からギャップ量、開先面積、断面形状等の開先情報をリアルタイムで計算する。レーザセンサ制御装置ＬＵは目標位置（目標座標）の返信と併せて溶接継手の断面形状を含む開先情報もロボット制御装置ＲＣに返信する。
【００３７】
レーザセンサ制御装置ＬＵは、中央処理装置（ＣＰＵ）や、各種の開先形状に応じて用意された複数の画像解析プログラムや、各種データを記憶するメモリ等を備えるコンピュータからなる。レーザセンサ制御装置ＬＵは開先情報取得手段に相当する。
【００３８】
溶接トーチ１４には、溶接トーチ１４の進行方向とは反対側において形成されたビードを撮像する撮像カメラ２５が搭載されている。撮像カメラ２５は、本実施形態ではＣＣＤカメラから構成されているが、他の撮像素子（例えば、ＣＭＯＳ）からなるカメラでもよく、限定されるものではない。撮像カメラ２５は形状取得手段に相当する。
【００３９】
カメラ制御装置ＣＣＵは、中央処理装置（ＣＰＵ）や、各種の開先形状に応じて用意された画像解析プログラムや、各種データを記憶するメモリ等を備えるコンピュータからなる。カメラ制御装置ＣＣＵは、撮像カメラ２５が取得した取得データとしての撮像データの画像処理を行い、撮像したビードＢの余盛り高さＣｖを算出（すなわち解析）し、余盛り高さＣｖをロボット制御装置ＲＣに通知する。カメラ制御装置ＣＣＵは余盛り高さ算出手段に相当する。
【００４０】
次に、ロボットの制御装置１０におけるアダプティブ溶接制御について説明する。溶接対象のワークＷは、溶接継手として突き合わせ継手としている。
なお、前提条件として、溶接トーチ１４の溶接進行方向がツール座標系のＸ軸、又はＹ軸になるように設定され、レーザセンサＬＳが前記Ｘ軸、又はＹ軸に平行になるように取り付けされる。レーザセンサＬＳ（すなわち、図２（ｂ）に示すセンサヘッドＬＳａ）は、溶接トーチ１４の先端から溶接進行方向側に所定距離離間した位置にレーザ照射するようにされている。溶接トーチ１４の先端と溶接進行方向側に所定距離離間したツール座標系上のレーザポイント間の距離をセンサ先見距離Ｔという。なお、本実施形態では、＋Ｘ方向が溶接進行方向に設定されている。なお、レーザセンサＬＳの取り付けにおいては、図１の２点鎖線で示すように溶接トーチ１４に対して斜めに取り付けてもよい。
【００４１】
又、ロボット制御装置ＲＣには、溶接作業が行われる前に、溶接が行われる際のマニピュレータＭの動作及び溶接条件等を示す教示データがティーチペンダントＴＰを介して入力され記憶部２３の第２記憶領域２３ｂに記憶されている。
【００４２】
なお、説明の便宜上、溶接トーチ１４よりも先行するレーザセンサＬＳにより、検出された溶接開始点に溶接トーチ１４が移動された後、倣い及び溶接が予め教示された経路に沿ってウィービングを行って開始されたところから説明する。
【００４３】
ここで、ウィービングが実行され、レーザセンサＬＳによりサンプリング周期毎に得られた計測データとしての測距データに基づいて、レーザセンサ制御装置ＬＵは、開先の特徴点を検出するとともに期開先のギャップ量Ｇ等の開先情報を演算し、ギャップ量Ｇを含む開先情報をロボット制御装置ＲＣに通知する。
【００４４】
一方、カメラ制御装置ＣＣＵは撮像カメラ２５により撮像されたデータを画像処理を行う。カメラ制御装置ＣＣＵは、ビードＢがあれば、そのビードＢの余盛り高さＣｖを解析し、余盛り高さＣｖをロボット制御装置ＲＣに通知する。
【００４５】
図６は、ロボット制御装置ＲＣのＣＰＵ２０が所定演算周期毎に実行する制御フローチャートである。
Ｓ１０では、ＣＰＵ２０はビードＢが撮像カメラ２５の視野内にあるか否かを判定する。カメラ制御装置ＣＣＵから余盛り高さＣｖの通知がなければ、「ＮＯ」と判定して、Ｓ２０において、ＣＰＵ２０はギャップ量Ｇに基づいて、アダプティブ溶接条件テーブルを参照して、溶接電流Ｉｓを決定し、溶接電源ＷＰＳへの通知を行う。溶接電源ＷＰＳは、この溶接電流Ｉｓに基づいてワイヤ１５に電流供給する。
【００４６】
次のＳ３０では、ＣＰＵ２０は、溶接トーチ１４の姿勢を開先情報に基づいて決定された目標姿勢でマニピュレータＭを姿勢制御し、この制御フローチャートを一旦終了する。
一方、Ｓ１０において、カメラ制御装置ＣＣＵから余盛り高さＣｖの通知があれば、ＣＰＵ２０は「ＹＥＳ」と判定して、Ｓ４０において、ＣＰＵ２０はギャップ量Ｇに基づいて、アダプティブ溶接条件テーブルを参照して、溶接電流Ｉｓを決定する。
【００４７】
続くＳ５０では、ＣＰＵ２０は、ビード外観調整テーブルを参照して、余盛り高さＣｖに応じて相対電流ＩＲを決定（算出）する。そして、Ｓ６０において、ＣＰＵ２０は、（溶接電流Ｉｓ＋相対電流ＩＲ）を演算して溶接電流を補正し、補正後の溶接電流を溶接電源ＷＰＳへ通知する。溶接電源ＷＰＳは、この補正後の溶接電流に基づいてワイヤ１５に電流供給する。そして、Ｓ７０において、ＣＰＵ２０は開先情報に基づいて決定された目標姿勢に基づいてマニピュレータＭを姿勢制御し、この制御フローチャートを一旦終了する。
【００４８】
以下、溶接終了点まで、Ｓ４０〜Ｓ７０の処理が行われることにより、溶接トーチ１４に供給される溶接電流は、余盛り高さＣｖに応じて補正されることになる。
ここで、余盛り高さＣｖが高くなるほど、補正値である相対電流ＩＲの絶対値は小さくなるように設定されているため、補正後の溶接電流は溶接継手のギャップ量Ｇに応じて決定された溶接電流Ｉｓに収束される。例えば、ギャップ量Ｇが継続して同じ場合は、溶接電流Ｉｓが一定となるため、この状態で余盛り高さＣｖが高くなるほど、補正値の相対電流ＩＲの絶対値は小さくなることから、（溶接電流Ｉｓ＋相対電流ＩＲ）は溶接電流Ｉｓに収束した値となる。この結果、ワークＷの入熱は増加する。
【００４９】
又、例えば、ギャップ量Ｇが継続して同じ場合は、溶接電流Ｉｓが一定となる。この状態で余盛り高さＣｖが低くなるほど、相対電流ＩＲの絶対値は大きくなるように設定されているため、補正後の溶接電流は溶接継手のギャップ量Ｇに応じて決定された溶接電流Ｉｓよりもより小さくなるように補正される。このため、入熱の増加が抑制され、溶け落ちを防止することができる。
【００５０】
溶け落ちの現象について考察すると、溶け落ちの発生の要因としては薄板材料の熱容量が中厚板よりも少ないためと考えられる。正常溶接時と溶け落ち時を比較すると、顕著な変化が現れるのは余盛り高さである。溶接電流Ｉｓは所定の溶け込みと余盛り高さが得られるように予め設定されているため、正常時の余盛り高さは図４に示すようになる。
【００５１】
しかし、溶け落ちが発生すると、ギャップが大きくなることで溶接電流（指令電流）を上昇させるが、ワークＷが想定よりも多く溶融することでギャップが急速に大きくなる。そして、徐々に溶融金属が板方向に膨らむことで引っ張られ、余盛り高さが低くなっていく。そして、ついには溶融金属が自重で重力に漏れると同時に余盛りは一気になくなってしまう（図５参照）。
【００５２】
このように溶け落ちは、突然発生することはなく、徐々に被溶接部の溶け方が想定以上に大きくなり始めると同時に、余盛り高さが少しずつ減少していくという前兆現象が発生する。本実施形態では、この前兆を捉え、溶接条件である溶接電流に反映することで溶け落ちを防止できる。
【００５３】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  本実施形態のアーク溶接ロボットの溶接条件補正方法では、突き合わせ継手のギャップ量Ｇ（開先情報）に応じて、溶接電流Ｉｓ（溶接条件）を決定するようにした。そして、ビードＢの余盛り高さＣｖが高くなるほど突き合わせ継手のギャップ量Ｇに応じて決定された溶接電流Ｉｓ（溶接条件）に収束するように補正する。又、ビードＢの余盛り高さＣｖが低くなるほど突き合わせ手のギャップ量Ｇに応じて決定された溶接電流Ｉｓ（溶接条件）を入熱がより小さくなるように補正する。この結果、アダプティブ溶接において、溶け落ちを未然に防止することができる。
【００５４】
（２）  本実施形態のアーク溶接ロボットの溶接条件補正方法では、余盛り高さＣｖが所定範囲である0.0mm〜2.0mm内にあるときに、余盛り高さＣｖが前記所定範囲の上限（2.0mm）に近づくにつれ、突き合わせ継手のギャップ量Ｇ（開先情報）に応じて決定された溶接電流Ｉｓ（溶接条件）に収束するように補正する。又、余盛り高さＣｖが前記所定範囲の下限（0.0mm）に近づくにつれ、突き合わせ継手のギャップ量Ｇに応じて決定された溶接電流Ｉｓ（溶接条件）よりもより小さくなるように補正する。
【００５５】
この結果、余盛り高さＣｖが所定範囲内にあるときに、アダプティブ溶接において、溶け落ちを未然に防止することができる。
（３）  本実施形態の溶接ロボットの制御装置１０は、溶接継手の断面形状を計測するレーザセンサＬＳ（計測手段）の計測データ（測距データ）に基づいて開先情報を取得するレーザセンサ制御装置ＬＵ（開先情報取得手段）を備える。又、制御装置１０は、開先情報に基づいて溶接条件を演算するロボット制御装置ＲＣ（演算手段）を備え、前記溶接条件によりマニピュレータＭの溶接トーチ１４にて溶接を行うようにしている。又、制御装置１０は、マニピュレータＭに支持されて溶接トーチ１４により溶接が行われて形成されたビードＢの形状を取得する撮像カメラ２５（形状取得手段）と、撮像カメラ２５の撮像データ（取得データ）に基づいてビードＢの余盛り高さＣｖを算出するカメラ制御装置ＣＣＵ（余盛り高さ算出手段）を備える。又、制御装置１０はビードＢの余盛り高さＣｖが高くなるほど溶接継手の開先情報に応じて決定された溶接電流Ｉｓ（溶接条件）に収束するように補正し、ビードＢの余盛り高さＣｖが低くなるほど溶接継手のギャップ量Ｇ（開先情報）に応じて決定された溶接電流Ｉｓを入熱がより小さくなるように補正するロボット制御装置ＲＣ（補正手段）を備える。この結果、この制御装置１０を使用することにより、余盛り高さＣｖが所定範囲内にあるときに、アダプティブ溶接において、溶け落ちを未然に防止することができる。
【００５６】
（４）  又、ロボット制御装置ＲＣは、余盛り高さＣｖが所定範囲である0.0mm〜2.0mm内にあるときに、余盛り高さＣｖが前記所定範囲の上限（2.0mm）に近づくにつれ、突き合わせ継手のギャップ量Ｇ（開先情報）に応じて決定された溶接電流Ｉｓ（溶接条件）に収束するように補正する。又、ロボット制御装置ＲＣは余盛り高さＣｖが前記所定範囲の下限（0.0mm）に近づくにつれ、突き合わせ継手のギャップ量Ｇに応じて決定された溶接電流Ｉｓ（溶接条件）よりもより小さくなるように補正する。この結果、この制御装置１０を使用することにより、余盛り高さＣｖが所定範囲内にあるときに、アダプティブ溶接において、溶け落ちを未然に防止することができる。
【００５７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
○  前記実施形態では、ビード外観調整テーブルは、一例として余盛り高さＣｖが、下限値0.0mmから上限値2.0mmmの範囲で、余盛り高さＣｖに応じてステップ状に変化するように溶接電流の補正値として相対電流ＩＲが設定されている。これに代えて、例えば表４に示すように下限値0.0mmから上限値2.0mmmの範囲のように所定範囲内でリニアに変化するようにしてもよい。
【００５８】
表４で示すビード外観調整テーブルの所定範囲内において、余盛り高さＣｖが、下限値0.0mmから上限値2.0mmmの範囲で、余盛り高さＣｖに応じてリニアに変化するように溶接電流の補正値として相対電流ＩＲが設定された例を示している。同図に示すように、ビード外観調整テーブルは余盛り高さＣｖが高くなるほど、補正値である相対電流ＩＲの絶対値が小さくなるよう、又、余盛り高さＣｖが低くなるほど、相対電流ＩＲの絶対値が大きくなるように設定されている。なお、表４のビード外観調整テーブルの数値は例示であって、限定されるものではない。
【００５９】
【表４】
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○  アダプティブ溶接条件テーブルは、表１、表２では、ギャップ量Ｇと溶接電流Ｉｓとから構成しているが、開先面積と溶接電流からなるアダプティブ溶接条件テーブルとしてもよい。この場合のアダプティブ溶接条件テーブルは、開先面積が増加すると、溶接電流Ｉｓをステップ状に、或いはリニアに増加させるものとする。
【００６０】
○  前記実施形態では、形状取得手段として撮像カメラ２５としたが、撮像カメラ２５の代わりにレーザセンサに代えてもよい。
○  前記実施形態では、開先条件としてのギャップ量Ｇに応じて溶接条件としての溶接電流を変化させるためのアダプティブ溶接条件テーブルを設定したが、アダプティブ溶接条件テーブルはこれに限定されるものではない。
【００６１】
開先条件としてのギャップ量Ｇや、或いは開先面積に応じて溶接条件としての溶接電圧を変化させるためのアダプティブ溶接条件テーブルを設定してもよい。この場合、ロボット制御装置ＲＣは、アダプティブ溶接条件テーブルを参照することにより、ギャップ量Ｇや、或いは開先面積に応じた指令、すなわち溶接電圧を溶接電源ＷＰＳに通信してリアルタイムに溶接電圧を変更することで、ギャップを埋めつつ所望の溶接施工を行うことができる。
【００６２】
なお、この場合、アダプティブ溶接条件テーブルは、ギャップ量Ｇ、或いは開先面積が増えると、溶接条件としての溶接電圧が増加し、ギャップ量Ｇ、或いは開先面積が減少すると、溶接電圧が減少するように設定されている。なお、溶接電圧の増減の仕方は、リニアであってもステップ状であってもどちらでもよい。
【００６３】
一方、この場合、ビード外観調整テーブルは、余盛り高さＣｖが高くなるほど、補正値である相対電圧を負の値で表わすと、その絶対値が小さくなるように設定され、余盛り高さＣｖが低くなるほど、相対電圧の絶対値は大きくなるように設定されている。補正値の相対電圧の増減の仕方は、リニアであってもステップ状であってもどちらでもよい。
【００６４】
そして、ロボット制御装置ＲＣは、アダプティブ溶接条件テーブルを参照してギャップ量Ｇや、或いは開先面積に応じて溶接電圧を決定し、ビード外観調整テーブルを参照して余盛り高さＣｖに応じて補正値である相対電圧を決定し、溶接電圧と相対電圧とを加算して溶接電圧を入熱がより小さくなるように補正する。
【００６５】
このようにしても、前記実施形態と同様に溶け落ちを未然に防止することができる。
○  又、前記実施形態のアダプティブ溶接条件テーブルの溶接電流に代えて、溶接条件としての溶接速度としてもよい。
【００６６】
なお、この場合、アダプティブ溶接条件テーブルは、ギャップ量Ｇ、或いは開先面積が増えると、溶接条件としての溶接速度が減少し、ギャップ量Ｇ、或いは開先面積が減少すると、溶接速度が増加するように設定されている。なお、溶接速度の増減の仕方は、リニアであってもステップ状であってもどちらでもよい。
【００６７】
一方、この場合、ビード外観調整テーブルは、余盛り高さＣｖが高くなるほど、補正値である相対速度を負の値で表わすと、その絶対値が大きくなるように設定され、余盛り高さＣｖが低くなるほど、相対速度の絶対値は小さくなるように設定されている。補正値の相対速度の増減の仕方は、リニアであってもステップ状であってもどちらでもよい。
【００６８】
そして、ロボット制御装置ＲＣは、アダプティブ溶接条件テーブルを参照してギャップ量Ｇや、或いは開先面積に応じて溶接速度を決定し、ビード外観調整テーブルを参照して余盛り高さＣｖに応じて補正値である相対速度を決定し、溶接速度と相対速度とを加算して溶接速度を補正するようにする。そして、この補正後の溶接速度に基づいて、マニピュレータＭをロボット制御装置ＲＣが制御する。
【００６９】
このようにした場合、余盛り高さＣｖが低くなるほど、相対速度の絶対値は小さくなるように設定されているため、入熱がより小さくなるように溶接速度の補正がされることになる。この結果、前記実施形態と同様に溶け落ちを未然に防止することができる。
【００７０】
○  前記実施形態の構成において、アダプティブ溶接条件テーブルとして、ギャップ量Ｇや、或いは開先面積に応じて、溶接電流、溶接電圧、溶接速度のうち、少なくともいずれか２つの溶接条件を組み合わせてもよいことは勿論のことである。この場合、ビード外観調整テーブルにおいても、余盛り高さに応じて、溶接電流、溶接電圧、溶接速度のうち、少なくともいずれか２つの溶接条件を組み合わせて設定してもよい。
【００７１】
○  前記実施形態のレーザセンサ制御装置ＬＵとカメラ制御装置ＣＣＵを統合したセンサデバイス制御装置を設けて、同センサデバイス制御装置により、レーザセンサ制御装置ＬＵとカメラ制御装置ＣＣＵの管理と同様に特徴点等の開先情報、余盛り高さを管理するようにしてもよい。又、この場合、アダプティブ溶接条件テーブル、ビード外観調整テーブルを前記センサデバイス制御装置で管理するようにしてもよい。すなわち、アダプティブ溶接条件テーブルを記憶する第１記憶領域２３ａ、及びビード外観調整テーブルを記憶する第２記憶領域２３ｂを有する記憶部２３をセンサデバイス制御装置が備えるようにしてもよい。そして、センサデバイス制御装置からは、特徴点から得られる溶接トーチ１４の目標位置、及び溶接トーチ１４の目標姿勢を、ロボット制御装置ＲＣへ通知するとともに、開先情報及び余盛り高さから得られる溶接条件を溶接電源ＷＰＳに直接通知するようにしてもよい。
【００７２】
○  前記実施形態では、突き合わせ継手で説明したが、溶接継手として重ね継手や隅肉継ぎ手の溶接においても応用可能であることはいうまでもない。
○  前記実施形態では、溶接トーチ１４をウィービングするようにマニピュレータＭを駆動制御したが、ウィービングを伴わずに溶接トーチ１４を溶接線に沿うようにマニピュレータを駆動制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】一実施形態のロボットの制御装置のブロック図。
【図２】（ａ）はツール座標系の説明図、（ｂ）はレーザセンサＬＳの取付状態を示すレーザセンサＬＳの斜視図。
【図３】ロボット制御装置のブロック図。
【図４】ビードの余盛り高さＣｖの説明図。
【図５】溶け落ちの説明図。
【図６】ロボット制御装置のＣＰＵが実行するフローチャート。
【図７】従来例のロボットの制御装置のブロック図。
【図８】重ね継手に対してレーザセンサＬＳにてサンプリングした測距データに基づいて画像解析を行った場合の開先情報の説明図。
【図９】溶接トーチの３次元軌道の説明図。
【図１０】（ａ）は隅肉継ぎ手ではギャップ量Ｇの説明図、（ｂ）は突き合わせ継ぎ手のギャップ量Ｇ及び開先面積の説明図。
【符号の説明】
【００７４】
１０…制御装置、１４…溶接トーチ、
２０…ＣＰＵ、２３…記憶部（記憶手段）、
２５…撮像カメラ（形状取得手段）、
Ｉｓ…設定電流（溶接電流）、ＩＲ…相対電流（補正値）、
Ｍ…マニピュレータ、ＲＣ…ロボット制御装置（演算手段、補正手段）、
ＬＵ…レーザセンサ制御装置（開先情報取得手段）、ＷＰＳ…溶接電源、
ＬＳ…レーザ変位センサ（計測手段）
Ｃｖ…余盛り高さ、ＣＣＵ…カメラ制御装置（余盛り高さ算出手段）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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