(57)【要約】【課題】被溶接物までの距離を計測する測距センサの保護ガラスの交換時期を、その汚れ度合いに応じて的確に判定することができる溶接ロボットの制御装置を提供する。【解決手段】溶接ロボットによる溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達したとき（ステップＳ２１０）は、測距センサを測定面から一定の距離に配置する（ステップＳ２２０）とともに、レーザを測定面に一定の出力で照射して受光量を測定する（ステップＳ２３０）。そして、測定された総受光量と基準総受光量との差が所定量以上であるとき（ステップＳ２５０）に、保護ガラスの交換を促す信号を出力する（ステップＳ２８０）。【選択図】図８
2007237319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザの発光及び受光により被溶接物までの距離を計測する測距センサを有し、前記測距センサを保護する透明の保護部材がレーザの光路上に配置される溶接ロボットの制御装置であって、
前記測距センサを、被溶接物までの距離を計測する測距位置とレーザを所定の固定面に対して照射する受光量測定位置との間で移動させる移動手段と、
前記測距センサが前記受光量測定位置にある状態で、前記測距センサを前記固定面から一定の距離に配置するとともに前記測距センサから一定の出力でレーザを照射し、前記固定面で反射するレーザの受光量を測定する測定手段と、
前記測定される受光量と所定の基準量との比較結果に基づいて、前記保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う判定手段と、を備えることを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接ロボットの制御装置において、
前記基準量は、前記保護部材の交換後における前記測定手段の実行により測定される基準受光量であり、前記判定手段は、前記測定手段により測定される受光量と前記基準受光量との差が所定量以上のときに前記信号を出力する旨判定することを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
【請求項３】
レーザの発光及び受光により被溶接物までの距離を計測する測距センサを有し、前記測距センサを保護する透明の保護部材がレーザの光路上に配置される溶接ロボットの制御装置であって、
前記測距センサを、被溶接物までの距離を計測する測距位置とレーザを所定の固定面に対して照射する受光量分布測定位置との間で移動させる移動手段と、
前記測距センサが前記受光量分布測定位置にある状態で、前記測距センサを前記固定面に対して遠近方向に移動させながら前記測距センサから一定の出力でレーザを照射し、前記固定面で反射するレーザの受光量から移動位置に対する受光量分布を測定する測定手段と、
前記測定される受光量分布と所定の基準分布との比較結果に基づいて、前記保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う判定手段と、を備えることを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の溶接ロボットの制御装置において、
前記基準分布は、前記保護部材の交換後における前記測定手段の実行により測定される基準受光量分布であることを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の溶接ロボットの制御装置において、
前記判定手段は、前記測定手段により測定される受光量分布と前記基準受光量分布との受光量の差が少なくとも１箇所で所定量以上となるときに前記信号を出力する旨判定することを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
【請求項６】
レーザの発光及び受光により被溶接物までの距離を計測する測距センサを有し、前記測距センサを保護する透明の保護部材がレーザの光路上に配置される溶接ロボットの制御装置であって、
レーザの受光量が所定量となるようにレーザの発光量指令値を制御する発光量制御手段と、
前記測距センサを、被溶接物までの距離を計測する測距位置とレーザを所定の固定面に対して照射する発光量指令値取得位置との間で移動させる移動手段と、
前記測距センサが前記発光量指令値取得位置にある状態で、前記測距センサを前記固定面から一定の距離に配置して前記測距センサからレーザを照射するときに、前記発光量制御手段により制御される発光量指令値を取得する取得手段と、
前記取得される発光量指令値と所定の基準値との比較結果に基づいて、前記保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う判定手段と、を備えることを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の溶接ロボットの制御装置において、
前記基準値は、前記保護部材の交換後における前記取得手段の実行により取得される基準発光量指令値であり、前記判定手段は、前記取得手段により取得される発光量指令値と前記基準発光量指令値との差が所定値以上のときに前記信号を出力する旨判定することを特徴とする溶接ロボットの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接物に対して溶接を行う溶接ロボットの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被溶接物に対して溶接を行う際に、レーザを用いた測距センサにより被溶接物の位置や形状を検出し、溶接ロボットに正確な作業を行わせるようにした技術が知られている。こうした溶接ロボットにあっては、測距センサの発光部から被溶接物に対してレーザを照射し、その反射光を測距センサの受光部で受光することにより、被溶接物までの距離を計測して被溶接物の位置や形状を検出するようにしている。また、このような溶接ロボットは、溶接を行う際に発生する火の粉（スパッタ、チリ等）や煙霧（ヒューム）が測距センサの発光部又は受光部に付着して測距の機能が損なわれないようにするため、測距センサを保護する透明の保護ガラスがレーザの光路上に配置されている。
【０００３】
ところで、この保護ガラスは、上記のように火の粉や煙霧が発生する環境下に置かれるため、表面の汚れ度合いが経時的に大きくなる。保護ガラスはレーザの光路上に配置されているため、保護ガラスの汚れ度合いが大きくなると測距センサによる計測精度が低下する。このため、このような溶接ロボットにおいては、経験則に基づいて所定のタイミング毎に保護ガラスの交換を行うようにしている。しかしながら、測距センサの計測精度を確保するために保護ガラスの交換タイミングを短く設定すると、保護ガラスが消耗品となることから、溶接ロボットのランニングコストが上昇するという問題がある。
【０００４】
そこで、非特許文献１に示されるように、火の粉や煙霧が保護ガラスに付着し難くなるように構成した溶接ロボットが提案されている。図２２に、この溶接ロボットの測距センサ周辺の概略構成図を示す。測距センサ１０１が収容されるセンサユニット１０２は、溶接ロボットの溶接トーチ１０３に設けられるとともに、空気が流入するエア入口１０４と、測距センサ１０１の周囲に形成されるエア通路１０５と、空気を流出するノズル１０６とを備える。また、センサユニット１０２内の測距センサ１０１の被溶接物側には保護ガラス１０７が設けられる。そして、溶接ロボットの溶接作業時に、図示しない送風装置からエア入口１０４に空気が送り込まれる。エア入口１０４に流入した空気は、エア通路１０５を流通し、保護ガラス１０７の前面を通って、ノズル１０６より排出される。このため、保護ガラス１０７の前面にはエアカーテンが形成され、火の粉や煙霧が保護ガラスに付着することを抑制することができる。これにより、保護ガラスの交換頻度を少なくして、溶接ロボットのランニングコストを低減するようにしている。
【非特許文献１】「溶接技術」、産報出版株式会社、平成１０年５月１日、第４６巻、第５号、ｐ．１１１及びｐ．１１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような溶接ロボットでは、保護ガラスの汚れの進行を抑えることはできるが、その汚れ度合いはやはり経時的に大きくなってしまう。このため、保護ガラスの交換タイミングは、依然として経験則に基づいて設定されることになる。保護ガラスの汚れは溶接条件等によっても異なるため、その交換タイミングを経験則に委ねたままでは、生産ラインの工程管理が困難となる。また、保護ガラスの交換タイミングを人為的に設定していると、その交換を忘れるような状況も発生し得る。このような場合には、測距センサが誤作動を起こす可能性があり、生産ラインの生産性を低下させてしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被溶接物までの距離を計測する測距センサの保護ガラスの交換時期を、その汚れ度合いに応じて的確に判定することができる溶接ロボットの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶接ロボットの制御装置は、レーザの発光及び受光により被溶接物までの距離を計測する測距センサを有し、前記測距センサを保護する透明の保護部材がレーザの光路上に配置される溶接ロボットの制御装置であって、前記測距センサを、被溶接物までの距離を計測する測距位置とレーザを所定の固定面に対して照射する受光量測定位置との間で移動させる移動手段と、前記測距センサが前記受光量測定位置にある状態で、前記測距センサを前記固定面から一定の距離に配置するとともに前記測距センサから一定の出力でレーザを照射し、前記固定面で反射するレーザの受光量を測定する測定手段と、前記測定される受光量と所定の基準量との比較結果に基づいて、前記保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
同構成によれば、溶接ロボットの制御装置は、移動手段により、測距センサを被溶接物までの距離を測定する測距位置からレーザを所定の固定面に対して照射する受光量測定位置へと移動させ、測距センサを固定面から一定の距離に配置するとともに測距センサから一定の出力でレーザを照射して固定面で反射するレーザの受光量を測定手段により測定する。
【０００９】
測距センサを保護する透明の保護部材は、レーザの光路上に配置されているため、保護部材の汚れ度合いに応じて測定手段により測定される受光量が変化する。また、一定の距離から固定面に一定の出力でレーザを照射して反射するレーザを受光する、といった一定の条件でレーザの発光及び受光が行われると、そのときのレーザの受光量は保護部材の汚れの影響のみを受けることとなる。このため、溶接ロボットの制御装置は、測定手段により測定される受光量から、保護部材の汚れ度合いを検出することができる。
【００１０】
そして、溶接ロボットの制御装置の判定手段は、測定手段により測定される受光量と所定の基準量とを比較し、その比較結果に基づいて保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行うため、受光量と基準量との偏差により保護部材の汚れ度合いを検出して、その汚れ度合いに応じて保護部材の交換時期を的確に判定することができる。すなわち、受光量が基準量に対して相対的に少なくなる場合には、保護部材の汚れ度合いが大きいと判断できるため、保護部材の交換が必要である旨の告知をすることができる。一方、受光量が基準量に対して相対的に多くなる場合には、保護部材の汚れ度合いが小さいと判断できるため、不必要に保護部材の交換が行われないようにすることができる。このため、従来のように経験則に基づいて保護部材を交換する必要がなくなり、受光量の測定値に基づいて精度良く保護部材の交換時期を告知することができる。なお、測距センサが計測を行うときに必要な最小受光量と基準量とを関連付けておくと、測定手段により測定される受光量と基準量との比較により保護部材の交換時期をより的確に判定することができる。
【００１１】
また、上記のような保護部材の交換時期の判定を、測距センサを測距位置と受光量測定位置との間で移動させることで所定タイミング毎に行うようにすると、経験則に基づいた保護部材の交換タイミングを設定する必要がなくなるため、生産ラインの工程管理が容易となる。さらに、保護部材の交換を忘れるような状況を回避し得るため、測距センサの誤作動に起因する溶接不良や溶接工程の停止といった不具合を解消することができ、生産性を向上させることができる。
【００１２】
また、保護部材の交換時期を保護部材の汚れ度合いに応じて判定するため、保護部材の交換回数を最低限に抑えることができる。従って、保護部材の消費を抑えて溶接ロボットのランニングコストを低減するとともに、保護部材の交換に必要な作業工数を低減することができる。
【００１３】
なお、上記構成において、前記基準量は、前記保護部材の交換後における前記測定手段の実行により測定される基準受光量であり、前記判定手段は、前記測定手段により測定される受光量と前記基準受光量との差が所定量以上のときに前記信号を出力する旨判定するようにしてもよい。
【００１４】
同構成によれば、基準量は保護部材の交換後における測定手段の実行により測定される受光量であるため、保護部材が新しい状態のとき、即ち汚れがないときに測定される受光量を基準受光量とすることができる。そして、測定手段により測定される受光量と基準受光量との差が所定量以上のときに、保護部材の交換を促す信号を出力する旨判定するため、保護部材の経時的な汚れの増加量から保護部材の交換時期を判定し、汚れの増加量が所定の値となったときに、保護部材の交換を促すことができる。このため、保護部材の汚れが増加して測距センサの誤作動が発生するような状況を回避することができる。
【００１５】
本発明に係る溶接ロボットの制御装置は、レーザの発光及び受光により被溶接物までの距離を計測する測距センサを有し、前記測距センサを保護する透明の保護部材がレーザの光路上に配置される溶接ロボットの制御装置であって、前記測距センサを、被溶接物までの距離を計測する測距位置とレーザを所定の固定面に対して照射する受光量分布測定位置との間で移動させる移動手段と、前記測距センサが前記受光量分布測定位置にある状態で、前記測距センサを前記固定面に対して遠近方向に移動させながら前記測距センサから一定の出力でレーザを照射し、前記固定面で反射するレーザの受光量から移動位置に対する受光量分布を測定する測定手段と、前記測定される受光量分布と所定の基準分布との比較結果に基づいて、前記保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
同構成によれば、溶接ロボットの制御装置は、移動手段により、測距センサを被溶接物までの距離を測定する測距位置からレーザを所定の固定面に対して照射する受光量分布測定位置へと移動させ、測距センサを固定面に対して遠近方向に移動させながら測距センサから一定の出力でレーザを照射し、固定面で反射するレーザの受光量から移動位置に対する受光量分布を測定手段により測定する。
【００１７】
測距センサを保護する透明の保護部材は、レーザの光路上に配置されているため、保護部材の汚れ度合いに応じて受光量が変化する。また、一定の距離から所定の固定面に一定の出力でレーザを照射して反射するレーザを受光する、といった一定の条件でレーザの発光及び受光が行われると、そのときのレーザの受光量は保護部材の汚れの影響のみを受けることとなる。このため、溶接ロボットの制御装置は、測定手段により測定される受光量から、保護部材の汚れ度合いを検出することができる。
【００１８】
また、測距センサを固定面に対して遠近方向に移動させながらレーザを照射すると、レーザの反射光の通過経路が変化するため、反射光が保護部材を通過する位置が変化する。このため、保護部材の所定範囲の汚れを検出することができるので、保護部材の汚れにむらがあるような場合に、そのむらの状態を検出することができる。すなわち、受光量を測定しながら測距センサを移動させることにより、移動位置に対する受光量分布を測定すると、保護部材の汚れ度合い及び汚れのむらの状態を検出することができる。
【００１９】
そして、溶接ロボットの制御装置の判定手段は、測定手段により測定される受光量分布と所定の基準分布とを比較し、その比較結果に基づいて保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行うため、保護部材の汚れ度合い及び汚れのむらの状態等を考慮して、保護部材の交換時期を的確に判定することができる。このため、測距センサによる距離計測時に、保護部材の汚れのむらに起因して、ある距離の検出はできるが他の距離の検出はできないといった現象が生じるような場合においても、保護部材の交換を促すことができ、測距センサの誤動作を防止することができる。これにより、従来のように経験則に基づいて保護部材を交換する必要がなくなり、受光量分布の測定値に基づいて精度良く保護部材の交換時期を告知することができる。
【００２０】
また、上記のような保護部材の交換時期の判定を、測距センサを測距位置と受光量測定位置との間で移動させることで所定タイミング毎に行うようにすると、経験則に基づいた保護部材の交換タイミングを設定する必要がなくなるため、生産ラインの工程管理が容易となる。さらに、保護部材の交換を忘れるような状況を回避し得るため、測距センサの誤作動に起因する溶接不良や溶接工程の停止といった不具合を解消することができ、生産性を向上させることができる。
【００２１】
また、保護部材の交換時期を保護部材の汚れ度合い及び汚れのむらの状態に応じて判定するため、測距センサの性能を確保しつつ保護部材の交換回数を最低限に抑えることができる。従って、保護部材の消費を抑えて溶接ロボットのランニングコストを低減するとともに、保護部材の交換に必要な作業工数を低減することができる。
【００２２】
なお、上記構成において、前記基準分布は、前記保護部材の交換後における前記測定手段の実行により測定される基準受光量分布であってもよい。
同構成によれば、基準分布は保護部材の交換後における測定手段の実行により測定される受光量分布であるため、保護部材が新しい状態のとき、即ち汚れがないときに測定される受光量分布を基準受光量分布とすることができる。このため、保護部材の経時的な汚れの増加量分布に基づいて、保護部材の交換時期を判定するように構成することができる。
【００２３】
また、上記構成において、前記判定手段は、前記測定手段により測定される受光量分布と前記基準受光量分布との受光量の差が少なくとも１箇所で所定量以上となるときに前記信号を出力する旨判定するようにしてもよい。
【００２４】
同構成によれば、溶接ロボットの制御装置は、測定手段により測定される受光量分布と保護部材に汚れがないときに測定された受光量分布との受光量の差が少なくとも１箇所で所定量以上のときに、保護部材の交換を促す信号を出力する旨判定する。すなわち、保護部材の所定範囲の中で、１箇所でも汚れの増加量が所定量以上になるときに、保護部材の交換を促す信号を出力する。このため、前記所定範囲の中のある位置の汚れに起因して測距センサの誤作動が発生するおそれがある場合についても、保護部材の交換が必要である旨を告知することができる。従って、保護部材の汚れ度合い及び汚れのむらの状態に応じて保護部材の交換時期を的確に判定することができ、測距センサの誤作動が発生するような状況を回避することができる。
【００２５】
本発明に係る溶接ロボットの制御装置は、レーザの発光及び受光により被溶接物までの距離を計測する測距センサを有し、前記測距センサを保護する透明の保護部材がレーザの光路上に配置される溶接ロボットの制御装置であって、レーザの受光量が所定量となるようにレーザの発光量指令値を制御する発光量制御手段と、前記測距センサを、被溶接物までの距離を計測する測距位置とレーザを所定の固定面に対して照射する発光量指令値取得位置との間で移動させる移動手段と、前記測距センサが前記発光量指令値取得位置にある状態で、前記測距センサを前記固定面から一定の距離に配置して前記測距センサからレーザを照射するときに、前記発光量制御手段により制御される発光量指令値を取得する取得手段と、前記取得される発光量指令値と所定の基準値との比較結果に基づいて、前記保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う判定手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
同構成によれば、溶接ロボットの制御装置は、レーザの受光量が所定量となるようにレーザの発光量指令値を制御する発光量制御手段を有するため、受光量過多により検出素子が飽和して光量検出が行えない状態や、受光量過少により検出素子の感度が低くなり精度良く光量検出が行えない状態を回避することができる。このため、被溶接物までの距離を計測する際に、安定した受光量を得ることができ、計測精度を向上させることができる。
【００２７】
そして、溶接ロボットの制御装置は、移動手段により、測距センサを被溶接物までの距離を測定する測距位置からレーザを所定の固定面に対して照射する発光量指令値取得位置へと移動させ、測距センサを固定面から一定の距離に配置して測距センサからレーザを照射するときに、前記発光量制御手段により制御される発光量指令値を取得手段により取得する。
【００２８】
測距センサを保護する透明の保護部材は、レーザの光路上に配置されているため、保護部材の汚れ度合いに応じて受光量が変化する。このため、所定の固定面に対してレーザを照射するときに、発光量制御手段の作用によって、汚れ度合いに応じてレーザの発光量が変更される。また、一定の距離から所定の固定面にレーザを照射する、といった一定の条件でレーザの発光が行われると、そのときに制御される発光量指令値は保護部材の汚れの影響のみを受けることとなる。従って、溶接ロボットの制御装置は、取得手段により取得される発光量指令値から、保護部材の汚れ度合いを検出することができる。
【００２９】
そして、溶接ロボットの制御装置の判定手段は、取得手段により取得される発光量指令値と所定の基準値とを比較し、その比較結果に基づいて保護部材の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行うため、発光量指令値と基準値との偏差により保護部材の汚れ度合いを検出して、その汚れ度合いに応じて保護部材の交換時期を的確に判定することができる。すなわち、発光量指令値が基準値に対して相対的に少なくなる場合には、保護部材の汚れ度合いが小さいと判断できるため、不必要に保護部材の交換が行われないようにすることができる。一方、発光量指令値が基準値に対して相対的に多くなる場合には、保護部材の汚れ度合いが大きいと判断できるため、保護部材の交換が必要である旨の告知をすることができる。このため、従来のように経験則に基づいて保護部材を交換する必要がなくなり、受光量の測定値に基づいて精度良く保護部材の交換時期を告知することができる。
【００３０】
また、上記のような保護部材の交換時期の判定を、測距センサを測距位置と受光量測定位置との間で移動させることで所定タイミング毎に行うようにすると、経験則に基づいた保護部材の交換タイミングを設定する必要がなくなるため、生産ラインの工程管理が容易となる。さらに、保護部材の交換を忘れるような状況を回避し得るため、測距センサの誤作動に起因する溶接不良や溶接工程の停止といった不具合を解消することができ、生産性を向上させることができる。
【００３１】
また、保護部材の交換時期を保護部材の汚れ度合いに応じて判定するため、測距センサの性能を確保しつつ保護部材の交換回数を最低限に抑えることができる。従って、保護部材の消費を抑えて溶接ロボットのランニングコストを低減するとともに、保護部材の交換に必要な作業工数を低減することができる。
【００３２】
なお、上記構成において、前記基準値は、前記保護部材の交換後における前記取得手段の実行により取得される基準発光量指令値であり、前記判定手段は、前記取得手段により取得される発光量指令値と前記基準発光量指令値との差が所定値以上のときに前記信号を出力する旨判定するようにしてもよい。
【００３３】
同構成によれば、基準値は保護部材の交換後における取得手段の実行により取得される発光量指令値であるため、保護部材が新しい状態のとき、即ち汚れがないときに取得される発光量指令値を基準発光量指令値とすることができる。そして、取得手段により取得される発光量指令値と基準発光量指令値との差が所定値以上のときに、保護部材の交換を促す信号を出力する旨判定するため、保護部材の経時的な汚れの増加量から保護部材の交換時期を判定し、汚れの増加量が所定の値となったときに、保護部材の交換を促すことができる。このため、保護部材の汚れが増加して測距センサの誤作動が発生するような状況を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１実施形態）
以下、図１〜１０を参照して、本発明に係る溶接ロボットの制御装置を具体化した第１実施形態について説明する。
【００３５】
図１は、本発明に係る制御装置を搭載した溶接ロボットの構成図である。溶接ロボット１は、ワーク（被溶接物）Ｗに対してアーク溶接を自動で行うものであり、フロア等に固定されるベース部材１１と、複数の軸を介して連結された複数のアーム１２とを備える。最も先端側に位置するアーム１２の先端部には、溶接トーチ１３が設けられる。溶接トーチ１３は、溶加材としてのワイヤ１４を内装し、ワイヤ送給装置１５によって送り出されたワイヤ１４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１４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１２間には複数のモータ１６が配設されており、モータ１６の駆動によって溶接トーチ１３を前後左右に自在に移動できるように構成されている。
【００３６】
溶接トーチ１３には、ワークＷまでの距離を計測してワークの位置や形状を検出するための測距センサ２１を収容したセンサユニット２０が設けられる。また、溶接ロボット１には、制御装置を構成するセンサ制御部４１とロボット制御部５１とが設けられる。センサ制御部４１は測距センサ２１の制御を行い、ロボット制御部５１は溶接ロボット１の制御を行う。
【００３７】
図２はセンサユニット２０の概略構成図である。センサユニット２０の測距センサ２１は、レーザを対象物に向けて発光する発光部２２と、対象物で反射したレーザを受光する受光部２３とを備える。発光部２２は、レーザ発光素子２４と投光レンズ２５とを有し、レーザ発光素子２４で発光されたレーザを、投光レンズ２５で集光して対象物に照射する。受光部２３は、光検出素子２６と受光レンズ２７とを有し、対象物で乱反射したレーザを受光レンズ２７により集光して光検出素子２６で受光する。光検出素子２６は、ＣＣＤラインセンサにより構成されており、受光素子が直線上に配列されている。光検出素子２６は、それぞれの受光素子における受光量を検出し、各受光素子による受光量分布の重心位置から対象物までの距離を算出する。
【００３８】
図３に順に配列された受光素子列に対する受光量分布の一例を示す。例えば、図２に示す面Ａに対してレーザを照射したときは、図３の実線に示すように、受光量分布がイの受光素子でピーク値を示すようになり、図２に示す面Ｂに対してレーザを照射したときは、図３の破線に示すように、受光量分布がロの受光素子でピーク値を示すようになる。このように、測距センサ２１は、受光量分布がピーク値を示す位置に基づいて対象物までの距離を計測する。これにより、ワークＷの位置や形状を検出して、溶接ロボットが正確な作業を行えるようにしている。
【００３９】
また、センサユニット２０内における測距センサ２１のワークＷ側には、図２に示すように、保護部材としての透明の保護ガラス２８が配置される。保護ガラス２８は、溶接を行う際に発生する火の粉（スパッタ、チリ等）や煙霧（ヒューム）が測距センサ２１の発光部２２又は受光部２３に付着しないように測距センサ２１を保護するものである。保護ガラス２８は、測距センサ２１がレーザを照射する照射光路及び測距センサ２１がレーザの反射光を受光する受光光路と交差する位置に配置される。
【００４０】
ここで、保護ガラス２８は、溶接時に火の粉や煙霧が発生する環境下に置かれるため、表面２８ａの汚れ度合いが経時的に大きくなる。保護ガラス２８はレーザの光路上に配置されているため、保護ガラス２８の汚れ度合いが大きくなると測距センサ２１による計測精度が低下する。このため、本実施形態に係る制御装置は、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出して、その汚れ度合いが大きくなったときには保護ガラス２８の交換を促すような制御を行う。以下、このような制御装置を搭載した溶接ロボット１の構成及び制御の詳細について説明する。
【００４１】
溶接ロボット１には、図１に示すように、ロボットの作業範囲内で、且つ作業エリアの邪魔とならない位置に固定物体３１が固定されている。固定物体３１の一表面である所定の固定面としての測定面３１ａは、長期間に亘って表面状態が変化しないような、例えばステンレス鋼や防錆塗料を塗布した金属により構成されている。溶接トーチ１３に設けられたセンサユニット２０は、測距センサ２１がワークＷまでの距離を計測する測距位置Ｐ１と、測距センサ２１が固定物体３１の測定面３１ａに対してレーザを照射する受光量測定位置Ｐ２との間で移動可能であり、その移動は複数のモータ１６の駆動により行われる。
【００４２】
図４は溶接ロボット１の制御装置２の構成を示すブロック図である。制御装置２は、測距センサ２１と、センサ制御部４１と、ロボット制御部５１と、センサユニット２０を測距位置Ｐ１と受光量測定位置Ｐ２との間で移動させる移動手段としての移動機構６１とを備える。
【００４３】
センサ制御部４１は、測距センサ２１の制御を司るＣＰＵ４２と、ＣＰＵ４２と測距センサ２１との間で入出力される信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換処理部４３と、各種演算結果や関数マップ等を記憶する記憶部４４とを有する。測距センサ２１からレーザを発光させるときは、ＣＰＵ４２からのレーザ発光指令をＡ／Ｄ変換処理部４３を介して測距センサ２１に出力し、レーザ発光素子２４を発光させる。また、測距センサ２１の光検出素子２６が受光した受光量のアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換処理部４３を介してＣＰＵ４２に入力される。
【００４４】
ロボット制御部５１は、溶接ロボット１の制御を司るＣＰＵ５２と、外部との間で信号を入出力する入出力部５３と、各種演算結果や関数マップ等を記憶する記憶部５４とを有する。ＣＰＵ５２は、移動機構６１を制御するとともに、センサ制御部４１のＣＰＵ４２との間でデータ通信を行い、保護ガラス２８の交換を促す旨の信号を入出力部５３から出力するか否かの判定を行う。
【００４５】
次に、制御装置２が行う制御について説明する。制御装置２は、保護ガラス２８の交換が行われた後、すなわち保護ガラス２８に汚れがない状態のときに、基準受光量測定ルーチンを実行する。図５に基準受光量測定ルーチンのフローチャートを示す。基準受光量測定ルーチンは、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出する際に基準量となる基準総受光量を測定するものである。基準受光量測定ルーチンは、ロボット制御部５１の入出力部５３から保護ガラス２８を交換した旨の信号が入力されたときに実行される。
【００４６】
基準受光量測定ルーチンが実行されると、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、センサユニット２０が受光量測定位置Ｐ２に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ１１０）。このときに、センサユニット２０は、固定物体３１の測定面３１ａから一定の距離に配置される。
【００４７】
次いで、センサ制御部４１のＣＰＵ４２は、測距センサ２１から測定面３１ａに一定の出力でレーザが照射されるように発光を制御し、測定面３１ａで反射するレーザの受光量を測定する（ステップＳ１２０）。すなわち、測定手段としてのＣＰＵ４２及びＣＰＵ５２は、測距センサ２１を固定物体３１の測定面３１ａから一定の距離に配置するとともにレーザを一定の出力で照射し、その受光量を測定する制御を行う。
【００４８】
図６に測距センサ２１が測定面３１ａに向ってレーザを照射するときの状態を示す。センサユニット２０は、受光量測定位置Ｐ２において、測定面３１ａまでの距離が一定の距離Ｄ０となる位置に配置される。そして、測距センサ２１は、測定面３１ａに対して一定の出力でレーザを照射する。照射された光は、測定面３１ａで乱反射して、その乱反射光の一部は保護ガラス２８を通過して光検出素子２６に導かれる。図７に光検出素子２６の受光量Ｑの分布を示す。ＣＰＵ４２は、図７に示されるような受光量データを測距センサ２１から受け取る。
【００４９】
次いで、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、受光量データをＣＰＵ４２から取得するとともに、光検出素子２６の各受光素子における受光量の合計、すなわち図７の領域Ｒ０の面積に相当する総受光量を算出し、総受光量を基準総受光量として記憶部５４に記憶する（ステップＳ１３０）。このようにして、制御装置２は、保護ガラス２８に汚れがない状態における固定物体３１に対する反射受光量を基準総受光量として記憶する。
【００５０】
次に、制御装置２は、保護ガラス２８の交換が行われた後に、保護ガラス交換判定ルーチンを実行する。図８に保護ガラス交換判定ルーチンのフローチャートを示す。保護ガラス交換判定ルーチンは、基準総受光量と比較される判定総受光量を測定することで保護ガラス２８の汚れ度合いを検出し、保護ガラス２８の交換を促す旨の信号を出力するか否かを判定するものである。保護ガラス交換判定ルーチンは、溶接ロボット１が溶接作業を行っているときに実行される。
【００５１】
保護ガラス交換判定ルーチンが実行されると、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、溶接ロボット１による溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。このステップでは、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出する周期を設定している。汚れ度合いを検出するにはある程度の時間を要するため、この周期を短く設定し過ぎると溶接作業の中断時間が長くなる一方、この周期を長く設定し過ぎると汚れ度合いの検出精度が低下する。このため、溶接条件等に応じて汚れ度合いの検出周期が設定される。例えば、Ｃ０２アーク溶接等、スパッタが大量に発生する場合には、保護ガラス２８が汚れ易いため検出周期を短くする。また、ＴＩＧアーク溶接等、スパッタの発生がほとんどない場合には、保護ガラス２８が汚れ難いため検出周期を長くする。そして、溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達していない場合は、ステップＳ２１０を繰り返し行う。
【００５２】
溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達している場合、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、センサユニット２０が受光量測定位置Ｐ２に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ２２０）。次いで、センサ制御部４１のＣＰＵ４２は、測距センサ２１が測定面３１ａに一定の出力でレーザを照射するように発光を制御し、測定面３１ａで反射するレーザの受光量を測定する（ステップＳ２３０）。測距センサ２１からのレーザの発光及び受光は、図６に示される状態と同一の状態で行われる。すなわち、センサユニット２０は測定面３１ａまでの距離が一定の距離Ｄ０となる位置に配置され、測距センサ２１は測定面３１ａに対して一定の出力でレーザを照射し、その反射光を受光する。
【００５３】
このときに光検出素子２６が受光する受光量Ｑの分布の一例を図９に示す。保護ガラス２８は経時的にその汚れ度合いが増加しているため、図７に示される受光量分布に比べて全体的に受光量Ｑが低下している。ＣＰＵ４２は、図９に示されるような受光量データを測距センサ２１から受け取る。
【００５４】
次いで、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、受光量データをＣＰＵ４２から取得するとともに、光検出素子２６の各受光素子における受光量の合計、すなわち図９の領域Ｒ１の面積に相当する総受光量を算出し、総受光量を判定総受光量として記憶部５４に記憶する（ステップＳ２４０）。
【００５５】
次いで、判定手段としてのＣＰＵ５２は、記憶されている判定総受光量と基準総受光量とを比較し、判定総受光量と基準総受光量との差が所定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。保護ガラス２８は、レーザの光路上に配置されているため、保護ガラス２８の汚れ度合いに応じて判定総受光量が変化する。また、上述のように一定の条件でレーザの発光及び受光が行われると、そのときの判定総受光量は保護ガラス２８の汚れの影響のみを受けることとなる。このため、判定総受光量と基準総受光量との差は、保護ガラス２８の経時的な汚れの増加量を示す値となる。すなわち、ステップＳ２５０では、保護ガラス２８の経時的な汚れの増加量が所定量以上であるか否かを判定している。なお、このときの所定量は、保護ガラス２８の交換の要否を判定する閾値となるため、測距センサ２１が距測を行うときに必要な最小受光量の実験データ等により設定される。
【００５６】
判定総受光量と基準総受光量との差が所定量未満であるときは、保護ガラス２８の汚れ度合いが小さいと判断できる。このため、ＣＰＵ５２は、溶接ロボット１による溶接作業を引き続き行わせるために、センサユニット２０が測距位置Ｐ１に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ２６０）。そして、溶接回数、及び溶接時間のカウント値をリセットして（ステップＳ２７０）、ステップＳ２１０に戻る。
【００５７】
判定総受光量と基準総受光量との差が所定量以上のときは、保護ガラス２８の汚れ度合いが大きいと判断できるため、保護ガラス２８の交換を促す信号を入出力部５３から出力し（ステップＳ２８０）、このルーチンを終了する。入出力部５３から出力された信号は、警告灯等の告知手段によって、生産ラインの作業者に伝えられる。作業者はその信号を認識すると、溶接ロボット１の運転を停止し、保護ガラス２８を交換する。
【００５８】
以上のようにして、制御装置２は判定総受光量と基準総受光量とを比較し、比較結果に基づいて保護ガラス２８の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う。このため、保護ガラス２８の汚れ度合いに応じて保護ガラス２８の交換時期を的確に判定することができる。
【００５９】
なお、上記の基準受光量測定ルーチン及び保護ガラス交換判定ルーチンでは、センサ制御部４１のＣＰＵ４２とロボット制御部５１のＣＰＵ５２とが各ステップの処理を分担して実行しているが、１つのＣＰＵが一括して処理を実行するように変更してもよいし、異なる態様で各ステップの処理を分担して実行するように変更してもよい。例えば、ステップＳ１３０及びステップＳ２４０の処理をセンサ制御部４１のＣＰＵ４２が実行して、基準総受光量及び判定総受光量をセンサ制御部４１の記憶部４４に記憶するように変更してもよい。また、これに加えて、ステップＳ２５０における判定総受光量と基準総受光量との比較をセンサ制御部４１のＣＰＵ４２が実行するように変更してもよい。
【００６０】
また、制御装置２の変形例として、図１０のブロック図に示すように制御装置３を構成してもよい。なお、制御装置３において、制御装置２と同一構成については同一符号を付すとともに重複する説明を省略する。図１０に示す制御装置３は、測距センサ２１とセンサ制御部４６とロボット制御部５６と移動機構６１とを備える。センサ制御部４６は、センサ制御部４１の構成に加えて、外部との間で信号を入出力する入出力部４７を有する。センサ制御部４６とロボット制御部５６との交信は、入出力部４７と入出力部５３との間で行われる。
【００６１】
制御装置３が実行する基準受光量測定ルーチンでは、ステップＳ１１０の処理がロボット制御部５６のＣＰＵ５２で行われ、ステップＳ１２０，Ｓ１３０の処理がセンサ制御部４６のＣＰＵ４２で行われる。また、制御装置３が実行する保護ガラス交換判定ルーチンでは、ステップＳ２１０，Ｓ２２０，Ｓ２６０，Ｓ２７０の処理がロボット制御部５６のＣＰＵ５２で行われ、ステップＳ２３０〜Ｓ２５０の処理がセンサ制御部４６のＣＰＵ４２で行われる。すなわち、保護ガラス２８の交換を促す信号を出力するか否かのステップＳ２５０の判定はＣＰＵ５２で処理され、その信号の出力は入出力部４７から行われる。
【００６２】
このように制御装置３を構成すると、センサ制御部４６とロボット制御部５６との間で受光量データ等の容量の大きいデータを転送する必要がなくなるため、処理速度やメモリ容量の点で有利になる。
【００６３】
また、保護ガラス交換判定ルーチンのステップＳ２５０で用いられる所定量を、作業者が入力できるように構成してもよい。制御装置３には、作業者が所定量を入力できるように操作表示部６２が設けられている。作業者が入力した所定量は、センサ制御部４６の記憶部４４に保存され、ステップＳ２５０が処理されるときにＣＰＵ４２から呼び出される。このように所定量を操作入力できるようにすると、測距条件や溶接条件に応じて任意の所定量を設定することができる。
【００６４】
以上のように、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出して保護ガラス２８の交換の要否を判定する制御装置を様々な形態で構成することができる。
上記第１実施形態の溶接ロボット１の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６５】
（１）第１実施形態では、溶接ロボット１の制御装置は、判定総受光量と基準総受光量とを比較して、判定総受光量と基準総受光量との差が所定量以上であるときに、保護ガラス２８の交換を促す信号を出力している。このため、保護ガラス２８の汚れ度合いが大きくなったときに、作業者に対して保護ガラス２８の交換が必要である旨の告知をすることができ、従来のように経験則に基づいて保護ガラス２８を交換する必要がなくなる。また、保護ガラス２８の交換時期を保護ガラス２８の汚れ度合いに応じて判定するため、保護ガラス２８の交換回数を最低限に抑えることができる。従って、保護ガラス２８の消費を抑えて溶接ロボット１のランニングコストを低減するとともに、保護ガラス２８の交換に必要な作業工数を低減することができる。
【００６６】
（２）第１実施形態では、溶接ロボット１の制御装置は、判定総受光量と基準総受光量との比較を所定タイミング毎に行うようにしている。このため、保護ガラス２８の交換の要否を定期的に確認することができるため、生産ラインの工程管理が容易となる。また、保護ガラス２８の交換が必要なときに、制御装置から交換を促す旨の信号が出力されるため、保護ガラス２８の交換を忘れるような状況を回避し得る。従って、測距センサの誤作動に起因する溶接不良や溶接工程の停止といった不具合を解消することができ、生産性を向上させることができる。
【００６７】
（３）第１実施形態では、基準総受光量は、保護ガラス２８に汚れがない状態において一定の条件下で測定される受光量から算出される。このため、同一の条件下で算出される判定総受光量と基準総受光量とを比較することで、保護ガラス２８の汚れの増加量を検出することができ、精度良く保護ガラス２８の交換時期を判定することができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、図１１〜１６を参照して、本発明に係る溶接ロボットの制御装置を具体化した第２実施形態について説明する。第２実施形態では、溶接ロボット１，センサユニット２０及び制御装置２の構成（図１〜図４参照）については第１実施形態と同一であり、制御装置２による制御のみが第１実施形態と異なる。なお、以下に説明する実施形態において、第１実施形態と同一構成については同一符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００６９】
第１実施形態の制御装置２は、測距センサ２１と固定物体３１とを所定の位置関係に置いて判定総受光量と基準総受光量とを測定し、保護ガラス２８の交換の要否を判定している。すなわち、レーザが保護ガラス２８を通過する所定の範囲の汚れを検出し、その範囲の汚れ度合いに応じて保護ガラス２８の交換の要否を判定している。第２実施形態の制御装置２は、汚れを検出する範囲を広げることにより汚れのむらの状態も検出し、汚れ度合い及び汚れのむらによって、保護ガラス２８の交換の要否を判定するようにしている。以下に、制御装置２が行う制御について説明する。
【００７０】
制御装置２は、保護ガラス２８の交換が行われた後、すなわち保護ガラス２８に汚れがない状態のときに、基準受光量分布測定ルーチンを実行する。図１１に基準受光量分布測定ルーチンのフローチャートを示す。基準受光量分布測定ルーチンは、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出する際に基準分布となる基準総受光量分布を測定するものである。基準受光量分布測定ルーチンは、ロボット制御部５１の入出力部５３から保護ガラス２８を交換した旨の信号が入力されたときに実行される。
【００７１】
基準受光量分布測定ルーチンが実行されると、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、センサユニット２０が受光量分布測定位置としての受光量測定位置Ｐ２に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ４１０）。次いで、ＣＰＵ５２は、センサユニット２０が測定面３１ａに対して遠近方向に移動するように制御する一方、センサ制御部４１のＣＰＵ４２は、測距センサ２１が固定物体３１の測定面３１ａに一定の出力でレーザを照射するように発光を制御し、測定面３１ａで反射するレーザの受光量を測定する（ステップＳ４２０）。すなわち、測定手段としてのＣＰＵ４２及びＣＰＵ５２は、測距センサ２１を移動させながら、測定面３１ａにレーザを照射し、その受光量を測定する制御を行う。
【００７２】
図１２に測距センサ２１が移動しながら測定面３１ａに向ってレーザを照射するときの状態を示す。センサユニット２０は、最初に、測定面３１ａまでの距離が距離Ｄ１となる移動開始位置に配置される。そして、センサユニット２０は、測定面３１ａに向って移動させられ、測定面３１ａまでの距離が距離Ｄ２となる移動終了位置で停止する。測距センサ２１は、移動開始位置から移動終了位置まで移動している間に、測定面３１ａに対して一定の出力でレーザを照射する。照射された光は、測定面３１ａで乱反射して、その乱反射光の一部は保護ガラス２８を通過して光検出素子２６に導かれる。ＣＰＵ４２は、測距センサ２１の各移動位置における受光量データから、光検出素子２６の各受光素子における受光量の合計、すなわち総受光量を算出する。そして、測距センサ２１の各移動位置における総受光量Ｑａから、移動位置Ｄに対する総受光量分布を算出する（ステップＳ４３０）。
【００７３】
図１３に移動位置Ｄに対する総受光量分布Ｘを示す。図１３に示すように、測距センサ２１と測定面３１ａとの距離が遠ざかるに従って、光検出素子２６に導かれる反射光が減少するため、移動開始位置から移動終了位置に向うに従って総受光量Ｑａが減少する。そして、ＣＰＵ４２は、移動位置Ｄに対する総受光量分布Ｘを基準総受光量分布として記憶部４４に記憶する（ステップＳ４４０）。このようにして、制御装置２は、保護ガラス２８に汚れがない状態における固定物体３１に対する反射受光量を基準総受光量分布として記憶する。
【００７４】
次に、制御装置２は、保護ガラス２８の交換が行われた後に、保護ガラス交換判定ルーチンを実行する。図１４に保護ガラス交換判定ルーチンのフローチャートを示す。保護ガラス交換判定ルーチンは、基準総受光量分布と比較される判定総受光量分布を測定することで保護ガラス２８の汚れ度合い及び汚れのむらを検出し、保護ガラス２８の交換を促す旨の信号を出力するか否かを判定するものである。保護ガラス交換判定ルーチンは、溶接ロボット１が溶接作業を行っているときに実行される。
【００７５】
保護ガラス交換判定ルーチンが実行されると、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、溶接ロボット１による溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達したか否かを判定する（ステップＳ５１０）。このステップでは、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出する周期を設定している。この検出周期は、溶接条件等に応じて予め設定される。溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達していない場合は、ステップＳ２１０を繰り返し行う。
【００７６】
溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達したときは、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、センサユニット２０が受光量測定位置Ｐ２に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ５２０）。次いで、ＣＰＵ５２は、センサユニット２０が測定面３１ａに対して遠近方向に移動するように制御する一方、センサ制御部４１のＣＰＵ４２は、測距センサ２１が固定物体３１の測定面３１ａに一定の出力でレーザを照射するように発光を制御し、測定面３１ａで反射するレーザの受光量を測定する（ステップＳ５３０）。測距センサ２１の移動及びレーザの発光及び受光は、図１２に示される状態と同一の状態で行われる。すなわち、測距センサ２１は、移動開始位置から移動終了位置まで移動している間に、測定面３１ａに対して一定の出力でレーザを照射し、その反射光を受光する。
【００７７】
ＣＰＵ４２は、測距センサ２１の各移動位置における受光量データから、光検出素子２６の各受光素子における受光量の合計、すなわち総受光量を算出する。そして、測距センサ２１の各移動位置における総受光量Ｑａから、移動位置Ｄに対する総受光量分布を算出する（ステップＳ５４０）。
【００７８】
図１５に移動位置Ｄに対する総受光量分布Ｙの一例を示す。保護ガラス２８は経時的にその汚れ度合いが増加しているため、図１３に示される総受光量分布Ｘに比べて全体的に総受光量Ｑａが低下している。測距センサ２１を測定面３１ａに対して遠近方向に移動させながらレーザを照射すると、レーザの反射光の通過経路が変化するため、反射光が保護ガラス２８を通過する位置が変化する。このため、保護ガラス２８の広い範囲の汚れを検出することができるので、保護ガラス２８の汚れにむらがあるような場合に、そのむらの状態を検出することができる。すなわち、上記のように移動位置Ｄに対する総受光量分布Ｙを算出すると、保護ガラス２８の汚れ度合い及び汚れのむらの状態を検出することができるようになる。そして、ＣＰＵ４２は、移動位置Ｄに対する総受光量分布Ｙを判定総受光量分布として記憶部４４に記憶する（ステップＳ５５０）。
【００７９】
次いで、判定手段としてのＣＰＵ４２は、記憶されている判定総受光量分布と基準総受光量分布とを比較して、総受光量の差が少なくとも１箇所で所定量α以上となるか否かを判定する（ステップＳ５６０）。
【００８０】
図１６に判定総受光量分布と基準総受光量分布との差である差分総受光量分布を示す。例えば、図１６中の実線で示すような差分総受光量分布Ｚ１が得られた場合には、各距離における差分総受光量Ｑｂが所定量α未満となっているため、保護ガラス２８の汚れが検出される範囲のいずれの位置においても汚れ度合いが小さいと判断できる。このため、差分総受光量Ｑｂがいずれの距離においても所定量α未満であるときには、保護ガラス２８の交換が不必要であると判断し、溶接ロボット１による溶接作業を続行させる旨判定する。
【００８１】
ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、その判定結果を受け取るとともに、センサユニット２０が測距位置Ｐ１に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ５７０）。そして、溶接回数、及び溶接時間のカウント値をリセットして（ステップＳ５８０）、ステップＳ５１０に戻る。
【００８２】
一方、図１６中の破線で示すような差分総受光量分布Ｚ２が得られた場合には、差分総受光量Ｑｂが所定量α以上となっている箇所があるため、保護ガラス２８の汚れが検出される範囲のいずれかの位置において汚れ度合いが大きくなっていると判断できる。このような場合には、測距センサ２１による距離計測時に、保護ガラス２８の汚れのむらに起因して、ある距離の検出はできるが他の距離の検出はできないといった現象が生じ得る。このため、差分総受光量Ｑｂが少なくとも１箇所で所定量α以上となるときは、保護ガラス２８の交換が必要であると判定する。
【００８３】
ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、その判定結果を受け取るとともに、保護ガラス２８の交換を促す信号を入出力部５３から出力し（ステップＳ５９０）、このルーチンを終了する。入出力部５３から出力された信号は、警告灯等の告知手段によって、生産ラインの作業者に伝えられる。作業者はその信号を認識すると、溶接ロボット１の運転を停止し、保護ガラス２８を交換する。
【００８４】
以上のようにして、制御装置２は判定総受光量分布と基準総受光量分布とを比較し、比較結果に基づいて保護ガラス２８の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う。このため、保護ガラス２８の汚れ度合い及び汚れのむらに応じて保護ガラス２８の交換時期を的確に判定することができる。
【００８５】
なお、上記の保護ガラス交換判定ルーチンのステップＳ５６０では、総受光量の差が少なくとも１箇所で所定量α以上となるか否かを判定しているが、２以上の箇所又は全箇所で所定量α以上となるか否かを判定するように変更してもよい。
【００８６】
また、基準受光量分布測定ルーチンのステップＳ４２０及び保護ガラス交換判定ルーチンのステップＳ５３０では、測距センサ２１を移動させながら発光及び受光を行っているが、固定物体３１を移動させながら測距センサ２１の発光及び受光を行うように構成してもよい。
【００８７】
また、基準受光量分布測定ルーチン及び保護ガラス交換判定ルーチンの各ステップを処理するＣＰＵ４２とＣＰＵ５２との分担は、異なる態様の分担にしてもよいし、各ステップの処理を１つのＣＰＵが一括して実行するようにしてもよい。また、制御装置２を図１０に示す制御装置３のように構成してもよい。
【００８８】
上記第２実施形態の溶接ロボット１の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（４）第２実施形態では、溶接ロボット１の制御装置は、判定総受光量分布と基準総受光量分布とを比較し、差分総受光量Ｑｂが少なくとも１箇所で所定量α以上となるときに、保護ガラス２８の交換を促す信号を出力している。このため、保護ガラス２８の汚れ度合い及び汚れのむらに応じて、作業者に対して保護ガラス２８の交換が必要である旨の告知をすることができ、従来のように経験則に基づいて保護ガラス２８を交換する必要がなくなる。また、保護ガラス２８の交換時期を保護ガラス２８の汚れ度合い及び汚れのむらに応じて判定するため、保護ガラス２８の交換回数を最低限に抑えることができる。従って、保護ガラス２８の消費を抑えて溶接ロボット１のランニングコストを低減するとともに、保護ガラス２８の交換に必要な作業工数を低減することができる。
【００８９】
（５）第２実施形態では、溶接ロボット１の制御装置は、判定総受光量分布と基準総受光量分布との比較を所定タイミング毎に行うようにしている。このため、保護ガラス２８の交換の要否を定期的に確認することができるため、生産ラインの工程管理が容易となる。また、保護ガラス２８の交換が必要なときに、制御装置から交換を促す旨の信号が出力されるため、保護ガラス２８の交換を忘れるような状況を回避し得る。従って、測距センサの誤作動に起因する溶接不良や溶接工程の停止といった不具合を解消することができ、生産性を向上させることができる。
【００９０】
（６）第２実施形態では、基準総受光量分布は、保護ガラス２８に汚れがない状態において一定の条件下で測定される受光量から算出される。このため、同一の条件下で算出される判定総受光量分布と基準総受光量分布とを比較することで、保護ガラス２８の汚れの増加量及び汚れのむらの状態を検出することができ、精度良く保護ガラス２８の交換時期を判定することができる。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、図１７〜１９を参照して、本発明に係る溶接ロボットの制御装置を具体化した第３実施形態について説明する。第３実施形態では、溶接ロボット１，センサユニット２０及び制御装置２の構成（図１〜図４参照）については第１実施形態と同一であり、制御装置２による制御等が第１実施形態と異なる。なお、以下に説明する実施形態において、第１実施形態と同一構成については同一符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００９２】
第３実施形態の測距センサ２１は、発光部２２及び受光部２３の構成については第１実施形態と同一であるが、光検出素子２６の受光量に応じて、レーザ発光素子２４の発光量を適宜制御する発光量制御手段としてのオートパワーコントロール機能を備えている。図１７にオートパワーコントロール機能の制御ダイヤグラムを示す。測距センサ２１のフィードバック制御部７１は、光検出素子２６が受光する受光量と最適受光量との偏差からＰＩＤ制御等により発光量指令値を導く。パワー制御部７２は発光量指令値に基づいてレーザ発光素子２４の発光パワーを設定し、レーザ発光素子２４は設定された発光パワーで発光を行う。レーザ発光素子２４の発光により光検出素子２６で受光される受光量は適宜フィードバックされ、レーザの受光量が最適受光量となるようにレーザの発光量指令値が制御される。
【００９３】
このように、オートパワーコントロール機能を備えることにより、受光量過多により光検出素子２６が飽和して光量検出が行えない状態や、受光量過少により光検出素子２６の感度が低くなり精度良く光量検出が行えない状態を回避することができる。このため、ワークＷまでの距離を計測する際に、安定した受光量を得ることができ、計測精度を向上させることができる。
【００９４】
ところで、第３実施形態の測距センサ２１は、上記のオートパワーコントロール機能を備えているため、保護ガラス２８に汚れがある場合に、自動的に受光量が調整される。このため、第１及び第２実施形態のように受光量を測定する手法では保護ガラス２８の汚れを検出できない。そこで、第３実施形態の制御装置は、オートパワーコントロール機能の発光量指令値に基づいて保護ガラス２８の汚れ度合いを検出し、保護ガラス２８の交換の要否を判定するようにしている。以下に、制御装置２が行う制御について説明する。
【００９５】
制御装置２は、保護ガラス２８の交換が行われた後、すなわち保護ガラス２８に汚れがない状態のときに、基準発光量指令値取得ルーチンを実行する。図１８に基準発光量指令値取得ルーチンのフローチャートを示す。基準発光量指令値取得ルーチンは、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出する際に基準値となる基準発光量指令値を取得するものである。基準発光量指令値取得ルーチンは、ロボット制御部５１の入出力部５３から保護ガラス２８を交換した旨の信号が入力されたときに実行される。
【００９６】
基準発光量指令値取得ルーチンが実行されると、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、センサユニット２０が発光量指令値取得位置としての受光量測定位置Ｐ２に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ７１０）。このときに、センサユニット２０は、固定物体３１の測定面３１ａから一定の距離に配置される。
【００９７】
次いで、センサ制御部４１のＣＰＵ４２は、測距センサ２１から測定面３１ａにレーザが照射されるように発光を制御し、オートパワーコントロール機能により制御される発光量指令値を測距センサ２１から取得する（ステップＳ７２０）。すなわち、取得手段としてのＣＰＵ４２及びＣＰＵ５２は、測距センサ２１を固定物体３１の測定面３１ａから一定の距離に配置するとともにレーザを一定の出力で照射し、そのときに制御される発光量指令値を測距センサ２１から取得する制御を行う。測距センサ２１からのレーザの発光及び受光は、第１実施形態の図６に示される状態で行われる。ＣＰＵ４２は、取得した発光量指令値を基準発光量指令値として記憶部４４に記憶する（ステップＳ７３０）。
【００９８】
次に、制御装置２は、保護ガラス２８の交換が行われた後に、保護ガラス交換判定ルーチンを実行する。図１９に保護ガラス交換判定ルーチンのフローチャートを示す。保護ガラス交換判定ルーチンは、基準発光量指令値と比較される判定発光量指令値を取得することで保護ガラス２８の汚れ度合いを検出し、保護ガラス２８の交換を促す旨の信号を出力するか否かを判定するものである。保護ガラス交換判定ルーチンは、溶接ロボット１が溶接作業を行っているときに実行される。
【００９９】
保護ガラス交換判定ルーチンが実行されると、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、溶接ロボット１による溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達したか否かを判定する（ステップＳ８１０）。このステップでは、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出する周期を設定している。この検出周期は、溶接条件等に応じて予め設定される。溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達していない場合は、ステップＳ２１０を繰り返し行う。
【０１００】
溶接回数、或いは溶接時間が一定値に達したときは、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、センサユニット２０が受光量測定位置Ｐ２に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ８２０）。次いで、センサ制御部４１のＣＰＵ４２は、測距センサ２１から測定面３１ａにレーザが照射されるように発光を制御し、オートパワーコントロール機能により制御される発光量指令値を測距センサ２１から取得する（ステップＳ８３０）。測距センサ２１からのレーザの発光及び受光は、第１実施形態の図６に示される状態で行われる。ＣＰＵ４２は、取得した発光量指令値を判定発光量指令値として記憶部４４に記憶する（ステップＳ８４０）。
【０１０１】
次いで、判定手段としてのＣＰＵ４２は、記憶されている判定発光量指令値と基準発光量指令値とを比較して、判定発光量指令値と基準発光量指令値との差が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８５０）。保護ガラス２８に汚れがあった場合、受光量はオートパワーコントロール機能により調整されてしまうが、レーザの発光量を設定する判定発光量指令値は汚れ度合いに伴って増加する。このため、判定発光量指令値と基準発光量指令値との差は、保護ガラス２８の経時的な汚れの増加量を示す値となる。すなわち、ステップＳ８５０では、保護ガラス２８の経時的な汚れの増加量が所定量以上であるか否かを判定している。
【０１０２】
判定発光量指令値と基準発光量指令値との差が所定値未満である場合には、保護ガラス２８の汚れ度合いが小さいと判断できため、保護ガラス２８の交換が不必要であると判断し、溶接ロボット１による溶接作業を続行させる旨判定する。ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、その判定結果を受け取るとともに、センサユニット２０が測距位置Ｐ１に移動されるように移動機構６１を制御する（ステップＳ８６０）。そして、溶接回数、及び溶接時間のカウント値をリセットして（ステップＳ８７０）、ステップＳ２１０に戻る。
【０１０３】
一方、判定発光量指令値と基準発光量指令値との差が所定値以上の場合には、保護ガラス２８の汚れ度合いが大きいと判断できるため、保護ガラス２８の交換が必要であると判定する。ロボット制御部５１のＣＰＵ５２は、その判定結果を受け取るとともに、保護ガラス２８の交換を促す信号を入出力部５３から出力し（ステップＳ８８０）、このルーチンを終了する。入出力部５３から出力された信号は、警告灯等の告知手段によって、生産ラインの作業者に伝えられる。作業者はその信号を認識すると、溶接ロボット１の運転を停止し、保護ガラス２８を交換する。
【０１０４】
以上のようにして、制御装置２は判定発光量指令値と基準発光量指令値とを比較し、比較結果に基づいて保護ガラス２８の交換を促す信号を出力するか否かの判定を行う。このため、保護ガラス２８の汚れ度合いに応じて保護ガラス２８の交換時期を的確に判定することができる。
【０１０５】
なお、基準受光量分布測定ルーチン及び保護ガラス交換判定ルーチンの各ステップを処理するＣＰＵ４２とＣＰＵ５２との分担は、異なる態様の分担にしてもよいし、各ステップの処理を１つのＣＰＵが一括して実行するようにしてもよい。また、制御装置２を図１０に示す制御装置３のように構成してもよい。
【０１０６】
上記第３実施形態の溶接ロボット１の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（７）第３実施形態では、溶接ロボット１の制御装置は、判定発光量指令値と基準発光量指令値とを比較し、判定発光量指令値と基準発光量指令値との差が所定値以上であるときに、保護ガラス２８の交換を促す信号を出力している。このため、保護ガラス２８の汚れ度合いに応じて、作業者に対して保護ガラス２８の交換が必要である旨の告知をすることができ、従来のように経験則に基づいて保護ガラス２８を交換する必要がなくなる。また、保護ガラス２８の交換時期を保護ガラス２８の汚れ度合いに応じて判定するため、保護ガラス２８の交換回数を最低限に抑えることができる。従って、保護ガラス２８の消費を抑えて溶接ロボット１のランニングコストを低減するとともに、保護ガラス２８の交換に必要な作業工数を低減することができる。
【０１０７】
（８）第２実施形態では、溶接ロボット１の制御装置は、判定発光量指令値と基準発光量指令値との比較を所定タイミング毎に行うようにしている。このため、保護ガラス２８の交換の要否を定期的に確認することができるため、生産ラインの工程管理が容易となる。また、保護ガラス２８の交換が必要なときに、制御装置から交換を促す旨の信号が出力されるため、保護ガラス２８の交換を忘れるような状況を回避し得る。従って、測距センサの誤作動に起因する溶接不良や溶接工程の停止といった不具合を解消することができ、生産性を向上させることができる。
【０１０８】
（９）第２実施形態では、基準発光量指令値は、保護ガラス２８に汚れがない状態において一定の条件下で取得される発光量指令値である。このため、同一の条件下で算出される判定発光量指令値と基準発光量指令値とを比較することで、保護ガラス２８の汚れの増加量を検出することができ、精度良く保護ガラス２８の交換時期を判定することができる。
【０１０９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１乃至第３実施形態では、光検出素子２６をＣＣＤラインセンサにより構成したが、ＰＳＤ、ＣＭＯＳ等の光検出素子を用いてもよい。ＰＳＤ、ＣＭＯＳ等を用いても、本発明と同様の原理で保護ガラス２８の交換時期を判定することができる。
【０１１０】
・第１乃至第３実施形態では、保護ガラス２８に汚れがない状態のときに測定又は取得される基準総発光量、基準総発光量分布及び基準発光量指令値を、保護ガラス２８の交換時期を判定する際の基準値として用いているが、この基準値の設定は保護ガラス２８の交換毎に行わなくてもよく、一度設定した基準値を毎回用いるようにしてもよい。また、この基準値は、制御装置２が実行するルーチンにより測定又は取得されるものでなくてもよく、作業者の操作入力等により予め設定されるようにしてもよい。
【０１１１】
・第１乃至第３実施形態では、保護ガラス２８に汚れがない状態のときに測定又は取得される基準値と所定値（所定量）とを用いて、判定総発光量、判定総発光量分布及び判定発光量指令値との比較を行っているが、保護ガラス２８の汚れ度合いを判定できる態様であれば、基準値と所定値との組み合わせは任意に設定してもよい。例えば、測距センサが計測を行うときに必要な最小受光量と関連付けて基準値を予め設定し、判定総発光量等の判定値が基準値以下となったときに保護ガラス２８の交換が必要である旨判定するようにしてもよい。
【０１１２】
・第１及び第２実施形態では、測距センサ２１の光検出素子２６が受光する総受光量を用いて、保護ガラス２８の汚れ度合いを検出しているが、総受光量の代わりに、光検出素子２６の各受光素子における受光量の平均値（平均受光量）、光検出素子２６の各受光素子における受光量の２乗平均の根（実効受光量）、又は光検出素子２６の各受光素子における受光量の最大値（ピーク受光量）を用いてもよい。
【０１１３】
・第１乃至第３実施形態では、保護ガラス２８の交換を促す信号が出力されると、警告灯等の告知手段によって、生産ラインの作業者に伝えられるようにしているが、前記信号はフィールドバス等の生産工場内のネットワークを介して転送されるようにしてもよい。図２０に前記信号をネットワークを利用して転送する構成を示す。保護ガラス２８の交換を促す信号は、保護ガラス２８の交換が必要である旨判定されたときに、ロボット制御部５１のＣＰＵ５２からデータバス６３を介して、治具の保守等を管理する治具制御装置６４に送信される。作業者は治具制御装置６４の信号により保護ガラス２８の交換時期を認識することができる。
【０１１４】
・第１乃至第３実施形態では、測距センサ２１を保護する保護部材として透明の保護ガラス２８を用いているが、保護部材として透明の樹脂部材を用いてもよい。
・また、第１乃至第３実施形態のセンサユニット２０を、図２１に示すように構成してもよい。図２１の構成では、レーザ発光素子２４から発光されるレーザがミラースキャナ２９で反射して照射され、受光レンズ２７を介して光検出素子２６で受光されるレーザがミラースキャナ２９で反射して入光する。ミラースキャナ２９のワークＷ側には保護ガラス２８が配置される。ミラースキャナ２９は回転軸２９ａを中心に所定角度回転可能に構成され、例えばワークＷの位置Ｅから位置Ｆまでの範囲を測距できる。こうしたセンサユニットにおいても、本発明と同様の原理を用いて保護ガラス２８の交換時期を判定することができる。
【０１１５】
・また、第１乃至第３実施形態の構成に、センサユニット２０内に空気を流通させて保護ガラス２８の前面にエアカーテンを形成する図２２に示すような構成を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明に係る制御装置を搭載した溶接ロボットの構成図。
【図２】センサユニットの概略構成図。
【図３】光検出素子の受光素子列に対する受光量分布を示すグラフ。
【図４】溶接ロボットの制御装置の構成を示すブロック図。
【図５】基準受光量測定ルーチンのフローチャート。
【図６】基準受光量測定ルーチンにおいて、測距センサが測定面にレーザを照射するときの状態を示す説明図。
【図７】基準受光量測定ルーチンにおいて、光検出素子が受光する受光量の分布を示すグラフ。
【図８】第１実施形態の保護ガラス交換判定ルーチンのフローチャート。
【図９】第１実施形態の保護ガラス交換判定ルーチンにおいて、光検出素子が受光する受光量の分布を示すグラフ。
【図１０】第１実施形態の別の例における制御装置の構成図。
【図１１】基準受光量分布測定ルーチンのフローチャート。
【図１２】基準受光量分布測定ルーチンにおいて、測距センサが移動しながら測定面にレーザを照射するときの状態を示す説明図。
【図１３】基準受光量分布測定ルーチンにおいて、測距センサの移動位置に対する総受光量分布を示すグラフ。
【図１４】第２実施形態の保護ガラス交換判定ルーチンのフローチャート。
【図１５】第２実施形態の保護ガラス交換判定ルーチンにおいて、測距センサの移動位置に対する総受光量分布を示すグラフ。
【図１６】判定総受光量分布と基準総受光量分布との差である差分総受光量分布を示すグラフ。
【図１７】オートパワーコントロール機能の制御ダイヤグラム。
【図１８】基準発光量指令値取得ルーチンのフローチャート。
【図１９】第３実施形態の保護ガラス交換判定ルーチンのフローチャート。
【図２０】保護ガラスの交換を促す信号をネットワークを利用して転送する制御装置の構成図。
【図２１】センサユニットの別の例を示す構成図。
【図２２】従来の例における溶接ロボットの測距センサ周辺の概略構成図。
【符号の説明】
【０１１７】
１…溶接ロボット、２…制御装置、２０…センサユニット、２１…測距センサ、２４…レーザ発光素子、２６…光検出素子、２８…保護ガラス、３１…固定物体、３１ａ…測定面、４１…センサ制御部、４２…ＣＰＵ、４４…記憶部、５１…ロボット制御部、５２…ＣＰＵ、５３…入出力部、５４…記憶部、６１…移動機構。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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