アーク溶接システム、シングルアーク溶接システムおよびタンデムアーク溶接システム
【課題】本発明は、デジタル信号を用いて正確なアーク倣いを可能とするアーク溶接システム１を提供する。
【解決手段】アーク溶接システム１は、溶接ワイヤ１３に溶接電力を供給する溶接電源３０と、溶接トーチ１２がアーム先端に装着された溶接ロボット１０と、溶接電源３０および溶接ロボット１０を制御するコントローラ４０とを備え、溶接電源３０とコントローラ４０とがデジタル信号を用いた通信を行うと共に、溶接電源３０が、溶接電源同期信号が入力されたときの溶接電源フィードバック信号をコントローラ４０に出力する。
【解決手段】アーク溶接システム１は、溶接ワイヤ１３に溶接電力を供給する溶接電源３０と、溶接トーチ１２がアーム先端に装着された溶接ロボット１０と、溶接電源３０および溶接ロボット１０を制御するコントローラ４０とを備え、溶接電源３０とコントローラ４０とがデジタル信号を用いた通信を行うと共に、溶接電源３０が、溶接電源同期信号が入力されたときの溶接電源フィードバック信号をコントローラ４０に出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットの溶接トーチをウィービングさせながらアーク溶接を行うアーク溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接ロボットを用いて厚板等のワークを溶接線に沿ってアーク溶接を行う場合は、溶接ロボットの溶接トーチを左右にウィービングさせる。この場合、品質のよいアーク溶接を実現するためには、溶接トーチとワークの溶接線との位置ずれを検出し、溶接トーチの位置を補正しながら溶接トーチを溶接線に倣わせるアーク倣いが必要不可欠である（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
以下、図９を参照し、従来のアーク溶接システム９の概略を用いてアーク倣いについて簡単に説明する。図９に示すように、アーク溶接システム９は、溶接ロボット９１と、溶接電源９２と、コントローラ９３とを備える。
【０００４】
溶接ロボット９１は、例えば、６軸構成の垂直多関節ロボット等のアーク溶接ロボットである。ここで、溶接ロボット９１は、アーム先端に溶接トーチ９１ａが装着される。そして、溶接ワイヤ９１ｂは、溶接ワイヤ送給モータ（不図示）によって、溶接トーチ９１ａに送給される。
【０００５】
溶接電源９２は、溶接ワイヤ９１ｂに溶接電流を供給する電源である。また、溶接電源９２は、アナログ通信路Ａｎを介して、コントローラ９３とアナログ信号により通信を行う。なお、本発明においてアナログ信号とは、データを連続的に電圧レベルに変換した信号である。
【０００６】
コントローラ９３は、溶接ロボット９１および溶接電源９２を制御する制御装置である。また、コントローラ９３は、アーク倣いを行う倣い制御部９３ａを備える。
【０００７】
このような構成により、アーク溶接システム９は、溶接電源９２が供給する溶接電流によってワークＷと溶接ワイヤ９１ｂとの間でアーク放電を発生させながら、溶接ロボット９１が溶接トーチ９１ａを溶接線上で移動させることで、ワークＷをアーク溶接する。このとき、アーク溶接システム９は、倣い制御部９３ａによって、ワークＷの位置ずれを検出し、溶接トーチ９１ａの先端位置を補正して、アーク倣いを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−０９５７８０号公報
【特許文献２】特開２００８−０９３６７０号公報
【特許文献３】特開２００３−１０３３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなアーク溶接システムを用いるユーザーは、近年、溶接ロボットメーカーに対してアーク溶接の溶接施工法の高度化やアーク溶接機の高機能化の実現を強く要求している。溶接ロボットメーカーがこのような要求に応えるためにはロボットコントローラと溶接電源間でより多くのデータを正確に通信させることが欠かせない。
【００１０】
しかしながら、図９のようなアナログ信号による通信を行なう従来のアーク溶接システム９で多くの情報を通信するためには、新たな種類の信号（例えば、異常検出のような汎用的な信号）を追加する毎に、アナログ信号の通信路Ａｎを増設する必要があり、配線ケーブルが複雑化し、通信の信頼性が低下するという問題がある。
【００１１】
このような問題を解決するために、デジタル信号を用いて通信することが不可欠であるが、デジタル通信を行う場合は通信遅れが生じてしまい、アナログ信号による通信と比較して、アーク倣いの精度が低下するという問題が生じる。
【００１２】
このような問題に対して、特許文献３に記載の発明は、各制御部をパラレルバス方式により接続し、デジタル信号で通信することにより、リアルタイム性を向上させることを可能とする。しかしながら、パラレルバス接続でデジタル通信を行なうと、通信路数が大幅に増加することにより、通信の信頼性が低下する。そして、信号データの欠落（例えばビット欠落）が発生した場合、複雑なリカバリー処理や異常検出処理が必要になる。また、パラレルバス方式はノイズに弱いのでケーブル長を比較的短く、例えば数ｍ以下にしなければならないため、アーク溶接システムを構成するにあたり、配置等が制限される。特に、溶接電源を複数台接続して溶接をする場合は、配置等が非常に制限される。
【００１３】
そこで、本発明は前記した課題を解決し、デジタル通信を用いつつ、通信の信頼性を高め、比較的自由なシステム配置、かつ、正確なアーク倣いを可能とするアーク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】
【００１４】
前記した課題を解決するため、本願第１発明に係るアーク溶接システムは、溶接ワイヤに溶接電力を供給する溶接電源を１以上備えると共に、溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットおよび前記溶接電源を制御するコントローラを備えるアーク溶接システムであって、前記溶接電源は、前記溶接ワイヤの溶接電流値を検出すると共に、当該溶接電流値を示す溶接電流値検出信号を出力する溶接電流検出部と、前記溶接電源を制御する溶接電源制御信号と前記溶接電源への同期信号である溶接電源同期信号とが前記コントローラから入力され、前記溶接電流検出部から前記溶接電流値検出信号が入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの当該溶接電流値検出信号を溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力する溶接電源インタフェースと、前記溶接電源インタフェースを介して入力された前記溶接電源制御信号に基づいて、前記溶接電力を出力する溶接電源出力部と、を備え、前記コントローラは、前記溶接電源から前記溶接電源フィードバック信号が入力されると共に、前記溶接電源制御信号と前記溶接電源同期信号とを前記溶接電源に出力するコントローラインタフェースと、前記溶接ロボットを制御するロボット制御信号に基づいて前記溶接ロボットの駆動を制御すると共に、前記溶接ロボットへの同期信号であるロボット同期信号が入力されたときの前記溶接トーチの位置を示すロボットフィードバック位置信号を出力するサーボアンプと、前記溶接電源同期信号と前記ロボット同期信号とを生成すると共に、当該溶接電源同期信号と前記溶接電源制御信号とを前記コントローラインタフェースに出力し、アーク溶接中に入力される前記溶接電源フィードバック信号と前記ロボットフィードバック位置信号とから前記溶接トーチの位置ずれを検出し、前記溶接トーチの位置ずれを補正した前記ロボット制御信号を生成して前記サーボアンプに出力するロボット溶接電源制御部と、を備え、前記溶接電源と前記コントローラとは、シリアル方式で接続され、デジタル信号により通信を行うことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、本発明のアーク溶接システムは、シリアル方式でデジタル信号により通信を行うことにより、通信路数は１通りでよく、高い信頼性がある通信を可能とする。
また、本発明のアーク溶接システムは、ノイズにも強いため、ケーブル長を長くとることができる。
さらに、本発明のアーク溶接システムは、溶接電源同期信号とロボット同期信号とを用いることにより、それぞれのフィードバック信号のサンプリング間隔を常に一定にするため、アーク倣いにおける同期制御を可能とする。
【００１６】
なお、本発明において、デジタル信号とは、データを離散的な値で表現した信号である。
また、本発明において、サンプリング間隔とは、連続的なデータ（アナログ信号）を取得する時刻と、前回のデータを取得した時刻との間隔（時間的な隔たり）である。
【００１７】
また、本願第２発明に係るアーク溶接システムは、前記溶接電源インタフェースが、溶接電圧検出部で検出された前記溶接ワイヤの溶接電圧値を示す溶接電圧値検出信号がさらに入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの前記溶接電流値検出信号と前記溶接電圧値検出信号との少なくとも一方を前記溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力することを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、本発明のアーク溶接システムは、溶接電源が溶接電圧を検出して、溶接電圧値の検出信号を出力することにより、溶接電圧値をアーク倣いに用いることができる。
【００１９】
また、本願第３発明に係るシングルアーク溶接システムは、溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、本願第１発明に係る１台以上の溶接電源と、本願第１発明に係るコントローラと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本願第４発明に係るタンデムアーク溶接システムは、第１の溶接トーチおよび当該第１の溶接トーチと同じ挙動をとる第２の溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、本願第１発明に係るコントローラと、本願第１発明に係る２台以上の溶接電源と、を備えるタンデムアーク溶接システムであって、前記第１の溶接トーチに接続された第１の前記溶接電源は、前記第１の溶接ワイヤに溶接電力を供給し、前記第２の溶接トーチに接続された第２の前記溶接電源は、前記第２の溶接ワイヤに前記溶接電力を供給すると共に、前記コントローラとの間でシリアル方式でデジタル信号により通信を行い、前記コントローラは、前記溶接ロボットと、前記第１の前記溶接電源と、前記第２の前記溶接電源とを制御することを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、本発明のタンデムアーク溶接システムは、シリアル方式でデジタル信号により通信を行うことにより、配線が簡単で第２の溶接電源を容易に追加でき、第１の溶接電源と第２の溶接電源との溶接電源フィードバック信号を同期させることができる。これによって、タンデムアーク溶接システムは、ハードウェア構成を柔軟にできると共に、低コストで、正確なアーク倣いを可能とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、シリアル方式でデジタル信号による通信を行うため、信頼性が高い通信を行なうことができる。また、本発明によれば、ケーブル長を長くとることにより、自由度の高いシステム配置を行なうことができる。さらに、本発明によれば、アーク倣いにおける同期制御により、パラレル方式に比べてリアルタイム性が劣るシリアル方式でも正確なアーク倣いを行なうことができる
【００２３】
また、本発明によれば、通信路数が１通りであり通信の信頼性が高いため、信号データに欠落が発生した場合の複雑なリカバリー処理をする手間も大幅に低減することができ、かつ、異常検出処理を行なう頻度も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアーク溶接システムにおける、アーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正を説明する図であり、（ａ）は溶接トーチが溶接中心に沿っている場合であり、（ｂ）は溶接トーチが溶接中心に対して右側にずれている場合である。
【図３】図１のアーク溶接システムにおける、アーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正を説明する図であり、（ａ）は溶接トーチが基準高さに位置する場合であり、（ｂ）は溶接トーチが基準高さより高く位置する場合である。
【図４】図１のアーク溶接システムの動作を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図５のアーク溶接システムの動作を示すシーケンス図である。
【図７】本発明の実施例１を説明する概略図である。
【図８】本発明の実施例２において、信号波形を示すグラフである。
【図９】従来のアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００２６】
（第１実施形態）
［アーク溶接システムの構成：シングルアーク溶接］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１の構成について説明する。図１に示すように、アーク溶接システム１は、シングルアーク溶接を行うものであり、溶接ロボット１０と、センサユニット２０と、溶接電源３０と、コントローラ４０とを備える。
【００２７】
溶接ロボット１０は、６軸構成の垂直多関節ロボット等のアーク溶接ロボットである。ここで、溶接ロボット１０は、後記するサーボアンプ４２からモータ駆動信号が入力されると、内蔵するサーボモータ１１が駆動し、所望の姿勢をとることができる。この溶接ロボット１０のアーム先端に溶接トーチ１２を装着し、溶接ワイヤ送給モータ（不図示）によって溶接ワイヤ１３を溶接トーチ１２に供給することにより、所望のアーク溶接作業を行なうことができる。なお、図１では説明を簡易にするために、１個のサーボモータ１１のみを図示した。
【００２８】
センサユニット２０は、溶接電圧検出部２１を備える。この溶接電圧検出部２１は、後記する溶接電源出力部３３によって溶接ワイヤ１３に印加される溶接電圧を検出し、この溶接電圧値を溶接電圧値検出信号として溶接電源インタフェース３２に出力する。なお、センサユニット２０は、溶接トーチ１２がワークＷ等に接触したことを検出するショックセンサとしての機能を備えてもよい。また、センサユニット２０は、電気回路の開閉を行なう電磁接触器（不図示）を搭載してもよい。これにより、溶接ワイヤ１３への電力供給を瞬時に遮断し、アーク溶接作業を即時に停止できる。
【００２９】
溶接電源３０は、溶接ワイヤ１３に溶接電力を供給するものであり、溶接電流検出部３１と、溶接電源インタフェース３２と、溶接電源出力部３３とを備える。なお、溶接電圧検出部２１は、溶接電源３０に内蔵してもよい。
溶接電流検出部３１は、溶接電源出力部３３が溶接ワイヤ１３に印加した溶接電流を検出し、検出した溶接電流値を溶接電流値検出信号として溶接電源インタフェース３２に出力する。
【００３０】
溶接電源インタフェース３２は、デジタル通信路Ｄｉを介して、後記するコントローラインタフェース４１との間でデジタル信号を用いた通信を行う。具体的には、溶接電源インタフェース３２は、コントローラインタフェース４１から、後記する溶接電源制御信号と溶接電源同期信号とが入力される。そして、溶接電源インタフェース３２は、例えば、溶接電源同期信号が入力されたタイミングで、溶接電流検出部３１から出力された溶接電流値検出信号と、溶接電圧検出部２１から出力された溶接電圧値検出信号とをラッチして取得する。ここでラッチとは、ある時刻のデータ（例えば、電流値や電圧値）を捉えて保持することを言う。
【００３１】
さらに、溶接電源インタフェース３２は、このラッチされた溶接電流値検出信号と溶接電圧値検出信号とを、溶接電源フィードバック信号としてコントローラインタフェース４１に出力する。ここで、溶接電源インタフェース３２は、溶接電圧検出信号を溶接電源フィードバック信号として用いてもよい。また、溶接電源インタフェース３２は、電流と電圧の両方を用いてもよい。
また、溶接電源インタフェース３２は、入力された溶接電源制御信号を溶接電源出力部３３に出力する。
【００３２】
溶接電源制御信号は、溶接電源３０を制御する信号であり、例えば、溶接電源出力部３３が出力する溶接電流指令値、および、溶接電圧指令値を示す信号である。
溶接電源同期信号は、溶接電源インタフェース３２が溶接電流値検出信号と溶接電圧値検出信号とを取得するタイミングを示す溶接電源インタフェース３２への信号である。
【００３３】
溶接電源出力部３３は、溶接電源インタフェース３２から入力された溶接電源制御信号に基づいて、溶接ワイヤ１３に溶接電力を出力する。具体的には、溶接電源出力部３３は、ワークＷと溶接ワイヤ１３との間における溶接電流および溶接電圧が、溶接電源制御信号の溶接電流指令値および溶接電圧指令値となるように制御する。
図１に示すように、溶接電源出力部３３では、電極供給ケーブルの一方を溶接トーチ１２に接続している。また、溶接電源出力部３３では、電極供給ケーブルの他方をワークＷに接続している。
【００３４】
コントローラ４０は、溶接ロボット１０および溶接電源３０を制御するものであり、コントローラインタフェース４１と、サーボアンプ４２と、ロボット溶接電源制御部４３とを備える。
【００３５】
コントローラインタフェース４１は、デジタル通信路Ｄｉを介して、溶接電源インタフェース３２との間でデジタル信号を用いた通信を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１は、溶接電源インタフェース３２から出力された溶接電源フィードバック信号をバッファメモリであるＤＰＲＡＭ（不図示）に一時的に格納する。そして、コントローラインタフェース４１は、この溶接電源フィードバック信号を一定間隔でＤＰＲＡＭに出力する。
また、コントローラインタフェース４１は、ロボット溶接電源制御部４３から出力された溶接電源制御信号を溶接電源インタフェース３２に出力する。
【００３６】
ここで、溶接電源インタフェース３２とコントローラインタフェース４１とは、例えば、デジタル信号を用いた通信として、ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ（以下、ＣＡＮと略記）を用いる。この場合、溶接電源インタフェース３２とコントローラインタフェース４１は、溶接電源制御信号を一定間隔で送受信するフレームに収容する。これによって、アーク溶接システム１は、新たなフレームを生成して送信するイベントを抑制し、通信効率を向上させる。なお、送受信の間隔は任意で構わないが、数〜数十ミリ秒間隔であれば、良好なアーク倣いを実現できる。また、本発明でいうフレームとは、ビット列で表現され、かつ、様々なデータを集めたものであり、例えば、ＣＡＮでは、データフレームおよびリモートフレーム等のフレームがある。
【００３７】
サーボアンプ４２は、ロボット溶接電源制御部４３からのロボット制御信号に従って、溶接ロボット１０の関節部分を動作させるために用いるサーボモータ１１を駆動する。また、サーボアンプ４２は、溶接トーチ１２の位置を示すロボットフィードバック位置信号をロボット溶接電源制御部４３に出力する。
【００３８】
ロボット制御信号は、溶接ロボット１０を制御する信号であり、溶接トーチ１２の位置や、ウィービング動作（例えば、ウィービング方向、ウィービング周期、ウィービング幅）等の指令値に応じて、ロボット溶接電源制御部４３が求めたモータ駆動量である。
ロボット同期信号は、サーボアンプ４２がロボットフィードバック位置信号を取得するタイミングを示す溶接ロボット１０への同期信号である。
【００３９】
ロボット溶接電源制御部４３は、以下で説明するアーク倣いによって溶接トーチ１２の位置ずれの検出および補正を行うと共に、溶接ロボット１０および溶接電源３０の制御に必要となる各種信号を生成する。例えば、アーク溶接システム１のオペレータが、教示ペンダント（不図示）を操作して、溶接トーチ１２を溶接開始位置から溶接終了位置まで移動させて、アーク溶接中に溶接トーチ１２が動作する位置をロボット溶接電源制御部４３へ教示する。そして、アーク溶接システム１のオペレータが、溶接電流、溶接電圧、ウィービング動作等の指令値を手動で設定する。続いて、アーク溶接を行う際に、ロボット溶接電源制御部４３は、この溶接トーチの位置およびウィービング動作の指令値に応じてロボット制御信号を生成してサーボアンプ４２に出力する。さらに、ロボット溶接電源制御部４３は、オペレータにより設定された溶接電流指令値および溶接電圧指令値を示す溶接電源制御信号を生成してコントローラインタフェース４１に出力する。
【００４０】
また、ロボット溶接電源制御部４３は、所定の間隔で溶接電源同期信号を生成してコントローラインタフェース４１に出力する。さらに、ロボット溶接電源制御部４３は、所定の間隔でロボット同期信号を生成してサーボアンプ４２に出力する。このとき、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電源同期信号とロボット同期信号とを同一間隔で出力してもよく、互いに異なる間隔で出力してもよい。
【００４１】
＜アーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正＞
上記で説明した内容に加えてロボット溶接電源制御部４３は、溶接中心に対する溶接トーチ１２の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正したロボット制御信号を生成し、アーク倣いを行なう。以下、図２および図３を参照してアーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正の詳細を説明する（適宜図１参照）。
【００４２】
図２では、溶接トーチ１２が溶接線に対して左右方向に位置ずれすることを補正する左右倣いを説明する。具体的には、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接トーチ１２をウィービングさせながら溶接電流を検出し、溶接ワイヤ１３の突き出し長さと溶接電流とが反比例することを利用して、左右方向での溶接トーチ１２の位置を検出する。
【００４３】
なお、図２上段は、左右にウィービングする溶接トーチ１２とワークＷとを図示したものである。この溶接トーチ１２の位置は、前記したロボットフィードバック位置信号から判別する。また、図２下段は、図２上段の溶接トーチ１２が左端から右端までウィービングする間に溶接電源フィードバック信号が示す溶接電流の検出値（実線）を図示したものである。
【００４４】
図２（ａ）上段に示すように、溶接トーチ１２が溶接中心Ｃに対して左右対称にウィービングしている場合、図２（ａ）下段に示すように、ウィービング左端における左端溶接電流Ｉｌとウィービング右端における右端溶接電流Ｉｒとが等しくなる。一方、図２（ｂ）上段に示すように、溶接トーチ１２が溶接中心Ｃから右側にずれている場合、図２（ｂ）下段に示すように、左端溶接電流Ｉｌより右端溶接電流Ｉｒが大きな値となる。
【００４５】
この場合、ロボット溶接電源制御部４３は、左端溶接電流Ｉｌと右端溶接電流Ｉｒとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。なお、図示を省略したが、溶接トーチ１２が溶接中心Ｃから左側にずれている場合も、図２（ｂ）と同様、ロボット溶接電源制御部４３は、左端溶接電流Ｉｌと右端溶接電流Ｉｒとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。
【００４６】
図３では、溶接トーチ１２の上下方向の位置ずれを補正する上下倣いを説明する。具体的には、ロボット溶接電源制御部４３は、アーク溶接中に、ウィービングによって溶接トーチ１２が上下する際に生じる溶接電流の平均値（溶接電流平均値）を求め、溶接電流平均値と予め設定された溶接電流指令値とを用いて、上下方向での溶接トーチ１２の位置を検出する。
【００４７】
なお、図３上段は、左右にウィービングする溶接トーチ１２とワークＷとを図示したものである。また、図３下段は、図３上段の溶接トーチ１２が左端から右端までウィービングする間に、溶接電源フィードバック信号が示す溶接電流の検出値（実線）と、溶接電流指令値Ｉｓｅｔと、溶接電流の検出値を平均した溶接電流平均値Ｉａｖｅとを図示したものである。
【００４８】
図３（ａ）上段に示すように、溶接トーチ１２が所定の基準高さＨに位置する場合、図３（ａ）下段に示すように、溶接電流平均値Ｉａｖｅと溶接電流指令値Ｉｓｅｔとが等しくなる。一方、図３（ｂ）上段に示すように、溶接トーチ１２が、基準高さＨより高さｄＨだけ高く位置する場合、図３（ｂ）下段に示すように、溶接電流指令値Ｉｓｅｔより溶接電流平均値Ｉａｖｅが低い値となる。なお、基準高さＨとは、例えば、ロボット制御信号で指令された溶接トーチ１２の高さである。
【００４９】
この場合、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電流平均値Ｉａｖｅと溶接電流指令値Ｉｓｅｔとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。なお、図示を省略したが、溶接トーチ１２が基準高さＨより低く位置する場合も、ロボット溶接電源制御部４３は、図３（ｂ）と同様に、溶接電流平均値Ｉａｖｅと溶接電流指令値Ｉｓｅｔとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。以上のように、ロボット溶接電源制御部４３は、図２および図３に示したアーク倣いによって、溶接トーチ１２の位置ずれを検出および補正することができる。
【００５０】
なお、ロボット溶接電源制御部４３は、図２、図３のアーク倣いを組み合わせて、溶接トーチ１２の位置ずれを上下左右に補正および検出することもできる。また、図２および図３では、溶接電流を用いたアーク倣いを説明したが、本発明では、溶接電圧を用いてアーク倣いを行ってもよい。
【００５１】
［アーク溶接システムの動作：同期制御］
以下、図４を参照し、図１のアーク溶接システムの動作および同期制御について、説明する（適宜図１参照）。なお、図４では、溶接電源出力部３３を「出力部」と略記し、溶接電源インタフェース３２を「溶接電源ＩＦ」と略記し、コントローラインタフェース４１を「コントローラＩＦ」と略記し、ロボット溶接電源制御部４３を「制御部」と略記し、溶接電源同期信号を「ＷＰ同期信号」と略記し、ロボット同期信号を「Ｒ同期信号」と略記した。
【００５２】
また、図４では、「指令値１」〜「指令値５」がそれぞれ溶接電源制御信号に相当し、「ＦＢ値１」〜「ＦＢ値５」がそれぞれ溶接電源フィードバック信号に相当し、「指令値Ａ」および「指令値Ｂ」がそれぞれロボット制御信号に相当し、「ＦＢ値Ａ」および「ＦＢ値Ｂ」がそれぞれロボットフィードバック位置信号に相当する。さらに、図４では、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電源同期信号とロボット同期信号とを異なるタイミングで出力するとして説明する。
【００５３】
まず、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１にタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源インタフェース３２にステップＳ１で入力された溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ２）。
ステップＳ２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ３）。
【００５４】
ステップＳ３の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、サーボアンプ４２にロボット同期信号を出力する（ステップＳ４）。
ステップＳ４の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１に溶接電源制御信号（指令値３）を出力する（ステップＳ５）。
【００５５】
ステップＳ５の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、サーボアンプ４２にロボット制御信号（指令値Ａ）を出力する（ステップＳ６）。すると、サーボアンプ４２は、このロボット制御信号（指令値Ａ）からサーボモータ１１の駆動信号を生成し、サーボモータ１１を駆動させて、溶接トーチ１２を移動させる。
【００５６】
ステップＳ６の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、溶接電源制御信号（指令値２）を溶接電源出力部３３に出力する（ステップＳ７）。すると、溶接電源出力部３３は、この溶接電源制御信号（指令値２）で指令された溶接電流および溶接電圧を溶接ワイヤ１３に印加する。なお、この溶接電源制御信号（指令値２）は、ステップＳ１の処理の前に溶接電源インタフェース３２に入力されている。
【００５７】
ステップＳ７の処理に続いて、サーボアンプ４２は、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）を取得する（ステップＳ８）。
【００５８】
ステップＳ８の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１）をロボット溶接電源制御部４３に出力する（ステップＳ９）。なお、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１）は、ステップＳ１の処理の前にコントローラインタフェース４１に入力されている。
【００５９】
ステップＳ９の処理に続いて、サーボアンプ４２は、ステップＳ８で取得したロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）をロボット溶接電源制御部４３に出力する（ステップＳ１０）。そして、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１）と、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）とを用いて、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号（指令値Ｂ）を生成する。
【００６０】
ステップＳ１０の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１は、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）をバッファメモリ（ＤＰＲＡＭ）に格納する（ステップＳ１１）。
なお、送信準備された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）は、後記するステップＳ１９の処理でロボット溶接電源制御部４３が取得する。また、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）は、ステップＳ１の処理の前にコントローラインタフェース４１に入力されている。
【００６１】
ステップＳ１１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、ステップＳ５で入力された溶接電源制御信号（指令値３）を溶接電源インタフェース３２に出力する（ステップＳ１２）。
【００６２】
ステップＳ１２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、ステップＳ３で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）をコントローラインタフェース４１に出力する（ステップＳ１３）。
【００６３】
ステップＳ１３の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１にタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１４）。
【００６４】
ステップＳ１４の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源インタフェース３２にステップＳ１４で入力された溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１５）。
【００６５】
ステップＳ１５の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値４）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１に溶接電源制御信号（指令値４）を出力する（ステップＳ１７）。
【００６６】
ステップＳ１７の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、ステップＳ１２で入力された溶接電源制御信号（指令値３）を溶接電源出力部３３に出力する（ステップＳ１８）。すると、溶接電源出力部３３は、この溶接電源制御信号（指令値３）で指令された溶接電流および溶接電圧を溶接ワイヤ１３に印加する。
【００６７】
ステップＳ１８の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、ステップＳ１１で送信準備された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）を取得する（ステップＳ１９）。
【００６８】
ステップＳ１９の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、ステップＳ１３で入力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１は、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）をバッファメモリに格納する（ステップＳ２０）。
【００６９】
ステップＳ２０の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、ステップＳ１７で入力された溶接電源制御信号（指令値４）を溶接電源インタフェース３２に出力する（ステップＳ２１）。
【００７０】
ステップＳ２１の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、ステップＳ１６で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値４）をコントローラインタフェース４１に出力する（ステップＳ２２）。なお、アーク溶接システム１では、ステップＳ１からステップＳ２２の処理を繰り返すため、ステップＳ２３以降の説明を省略する。
【００７１】
以上、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、溶接電源同期信号およびロボット同期信号を用いて、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１〜５）およびロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値ＡおよびＦＢ値Ｂ）のサンプリング間隔を常に一定にすることができる。具体的には、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、３回前の溶接電源同期信号により出力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１〜５）を取得することができる。
【００７２】
これによって、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、同期信号を用いることにより、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を常に一定の間隔で出力することができるため、パラレル方式に比べてリアルタイム性が劣るシリアル方式においても正確なアーク倣いが可能となる。また、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、溶接電源３０とコントローラ４０とがデジタル信号を用いたシリアル方式で通信を行うため、新たな種類の信号を追加する場合でも通信路を増設する必要がない。また、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、通信路数が１通りであり通信の信頼性が高いため、信号データの欠落が発生した場合の複雑なリカバリー処理をする手間も大幅に低減することができ、かつ、異常検出処理を行なう頻度も低減することができる。さらに、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、ノイズに強いＣＡＮを用いるため、通信エラーを低減できる。
【００７３】
（第２実施形態）
［アーク溶接システムの構成：タンデムアーク溶接］
図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム（タンデムアーク溶接システム）１Ａの構成について説明する。図５に示すように、アーク溶接システム１Ａは、タンデムアーク溶接を行うものであり、溶接ロボット１０Ａと、センサユニット２０Ａと、センサユニット２０Ｂと、第１の溶接電源３０Ａと、第２の溶接電源３０Ｂと、コントローラ４０Ａとを備える。
【００７４】
溶接ロボット１０Ａは、アーム先端に第１の溶接トーチ１２Ａと、第２の溶接トーチ１２Ｂとが装着される。この第１の溶接トーチ１２Ａおよび第２の溶接トーチ１２Ｂは、図１の溶接トーチ１２と同様のものであるため、説明を省略する。
【００７５】
センサユニット２０Ａは、溶接電圧検出部２１Ａを備える。この溶接電圧検出部２１Ａは、溶接電源出力部３３Ａが第１の溶接ワイヤ１３Ａに印加した溶接電圧を検出し、検出した溶接電圧値を溶接電圧値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ａに出力する。
【００７６】
センサユニット２０Ｂは、溶接電圧検出部２１Ｂを備える。この溶接電圧検出部２１Ｂは、溶接電源出力部３３Ｂが第２の溶接ワイヤ１３Ｂに印加した溶接電圧を検出し、検出した溶接電圧値を溶接電圧値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する。なお、センサユニット２０Ａおよびセンサユニット２０Ｂは、第１実施形態で説明したように電磁接触器を搭載してもよい。
【００７７】
第１の溶接電源３０Ａは、第１の溶接ワイヤ１３Ａに溶接電力を供給するものであり、溶接電流検出部３１Ａと、溶接電源インタフェース３２Ａと、溶接電源出力部３３Ａとを備える。
溶接電流検出部３１Ａは、溶接電源出力部３３Ａが第１の溶接ワイヤ１３Ａに印加した溶接電流を検出し、検出した溶接電流値を溶接電流値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ａに出力する。
【００７８】
溶接電源インタフェース３２Ａは、デジタル通信路Ｄｉを介して、後記するコントローラインタフェース４１Ａとの間でデジタル信号を用いた通信を行う。また、溶接電源インタフェース３２Ａは、後記する溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとの間で信号を送受信する際、デジタル通信路Ｄｉを介して両者の中継を行う。
【００７９】
溶接電源出力部３３Ａは、溶接電源インタフェース３２Ａから入力された溶接電源制御信号に基づいて、第１の溶接ワイヤ１３Ａに溶接電力を出力する電源である。
なお、第１の溶接電源３０Ａの各手段は、図１の溶接電源３０の各手段と同様のものであるため、説明を省略する。
【００８０】
第２の溶接電源３０Ｂは、第２の溶接ワイヤ１３Ｂに溶接電力を供給するものであり、溶接電流検出部３１Ｂと、溶接電源インタフェース３２Ｂと、溶接電源出力部３３Ｂとを備える。
溶接電流検出部３１Ｂは、溶接電源出力部３３Ｂが第２の溶接ワイヤ１３Ｂに印加した溶接電流を検出し、検出した溶接電流値を溶接電流値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する。
【００８１】
溶接電源インタフェース３２Ｂは、図５に示すように、コントローラインタフェース４１Ａとの間で信号を送受信する際、溶接電源インタフェース３２Ａを中継してデジタル通信路Ｄｉを介し、コントローラインタフェース４１Ａとの間でデジタル信号を用いた通信を行う。このように、アーク溶接システム１Ａでは、コントローラ４０Ａに対して、第１の溶接電源３０Ａと第２の溶接電源３０Ｂとをカスケード状に配置している。
【００８２】
溶接電源出力部３３Ｂは、溶接電源インタフェース３２Ｂから入力された溶接電源制御信号に基づいて、第２の溶接ワイヤ１３Ｂに溶接電力を出力する電源である。
なお、第２の溶接電源３０Ｂの各手段は、図１の溶接電源３０の各手段と同様のものであるため、説明を省略する。
【００８３】
コントローラ４０Ａは、溶接ロボット１０Ａ、第１の溶接電源３０Ａ、および、第２の溶接電源３０Ｂを制御するものであり、コントローラインタフェース４１Ａと、サーボアンプ４２Ａと、ロボット溶接電源制御部４３Ａとを備える。
【００８４】
コントローラインタフェース４１Ａは、デジタル通信路Ｄｉを介して、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとの間でデジタル信号を用いた通信を行う。ここで、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとは、例えば、デジタル信号を用いた通信として、ＣＡＮを用いる。
【００８５】
ロボット溶接電源制御部４３Ａは、アーク倣い機能を備えると共に、溶接ロボット１０Ａ、第１の溶接電源３０Ａ、および、第２の溶接電源３０Ｂの制御に必要となる各種信号を生成する。
なお、コントローラ４０Ａの各手段は、図１のコントローラ４０の各手段と同様のものであるため、説明を省略する。
【００８６】
［アーク溶接システムの動作：同期制御］
以下、図６を参照し、図５のアーク溶接システムの動作および同期制御について、説明する（適宜図５参照）。なお、図６は、溶接電源出力部３３Ａおよび溶接電源出力部３３Ｂを「出力部」と略記し、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂを「溶接電源ＩＦ」と略記し、コントローラインタフェース４１Ａを「コントローラＩＦ」と略記し、ロボット溶接電源制御部４３Ａを「制御部」と略記し、溶接電源同期信号を「ＷＰ同期信号」と略記し、ロボット同期信号を「Ｒ同期信号」と略記した。
【００８７】
また、図６では、「指令値１−１」〜「指令値１−５」が溶接電源出力部３３Ａへの溶接電源制御信号に相当し、「指令値２−１」〜「指令値２−５」が溶接電源出力部３３Ｂへの溶接電源制御信号に相当する。また、「ＦＢ値１−１」〜「ＦＢ値１−５」が溶接電源出力部３３Ａからの溶接電源フィードバック信号に相当し、「ＦＢ値２−１」〜「ＦＢ値２−５」が溶接電源出力部３３Ｂからの溶接電源フィードバック信号に相当する。さらに、図６では、「指令値Ａ」および「指令値Ｂ」がそれぞれロボット制御信号に相当し、「ＦＢ値Ａ」および「ＦＢ値Ｂ」がそれぞれロボットフィードバック位置信号に相当する。さらにまた、図６では、ロボット溶接電源制御部４３Ａは溶接電源同期信号およびロボット同期信号を任意の間隔で出力するとして説明する。なお、溶接電源同期信号およびロボット同期信号は数〜数十ミリ秒間隔が好ましい。
【００８８】
まず、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａにタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１０１）。
ステップＳ１０１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２ＡにステップＳ１で入力された溶接電源同期信号を出力すると共に、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、溶接電源インタフェース３２Ｂに溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１０２）。
【００８９】
ステップＳ１０２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１０３）
【００９０】
ステップＳ１０３の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−３）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１０４）。
【００９１】
ステップＳ１０４の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、サーボアンプ４２Ａにロボット同期信号を出力する（ステップＳ１０５）。
ステップＳ１０５の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値１−３）を出力する（ステップＳ１０６）。
【００９２】
ステップＳ１０６の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値２−３）を出力する（ステップＳ１０７）。
【００９３】
ステップＳ１０７の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、サーボアンプ４２Ａにロボット制御信号（指令値Ａ）を出力する（ステップＳ１０８）。すると、サーボアンプ４２Ａは、このロボット制御信号（指令値Ａ）からサーボモータ１１の駆動信号を生成し、サーボモータ１１を駆動させて、溶接トーチ１２Ａおよび溶接トーチ１２Ｂを移動させる。
【００９４】
ステップＳ１０８の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、溶接電源制御信号（指令値１−２）を溶接電源出力部３３Ａに出力する（ステップＳ１０９）。すると、溶接電源出力部３３Ａは、この溶接電源制御信号（指令値１−２）で指令された溶接電流および溶接電圧を第１の溶接ワイヤ１３Ａに印加する。なお、この溶接電源制御信号（指令値１−２）は、ステップＳ１０１の処理の前に溶接電源インタフェース３２Ａに入力されている。
【００９５】
ステップＳ１０９の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源制御信号（指令値２−２）を溶接電源出力部３３Ｂに出力する（ステップＳ１１０）。すると、溶接電源出力部３３Ｂは、この溶接電源制御信号（指令値２−２）で指令された溶接電流および溶接電圧を第２の溶接ワイヤ１３Ｂに印加する。なお、この溶接電源制御信号（指令値２−２）は、ステップＳ１０１の処理の前に溶接電源インタフェース３２Ｂに入力されている。
【００９６】
ステップＳ１１０の処理に続いて、サーボアンプ４２Ａは、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）を取得する（ステップＳ１１１）。
【００９７】
ステップＳ１１１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−１）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１１２）。
【００９８】
ステップＳ１１２に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−１）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１１３）。なお、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−１、ＦＢ値２−１）は、ステップＳ１０１の処理の前にコントローラインタフェース４１Ａに入力されている。
【００９９】
ステップＳ１１３の処理に続いて、サーボアンプ４２Ａは、ステップＳ１１１で取得したロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１１４）。そして、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、ステップＳ１１２で入力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−１）と、ステップＳ１１３で入力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−１）と、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）とを用いて、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号（指令値Ｂ）を生成する。
【０１００】
ステップＳ１１４の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１Ａは、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）をバッファメモリに格納する（ステップＳ１１５）。
なお、送信準備された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）は、後記するステップＳ１２８およびＳ１２９の処理でロボット溶接電源制御部４３Ａが取得する。また、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）は、ステップＳ１０１の処理の前にコントローラインタフェース４１Ａに入力されている。
【０１０１】
ステップＳ１１５に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、ステップＳ１０６で入力された溶接電源制御信号（指令値１−３）を溶接電源インタフェース３２Ａに出力する（ステップＳ１１６）。
【０１０２】
ステップＳ１１６の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１０７で入力された溶接電源制御信号（指令値２−３）を溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する（ステップＳ１１７）。
【０１０３】
ステップＳ１１７の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、ステップＳ１０３で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１１８）。
【０１０４】
ステップＳ１１８の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１０４で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−３）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１１９）。
【０１０５】
ステップＳ１１９の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａにタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１２０）。
ステップＳ１２０の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２ＡにステップＳ１２０で入力された溶接電源同期信号を出力すると共に、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、溶接電源インタフェース３２Ｂに溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１２１）。
【０１０６】
ステップＳ１２１の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−４）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１２２）。
【０１０７】
ステップＳ１２２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−４）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１２３）。
【０１０８】
ステップＳ１２３の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値１−４）を出力する（ステップＳ１２４）。
【０１０９】
ステップＳ１２４の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値２−４）を出力する（ステップＳ１２５）。
【０１１０】
ステップＳ１２５の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、ステップＳ１１６で入力された溶接電源制御信号（指令値１−３）を溶接電源出力部３３Ａに出力する（ステップＳ１２６）。
【０１１１】
ステップＳ１２６の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、ステップＳ１１７で入力された溶接電源制御信号（指令値２−３）を溶接電源出力部３３Ｂに出力する（ステップＳ１２７）。
【０１１２】
ステップＳ１２７の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１２８）。
【０１１３】
ステップＳ１２８の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−２）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１２９）。なお、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）は、ステップＳ１０１の処理の前にコントローラインタフェース４１Ａに入力されている。
【０１１４】
ステップＳ１２９の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３、ＦＢ値２−３）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１Ａは、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３、ＦＢ値２−３）をバッファメモリに格納する（ステップＳ１３０）。
【０１１５】
ステップＳ１３０に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、ステップＳ１２４で入力された溶接電源制御信号（指令値１−４）を溶接電源インタフェース３２Ａに出力する（ステップＳ１３１）。
【０１１６】
ステップＳ１３１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１２５で入力された溶接電源制御信号（指令値２−４）を溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する（ステップＳ１３２）。
【０１１７】
ステップＳ１３２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、ステップＳ１２２で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−４）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１３３）。
【０１１８】
ステップＳ１３３の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１２３で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−４）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１３４）。なお、アーク溶接システム１Ａでは、ステップＳ１０１からステップＳ１３４の処理を繰り返すため、ステップＳ１３５以降の説明を省略する。
【０１１９】
以上、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとが、デジタル通信路Ｄｉを介して、デジタル信号を用いた通信を行う。このため、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、第１実施形態と同様にサンプリング間隔を常に一定にすることができることに加え、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとの通信時間にずれがあった場合でも、溶接電源インタフェース３２Ａと溶接電源インタフェース３２Ｂとがそれぞれ検出した溶接電源フィードバック信号のうち同時刻に検出したフィードバック信号を取得できる。従って、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、タンデムアーク溶接においても、溶接トーチ１２Ａおよび溶接トーチ１２Ｂの位置ずれを補正したロボット制御信号を常に一定の間隔で出力することができるため、正確なアーク倣いが可能となる。また、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、第１実施形態と同様に、ノイズに強いＣＡＮを用いるため、通信エラーを低減できる。
【０１２０】
なお、本発明では、溶接電源同期信号およびロボット同期信号を出力する間隔に応じて、図４および図６の各ステップの順番を入れ替えることができる。
【０１２１】
また、本発明の第１、２実施形態では、デジタル信号を用いた通信としてＣＡＮを用いた例で説明したが、これに限定されない。例えば、本発明では、デジタル信号を用いた通信として、ＣＡＮの他、ＲＳ−２３２Ｃ、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ（ＵＳＢ）、Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＳＰＩ）、Ｉｎｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｉ２Ｃ）、および、イーサネット（登録商標）を用いることができる。
【実施例１】
【０１２２】
上記した実施形態２にて説明したアーク溶接システムに関しての実施例を以下に示す。
（優先度）
以下、図７を参照して、通信手段にＣＡＮを用いた場合での、フレームの優先度について、実施例１として説明する。なお、図７では、本発明に係るアーク溶接システム１Ｃにおける、第１の溶接電源３０Ａ、第２の溶接電源３０Ｂ、および、コントローラ４０Ａ以外の各手段については、図示を省略した。
【０１２３】
図７のアーク溶接システム１Ｃは、１本の溶接ワイヤ（１極）に対して電源２台で並列出力し、これを２極用いて、タンデムアーク溶接を行う。つまり、アーク溶接システム１Ｃは、第１の溶接電源３０Ａを２台の電源（以後、ＷＰ１（Ｍ）およびＷＰ１（Ｓ）と記す）で構成し、第２の溶接電源３０Ｂを２台の電源（以後、ＷＰ２（Ｍ）およびＷＰ２（Ｓ）と記す）で構成する。
【０１２４】
優先度は優先度１が最も高く、順次低下するものとする。この優先度に従ってフレームを用いる。そして、アーク溶接システム１Ｃでは、図示を省略したコントローラインタフェースと溶接電源インタフェースとが、各種信号やデータを各優先度に対応したフレームに収容され、そのフレームを送受信する。
【０１２５】
以上のように、本発明の実施例１に係るアーク溶接システム１Ｃでは、高いリアルタイム性が要求される溶接電源同期信号と溶接電源フィードバック信号とを高い優先度に対応したフレームに収容している。これによって、本発明の実施例１に係るアーク溶接システム１Ｃでは、任意のサンプリング間隔での溶接電源同期信号と溶接電源フィードバック信号との送受信を実現している。なお、本発明では、優先度が前記した実施例１に限定されない。また、本発明では、実施例１に記載の優先度が、シングルアーク溶接に適用できることも言うまでもない。
【実施例２】
【０１２６】
（同期制御の検証）
以下、アーク倣いに必要となる同期制御の検証結果を、実施例２として説明する（適宜図１参照）。具体的には、溶接電流の検出値を模擬した正弦波（信号波形α）を図１の溶接電流検出部３１に入力し、各手段での波形を測定して検証を行った。そして、その測定結果を図８に示す。
【０１２７】
図８には、信号波形α（一点鎖線）と、信号波形β（実線）と、信号波形γ（破線）との３個の波形が図示されている。信号波形αは、前記した溶接電流検出部３１に入力した正弦波である。また、信号波形βは、溶接電流検出部３１でフィルタリングを行った後の波形である。さらに、信号波形γは、コントローラ４０で溶接電源フィードバック信号として入力されたときの波形である。なお、図８は、縦軸が電圧で横軸が時間を示す。また、図８に記載された符号Ｔはロボット溶接電源制御部４３が溶接電源同期信号を出力する間隔（図４におけるＳ１から１４までを一周期とする時間間隔）を示す。
【０１２８】
図８に示すように、信号波形γの周期は、信号波形βに対してＴ×３回分の遅れとなっている。このことから、信号波形βは３回前の溶接電源同期信号により出力された溶接電源フィードバック信号を取得していることが確認できた。
よって、本発明の実施例２に係るアーク溶接システム１では、溶接条件の切替の同期やアークＯＮのタイミングの同期における定時制を確保して、アーク倣いにおける同期制御を実現していることがわかる。
【符号の説明】
【０１２９】
１，１Ａ，１Ｃ アーク溶接システム
１０，１０Ａ 溶接ロボット
２０，２０Ａ，２０Ｂ センサユニット
３０，３０Ａ，３０Ｂ 溶接電源
３１，３１Ａ，３１Ｂ 溶接電流検出部
３２，３２Ａ，３２Ｂ 溶接電源インタフェース
３３，３３Ａ，３３Ｂ 溶接電源出力部
４０，４０Ａ コントローラ
４１，４１Ａ コントローラインタフェース
４２，４２Ａ サーボアンプ
４３，４３Ａ ロボット溶接電源制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットの溶接トーチをウィービングさせながらアーク溶接を行うアーク溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接ロボットを用いて厚板等のワークを溶接線に沿ってアーク溶接を行う場合は、溶接ロボットの溶接トーチを左右にウィービングさせる。この場合、品質のよいアーク溶接を実現するためには、溶接トーチとワークの溶接線との位置ずれを検出し、溶接トーチの位置を補正しながら溶接トーチを溶接線に倣わせるアーク倣いが必要不可欠である（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
以下、図９を参照し、従来のアーク溶接システム９の概略を用いてアーク倣いについて簡単に説明する。図９に示すように、アーク溶接システム９は、溶接ロボット９１と、溶接電源９２と、コントローラ９３とを備える。
【０００４】
溶接ロボット９１は、例えば、６軸構成の垂直多関節ロボット等のアーク溶接ロボットである。ここで、溶接ロボット９１は、アーム先端に溶接トーチ９１ａが装着される。そして、溶接ワイヤ９１ｂは、溶接ワイヤ送給モータ（不図示）によって、溶接トーチ９１ａに送給される。
【０００５】
溶接電源９２は、溶接ワイヤ９１ｂに溶接電流を供給する電源である。また、溶接電源９２は、アナログ通信路Ａｎを介して、コントローラ９３とアナログ信号により通信を行う。なお、本発明においてアナログ信号とは、データを連続的に電圧レベルに変換した信号である。
【０００６】
コントローラ９３は、溶接ロボット９１および溶接電源９２を制御する制御装置である。また、コントローラ９３は、アーク倣いを行う倣い制御部９３ａを備える。
【０００７】
このような構成により、アーク溶接システム９は、溶接電源９２が供給する溶接電流によってワークＷと溶接ワイヤ９１ｂとの間でアーク放電を発生させながら、溶接ロボット９１が溶接トーチ９１ａを溶接線上で移動させることで、ワークＷをアーク溶接する。このとき、アーク溶接システム９は、倣い制御部９３ａによって、ワークＷの位置ずれを検出し、溶接トーチ９１ａの先端位置を補正して、アーク倣いを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−０９５７８０号公報
【特許文献２】特開２００８−０９３６７０号公報
【特許文献３】特開２００３−１０３３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなアーク溶接システムを用いるユーザーは、近年、溶接ロボットメーカーに対してアーク溶接の溶接施工法の高度化やアーク溶接機の高機能化の実現を強く要求している。溶接ロボットメーカーがこのような要求に応えるためにはロボットコントローラと溶接電源間でより多くのデータを正確に通信させることが欠かせない。
【００１０】
しかしながら、図９のようなアナログ信号による通信を行なう従来のアーク溶接システム９で多くの情報を通信するためには、新たな種類の信号（例えば、異常検出のような汎用的な信号）を追加する毎に、アナログ信号の通信路Ａｎを増設する必要があり、配線ケーブルが複雑化し、通信の信頼性が低下するという問題がある。
【００１１】
このような問題を解決するために、デジタル信号を用いて通信することが不可欠であるが、デジタル通信を行う場合は通信遅れが生じてしまい、アナログ信号による通信と比較して、アーク倣いの精度が低下するという問題が生じる。
【００１２】
このような問題に対して、特許文献３に記載の発明は、各制御部をパラレルバス方式により接続し、デジタル信号で通信することにより、リアルタイム性を向上させることを可能とする。しかしながら、パラレルバス接続でデジタル通信を行なうと、通信路数が大幅に増加することにより、通信の信頼性が低下する。そして、信号データの欠落（例えばビット欠落）が発生した場合、複雑なリカバリー処理や異常検出処理が必要になる。また、パラレルバス方式はノイズに弱いのでケーブル長を比較的短く、例えば数ｍ以下にしなければならないため、アーク溶接システムを構成するにあたり、配置等が制限される。特に、溶接電源を複数台接続して溶接をする場合は、配置等が非常に制限される。
【００１３】
そこで、本発明は前記した課題を解決し、デジタル通信を用いつつ、通信の信頼性を高め、比較的自由なシステム配置、かつ、正確なアーク倣いを可能とするアーク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】
【００１４】
前記した課題を解決するため、本願第１発明に係るアーク溶接システムは、溶接ワイヤに溶接電力を供給する溶接電源を１以上備えると共に、溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットおよび前記溶接電源を制御するコントローラを備えるアーク溶接システムであって、前記溶接電源は、前記溶接ワイヤの溶接電流値を検出すると共に、当該溶接電流値を示す溶接電流値検出信号を出力する溶接電流検出部と、前記溶接電源を制御する溶接電源制御信号と前記溶接電源への同期信号である溶接電源同期信号とが前記コントローラから入力され、前記溶接電流検出部から前記溶接電流値検出信号が入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの当該溶接電流値検出信号を溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力する溶接電源インタフェースと、前記溶接電源インタフェースを介して入力された前記溶接電源制御信号に基づいて、前記溶接電力を出力する溶接電源出力部と、を備え、前記コントローラは、前記溶接電源から前記溶接電源フィードバック信号が入力されると共に、前記溶接電源制御信号と前記溶接電源同期信号とを前記溶接電源に出力するコントローラインタフェースと、前記溶接ロボットを制御するロボット制御信号に基づいて前記溶接ロボットの駆動を制御すると共に、前記溶接ロボットへの同期信号であるロボット同期信号が入力されたときの前記溶接トーチの位置を示すロボットフィードバック位置信号を出力するサーボアンプと、前記溶接電源同期信号と前記ロボット同期信号とを生成すると共に、当該溶接電源同期信号と前記溶接電源制御信号とを前記コントローラインタフェースに出力し、アーク溶接中に入力される前記溶接電源フィードバック信号と前記ロボットフィードバック位置信号とから前記溶接トーチの位置ずれを検出し、前記溶接トーチの位置ずれを補正した前記ロボット制御信号を生成して前記サーボアンプに出力するロボット溶接電源制御部と、を備え、前記溶接電源と前記コントローラとは、シリアル方式で接続され、デジタル信号により通信を行うことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、本発明のアーク溶接システムは、シリアル方式でデジタル信号により通信を行うことにより、通信路数は１通りでよく、高い信頼性がある通信を可能とする。
また、本発明のアーク溶接システムは、ノイズにも強いため、ケーブル長を長くとることができる。
さらに、本発明のアーク溶接システムは、溶接電源同期信号とロボット同期信号とを用いることにより、それぞれのフィードバック信号のサンプリング間隔を常に一定にするため、アーク倣いにおける同期制御を可能とする。
【００１６】
なお、本発明において、デジタル信号とは、データを離散的な値で表現した信号である。
また、本発明において、サンプリング間隔とは、連続的なデータ（アナログ信号）を取得する時刻と、前回のデータを取得した時刻との間隔（時間的な隔たり）である。
【００１７】
また、本願第２発明に係るアーク溶接システムは、前記溶接電源インタフェースが、溶接電圧検出部で検出された前記溶接ワイヤの溶接電圧値を示す溶接電圧値検出信号がさらに入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの前記溶接電流値検出信号と前記溶接電圧値検出信号との少なくとも一方を前記溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力することを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、本発明のアーク溶接システムは、溶接電源が溶接電圧を検出して、溶接電圧値の検出信号を出力することにより、溶接電圧値をアーク倣いに用いることができる。
【００１９】
また、本願第３発明に係るシングルアーク溶接システムは、溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、本願第１発明に係る１台以上の溶接電源と、本願第１発明に係るコントローラと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本願第４発明に係るタンデムアーク溶接システムは、第１の溶接トーチおよび当該第１の溶接トーチと同じ挙動をとる第２の溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、本願第１発明に係るコントローラと、本願第１発明に係る２台以上の溶接電源と、を備えるタンデムアーク溶接システムであって、前記第１の溶接トーチに接続された第１の前記溶接電源は、前記第１の溶接ワイヤに溶接電力を供給し、前記第２の溶接トーチに接続された第２の前記溶接電源は、前記第２の溶接ワイヤに前記溶接電力を供給すると共に、前記コントローラとの間でシリアル方式でデジタル信号により通信を行い、前記コントローラは、前記溶接ロボットと、前記第１の前記溶接電源と、前記第２の前記溶接電源とを制御することを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、本発明のタンデムアーク溶接システムは、シリアル方式でデジタル信号により通信を行うことにより、配線が簡単で第２の溶接電源を容易に追加でき、第１の溶接電源と第２の溶接電源との溶接電源フィードバック信号を同期させることができる。これによって、タンデムアーク溶接システムは、ハードウェア構成を柔軟にできると共に、低コストで、正確なアーク倣いを可能とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、シリアル方式でデジタル信号による通信を行うため、信頼性が高い通信を行なうことができる。また、本発明によれば、ケーブル長を長くとることにより、自由度の高いシステム配置を行なうことができる。さらに、本発明によれば、アーク倣いにおける同期制御により、パラレル方式に比べてリアルタイム性が劣るシリアル方式でも正確なアーク倣いを行なうことができる
【００２３】
また、本発明によれば、通信路数が１通りであり通信の信頼性が高いため、信号データに欠落が発生した場合の複雑なリカバリー処理をする手間も大幅に低減することができ、かつ、異常検出処理を行なう頻度も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアーク溶接システムにおける、アーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正を説明する図であり、（ａ）は溶接トーチが溶接中心に沿っている場合であり、（ｂ）は溶接トーチが溶接中心に対して右側にずれている場合である。
【図３】図１のアーク溶接システムにおける、アーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正を説明する図であり、（ａ）は溶接トーチが基準高さに位置する場合であり、（ｂ）は溶接トーチが基準高さより高く位置する場合である。
【図４】図１のアーク溶接システムの動作を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図５のアーク溶接システムの動作を示すシーケンス図である。
【図７】本発明の実施例１を説明する概略図である。
【図８】本発明の実施例２において、信号波形を示すグラフである。
【図９】従来のアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００２６】
（第１実施形態）
［アーク溶接システムの構成：シングルアーク溶接］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１の構成について説明する。図１に示すように、アーク溶接システム１は、シングルアーク溶接を行うものであり、溶接ロボット１０と、センサユニット２０と、溶接電源３０と、コントローラ４０とを備える。
【００２７】
溶接ロボット１０は、６軸構成の垂直多関節ロボット等のアーク溶接ロボットである。ここで、溶接ロボット１０は、後記するサーボアンプ４２からモータ駆動信号が入力されると、内蔵するサーボモータ１１が駆動し、所望の姿勢をとることができる。この溶接ロボット１０のアーム先端に溶接トーチ１２を装着し、溶接ワイヤ送給モータ（不図示）によって溶接ワイヤ１３を溶接トーチ１２に供給することにより、所望のアーク溶接作業を行なうことができる。なお、図１では説明を簡易にするために、１個のサーボモータ１１のみを図示した。
【００２８】
センサユニット２０は、溶接電圧検出部２１を備える。この溶接電圧検出部２１は、後記する溶接電源出力部３３によって溶接ワイヤ１３に印加される溶接電圧を検出し、この溶接電圧値を溶接電圧値検出信号として溶接電源インタフェース３２に出力する。なお、センサユニット２０は、溶接トーチ１２がワークＷ等に接触したことを検出するショックセンサとしての機能を備えてもよい。また、センサユニット２０は、電気回路の開閉を行なう電磁接触器（不図示）を搭載してもよい。これにより、溶接ワイヤ１３への電力供給を瞬時に遮断し、アーク溶接作業を即時に停止できる。
【００２９】
溶接電源３０は、溶接ワイヤ１３に溶接電力を供給するものであり、溶接電流検出部３１と、溶接電源インタフェース３２と、溶接電源出力部３３とを備える。なお、溶接電圧検出部２１は、溶接電源３０に内蔵してもよい。
溶接電流検出部３１は、溶接電源出力部３３が溶接ワイヤ１３に印加した溶接電流を検出し、検出した溶接電流値を溶接電流値検出信号として溶接電源インタフェース３２に出力する。
【００３０】
溶接電源インタフェース３２は、デジタル通信路Ｄｉを介して、後記するコントローラインタフェース４１との間でデジタル信号を用いた通信を行う。具体的には、溶接電源インタフェース３２は、コントローラインタフェース４１から、後記する溶接電源制御信号と溶接電源同期信号とが入力される。そして、溶接電源インタフェース３２は、例えば、溶接電源同期信号が入力されたタイミングで、溶接電流検出部３１から出力された溶接電流値検出信号と、溶接電圧検出部２１から出力された溶接電圧値検出信号とをラッチして取得する。ここでラッチとは、ある時刻のデータ（例えば、電流値や電圧値）を捉えて保持することを言う。
【００３１】
さらに、溶接電源インタフェース３２は、このラッチされた溶接電流値検出信号と溶接電圧値検出信号とを、溶接電源フィードバック信号としてコントローラインタフェース４１に出力する。ここで、溶接電源インタフェース３２は、溶接電圧検出信号を溶接電源フィードバック信号として用いてもよい。また、溶接電源インタフェース３２は、電流と電圧の両方を用いてもよい。
また、溶接電源インタフェース３２は、入力された溶接電源制御信号を溶接電源出力部３３に出力する。
【００３２】
溶接電源制御信号は、溶接電源３０を制御する信号であり、例えば、溶接電源出力部３３が出力する溶接電流指令値、および、溶接電圧指令値を示す信号である。
溶接電源同期信号は、溶接電源インタフェース３２が溶接電流値検出信号と溶接電圧値検出信号とを取得するタイミングを示す溶接電源インタフェース３２への信号である。
【００３３】
溶接電源出力部３３は、溶接電源インタフェース３２から入力された溶接電源制御信号に基づいて、溶接ワイヤ１３に溶接電力を出力する。具体的には、溶接電源出力部３３は、ワークＷと溶接ワイヤ１３との間における溶接電流および溶接電圧が、溶接電源制御信号の溶接電流指令値および溶接電圧指令値となるように制御する。
図１に示すように、溶接電源出力部３３では、電極供給ケーブルの一方を溶接トーチ１２に接続している。また、溶接電源出力部３３では、電極供給ケーブルの他方をワークＷに接続している。
【００３４】
コントローラ４０は、溶接ロボット１０および溶接電源３０を制御するものであり、コントローラインタフェース４１と、サーボアンプ４２と、ロボット溶接電源制御部４３とを備える。
【００３５】
コントローラインタフェース４１は、デジタル通信路Ｄｉを介して、溶接電源インタフェース３２との間でデジタル信号を用いた通信を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１は、溶接電源インタフェース３２から出力された溶接電源フィードバック信号をバッファメモリであるＤＰＲＡＭ（不図示）に一時的に格納する。そして、コントローラインタフェース４１は、この溶接電源フィードバック信号を一定間隔でＤＰＲＡＭに出力する。
また、コントローラインタフェース４１は、ロボット溶接電源制御部４３から出力された溶接電源制御信号を溶接電源インタフェース３２に出力する。
【００３６】
ここで、溶接電源インタフェース３２とコントローラインタフェース４１とは、例えば、デジタル信号を用いた通信として、ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ（以下、ＣＡＮと略記）を用いる。この場合、溶接電源インタフェース３２とコントローラインタフェース４１は、溶接電源制御信号を一定間隔で送受信するフレームに収容する。これによって、アーク溶接システム１は、新たなフレームを生成して送信するイベントを抑制し、通信効率を向上させる。なお、送受信の間隔は任意で構わないが、数〜数十ミリ秒間隔であれば、良好なアーク倣いを実現できる。また、本発明でいうフレームとは、ビット列で表現され、かつ、様々なデータを集めたものであり、例えば、ＣＡＮでは、データフレームおよびリモートフレーム等のフレームがある。
【００３７】
サーボアンプ４２は、ロボット溶接電源制御部４３からのロボット制御信号に従って、溶接ロボット１０の関節部分を動作させるために用いるサーボモータ１１を駆動する。また、サーボアンプ４２は、溶接トーチ１２の位置を示すロボットフィードバック位置信号をロボット溶接電源制御部４３に出力する。
【００３８】
ロボット制御信号は、溶接ロボット１０を制御する信号であり、溶接トーチ１２の位置や、ウィービング動作（例えば、ウィービング方向、ウィービング周期、ウィービング幅）等の指令値に応じて、ロボット溶接電源制御部４３が求めたモータ駆動量である。
ロボット同期信号は、サーボアンプ４２がロボットフィードバック位置信号を取得するタイミングを示す溶接ロボット１０への同期信号である。
【００３９】
ロボット溶接電源制御部４３は、以下で説明するアーク倣いによって溶接トーチ１２の位置ずれの検出および補正を行うと共に、溶接ロボット１０および溶接電源３０の制御に必要となる各種信号を生成する。例えば、アーク溶接システム１のオペレータが、教示ペンダント（不図示）を操作して、溶接トーチ１２を溶接開始位置から溶接終了位置まで移動させて、アーク溶接中に溶接トーチ１２が動作する位置をロボット溶接電源制御部４３へ教示する。そして、アーク溶接システム１のオペレータが、溶接電流、溶接電圧、ウィービング動作等の指令値を手動で設定する。続いて、アーク溶接を行う際に、ロボット溶接電源制御部４３は、この溶接トーチの位置およびウィービング動作の指令値に応じてロボット制御信号を生成してサーボアンプ４２に出力する。さらに、ロボット溶接電源制御部４３は、オペレータにより設定された溶接電流指令値および溶接電圧指令値を示す溶接電源制御信号を生成してコントローラインタフェース４１に出力する。
【００４０】
また、ロボット溶接電源制御部４３は、所定の間隔で溶接電源同期信号を生成してコントローラインタフェース４１に出力する。さらに、ロボット溶接電源制御部４３は、所定の間隔でロボット同期信号を生成してサーボアンプ４２に出力する。このとき、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電源同期信号とロボット同期信号とを同一間隔で出力してもよく、互いに異なる間隔で出力してもよい。
【００４１】
＜アーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正＞
上記で説明した内容に加えてロボット溶接電源制御部４３は、溶接中心に対する溶接トーチ１２の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正したロボット制御信号を生成し、アーク倣いを行なう。以下、図２および図３を参照してアーク倣いによる溶接トーチの位置ずれの検出および補正の詳細を説明する（適宜図１参照）。
【００４２】
図２では、溶接トーチ１２が溶接線に対して左右方向に位置ずれすることを補正する左右倣いを説明する。具体的には、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接トーチ１２をウィービングさせながら溶接電流を検出し、溶接ワイヤ１３の突き出し長さと溶接電流とが反比例することを利用して、左右方向での溶接トーチ１２の位置を検出する。
【００４３】
なお、図２上段は、左右にウィービングする溶接トーチ１２とワークＷとを図示したものである。この溶接トーチ１２の位置は、前記したロボットフィードバック位置信号から判別する。また、図２下段は、図２上段の溶接トーチ１２が左端から右端までウィービングする間に溶接電源フィードバック信号が示す溶接電流の検出値（実線）を図示したものである。
【００４４】
図２（ａ）上段に示すように、溶接トーチ１２が溶接中心Ｃに対して左右対称にウィービングしている場合、図２（ａ）下段に示すように、ウィービング左端における左端溶接電流Ｉｌとウィービング右端における右端溶接電流Ｉｒとが等しくなる。一方、図２（ｂ）上段に示すように、溶接トーチ１２が溶接中心Ｃから右側にずれている場合、図２（ｂ）下段に示すように、左端溶接電流Ｉｌより右端溶接電流Ｉｒが大きな値となる。
【００４５】
この場合、ロボット溶接電源制御部４３は、左端溶接電流Ｉｌと右端溶接電流Ｉｒとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。なお、図示を省略したが、溶接トーチ１２が溶接中心Ｃから左側にずれている場合も、図２（ｂ）と同様、ロボット溶接電源制御部４３は、左端溶接電流Ｉｌと右端溶接電流Ｉｒとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。
【００４６】
図３では、溶接トーチ１２の上下方向の位置ずれを補正する上下倣いを説明する。具体的には、ロボット溶接電源制御部４３は、アーク溶接中に、ウィービングによって溶接トーチ１２が上下する際に生じる溶接電流の平均値（溶接電流平均値）を求め、溶接電流平均値と予め設定された溶接電流指令値とを用いて、上下方向での溶接トーチ１２の位置を検出する。
【００４７】
なお、図３上段は、左右にウィービングする溶接トーチ１２とワークＷとを図示したものである。また、図３下段は、図３上段の溶接トーチ１２が左端から右端までウィービングする間に、溶接電源フィードバック信号が示す溶接電流の検出値（実線）と、溶接電流指令値Ｉｓｅｔと、溶接電流の検出値を平均した溶接電流平均値Ｉａｖｅとを図示したものである。
【００４８】
図３（ａ）上段に示すように、溶接トーチ１２が所定の基準高さＨに位置する場合、図３（ａ）下段に示すように、溶接電流平均値Ｉａｖｅと溶接電流指令値Ｉｓｅｔとが等しくなる。一方、図３（ｂ）上段に示すように、溶接トーチ１２が、基準高さＨより高さｄＨだけ高く位置する場合、図３（ｂ）下段に示すように、溶接電流指令値Ｉｓｅｔより溶接電流平均値Ｉａｖｅが低い値となる。なお、基準高さＨとは、例えば、ロボット制御信号で指令された溶接トーチ１２の高さである。
【００４９】
この場合、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電流平均値Ｉａｖｅと溶接電流指令値Ｉｓｅｔとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。なお、図示を省略したが、溶接トーチ１２が基準高さＨより低く位置する場合も、ロボット溶接電源制御部４３は、図３（ｂ）と同様に、溶接電流平均値Ｉａｖｅと溶接電流指令値Ｉｓｅｔとが等しくなるように、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を生成する。以上のように、ロボット溶接電源制御部４３は、図２および図３に示したアーク倣いによって、溶接トーチ１２の位置ずれを検出および補正することができる。
【００５０】
なお、ロボット溶接電源制御部４３は、図２、図３のアーク倣いを組み合わせて、溶接トーチ１２の位置ずれを上下左右に補正および検出することもできる。また、図２および図３では、溶接電流を用いたアーク倣いを説明したが、本発明では、溶接電圧を用いてアーク倣いを行ってもよい。
【００５１】
［アーク溶接システムの動作：同期制御］
以下、図４を参照し、図１のアーク溶接システムの動作および同期制御について、説明する（適宜図１参照）。なお、図４では、溶接電源出力部３３を「出力部」と略記し、溶接電源インタフェース３２を「溶接電源ＩＦ」と略記し、コントローラインタフェース４１を「コントローラＩＦ」と略記し、ロボット溶接電源制御部４３を「制御部」と略記し、溶接電源同期信号を「ＷＰ同期信号」と略記し、ロボット同期信号を「Ｒ同期信号」と略記した。
【００５２】
また、図４では、「指令値１」〜「指令値５」がそれぞれ溶接電源制御信号に相当し、「ＦＢ値１」〜「ＦＢ値５」がそれぞれ溶接電源フィードバック信号に相当し、「指令値Ａ」および「指令値Ｂ」がそれぞれロボット制御信号に相当し、「ＦＢ値Ａ」および「ＦＢ値Ｂ」がそれぞれロボットフィードバック位置信号に相当する。さらに、図４では、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電源同期信号とロボット同期信号とを異なるタイミングで出力するとして説明する。
【００５３】
まず、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１にタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源インタフェース３２にステップＳ１で入力された溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ２）。
ステップＳ２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ３）。
【００５４】
ステップＳ３の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、サーボアンプ４２にロボット同期信号を出力する（ステップＳ４）。
ステップＳ４の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１に溶接電源制御信号（指令値３）を出力する（ステップＳ５）。
【００５５】
ステップＳ５の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、サーボアンプ４２にロボット制御信号（指令値Ａ）を出力する（ステップＳ６）。すると、サーボアンプ４２は、このロボット制御信号（指令値Ａ）からサーボモータ１１の駆動信号を生成し、サーボモータ１１を駆動させて、溶接トーチ１２を移動させる。
【００５６】
ステップＳ６の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、溶接電源制御信号（指令値２）を溶接電源出力部３３に出力する（ステップＳ７）。すると、溶接電源出力部３３は、この溶接電源制御信号（指令値２）で指令された溶接電流および溶接電圧を溶接ワイヤ１３に印加する。なお、この溶接電源制御信号（指令値２）は、ステップＳ１の処理の前に溶接電源インタフェース３２に入力されている。
【００５７】
ステップＳ７の処理に続いて、サーボアンプ４２は、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）を取得する（ステップＳ８）。
【００５８】
ステップＳ８の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１）をロボット溶接電源制御部４３に出力する（ステップＳ９）。なお、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１）は、ステップＳ１の処理の前にコントローラインタフェース４１に入力されている。
【００５９】
ステップＳ９の処理に続いて、サーボアンプ４２は、ステップＳ８で取得したロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）をロボット溶接電源制御部４３に出力する（ステップＳ１０）。そして、ロボット溶接電源制御部４３は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１）と、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）とを用いて、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号（指令値Ｂ）を生成する。
【００６０】
ステップＳ１０の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１は、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）をバッファメモリ（ＤＰＲＡＭ）に格納する（ステップＳ１１）。
なお、送信準備された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）は、後記するステップＳ１９の処理でロボット溶接電源制御部４３が取得する。また、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）は、ステップＳ１の処理の前にコントローラインタフェース４１に入力されている。
【００６１】
ステップＳ１１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、ステップＳ５で入力された溶接電源制御信号（指令値３）を溶接電源インタフェース３２に出力する（ステップＳ１２）。
【００６２】
ステップＳ１２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、ステップＳ３で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）をコントローラインタフェース４１に出力する（ステップＳ１３）。
【００６３】
ステップＳ１３の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１にタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１４）。
【００６４】
ステップＳ１４の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、溶接電源インタフェース３２にステップＳ１４で入力された溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１５）。
【００６５】
ステップＳ１５の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値４）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、コントローラインタフェース４１に溶接電源制御信号（指令値４）を出力する（ステップＳ１７）。
【００６６】
ステップＳ１７の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、ステップＳ１２で入力された溶接電源制御信号（指令値３）を溶接電源出力部３３に出力する（ステップＳ１８）。すると、溶接電源出力部３３は、この溶接電源制御信号（指令値３）で指令された溶接電流および溶接電圧を溶接ワイヤ１３に印加する。
【００６７】
ステップＳ１８の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３は、ステップＳ１１で送信準備された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２）を取得する（ステップＳ１９）。
【００６８】
ステップＳ１９の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、ステップＳ１３で入力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１は、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値３）をバッファメモリに格納する（ステップＳ２０）。
【００６９】
ステップＳ２０の処理に続いて、コントローラインタフェース４１は、ステップＳ１７で入力された溶接電源制御信号（指令値４）を溶接電源インタフェース３２に出力する（ステップＳ２１）。
【００７０】
ステップＳ２１の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２は、ステップＳ１６で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値４）をコントローラインタフェース４１に出力する（ステップＳ２２）。なお、アーク溶接システム１では、ステップＳ１からステップＳ２２の処理を繰り返すため、ステップＳ２３以降の説明を省略する。
【００７１】
以上、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、溶接電源同期信号およびロボット同期信号を用いて、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１〜５）およびロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値ＡおよびＦＢ値Ｂ）のサンプリング間隔を常に一定にすることができる。具体的には、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、３回前の溶接電源同期信号により出力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１〜５）を取得することができる。
【００７２】
これによって、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、同期信号を用いることにより、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号を常に一定の間隔で出力することができるため、パラレル方式に比べてリアルタイム性が劣るシリアル方式においても正確なアーク倣いが可能となる。また、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、溶接電源３０とコントローラ４０とがデジタル信号を用いたシリアル方式で通信を行うため、新たな種類の信号を追加する場合でも通信路を増設する必要がない。また、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、通信路数が１通りであり通信の信頼性が高いため、信号データの欠落が発生した場合の複雑なリカバリー処理をする手間も大幅に低減することができ、かつ、異常検出処理を行なう頻度も低減することができる。さらに、本発明の第１実施形態に係るアーク溶接システム１では、ノイズに強いＣＡＮを用いるため、通信エラーを低減できる。
【００７３】
（第２実施形態）
［アーク溶接システムの構成：タンデムアーク溶接］
図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム（タンデムアーク溶接システム）１Ａの構成について説明する。図５に示すように、アーク溶接システム１Ａは、タンデムアーク溶接を行うものであり、溶接ロボット１０Ａと、センサユニット２０Ａと、センサユニット２０Ｂと、第１の溶接電源３０Ａと、第２の溶接電源３０Ｂと、コントローラ４０Ａとを備える。
【００７４】
溶接ロボット１０Ａは、アーム先端に第１の溶接トーチ１２Ａと、第２の溶接トーチ１２Ｂとが装着される。この第１の溶接トーチ１２Ａおよび第２の溶接トーチ１２Ｂは、図１の溶接トーチ１２と同様のものであるため、説明を省略する。
【００７５】
センサユニット２０Ａは、溶接電圧検出部２１Ａを備える。この溶接電圧検出部２１Ａは、溶接電源出力部３３Ａが第１の溶接ワイヤ１３Ａに印加した溶接電圧を検出し、検出した溶接電圧値を溶接電圧値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ａに出力する。
【００７６】
センサユニット２０Ｂは、溶接電圧検出部２１Ｂを備える。この溶接電圧検出部２１Ｂは、溶接電源出力部３３Ｂが第２の溶接ワイヤ１３Ｂに印加した溶接電圧を検出し、検出した溶接電圧値を溶接電圧値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する。なお、センサユニット２０Ａおよびセンサユニット２０Ｂは、第１実施形態で説明したように電磁接触器を搭載してもよい。
【００７７】
第１の溶接電源３０Ａは、第１の溶接ワイヤ１３Ａに溶接電力を供給するものであり、溶接電流検出部３１Ａと、溶接電源インタフェース３２Ａと、溶接電源出力部３３Ａとを備える。
溶接電流検出部３１Ａは、溶接電源出力部３３Ａが第１の溶接ワイヤ１３Ａに印加した溶接電流を検出し、検出した溶接電流値を溶接電流値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ａに出力する。
【００７８】
溶接電源インタフェース３２Ａは、デジタル通信路Ｄｉを介して、後記するコントローラインタフェース４１Ａとの間でデジタル信号を用いた通信を行う。また、溶接電源インタフェース３２Ａは、後記する溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとの間で信号を送受信する際、デジタル通信路Ｄｉを介して両者の中継を行う。
【００７９】
溶接電源出力部３３Ａは、溶接電源インタフェース３２Ａから入力された溶接電源制御信号に基づいて、第１の溶接ワイヤ１３Ａに溶接電力を出力する電源である。
なお、第１の溶接電源３０Ａの各手段は、図１の溶接電源３０の各手段と同様のものであるため、説明を省略する。
【００８０】
第２の溶接電源３０Ｂは、第２の溶接ワイヤ１３Ｂに溶接電力を供給するものであり、溶接電流検出部３１Ｂと、溶接電源インタフェース３２Ｂと、溶接電源出力部３３Ｂとを備える。
溶接電流検出部３１Ｂは、溶接電源出力部３３Ｂが第２の溶接ワイヤ１３Ｂに印加した溶接電流を検出し、検出した溶接電流値を溶接電流値検出信号として溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する。
【００８１】
溶接電源インタフェース３２Ｂは、図５に示すように、コントローラインタフェース４１Ａとの間で信号を送受信する際、溶接電源インタフェース３２Ａを中継してデジタル通信路Ｄｉを介し、コントローラインタフェース４１Ａとの間でデジタル信号を用いた通信を行う。このように、アーク溶接システム１Ａでは、コントローラ４０Ａに対して、第１の溶接電源３０Ａと第２の溶接電源３０Ｂとをカスケード状に配置している。
【００８２】
溶接電源出力部３３Ｂは、溶接電源インタフェース３２Ｂから入力された溶接電源制御信号に基づいて、第２の溶接ワイヤ１３Ｂに溶接電力を出力する電源である。
なお、第２の溶接電源３０Ｂの各手段は、図１の溶接電源３０の各手段と同様のものであるため、説明を省略する。
【００８３】
コントローラ４０Ａは、溶接ロボット１０Ａ、第１の溶接電源３０Ａ、および、第２の溶接電源３０Ｂを制御するものであり、コントローラインタフェース４１Ａと、サーボアンプ４２Ａと、ロボット溶接電源制御部４３Ａとを備える。
【００８４】
コントローラインタフェース４１Ａは、デジタル通信路Ｄｉを介して、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとの間でデジタル信号を用いた通信を行う。ここで、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとは、例えば、デジタル信号を用いた通信として、ＣＡＮを用いる。
【００８５】
ロボット溶接電源制御部４３Ａは、アーク倣い機能を備えると共に、溶接ロボット１０Ａ、第１の溶接電源３０Ａ、および、第２の溶接電源３０Ｂの制御に必要となる各種信号を生成する。
なお、コントローラ４０Ａの各手段は、図１のコントローラ４０の各手段と同様のものであるため、説明を省略する。
【００８６】
［アーク溶接システムの動作：同期制御］
以下、図６を参照し、図５のアーク溶接システムの動作および同期制御について、説明する（適宜図５参照）。なお、図６は、溶接電源出力部３３Ａおよび溶接電源出力部３３Ｂを「出力部」と略記し、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂを「溶接電源ＩＦ」と略記し、コントローラインタフェース４１Ａを「コントローラＩＦ」と略記し、ロボット溶接電源制御部４３Ａを「制御部」と略記し、溶接電源同期信号を「ＷＰ同期信号」と略記し、ロボット同期信号を「Ｒ同期信号」と略記した。
【００８７】
また、図６では、「指令値１−１」〜「指令値１−５」が溶接電源出力部３３Ａへの溶接電源制御信号に相当し、「指令値２−１」〜「指令値２−５」が溶接電源出力部３３Ｂへの溶接電源制御信号に相当する。また、「ＦＢ値１−１」〜「ＦＢ値１−５」が溶接電源出力部３３Ａからの溶接電源フィードバック信号に相当し、「ＦＢ値２−１」〜「ＦＢ値２−５」が溶接電源出力部３３Ｂからの溶接電源フィードバック信号に相当する。さらに、図６では、「指令値Ａ」および「指令値Ｂ」がそれぞれロボット制御信号に相当し、「ＦＢ値Ａ」および「ＦＢ値Ｂ」がそれぞれロボットフィードバック位置信号に相当する。さらにまた、図６では、ロボット溶接電源制御部４３Ａは溶接電源同期信号およびロボット同期信号を任意の間隔で出力するとして説明する。なお、溶接電源同期信号およびロボット同期信号は数〜数十ミリ秒間隔が好ましい。
【００８８】
まず、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａにタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１０１）。
ステップＳ１０１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２ＡにステップＳ１で入力された溶接電源同期信号を出力すると共に、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、溶接電源インタフェース３２Ｂに溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１０２）。
【００８９】
ステップＳ１０２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１０３）
【００９０】
ステップＳ１０３の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−３）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１０４）。
【００９１】
ステップＳ１０４の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、サーボアンプ４２Ａにロボット同期信号を出力する（ステップＳ１０５）。
ステップＳ１０５の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値１−３）を出力する（ステップＳ１０６）。
【００９２】
ステップＳ１０６の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値２−３）を出力する（ステップＳ１０７）。
【００９３】
ステップＳ１０７の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、サーボアンプ４２Ａにロボット制御信号（指令値Ａ）を出力する（ステップＳ１０８）。すると、サーボアンプ４２Ａは、このロボット制御信号（指令値Ａ）からサーボモータ１１の駆動信号を生成し、サーボモータ１１を駆動させて、溶接トーチ１２Ａおよび溶接トーチ１２Ｂを移動させる。
【００９４】
ステップＳ１０８の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、溶接電源制御信号（指令値１−２）を溶接電源出力部３３Ａに出力する（ステップＳ１０９）。すると、溶接電源出力部３３Ａは、この溶接電源制御信号（指令値１−２）で指令された溶接電流および溶接電圧を第１の溶接ワイヤ１３Ａに印加する。なお、この溶接電源制御信号（指令値１−２）は、ステップＳ１０１の処理の前に溶接電源インタフェース３２Ａに入力されている。
【００９５】
ステップＳ１０９の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源制御信号（指令値２−２）を溶接電源出力部３３Ｂに出力する（ステップＳ１１０）。すると、溶接電源出力部３３Ｂは、この溶接電源制御信号（指令値２−２）で指令された溶接電流および溶接電圧を第２の溶接ワイヤ１３Ｂに印加する。なお、この溶接電源制御信号（指令値２−２）は、ステップＳ１０１の処理の前に溶接電源インタフェース３２Ｂに入力されている。
【００９６】
ステップＳ１１０の処理に続いて、サーボアンプ４２Ａは、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）を取得する（ステップＳ１１１）。
【００９７】
ステップＳ１１１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−１）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１１２）。
【００９８】
ステップＳ１１２に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−１）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１１３）。なお、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−１、ＦＢ値２−１）は、ステップＳ１０１の処理の前にコントローラインタフェース４１Ａに入力されている。
【００９９】
ステップＳ１１３の処理に続いて、サーボアンプ４２Ａは、ステップＳ１１１で取得したロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１１４）。そして、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、ステップＳ１１２で入力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−１）と、ステップＳ１１３で入力された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−１）と、ロボットフィードバック位置信号（ＦＢ値Ａ）とを用いて、溶接トーチ１２の位置ずれを補正したロボット制御信号（指令値Ｂ）を生成する。
【０１００】
ステップＳ１１４の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１Ａは、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）をバッファメモリに格納する（ステップＳ１１５）。
なお、送信準備された溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）は、後記するステップＳ１２８およびＳ１２９の処理でロボット溶接電源制御部４３Ａが取得する。また、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）は、ステップＳ１０１の処理の前にコントローラインタフェース４１Ａに入力されている。
【０１０１】
ステップＳ１１５に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、ステップＳ１０６で入力された溶接電源制御信号（指令値１−３）を溶接電源インタフェース３２Ａに出力する（ステップＳ１１６）。
【０１０２】
ステップＳ１１６の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１０７で入力された溶接電源制御信号（指令値２−３）を溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する（ステップＳ１１７）。
【０１０３】
ステップＳ１１７の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、ステップＳ１０３で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１１８）。
【０１０４】
ステップＳ１１８の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１０４で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−３）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１１９）。
【０１０５】
ステップＳ１１９の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａにタイマ割り込みを行って溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１２０）。
ステップＳ１２０の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２ＡにステップＳ１２０で入力された溶接電源同期信号を出力すると共に、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、溶接電源インタフェース３２Ｂに溶接電源同期信号を出力する（ステップＳ１２１）。
【０１０６】
ステップＳ１２１の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−４）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１２２）。
【０１０７】
ステップＳ１２２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−４）をバッファメモリにラッチして取得する（ステップＳ１２３）。
【０１０８】
ステップＳ１２３の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値１−４）を出力する（ステップＳ１２４）。
【０１０９】
ステップＳ１２４の処理に続いて、ロボット溶接電源制御部４３Ａは、コントローラインタフェース４１Ａに溶接電源制御信号（指令値２−４）を出力する（ステップＳ１２５）。
【０１１０】
ステップＳ１２５の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、ステップＳ１１６で入力された溶接電源制御信号（指令値１−３）を溶接電源出力部３３Ａに出力する（ステップＳ１２６）。
【０１１１】
ステップＳ１２６の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、ステップＳ１１７で入力された溶接電源制御信号（指令値２−３）を溶接電源出力部３３Ｂに出力する（ステップＳ１２７）。
【０１１２】
ステップＳ１２７の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１２８）。
【０１１３】
ステップＳ１２８の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−２）をロボット溶接電源制御部４３Ａに出力する（ステップＳ１２９）。なお、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−２、ＦＢ値２−２）は、ステップＳ１０１の処理の前にコントローラインタフェース４１Ａに入力されている。
【０１１４】
ステップＳ１２９の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３、ＦＢ値２−３）の送信準備を行う。具体的には、コントローラインタフェース４１Ａは、この溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−３、ＦＢ値２−３）をバッファメモリに格納する（ステップＳ１３０）。
【０１１５】
ステップＳ１３０に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、ステップＳ１２４で入力された溶接電源制御信号（指令値１−４）を溶接電源インタフェース３２Ａに出力する（ステップＳ１３１）。
【０１１６】
ステップＳ１３１の処理に続いて、コントローラインタフェース４１Ａは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１２５で入力された溶接電源制御信号（指令値２−４）を溶接電源インタフェース３２Ｂに出力する（ステップＳ１３２）。
【０１１７】
ステップＳ１３２の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ａは、ステップＳ１２２で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値１−４）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１３３）。
【０１１８】
ステップＳ１３３の処理に続いて、溶接電源インタフェース３２Ｂは、溶接電源インタフェース３２Ａを介して、ステップＳ１２３で取得した溶接電源フィードバック信号（ＦＢ値２−４）をコントローラインタフェース４１Ａに出力する（ステップＳ１３４）。なお、アーク溶接システム１Ａでは、ステップＳ１０１からステップＳ１３４の処理を繰り返すため、ステップＳ１３５以降の説明を省略する。
【０１１９】
以上、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとが、デジタル通信路Ｄｉを介して、デジタル信号を用いた通信を行う。このため、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、第１実施形態と同様にサンプリング間隔を常に一定にすることができることに加え、溶接電源インタフェース３２Ａおよび溶接電源インタフェース３２Ｂとコントローラインタフェース４１Ａとの通信時間にずれがあった場合でも、溶接電源インタフェース３２Ａと溶接電源インタフェース３２Ｂとがそれぞれ検出した溶接電源フィードバック信号のうち同時刻に検出したフィードバック信号を取得できる。従って、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、タンデムアーク溶接においても、溶接トーチ１２Ａおよび溶接トーチ１２Ｂの位置ずれを補正したロボット制御信号を常に一定の間隔で出力することができるため、正確なアーク倣いが可能となる。また、本発明の第２実施形態に係るアーク溶接システム１Ａでは、第１実施形態と同様に、ノイズに強いＣＡＮを用いるため、通信エラーを低減できる。
【０１２０】
なお、本発明では、溶接電源同期信号およびロボット同期信号を出力する間隔に応じて、図４および図６の各ステップの順番を入れ替えることができる。
【０１２１】
また、本発明の第１、２実施形態では、デジタル信号を用いた通信としてＣＡＮを用いた例で説明したが、これに限定されない。例えば、本発明では、デジタル信号を用いた通信として、ＣＡＮの他、ＲＳ−２３２Ｃ、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ（ＵＳＢ）、Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＳＰＩ）、Ｉｎｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｉ２Ｃ）、および、イーサネット（登録商標）を用いることができる。
【実施例１】
【０１２２】
上記した実施形態２にて説明したアーク溶接システムに関しての実施例を以下に示す。
（優先度）
以下、図７を参照して、通信手段にＣＡＮを用いた場合での、フレームの優先度について、実施例１として説明する。なお、図７では、本発明に係るアーク溶接システム１Ｃにおける、第１の溶接電源３０Ａ、第２の溶接電源３０Ｂ、および、コントローラ４０Ａ以外の各手段については、図示を省略した。
【０１２３】
図７のアーク溶接システム１Ｃは、１本の溶接ワイヤ（１極）に対して電源２台で並列出力し、これを２極用いて、タンデムアーク溶接を行う。つまり、アーク溶接システム１Ｃは、第１の溶接電源３０Ａを２台の電源（以後、ＷＰ１（Ｍ）およびＷＰ１（Ｓ）と記す）で構成し、第２の溶接電源３０Ｂを２台の電源（以後、ＷＰ２（Ｍ）およびＷＰ２（Ｓ）と記す）で構成する。
【０１２４】
優先度は優先度１が最も高く、順次低下するものとする。この優先度に従ってフレームを用いる。そして、アーク溶接システム１Ｃでは、図示を省略したコントローラインタフェースと溶接電源インタフェースとが、各種信号やデータを各優先度に対応したフレームに収容され、そのフレームを送受信する。
【０１２５】
以上のように、本発明の実施例１に係るアーク溶接システム１Ｃでは、高いリアルタイム性が要求される溶接電源同期信号と溶接電源フィードバック信号とを高い優先度に対応したフレームに収容している。これによって、本発明の実施例１に係るアーク溶接システム１Ｃでは、任意のサンプリング間隔での溶接電源同期信号と溶接電源フィードバック信号との送受信を実現している。なお、本発明では、優先度が前記した実施例１に限定されない。また、本発明では、実施例１に記載の優先度が、シングルアーク溶接に適用できることも言うまでもない。
【実施例２】
【０１２６】
（同期制御の検証）
以下、アーク倣いに必要となる同期制御の検証結果を、実施例２として説明する（適宜図１参照）。具体的には、溶接電流の検出値を模擬した正弦波（信号波形α）を図１の溶接電流検出部３１に入力し、各手段での波形を測定して検証を行った。そして、その測定結果を図８に示す。
【０１２７】
図８には、信号波形α（一点鎖線）と、信号波形β（実線）と、信号波形γ（破線）との３個の波形が図示されている。信号波形αは、前記した溶接電流検出部３１に入力した正弦波である。また、信号波形βは、溶接電流検出部３１でフィルタリングを行った後の波形である。さらに、信号波形γは、コントローラ４０で溶接電源フィードバック信号として入力されたときの波形である。なお、図８は、縦軸が電圧で横軸が時間を示す。また、図８に記載された符号Ｔはロボット溶接電源制御部４３が溶接電源同期信号を出力する間隔（図４におけるＳ１から１４までを一周期とする時間間隔）を示す。
【０１２８】
図８に示すように、信号波形γの周期は、信号波形βに対してＴ×３回分の遅れとなっている。このことから、信号波形βは３回前の溶接電源同期信号により出力された溶接電源フィードバック信号を取得していることが確認できた。
よって、本発明の実施例２に係るアーク溶接システム１では、溶接条件の切替の同期やアークＯＮのタイミングの同期における定時制を確保して、アーク倣いにおける同期制御を実現していることがわかる。
【符号の説明】
【０１２９】
１，１Ａ，１Ｃ アーク溶接システム
１０，１０Ａ 溶接ロボット
２０，２０Ａ，２０Ｂ センサユニット
３０，３０Ａ，３０Ｂ 溶接電源
３１，３１Ａ，３１Ｂ 溶接電流検出部
３２，３２Ａ，３２Ｂ 溶接電源インタフェース
３３，３３Ａ，３３Ｂ 溶接電源出力部
４０，４０Ａ コントローラ
４１，４１Ａ コントローラインタフェース
４２，４２Ａ サーボアンプ
４３，４３Ａ ロボット溶接電源制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤに溶接電力を供給する溶接電源を１以上備えると共に、溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットおよび前記溶接電源を制御するコントローラを備えるアーク溶接システムであって、
前記溶接電源は、
前記溶接ワイヤの溶接電流値を検出すると共に、当該溶接電流値を示す溶接電流値検出信号を出力する溶接電流検出部と、
前記溶接電源を制御する溶接電源制御信号と前記溶接電源への同期信号である溶接電源同期信号とが前記コントローラから入力され、前記溶接電流検出部から前記溶接電流値検出信号が入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの当該溶接電流値検出信号を溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力する溶接電源インタフェースと、
前記溶接電源インタフェースを介して入力された前記溶接電源制御信号に基づいて、前記溶接電力を出力する溶接電源出力部と、を備え、
前記コントローラは、
前記溶接電源から前記溶接電源フィードバック信号が入力されると共に、前記溶接電源制御信号と前記溶接電源同期信号とを前記溶接電源に出力するコントローラインタフェースと、
前記溶接ロボットを制御するロボット制御信号に基づいて前記溶接ロボットの駆動を制御すると共に、前記溶接ロボットへの同期信号であるロボット同期信号が入力されたときの前記溶接トーチの位置を示すロボットフィードバック位置信号を出力するサーボアンプと、
前記溶接電源同期信号と前記ロボット同期信号とを生成すると共に、当該溶接電源同期信号と前記溶接電源制御信号とを前記コントローラインタフェースに出力し、アーク溶接中に入力される前記溶接電源フィードバック信号と前記ロボットフィードバック位置信号とから前記溶接トーチの位置ずれを検出し、前記溶接トーチの位置ずれを補正した前記ロボット制御信号を生成して前記サーボアンプに出力するロボット溶接電源制御部と、を備え、
前記溶接電源と前記コントローラとは、シリアル方式で接続され、デジタル信号により通信を行うことを特徴とするアーク溶接システム。
【請求項２】
前記溶接電源インタフェースは、溶接電圧検出部で検出された前記溶接ワイヤの溶接電圧値を示す溶接電圧値検出信号がさらに入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの前記溶接電流値検出信号と前記溶接電圧値検出信号との少なくとも一方を前記溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力することを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接システム。
【請求項３】
溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、
請求項１に記載された１台以上の溶接電源と、
請求項１に記載されたコントローラと、を備えることを特徴とするシングルアーク溶接システム。
【請求項４】
第１の溶接トーチおよび当該第１の溶接トーチと同じ挙動をとる第２の溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、
請求項１に記載されたコントローラと、
請求項１に記載された２台以上の溶接電源と、を備えるタンデムアーク溶接システムであって、
前記第１の溶接トーチに接続された第１の前記溶接電源は、前記第１の溶接ワイヤに溶接電力を供給し、
前記第２の溶接トーチに接続された第２の前記溶接電源は、前記第２の溶接ワイヤに前記溶接電力を供給すると共に、前記コントローラとの間でシリアル方式でデジタル信号により通信を行い、
前記コントローラは、前記溶接ロボットと、前記第１の前記溶接電源と、前記第２の前記溶接電源とを制御することを特徴とするタンデムアーク溶接システム。
【請求項１】
溶接ワイヤに溶接電力を供給する溶接電源を１以上備えると共に、溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットおよび前記溶接電源を制御するコントローラを備えるアーク溶接システムであって、
前記溶接電源は、
前記溶接ワイヤの溶接電流値を検出すると共に、当該溶接電流値を示す溶接電流値検出信号を出力する溶接電流検出部と、
前記溶接電源を制御する溶接電源制御信号と前記溶接電源への同期信号である溶接電源同期信号とが前記コントローラから入力され、前記溶接電流検出部から前記溶接電流値検出信号が入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの当該溶接電流値検出信号を溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力する溶接電源インタフェースと、
前記溶接電源インタフェースを介して入力された前記溶接電源制御信号に基づいて、前記溶接電力を出力する溶接電源出力部と、を備え、
前記コントローラは、
前記溶接電源から前記溶接電源フィードバック信号が入力されると共に、前記溶接電源制御信号と前記溶接電源同期信号とを前記溶接電源に出力するコントローラインタフェースと、
前記溶接ロボットを制御するロボット制御信号に基づいて前記溶接ロボットの駆動を制御すると共に、前記溶接ロボットへの同期信号であるロボット同期信号が入力されたときの前記溶接トーチの位置を示すロボットフィードバック位置信号を出力するサーボアンプと、
前記溶接電源同期信号と前記ロボット同期信号とを生成すると共に、当該溶接電源同期信号と前記溶接電源制御信号とを前記コントローラインタフェースに出力し、アーク溶接中に入力される前記溶接電源フィードバック信号と前記ロボットフィードバック位置信号とから前記溶接トーチの位置ずれを検出し、前記溶接トーチの位置ずれを補正した前記ロボット制御信号を生成して前記サーボアンプに出力するロボット溶接電源制御部と、を備え、
前記溶接電源と前記コントローラとは、シリアル方式で接続され、デジタル信号により通信を行うことを特徴とするアーク溶接システム。
【請求項２】
前記溶接電源インタフェースは、溶接電圧検出部で検出された前記溶接ワイヤの溶接電圧値を示す溶接電圧値検出信号がさらに入力され、前記溶接電源同期信号が入力されたときの前記溶接電流値検出信号と前記溶接電圧値検出信号との少なくとも一方を前記溶接電源フィードバック信号として前記コントローラに出力することを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接システム。
【請求項３】
溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、
請求項１に記載された１台以上の溶接電源と、
請求項１に記載されたコントローラと、を備えることを特徴とするシングルアーク溶接システム。
【請求項４】
第１の溶接トーチおよび当該第１の溶接トーチと同じ挙動をとる第２の溶接トーチがアーム先端に装着された溶接ロボットと、
請求項１に記載されたコントローラと、
請求項１に記載された２台以上の溶接電源と、を備えるタンデムアーク溶接システムであって、
前記第１の溶接トーチに接続された第１の前記溶接電源は、前記第１の溶接ワイヤに溶接電力を供給し、
前記第２の溶接トーチに接続された第２の前記溶接電源は、前記第２の溶接ワイヤに前記溶接電力を供給すると共に、前記コントローラとの間でシリアル方式でデジタル信号により通信を行い、
前記コントローラは、前記溶接ロボットと、前記第１の前記溶接電源と、前記第２の前記溶接電源とを制御することを特徴とするタンデムアーク溶接システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−９８３７７（Ｐ２０１１−９８３７７Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５４８８１（Ｐ２００９−２５４８８１）
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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