ステッチパルス溶接方法
【課題】幅広い溶接ビードを形成できるステッチパルス溶接方法を提供する。
【解決手段】作業線Ｌ上の作業位置にアーク溶接トーチＴを移動させて溶接を行った後、所定の移動ピッチだけ離間した次の作業位置で再度溶接を行うことを繰り返しながら、各作業位置での溶接によって形成される溶接痕を重ね合わせてワークＷ上に溶接ビードを形成するステッチパルス溶接方法において、作業位置Ｐｎを含み、作業線方向Ｄｒおよび作業線Ｌと直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道Ｋｃを生成し、この溶接軌道Ｋｃに従ってアーク溶接トーチＴの先端部を移動させながら溶接を行う。溶接軌道Ｋｃは、円または楕円または螺旋の溶接軌道であり、予め定めた軌道パターンの中から選択されたパターンに応じて生成される。各作業位置において溶接軌道Ｋｃによって溶接痕が形成されるから幅広い溶接ビードを実現できる。
【解決手段】作業線Ｌ上の作業位置にアーク溶接トーチＴを移動させて溶接を行った後、所定の移動ピッチだけ離間した次の作業位置で再度溶接を行うことを繰り返しながら、各作業位置での溶接によって形成される溶接痕を重ね合わせてワークＷ上に溶接ビードを形成するステッチパルス溶接方法において、作業位置Ｐｎを含み、作業線方向Ｄｒおよび作業線Ｌと直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道Ｋｃを生成し、この溶接軌道Ｋｃに従ってアーク溶接トーチＴの先端部を移動させながら溶接を行う。溶接軌道Ｋｃは、円または楕円または螺旋の溶接軌道であり、予め定めた軌道パターンの中から選択されたパターンに応じて生成される。各作業位置において溶接軌道Ｋｃによって溶接痕が形成されるから幅広い溶接ビードを実現できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板の母材に与える熱影響を最小限に抑えながら溶接を行うステッチパルス溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステッチパルス溶接とは、溶接時の入熱と冷却をコントロールすることにより、母材に与える熱影響を最小限に抑える溶接法である。薄板溶接の自動化を目的とした溶接法であって、従来の薄板溶接に比べ、溶接外観を向上させ、溶接歪み量を低減させることができるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、アーク溶接トーチを停止させた状態で予め定めた時間だけアークを発生させて母材を溶融させ、その設定時間が経過した後にアークを停止させ、かつアーク溶接トーチを溶融部外周側のアーク再開始点に移動させる手段が開示されている。以下、この従来技術について説明する。
【０００４】
図１３は、従来のステッチパルス溶接装置５１を示した図である。
【０００５】
マニピュレータＭは、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行うものであり、上アーム５３、下アーム５４及び手首部５５と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（図示せず）とによって構成されている。
【０００６】
アーク溶接トーチＴは、マニピュレータＭの上アーム５３の先端部分に取り付けられており、ワイヤリール５６に巻回された直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ５７をワークＷの教示された溶接位置に導くためのものである。溶接電源ＡＰは、アーク溶接トーチＴとワークＷとの間に溶接電圧を供給する。ワークＷに溶接を行う際は、溶接ワイヤ５７をアーク溶接トーチＴの先端から所望の突き出し長Ｅｗだけ突き出した状態で行われる。突き出し長Ｅｗの長さは、一般的に１５ｍｍ前後にすることが多いが、溶接箇所の開先形状、溶接施工条件等に合わせて作業者が後述するティーチペンダントＴＰを用いて予め所望長に調整することが可能である。
【０００７】
コンジットケーブル５２は、内部に溶接ワイヤ５７を案内するためのコイルライナ（図示せず）を備えており、アーク溶接トーチＴに接続されている。さらにコンジットケーブル５２は、溶接電源ＡＰからの電力及びガスボンベ５８からのシールドガスをもアーク溶接トーチＴに供給する。
【０００８】
操作手段としてのティーチペンダントＴＰは、いわゆる可搬式操作盤であって、マニピュレータＭの動作、ステッチパルス溶接を行わせるために必要な条件（溶接電流、溶接電圧、移動速度、移動ピッチ、溶接時間および冷却時間）等を設定するためのものである。作業者は、このティーチペンダントＴＰを用いて、マニピュレータＭの動作とともに上記条件を設定した作業プログラムを作成する。
【０００９】
ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭに溶接動作の制御を実行させるためのものであり、内部に主制御部、動作制御部およびサーボドライバ（いずれも図示せず）等を備えている。そして、作業者がティーチペンダントＴＰによって教示した作業プログラムに基づき、サーボドライバからマニピュレータＭの各サーボモータに動作制御信号を出力し、マニピュレータＭの複数の軸をそれぞれ回転させる。ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭのサーボモータに備えられたエンコーダ（図示せず）からの出力によって現在位置を認識しているので、アーク溶接トーチＴの先端部を制御することができる。
【００１０】
なお、ステッチパルス溶接を施す位置は、作業プログラムに記憶されている作業線を、設定されている移動ピッチで分割することによって予め算出されている。以下では、分割後の位置のことを作業位置と呼ぶことにする。アーク溶接トーチＴの先端部は、算出された作業位置に順次導かれていき、以下に説明する溶接、移動、冷却を繰り返しながらステッチパルス溶接を行う。
【００１１】
図１４は、ステッチパルス溶接を行っているときの状態を説明するための図である。溶接ワイヤ５７はアーク溶接トーチＴの先端から突き出している。シールドガスＧは、溶接開始時から溶接終了時まで常に一定の流量でアーク溶接トーチＴから吹き出される。以下、ステッチパルス溶接時の各状態について説明する。
【００１２】
同図（ａ）は、アーク発生時の様子を示している。設定された溶接電流および溶接電圧に基づいて、作業位置Ｐ１において溶接ワイヤ５７の先端とワークＷとの間にアークＡが発生し、溶接ワイヤ５７が溶融してワークＷに溶融池Ｙが形成される。アークＡが発生してから、設定された溶接時間が経過した後に、アークＡを停止する。
【００１３】
同図（ｂ）は、アーク停止後の様子を示している。アーク停止後は、設定された冷却時間が経過するまで溶接後の状態を維持させる。すなわち、マニピュレータＭおよびアーク溶接トーチＴは溶接時の状態と同様に停止した状態で、アーク溶接トーチＴからシールドガスＧが吹き出されるだけとなるので、溶融池ＹがシールドガスＧによって実質的に冷却されて凝固し、溶接痕Ｙ’が形成される。
【００１４】
同図（ｃ）は、アーク溶接トーチＴを次の作業位置Ｐ２に移動させる様子を示している。冷却時間の経過後は、アーク溶接トーチＴを作業線方向に予め設定された移動ピッチＭｐだけ離間した次の作業位置Ｐ２に移動させる。このときの移動速度は、設定された移動速度である。上記移動ピッチＭｐは、同図（ｃ）で示すように溶融池Ｙが凝固した後の溶接痕Ｙ’の外周側に溶接ワイヤ５７を位置づけるように予め設定された距離である。
【００１５】
同図（ｄ）は、作業位置Ｐ２においてアークＡを再発生する様子を示している。溶接痕Ｙ’の前端部に新たに溶融池Ｙが形成されて溶接が行われるようになる。このように、ステッチパルス溶接装置５１では、アークを発生させて溶接を行っている状態と、冷却、移動を行っている状態とが交互に繰り返されることになる。その結果、溶接痕であるウロコが重ね合わさるように溶接ビードが形成される。
【００１６】
図１５は、溶接施工後に形成される溶接ビードを説明するための図である。同図に示すように、作業線Ｌが所定の移動ピッチＭｐで分割され、作業位置Ｐ１〜Ｐ４…が算出されている。そして、最初の作業位置Ｐ１において溶接痕Ｓｃが形成され、作業線方向Ｄｒに向けて移動ピッチＭｐだけ離間した作業位置Ｐ２においても同様の溶接痕Ｓｃが形成される。作業位置Ｐ３以降においてもさらなる溶接痕Ｓｃが順次形成されていく。このように、溶接痕が重なり合うように形成された結果、ウロコ状の溶接ビードＢが形成される。
【００１７】
【特許文献１】特開平６−５５２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、ステッチパルス溶接は薄板の母材をアーク溶接の対象としている。一般的に、幅広い溶接ビードを形成するには高めの溶接電流または長めの溶接時間によって溶接する必要があるが、この場合、入熱が大きくなるために薄板の母材が溶け落ちてしまう。すなわち、ステッチパルス溶接では幅広い溶接ビードを形成できないという問題があった。
【００１９】
そこで、本発明は、薄板の母材を溶接の対象とするステッチパルス溶接において、幅広い溶接ビードを容易に形成できるステッチパルス溶接方法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】
【００２０】
上記目的を達成するために、第１の発明は、
作業線上の作業位置に溶接トーチを移動させて溶接を行った後、所定の移動ピッチだけ離間した次の作業位置で再度溶接を行うことを繰り返しながら、各作業位置での溶接によって形成される溶接痕を重ね合わせてワーク上に溶接ビードを形成するステッチパルス溶接方法において、
前記作業位置を含み前記作業線方向および前記作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道を生成し、この生成した溶接軌道に従って前記溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことを特徴とするステッチパルス溶接方法である。
【００２１】
第２の発明は、前記溶接軌道は、円溶接軌道または楕円溶接軌道または螺旋溶接軌道であることを特徴とする第１の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２２】
第３の発明は、前記円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする第２の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２３】
第４の発明は、前記楕円溶接軌道は、楕円の長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする第２の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２４】
第５の発明は、前記溶接開始位置および前記溶接終了位置は、前記作業位置であることを特徴とする第３または第４の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２５】
第６の発明は、前記中心位置は、前記作業位置であることを特徴とする第３または第４の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２６】
第７の発明は、前記溶接軌道に従って前記溶接トーチを移動する前に、前記中心位置で前記溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うことを特徴とする第６の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２７】
第８の発明は、前記楕円溶接軌道は、前記作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、前記作業位置を溶接開始位置とし前記作業線方向に前記最大螺旋半径値分だけ離間した位置を溶接終了位置とすることを特徴とする第２の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２８】
第９の発明は、前記最大螺旋半径値は、前記移動ピッチと同一であることを特徴とする第８の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２９】
第１０の発明は、前記パラメータは、前記溶接軌道を前記作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を含むことを特徴とする第３〜第９のいずれか１の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００３０】
第１１の発明は、前記溶接軌道は、予め定められた円または楕円または螺旋を含む複数の軌道パターンから選択された１つの軌道パターンに応じて生成されることを特徴とする第１〜第１０の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【発明の効果】
【００３１】
第１の発明によれば、各作業位置での溶接に際して、作業線方向および作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に作業位置を含む溶接軌道を生成し、この溶接軌道に従ってアーク溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことによって、母材への入熱を抑えつつ、作業位置を含む大きな領域に溶接痕を形成できる。すなわち、従来の停止した状態で形成される溶接痕よりも大きな溶接痕を形成することができるから、幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００３２】
第２の発明によれば、溶接軌道を円または楕円または螺旋にしたことよって、第１の発明が奏する効果に加えて、溶接ビードの美観を向上させることができる。
【００３３】
第３の発明によれば、円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、第１および第２の発明が奏する効果に加えて、各作業位置において円形状の溶接痕を形成できる。
【００３４】
第４の発明によれば、楕円溶接軌道は、長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出された楕円溶接軌道であって、中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、第１および第２の発明が奏する効果に加えて、各作業位置において楕円形状の溶接痕を形成できる。
【００３５】
第５の発明によれば、溶接開始位置および溶接終了位置を作業位置としたことによって、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を円溶接軌道または楕円溶接軌道に従って移動させ、作業位置に復帰させるようにしている。このことによって、第１〜第４の発明が奏する効果に加えて、円溶接軌道または楕円溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００３６】
第６の発明によれば、円溶接軌道または楕円溶接軌道の中心位置を作業位置としている。第５の発明では、作業位置を基端部として作業線方向にオフセットした円溶接軌道または楕円溶接軌道が形成される。これに対し、第６の発明では、作業位置を中心とした円溶接軌道または楕円溶接軌道が形成される。このことによって、第１〜第４の発明が奏する効果に加えて、円溶接軌道または楕円溶接軌道による溶接痕の形成位置が理想的であって且つ作業者にとって分かり易いという効果を奏する。
【００３７】
第７の発明によれば、生成した円溶接軌道または楕円溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動する前に、軌道の中心位置において、アーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしている。例えば、円溶接軌道の場合、パラメータとして定められる円半径値または円直径値が大きすぎる場合は、円の中心位置付近において溶接痕が形成されない場合があるが、まず最初に中心位置でアーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしたことによって、円半径または円直径が大きくても中心位置付近に溶接痕が形成されるようになる。これは楕円溶接軌道であっても同様である。すなわち、第１〜第６の発明が奏する効果に加えて、大きな溶接痕をより確実に形成することができる。
【００３８】
第８の発明によれば、螺旋溶接軌道は、作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出される。そして、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を螺旋溶接軌道に従って移動させて最大螺旋半径値分だけ離間した位置に到達させるようにしている。このことによって、第１および第２の発明が奏する効果に加えて、螺旋溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００３９】
第９の発明によれば、螺旋溶接軌道の最大螺旋半径値を次の作業位置への移動距離である移動ピッチと同一にしている。このことによって、第１、第２および第８の発明が奏する効果に加えて、螺旋溶接軌道に関する教示工数を低減することができる。また、タクトタイムを短縮することもできる。すなわち、最大螺旋半径値を移動ピッチと異なる値に定めた場合は、螺旋溶接軌道を描いて作業線方向に最大螺旋半径値分だけ移動した後、移動ピッチ分だけ離間した次の作業位置に移動させる必要があるが、最大螺旋半径値を移動ピッチと同一にした場合は、次の作業位置への移動が不要になるからタクトタイムを短縮することができる。
【００４０】
第１０の発明によれば、パラメータとして、溶接軌道を作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を定められるようにしたことによって、溶接軌道を変形することができる。すなわち、第１〜第９の発明が奏する効果に加えて、より一層、作業者のニーズに応じた溶接軌道を実現することができる。
【００４１】
第１１の発明によれば、幅広い溶接ビードを実現するために特に最適な溶接軌道のパターンを、予め定められたものから選択できるようにしたことによって、第１〜第１０の発明が奏する効果に加えて、作業者のニーズに応じたビード外観を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
［実施の形態１］
【００４３】
以下、発明の実施形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００４４】
図１は、本発明に係るステッチパルス溶接方法を適用したステッチパルス溶接装置１のブロック図である。同図において、従来技術の図１３との相違は、ロボット制御装置ＲＣ、操作手段としてのティーチペンダントＴＰである。その他、従来技術で説明したマニピュレータＭ、溶接電源ＡＰ、ワイヤリール５６、ガスボンベ５８等は、図示せずに省略している。以下、本発明の主要部分を構成するロボット制御装置ＲＣおよびティーチペンダントＴＰについて、説明する。
【００４５】
ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭに溶接動作の制御を実行させるためのものであり、その中枢となる主制御部３、マニピュレータＭの軌道演算等を行って演算結果を駆動信号として駆動指令部１２に出力する動作制御部１１、マニピュレータＭの各サーボモータを回転制御するためのサーボ制御信号を出力する駆動指令部１２、作業プログラムおよび各種パラメータ等を記憶するためのハードディスク４、一時的な計算領域であるＲＡＭ５、中央演算処理装置であるＣＰＵ６、溶接の制御を司る溶接制御部１３および図示しないサーボドライバを備えており、これらはバス（図示せず）を介して接続されている。
【００４６】
操作手段であるティーチペンダントＴＰは、各種情報を表示する表示部４１と、マニピュレータＭの移動目標位置、動作パラメータ等の各種条件を設定する設定部４２とを備えている。設定部４２によって入力された各種条件等はロボット制御装置ＲＣの主制御部３に入力される。
【００４７】
主制御部３は、設定部４２から入力された各種条件を記憶処理する教示処理部２０、表示処理部２１および解釈実行部２２を備えている。教示処理部２０は、ステッチパルス溶接時に必要な条件が設定部４２から入力されると、溶接条件Ｔｃ（溶接電流、溶接電圧）、移動速度Ｍｓ、移動ピッチＭｐ、冷却時間Ｃｔおよび軌道パターンＫｐならびにそのパラメータＰｍをハードディスク４に記憶する。表示処理部２１は、入力された各種データを必要に応じてティーチペンダントＴＰの表示部４１に表示する。ここで、軌道パターンＫｐとは、作業位置を含む所定領域に溶接を行う際の軌道パターンである。上述した動作制御部１１は、この軌道パターンＫｐおよびそのパラメータＰｍに基づき、溶接軌道を生成する。
【００４８】
図２は、軌道パターンの例を示す図である。同図に示すような複数のパターンが、軌道パターン群Ｋｇとしてハードディスク４に予め記憶されている。軌道パターン群Ｋｇは、名称および形状をセットにしてティーチペンダントＴＰの表示部４１に表示されるので、作業者は軌道パターンを視覚的に理解できるとともに、いずれか１つの軌道パターンを選択することができる。
【００４９】
なお、軌道パターン群Ｋｇは、幅広い溶接ビードを実現するために特に最適な円、楕円または螺旋を含む構成としておくことが望ましい。さらに、螺旋の場合は、同図（ｃ）〜（ｆ）に示すように、螺旋回転の開始位置、回転方向等がイメージできるよう、細分化したパターンを予め定めておくと、さらに良い。
【００５０】
次に、円または楕円の軌道パターンに応じて動作制御部１１が生成する溶接軌道について説明する。まずは、溶接軌道を生成する際の基準となる溶接線座標系について説明する。
【００５１】
図３は、溶接線座標系を説明するための図である。同図（ａ）はアーク溶接トーチＴが作業線Ｌに垂直に教示されている場合を示し、同図（ｂ）はアーク溶接トーチＴが作業線Ｌに角度を持たせて教示されている場合を示している。同図において、作業線Ｌは、ワークＷ１およびワークＷ２を接合するために教示された開始点Ｓｐおよび終了点Ｅｐを結んだ線である。作業線方向Ｄｒは、アーク溶接トーチＴが開始点Ｓｐから終了点Ｅｐに向けて進行する方向である。従来技術と同様に、作業線Ｌは移動ピッチＭｐで分割され、作業線Ｌ上に複数の作業位置が算出される。作業位置Ｐｎは、複数の作業位置のうちの１つを示している。以下、この作業位置Ｐｎを含む所定領域に溶接線座標系を定義する方法を説明する。その他の作業位置においても同様の方法で溶接線座標系が定義される。
【００５２】
溶接線座標系は、作業位置Ｐｎにおけるアーク溶接トーチＴの先端部の位置姿勢情報、すなわち作業線方向成分およびベース座標系における位置姿勢座標値に基づき、以下のように定義することができる。
【００５３】
同図（ａ）に示すように、原点を作業位置Ｐｎとし、この作業位置Ｐｎにおける作業線方向ＤｒをＺ＋方向とし、アーク溶接トーチＴの内部を挿通している溶接ワイヤ（図示せず）のリトラクト方向をＸ＋方向とし、Ｚ＋方向とＸ＋方向とに直交するとともに、いわゆる右手座標系に従う方向をＹ＋方向とする座標系を、溶接線座標系として定義する。溶接軌道は、ＹＺ平面上で算出されることになる。
【００５４】
アーク溶接トーチＴに角度を持たせて教示されている場合は、同図（ｂ）に示すように、作業位置Ｐｎを含むとともに溶接線座標系のＺ軸に直交する平面Ｈにアーク溶接トーチＴを投影し、この投影後のアーク溶接トーチＴ’のリトラクト方向をＸ＋方向とする。その他は同図（ａ）と同様である。
【００５５】
なお、上記では、作業線Ｌが直線である場合を示したが、作業線Ｌが円弧である場合は、円弧の接線方向を作業線Ｌと見なせば、上記と同様の方法で溶接線座標系を定義できるので、説明を省略する。
【００５６】
次に、上記溶接線座標系を基準にして円溶接軌道および楕円溶接軌道を生成する方法について説明する。
【００５７】
図４は、円溶接軌道が生成された様子を示す図である。同図において、作業位置Ｐｎ、アーク溶接トーチＴ、ワークＷ１、ワークＷ２、開始点Ｓｐ、終了点Ｅｐ、作業線Ｌ、作業線方向Ｄｒおよび溶接線座標系のＸＹＺ方向については、図３と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
円溶接軌道Ｋｃは、作業位置Ｐｎを含み作業線方向Ｄｒおよび作業線Ｌと直交する方向に所定幅を有した領域に生成される。また、作業位置Ｐｎを溶接開始終了位置Ｗｐとして配置している。溶接開始終了位置Ｗｐとは、溶接を開始する位置であるとともに回転方向Ｒｄに従って円溶接軌道Ｋｃを１周し、溶接を終了する位置である。
【００５９】
円半径値Ｃｒおよび回転方向Ｒｄは、円溶接軌道のパラメータＰｍとして設定される。所定幅としての円半径値Ｃｒは、溶接痕の幅（すなわちビード幅）を決定するものであり、円半径値の代わりに円直径値でもよい。回転方向Ｒｄは、円溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させる際に、作業線方向Ｄｒに向かって左右どちらの方向に回転するのかを決定するためのものである。
【００６０】
円溶接軌道Ｋｃは、以下のように生成される。作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒに向かって円半径値Ｃｒだけ離間した位置を円の中心位置Ｃｃとし、ＹＺ平面において円半径値Ｃｒを有する円軌道を算出する。なお、この円軌道は、公知の関数等に基づいて容易に算出されるので詳細な計算式等については説明を省略する。そして、作業位置Ｐｎを溶接開始終了位置Ｗｐとする。これで、作業位置Ｐｎを含む作業線方向側の領域に円溶接軌道Ｋｃが生成される。
【００６１】
上記と同様の方法で、楕円溶接軌道を生成することも可能である。すなわち、上記した円半径値Ｃｒの代わりに、楕円溶接軌道の左右方向長さ半径値および進行方向長さ半径値をパラメータＰｍとして設ける。左右方向長さ半径値および進行方向長さ半径値は、それぞれの直径値であっても良い。これらは、楕円溶接軌道を生成する上で必要な、いわゆる楕円の長軸値および短軸値に相当する。
【００６２】
そして、作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒに向かって進行方向長さ半径値だけ離間した位置を楕円の中心位置Ｃｃとし、ＹＺ平面において左右方向長さ半径値および進行方向長さ半径値を有する楕円軌道を算出する。この楕円軌道もまた、公知の関数等に基づいて容易に算出されるので詳細な計算式等については説明を省略する。そして、作業位置Ｐｎを溶接開始終了位置Ｗｐとする。これで、作業位置Ｐｎを含む作業線方向側の領域に楕円溶接軌道Ｋｄが生成される。
【００６３】
次に、ステッチパルス溶接を行う際の動作について説明する。図５は、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
ステップＳ１において、作業線Ｌを移動ピッチＭｐで分割して作業位置を算出する。最初の作業位置をＰ１とすれば、作業位置Ｐ１は図４で示した開始点Ｓｐである。
【００６５】
ステップＳ２において、作業位置Ｐ１にアーク溶接トーチＴを移動させる。
【００６６】
ステップＳ３において、作業位置Ｐ１における溶接線座標系を上述した方法によって設定する。
【００６７】
ステップＳ４において、作業位置Ｐ１を溶接開始終了位置Ｗｐとした溶接軌道を上述した方法によって生成する。さらに、生成した溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。すなわち、円溶接軌道Ｋｃの場合は、円半径値Ｃｒに基づいて円溶接軌道Ｋｃの溶接長（円周長）を幾何学的に算出し、この溶接長および設定されている移動速度に基づいて各補間周期で採るべき溶接線座標系での座標値を算出し、これを座標変換によってベース座標系での座標値に変換し、さらに逆変換演算を行うことによってマニピュレータＭの各関節の移動目標値を算出する。楕円溶接軌道Ｋｄの場合は、左右方向長さ半径および進行方向長さ半径に基づいて楕円溶接軌道Ｋｄの溶接長（楕円周長）を幾何学的に算出し、円溶接軌道Ｋｃと同様に、マニピュレータＭの各関節の移動目標値を算出する。なお、上記移動速度は、ステッチパルス溶接の条件として設定されている移動速度Ｍｓを使用しても良いし、軌道パターンのパラメータＰｍとして溶接速度を設定できるようにしておき、この溶接速度を使用しても良い。
【００６８】
ステップＳ５において、溶接を開始し、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させ、溶接開始終了位置Ｗｐに到達させる。なお、図示していないが、溶接開始終了位置Ｗｐで溶接を終了した後は、従来技術と同様に、アーク溶接トーチＴを停止した状態で設定されている冷却時間Ｃｔの間、溶接痕の冷却処理が行われる。
【００６９】
ステップＳ６において、現在の作業位置が終了点Ｅｐであるか否かを判定する。現在の作業位置が終了点Ｅｐである場合は、フローを終了する。現在の作業位置が終了点Ｅｐではない場合は、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２に戻った後は、移動ピッチＭｐだけ離間した次の作業位置Ｐ２〜Ｐｎの各々において、ステップＳ２〜Ｓ６を繰り返す。
【００７０】
上述したように、各作業位置での溶接に際して、作業位置を含み作業線方向および作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道を生成し、この溶接軌道に従ってアーク溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことによって、母材への入熱を抑えつつ、作業位置を含む大きな領域に溶接痕を形成できる。すなわち、従来の停止した状態で形成される溶接痕よりも大きな溶接痕を形成することができるから、幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００７１】
また、溶接軌道を円または楕円または螺旋にしたことよって、上記効果に加えて、溶接ビードの美観を向上させることができる。
【００７２】
また、幅広い溶接ビードを実現するために特に最適な溶接軌道のパターンを、予め定められたものから選択できるようにしたことによって、上記効果に加えて、作業者のニーズに応じたビード外観を実現することができる。
【００７３】
また、円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、軌道の中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、上記効果に加えて、各作業位置において円形状の溶接痕を形成できる。
【００７４】
また、楕円溶接軌道は、長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、上記効果に加えて、各作業位置において楕円形状の溶接痕を形成できる。
【００７５】
また、溶接開始位置および溶接終了位置を作業位置としたことによって、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を円溶接軌道または楕円溶接軌道に従って移動させ、作業位置に復帰させるようにしている。このことによって、上記効果に加えて、円溶接軌道または楕円溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００７６】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、溶接軌道を作業位置Ｐｎの作業線方向側に生成したが、実施の形態２では、溶接軌道を作業位置Ｐｎの周囲に生成する。
【００７７】
図６は、実施の形態２における作業位置Ｐｎの周囲に円溶接軌道が生成された様子を示す図である。同図において、図４との相違は、作業位置Ｐｎを円溶接軌道Ｋｃ’の中心位置Ｃｃ’とした点である。その他は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
円溶接軌道Ｋｃ’は、以下のように生成される。まず、作業位置Ｐｎを中心位置Ｃｃ’とし、ＹＺ平面において円半径値Ｃｒを有する円軌道を算出する。そして、この円軌道上であって作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒと逆の方向に円半径値Ｃｒだけ離間した位置に溶接開始終了位置Ｗｐ’を算出する。これで、作業位置Ｐｎの周囲の領域に円溶接軌道Ｋｃ’が生成される。
【００７９】
実施の形態１と同様に、作業位置Ｐｎの周囲に楕円溶接軌道を生成することも可能である。すなわち、上記した円半径値Ｃｒの代わりに、楕円溶接軌道の左右方向長さ半径および進行方向長さ半径をパラメータＰｍとして設け、作業位置Ｐｎを中心位置Ｃｃ’とし、ＹＺ平面において左右方向長さ半径および進行方向長さ半径を有する楕円軌道を算出する。そして、この楕円軌道上であって作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒと逆の方向に進行方向長さ半径だけ離間した位置に溶接開始終了位置Ｗｐ’を算出する。これで、作業位置Ｐｎの周囲に楕円溶接軌道Ｋｄ’が生成される。さらに、実施の形態１と同様に、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。
【００８０】
次に、ステッチパルス溶接を行う際の動作について説明する。図７は、実施の形態２におけるステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
ステップＳ１において、作業線Ｌを移動ピッチＭｐで分割して作業位置を算出する。最初の作業位置をＰ１とすれば、作業位置Ｐ１は図４で示した開始点Ｓｐである。
【００８２】
ステップＳ２において、作業位置Ｐ１おける溶接線座標系を上述した方法によって設定する。
【００８３】
ステップＳ３において、作業位置Ｐ１を中心位置とし、作業線Ｌ上に溶接開始終了位置Ｗｐ’を有する溶接軌道を上述した方法によって生成する。さらに、実施の形態１と同様に、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。
【００８４】
ステップＳ４において、アーク溶接トーチＴを溶接軌道上の溶接開始終了位置Ｗｐ’に移動させる。
【００８５】
ステップＳ５において、溶接を開始し、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させ、溶接開始終了位置Ｗｐ’に到達させる。また、図示していないが、溶接開始終了位置Ｗｐ’で溶接を終了した後は、従来技術と同様に、アーク溶接トーチＴを停止した状態で設定されている冷却時間Ｃｔの間、溶接痕の冷却処理が行われる。
【００８６】
ステップＳ６において、現在の作業位置が終了点Ｅｐであるか否かを判定する。現在の作業位置が終了点Ｅｐである場合は、フローを終了する。現在の作業位置が終了点Ｅｐではない場合は、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２に戻った後は、移動ピッチＭｐだけ離間した次の作業位置Ｐ２〜Ｐｎの各々において、ステップＳ２〜Ｓ６を繰り返す。
【００８７】
上述したように、実施の形態２においては、円または楕円の中心位置を作業位置としている。実施の形態１においては、作業位置を基端部として作業線方向にオフセットした円または楕円が形成されていたが、作業位置を円または楕円の中心位置としたことによって、作業位置を中心とした円または楕円が形成されることになる。このことによって、円または楕円による溶接痕の形成位置が理想的であって且つ作業者にとって分かり易いという効果を奏する。
【００８８】
なお、上述した実施の形態２において、溶接軌道の中心位置において一旦溶接してから溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動させてもよい。以下、溶接軌道の中心位置において一旦溶接する形態について説明する。
【００８９】
図８は、溶接軌道の中心位置において一旦溶接してから溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動させる場合のフローチャートである。同図において、点線で示したステップＳ１〜Ｓ４およびＳ６は、図７と同符号を付与した同一のステップであるので説明を省略する。以下、実線で示したステップＳ４’およびＳ５について説明する。
【００９０】
ステップＳ４’において、作業位置でアーク溶接トーチＴを停止したまま、所定の溶接時間だけ溶接を行う。この溶接時間は、ステッチパルス溶接時の条件として予め設定できるように構成しておく。
【００９１】
そして、ステップＳ５において、アーク溶接トーチＴを溶接軌道上の溶接開始終了位置Ｗｐ’に移動させる。この移動に際して、移動前にアークを停止しても良いし、アークを出した状態のままで溶接開始終了位置Ｗｐ’に移動してもよい。そして、溶接軌道に従って移動させた後、溶接開始終了位置Ｗｐ’に到達させる。
【００９２】
このように、生成した円溶接軌道または楕円溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動する前に、溶接軌道の中心位置において、アーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしている。例えば、円溶接軌道の場合、パラメータとして定められる円半径値または円直径値が大きすぎる場合は、円の中心位置付近において溶接痕が形成されない場合があるが、まず最初に中心位置でアーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしたことによって、円半径または円直径が大きくても中心位置付近に溶接痕が形成されるようになる。これは楕円溶接軌道であっても同様である。すなわち、大きな溶接痕をより確実に形成することができる。
【００９３】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１および２では、円溶接軌道Ｋｃ（Ｋｃ’）または楕円溶接軌道Ｋｄ（Ｋｄ’）を作業位置Ｐｎの作業線方向側または作業位置Ｐｎの周囲に生成したが、実施の形態３では、作業位置Ｐｎから外側に向けて螺旋状に回転する螺旋溶接軌道を生成する。
【００９４】
図９は、螺旋溶接軌道を説明するための図である。同図は、実施の形態１で説明した溶接線座標系のＹＺ平面をＸ＋方向から見た図であり、ＹＺ平面上で螺旋溶接軌道Ｋｒを描く様子を示している。同図において、作業位置Ｐｎ、作業線Ｌ、作業線方向Ｄｒおよび回転方向Ｒｄは、図４で同符号を付与したものと同一であるので、説明を省略する。
【００９５】
同図に示す螺旋溶接軌道Ｋｒは、以下のように生成される。まず、作業位置Ｐｎを溶接開始位置Ｗｓとし、ＹＺ平面において最大螺旋半径値Ｓｒを有する螺旋軌道を算出する。螺旋軌道とは、その半径が角度に比例して増加する、いわゆるアルキメデス螺旋を指す。アルキメデス螺旋の式は、半径Ｒ＝ａθ（ａは定数、θは回転角度）で表現される。すなわち、作業位置Ｐｎを中心として、図示するような象限（０π、１／２π、π、３／２π）を定めておき、回転開始角度、回転終了角度、回転終了時半径（＝最大螺旋半径値Ｓｒ）をパラメータＰｍとして与えることによって、容易に螺旋軌道を算出できる。同図の場合、回転開始角度が１／２π、回転終了角度が４π、最大螺旋半径値がＳｒである。これらに基づき上記定数ａが算出され、各回転角度での半径Ｒも算出される。すなわち、螺旋軌道上で取るべき溶接線座標系での座標値を容易に算出できることになる。
【００９６】
図１０は、螺旋軌道の例を示す図である。例えば、回転開始角度および回転終了角度を変化させることによって、同図（ａ）〜（ｆ）に示すような螺旋溶接軌道Ｋｒを生成することができる。同図（ａ）〜（ｆ）では、回転開始角度および回転終了角度を変化させた場合の例を示しているが、これらに回転開始時半径値を加えることによって、より螺旋軌道をより柔軟に定めることができる。すなわち、上記したアルキメデス螺旋の式を、半径Ｒ＝Ｒｉ＋ａθとする。Ｒｉが回転開始時半径値である。同図（ｇ）は、同図（ｅ）に回転開始時半径値Ｒｉを考慮した螺旋軌道を示している。
【００９７】
図９に戻り、螺旋軌道上であって作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒに最大螺旋半径値Ｓｒだけ離間した位置に溶接終了位置Ｗｅを算出する。これで、作業位置Ｐｎの周囲の領域に螺旋溶接軌道Ｋｒが生成される。
【００９８】
なお、上記最大螺旋半径値Ｓｒは、移動ピッチＭｐと同一値を使用しても良い。図１１は、最大螺旋半径値と移動ピッチとの関係を説明するための溶接ビードのイメージ図である。同図（ａ）は、最大螺旋半径値Ｓｒが移動ピッチＭｐと同一値の場合の溶接ビードを示し、同図（ｂ）は、最大螺旋半径値Ｓｒが移動ピッチＭｐよりも短い場合の溶接ビードを示し、同図（ｃ）は、最大螺旋半径値Ｓｒが移動ピッチＭｐよりも長い場合の溶接ビードを示している。同図（ｂ）および（ｃ）では、螺旋溶接軌道Ｋｒを描いて作業線方向Ｄｒに最大螺旋半径値Ｓｒだけ移動した後、さらに移動ピッチＭｐ分だけ離間した次の作業位置に移動させる必要があるが、同図（ａ）に示すように、最大螺旋半径値Ｓｒを移動ピッチＭｐと同一にした場合は、次の作業位置への移動が不要になる。
【００９９】
次に、ステッチパルス溶接を行う際の動作について説明する。図１２は、実施の形態３におけるステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１００】
ステップＳ１において、作業線Ｌを移動ピッチＭｐで分割して作業位置を算出する。最初の作業位置をＰ１とすれば、作業位置Ｐ１は図４で示した開始点Ｓｐである。
【０１０１】
ステップＳ２において、作業位置Ｐ１にアーク溶接トーチＴを移動させる。
【０１０２】
ステップＳ３において、作業位置Ｐ１における溶接線座標系を上述した方法によって設定する。
【０１０３】
ステップＳ４において、作業位置Ｐ１を溶接開始位置Ｗｓとし、作業線方向Ｄｒへ最大螺旋半径値Ｓｒだけ離間した位置を溶接終了位置Ｗｅとする螺旋溶接軌道Ｋｒを上述した方法によって生成する。さらに、螺旋溶接軌道Ｋｒに従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。すなわち、螺旋の回転開始角度、回転終了角度、最大螺旋半径値Ｓｒ、回転開始時半径値等に基づいて螺旋溶接軌道Ｋｒの溶接長（螺旋長）を幾何学的に算出し、この溶接長および設定されている移動速度に基づいて各補間周期で採るべき座標値を算出し、上述した実施の形態１と同様に、マニピュレータＭの各関節の移動目標値を算出する。上記移動速度は、ステッチパルス溶接の条件として設定されている移動速度Ｍｓを使用しても良いし、軌道パターンのパラメータＰｍとして溶接速度を設定できるようにしておき、この溶接速度を使用しても良い。
【０１０４】
ステップＳ５において、溶接を開始し、螺旋溶接軌道Ｋｒに従ってアーク溶接トーチＴを移動させ、溶接開始終了位置Ｗｐに到達させる。また、図示していないが、溶接開始終了位置Ｗｐで溶接を終了した後は、従来技術と同様に、アーク溶接トーチＴを停止した状態で設定されている冷却時間Ｃｔの間、溶接痕の冷却処理が行われる。
【０１０５】
ステップＳ６において、現在の作業位置が終了点Ｅｐであるか否かを判定する。現在の作業位置が終了点Ｅｐである場合は、フローを終了する。現在の作業位置が終了点Ｅｐではない場合は、次の作業位置への移動距離を、最大螺旋半径値Ｓｒと移動ピッチＭｐとの差によって算出してから、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２に戻った後は、次の作業位置Ｐ２〜Ｐｎの各々においてステップＳ２〜Ｓ６を繰り返す。
【０１０６】
以上説明したように、ステッチパルス溶接を行う各作業位置において、作業位置Ｐｎで溶接を開始し、アーク溶接トーチＴを回転方向Ｒｄの方向へ螺旋溶接軌道Ｋｒを描きながら移動させ、作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒの方向へ最大螺旋半径値Ｓｒだけ離間した溶接終了位置Ｐｅへ到達させる。
【０１０７】
上述したように、螺旋溶接軌道は、作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出される。そして、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を螺旋溶接軌道に従って移動させて最大螺旋半径値分だけ離間した位置に到達させるようにしている。このことによって、螺旋溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【０１０８】
また、螺旋溶接軌道の最大螺旋半径値を次の作業位置への移動距離である移動ピッチと同一にしている。このことによって、上記効果に加えて、螺旋溶接軌道に関する教示工数を低減することができる。また、タクトタイムを短縮することもできる。すなわち、最大螺旋半径値を移動ピッチと異なる値に定めた場合は、螺旋溶接軌道を描いて作業線方向に最大螺旋半径値分だけ移動した後、移動ピッチ分だけ離間した次の作業位置に移動させる必要があるが、最大螺旋半径値を移動ピッチと同一にした場合は、次の作業位置への移動が不要になるからタクトタイムを短縮することができる。
【０１０９】
以上、実施の形態について説明したが、各実施の形態において、各軌道パターンのパラメータＰｍに、溶接軌道を作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を含めるようにしてもよい。この扁平率は、作業線方向に向かって右側と左側でそれぞれ右扁平率および左扁平率を設定できるようにすることが望ましい。このことによって、溶接軌道を変形することができる。特に螺旋溶接軌道は、例えば図９で示したように、回転方向Ｒｄが作業線方向Ｄｒに向かって右である場合、作業線方向Ｄｒに向かって右側の軌道が左側の軌道よりもやや大きくなるので、扁平率を設定することによって、螺旋溶接軌道の偏りを防止することができる。すなわち、より一層、作業者のニーズに応じた溶接軌道を実現することができる。
【０１１０】
また、上記各実施の形態においては、溶接軌道の生成を各作業位置で都度行っているが、最初の作業位置でのみ溶接軌道を生成しておき、これを以降の作業位置において再度使用するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係るステッチパルス溶接方法を適用したステッチパルス溶接装置１のブロック図である。
【図２】予め定められた複数の軌道パターン例を示す図である。
【図３】溶接線座標系を説明するための図である。
【図４】実施の形態１において、作業位置を含む所定領域に円溶接軌道が生成された様子を示す図である。
【図５】実施の形態１において、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２において、作業位置Ｐｎの周囲に円溶接軌道が生成された様子を示す図である。
【図７】実施の形態２において、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２において、溶接軌道の中心位置において一旦溶接してから溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動させる場合のフローチャートである。
【図９】実施の形態３において、螺旋溶接軌道を説明するための図である。
【図１０】実施の形態３において、螺旋溶接軌道の種類を説明するための図である。
【図１１】実施の形態３において、最大螺旋半径値と移動ピッチとの関係を説明するための溶接ビードのイメージ図である。
【図１２】実施の形態３において、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】従来のステッチパルス溶接装置を示した図である。
【図１４】ステッチパルス溶接を行っているときの状態を説明するための図である。
【図１５】溶接施工後に形成される溶接ビードを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ ステッチパルス溶接装置
３ 主制御部
４ ハードディスク
５ ＲＡＭ
６ ＣＰＵ
１１ 動作制御部
１２ 駆動指令部
１３ 溶接制御部
２０ 教示処理部
２１ 表示処理部
２２ 解釈実行部
４１ 表示部
４２ 設定部
５１ 従来のステッチパルス溶接装置
５２ コンジットケーブル
５３ 上アーム
５４ 下アーム
５５ 手首部
５６ ワイヤリール
５７ 溶接ワイヤ
５８ ガスボンベ
Ａ アーク
ＡＰ 溶接電源
Ｂ 溶接ビード
Ｃｃ 中心位置
Ｃｃ’ 中心位置
Ｃｒ 円半径値
Ｃｔ 冷却時間
Ｄｒ 作業線方向
Ｅｐ 終了点
Ｅｗ 突き出し長
Ｇ シールドガス
Ｈ 溶接線座標系のＺ軸に直交する平面
Ｋｃ 円溶接軌道
Ｋｃ’ 円溶接軌道
Ｋｄ 楕円溶接軌道
Ｋｄ’ 楕円溶接軌道
Ｋｇ 軌道パターン群
Ｋｒ 螺旋溶接軌道
Ｋｐ 軌道パターン
Ｌ 作業線
Ｍ マニピュレータ
Ｍｐ 移動ピッチ
Ｍｓ 移動速度
Ｐ１ 作業位置
Ｐ２ 作業位置
Ｐ３ 作業位置
Ｐ４ 作業位置
Ｐｎ 作業位置
Ｐｅ 溶接終了位置
Ｐｍ パラメータ
ＲＣ ロボット制御装置
Ｒｄ 回転方向
Ｓｃ 溶接痕
Ｓｐ 開始点
Ｓｒ 最大螺旋半径値
Ｔ アーク溶接トーチ
Ｔｃ 溶接条件
ＴＰ ティーチペンダント
Ｗ ワーク
Ｗ１ ワーク
Ｗ２ ワーク
Ｗｅ 溶接終了位置
Ｗｐ 溶接開始終了位置
Ｗｐ’ 溶接開始終了位置
Ｙ 溶融池
Ｙ’ 溶接痕
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板の母材に与える熱影響を最小限に抑えながら溶接を行うステッチパルス溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステッチパルス溶接とは、溶接時の入熱と冷却をコントロールすることにより、母材に与える熱影響を最小限に抑える溶接法である。薄板溶接の自動化を目的とした溶接法であって、従来の薄板溶接に比べ、溶接外観を向上させ、溶接歪み量を低減させることができるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、アーク溶接トーチを停止させた状態で予め定めた時間だけアークを発生させて母材を溶融させ、その設定時間が経過した後にアークを停止させ、かつアーク溶接トーチを溶融部外周側のアーク再開始点に移動させる手段が開示されている。以下、この従来技術について説明する。
【０００４】
図１３は、従来のステッチパルス溶接装置５１を示した図である。
【０００５】
マニピュレータＭは、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行うものであり、上アーム５３、下アーム５４及び手首部５５と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（図示せず）とによって構成されている。
【０００６】
アーク溶接トーチＴは、マニピュレータＭの上アーム５３の先端部分に取り付けられており、ワイヤリール５６に巻回された直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ５７をワークＷの教示された溶接位置に導くためのものである。溶接電源ＡＰは、アーク溶接トーチＴとワークＷとの間に溶接電圧を供給する。ワークＷに溶接を行う際は、溶接ワイヤ５７をアーク溶接トーチＴの先端から所望の突き出し長Ｅｗだけ突き出した状態で行われる。突き出し長Ｅｗの長さは、一般的に１５ｍｍ前後にすることが多いが、溶接箇所の開先形状、溶接施工条件等に合わせて作業者が後述するティーチペンダントＴＰを用いて予め所望長に調整することが可能である。
【０００７】
コンジットケーブル５２は、内部に溶接ワイヤ５７を案内するためのコイルライナ（図示せず）を備えており、アーク溶接トーチＴに接続されている。さらにコンジットケーブル５２は、溶接電源ＡＰからの電力及びガスボンベ５８からのシールドガスをもアーク溶接トーチＴに供給する。
【０００８】
操作手段としてのティーチペンダントＴＰは、いわゆる可搬式操作盤であって、マニピュレータＭの動作、ステッチパルス溶接を行わせるために必要な条件（溶接電流、溶接電圧、移動速度、移動ピッチ、溶接時間および冷却時間）等を設定するためのものである。作業者は、このティーチペンダントＴＰを用いて、マニピュレータＭの動作とともに上記条件を設定した作業プログラムを作成する。
【０００９】
ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭに溶接動作の制御を実行させるためのものであり、内部に主制御部、動作制御部およびサーボドライバ（いずれも図示せず）等を備えている。そして、作業者がティーチペンダントＴＰによって教示した作業プログラムに基づき、サーボドライバからマニピュレータＭの各サーボモータに動作制御信号を出力し、マニピュレータＭの複数の軸をそれぞれ回転させる。ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭのサーボモータに備えられたエンコーダ（図示せず）からの出力によって現在位置を認識しているので、アーク溶接トーチＴの先端部を制御することができる。
【００１０】
なお、ステッチパルス溶接を施す位置は、作業プログラムに記憶されている作業線を、設定されている移動ピッチで分割することによって予め算出されている。以下では、分割後の位置のことを作業位置と呼ぶことにする。アーク溶接トーチＴの先端部は、算出された作業位置に順次導かれていき、以下に説明する溶接、移動、冷却を繰り返しながらステッチパルス溶接を行う。
【００１１】
図１４は、ステッチパルス溶接を行っているときの状態を説明するための図である。溶接ワイヤ５７はアーク溶接トーチＴの先端から突き出している。シールドガスＧは、溶接開始時から溶接終了時まで常に一定の流量でアーク溶接トーチＴから吹き出される。以下、ステッチパルス溶接時の各状態について説明する。
【００１２】
同図（ａ）は、アーク発生時の様子を示している。設定された溶接電流および溶接電圧に基づいて、作業位置Ｐ１において溶接ワイヤ５７の先端とワークＷとの間にアークＡが発生し、溶接ワイヤ５７が溶融してワークＷに溶融池Ｙが形成される。アークＡが発生してから、設定された溶接時間が経過した後に、アークＡを停止する。
【００１３】
同図（ｂ）は、アーク停止後の様子を示している。アーク停止後は、設定された冷却時間が経過するまで溶接後の状態を維持させる。すなわち、マニピュレータＭおよびアーク溶接トーチＴは溶接時の状態と同様に停止した状態で、アーク溶接トーチＴからシールドガスＧが吹き出されるだけとなるので、溶融池ＹがシールドガスＧによって実質的に冷却されて凝固し、溶接痕Ｙ’が形成される。
【００１４】
同図（ｃ）は、アーク溶接トーチＴを次の作業位置Ｐ２に移動させる様子を示している。冷却時間の経過後は、アーク溶接トーチＴを作業線方向に予め設定された移動ピッチＭｐだけ離間した次の作業位置Ｐ２に移動させる。このときの移動速度は、設定された移動速度である。上記移動ピッチＭｐは、同図（ｃ）で示すように溶融池Ｙが凝固した後の溶接痕Ｙ’の外周側に溶接ワイヤ５７を位置づけるように予め設定された距離である。
【００１５】
同図（ｄ）は、作業位置Ｐ２においてアークＡを再発生する様子を示している。溶接痕Ｙ’の前端部に新たに溶融池Ｙが形成されて溶接が行われるようになる。このように、ステッチパルス溶接装置５１では、アークを発生させて溶接を行っている状態と、冷却、移動を行っている状態とが交互に繰り返されることになる。その結果、溶接痕であるウロコが重ね合わさるように溶接ビードが形成される。
【００１６】
図１５は、溶接施工後に形成される溶接ビードを説明するための図である。同図に示すように、作業線Ｌが所定の移動ピッチＭｐで分割され、作業位置Ｐ１〜Ｐ４…が算出されている。そして、最初の作業位置Ｐ１において溶接痕Ｓｃが形成され、作業線方向Ｄｒに向けて移動ピッチＭｐだけ離間した作業位置Ｐ２においても同様の溶接痕Ｓｃが形成される。作業位置Ｐ３以降においてもさらなる溶接痕Ｓｃが順次形成されていく。このように、溶接痕が重なり合うように形成された結果、ウロコ状の溶接ビードＢが形成される。
【００１７】
【特許文献１】特開平６−５５２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、ステッチパルス溶接は薄板の母材をアーク溶接の対象としている。一般的に、幅広い溶接ビードを形成するには高めの溶接電流または長めの溶接時間によって溶接する必要があるが、この場合、入熱が大きくなるために薄板の母材が溶け落ちてしまう。すなわち、ステッチパルス溶接では幅広い溶接ビードを形成できないという問題があった。
【００１９】
そこで、本発明は、薄板の母材を溶接の対象とするステッチパルス溶接において、幅広い溶接ビードを容易に形成できるステッチパルス溶接方法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】
【００２０】
上記目的を達成するために、第１の発明は、
作業線上の作業位置に溶接トーチを移動させて溶接を行った後、所定の移動ピッチだけ離間した次の作業位置で再度溶接を行うことを繰り返しながら、各作業位置での溶接によって形成される溶接痕を重ね合わせてワーク上に溶接ビードを形成するステッチパルス溶接方法において、
前記作業位置を含み前記作業線方向および前記作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道を生成し、この生成した溶接軌道に従って前記溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことを特徴とするステッチパルス溶接方法である。
【００２１】
第２の発明は、前記溶接軌道は、円溶接軌道または楕円溶接軌道または螺旋溶接軌道であることを特徴とする第１の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２２】
第３の発明は、前記円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする第２の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２３】
第４の発明は、前記楕円溶接軌道は、楕円の長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする第２の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２４】
第５の発明は、前記溶接開始位置および前記溶接終了位置は、前記作業位置であることを特徴とする第３または第４の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２５】
第６の発明は、前記中心位置は、前記作業位置であることを特徴とする第３または第４の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２６】
第７の発明は、前記溶接軌道に従って前記溶接トーチを移動する前に、前記中心位置で前記溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うことを特徴とする第６の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２７】
第８の発明は、前記楕円溶接軌道は、前記作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、前記作業位置を溶接開始位置とし前記作業線方向に前記最大螺旋半径値分だけ離間した位置を溶接終了位置とすることを特徴とする第２の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２８】
第９の発明は、前記最大螺旋半径値は、前記移動ピッチと同一であることを特徴とする第８の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００２９】
第１０の発明は、前記パラメータは、前記溶接軌道を前記作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を含むことを特徴とする第３〜第９のいずれか１の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【００３０】
第１１の発明は、前記溶接軌道は、予め定められた円または楕円または螺旋を含む複数の軌道パターンから選択された１つの軌道パターンに応じて生成されることを特徴とする第１〜第１０の発明に記載のステッチパルス溶接方法である。
【発明の効果】
【００３１】
第１の発明によれば、各作業位置での溶接に際して、作業線方向および作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に作業位置を含む溶接軌道を生成し、この溶接軌道に従ってアーク溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことによって、母材への入熱を抑えつつ、作業位置を含む大きな領域に溶接痕を形成できる。すなわち、従来の停止した状態で形成される溶接痕よりも大きな溶接痕を形成することができるから、幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００３２】
第２の発明によれば、溶接軌道を円または楕円または螺旋にしたことよって、第１の発明が奏する効果に加えて、溶接ビードの美観を向上させることができる。
【００３３】
第３の発明によれば、円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、第１および第２の発明が奏する効果に加えて、各作業位置において円形状の溶接痕を形成できる。
【００３４】
第４の発明によれば、楕円溶接軌道は、長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出された楕円溶接軌道であって、中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、第１および第２の発明が奏する効果に加えて、各作業位置において楕円形状の溶接痕を形成できる。
【００３５】
第５の発明によれば、溶接開始位置および溶接終了位置を作業位置としたことによって、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を円溶接軌道または楕円溶接軌道に従って移動させ、作業位置に復帰させるようにしている。このことによって、第１〜第４の発明が奏する効果に加えて、円溶接軌道または楕円溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００３６】
第６の発明によれば、円溶接軌道または楕円溶接軌道の中心位置を作業位置としている。第５の発明では、作業位置を基端部として作業線方向にオフセットした円溶接軌道または楕円溶接軌道が形成される。これに対し、第６の発明では、作業位置を中心とした円溶接軌道または楕円溶接軌道が形成される。このことによって、第１〜第４の発明が奏する効果に加えて、円溶接軌道または楕円溶接軌道による溶接痕の形成位置が理想的であって且つ作業者にとって分かり易いという効果を奏する。
【００３７】
第７の発明によれば、生成した円溶接軌道または楕円溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動する前に、軌道の中心位置において、アーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしている。例えば、円溶接軌道の場合、パラメータとして定められる円半径値または円直径値が大きすぎる場合は、円の中心位置付近において溶接痕が形成されない場合があるが、まず最初に中心位置でアーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしたことによって、円半径または円直径が大きくても中心位置付近に溶接痕が形成されるようになる。これは楕円溶接軌道であっても同様である。すなわち、第１〜第６の発明が奏する効果に加えて、大きな溶接痕をより確実に形成することができる。
【００３８】
第８の発明によれば、螺旋溶接軌道は、作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出される。そして、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を螺旋溶接軌道に従って移動させて最大螺旋半径値分だけ離間した位置に到達させるようにしている。このことによって、第１および第２の発明が奏する効果に加えて、螺旋溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００３９】
第９の発明によれば、螺旋溶接軌道の最大螺旋半径値を次の作業位置への移動距離である移動ピッチと同一にしている。このことによって、第１、第２および第８の発明が奏する効果に加えて、螺旋溶接軌道に関する教示工数を低減することができる。また、タクトタイムを短縮することもできる。すなわち、最大螺旋半径値を移動ピッチと異なる値に定めた場合は、螺旋溶接軌道を描いて作業線方向に最大螺旋半径値分だけ移動した後、移動ピッチ分だけ離間した次の作業位置に移動させる必要があるが、最大螺旋半径値を移動ピッチと同一にした場合は、次の作業位置への移動が不要になるからタクトタイムを短縮することができる。
【００４０】
第１０の発明によれば、パラメータとして、溶接軌道を作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を定められるようにしたことによって、溶接軌道を変形することができる。すなわち、第１〜第９の発明が奏する効果に加えて、より一層、作業者のニーズに応じた溶接軌道を実現することができる。
【００４１】
第１１の発明によれば、幅広い溶接ビードを実現するために特に最適な溶接軌道のパターンを、予め定められたものから選択できるようにしたことによって、第１〜第１０の発明が奏する効果に加えて、作業者のニーズに応じたビード外観を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
［実施の形態１］
【００４３】
以下、発明の実施形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００４４】
図１は、本発明に係るステッチパルス溶接方法を適用したステッチパルス溶接装置１のブロック図である。同図において、従来技術の図１３との相違は、ロボット制御装置ＲＣ、操作手段としてのティーチペンダントＴＰである。その他、従来技術で説明したマニピュレータＭ、溶接電源ＡＰ、ワイヤリール５６、ガスボンベ５８等は、図示せずに省略している。以下、本発明の主要部分を構成するロボット制御装置ＲＣおよびティーチペンダントＴＰについて、説明する。
【００４５】
ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭに溶接動作の制御を実行させるためのものであり、その中枢となる主制御部３、マニピュレータＭの軌道演算等を行って演算結果を駆動信号として駆動指令部１２に出力する動作制御部１１、マニピュレータＭの各サーボモータを回転制御するためのサーボ制御信号を出力する駆動指令部１２、作業プログラムおよび各種パラメータ等を記憶するためのハードディスク４、一時的な計算領域であるＲＡＭ５、中央演算処理装置であるＣＰＵ６、溶接の制御を司る溶接制御部１３および図示しないサーボドライバを備えており、これらはバス（図示せず）を介して接続されている。
【００４６】
操作手段であるティーチペンダントＴＰは、各種情報を表示する表示部４１と、マニピュレータＭの移動目標位置、動作パラメータ等の各種条件を設定する設定部４２とを備えている。設定部４２によって入力された各種条件等はロボット制御装置ＲＣの主制御部３に入力される。
【００４７】
主制御部３は、設定部４２から入力された各種条件を記憶処理する教示処理部２０、表示処理部２１および解釈実行部２２を備えている。教示処理部２０は、ステッチパルス溶接時に必要な条件が設定部４２から入力されると、溶接条件Ｔｃ（溶接電流、溶接電圧）、移動速度Ｍｓ、移動ピッチＭｐ、冷却時間Ｃｔおよび軌道パターンＫｐならびにそのパラメータＰｍをハードディスク４に記憶する。表示処理部２１は、入力された各種データを必要に応じてティーチペンダントＴＰの表示部４１に表示する。ここで、軌道パターンＫｐとは、作業位置を含む所定領域に溶接を行う際の軌道パターンである。上述した動作制御部１１は、この軌道パターンＫｐおよびそのパラメータＰｍに基づき、溶接軌道を生成する。
【００４８】
図２は、軌道パターンの例を示す図である。同図に示すような複数のパターンが、軌道パターン群Ｋｇとしてハードディスク４に予め記憶されている。軌道パターン群Ｋｇは、名称および形状をセットにしてティーチペンダントＴＰの表示部４１に表示されるので、作業者は軌道パターンを視覚的に理解できるとともに、いずれか１つの軌道パターンを選択することができる。
【００４９】
なお、軌道パターン群Ｋｇは、幅広い溶接ビードを実現するために特に最適な円、楕円または螺旋を含む構成としておくことが望ましい。さらに、螺旋の場合は、同図（ｃ）〜（ｆ）に示すように、螺旋回転の開始位置、回転方向等がイメージできるよう、細分化したパターンを予め定めておくと、さらに良い。
【００５０】
次に、円または楕円の軌道パターンに応じて動作制御部１１が生成する溶接軌道について説明する。まずは、溶接軌道を生成する際の基準となる溶接線座標系について説明する。
【００５１】
図３は、溶接線座標系を説明するための図である。同図（ａ）はアーク溶接トーチＴが作業線Ｌに垂直に教示されている場合を示し、同図（ｂ）はアーク溶接トーチＴが作業線Ｌに角度を持たせて教示されている場合を示している。同図において、作業線Ｌは、ワークＷ１およびワークＷ２を接合するために教示された開始点Ｓｐおよび終了点Ｅｐを結んだ線である。作業線方向Ｄｒは、アーク溶接トーチＴが開始点Ｓｐから終了点Ｅｐに向けて進行する方向である。従来技術と同様に、作業線Ｌは移動ピッチＭｐで分割され、作業線Ｌ上に複数の作業位置が算出される。作業位置Ｐｎは、複数の作業位置のうちの１つを示している。以下、この作業位置Ｐｎを含む所定領域に溶接線座標系を定義する方法を説明する。その他の作業位置においても同様の方法で溶接線座標系が定義される。
【００５２】
溶接線座標系は、作業位置Ｐｎにおけるアーク溶接トーチＴの先端部の位置姿勢情報、すなわち作業線方向成分およびベース座標系における位置姿勢座標値に基づき、以下のように定義することができる。
【００５３】
同図（ａ）に示すように、原点を作業位置Ｐｎとし、この作業位置Ｐｎにおける作業線方向ＤｒをＺ＋方向とし、アーク溶接トーチＴの内部を挿通している溶接ワイヤ（図示せず）のリトラクト方向をＸ＋方向とし、Ｚ＋方向とＸ＋方向とに直交するとともに、いわゆる右手座標系に従う方向をＹ＋方向とする座標系を、溶接線座標系として定義する。溶接軌道は、ＹＺ平面上で算出されることになる。
【００５４】
アーク溶接トーチＴに角度を持たせて教示されている場合は、同図（ｂ）に示すように、作業位置Ｐｎを含むとともに溶接線座標系のＺ軸に直交する平面Ｈにアーク溶接トーチＴを投影し、この投影後のアーク溶接トーチＴ’のリトラクト方向をＸ＋方向とする。その他は同図（ａ）と同様である。
【００５５】
なお、上記では、作業線Ｌが直線である場合を示したが、作業線Ｌが円弧である場合は、円弧の接線方向を作業線Ｌと見なせば、上記と同様の方法で溶接線座標系を定義できるので、説明を省略する。
【００５６】
次に、上記溶接線座標系を基準にして円溶接軌道および楕円溶接軌道を生成する方法について説明する。
【００５７】
図４は、円溶接軌道が生成された様子を示す図である。同図において、作業位置Ｐｎ、アーク溶接トーチＴ、ワークＷ１、ワークＷ２、開始点Ｓｐ、終了点Ｅｐ、作業線Ｌ、作業線方向Ｄｒおよび溶接線座標系のＸＹＺ方向については、図３と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
円溶接軌道Ｋｃは、作業位置Ｐｎを含み作業線方向Ｄｒおよび作業線Ｌと直交する方向に所定幅を有した領域に生成される。また、作業位置Ｐｎを溶接開始終了位置Ｗｐとして配置している。溶接開始終了位置Ｗｐとは、溶接を開始する位置であるとともに回転方向Ｒｄに従って円溶接軌道Ｋｃを１周し、溶接を終了する位置である。
【００５９】
円半径値Ｃｒおよび回転方向Ｒｄは、円溶接軌道のパラメータＰｍとして設定される。所定幅としての円半径値Ｃｒは、溶接痕の幅（すなわちビード幅）を決定するものであり、円半径値の代わりに円直径値でもよい。回転方向Ｒｄは、円溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させる際に、作業線方向Ｄｒに向かって左右どちらの方向に回転するのかを決定するためのものである。
【００６０】
円溶接軌道Ｋｃは、以下のように生成される。作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒに向かって円半径値Ｃｒだけ離間した位置を円の中心位置Ｃｃとし、ＹＺ平面において円半径値Ｃｒを有する円軌道を算出する。なお、この円軌道は、公知の関数等に基づいて容易に算出されるので詳細な計算式等については説明を省略する。そして、作業位置Ｐｎを溶接開始終了位置Ｗｐとする。これで、作業位置Ｐｎを含む作業線方向側の領域に円溶接軌道Ｋｃが生成される。
【００６１】
上記と同様の方法で、楕円溶接軌道を生成することも可能である。すなわち、上記した円半径値Ｃｒの代わりに、楕円溶接軌道の左右方向長さ半径値および進行方向長さ半径値をパラメータＰｍとして設ける。左右方向長さ半径値および進行方向長さ半径値は、それぞれの直径値であっても良い。これらは、楕円溶接軌道を生成する上で必要な、いわゆる楕円の長軸値および短軸値に相当する。
【００６２】
そして、作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒに向かって進行方向長さ半径値だけ離間した位置を楕円の中心位置Ｃｃとし、ＹＺ平面において左右方向長さ半径値および進行方向長さ半径値を有する楕円軌道を算出する。この楕円軌道もまた、公知の関数等に基づいて容易に算出されるので詳細な計算式等については説明を省略する。そして、作業位置Ｐｎを溶接開始終了位置Ｗｐとする。これで、作業位置Ｐｎを含む作業線方向側の領域に楕円溶接軌道Ｋｄが生成される。
【００６３】
次に、ステッチパルス溶接を行う際の動作について説明する。図５は、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
ステップＳ１において、作業線Ｌを移動ピッチＭｐで分割して作業位置を算出する。最初の作業位置をＰ１とすれば、作業位置Ｐ１は図４で示した開始点Ｓｐである。
【００６５】
ステップＳ２において、作業位置Ｐ１にアーク溶接トーチＴを移動させる。
【００６６】
ステップＳ３において、作業位置Ｐ１における溶接線座標系を上述した方法によって設定する。
【００６７】
ステップＳ４において、作業位置Ｐ１を溶接開始終了位置Ｗｐとした溶接軌道を上述した方法によって生成する。さらに、生成した溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。すなわち、円溶接軌道Ｋｃの場合は、円半径値Ｃｒに基づいて円溶接軌道Ｋｃの溶接長（円周長）を幾何学的に算出し、この溶接長および設定されている移動速度に基づいて各補間周期で採るべき溶接線座標系での座標値を算出し、これを座標変換によってベース座標系での座標値に変換し、さらに逆変換演算を行うことによってマニピュレータＭの各関節の移動目標値を算出する。楕円溶接軌道Ｋｄの場合は、左右方向長さ半径および進行方向長さ半径に基づいて楕円溶接軌道Ｋｄの溶接長（楕円周長）を幾何学的に算出し、円溶接軌道Ｋｃと同様に、マニピュレータＭの各関節の移動目標値を算出する。なお、上記移動速度は、ステッチパルス溶接の条件として設定されている移動速度Ｍｓを使用しても良いし、軌道パターンのパラメータＰｍとして溶接速度を設定できるようにしておき、この溶接速度を使用しても良い。
【００６８】
ステップＳ５において、溶接を開始し、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させ、溶接開始終了位置Ｗｐに到達させる。なお、図示していないが、溶接開始終了位置Ｗｐで溶接を終了した後は、従来技術と同様に、アーク溶接トーチＴを停止した状態で設定されている冷却時間Ｃｔの間、溶接痕の冷却処理が行われる。
【００６９】
ステップＳ６において、現在の作業位置が終了点Ｅｐであるか否かを判定する。現在の作業位置が終了点Ｅｐである場合は、フローを終了する。現在の作業位置が終了点Ｅｐではない場合は、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２に戻った後は、移動ピッチＭｐだけ離間した次の作業位置Ｐ２〜Ｐｎの各々において、ステップＳ２〜Ｓ６を繰り返す。
【００７０】
上述したように、各作業位置での溶接に際して、作業位置を含み作業線方向および作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道を生成し、この溶接軌道に従ってアーク溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことによって、母材への入熱を抑えつつ、作業位置を含む大きな領域に溶接痕を形成できる。すなわち、従来の停止した状態で形成される溶接痕よりも大きな溶接痕を形成することができるから、幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００７１】
また、溶接軌道を円または楕円または螺旋にしたことよって、上記効果に加えて、溶接ビードの美観を向上させることができる。
【００７２】
また、幅広い溶接ビードを実現するために特に最適な溶接軌道のパターンを、予め定められたものから選択できるようにしたことによって、上記効果に加えて、作業者のニーズに応じたビード外観を実現することができる。
【００７３】
また、円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、軌道の中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、上記効果に加えて、各作業位置において円形状の溶接痕を形成できる。
【００７４】
また、楕円溶接軌道は、長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置を作業線上に配置し、かつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置を配置している。すなわち、上記効果に加えて、各作業位置において楕円形状の溶接痕を形成できる。
【００７５】
また、溶接開始位置および溶接終了位置を作業位置としたことによって、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を円溶接軌道または楕円溶接軌道に従って移動させ、作業位置に復帰させるようにしている。このことによって、上記効果に加えて、円溶接軌道または楕円溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【００７６】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、溶接軌道を作業位置Ｐｎの作業線方向側に生成したが、実施の形態２では、溶接軌道を作業位置Ｐｎの周囲に生成する。
【００７７】
図６は、実施の形態２における作業位置Ｐｎの周囲に円溶接軌道が生成された様子を示す図である。同図において、図４との相違は、作業位置Ｐｎを円溶接軌道Ｋｃ’の中心位置Ｃｃ’とした点である。その他は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
円溶接軌道Ｋｃ’は、以下のように生成される。まず、作業位置Ｐｎを中心位置Ｃｃ’とし、ＹＺ平面において円半径値Ｃｒを有する円軌道を算出する。そして、この円軌道上であって作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒと逆の方向に円半径値Ｃｒだけ離間した位置に溶接開始終了位置Ｗｐ’を算出する。これで、作業位置Ｐｎの周囲の領域に円溶接軌道Ｋｃ’が生成される。
【００７９】
実施の形態１と同様に、作業位置Ｐｎの周囲に楕円溶接軌道を生成することも可能である。すなわち、上記した円半径値Ｃｒの代わりに、楕円溶接軌道の左右方向長さ半径および進行方向長さ半径をパラメータＰｍとして設け、作業位置Ｐｎを中心位置Ｃｃ’とし、ＹＺ平面において左右方向長さ半径および進行方向長さ半径を有する楕円軌道を算出する。そして、この楕円軌道上であって作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒと逆の方向に進行方向長さ半径だけ離間した位置に溶接開始終了位置Ｗｐ’を算出する。これで、作業位置Ｐｎの周囲に楕円溶接軌道Ｋｄ’が生成される。さらに、実施の形態１と同様に、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。
【００８０】
次に、ステッチパルス溶接を行う際の動作について説明する。図７は、実施の形態２におけるステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
ステップＳ１において、作業線Ｌを移動ピッチＭｐで分割して作業位置を算出する。最初の作業位置をＰ１とすれば、作業位置Ｐ１は図４で示した開始点Ｓｐである。
【００８２】
ステップＳ２において、作業位置Ｐ１おける溶接線座標系を上述した方法によって設定する。
【００８３】
ステップＳ３において、作業位置Ｐ１を中心位置とし、作業線Ｌ上に溶接開始終了位置Ｗｐ’を有する溶接軌道を上述した方法によって生成する。さらに、実施の形態１と同様に、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。
【００８４】
ステップＳ４において、アーク溶接トーチＴを溶接軌道上の溶接開始終了位置Ｗｐ’に移動させる。
【００８５】
ステップＳ５において、溶接を開始し、溶接軌道に従ってアーク溶接トーチＴを移動させ、溶接開始終了位置Ｗｐ’に到達させる。また、図示していないが、溶接開始終了位置Ｗｐ’で溶接を終了した後は、従来技術と同様に、アーク溶接トーチＴを停止した状態で設定されている冷却時間Ｃｔの間、溶接痕の冷却処理が行われる。
【００８６】
ステップＳ６において、現在の作業位置が終了点Ｅｐであるか否かを判定する。現在の作業位置が終了点Ｅｐである場合は、フローを終了する。現在の作業位置が終了点Ｅｐではない場合は、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２に戻った後は、移動ピッチＭｐだけ離間した次の作業位置Ｐ２〜Ｐｎの各々において、ステップＳ２〜Ｓ６を繰り返す。
【００８７】
上述したように、実施の形態２においては、円または楕円の中心位置を作業位置としている。実施の形態１においては、作業位置を基端部として作業線方向にオフセットした円または楕円が形成されていたが、作業位置を円または楕円の中心位置としたことによって、作業位置を中心とした円または楕円が形成されることになる。このことによって、円または楕円による溶接痕の形成位置が理想的であって且つ作業者にとって分かり易いという効果を奏する。
【００８８】
なお、上述した実施の形態２において、溶接軌道の中心位置において一旦溶接してから溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動させてもよい。以下、溶接軌道の中心位置において一旦溶接する形態について説明する。
【００８９】
図８は、溶接軌道の中心位置において一旦溶接してから溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動させる場合のフローチャートである。同図において、点線で示したステップＳ１〜Ｓ４およびＳ６は、図７と同符号を付与した同一のステップであるので説明を省略する。以下、実線で示したステップＳ４’およびＳ５について説明する。
【００９０】
ステップＳ４’において、作業位置でアーク溶接トーチＴを停止したまま、所定の溶接時間だけ溶接を行う。この溶接時間は、ステッチパルス溶接時の条件として予め設定できるように構成しておく。
【００９１】
そして、ステップＳ５において、アーク溶接トーチＴを溶接軌道上の溶接開始終了位置Ｗｐ’に移動させる。この移動に際して、移動前にアークを停止しても良いし、アークを出した状態のままで溶接開始終了位置Ｗｐ’に移動してもよい。そして、溶接軌道に従って移動させた後、溶接開始終了位置Ｗｐ’に到達させる。
【００９２】
このように、生成した円溶接軌道または楕円溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動する前に、溶接軌道の中心位置において、アーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしている。例えば、円溶接軌道の場合、パラメータとして定められる円半径値または円直径値が大きすぎる場合は、円の中心位置付近において溶接痕が形成されない場合があるが、まず最初に中心位置でアーク溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うようにしたことによって、円半径または円直径が大きくても中心位置付近に溶接痕が形成されるようになる。これは楕円溶接軌道であっても同様である。すなわち、大きな溶接痕をより確実に形成することができる。
【００９３】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１および２では、円溶接軌道Ｋｃ（Ｋｃ’）または楕円溶接軌道Ｋｄ（Ｋｄ’）を作業位置Ｐｎの作業線方向側または作業位置Ｐｎの周囲に生成したが、実施の形態３では、作業位置Ｐｎから外側に向けて螺旋状に回転する螺旋溶接軌道を生成する。
【００９４】
図９は、螺旋溶接軌道を説明するための図である。同図は、実施の形態１で説明した溶接線座標系のＹＺ平面をＸ＋方向から見た図であり、ＹＺ平面上で螺旋溶接軌道Ｋｒを描く様子を示している。同図において、作業位置Ｐｎ、作業線Ｌ、作業線方向Ｄｒおよび回転方向Ｒｄは、図４で同符号を付与したものと同一であるので、説明を省略する。
【００９５】
同図に示す螺旋溶接軌道Ｋｒは、以下のように生成される。まず、作業位置Ｐｎを溶接開始位置Ｗｓとし、ＹＺ平面において最大螺旋半径値Ｓｒを有する螺旋軌道を算出する。螺旋軌道とは、その半径が角度に比例して増加する、いわゆるアルキメデス螺旋を指す。アルキメデス螺旋の式は、半径Ｒ＝ａθ（ａは定数、θは回転角度）で表現される。すなわち、作業位置Ｐｎを中心として、図示するような象限（０π、１／２π、π、３／２π）を定めておき、回転開始角度、回転終了角度、回転終了時半径（＝最大螺旋半径値Ｓｒ）をパラメータＰｍとして与えることによって、容易に螺旋軌道を算出できる。同図の場合、回転開始角度が１／２π、回転終了角度が４π、最大螺旋半径値がＳｒである。これらに基づき上記定数ａが算出され、各回転角度での半径Ｒも算出される。すなわち、螺旋軌道上で取るべき溶接線座標系での座標値を容易に算出できることになる。
【００９６】
図１０は、螺旋軌道の例を示す図である。例えば、回転開始角度および回転終了角度を変化させることによって、同図（ａ）〜（ｆ）に示すような螺旋溶接軌道Ｋｒを生成することができる。同図（ａ）〜（ｆ）では、回転開始角度および回転終了角度を変化させた場合の例を示しているが、これらに回転開始時半径値を加えることによって、より螺旋軌道をより柔軟に定めることができる。すなわち、上記したアルキメデス螺旋の式を、半径Ｒ＝Ｒｉ＋ａθとする。Ｒｉが回転開始時半径値である。同図（ｇ）は、同図（ｅ）に回転開始時半径値Ｒｉを考慮した螺旋軌道を示している。
【００９７】
図９に戻り、螺旋軌道上であって作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒに最大螺旋半径値Ｓｒだけ離間した位置に溶接終了位置Ｗｅを算出する。これで、作業位置Ｐｎの周囲の領域に螺旋溶接軌道Ｋｒが生成される。
【００９８】
なお、上記最大螺旋半径値Ｓｒは、移動ピッチＭｐと同一値を使用しても良い。図１１は、最大螺旋半径値と移動ピッチとの関係を説明するための溶接ビードのイメージ図である。同図（ａ）は、最大螺旋半径値Ｓｒが移動ピッチＭｐと同一値の場合の溶接ビードを示し、同図（ｂ）は、最大螺旋半径値Ｓｒが移動ピッチＭｐよりも短い場合の溶接ビードを示し、同図（ｃ）は、最大螺旋半径値Ｓｒが移動ピッチＭｐよりも長い場合の溶接ビードを示している。同図（ｂ）および（ｃ）では、螺旋溶接軌道Ｋｒを描いて作業線方向Ｄｒに最大螺旋半径値Ｓｒだけ移動した後、さらに移動ピッチＭｐ分だけ離間した次の作業位置に移動させる必要があるが、同図（ａ）に示すように、最大螺旋半径値Ｓｒを移動ピッチＭｐと同一にした場合は、次の作業位置への移動が不要になる。
【００９９】
次に、ステッチパルス溶接を行う際の動作について説明する。図１２は、実施の形態３におけるステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１００】
ステップＳ１において、作業線Ｌを移動ピッチＭｐで分割して作業位置を算出する。最初の作業位置をＰ１とすれば、作業位置Ｐ１は図４で示した開始点Ｓｐである。
【０１０１】
ステップＳ２において、作業位置Ｐ１にアーク溶接トーチＴを移動させる。
【０１０２】
ステップＳ３において、作業位置Ｐ１における溶接線座標系を上述した方法によって設定する。
【０１０３】
ステップＳ４において、作業位置Ｐ１を溶接開始位置Ｗｓとし、作業線方向Ｄｒへ最大螺旋半径値Ｓｒだけ離間した位置を溶接終了位置Ｗｅとする螺旋溶接軌道Ｋｒを上述した方法によって生成する。さらに、螺旋溶接軌道Ｋｒに従ってアーク溶接トーチＴを移動させるための補間演算を行う。すなわち、螺旋の回転開始角度、回転終了角度、最大螺旋半径値Ｓｒ、回転開始時半径値等に基づいて螺旋溶接軌道Ｋｒの溶接長（螺旋長）を幾何学的に算出し、この溶接長および設定されている移動速度に基づいて各補間周期で採るべき座標値を算出し、上述した実施の形態１と同様に、マニピュレータＭの各関節の移動目標値を算出する。上記移動速度は、ステッチパルス溶接の条件として設定されている移動速度Ｍｓを使用しても良いし、軌道パターンのパラメータＰｍとして溶接速度を設定できるようにしておき、この溶接速度を使用しても良い。
【０１０４】
ステップＳ５において、溶接を開始し、螺旋溶接軌道Ｋｒに従ってアーク溶接トーチＴを移動させ、溶接開始終了位置Ｗｐに到達させる。また、図示していないが、溶接開始終了位置Ｗｐで溶接を終了した後は、従来技術と同様に、アーク溶接トーチＴを停止した状態で設定されている冷却時間Ｃｔの間、溶接痕の冷却処理が行われる。
【０１０５】
ステップＳ６において、現在の作業位置が終了点Ｅｐであるか否かを判定する。現在の作業位置が終了点Ｅｐである場合は、フローを終了する。現在の作業位置が終了点Ｅｐではない場合は、次の作業位置への移動距離を、最大螺旋半径値Ｓｒと移動ピッチＭｐとの差によって算出してから、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２に戻った後は、次の作業位置Ｐ２〜Ｐｎの各々においてステップＳ２〜Ｓ６を繰り返す。
【０１０６】
以上説明したように、ステッチパルス溶接を行う各作業位置において、作業位置Ｐｎで溶接を開始し、アーク溶接トーチＴを回転方向Ｒｄの方向へ螺旋溶接軌道Ｋｒを描きながら移動させ、作業位置Ｐｎから作業線方向Ｄｒの方向へ最大螺旋半径値Ｓｒだけ離間した溶接終了位置Ｐｅへ到達させる。
【０１０７】
上述したように、螺旋溶接軌道は、作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび作業位置におけるアーク溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出される。そして、作業位置で溶接を開始した後、アーク溶接トーチ先端部を螺旋溶接軌道に従って移動させて最大螺旋半径値分だけ離間した位置に到達させるようにしている。このことによって、螺旋溶接軌道で生成された溶接痕によって幅広い溶接ビードを実現することができる。
【０１０８】
また、螺旋溶接軌道の最大螺旋半径値を次の作業位置への移動距離である移動ピッチと同一にしている。このことによって、上記効果に加えて、螺旋溶接軌道に関する教示工数を低減することができる。また、タクトタイムを短縮することもできる。すなわち、最大螺旋半径値を移動ピッチと異なる値に定めた場合は、螺旋溶接軌道を描いて作業線方向に最大螺旋半径値分だけ移動した後、移動ピッチ分だけ離間した次の作業位置に移動させる必要があるが、最大螺旋半径値を移動ピッチと同一にした場合は、次の作業位置への移動が不要になるからタクトタイムを短縮することができる。
【０１０９】
以上、実施の形態について説明したが、各実施の形態において、各軌道パターンのパラメータＰｍに、溶接軌道を作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を含めるようにしてもよい。この扁平率は、作業線方向に向かって右側と左側でそれぞれ右扁平率および左扁平率を設定できるようにすることが望ましい。このことによって、溶接軌道を変形することができる。特に螺旋溶接軌道は、例えば図９で示したように、回転方向Ｒｄが作業線方向Ｄｒに向かって右である場合、作業線方向Ｄｒに向かって右側の軌道が左側の軌道よりもやや大きくなるので、扁平率を設定することによって、螺旋溶接軌道の偏りを防止することができる。すなわち、より一層、作業者のニーズに応じた溶接軌道を実現することができる。
【０１１０】
また、上記各実施の形態においては、溶接軌道の生成を各作業位置で都度行っているが、最初の作業位置でのみ溶接軌道を生成しておき、これを以降の作業位置において再度使用するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係るステッチパルス溶接方法を適用したステッチパルス溶接装置１のブロック図である。
【図２】予め定められた複数の軌道パターン例を示す図である。
【図３】溶接線座標系を説明するための図である。
【図４】実施の形態１において、作業位置を含む所定領域に円溶接軌道が生成された様子を示す図である。
【図５】実施の形態１において、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２において、作業位置Ｐｎの周囲に円溶接軌道が生成された様子を示す図である。
【図７】実施の形態２において、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２において、溶接軌道の中心位置において一旦溶接してから溶接軌道に従ってアーク溶接トーチを移動させる場合のフローチャートである。
【図９】実施の形態３において、螺旋溶接軌道を説明するための図である。
【図１０】実施の形態３において、螺旋溶接軌道の種類を説明するための図である。
【図１１】実施の形態３において、最大螺旋半径値と移動ピッチとの関係を説明するための溶接ビードのイメージ図である。
【図１２】実施の形態３において、ステッチパルス溶接時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】従来のステッチパルス溶接装置を示した図である。
【図１４】ステッチパルス溶接を行っているときの状態を説明するための図である。
【図１５】溶接施工後に形成される溶接ビードを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ ステッチパルス溶接装置
３ 主制御部
４ ハードディスク
５ ＲＡＭ
６ ＣＰＵ
１１ 動作制御部
１２ 駆動指令部
１３ 溶接制御部
２０ 教示処理部
２１ 表示処理部
２２ 解釈実行部
４１ 表示部
４２ 設定部
５１ 従来のステッチパルス溶接装置
５２ コンジットケーブル
５３ 上アーム
５４ 下アーム
５５ 手首部
５６ ワイヤリール
５７ 溶接ワイヤ
５８ ガスボンベ
Ａ アーク
ＡＰ 溶接電源
Ｂ 溶接ビード
Ｃｃ 中心位置
Ｃｃ’ 中心位置
Ｃｒ 円半径値
Ｃｔ 冷却時間
Ｄｒ 作業線方向
Ｅｐ 終了点
Ｅｗ 突き出し長
Ｇ シールドガス
Ｈ 溶接線座標系のＺ軸に直交する平面
Ｋｃ 円溶接軌道
Ｋｃ’ 円溶接軌道
Ｋｄ 楕円溶接軌道
Ｋｄ’ 楕円溶接軌道
Ｋｇ 軌道パターン群
Ｋｒ 螺旋溶接軌道
Ｋｐ 軌道パターン
Ｌ 作業線
Ｍ マニピュレータ
Ｍｐ 移動ピッチ
Ｍｓ 移動速度
Ｐ１ 作業位置
Ｐ２ 作業位置
Ｐ３ 作業位置
Ｐ４ 作業位置
Ｐｎ 作業位置
Ｐｅ 溶接終了位置
Ｐｍ パラメータ
ＲＣ ロボット制御装置
Ｒｄ 回転方向
Ｓｃ 溶接痕
Ｓｐ 開始点
Ｓｒ 最大螺旋半径値
Ｔ アーク溶接トーチ
Ｔｃ 溶接条件
ＴＰ ティーチペンダント
Ｗ ワーク
Ｗ１ ワーク
Ｗ２ ワーク
Ｗｅ 溶接終了位置
Ｗｐ 溶接開始終了位置
Ｗｐ’ 溶接開始終了位置
Ｙ 溶融池
Ｙ’ 溶接痕
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業線上の作業位置に溶接トーチを移動させて溶接を行った後、所定の移動ピッチだけ離間した次の作業位置で再度溶接を行うことを繰り返しながら、各作業位置での溶接によって形成される溶接痕を重ね合わせてワーク上に溶接ビードを形成するステッチパルス溶接方法において、
前記作業位置を含み前記作業線方向および前記作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道を生成し、この生成した溶接軌道に従って前記溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことを特徴とするステッチパルス溶接方法。
【請求項２】
前記溶接軌道は、円溶接軌道または楕円溶接軌道または螺旋溶接軌道であることを特徴とする請求項１記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項３】
前記円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする請求項２記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項４】
前記楕円溶接軌道は、楕円の長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする請求項２記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項５】
前記溶接開始位置および前記溶接終了位置は、前記作業位置であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項６】
前記中心位置は、前記作業位置であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項７】
前記溶接軌道に従って前記溶接トーチを移動する前に、前記中心位置で前記溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うことを特徴とする請求項６記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項８】
前記螺旋溶接軌道は、前記作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、前記作業位置を溶接開始位置とし前記作業線方向に前記最大螺旋半径値分だけ離間した位置を溶接終了位置とすることを特徴とする請求項２記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項９】
前記最大螺旋半径値は、前記移動ピッチと同一であることを特徴とする請求項８記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項１０】
前記パラメータは、前記溶接軌道を前記作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を含むことを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項１１】
前記溶接軌道は、予め定められた円または楕円または螺旋を含む複数の軌道パターンから選択された１つの軌道パターンに応じて生成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項１】
作業線上の作業位置に溶接トーチを移動させて溶接を行った後、所定の移動ピッチだけ離間した次の作業位置で再度溶接を行うことを繰り返しながら、各作業位置での溶接によって形成される溶接痕を重ね合わせてワーク上に溶接ビードを形成するステッチパルス溶接方法において、
前記作業位置を含み前記作業線方向および前記作業線と直交する方向に所定幅を有した所定領域に溶接軌道を生成し、この生成した溶接軌道に従って前記溶接トーチの先端部を移動させながら溶接を行うことを特徴とするステッチパルス溶接方法。
【請求項２】
前記溶接軌道は、円溶接軌道または楕円溶接軌道または螺旋溶接軌道であることを特徴とする請求項１記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項３】
前記円溶接軌道は、円直径値または円半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする請求項２記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項４】
前記楕円溶接軌道は、楕円の長軸値および短軸値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、中心位置が前記作業線上に配置されかつ軌道上に溶接開始位置および溶接終了位置が配置されていることを特徴とする請求項２記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項５】
前記溶接開始位置および前記溶接終了位置は、前記作業位置であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項６】
前記中心位置は、前記作業位置であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項７】
前記溶接軌道に従って前記溶接トーチを移動する前に、前記中心位置で前記溶接トーチを停止したまま所定の溶接時間だけ溶接を行うことを特徴とする請求項６記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項８】
前記螺旋溶接軌道は、前記作業線方向への移動距離である最大螺旋半径値を含む予め定められたパラメータおよび前記作業位置における前記溶接トーチ先端部の位置姿勢情報に基づいて算出され、前記作業位置を溶接開始位置とし前記作業線方向に前記最大螺旋半径値分だけ離間した位置を溶接終了位置とすることを特徴とする請求項２記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項９】
前記最大螺旋半径値は、前記移動ピッチと同一であることを特徴とする請求項８記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項１０】
前記パラメータは、前記溶接軌道を前記作業線方向と直交する方向に変形させるための扁平率を含むことを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載のステッチパルス溶接方法。
【請求項１１】
前記溶接軌道は、予め定められた円または楕円または螺旋を含む複数の軌道パターンから選択された１つの軌道パターンに応じて生成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のステッチパルス溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１４８８０１（Ｐ２００９−１４８８０１Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２９６７９（Ｐ２００７−３２９６７９）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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