タンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接システム
【課題】溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極および後行極を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができ、溶接欠陥を防止することができるタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、ロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接システムを提供する。
【解決手段】電極位置制御方法は、電流電圧検出手段６，７が溶接ワークＷと接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を検出する電圧検出工程と、センシング処理手段１２が当該電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出するセンシング工程と、補正量算出処理手段１６が当該位置情報から溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを補正する補正量を算出する補正量算出工程と、ロボット軌跡計画処理手段１７が当該補正量を加算または減算することで、各電極の位置を補正する位置補正工程と、を行う
【解決手段】電極位置制御方法は、電流電圧検出手段６，７が溶接ワークＷと接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を検出する電圧検出工程と、センシング処理手段１２が当該電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出するセンシング工程と、補正量算出処理手段１６が当該位置情報から溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを補正する補正量を算出する補正量算出工程と、ロボット軌跡計画処理手段１７が当該補正量を加算または減算することで、各電極の位置を補正する位置補正工程と、を行う
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接開始前に溶接線（溶接ワークの開先中心）に対する先行極および後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先行極と後行極の２つの電極を用いて溶接を行うタンデムアーク溶接においては、溶接開始前に、図７（ａ）に示すように溶接目標として予め教示（ティーチング）された溶接線、すなわち溶接ワークＷの開先中心に対して、先行極２ａおよび後行極２ｂを合わせることが必要となる。
【０００３】
このような溶接開始前における電極の位置制御に関して、例えば特許文献１では、溶接開始前に所定の位置にある基準治具によって２本の電極の曲り量をそれぞれ検出し、当該曲り量の検出結果を用いて溶接対象物（溶接ワーク）に対する２本の電極の位置を補正する技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、溶接開始前に溶接トーチによってセンシングを行って溶接対象物に対する溶接トーチの相対位置を判別し、当該溶接トーチを適正溶接位置へと修正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０７６１２号公報
【特許文献２】特開昭５４−１２４８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で提案された技術では、所定の位置でしか基準治具を使用することができないため、運用時の柔軟性に欠けていた。さらに、当該技術では、電極の曲り具合を検出することはできるものの、図７（ｂ）に示すように、教示時の位置（図７（ａ）参照）に対して溶接線が傾いてしまった場合は、対処することができなかった。
【０００７】
また、特許文献２で提案された技術は、シングルアーク溶接で用いられる技術であるため、タンデムアーク溶接に単純に適用することが困難であった。すなわち、タンデムアーク溶接において、組み立て誤差等によって溶接ワークが予め教示された位置とは異なる位置に設置されると、図７（ｂ）に示すように、教示時の位置（図７（ａ）参照）に対して溶接線が傾いてしまう場合がある。この場合、特許文献２で提案された技術を適用することで、図７（ｂ）に示すように、先行極２ａを溶接線となる開先中心位置に合わせることはできるものの、後行極２ｂを当該開先中心位置に合わせることはできなかった。
【０００８】
そして、このような状態で溶接を開始すると、後行極２ｂが溶接すべき溶接ワークの開先中心位置を溶接することができないため、例えば、図７（ｂ）において破線で丸く囲った領域に溶接欠陥が生じる可能性があった。このように、溶接線が教示時の位置と異なる場合において、図７（ｃ）に示すように、先行極２ａと後行極２ｂの両方の溶接開始位置を溶接線に合わせて補正する技術は、これまで存在しなかった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決すべく創案されたものであり、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができ、溶接欠陥を防止することができるタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、溶接開始前に溶接線に対する先行極および後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接における電極位置制御方法であって、電流電圧検出手段によって、溶接対象である溶接ワークと接触させた前記先行極および前記後行極の電圧を検出する電圧検出工程と、センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの位置情報を検出するセンシング工程と、補正量算出処理手段によって、前記センシング工程で検出された前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出工程と、ロボット軌跡計画処理手段によって、前記補正量算出工程で算出された前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正する位置補正工程と、を行う手順とする。
【００１１】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークをセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線（溶接ワークの開先中心位置）に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。
【００１２】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記電圧検出工程が、前記溶接ワークの開先の左右の壁を、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングした際の電圧を検出し、前記センシング工程が、前記センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの開先中心位置を検出し、前記補正量算出工程が、先行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記先行極の位置とから、前記先行極の位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する先行極補正量算出工程と、後行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記後行極の位置と、前記先行極と前記後行極との間の距離とから、前記後行極の位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する後行極補正量算出工程と、を含み、前記位置補正工程が、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正することが好ましい。
【００１３】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークの開先の左右の壁をタッチセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの開先中心位置を検出することができる。そして、当該開先中心位置と、先行極および後行極の現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせてより適切に補正することができる。
【００１４】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記電圧検出工程が、前記溶接ワークの開先の左右の壁に対して、前記溶接トーチを前記溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングすることが好ましい。
【００１５】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、溶接ワークの開先の形状に合わせてタッチセンシングの際の溶接トーチの移動方法を変更することができる。従って、溶接ワークの開先形状に関わらず、溶接線に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせてより適切に補正することができる。
【００１６】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記補正量算出工程が、回転中心補正量算出手段によって、前記位置補正工程における前記後行極の位置の補正により生じる前記先行極の位置ずれを補正するための回転中心補正量を算出する回転中心補正量算出工程をさらに含み、前記位置補正工程が、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量と前記回転中心補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置と前記溶接トーチの回転中心とを補正することが好ましい。
【００１７】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、先行極補正量および後行極補正量に加えて、溶接トーチの回転中心を補正するための回転中心補正量を算出して溶接トーチの回転中心の補正も行う。そのため、後行極の位置補正を任意の回転中心で行った場合においても、当該後行極の位置補正によって先行極の位置ずれが生じることがない。従って、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせてより確実に補正することができる。
【００１８】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記回転中心補正量算出工程が、前記先行極と前記溶接トーチの回転中心との間の距離と、前記溶接トーチが先端に取り付けられたロボットを基準とした当該溶接トーチの姿勢を示すトーチ姿勢情報とから、前記先行極の基準位置を算出するとともに、前記先行極の基準位置と前記後行極補正量とから、当該後行極補正量を用いて補正を行う前の前記先行極の位置と前記後行極補正量を用いて補正を行った後の前記先行極の位置との差を求めることで、前記回転中心補正量を算出することが好ましい。
【００１９】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、先行極と溶接トーチの回転中心との間の距離と、トーチ姿勢情報と、後行極補正量と、を用いることで、後行極補正量による後行極の位置補正によって発生あるいは発生すると想定される溶接線に対する先行極の位置ずれを補正するための回転中心補正量を容易に算出することができる。
【００２０】
そして、前記課題を解決するために、本発明に係るタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラは、先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムにおいて、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラであって、前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、を備える構成とする。
【００２１】
このような構成を備えるタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラは、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークをセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線（溶接ワークの開先中心位置）に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。
【００２２】
そして、前記課題を解決するために、本発明に係るタンデムアーク溶接システムは、先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するロボットコントローラと、を備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムであって、前記ロボットコントローラが、前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、を備える構成とする。
【００２３】
このような構成を備えるタンデムアーク溶接システムは、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークをセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線（溶接ワークの開先中心位置）に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接によれば、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。従って、溶接線に対する先行極および後行極の位置ずれを原因とする溶接欠陥を適切に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るタンデムアーク溶接システムの全体を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロボットコントローラの内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電極位置制御方法の具体例を示す図である。
【図４】ＴＣＰごとの位置補正の概要を示す概略図であり、（ａ）はＴＣＰを先行極に設定した場合の位置補正の流れを示す図、（ｂ）はＴＣＰを先行極と後行極の中間に設定した場合の位置補正の流れを示す図、である。
【図５】本発明の実施形態に係る電極位置制御方法の処理フローの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における先行極および後行極のセンシング動作の例を示す概略図であり、（ａ）は溶接ワークＷに対する先行極のセンシング動作を示す図、（ｂ）は溶接ワークＷに対する後行極のセンシング動作を示す図、である。
【図７】溶接線に対する先行極および後行極の位置関係の例を説明するための図であり、（ａ）は教示時の位置を示す図、（ｂ）は教示時に対して溶接線が傾いた場合であって後行極の補正がない場合を示す図、（ｃ）は教示時に対して溶接線が傾いた場合であって後行極の補正がある場合を示す図、である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法（以下、電極位置制御方法と略す）、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラ（以下、ロボットコントローラと略す）およびタンデムアーク溶接システムについて、図面を参照しながら説明する。ここで、以下の説明では、まずタンデムアーク溶接システムおよびその一構成であるロボットコントローラについて説明した後、電極位置制御方法について説明することとする。
【００２７】
＜タンデムアーク溶接システム＞
タンデムアーク溶接システム１は、２つの電極を溶接ワークＷの溶接進行方向に対して左右にウィービングしながら、溶接線に倣ってアーク溶接を行うシステムである。ここで、溶接線とは、溶接対象である溶接ワークＷの開先中心に沿った仮想線のことであり、後記するロボットコントローラ８によって予め教示（ティーチング）される線のことを意味する。タンデムアーク溶接システム１は、図１に示すように、先行極２ａと後行極２ｂとを備える溶接トーチ２と、ロボット３と、溶接電源４，５と、電流電圧検出器６，７と、ロボットコントローラ８と、送給モータ９ａ，９ｂと、を主な構成として備えている。以下、各構成について説明する。
【００２８】
溶接トーチ２は、その先端に溶接進行方向の前方に配置される先行極２ａと、先行極２ａと所定の電極間距離（例えば、１０〜３０ｍｍ）を有して溶接進行方向の後方に配置される後行極２ｂとを備えている。先行極２ａおよび後行極２ｂは、消耗電極として作用し、溶接ワイヤ１０ａ，１０ｂを管状の先行極トーチおよび後行極トーチ（図示せず）の内部に挿通し、各トーチの先端から所定の突き出し長さ（例えば、２０〜３５ｍｍ）で突き出したものであることが好ましい。そして、溶接ワイヤ１０ａ，１０ｂは、送給モータ９ａ，９ｂから供給される。また、溶接ワイヤ１０ａ，１０ｂは、溶接ワークＷの材質、溶接形態等によって、所定の組成を有するものを適宜選択し、例えば、所定量のＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｔｉ，ＳおよびＯを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものが使用される。
【００２９】
溶接トーチ２は、シールドガスノズルを備えたものであってもよい。そして、シールドガスとしては、ガス組成が不活性ガスリッチのものが使用され、Ａｒ＋ＣＯ２，Ａｒ＋Ｈｅ＋Ｏ，Ａｒ＋Ｈｅ＋ＣＯ２等が挙げられる。
【００３０】
ロボット３は、図１に示すように、その先端に溶接トーチ２を取り付け、その溶接トーチ２を溶接線に対して上下左右に移動または所定の回転中心で回転させるものである。またロボット３は、実際の溶接時においては、溶接トーチ２を溶接線方向に対して左右にウィービングさせる。このウィービングは、ロボット３の各軸を駆動して制御され、その制御は後記するロボットコントローラ８で行われる。
【００３１】
溶接電源４，５は、先行極２ａ、後行極２ｂおよび溶接ワークＷに電力を供給するものである。溶接電源４，５は、ここでは、実際の溶接時と異なり、先行極２ａと溶接ワークＷとの間および後行極２ｂと溶接ワークＷとの間に、アークが発生しない程度の所定の電圧を印加する。
【００３２】
電流電圧検出器（電流電圧検出手段）６，７は、先行極２ａおよび後行極２ｂの電流および／または電圧を検出するものである。電流電圧検出器６，７は、ここでは、前記した溶接電源４，５によって電圧が印加され、かつ、その状態で溶接ワークＷの所定箇所と接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧をそれぞれ検出する。
【００３３】
実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷをセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークＷの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００３４】
なお、電流電圧検出器６，７は、ここでは、図１に示すように溶接電源４，５に内部に備えられているが、溶接電源４，５の外部に備えられたものであってもよい。
【００３５】
電流電圧検出器６，７は、後記する図６に示すように、溶接ワークＷの開先の左右の壁を先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷの開先の左右の壁をタッチセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの開先中心位置を検出することができる。そして、後記するように、当該開先中心位置と、先行極２ａおよび後行極２ｂの現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００３６】
また、電流電圧検出器６，７は、溶接ワークＷの開先の左右の壁に対して、溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながらタッチセンシングを行うことで、溶接ワークＷの開先の形状に合わせて、溶接トーチ２の移動方法を変更することができる。従って、溶接ワークＷの開先形状に関わらず、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００３７】
ロボットコントローラ８は、溶接開始前に溶接線に対する溶接トーチ２の先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を制御するものであり、電流電圧検出器６，７で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化に基づいて、ロボット３を介して溶接トーチ２の位置を制御するものである。ここで、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化とは、具体的には電圧降下等の変化を意味している。ロボットコントローラ８は、図２に示すように、ティーチングデータ部１１と、センシング処理部１２と、溶接電源Ｉ／Ｆ処理部１３，１４と、設定値格納メモリ１５と、補正量算出処理部１６と、ロボット軌跡計画処理部１７と、を備えている。以下、各構成について説明する。
【００３８】
ティーチングデータ部（ティーチングデータ手段）１１は、ロボット３によって行われる所定の動作パターン、溶接線の位置、溶接開始位置、溶接終了位置等の位置情報等のティーチングデータを保持し、溶接トーチ２に対してこれらを予め教示（ティーチング）するものである。ティーチングデータ部１１は、溶接開始前に、溶接目標となる溶接線（溶接ワークＷの開先中心）の位置、溶接開始位置、溶接終了位置等の位置情報等のデータからなるティーチング軌跡情報をティーチングデータ格納メモリ１１ａから取り出す。そして、図２に示すように、当該ティーチング軌跡情報を、ティーチングデータ解釈処理１１ｂを介してロボット軌跡計画処理部１７に対して出力する。
【００３９】
また、ティーチングデータ部１１は、図２に示すように、溶接開始前にセンシング処理部１２に対して、溶接ワークＷに対するセンシング処理を開始するための指令であるセンシング開始指令を出力する。
【００４０】
センシング処理部（センシング処理手段）１２は、電流電圧検出器６で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷの位置情報を検出するものである。なお、このように溶接ワークＷに接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出する一連の処理のことを、ここではセンシング処理と呼ぶ。センシング処理部１２は、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷのあらゆる位置情報を検出することができるが、本実施形態では、その中でも溶接ワークＷの開先中心位置、開先左壁位置、開先右壁位置等の位置情報が用いられる。
【００４１】
センシング処理部１２は、図２に示すように、前記したティーチングデータ部１１からセンシング開始指令が入力されると、溶接電源４，５に対するインターフェイス処理を行う溶接電源Ｉ／Ｆ処理部（溶接電源Ｉ／Ｆ処理手段）１３，１４を介して、溶接電源４，５に対してセンシング電圧指令を出力する。ここで、センシング電圧指令とは、センシング処理を行う際に先行極２ａおよび後行極２ｂに印加する電圧の値が記載された指令である。そして、当該センシング電圧指令が入力された溶接電源４，５は、先行極２ａおよび後行極２ｂにそれぞれ指令された電圧を印加する。また、電流電圧検出器６，７は、溶接ワークＷの所定箇所と接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧をそれぞれ検出し、これらの電圧を溶接電源Ｉ／Ｆ処理部１３，１４を介して、センシング処理部１２に随時フィードバックする。
【００４２】
センシング処理部１２は、電流電圧検出部６，７から先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧がフィードバックされると、当該電圧の電圧降下等の電気的変化を観察し、溶接ワークＷの位置情報を検出する。そして、センシング処理部１２は、このように検出した溶接ワークＷの位置情報を、センシング検出位置として補正量算出処理部１６に出力する。
【００４３】
ここで、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出する具体的な手法については、既に公知であるため、説明を省略する。なお、センシング処理部１２は、電流電圧検出器６，７からフィードバックされた電圧と、当該電圧の電気的変化から検出した溶接ワークＷの位置情報を記憶するための図示しない記憶手段を備えている。
【００４４】
設定値格納メモリ１５は、溶接トーチ２の先行極２ａと、溶接トーチ２の回転中心との間の距離である先行極−回転中心間距離を予め保持するものである。この先行極−回転中心間距離は、具体的には、溶接トーチ２の座標系であるツール座標系上における先行極２ａから溶接トーチ２の回転中心までの距離をベクトルで表したデータの形式で保持される。設定値格納メモリ１５は、センシング処理が開始されると、図２に示すように、この先行極−回転中心間距離を補正量算出処理手段１５に出力する。
【００４５】
補正量算出処理部（補正量算出処理手段）１６は、溶接ワークＷの位置情報から、予め教示された溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを補正するための補正量を算出するものである。補正量算出処理部１６は、溶接開始時における溶接線が教示時の位置と異なっており、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせて補正する必要がある場合は、図２に示すように、先行極補正量、後行極補正量、回転中心補正量（ＴＣＰ補正量）、の３つの補正量を算出し、これらをロボット軌跡計画処理部１７に出力する。
【００４６】
ここで、補正量算出処理部１６は、常に前記した３つの補正量を算出するのではなく、例えば図７（ｂ）に示すように、溶接線に対して後行極２ｂの位置のみがずれており、先行極２ａの位置補正が不要な場合は、先行極補正量は算出しない。補正量算出処理部１６は、図２に示すように、先行極補正量算出部１６ａと、後行極補正量算出部１６ｂと、回転中心補正量算出部１６ｃと、を備えている。
【００４７】
先行極補正量算出部（先行極補正量算出手段）１６ａは、センシング処理部１２で検出された溶接ワークＷの開先中心位置と、現在の先行極２ａの位置とから、溶接線に対する先行極２ａの位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する。ここで、溶接ワークＷの開先中心位置は、図２に示すように、センシング処理部１２からセンシング検出位置として先行極補正量算出部１６ａに入力される。また、現在の先行極２ａの位置は、センシング処理部１２によるセンシング処理によって取得され、先行極補正量算出部１６ａに入力される（図示省略）。ここで、先行極補正量を算出する具体的な算出手順については、既に公知であるため、説明を省略する。
【００４８】
後行極補正量算出部（後行極補正量算出手段）１６ｂは、センシング処理部１２で検出された溶接ワークＷの開先中心位置と、現在の後行極２ｂの位置と、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離とから、溶接線に対する後行極２ｂの位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する。ここで、溶接ワークＷの開先中心位置は、図２に示すように、センシング処理部１２からセンシング検出位置として後行極補正量算出部１６ｂに入力される。また、現在の後行極２ｂの位置は、センシング処理部１２によるセンシング処理によって取得され、後行極補正量算出部１６ｂに入力される（図示省略）。また、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離は、ロボットコントローラ８内の図示しない記憶手段に予め保持されており、後行極補正量算出部１６ｂに入力される（図示省略）。ここで、後行極補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００４９】
回転中心補正量算出部（回転中心補正量算出手段）１６ｃは、先行極２ａの基準位置と、後行極補正量とから、後行極補正量を用いて補正を行う前の先行極２ａの位置と後行極補正量を用いて補正を行った後の先行極２ａの位置との差を求めることで、回転中心補正量を算出する。ここで、先行極２ａの基準位置は、先行極２ａと溶接トーチ２の回転中心（ＴＣＰ）との間の距離と、溶接トーチ２が先端に取り付けられたロボット３を基準とした溶接トーチ２の姿勢を示すトーチ姿勢情報とから、算出される。また、図２に示すように、先行極２ａと溶接トーチ２の回転中心との間の距離は、設定値格納メモリ１５に予め保持されており、回転中心補正量算出部１６ｃに入力される。また、トーチ姿勢情報は、ロボット軌跡計画処理部１７に予め保持されており、回転中心補正量算出部１６ｃに入力される。ここで、回転中心補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００５０】
このように、実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、先行極補正量および後行極補正量に加えて、溶接トーチ２の回転中心を補正するための回転中心補正量を算出して溶接トーチ２の回転中心の補正も行う。そのため、後行極２ｂの位置補正を任意の回転中心で行った場合においても、当該後行極２ｂの位置補正によって先行極２ａの位置ずれが生じることがない。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせてより確実に補正することができる。
【００５１】
また、実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように、先行極２ａと溶接トーチ２の回転中心との間の距離と、トーチ姿勢情報と、後行極補正量と、を用いることで、後行極補正量による後行極２ｂの位置補正によって発生あるいは発生すると想定される溶接線に対する先行極２ａの位置ずれを補正するための回転中心補正量を容易に算出することができる。
【００５２】
ロボット軌跡計画処理部（ロボット軌跡計画処理手段）１７は、補正量算出処理部１６から入力された各補正量を加算または減算することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を補正するものである。ロボット軌跡計画処理部１７は、具体的には、図２に示すようにティーチングデータ部１１から予め入力されたティーチング軌跡情報に含まれる溶接開始位置、すなわち溶接線に対する先行極２ａの位置データ、後行極２ｂの位置データおよび回転中心の位置データに対して、先行極補正量、後行極補正量および回転中心補正量をそれぞれ加算または減算することで、各位置データを補正する。
【００５３】
そして、ロボット軌跡計画処理部１７は、補正した溶接開始位置をロボット３の各軸指令値として当該ロボット３のサーボドライバへ送り、ロボット３の先端に取り付けられた溶接トーチ２の先行極２ａおよび後行極２ｂを溶接線方向に対してそれぞれ位置制御する。
【００５４】
以上のような構成を備える本発明の実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１によれば、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを原因とする溶接欠陥を適切に防止することができる。
【００５５】
＜電極位置制御方法＞
以下、前記したロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１の動作、すなわち電極位置制御方法について、詳細に説明する。なお、以下の説明では、既に説明した構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
実施形態に係る電極位置制御方法は、溶接開始前に溶接ワークＷの溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を制御する方法である。電極位置制御方法は、電圧検出工程と、センシング工程と、補正量算出工程と、位置補正工程と、に大別される。以下、各工程について説明する。
【００５７】
（１）電圧検出工程
電圧検出工程は、電流電圧検出手段６，７によって、溶接ワークＷと接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を検出する工程である。電圧検出工程は、ここでは、溶接電源４，５によって電圧が印加され、かつ、その状態で溶接ワークＷの所定箇所と接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を、電流電圧検出手段６，７によってそれぞれ検出する。
【００５８】
実施形態に係る電極位置制御方法は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷをセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークＷの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００５９】
電圧検出工程は、溶接ワークＷの開先の左右の壁を先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係る電極位置制御方法は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷの開先の左右の壁をタッチセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの開先中心位置を検出することができる。そして、後記するように、当該開先中心位置と、先行極２ａおよび後行極２ｂの現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００６０】
また、電圧検出工程は、溶接ワークＷの開先の左右の壁に対して、溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係る電極位置制御方法は、このように溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながらタッチセンシングを行うことで、溶接ワークＷの開先の形状に合わせてタッチセンシングの際の溶接トーチ２の移動方法を変更することができる。従って、溶接ワークＷの開先形状に関わらず、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００６１】
（２）センシング工程
センシング工程は、センシング処理手段１２によって、電圧検出工程で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷの位置情報を検出する工程である。センシング工程では、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷのあらゆる位置情報を検出することができるが、本実施形態では、その中でも溶接ワークＷの開先中心位置、開先左壁位置、開先右壁位置等の位置情報が用いられる。ここで、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出する具体的な手法については、既に公知であるため、説明を省略する
【００６２】
センシング工程は、センシング処理手段１２によって、電圧検出工程で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷの開先中心位置を検出することが好ましい。実施形態に係る電極位置制御方法は、このように溶接ワークＷの開先中心位置を検出することで、後記するように、当該開先中心位置と、先行極２ａおよび後行極２ｂの現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００６３】
（３）補正量算出工程
補正量算出工程は、補正量算出処理手段１６によって、センシング工程で検出された溶接ワークＷの位置情報から、予め教示された溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを補正するための補正量を算出する工程である。補正量算出工程は、より具体的には、先行極補正量算出工程と、後行極補正量算出工程と、回転中心補正量算出工程と、に大別することができる。
【００６４】
（３−１）先行極補正量算出工程
先行極補正量算出工程は、先行極補正量算出手段１６ａによって、センシング工程で算出された開先中心位置と、現在の先行極２ａの位置とから、先行極２ａの位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する工程である。ここで、先行極補正量を算出する具体的な算出手順については、既に公知であるため、説明を省略する。
【００６５】
（３−２）後行極補正量算出工程
後行極補正量算出工程は、後行極補正量算出手段１６ｂによって、センシング工程で算出された開先中心位置と、現在の後行極２ｂの位置と、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離とから、後行極２ｂの位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する工程である。ここで、後行極補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００６６】
（３−３）回転中心補正量算出工程
回転中心補正量算出工程は、回転中心補正量算出手段１６ｃによって、位置補正工程における後行極２ｂの位置の補正により生じる先行極２ａの位置ずれを補正するための回転中心補正量を算出する工程である。ここで、回転中心補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００６７】
（４）位置補正工程
位置補正工程は、ロボット軌跡計画処理手段１７によって、先行極補正量と後行極補正量θと回転中心補正量△ｔｃｐとをそれぞれ加算または減算することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置と溶接トーチ２の回転中心とを補正する工程である。
【００６８】
ロボット軌跡計画処理手段１７は、具体的には、前記したように、ティーチングデータ手段１１から予め入力されたティーチング軌跡情報に含まれる溶接開始位置、すなわち溶接線に対する先行極２ａの位置データ、後行極２ｂの位置データおよび回転中心の位置データに対して、先行極補正量、後行極補正量θおよび回転中心補正量△ｔｃｐを加算または減算することで、各位置データを補正する。
【００６９】
以上のような手順を行う本発明の実施形態に係る電極位置制御方法によれば、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを原因とする溶接欠陥を適切に防止することができる。
【００７０】
（電極位置制御方法の具体例）
以下、図３の各図に沿って、本発明の実施形態に係る電極位置制御方法の具体例について、簡単に説明する。なお、以下の説明では、回転中心であるＴＣＰを先行極２ａと後行極２ｂとの中間に設定し、かつ、後行極補正量が同一平面状で回転する場合であって、溶接線に対して後行極２ｂのみがずれており、先行極２ａの位置補正が不要な場合について説明する。
【００７１】
まず、後行極補正量算出手段１６ｂは、図３（ａ）に示すように、溶接ワークのＷの開先中心位置Ｔｐ’と、現在の後行極２ｂの位置Ｔｐと、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離ｄと、を取得する。ここで、前記したように、溶接ワークＷの開先中心位置Ｔｐ’はセンシング処理手段１２から入力され、現在の後行極２ｂの位置Ｔｐはセンシング処理部１２によるセンシング処理によって取得され、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離ｄはロボットコントローラ８内の図示しない記憶手段に予め保持されている。なお、図３（ａ）におけるＬｐは現在の先行極２ａの位置である。そして、後行極補正量算出手段１６ｂは、下記式（１）によって、後行極補正量θを算出する。
【００７２】
【数１】
【００７３】
次に、ロボット軌跡計画処理手段１７は、現在の後行極２ｂの位置データに後行極補正量θを加算した位置データをロボット３の各軸指令値として当該ロボット３のサーボドライバへ送り、ロボット３の先端に取り付けられた溶接トーチ２の後行極２ｂを後行極補正量θだけ回転させ、後行極２ｂを位置補正する。その結果、図３（ｂ）に示すように、先行極２ａの位置がＬｐからＬｐ’へと変化し、先行極２ａが溶接線に対して位置ずれを起こす場合がある。
【００７４】
次に、回転中心補正量算出手段１６ｃは、下記式（２）によって、先行極２ａから回転中心までのベクトルをツール座標系からロボット座標系に座標変換し、図３（ｃ）に示すように、基準となる基準先行極位置ベクトルｎを算出する。ここで、下記式（２）中の基準先行極位置ベクトルｎは、後行極補正量θを用いて後行極２ｂの位置補正を行う前の先行極２ａの位置を示している。また、ＲＲＴは、前記したトーチ姿勢情報であり、ツール座標系からロボット座標系に座標系を変換するための回転行列である。また、ベクトルＴｄは、前記した先行極−回転中心間距離であり、ツール座標系上における先行極２ａから溶接トーチ２の回転中心までのベクトルである。
【００７５】
【数２】
【００７６】
次に、回転中心補正量算出手段１６ｃは、下記式（３）によって、基準先行極位置ベクトルｎを、回転行列Ｒαによってθ（α，β＝０，γ＝０）回転させ、図３（ｄ）に示すように、現在の先行極位置ベクトルｌを算出する。ここで、前記したθは、後行極補正量（α：ロール、β：ピッチ、γ：ヨー）である。また、下記式（３）中の現在の先行極位置ベクトルｌは、後行極補正量θを用いて後行極２ｂの位置補正を行った後の先行極２ａの位置を示している。
【００７７】
【数３】
【００７８】
次に、回転中心補正量算出手段１６ｃは、下記式（４）によって、基準先行極位置ベクトルｎと現在の先行極位置ベクトルｌとの差をとり、図３（ｄ）に示すように、ｘ軸方向の△ｔｃｐ＿ｘとｙ軸方向の△ｔｃｐ＿ｙとからなる回転中心補正量△ｔｃｐを算出する。
【００７９】
【数４】
【００８０】
次に、ロボット軌跡計画処理手段１７は、図３（ｅ）に示すように、上記式（５）を用いて現在の回転中心ＴＣＰに回転中心補正量に回転中心補正量△ｔｃｐを加算し、目標回転中心ＴＣＰ’を算出する。
【００８１】
【数５】
【００８２】
そして、ロボット軌跡計画処理手段１７は、目標回転中心ＴＣＰ’をロボット３の各軸指令値として当該ロボット３のサーボドライバへ送り、ロボット３の先端に取り付けられた溶接トーチ２の回転中心を位置補正する。
【００８３】
このような手順を行う本発明の実施形態に係る電極位置制御方法によれば、後行極２ｂの位置補正を任意の回転中心で行うことができる。例えば、図４（ａ）左図に示すように、ＴＣＰを先行極２ａに設定した場合であって後行極２ｂのみに位置ずれが生じている場合、図４（ａ）右図に示すように、先行極２ａを軸として後行極２ｂを後行極補正量θで位置補正することで、１ステップで位置補正を行うことができる。
【００８４】
一方、図４（ｂ）左図に示すように、ＴＣＰを先行極２ａと後行極２ｂの中間に設定した場合、図４（ｂ）右図に示すように、当該ＴＣＰを軸として後行極２ｂを後行極補正量θで位置補正すると、先行極２ａの位置ずれが生じることになる。
【００８５】
しかしながら、本発明の実施形態に係る電極位置制御方法によれば、先行極補正量および後行極補正量に加えて、溶接トーチ２の回転中心を補正するための回転中心補正量を算出して溶接トーチ２の回転中心の補正も行う。そのため、後行極２ｂの位置補正を任意の回転中心で行った場合においても、図４（ｂ）下図に示すように、当該後行極２ｂの位置補正によって先行極２ａの位置ずれが生じることがない。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせてより確実に補正することができる。
【００８６】
次に、実施形態に係る電極位置制御方法の処理フローの一例について、図５および図６
を参照しながら簡単に説明する。まずセンシング処理がスタートすると、溶接電源４が先行極２ａに所定の電圧を印加する（ステップＳ１）。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ａ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ａが開先左壁に接触するまで先行極２ａを移動させる（ステップＳ２）。そして、電流電圧検出手段６が、開先左壁に接触した状態の先行極２ａの電圧を検出する。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ａ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ａが開先右壁に接触するまで先行極２ａを移動させる（ステップＳ３）。そして、電流電圧検出手段６が、開先右壁に接触した状態の先行極２ａの電圧を検出する。
【００８７】
次に、センシング処理手段１２が、検出した電圧の電気的変化から先行極２ａに対する開先中心位置を検出する（ステップＳ４）。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ａを介して、先行極２ａの溶接ワイヤ１０ａを所定量逆インチングする（ステップＳ５）。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ｂを介して、後行極２ｂの溶接ワイヤ１０ｂを所定量インチングする（ステップＳ６）。
【００８８】
次に、溶接電源５が後行極２ｂに所定の電圧を印加する（ステップＳ７）。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ｂ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ｂが開先左壁に接触するまで後行極２ｂを移動させる（ステップＳ８）。そして、電流電圧検出手段７が、開先左壁に接触した状態の後行極２ｂの電圧を検出する。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ｂ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ｂが開先右壁に接触するまで後行極２ｂを移動させる（ステップＳ９）。そして、電流電圧検出手段７が、開先右壁に接触した状態の後行極２ｂの電圧を検出する。
【００８９】
次に、センシング処理手段１２が、検出した電圧の電気的変化から後行極２ｂに対する開先中心位置を検出する（ステップＳ１０）。次に、補正量算出処理手段１６が、開先中心位置と、現在の先行極２ａおよび後行極２ｂの位置等から、各補正量を算出する（Ｓ１１）。なお、各補正量の算出手順は、前記した通りである。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ｂを介して、後行極２ｂの溶接ワイヤ１０ｂを所定量逆インチングする（ステップＳ１２）。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ａを介して、先行極２ａの溶接ワイヤ１０ａを所定量インチングする（ステップＳ１３）。そして、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を補正後の位置に移動させて（ステップＳ１４）、処理が終了する。
【００９０】
以上、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システム１のロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００９１】
例えば、前記した実施形態に係る電極位置制御方法、ロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１では、電流電圧検出器（電流電圧検出手段）６，７によって先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を検出し、その電気的変化を用いてセンシング処理を行っているが、電流電圧検出器（電流電圧検出手段）６，７によって先行極２ａおよび後行極２ｂの電流を検出し、その電気的変化を用いてセンシング処理を行っても構わない。また、この場合の電流の電気的変化としては、例えば短絡の有無を利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１ タンデムアーク溶接システム
２ 溶接トーチ
２ａ 先行極
２ｂ 後行極
３ ロボット
４，５ 溶接電源
６，７ 電流電圧検出器（電流電圧検出手段）
８ ロボットコントローラ
９ａ，９ｂ 送給モータ
１０ａ，１０ｂ 溶接ワイヤ
１１ ティーチングデータ部（ティーチングデータ手段）
１２ センシング処理部（センシング処理手段）
１３，１４ 溶接電源Ｉ／Ｆ処理部（溶接電源Ｉ／Ｆ処理手段）
１５ 設定値格納メモリ
１６ 補正量算出処理部（補正量算出処理手段）
１６ａ 先行極補正量算出手段
１６ｂ 後行極補正量算出手段
１６ｃ 回転中心補正量算出手段
１７ ロボット軌跡計画処理部（ロボット軌跡計画処理手段）
Ｗ 溶接ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接開始前に溶接線（溶接ワークの開先中心）に対する先行極および後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先行極と後行極の２つの電極を用いて溶接を行うタンデムアーク溶接においては、溶接開始前に、図７（ａ）に示すように溶接目標として予め教示（ティーチング）された溶接線、すなわち溶接ワークＷの開先中心に対して、先行極２ａおよび後行極２ｂを合わせることが必要となる。
【０００３】
このような溶接開始前における電極の位置制御に関して、例えば特許文献１では、溶接開始前に所定の位置にある基準治具によって２本の電極の曲り量をそれぞれ検出し、当該曲り量の検出結果を用いて溶接対象物（溶接ワーク）に対する２本の電極の位置を補正する技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、溶接開始前に溶接トーチによってセンシングを行って溶接対象物に対する溶接トーチの相対位置を判別し、当該溶接トーチを適正溶接位置へと修正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０７６１２号公報
【特許文献２】特開昭５４−１２４８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で提案された技術では、所定の位置でしか基準治具を使用することができないため、運用時の柔軟性に欠けていた。さらに、当該技術では、電極の曲り具合を検出することはできるものの、図７（ｂ）に示すように、教示時の位置（図７（ａ）参照）に対して溶接線が傾いてしまった場合は、対処することができなかった。
【０００７】
また、特許文献２で提案された技術は、シングルアーク溶接で用いられる技術であるため、タンデムアーク溶接に単純に適用することが困難であった。すなわち、タンデムアーク溶接において、組み立て誤差等によって溶接ワークが予め教示された位置とは異なる位置に設置されると、図７（ｂ）に示すように、教示時の位置（図７（ａ）参照）に対して溶接線が傾いてしまう場合がある。この場合、特許文献２で提案された技術を適用することで、図７（ｂ）に示すように、先行極２ａを溶接線となる開先中心位置に合わせることはできるものの、後行極２ｂを当該開先中心位置に合わせることはできなかった。
【０００８】
そして、このような状態で溶接を開始すると、後行極２ｂが溶接すべき溶接ワークの開先中心位置を溶接することができないため、例えば、図７（ｂ）において破線で丸く囲った領域に溶接欠陥が生じる可能性があった。このように、溶接線が教示時の位置と異なる場合において、図７（ｃ）に示すように、先行極２ａと後行極２ｂの両方の溶接開始位置を溶接線に合わせて補正する技術は、これまで存在しなかった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決すべく創案されたものであり、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができ、溶接欠陥を防止することができるタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、溶接開始前に溶接線に対する先行極および後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接における電極位置制御方法であって、電流電圧検出手段によって、溶接対象である溶接ワークと接触させた前記先行極および前記後行極の電圧を検出する電圧検出工程と、センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの位置情報を検出するセンシング工程と、補正量算出処理手段によって、前記センシング工程で検出された前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出工程と、ロボット軌跡計画処理手段によって、前記補正量算出工程で算出された前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正する位置補正工程と、を行う手順とする。
【００１１】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークをセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線（溶接ワークの開先中心位置）に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。
【００１２】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記電圧検出工程が、前記溶接ワークの開先の左右の壁を、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングした際の電圧を検出し、前記センシング工程が、前記センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの開先中心位置を検出し、前記補正量算出工程が、先行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記先行極の位置とから、前記先行極の位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する先行極補正量算出工程と、後行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記後行極の位置と、前記先行極と前記後行極との間の距離とから、前記後行極の位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する後行極補正量算出工程と、を含み、前記位置補正工程が、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正することが好ましい。
【００１３】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークの開先の左右の壁をタッチセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの開先中心位置を検出することができる。そして、当該開先中心位置と、先行極および後行極の現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせてより適切に補正することができる。
【００１４】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記電圧検出工程が、前記溶接ワークの開先の左右の壁に対して、前記溶接トーチを前記溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングすることが好ましい。
【００１５】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、溶接ワークの開先の形状に合わせてタッチセンシングの際の溶接トーチの移動方法を変更することができる。従って、溶接ワークの開先形状に関わらず、溶接線に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせてより適切に補正することができる。
【００１６】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記補正量算出工程が、回転中心補正量算出手段によって、前記位置補正工程における前記後行極の位置の補正により生じる前記先行極の位置ずれを補正するための回転中心補正量を算出する回転中心補正量算出工程をさらに含み、前記位置補正工程が、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量と前記回転中心補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置と前記溶接トーチの回転中心とを補正することが好ましい。
【００１７】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、先行極補正量および後行極補正量に加えて、溶接トーチの回転中心を補正するための回転中心補正量を算出して溶接トーチの回転中心の補正も行う。そのため、後行極の位置補正を任意の回転中心で行った場合においても、当該後行極の位置補正によって先行極の位置ずれが生じることがない。従って、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせてより確実に補正することができる。
【００１８】
また、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、前記回転中心補正量算出工程が、前記先行極と前記溶接トーチの回転中心との間の距離と、前記溶接トーチが先端に取り付けられたロボットを基準とした当該溶接トーチの姿勢を示すトーチ姿勢情報とから、前記先行極の基準位置を算出するとともに、前記先行極の基準位置と前記後行極補正量とから、当該後行極補正量を用いて補正を行う前の前記先行極の位置と前記後行極補正量を用いて補正を行った後の前記先行極の位置との差を求めることで、前記回転中心補正量を算出することが好ましい。
【００１９】
このような手順を行うタンデムアーク溶接における電極位置制御方法は、先行極と溶接トーチの回転中心との間の距離と、トーチ姿勢情報と、後行極補正量と、を用いることで、後行極補正量による後行極の位置補正によって発生あるいは発生すると想定される溶接線に対する先行極の位置ずれを補正するための回転中心補正量を容易に算出することができる。
【００２０】
そして、前記課題を解決するために、本発明に係るタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラは、先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムにおいて、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラであって、前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、を備える構成とする。
【００２１】
このような構成を備えるタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラは、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークをセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線（溶接ワークの開先中心位置）に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。
【００２２】
そして、前記課題を解決するために、本発明に係るタンデムアーク溶接システムは、先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するロボットコントローラと、を備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムであって、前記ロボットコントローラが、前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、を備える構成とする。
【００２３】
このような構成を備えるタンデムアーク溶接システムは、電圧を印加した状態の先行極および後行極を用いて溶接ワークをセンシングすることで、先行極および後行極に対する溶接ワークの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線（溶接ワークの開先中心位置）に対する先行極および後行極の位置ずれの有無および度合いを検出することができる。そして、検出した当該位置ずれの度合いに基づいて補正量を算出することで、溶接線に対する先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラおよびタンデムアーク溶接によれば、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極および後行極の位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。従って、溶接線に対する先行極および後行極の位置ずれを原因とする溶接欠陥を適切に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るタンデムアーク溶接システムの全体を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロボットコントローラの内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電極位置制御方法の具体例を示す図である。
【図４】ＴＣＰごとの位置補正の概要を示す概略図であり、（ａ）はＴＣＰを先行極に設定した場合の位置補正の流れを示す図、（ｂ）はＴＣＰを先行極と後行極の中間に設定した場合の位置補正の流れを示す図、である。
【図５】本発明の実施形態に係る電極位置制御方法の処理フローの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における先行極および後行極のセンシング動作の例を示す概略図であり、（ａ）は溶接ワークＷに対する先行極のセンシング動作を示す図、（ｂ）は溶接ワークＷに対する後行極のセンシング動作を示す図、である。
【図７】溶接線に対する先行極および後行極の位置関係の例を説明するための図であり、（ａ）は教示時の位置を示す図、（ｂ）は教示時に対して溶接線が傾いた場合であって後行極の補正がない場合を示す図、（ｃ）は教示時に対して溶接線が傾いた場合であって後行極の補正がある場合を示す図、である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法（以下、電極位置制御方法と略す）、タンデムアーク溶接システムのロボットコントローラ（以下、ロボットコントローラと略す）およびタンデムアーク溶接システムについて、図面を参照しながら説明する。ここで、以下の説明では、まずタンデムアーク溶接システムおよびその一構成であるロボットコントローラについて説明した後、電極位置制御方法について説明することとする。
【００２７】
＜タンデムアーク溶接システム＞
タンデムアーク溶接システム１は、２つの電極を溶接ワークＷの溶接進行方向に対して左右にウィービングしながら、溶接線に倣ってアーク溶接を行うシステムである。ここで、溶接線とは、溶接対象である溶接ワークＷの開先中心に沿った仮想線のことであり、後記するロボットコントローラ８によって予め教示（ティーチング）される線のことを意味する。タンデムアーク溶接システム１は、図１に示すように、先行極２ａと後行極２ｂとを備える溶接トーチ２と、ロボット３と、溶接電源４，５と、電流電圧検出器６，７と、ロボットコントローラ８と、送給モータ９ａ，９ｂと、を主な構成として備えている。以下、各構成について説明する。
【００２８】
溶接トーチ２は、その先端に溶接進行方向の前方に配置される先行極２ａと、先行極２ａと所定の電極間距離（例えば、１０〜３０ｍｍ）を有して溶接進行方向の後方に配置される後行極２ｂとを備えている。先行極２ａおよび後行極２ｂは、消耗電極として作用し、溶接ワイヤ１０ａ，１０ｂを管状の先行極トーチおよび後行極トーチ（図示せず）の内部に挿通し、各トーチの先端から所定の突き出し長さ（例えば、２０〜３５ｍｍ）で突き出したものであることが好ましい。そして、溶接ワイヤ１０ａ，１０ｂは、送給モータ９ａ，９ｂから供給される。また、溶接ワイヤ１０ａ，１０ｂは、溶接ワークＷの材質、溶接形態等によって、所定の組成を有するものを適宜選択し、例えば、所定量のＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｔｉ，ＳおよびＯを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものが使用される。
【００２９】
溶接トーチ２は、シールドガスノズルを備えたものであってもよい。そして、シールドガスとしては、ガス組成が不活性ガスリッチのものが使用され、Ａｒ＋ＣＯ２，Ａｒ＋Ｈｅ＋Ｏ，Ａｒ＋Ｈｅ＋ＣＯ２等が挙げられる。
【００３０】
ロボット３は、図１に示すように、その先端に溶接トーチ２を取り付け、その溶接トーチ２を溶接線に対して上下左右に移動または所定の回転中心で回転させるものである。またロボット３は、実際の溶接時においては、溶接トーチ２を溶接線方向に対して左右にウィービングさせる。このウィービングは、ロボット３の各軸を駆動して制御され、その制御は後記するロボットコントローラ８で行われる。
【００３１】
溶接電源４，５は、先行極２ａ、後行極２ｂおよび溶接ワークＷに電力を供給するものである。溶接電源４，５は、ここでは、実際の溶接時と異なり、先行極２ａと溶接ワークＷとの間および後行極２ｂと溶接ワークＷとの間に、アークが発生しない程度の所定の電圧を印加する。
【００３２】
電流電圧検出器（電流電圧検出手段）６，７は、先行極２ａおよび後行極２ｂの電流および／または電圧を検出するものである。電流電圧検出器６，７は、ここでは、前記した溶接電源４，５によって電圧が印加され、かつ、その状態で溶接ワークＷの所定箇所と接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧をそれぞれ検出する。
【００３３】
実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷをセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークＷの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００３４】
なお、電流電圧検出器６，７は、ここでは、図１に示すように溶接電源４，５に内部に備えられているが、溶接電源４，５の外部に備えられたものであってもよい。
【００３５】
電流電圧検出器６，７は、後記する図６に示すように、溶接ワークＷの開先の左右の壁を先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷの開先の左右の壁をタッチセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの開先中心位置を検出することができる。そして、後記するように、当該開先中心位置と、先行極２ａおよび後行極２ｂの現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００３６】
また、電流電圧検出器６，７は、溶接ワークＷの開先の左右の壁に対して、溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながらタッチセンシングを行うことで、溶接ワークＷの開先の形状に合わせて、溶接トーチ２の移動方法を変更することができる。従って、溶接ワークＷの開先形状に関わらず、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００３７】
ロボットコントローラ８は、溶接開始前に溶接線に対する溶接トーチ２の先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を制御するものであり、電流電圧検出器６，７で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化に基づいて、ロボット３を介して溶接トーチ２の位置を制御するものである。ここで、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化とは、具体的には電圧降下等の変化を意味している。ロボットコントローラ８は、図２に示すように、ティーチングデータ部１１と、センシング処理部１２と、溶接電源Ｉ／Ｆ処理部１３，１４と、設定値格納メモリ１５と、補正量算出処理部１６と、ロボット軌跡計画処理部１７と、を備えている。以下、各構成について説明する。
【００３８】
ティーチングデータ部（ティーチングデータ手段）１１は、ロボット３によって行われる所定の動作パターン、溶接線の位置、溶接開始位置、溶接終了位置等の位置情報等のティーチングデータを保持し、溶接トーチ２に対してこれらを予め教示（ティーチング）するものである。ティーチングデータ部１１は、溶接開始前に、溶接目標となる溶接線（溶接ワークＷの開先中心）の位置、溶接開始位置、溶接終了位置等の位置情報等のデータからなるティーチング軌跡情報をティーチングデータ格納メモリ１１ａから取り出す。そして、図２に示すように、当該ティーチング軌跡情報を、ティーチングデータ解釈処理１１ｂを介してロボット軌跡計画処理部１７に対して出力する。
【００３９】
また、ティーチングデータ部１１は、図２に示すように、溶接開始前にセンシング処理部１２に対して、溶接ワークＷに対するセンシング処理を開始するための指令であるセンシング開始指令を出力する。
【００４０】
センシング処理部（センシング処理手段）１２は、電流電圧検出器６で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷの位置情報を検出するものである。なお、このように溶接ワークＷに接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出する一連の処理のことを、ここではセンシング処理と呼ぶ。センシング処理部１２は、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷのあらゆる位置情報を検出することができるが、本実施形態では、その中でも溶接ワークＷの開先中心位置、開先左壁位置、開先右壁位置等の位置情報が用いられる。
【００４１】
センシング処理部１２は、図２に示すように、前記したティーチングデータ部１１からセンシング開始指令が入力されると、溶接電源４，５に対するインターフェイス処理を行う溶接電源Ｉ／Ｆ処理部（溶接電源Ｉ／Ｆ処理手段）１３，１４を介して、溶接電源４，５に対してセンシング電圧指令を出力する。ここで、センシング電圧指令とは、センシング処理を行う際に先行極２ａおよび後行極２ｂに印加する電圧の値が記載された指令である。そして、当該センシング電圧指令が入力された溶接電源４，５は、先行極２ａおよび後行極２ｂにそれぞれ指令された電圧を印加する。また、電流電圧検出器６，７は、溶接ワークＷの所定箇所と接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧をそれぞれ検出し、これらの電圧を溶接電源Ｉ／Ｆ処理部１３，１４を介して、センシング処理部１２に随時フィードバックする。
【００４２】
センシング処理部１２は、電流電圧検出部６，７から先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧がフィードバックされると、当該電圧の電圧降下等の電気的変化を観察し、溶接ワークＷの位置情報を検出する。そして、センシング処理部１２は、このように検出した溶接ワークＷの位置情報を、センシング検出位置として補正量算出処理部１６に出力する。
【００４３】
ここで、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出する具体的な手法については、既に公知であるため、説明を省略する。なお、センシング処理部１２は、電流電圧検出器６，７からフィードバックされた電圧と、当該電圧の電気的変化から検出した溶接ワークＷの位置情報を記憶するための図示しない記憶手段を備えている。
【００４４】
設定値格納メモリ１５は、溶接トーチ２の先行極２ａと、溶接トーチ２の回転中心との間の距離である先行極−回転中心間距離を予め保持するものである。この先行極−回転中心間距離は、具体的には、溶接トーチ２の座標系であるツール座標系上における先行極２ａから溶接トーチ２の回転中心までの距離をベクトルで表したデータの形式で保持される。設定値格納メモリ１５は、センシング処理が開始されると、図２に示すように、この先行極−回転中心間距離を補正量算出処理手段１５に出力する。
【００４５】
補正量算出処理部（補正量算出処理手段）１６は、溶接ワークＷの位置情報から、予め教示された溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを補正するための補正量を算出するものである。補正量算出処理部１６は、溶接開始時における溶接線が教示時の位置と異なっており、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせて補正する必要がある場合は、図２に示すように、先行極補正量、後行極補正量、回転中心補正量（ＴＣＰ補正量）、の３つの補正量を算出し、これらをロボット軌跡計画処理部１７に出力する。
【００４６】
ここで、補正量算出処理部１６は、常に前記した３つの補正量を算出するのではなく、例えば図７（ｂ）に示すように、溶接線に対して後行極２ｂの位置のみがずれており、先行極２ａの位置補正が不要な場合は、先行極補正量は算出しない。補正量算出処理部１６は、図２に示すように、先行極補正量算出部１６ａと、後行極補正量算出部１６ｂと、回転中心補正量算出部１６ｃと、を備えている。
【００４７】
先行極補正量算出部（先行極補正量算出手段）１６ａは、センシング処理部１２で検出された溶接ワークＷの開先中心位置と、現在の先行極２ａの位置とから、溶接線に対する先行極２ａの位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する。ここで、溶接ワークＷの開先中心位置は、図２に示すように、センシング処理部１２からセンシング検出位置として先行極補正量算出部１６ａに入力される。また、現在の先行極２ａの位置は、センシング処理部１２によるセンシング処理によって取得され、先行極補正量算出部１６ａに入力される（図示省略）。ここで、先行極補正量を算出する具体的な算出手順については、既に公知であるため、説明を省略する。
【００４８】
後行極補正量算出部（後行極補正量算出手段）１６ｂは、センシング処理部１２で検出された溶接ワークＷの開先中心位置と、現在の後行極２ｂの位置と、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離とから、溶接線に対する後行極２ｂの位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する。ここで、溶接ワークＷの開先中心位置は、図２に示すように、センシング処理部１２からセンシング検出位置として後行極補正量算出部１６ｂに入力される。また、現在の後行極２ｂの位置は、センシング処理部１２によるセンシング処理によって取得され、後行極補正量算出部１６ｂに入力される（図示省略）。また、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離は、ロボットコントローラ８内の図示しない記憶手段に予め保持されており、後行極補正量算出部１６ｂに入力される（図示省略）。ここで、後行極補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００４９】
回転中心補正量算出部（回転中心補正量算出手段）１６ｃは、先行極２ａの基準位置と、後行極補正量とから、後行極補正量を用いて補正を行う前の先行極２ａの位置と後行極補正量を用いて補正を行った後の先行極２ａの位置との差を求めることで、回転中心補正量を算出する。ここで、先行極２ａの基準位置は、先行極２ａと溶接トーチ２の回転中心（ＴＣＰ）との間の距離と、溶接トーチ２が先端に取り付けられたロボット３を基準とした溶接トーチ２の姿勢を示すトーチ姿勢情報とから、算出される。また、図２に示すように、先行極２ａと溶接トーチ２の回転中心との間の距離は、設定値格納メモリ１５に予め保持されており、回転中心補正量算出部１６ｃに入力される。また、トーチ姿勢情報は、ロボット軌跡計画処理部１７に予め保持されており、回転中心補正量算出部１６ｃに入力される。ここで、回転中心補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００５０】
このように、実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、先行極補正量および後行極補正量に加えて、溶接トーチ２の回転中心を補正するための回転中心補正量を算出して溶接トーチ２の回転中心の補正も行う。そのため、後行極２ｂの位置補正を任意の回転中心で行った場合においても、当該後行極２ｂの位置補正によって先行極２ａの位置ずれが生じることがない。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせてより確実に補正することができる。
【００５１】
また、実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１は、このように、先行極２ａと溶接トーチ２の回転中心との間の距離と、トーチ姿勢情報と、後行極補正量と、を用いることで、後行極補正量による後行極２ｂの位置補正によって発生あるいは発生すると想定される溶接線に対する先行極２ａの位置ずれを補正するための回転中心補正量を容易に算出することができる。
【００５２】
ロボット軌跡計画処理部（ロボット軌跡計画処理手段）１７は、補正量算出処理部１６から入力された各補正量を加算または減算することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を補正するものである。ロボット軌跡計画処理部１７は、具体的には、図２に示すようにティーチングデータ部１１から予め入力されたティーチング軌跡情報に含まれる溶接開始位置、すなわち溶接線に対する先行極２ａの位置データ、後行極２ｂの位置データおよび回転中心の位置データに対して、先行極補正量、後行極補正量および回転中心補正量をそれぞれ加算または減算することで、各位置データを補正する。
【００５３】
そして、ロボット軌跡計画処理部１７は、補正した溶接開始位置をロボット３の各軸指令値として当該ロボット３のサーボドライバへ送り、ロボット３の先端に取り付けられた溶接トーチ２の先行極２ａおよび後行極２ｂを溶接線方向に対してそれぞれ位置制御する。
【００５４】
以上のような構成を備える本発明の実施形態に係るロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１によれば、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを原因とする溶接欠陥を適切に防止することができる。
【００５５】
＜電極位置制御方法＞
以下、前記したロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１の動作、すなわち電極位置制御方法について、詳細に説明する。なお、以下の説明では、既に説明した構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
実施形態に係る電極位置制御方法は、溶接開始前に溶接ワークＷの溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を制御する方法である。電極位置制御方法は、電圧検出工程と、センシング工程と、補正量算出工程と、位置補正工程と、に大別される。以下、各工程について説明する。
【００５７】
（１）電圧検出工程
電圧検出工程は、電流電圧検出手段６，７によって、溶接ワークＷと接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を検出する工程である。電圧検出工程は、ここでは、溶接電源４，５によって電圧が印加され、かつ、その状態で溶接ワークＷの所定箇所と接触させた先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を、電流電圧検出手段６，７によってそれぞれ検出する。
【００５８】
実施形態に係る電極位置制御方法は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷをセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの相対位置を検出することができる。これにより、設置された溶接ワークＷの位置が予め教示された位置と異なるか否か、すなわち、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００５９】
電圧検出工程は、溶接ワークＷの開先の左右の壁を先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係る電極位置制御方法は、このように、電圧を印加した状態の先行極２ａおよび後行極２ｂを用いて溶接ワークＷの開先の左右の壁をタッチセンシングすることで、先行極２ａおよび後行極２ｂに対する溶接ワークＷの開先中心位置を検出することができる。そして、後記するように、当該開先中心位置と、先行極２ａおよび後行極２ｂの現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００６０】
また、電圧検出工程は、溶接ワークＷの開先の左右の壁に対して、溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、先行極２ａおよび後行極２ｂによってタッチセンシングした際の電圧を検出することが好ましい。実施形態に係る電極位置制御方法は、このように溶接トーチ２を溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながらタッチセンシングを行うことで、溶接ワークＷの開先の形状に合わせてタッチセンシングの際の溶接トーチ２の移動方法を変更することができる。従って、溶接ワークＷの開先形状に関わらず、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００６１】
（２）センシング工程
センシング工程は、センシング処理手段１２によって、電圧検出工程で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷの位置情報を検出する工程である。センシング工程では、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷのあらゆる位置情報を検出することができるが、本実施形態では、その中でも溶接ワークＷの開先中心位置、開先左壁位置、開先右壁位置等の位置情報が用いられる。ここで、先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から溶接ワークＷの位置情報を検出する具体的な手法については、既に公知であるため、説明を省略する
【００６２】
センシング工程は、センシング処理手段１２によって、電圧検出工程で検出された先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧の電気的変化から、溶接ワークＷの開先中心位置を検出することが好ましい。実施形態に係る電極位置制御方法は、このように溶接ワークＷの開先中心位置を検出することで、後記するように、当該開先中心位置と、先行極２ａおよび後行極２ｂの現在の位置と、を比較することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれの有無および度合いを検出することができる。
【００６３】
（３）補正量算出工程
補正量算出工程は、補正量算出処理手段１６によって、センシング工程で検出された溶接ワークＷの位置情報から、予め教示された溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを補正するための補正量を算出する工程である。補正量算出工程は、より具体的には、先行極補正量算出工程と、後行極補正量算出工程と、回転中心補正量算出工程と、に大別することができる。
【００６４】
（３−１）先行極補正量算出工程
先行極補正量算出工程は、先行極補正量算出手段１６ａによって、センシング工程で算出された開先中心位置と、現在の先行極２ａの位置とから、先行極２ａの位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する工程である。ここで、先行極補正量を算出する具体的な算出手順については、既に公知であるため、説明を省略する。
【００６５】
（３−２）後行極補正量算出工程
後行極補正量算出工程は、後行極補正量算出手段１６ｂによって、センシング工程で算出された開先中心位置と、現在の後行極２ｂの位置と、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離とから、後行極２ｂの位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する工程である。ここで、後行極補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００６６】
（３−３）回転中心補正量算出工程
回転中心補正量算出工程は、回転中心補正量算出手段１６ｃによって、位置補正工程における後行極２ｂの位置の補正により生じる先行極２ａの位置ずれを補正するための回転中心補正量を算出する工程である。ここで、回転中心補正量を算出する具体的な算出手順については、後記する。
【００６７】
（４）位置補正工程
位置補正工程は、ロボット軌跡計画処理手段１７によって、先行極補正量と後行極補正量θと回転中心補正量△ｔｃｐとをそれぞれ加算または減算することで、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置と溶接トーチ２の回転中心とを補正する工程である。
【００６８】
ロボット軌跡計画処理手段１７は、具体的には、前記したように、ティーチングデータ手段１１から予め入力されたティーチング軌跡情報に含まれる溶接開始位置、すなわち溶接線に対する先行極２ａの位置データ、後行極２ｂの位置データおよび回転中心の位置データに対して、先行極補正量、後行極補正量θおよび回転中心補正量△ｔｃｐを加算または減算することで、各位置データを補正する。
【００６９】
以上のような手順を行う本発明の実施形態に係る電極位置制御方法によれば、タンデムアーク溶接において、溶接開始時における溶接線が教示時の位置とは異なっている場合であっても、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせて適切に補正することができる。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置ずれを原因とする溶接欠陥を適切に防止することができる。
【００７０】
（電極位置制御方法の具体例）
以下、図３の各図に沿って、本発明の実施形態に係る電極位置制御方法の具体例について、簡単に説明する。なお、以下の説明では、回転中心であるＴＣＰを先行極２ａと後行極２ｂとの中間に設定し、かつ、後行極補正量が同一平面状で回転する場合であって、溶接線に対して後行極２ｂのみがずれており、先行極２ａの位置補正が不要な場合について説明する。
【００７１】
まず、後行極補正量算出手段１６ｂは、図３（ａ）に示すように、溶接ワークのＷの開先中心位置Ｔｐ’と、現在の後行極２ｂの位置Ｔｐと、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離ｄと、を取得する。ここで、前記したように、溶接ワークＷの開先中心位置Ｔｐ’はセンシング処理手段１２から入力され、現在の後行極２ｂの位置Ｔｐはセンシング処理部１２によるセンシング処理によって取得され、先行極２ａと後行極２ｂとの間の距離ｄはロボットコントローラ８内の図示しない記憶手段に予め保持されている。なお、図３（ａ）におけるＬｐは現在の先行極２ａの位置である。そして、後行極補正量算出手段１６ｂは、下記式（１）によって、後行極補正量θを算出する。
【００７２】
【数１】
【００７３】
次に、ロボット軌跡計画処理手段１７は、現在の後行極２ｂの位置データに後行極補正量θを加算した位置データをロボット３の各軸指令値として当該ロボット３のサーボドライバへ送り、ロボット３の先端に取り付けられた溶接トーチ２の後行極２ｂを後行極補正量θだけ回転させ、後行極２ｂを位置補正する。その結果、図３（ｂ）に示すように、先行極２ａの位置がＬｐからＬｐ’へと変化し、先行極２ａが溶接線に対して位置ずれを起こす場合がある。
【００７４】
次に、回転中心補正量算出手段１６ｃは、下記式（２）によって、先行極２ａから回転中心までのベクトルをツール座標系からロボット座標系に座標変換し、図３（ｃ）に示すように、基準となる基準先行極位置ベクトルｎを算出する。ここで、下記式（２）中の基準先行極位置ベクトルｎは、後行極補正量θを用いて後行極２ｂの位置補正を行う前の先行極２ａの位置を示している。また、ＲＲＴは、前記したトーチ姿勢情報であり、ツール座標系からロボット座標系に座標系を変換するための回転行列である。また、ベクトルＴｄは、前記した先行極−回転中心間距離であり、ツール座標系上における先行極２ａから溶接トーチ２の回転中心までのベクトルである。
【００７５】
【数２】
【００７６】
次に、回転中心補正量算出手段１６ｃは、下記式（３）によって、基準先行極位置ベクトルｎを、回転行列Ｒαによってθ（α，β＝０，γ＝０）回転させ、図３（ｄ）に示すように、現在の先行極位置ベクトルｌを算出する。ここで、前記したθは、後行極補正量（α：ロール、β：ピッチ、γ：ヨー）である。また、下記式（３）中の現在の先行極位置ベクトルｌは、後行極補正量θを用いて後行極２ｂの位置補正を行った後の先行極２ａの位置を示している。
【００７７】
【数３】
【００７８】
次に、回転中心補正量算出手段１６ｃは、下記式（４）によって、基準先行極位置ベクトルｎと現在の先行極位置ベクトルｌとの差をとり、図３（ｄ）に示すように、ｘ軸方向の△ｔｃｐ＿ｘとｙ軸方向の△ｔｃｐ＿ｙとからなる回転中心補正量△ｔｃｐを算出する。
【００７９】
【数４】
【００８０】
次に、ロボット軌跡計画処理手段１７は、図３（ｅ）に示すように、上記式（５）を用いて現在の回転中心ＴＣＰに回転中心補正量に回転中心補正量△ｔｃｐを加算し、目標回転中心ＴＣＰ’を算出する。
【００８１】
【数５】
【００８２】
そして、ロボット軌跡計画処理手段１７は、目標回転中心ＴＣＰ’をロボット３の各軸指令値として当該ロボット３のサーボドライバへ送り、ロボット３の先端に取り付けられた溶接トーチ２の回転中心を位置補正する。
【００８３】
このような手順を行う本発明の実施形態に係る電極位置制御方法によれば、後行極２ｂの位置補正を任意の回転中心で行うことができる。例えば、図４（ａ）左図に示すように、ＴＣＰを先行極２ａに設定した場合であって後行極２ｂのみに位置ずれが生じている場合、図４（ａ）右図に示すように、先行極２ａを軸として後行極２ｂを後行極補正量θで位置補正することで、１ステップで位置補正を行うことができる。
【００８４】
一方、図４（ｂ）左図に示すように、ＴＣＰを先行極２ａと後行極２ｂの中間に設定した場合、図４（ｂ）右図に示すように、当該ＴＣＰを軸として後行極２ｂを後行極補正量θで位置補正すると、先行極２ａの位置ずれが生じることになる。
【００８５】
しかしながら、本発明の実施形態に係る電極位置制御方法によれば、先行極補正量および後行極補正量に加えて、溶接トーチ２の回転中心を補正するための回転中心補正量を算出して溶接トーチ２の回転中心の補正も行う。そのため、後行極２ｂの位置補正を任意の回転中心で行った場合においても、図４（ｂ）下図に示すように、当該後行極２ｂの位置補正によって先行極２ａの位置ずれが生じることがない。従って、溶接線に対する先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を溶接線の位置に合わせてより確実に補正することができる。
【００８６】
次に、実施形態に係る電極位置制御方法の処理フローの一例について、図５および図６
を参照しながら簡単に説明する。まずセンシング処理がスタートすると、溶接電源４が先行極２ａに所定の電圧を印加する（ステップＳ１）。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ａ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ａが開先左壁に接触するまで先行極２ａを移動させる（ステップＳ２）。そして、電流電圧検出手段６が、開先左壁に接触した状態の先行極２ａの電圧を検出する。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ａ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ａが開先右壁に接触するまで先行極２ａを移動させる（ステップＳ３）。そして、電流電圧検出手段６が、開先右壁に接触した状態の先行極２ａの電圧を検出する。
【００８７】
次に、センシング処理手段１２が、検出した電圧の電気的変化から先行極２ａに対する開先中心位置を検出する（ステップＳ４）。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ａを介して、先行極２ａの溶接ワイヤ１０ａを所定量逆インチングする（ステップＳ５）。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ｂを介して、後行極２ｂの溶接ワイヤ１０ｂを所定量インチングする（ステップＳ６）。
【００８８】
次に、溶接電源５が後行極２ｂに所定の電圧を印加する（ステップＳ７）。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ｂ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ｂが開先左壁に接触するまで後行極２ｂを移動させる（ステップＳ８）。そして、電流電圧検出手段７が、開先左壁に接触した状態の後行極２ｂの電圧を検出する。次に、ロボットコントローラ８が、図６（ｂ）に示すように、ロボット３を介して溶接ワイヤ１０ｂが開先右壁に接触するまで後行極２ｂを移動させる（ステップＳ９）。そして、電流電圧検出手段７が、開先右壁に接触した状態の後行極２ｂの電圧を検出する。
【００８９】
次に、センシング処理手段１２が、検出した電圧の電気的変化から後行極２ｂに対する開先中心位置を検出する（ステップＳ１０）。次に、補正量算出処理手段１６が、開先中心位置と、現在の先行極２ａおよび後行極２ｂの位置等から、各補正量を算出する（Ｓ１１）。なお、各補正量の算出手順は、前記した通りである。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ｂを介して、後行極２ｂの溶接ワイヤ１０ｂを所定量逆インチングする（ステップＳ１２）。次に、ロボットコントローラ８が、送給モータ９ａを介して、先行極２ａの溶接ワイヤ１０ａを所定量インチングする（ステップＳ１３）。そして、先行極２ａおよび後行極２ｂの位置を補正後の位置に移動させて（ステップＳ１４）、処理が終了する。
【００９０】
以上、本発明に係るタンデムアーク溶接における電極位置制御方法、タンデムアーク溶接システム１のロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００９１】
例えば、前記した実施形態に係る電極位置制御方法、ロボットコントローラ８およびタンデムアーク溶接システム１では、電流電圧検出器（電流電圧検出手段）６，７によって先行極２ａおよび後行極２ｂの電圧を検出し、その電気的変化を用いてセンシング処理を行っているが、電流電圧検出器（電流電圧検出手段）６，７によって先行極２ａおよび後行極２ｂの電流を検出し、その電気的変化を用いてセンシング処理を行っても構わない。また、この場合の電流の電気的変化としては、例えば短絡の有無を利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１ タンデムアーク溶接システム
２ 溶接トーチ
２ａ 先行極
２ｂ 後行極
３ ロボット
４，５ 溶接電源
６，７ 電流電圧検出器（電流電圧検出手段）
８ ロボットコントローラ
９ａ，９ｂ 送給モータ
１０ａ，１０ｂ 溶接ワイヤ
１１ ティーチングデータ部（ティーチングデータ手段）
１２ センシング処理部（センシング処理手段）
１３，１４ 溶接電源Ｉ／Ｆ処理部（溶接電源Ｉ／Ｆ処理手段）
１５ 設定値格納メモリ
１６ 補正量算出処理部（補正量算出処理手段）
１６ａ 先行極補正量算出手段
１６ｂ 後行極補正量算出手段
１６ｃ 回転中心補正量算出手段
１７ ロボット軌跡計画処理部（ロボット軌跡計画処理手段）
Ｗ 溶接ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開始前に溶接線に対する先行極および後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接における電極位置制御方法であって、
電流電圧検出手段によって、溶接対象である溶接ワークと接触させた前記先行極および前記後行極の電圧を検出する電圧検出工程と、
センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの位置情報を検出するセンシング工程と、
補正量算出処理手段によって、前記センシング工程で検出された前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出工程と、
ロボット軌跡計画処理手段によって、前記補正量算出工程で算出された前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正する位置補正工程と、
を行うことを特徴とするタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項２】
前記電圧検出工程は、前記溶接ワークの開先の左右の壁を、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングした際の電圧を検出し、
前記センシング工程は、前記センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの開先中心位置を検出し、
前記補正量算出工程は、
先行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記先行極の位置とから、前記先行極の位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する先行極補正量算出工程と、
後行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記後行極の位置と、前記先行極と前記後行極との間の距離とから、前記後行極の位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する後行極補正量算出工程と、を含み、
前記位置補正工程は、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正することを特徴とする請求項１に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項３】
前記電圧検出工程は、前記溶接ワークの開先の左右の壁に対して、前記溶接トーチを前記溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングすることを特徴とする請求項２に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項４】
前記補正量算出工程は、回転中心補正量算出手段によって、前記位置補正工程における前記後行極の位置の補正により生じる前記先行極の位置ずれを補正するための回転中心補正量を算出する回転中心補正量算出工程をさらに含み、
前記位置補正工程は、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量と前記回転中心補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置と前記溶接トーチの回転中心とを補正することを特徴とする請求項３に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項５】
前記回転中心補正量算出工程は、
前記先行極と前記溶接トーチの回転中心との間の距離と、前記溶接トーチが先端に取り付けられたロボットを基準とした当該溶接トーチの姿勢を示すトーチ姿勢情報とから、前記先行極の基準位置を算出するとともに、
前記先行極の基準位置と前記後行極補正量とから、当該後行極補正量を用いて補正を行う前の前記先行極の位置と前記後行極補正量を用いて補正を行った後の前記先行極の位置との差を求めることで、前記回転中心補正量を算出することを特徴とする請求項４に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項６】
先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムにおいて、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラであって、
前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、
前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、
前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、
を備えることを特徴とするタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラ。
【請求項７】
先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するロボットコントローラと、を備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムであって、
前記ロボットコントローラは、
前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、
前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、
前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、
を備え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】
溶接開始前に溶接線に対する先行極および後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接における電極位置制御方法であって、
電流電圧検出手段によって、溶接対象である溶接ワークと接触させた前記先行極および前記後行極の電圧を検出する電圧検出工程と、
センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの位置情報を検出するセンシング工程と、
補正量算出処理手段によって、前記センシング工程で検出された前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出工程と、
ロボット軌跡計画処理手段によって、前記補正量算出工程で算出された前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正する位置補正工程と、
を行うことを特徴とするタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項２】
前記電圧検出工程は、前記溶接ワークの開先の左右の壁を、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングした際の電圧を検出し、
前記センシング工程は、前記センシング処理手段によって、前記電圧検出工程で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、前記溶接ワークの開先中心位置を検出し、
前記補正量算出工程は、
先行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記先行極の位置とから、前記先行極の位置ずれを補正するための先行極補正量を算出する先行極補正量算出工程と、
後行極補正量算出手段によって、前記センシング工程で算出された前記開先中心位置と、現在の前記後行極の位置と、前記先行極と前記後行極との間の距離とから、前記後行極の位置ずれを補正するための後行極補正量を算出する後行極補正量算出工程と、を含み、
前記位置補正工程は、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正することを特徴とする請求項１に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項３】
前記電圧検出工程は、前記溶接ワークの開先の左右の壁に対して、前記溶接トーチを前記溶接線に対して直線的に移動、または所定の回転中心で回転させながら、前記先行極および前記後行極によってタッチセンシングすることを特徴とする請求項２に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項４】
前記補正量算出工程は、回転中心補正量算出手段によって、前記位置補正工程における前記後行極の位置の補正により生じる前記先行極の位置ずれを補正するための回転中心補正量を算出する回転中心補正量算出工程をさらに含み、
前記位置補正工程は、前記ロボット軌跡計画処理手段によって、前記先行極補正量と前記後行極補正量と前記回転中心補正量とをそれぞれ加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置と前記溶接トーチの回転中心とを補正することを特徴とする請求項３に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項５】
前記回転中心補正量算出工程は、
前記先行極と前記溶接トーチの回転中心との間の距離と、前記溶接トーチが先端に取り付けられたロボットを基準とした当該溶接トーチの姿勢を示すトーチ姿勢情報とから、前記先行極の基準位置を算出するとともに、
前記先行極の基準位置と前記後行極補正量とから、当該後行極補正量を用いて補正を行う前の前記先行極の位置と前記後行極補正量を用いて補正を行った後の前記先行極の位置との差を求めることで、前記回転中心補正量を算出することを特徴とする請求項４に記載のタンデムアーク溶接における電極位置制御方法。
【請求項６】
先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムにおいて、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラであって、
前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、
前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、
前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、
を備えることを特徴とするタンデムアーク溶接システムのロボットコントローラ。
【請求項７】
先行極および後行極が溶接進行方向に所定の電極間距離を有して配置された溶接トーチと、先端に取り付けられた前記溶接トーチを溶接線に対して移動または回転させるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う溶接電源と、前記先行極および前記後行極の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出器と、溶接開始前に前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を制御するロボットコントローラと、を備え、前記溶接線に倣って溶接を行うタンデムアーク溶接システムであって、
前記ロボットコントローラは、
前記電流電圧検出器で検出された前記先行極および前記後行極の電圧の電気的変化から、溶接対象である溶接ワークの位置情報を検出するセンシング処理部と、
前記溶接ワークの位置情報から、予め教示された前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出処理部と、
前記補正量を加算または減算することで、前記溶接線に対する前記先行極および前記後行極の位置を補正するロボット軌跡計画処理部と、
を備え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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４５５３６（Ｐ２０１１−２４５５３６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３０８８（Ｐ２０１０−１２３０８８）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【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１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【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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