ロボットの制御装置およびロボットの軌跡制御方法
【課題】溶接線の途中からウィービング動作や溶接条件を変化させ、溶接施工継手に適応した溶接を行う。
【解決手段】教示時に、ウィービング動作の方向と、始点におけるウィービング動作の第１の振幅Ｘおよび終点におけるウィービング動作の第２の振幅Ｙと、溶接線上に存在し終点から所定距離離れた点Ｎとを指定し、ロボットが始点から指定点に到達するまでは第１の振幅Ｘでウィービング動作するとともに、指定点Ｎから終点に到達するまでは、第１の振幅Ｘから第２の振幅Ｙへ振幅を補間しつつウィービング動作する。
【解決手段】教示時に、ウィービング動作の方向と、始点におけるウィービング動作の第１の振幅Ｘおよび終点におけるウィービング動作の第２の振幅Ｙと、溶接線上に存在し終点から所定距離離れた点Ｎとを指定し、ロボットが始点から指定点に到達するまでは第１の振幅Ｘでウィービング動作するとともに、指定点Ｎから終点に到達するまでは、第１の振幅Ｘから第２の振幅Ｙへ振幅を補間しつつウィービング動作する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗式電極を用いて隅肉溶接などを行う際に、消耗電極をウィービング動作させるロボットの制御装置および、その軌跡制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用ロボットのウィービング制御方法は、予め設定されたウィービング周波数や振幅などに従って、ウィービング開始位置から溶接終了点まで動作させていた。
また、溶接途中でウィービング動作の振幅などを変更する場合には、変更する位置を教示し、その教示位置の後方にウィービング条件を変更する命令を追加していた。
また、ウィービングの始点及び終点についてパラメータを指定して、始終点間を随時補間するという技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平３−４３９４１号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術は、始点と終点におけるウィービング動作のパラメータを設定し、始点から終点に向けてそのウィービング動作を随時補間するように経路を制御していたため、始点から終点までのウィービング動作の変化率が一定でよい場合には有効であった。しかしながら、溶接線の途中で被溶接材間のギャップ幅が急に変化するような場合には適用することができなった。
また、溶接電流値の変化に基づいて溶接線をセンシングする機能を使用する場合、ウィービング振幅が所定値以下になるとセンシングできなくなり、溶接経路を逸脱するという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、溶接線の途中からウィービング動作や溶接条件を変化させ、溶接施工継手に適応した溶接を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させるともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項５に記載の発明は、前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行う手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作することを特徴とする。
【０００９】
請求項８に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作することを特徴とする。
【００１０】
請求項１０に記載の発明は、前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定し、前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、溶接線の途中までは一定の振幅でウィービング動作をしつつ、所定の位置以降はウィービング振幅を変化させたり、所定の位置以降、ウィービング動作の終点まで各種溶接条件を補間して溶接を行ったりすることができる。
逆に溶接線の途中までは振幅を変化させながらウィービング動作をしつつ、所定の位置以降はウィービング振幅を一定にしたり、ウィービング動作の始点から所定の位置まで各種溶接条件を補間して溶接を行ったりすることができる。
このように溶接線の途中から終点までの間にウィービング動作、溶接条件を随時補間して変化させることで、被溶接材間のギャップ幅が急に変化するような場合であっても安定した溶接を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明を適用する溶接システムの構成図である。図において、ロボット１は多関節ロボットであり、各関節はサーボモータにより駆動する。ロボットの手首先端には、溶接トーチ２を備えている。溶接トーチ２には、ワイヤ格納部６に格納されるワイヤがワイヤ送給装置３を通じて送給される。
また、ロボット１はロボット制御装置５に接続されており、ロボット制御装置５には教示装置４が接続されている。操作者は、教示装置４のキーを操作することでロボット制御装置５からロボット１のサーボモータを駆動してロボット１に動作位置を教示する。
溶接電源７は、ロボット制御装置５と接続され、ロボット制御装置５からの指令により、溶接電流値、溶接電圧値、ワイヤ送給量を制御する。
【００１４】
図２に、本発明の実施例を示す。操作者は教示装置４を用いて溶接線の始点と終点を教示し、始点位置から終点位置まで直線的に軌道補間するようにロボット制御装置５に指令する。
以降の説明では、始点と終点を直線で結んだ溶接線１０（長さＭ）を基準として溶接トーチ２をウィービングさせながら溶接を行うとする。
ウィービング動作の向きは図２に示すように溶接線１０と直交する方向とし、始点におけるウィービング振幅をＸと指定する。また、終点におけるウィービング振幅をＹとする。ウィービング振幅は、終点までの距離がＬであるＮ地点までＸに固定し、溶接トーチ２がＮ地点を通過して終点に到達する間に、ＸからＹへと変化するよう随時補間させる。Ｌの値についても、予め指定しておく。こうした一連の設定についても、教示装置４を用いてロボット制御装置５に指令する。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｌ、Ｍはいずれも正の実数とする。
ロボット制御装置５は、始点および終点、ウィービング動作の方向と始点および終点における振幅、そして振幅の変化を開始する地点といったパラメータに従ってロボット１と溶接電源７に指令を出力し、溶接トーチ２による溶接を行う。
【００１５】
始点をスタートする時刻を０とし、始点から終点までの距離Ｍを、一定の溶接速度Ｖ（Ｖは正の実数）で移動する場合、Ｎ地点には次の式（１）にて表される時刻ｔＮに到達する。
ｔＮ＝（Ｍ−Ｌ）／Ｖ ・・・ 式（１）
【００１６】
時刻ｔＮ以後は、距離Ｌを移動する間にウィービング振幅をＸからＹへと変化させるので、時刻ｔにおけるウィービング振幅をＷ（ｔ）とすると、Ｗ（ｔ）は次の式（２）で表される。
Ｗ（ｔ）＝Ｘ＋｛（Ｙ−Ｘ）／Ｌ・Ｖ・（ｔ−ｔＮ）｝ ・・・ 式（２）
【００１７】
ただし、式（２）における時刻ｔは、ｔ≧ｔＮであるとする。
図３は、縦軸をウィービング振幅、横軸を位置とし、図２の場合のウィービング振幅の変化を示したグラフである。
【００１８】
また、図２とは逆に、始点から所定の距離に達するまではウィービング振幅を随時補間させ、その後は終点までウィービング振幅を固定することも可能である。
図４はそのようなウィービング動作を示す図である。始点におけるウィービング振幅をＹとし、終点におけるウィービング振幅をＸとしている。ウィービング振幅は、始点からの距離がＬであるＮ’地点に到達する間にＹからＸへと変化するよう随時補間させ、溶接トーチ２がＮ’地点を通過して終点に到達するまではＸに固定する。
図５は、縦軸をウィービング振幅、横軸を位置とし、図４の場合のウィービング振幅の変化を示したグラフである。
【実施例２】
【００１９】
本発明の第２実施例を図６を用いて説明する。
溶接線の終点までの距離がＬであるＮ地点までは溶接電流をＡ１に固定し、溶接トーチ２がＮ地点から終点に到達する間に、溶接電流値がＡ１からＡ２へ変化するよう、随時補間させる。また、同様にＮ地点までは溶接速度をＶ１に固定し、溶接トーチ２がＮ地点を通過して終点に到達する間に、溶接速度がＶ１からＶ２へと変化するよう、随時補間させる。ここで、Ａ１、Ａ２、Ｖ１、Ｖ２はいずれも正の実数とする。
始点からの距離がｍ（ｍは正の実数）である地点における溶接電流値をＡｍとすると、Ａｍは次の式（３）で表される。
Ａｍ ＝Ａ１＋（Ａ２−Ａ１）／Ｌ・（ｍ−Ｍ＋Ｌ） ・・・ 式（３）
【００２０】
ただし、式（３）における距離ｍは、ｍ≧（Ｍ−Ｌ）であるとする。
また、始点からの距離がｍである地点における溶接速度をＶｍとすると、Ｖｍは次の式（４）で表される。
Ｖｍ ＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）／Ｌ・（ｍ−Ｍ＋Ｌ） ・・・ 式（４）
【００２１】
ただし、式（４）における距離ｍも、ｍ≧（Ｍ−Ｌ）であるとする。
図６は、縦軸を溶接電流値および溶接速度とし、横軸を位置とし、図２の場合の溶接電流値および溶接速度の変化を示したグラフである。
【００２２】
また、図４に示すように、溶接線の始点からの距離がＬであるＮ’地点に到達する間に、溶接電流値がＡ２からＡ１へ変化するよう、随時補間させ、溶接トーチ２がＮ’地点を通過して終点に到達するまでは溶接電流をＡ１に固定してもよい。
溶接速度についても同様に、Ｎ’地点に到達する間に溶接速度がＶ２からＶ１へと変化するよう、随時補間させ、溶接トーチ２がＮ’地点を通過して終点に到達するまでは溶接速度をＶ１に固定してもよい。
【００２３】
なお、本実施例の溶接電流値に代えて、溶接電圧を制御するようにしてもよい。
【実施例３】
【００２４】
本発明の第３実施例では、図７を用いてアークセンサとの関連について説明する。
アークセンサは、ウィービング動作の振幅の端点における溶接電流値を検出し、ロボット制御装置５は、その変化により溶接線のズレを検出し、ウィービング動作軌跡の修正を行う。
しかしウィービング振幅が一定値以下の場合は、ウィービングによる溶接電流値の変化が小さいためズレ量を検出できない。
図７は、縦軸をウィービング振幅とし、横軸を位置としたグラフで、図３と同様にウィービング開始時の振幅をＸ、終了点での振幅をＹと設定した場合の例である。ここで、振幅Ｚはアークセンサにて溶接線のズレを検出可能な最小振幅値である。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚはいずれも正の実数とし、さらにＸ＞Ｙとする。
【００２５】
溶接線の終点までの距離がＬであるＮ地点までウィービング振幅をＸに固定し、Ｎ地点から終点に到達する間に、ウィービング振幅がＸからＹへと変化するよう、随時補間させる。
ウィービング振幅がＺとなる地点をＫとし、現在のウィービング振幅がＺより大きい場合（Ｋ地点より手前）は、アークセンサを有効とし、溶接トーチ２がＫ地点を通過した後はアークセンサの検出値に基づくウィービング動作軌跡の修正を行わないか、もしくはアークセンサ機能を無効とする。
本発明によると、ユーザは、アークセンサが有効に働く最小のウィービング振幅を設定さえしておけば、いつ、どの時点でアークセンサの有効／無効を切替えるかなどを詳細に設定することなく、溶接品質が向上できるという格段の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用する溶接システムの構成図
【図２】本発明によるウィービング動作を示す図
【図３】本発明によるウィービング振幅の変化を示すグラフ
【図４】本発明によるウィービング動作を示す図
【図５】本発明によるウィービング振幅の変化を示すグラフ
【図６】本発明の第２実施例による溶接電流値および溶接速度の変化を示すグラフ
【図７】本発明の第３実施例によるウィービング振幅の変化とアークセンサの機能について示すグラフ
【符号の説明】
【００２７】
１ ロボット
２ 溶接トーチ
３ ワイヤ送給装置
４ 教示装置
５ ロボット制御装置
６ ワイヤ格納部
７ 溶接電源
１０ 溶接線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗式電極を用いて隅肉溶接などを行う際に、消耗電極をウィービング動作させるロボットの制御装置および、その軌跡制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用ロボットのウィービング制御方法は、予め設定されたウィービング周波数や振幅などに従って、ウィービング開始位置から溶接終了点まで動作させていた。
また、溶接途中でウィービング動作の振幅などを変更する場合には、変更する位置を教示し、その教示位置の後方にウィービング条件を変更する命令を追加していた。
また、ウィービングの始点及び終点についてパラメータを指定して、始終点間を随時補間するという技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平３−４３９４１号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術は、始点と終点におけるウィービング動作のパラメータを設定し、始点から終点に向けてそのウィービング動作を随時補間するように経路を制御していたため、始点から終点までのウィービング動作の変化率が一定でよい場合には有効であった。しかしながら、溶接線の途中で被溶接材間のギャップ幅が急に変化するような場合には適用することができなった。
また、溶接電流値の変化に基づいて溶接線をセンシングする機能を使用する場合、ウィービング振幅が所定値以下になるとセンシングできなくなり、溶接経路を逸脱するという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、溶接線の途中からウィービング動作や溶接条件を変化させ、溶接施工継手に適応した溶接を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させるともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項５に記載の発明は、前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定する手段と、前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行う手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作することを特徴とする。
【０００９】
請求項８に記載の発明は、予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作することを特徴とする。
【００１０】
請求項１０に記載の発明は、前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定し、前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、溶接線の途中までは一定の振幅でウィービング動作をしつつ、所定の位置以降はウィービング振幅を変化させたり、所定の位置以降、ウィービング動作の終点まで各種溶接条件を補間して溶接を行ったりすることができる。
逆に溶接線の途中までは振幅を変化させながらウィービング動作をしつつ、所定の位置以降はウィービング振幅を一定にしたり、ウィービング動作の始点から所定の位置まで各種溶接条件を補間して溶接を行ったりすることができる。
このように溶接線の途中から終点までの間にウィービング動作、溶接条件を随時補間して変化させることで、被溶接材間のギャップ幅が急に変化するような場合であっても安定した溶接を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明を適用する溶接システムの構成図である。図において、ロボット１は多関節ロボットであり、各関節はサーボモータにより駆動する。ロボットの手首先端には、溶接トーチ２を備えている。溶接トーチ２には、ワイヤ格納部６に格納されるワイヤがワイヤ送給装置３を通じて送給される。
また、ロボット１はロボット制御装置５に接続されており、ロボット制御装置５には教示装置４が接続されている。操作者は、教示装置４のキーを操作することでロボット制御装置５からロボット１のサーボモータを駆動してロボット１に動作位置を教示する。
溶接電源７は、ロボット制御装置５と接続され、ロボット制御装置５からの指令により、溶接電流値、溶接電圧値、ワイヤ送給量を制御する。
【００１４】
図２に、本発明の実施例を示す。操作者は教示装置４を用いて溶接線の始点と終点を教示し、始点位置から終点位置まで直線的に軌道補間するようにロボット制御装置５に指令する。
以降の説明では、始点と終点を直線で結んだ溶接線１０（長さＭ）を基準として溶接トーチ２をウィービングさせながら溶接を行うとする。
ウィービング動作の向きは図２に示すように溶接線１０と直交する方向とし、始点におけるウィービング振幅をＸと指定する。また、終点におけるウィービング振幅をＹとする。ウィービング振幅は、終点までの距離がＬであるＮ地点までＸに固定し、溶接トーチ２がＮ地点を通過して終点に到達する間に、ＸからＹへと変化するよう随時補間させる。Ｌの値についても、予め指定しておく。こうした一連の設定についても、教示装置４を用いてロボット制御装置５に指令する。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｌ、Ｍはいずれも正の実数とする。
ロボット制御装置５は、始点および終点、ウィービング動作の方向と始点および終点における振幅、そして振幅の変化を開始する地点といったパラメータに従ってロボット１と溶接電源７に指令を出力し、溶接トーチ２による溶接を行う。
【００１５】
始点をスタートする時刻を０とし、始点から終点までの距離Ｍを、一定の溶接速度Ｖ（Ｖは正の実数）で移動する場合、Ｎ地点には次の式（１）にて表される時刻ｔＮに到達する。
ｔＮ＝（Ｍ−Ｌ）／Ｖ ・・・ 式（１）
【００１６】
時刻ｔＮ以後は、距離Ｌを移動する間にウィービング振幅をＸからＹへと変化させるので、時刻ｔにおけるウィービング振幅をＷ（ｔ）とすると、Ｗ（ｔ）は次の式（２）で表される。
Ｗ（ｔ）＝Ｘ＋｛（Ｙ−Ｘ）／Ｌ・Ｖ・（ｔ−ｔＮ）｝ ・・・ 式（２）
【００１７】
ただし、式（２）における時刻ｔは、ｔ≧ｔＮであるとする。
図３は、縦軸をウィービング振幅、横軸を位置とし、図２の場合のウィービング振幅の変化を示したグラフである。
【００１８】
また、図２とは逆に、始点から所定の距離に達するまではウィービング振幅を随時補間させ、その後は終点までウィービング振幅を固定することも可能である。
図４はそのようなウィービング動作を示す図である。始点におけるウィービング振幅をＹとし、終点におけるウィービング振幅をＸとしている。ウィービング振幅は、始点からの距離がＬであるＮ’地点に到達する間にＹからＸへと変化するよう随時補間させ、溶接トーチ２がＮ’地点を通過して終点に到達するまではＸに固定する。
図５は、縦軸をウィービング振幅、横軸を位置とし、図４の場合のウィービング振幅の変化を示したグラフである。
【実施例２】
【００１９】
本発明の第２実施例を図６を用いて説明する。
溶接線の終点までの距離がＬであるＮ地点までは溶接電流をＡ１に固定し、溶接トーチ２がＮ地点から終点に到達する間に、溶接電流値がＡ１からＡ２へ変化するよう、随時補間させる。また、同様にＮ地点までは溶接速度をＶ１に固定し、溶接トーチ２がＮ地点を通過して終点に到達する間に、溶接速度がＶ１からＶ２へと変化するよう、随時補間させる。ここで、Ａ１、Ａ２、Ｖ１、Ｖ２はいずれも正の実数とする。
始点からの距離がｍ（ｍは正の実数）である地点における溶接電流値をＡｍとすると、Ａｍは次の式（３）で表される。
Ａｍ ＝Ａ１＋（Ａ２−Ａ１）／Ｌ・（ｍ−Ｍ＋Ｌ） ・・・ 式（３）
【００２０】
ただし、式（３）における距離ｍは、ｍ≧（Ｍ−Ｌ）であるとする。
また、始点からの距離がｍである地点における溶接速度をＶｍとすると、Ｖｍは次の式（４）で表される。
Ｖｍ ＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）／Ｌ・（ｍ−Ｍ＋Ｌ） ・・・ 式（４）
【００２１】
ただし、式（４）における距離ｍも、ｍ≧（Ｍ−Ｌ）であるとする。
図６は、縦軸を溶接電流値および溶接速度とし、横軸を位置とし、図２の場合の溶接電流値および溶接速度の変化を示したグラフである。
【００２２】
また、図４に示すように、溶接線の始点からの距離がＬであるＮ’地点に到達する間に、溶接電流値がＡ２からＡ１へ変化するよう、随時補間させ、溶接トーチ２がＮ’地点を通過して終点に到達するまでは溶接電流をＡ１に固定してもよい。
溶接速度についても同様に、Ｎ’地点に到達する間に溶接速度がＶ２からＶ１へと変化するよう、随時補間させ、溶接トーチ２がＮ’地点を通過して終点に到達するまでは溶接速度をＶ１に固定してもよい。
【００２３】
なお、本実施例の溶接電流値に代えて、溶接電圧を制御するようにしてもよい。
【実施例３】
【００２４】
本発明の第３実施例では、図７を用いてアークセンサとの関連について説明する。
アークセンサは、ウィービング動作の振幅の端点における溶接電流値を検出し、ロボット制御装置５は、その変化により溶接線のズレを検出し、ウィービング動作軌跡の修正を行う。
しかしウィービング振幅が一定値以下の場合は、ウィービングによる溶接電流値の変化が小さいためズレ量を検出できない。
図７は、縦軸をウィービング振幅とし、横軸を位置としたグラフで、図３と同様にウィービング開始時の振幅をＸ、終了点での振幅をＹと設定した場合の例である。ここで、振幅Ｚはアークセンサにて溶接線のズレを検出可能な最小振幅値である。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚはいずれも正の実数とし、さらにＸ＞Ｙとする。
【００２５】
溶接線の終点までの距離がＬであるＮ地点までウィービング振幅をＸに固定し、Ｎ地点から終点に到達する間に、ウィービング振幅がＸからＹへと変化するよう、随時補間させる。
ウィービング振幅がＺとなる地点をＫとし、現在のウィービング振幅がＺより大きい場合（Ｋ地点より手前）は、アークセンサを有効とし、溶接トーチ２がＫ地点を通過した後はアークセンサの検出値に基づくウィービング動作軌跡の修正を行わないか、もしくはアークセンサ機能を無効とする。
本発明によると、ユーザは、アークセンサが有効に働く最小のウィービング振幅を設定さえしておけば、いつ、どの時点でアークセンサの有効／無効を切替えるかなどを詳細に設定することなく、溶接品質が向上できるという格段の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用する溶接システムの構成図
【図２】本発明によるウィービング動作を示す図
【図３】本発明によるウィービング振幅の変化を示すグラフ
【図４】本発明によるウィービング動作を示す図
【図５】本発明によるウィービング振幅の変化を示すグラフ
【図６】本発明の第２実施例による溶接電流値および溶接速度の変化を示すグラフ
【図７】本発明の第３実施例によるウィービング振幅の変化とアークセンサの機能について示すグラフ
【符号の説明】
【００２７】
１ ロボット
２ 溶接トーチ
３ ワイヤ送給装置
４ 教示装置
５ ロボット制御装置
６ ワイヤ格納部
７ 溶接電源
１０ 溶接線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項２】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロボットの制御装置。
【請求項３】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させるともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項４】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のロボットの制御装置。
【請求項５】
前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行う手段を備えることを特徴とする請求項１または３に記載のロボットの制御装置。
【請求項６】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定し、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作することを特徴とするロボットの軌跡制御方法。
【請求項７】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作することを特徴とする請求項６に記載のロボットの軌跡制御方法。
【請求項８】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定し、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作することを特徴とするロボットの軌跡制御方法。
【請求項９】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作することを特徴とする請求項８に記載のロボットの軌跡制御方法。
【請求項１０】
前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定し、前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行うことを特徴とする請求項６または８に記載のロボットの軌跡制御方法。
【請求項１】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項２】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロボットの制御装置。
【請求項３】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの制御装置において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作させるともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項４】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作させるとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作させる手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のロボットの制御装置。
【請求項５】
前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定する手段と、
前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行う手段を備えることを特徴とする請求項１または３に記載のロボットの制御装置。
【請求項６】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記終点から所定距離離れた点とを指定し、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作することを特徴とするロボットの軌跡制御方法。
【請求項７】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値でウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作することを特徴とする請求項６に記載のロボットの軌跡制御方法。
【請求項８】
予め教示された始点と終点を結ぶ溶接線上に沿ってウィービング動作をしながら進行して溶接を行うロボットの軌跡制御方法において、
前記教示時に、前記ウィービング動作の方向と、前記始点における前記ウィービング動作の第１の振幅および前記終点における前記ウィービング動作の第２の振幅と、前記溶接線上に存在し前記始点から所定距離離れた点とを指定し、
前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の振幅から前記第２の振幅へ振幅を補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の振幅でウィービング動作することを特徴とするロボットの軌跡制御方法。
【請求項９】
溶接電流値、溶接電圧値および溶接速度のうちいずれか１つ以上について、それぞれ前記始点における第１の値と、前記終点における第２の値とを指定し、前記ロボットが前記始点から前記指定点に到達するまでは前記第１の値から前記第２の値へと補間しつつウィービング動作するとともに、前記指定点から前記終点に到達するまでは、前記第２の値でウィービング動作することを特徴とする請求項８に記載のロボットの軌跡制御方法。
【請求項１０】
前記教示時に、前記ウィービング動作の第３の振幅を指定し、前記ロボットが前記始点から前記終点に達するまでの間、前記ウィービング動作の振幅と前記第３の振幅とを比較して、前記ウィービング動作の振幅が前記第３の振幅より大きい場合は、前記振幅の端点における溶接電流値の変化を検出し、前記溶接電流値の変化に基づいて軌跡修正を行うことを特徴とする請求項６または８に記載のロボットの軌跡制御方法。
【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２００７−２７５９６９（Ｐ２００７−２７５９６９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０８４８６（Ｐ２００６−１０８４８６）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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