溶接ロボットシステム
【課題】マニピュレータの溶接姿勢の変化によって変動する溶接ワイヤ送給速度をリアルタイムに最適制御する場合、フィードバック制御では大きな変化に対応できない。
【解決手段】
システムコントロール部１０ａは、異常値であるワイヤ送給速度を判定すると共に、異常値となったときの溶接トーチ１３の速度指令値と異常値とに基づいて移動距離毎の補正データを作成する。ワイヤ送給制御装置３０は作業プログラムを実行する際、溶接トーチ１３の移動距離と、並びに速度指令値と補正データに基づいてワイヤ送給装置１６をフィードフォワード制御する。溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果を得ることができる。
【解決手段】
システムコントロール部１０ａは、異常値であるワイヤ送給速度を判定すると共に、異常値となったときの溶接トーチ１３の速度指令値と異常値とに基づいて移動距離毎の補正データを作成する。ワイヤ送給制御装置３０は作業プログラムを実行する際、溶接トーチ１３の移動距離と、並びに速度指令値と補正データに基づいてワイヤ送給装置１６をフィードフォワード制御する。溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式の一般的なアーク溶接ロボットシステムでは、溶接ワイヤの送給経路には、少なくとも１箇所以上でガイドケーブル（コンジットケーブル）が使用されている。すなわち、一般的なアーク溶接ロボットシステムでは、ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤは、マニピュレータに取り付けたワイヤ送給装置までガイドケーブル（コンジットケーブル）によって案内される。さらに、マニピュレータの先端に設けられた溶接トーチまでは、前記ワイヤ送給装置によってガイドケーブル（トーチケーブル）にガイドされて送給される。この前記ガイドケーブルは、マニピュレータの姿勢に応じて柔軟に曲がり、送給経路を確保するようにしている。溶接ワイヤの送給にかかる負荷は、このガイドケーブルの曲がり方によって変動するため、溶接ワイヤの送給が図６に示すように乱れることがある。図６において、縦軸はワイヤ送給速度、横軸は溶接トーチの移動距離を表している。
【０００３】
現在の技術では、フィードバック制御によってこの変動を抑制することで、安定した溶接を実現している。
例えば、安定した溶接を行うために、特許文献１及び特許文献３では、光学センサで溶融池を解析し、溶接制御部へフィードバックして溶接条件を補正することが行われている。特許文献１では、さらに、光学センサで溶接部の仮付けビードを検出することで溶接条件の変更タイミングをフィードフォワード制御で行うようにしている。
【０００４】
又、特許文献２では、ウィービング動作による溶接電流の変化で観測したデータを溶接制御系へフィードバックし、溶接条件を補正するようにしている。
又、特許文献４では、光学センサで溶接ワイヤの送給速度をモニタし、測定結果を溶接制御部へフィードバックすることで溶接条件を補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９５９７７号公報
【特許文献２】特開２００９−１８３９７６号公報
【特許文献３】特開平０９−２２５６４０号公報
【特許文献４】特開平０９−２８５８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記のフィードバック制御では、負荷の変動を検出してから一定の目標値に収束するように操作を行うことで、負荷の変動を抑制する。このため、急に大きな変化が起きた場合は収束が遅い問題がある。
【０００７】
溶接ワイヤの送給の場合、マニピュレータの溶接姿勢の変化によってガイドケーブルの曲がり方が大きく変わる場合などは、溶接ワイヤの送給負荷が大きく変化する。この時、図６のように溶接ワイヤのワイヤ送給速度が乱れ、溶接に悪影響を与える。
【０００８】
しかし、特許文献１乃至特許文献４のフィードバック制御では、前述のように大きな変化には対応できない問題がある。
又、特許文献１はフィードバック制御に加えて、光学センサの情報を元に溶接条件の変更をフィードフォワード制御で行っているが、このフィードバック制御では光学センサで検出できるものに限定される。
【０００９】
本発明の目的は、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる溶接ロボットシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値と前記異常値に基づいて補正データを作成する補正データ作成手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステムを要旨としている。
【００１１】
請求項２の発明は、溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値に対する補正データを入力する補正データ入力手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステムを要旨としている。
【００１２】
請求項３の発明は、求項１又は請求項２において、前記時間軸に関連した指標が、溶接経過時間又は溶接トーチの移動距離であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記溶接トーチに、速度検出手段を内蔵したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１及び請求項２の発明によれば、溶接ワイヤの送給状態をモニタし、モニタ結果に基づいてフィードフォワード制御を行うことによって、ワイヤ送給の乱れを未然に防止でき、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる効果を奏する。
【００１４】
請求項３の発明によれば、時間軸に関連する指標として、溶接経過時間又は溶接トーチの移動距離を利用することにより、適切なフィードフォワード制御を行うことができる。
請求項４の発明は溶接トーチにワイヤ送給手段に内蔵していることにより送給経路内の溶接ワイヤのたわみによる誤差を減らし、ワイヤ送給速度の測定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明を具体化した第１実施形態の溶接ロボットシステムの概略図、（ｂ）は溶接ロボットシステムの電気ブロック図。
【図２】同じく溶接ロボットシステムの機能ブロック図。
【図３】ワイヤ送給速度の指令値と実測値の説明図。
【図４】ワイヤ送給速度の前回実測値と補正後指令値の説明図。
【図５】ワイヤ送給速度の補正後の送給速度、補正後指令値、前回実測値の説明図。
【図６】ワイヤ送給速度の実測値の説明図。
【図７】第２実施形態の溶接ロボットシステムの電気ブロック図。
【図８】第２実施形態の溶接ロボットシステムの機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した溶接ロボットシステムの第１実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
溶接ロボットシステムは、ロボット制御手段としてのロボット制御装置１０と、ロボット制御装置１０により制御されるマニピュレータ１１と、ロボット制御装置１０に通信ケーブルＬを介して接続された溶接電源装置１７とを備えている。
【００１７】
マニピュレータ１１は、ベース部材１１ａと、それに複数の軸を介して連結された複数のアーム１１ｂと、各アーム１１ｂを駆動する図示しない駆動モータとによって構成されている。マニピュレータ１１に設けられた手首部１２の先端には、溶接トーチ１３が取付けられている。
【００１８】
ワイヤ供給源としてのワイヤリール１４に巻かれた溶接ワイヤＷ（図１（ｂ）参照は、ガイドケーブルとしてのコンジットケーブル１５に挿通されてマニピュレータ１１のショルダー部に取付けられたワイヤ送給手段としてのワイヤ送給装置１６によって溶接トーチ１３に送給される。
【００１９】
溶接ワイヤＷはワイヤリール１４からワイヤ送給装置１６までは、コンジットケーブル１５によってガイドされ、ワイヤ送給装置１６から溶接トーチ１３までは、ガイドケーブルとしてのトーチケーブル１８によってガイドされて送給される。そして、溶接電源装置１７からトーチケーブル１８を介して溶接トーチ１３に電力が供給される。
【００２０】
次に、溶接ロボットシステムの電気的構成を図１（ｂ）を参照して説明する。
ロボット制御装置１０は、ＣＰＵからなるシステムコントロール部１０ａ、マニピュレータ１１の溶接トーチ１３が溶接を行うための作業プログラムを格納する作業プログラム記憶部１０ｂ、マニピュレータ１１を制御するモーション制御部１０ｃ、溶接制御部１０ｄ、溶接電源装置１７と通信するための溶接電源インターフェイス１０ｅ及び記憶部１０ｆを備えている。作業プログラム記憶部１０ｂは例えば、ハードディスク等の書き込み読出し可能な記憶装置により構成されている。前記記憶部１０ｆは記憶手段に相当する。
【００２１】
システムコントロール部１０ａは、判定手段及び補正データ作成手段に相当する。
ティーチペンダント１９は、ロボット制御装置１０に接続されるとともに、表示装置、キー、押しボタン等を備え、ティーチングデータを入力する。前記ティーチングデータ（教示データ）は、前記作業プログラムの作成に使用される。又、溶接作業を行わせるための作業経路上の教示点（教示データ）は、前記作業プログラムを構成する各ステップ毎に記述される。又、各教示点で定める溶接区間では、各種溶接条件が前記ティーチペンダント１９により入力され或いは設定される。
【００２２】
すなわち、溶接区間毎に、溶接開始条件が教示データとして記憶部１０ｆに格納されている。溶接条件である溶接開始条件には、例えば、溶接区間毎に設定入力される速度指令値（目標値）としてのワイヤ送給速度等の条件が含まれている。溶接開始条件は、当該の溶接区間において行われる溶接を、適切に行うための溶接条件である。
【００２３】
前記モーション制御部１０ｃは、溶接区間毎に、教示された前記溶接開始条件である溶接速度となるように、前記作業プログラムに従ってマニピュレータ１１を制御する。
溶接電源装置１７は、ロボット制御装置１０の溶接電源インターフェイス１０ｅと通信を行う制御装置インターフェイス１７ａと、ＲＡＭ１７ｂ、電力増幅器２０を制御する溶接条件制御部１７ｃを備える。
【００２４】
ロボット制御装置１０には、外部機器としてパーソナルコンピュータ４０が接続されている。又、パーソナルコンピュータ４０には、キーボード４２が接続されている。
電力増幅器２０はＣＰＵからなる溶接条件制御部１７ｃにより制御されて溶接電流を溶接トーチ１３へ供給する。ＲＡＭ１７ｂは、電源断時にもデータが消失しないようにバックアップ機能を備えている。
【００２５】
又、溶接電源装置１７にはワイヤ送給制御手段としてのワイヤ送給制御装置３０が内蔵されている。溶接電源装置１７の溶接条件制御部１７ｃは、溶接区間毎に、その溶接区間の前記溶接開始条件であるワイヤ送給速度に応じた速度指令値をワイヤ送給制御装置３０へ出力する。ワイヤ送給制御装置３０はこの速度指令値に基づいて後述するワイヤ送給装置１６のモータ２２を回転制御する。
【００２６】
ワイヤ送給装置１６は、駆動ロール２４と加圧ロール２６を備えている。加圧ロール２６は図示しないバネにより駆動ロール２４側へ常時付勢されて溶接ワイヤＷを両ロールに挟み込み、その摩擦力で溶接ワイヤＷをはさんでワイヤリール１４から引っ張り出すようにされている。駆動ロール２４は駆動源としてのモータ２２にて回転駆動される。
【００２７】
モータ２２は、エンコーダ２３付サーボモータで構成されている。そして、ワイヤ送給制御装置３０は、前記エンコーダ２３からの速度検出信号を入力する。又、ワイヤ送給制御装置３０は、モータ２２のモータ電流を検出することにより、送給負荷を監視する。前記エンコーダ２３は、速度検出手段に相当する。
【００２８】
（第１実施形態の作用）
次に、アーク溶接ロボットシステムの作用を説明する。
まず、オペレータは、前記ティーチペンダント１９を使用して、前記教示データを入力して溶接を行うための作業プログラムを作成しておく。又、後述する補正データの作成のために、ワイヤ送給速度の異常値の判定のための閾値、及び、サンプリングデータを異常判定から除外する不感時間Ｔを入力して記憶部１０ｆに格納しておく。
【００２９】
次に、オペレータは、前記作業プログラムに従って、マニピュレータ１１を実稼働させる。このマニピュレータ１１の実稼働中、ロボット制御装置１０は、溶接状況をモニタし、下記の補正データを作成する。
【００３０】
なお、溶接状況のモニタは、溶接ワイヤＷのワイヤ送給速度及び溶接トーチの移動距離の取得により行われる。移動距離は、ワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標に相当する。
【００３１】
前記ワイヤ送給速度は、ワイヤ送給装置１６におけるモータ２２のエンコーダ２３からの速度検出信号に基づいてワイヤ送給制御装置３０により所定のサンプリング周期でサンプリングされて算出される。そして、その算出結果がロボット制御装置１０に送信されることにより、ロボット制御装置１０が受信（取得）する。又、溶接トーチ１３の移動距離は、システムコントロール部１０ａが、作業プログラムによりマニピュレータ１１が稼働する間において、溶接トーチ１３が溶接開始時点からの経過時間と溶接中の教示点間の移動速度を乗算することにより、得られる。そして、その時々に取得したワイヤ送給速度は、溶接中の履歴（履歴データ）として記憶部１０ｆに記憶されるとともに、溶接トーチの移動距離も、その時々に取得したワイヤ送給速度と関連付けされて記憶部１０ｆに記憶される。
【００３２】
個々に取得されたワイヤ送給速度に対して、システムコントロール部１０ａは、ワイヤ送給速度の異常値の判定のための閾値を使用して、ワイヤ送給速度の異常値を判定する（図３参照）。なお、閾値による異常値の判定としては、閾値を速度指令値（目標値）と同じにしてもよい。この場合は、速度指令値と同一でない場合には異常値と判定する。或いは、若干幅のある、例えば速度指令値を基準値として±数％以内の変動を許容する幅のある範囲（以下、基準値を挟んだ±数％以内の変動を許容する範囲を近似範囲という）を閾値とし、この幅のある閾値の下限値未満の場合、或いは上限値を超えた場合に、異常値と判定するようにしてもよい。
【００３３】
本実施形態では、閾値を幅のないものとし、速度指令値（目標値）と同じとしている。
図３は、閾値を速度指令値と同じにした場合を図示している。なお、補正データが作成されていない以前の速度指令値を、説明の便宜上、補正前速度指令値ということがある。従って、システムコントロール部１０ａは、異常値と判定されたワイヤ送給速度と、その異常値と判定されたワイヤ送給速度が出た時の移動距離とは関連付けされている。
【００３４】
そして、システムコントロール部１０ａは、前記異常値と判定された速度指令値を補正する補正データを作成する。この補正データは、ワイヤ送給速度の速度指令値（目標値）と異常と判定されたワイヤ送給速度（実測値）の差分から得られる。
【００３５】
システムコントロール部１０ａは、算出して得られたこの補正データを、前記異常値であるワイヤ送給速度と関連付けされた移動距離と関連付けて記憶部１０ｆに記憶する。
図４は、速度指令値（補正前速度指令値）に前記補正データを合算した場合の補正後速度指令値と、前回測定したワイヤ送給速度（前回実測値）との関係を示している。
【００３６】
次回には、オペレータは、前記補正データを記憶部１０ｆに記憶させた状態で、作業プログラムに従って、マニピュレータ１１を実稼働させる。次回では、システムコントロール部１０ａは、溶接開始後は、溶接トーチの移動距離をモニタし、その移動距離に関連付けされた補正データがある場合は、補正データを記憶部１０ｆから読み出して、作業プログラムの補正前速度指令値に合算して、補正後速度指令値を生成し、その補正後速度指令値を溶接電源装置１７に送信する。溶接電源装置１７のワイヤ送給制御装置３０は、エンコーダ２３からの速度検出信号に基づく値を前記補正後速度指令値にフィードバックしてワイヤ送給装置１６を駆動制御する（図２参照）。
【００３７】
図５は、補正後速度指令値により得られた補正後のワイヤ送給速度、補正後速度指令値、及び前回実測値（前回のワイヤ送給速度）の関係を示している。
上記のようにして、次回以後に作業プログラムを実行する場合は、補正データを使用してフィードフォワード制御が行われる。
【００３８】
このため、マニピュレータの溶接姿勢の変化によってガイドケーブル（コンジットケーブル１５、トーチケーブル１８）の曲がり方が大きく変わる場合などは、溶接ワイヤＷの送給負荷が大きく変化するが、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる。
【００３９】
本実施形態では、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のアーク溶接ロボットシステムは、溶接ワイヤＷのワイヤ送給速度を検出するエンコーダ２３（速度検出手段）と、エンコーダ２３（速度検出手段）が検出したワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の溶接トーチ１３の移動距離（時間軸に関連した指標）とを関連付けして記憶する記憶部１０ｆ（記憶手段）を有する。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａは、ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段とするとともに、異常値と判定されたワイヤ送給速度と関連付けされた溶接トーチ１３の移動距離（時間軸に関連した指標）におけるワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）の速度指令値と前記異常値に基づいて補正データを作成する補正データ作成手段としている。そして、ワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）は、作業プログラムを実行する際は、異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた溶接トーチ１３の移動距離、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいてワイヤ送給装置１６をフィードフォワード制御する。
【００４０】
この結果、溶接ワイヤの送給状態をモニタし、モニタ結果を基づいてフィードフォワード制御を行うことによって、ワイヤ送給の乱れを未然に防止でき、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる。
【００４１】
（２） 本実施形態のアーク溶接ロボットシステムでは、時間軸に関連した指標として、溶接トーチ１３の移動距離としている。すなわち、指標を溶接開始からの溶接トーチ１３の移動距離とすることによ、溶接トーチ１３の移動距離をモニタするだけで、フィードフォワード制御を行う際の、補正データを適時に使用することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のアーク溶接ロボットシステムを図７及び図８を参照して説明する。なお、第２実施形態のアーク溶接ロボットシステムは、第１実施形態のアーク溶接ロボットシステムとは、図７に示すように補正データを自動作成する代わりにパーソナルコンピュータ４０のキーボード４２を使用して補正データをオペレータが入力するところが異なっている。キーボード４２は、補正データ入力手段に相当する。
【００４３】
この場合、オペレータが、異常値と判定された速度指令値を補正する補正データを作成する。この補正データは、ワイヤ送給速度の速度指令値（目標値）と異常と判定されたワイヤ送給速度（実測値）の差分から得る。
【００４４】
パーソナルコンピュータ４０に入力された補正データは、異常値であるワイヤ送給速度と関連付けされた移動距離と関連付けして記憶部１０ｆに記憶する。
又、本実施形態では、モータ２２のエンコーダ２３を省略して、溶接トーチ１３内に、一対の加圧ロール５０，５２が内蔵されている。両加圧ロール５０，５２は図示しないバネにより溶接ワイヤＷを常時挟み込みするとともに、ワイヤ送給装置１６の送給により、溶接ワイヤＷをガイドするようにして溶接ワイヤＷの移動に応じて回転する。両加圧ロール５０には速度検出手段としてのエンコーダ５４が設けられて、ワイヤ送給制御装置３０は、エンコーダ５４からの溶接ワイヤＷの速度検出信号を入力する。
【００４５】
他の構成は、第１実施形態と同様である。
第２実施形態の作用では、補正データが、外部機器であるパーソナルコンピュータ４０に入力されて、入力された補正データをロボット制御装置１０の記憶部１０ｆに格納するところとエンコーダが溶接トーチ１３に内蔵されているところが第１実施形態と異なっている。
【００４６】
（第２実施形態の作用）
上記のように補正データを、パーソナルコンピュータ４０からロボット制御装置１０の記憶部１０ｆに格納した後、再び作業プログラムに従って、オペレータは、マニピュレータ１１を実稼働させる。この場合、システムコントロール部１０ａは、溶接開始後は、溶接トーチの移動距離をモニタし、その移動距離に関連付けされた補正データがある場合は、補正データを記憶部１０ｆから読み出して、作業プログラムの補正前速度指令値に合算して、補正後速度指令値を生成し、その補正後速度指令値を溶接電源装置１７に送信する。溶接電源装置１７のワイヤ送給制御装置３０は、エンコーダ５４からの速度検出信号に基づく値を前記補正後速度指令値にフィードバックしてワイヤ送給装置１６を駆動制御する（図８参照）。
【００４７】
第２実施形態では、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のアーク溶接ロボットシステムは、溶接ワイヤＷのワイヤ送給速度を検出するエンコーダ５４（速度検出手段）と、エンコーダ５４（速度検出手段）が検出したワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の溶接トーチ１３の移動距離（時間軸に関連した指標）とを関連付けして記憶する記憶部１０ｆ（記憶手段）を有する。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａはワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する（判定手段）として機能する。又、パーソナルコンピュータ４０のキーボード４２は補正データ入力手段として、異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた指標におけるワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）の速度指令値と異常値に基づいて補正データを入力する。
【００４８】
そして、ワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）は、作業プログラムを実行する際は、異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた溶接トーチ１３の移動距離、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいてワイヤ送給装置１６をフィードフォワード制御する。この結果、本実施形態によれば、溶接ワイヤの送給状態をモニタし、モニタ結果に基づいてフィードフォワード制御を行うことによって、ワイヤ送給の乱れを未然に防止でき、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる。
【００４９】
（２） 又、本実施形態では、溶接トーチ１３に、エンコーダ５４（速度検出手段）を内蔵する。この結果、本実施形態によれば、溶接トーチ１３にエンコーダ５４に内蔵していることにより送給経路内の溶接ワイヤＷのたわみによる誤差を減らし、ワイヤ送給速度の測定精度を高めることができる。
【００５０】
本発明は、前記実施形態に限定するものではなく、下記のように変更してもよい。
・ 前記実施形態では、ワイヤ送給速度の異常値の判定は、閾値を使用して判定したが、例えば、スミルノフ・グラブス検定等の統計的方法により行っても良い。
【００５１】
・ 前記各実施形態では、移動距離は、ワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標にしたが、前記指標を溶接開始からの溶接経過時間としてもよい。
・ 前記各実施形態では、ワイヤ送給速度の速度指令値（目標値）を閾値として異常値判定を行ったが、検出した実ワイヤ送給速度の所定の時間毎の移動平均を閾値とし、或いは前記平均値を中心とした近似範囲を超えた場合（近似幅の上限値を超える場合と、下限値未満の場合を含む）に異常値判定を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ロボット制御装置、
１０ａ…システムコントロール部（補正データ作成手段、判定手段）、
１０ｆ…記憶部（記憶手段）、１１…マニピュレータ、１３…溶接トーチ、
１６…ワイヤ送給装置、１７…溶接電源装置、
２３…エンコーダ（速度検出手段）、
３０…ワイヤ送給制御装置（ワイヤ送給制御手段）、
４０…パーソナルコンピュータ、
４２…キーボード（補正データ入力手段）、
５４…エンコーダ（速度検出手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式の一般的なアーク溶接ロボットシステムでは、溶接ワイヤの送給経路には、少なくとも１箇所以上でガイドケーブル（コンジットケーブル）が使用されている。すなわち、一般的なアーク溶接ロボットシステムでは、ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤは、マニピュレータに取り付けたワイヤ送給装置までガイドケーブル（コンジットケーブル）によって案内される。さらに、マニピュレータの先端に設けられた溶接トーチまでは、前記ワイヤ送給装置によってガイドケーブル（トーチケーブル）にガイドされて送給される。この前記ガイドケーブルは、マニピュレータの姿勢に応じて柔軟に曲がり、送給経路を確保するようにしている。溶接ワイヤの送給にかかる負荷は、このガイドケーブルの曲がり方によって変動するため、溶接ワイヤの送給が図６に示すように乱れることがある。図６において、縦軸はワイヤ送給速度、横軸は溶接トーチの移動距離を表している。
【０００３】
現在の技術では、フィードバック制御によってこの変動を抑制することで、安定した溶接を実現している。
例えば、安定した溶接を行うために、特許文献１及び特許文献３では、光学センサで溶融池を解析し、溶接制御部へフィードバックして溶接条件を補正することが行われている。特許文献１では、さらに、光学センサで溶接部の仮付けビードを検出することで溶接条件の変更タイミングをフィードフォワード制御で行うようにしている。
【０００４】
又、特許文献２では、ウィービング動作による溶接電流の変化で観測したデータを溶接制御系へフィードバックし、溶接条件を補正するようにしている。
又、特許文献４では、光学センサで溶接ワイヤの送給速度をモニタし、測定結果を溶接制御部へフィードバックすることで溶接条件を補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９５９７７号公報
【特許文献２】特開２００９−１８３９７６号公報
【特許文献３】特開平０９−２２５６４０号公報
【特許文献４】特開平０９−２８５８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記のフィードバック制御では、負荷の変動を検出してから一定の目標値に収束するように操作を行うことで、負荷の変動を抑制する。このため、急に大きな変化が起きた場合は収束が遅い問題がある。
【０００７】
溶接ワイヤの送給の場合、マニピュレータの溶接姿勢の変化によってガイドケーブルの曲がり方が大きく変わる場合などは、溶接ワイヤの送給負荷が大きく変化する。この時、図６のように溶接ワイヤのワイヤ送給速度が乱れ、溶接に悪影響を与える。
【０００８】
しかし、特許文献１乃至特許文献４のフィードバック制御では、前述のように大きな変化には対応できない問題がある。
又、特許文献１はフィードバック制御に加えて、光学センサの情報を元に溶接条件の変更をフィードフォワード制御で行っているが、このフィードバック制御では光学センサで検出できるものに限定される。
【０００９】
本発明の目的は、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる溶接ロボットシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値と前記異常値に基づいて補正データを作成する補正データ作成手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステムを要旨としている。
【００１１】
請求項２の発明は、溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値に対する補正データを入力する補正データ入力手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステムを要旨としている。
【００１２】
請求項３の発明は、求項１又は請求項２において、前記時間軸に関連した指標が、溶接経過時間又は溶接トーチの移動距離であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記溶接トーチに、速度検出手段を内蔵したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１及び請求項２の発明によれば、溶接ワイヤの送給状態をモニタし、モニタ結果に基づいてフィードフォワード制御を行うことによって、ワイヤ送給の乱れを未然に防止でき、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる効果を奏する。
【００１４】
請求項３の発明によれば、時間軸に関連する指標として、溶接経過時間又は溶接トーチの移動距離を利用することにより、適切なフィードフォワード制御を行うことができる。
請求項４の発明は溶接トーチにワイヤ送給手段に内蔵していることにより送給経路内の溶接ワイヤのたわみによる誤差を減らし、ワイヤ送給速度の測定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明を具体化した第１実施形態の溶接ロボットシステムの概略図、（ｂ）は溶接ロボットシステムの電気ブロック図。
【図２】同じく溶接ロボットシステムの機能ブロック図。
【図３】ワイヤ送給速度の指令値と実測値の説明図。
【図４】ワイヤ送給速度の前回実測値と補正後指令値の説明図。
【図５】ワイヤ送給速度の補正後の送給速度、補正後指令値、前回実測値の説明図。
【図６】ワイヤ送給速度の実測値の説明図。
【図７】第２実施形態の溶接ロボットシステムの電気ブロック図。
【図８】第２実施形態の溶接ロボットシステムの機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した溶接ロボットシステムの第１実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
溶接ロボットシステムは、ロボット制御手段としてのロボット制御装置１０と、ロボット制御装置１０により制御されるマニピュレータ１１と、ロボット制御装置１０に通信ケーブルＬを介して接続された溶接電源装置１７とを備えている。
【００１７】
マニピュレータ１１は、ベース部材１１ａと、それに複数の軸を介して連結された複数のアーム１１ｂと、各アーム１１ｂを駆動する図示しない駆動モータとによって構成されている。マニピュレータ１１に設けられた手首部１２の先端には、溶接トーチ１３が取付けられている。
【００１８】
ワイヤ供給源としてのワイヤリール１４に巻かれた溶接ワイヤＷ（図１（ｂ）参照は、ガイドケーブルとしてのコンジットケーブル１５に挿通されてマニピュレータ１１のショルダー部に取付けられたワイヤ送給手段としてのワイヤ送給装置１６によって溶接トーチ１３に送給される。
【００１９】
溶接ワイヤＷはワイヤリール１４からワイヤ送給装置１６までは、コンジットケーブル１５によってガイドされ、ワイヤ送給装置１６から溶接トーチ１３までは、ガイドケーブルとしてのトーチケーブル１８によってガイドされて送給される。そして、溶接電源装置１７からトーチケーブル１８を介して溶接トーチ１３に電力が供給される。
【００２０】
次に、溶接ロボットシステムの電気的構成を図１（ｂ）を参照して説明する。
ロボット制御装置１０は、ＣＰＵからなるシステムコントロール部１０ａ、マニピュレータ１１の溶接トーチ１３が溶接を行うための作業プログラムを格納する作業プログラム記憶部１０ｂ、マニピュレータ１１を制御するモーション制御部１０ｃ、溶接制御部１０ｄ、溶接電源装置１７と通信するための溶接電源インターフェイス１０ｅ及び記憶部１０ｆを備えている。作業プログラム記憶部１０ｂは例えば、ハードディスク等の書き込み読出し可能な記憶装置により構成されている。前記記憶部１０ｆは記憶手段に相当する。
【００２１】
システムコントロール部１０ａは、判定手段及び補正データ作成手段に相当する。
ティーチペンダント１９は、ロボット制御装置１０に接続されるとともに、表示装置、キー、押しボタン等を備え、ティーチングデータを入力する。前記ティーチングデータ（教示データ）は、前記作業プログラムの作成に使用される。又、溶接作業を行わせるための作業経路上の教示点（教示データ）は、前記作業プログラムを構成する各ステップ毎に記述される。又、各教示点で定める溶接区間では、各種溶接条件が前記ティーチペンダント１９により入力され或いは設定される。
【００２２】
すなわち、溶接区間毎に、溶接開始条件が教示データとして記憶部１０ｆに格納されている。溶接条件である溶接開始条件には、例えば、溶接区間毎に設定入力される速度指令値（目標値）としてのワイヤ送給速度等の条件が含まれている。溶接開始条件は、当該の溶接区間において行われる溶接を、適切に行うための溶接条件である。
【００２３】
前記モーション制御部１０ｃは、溶接区間毎に、教示された前記溶接開始条件である溶接速度となるように、前記作業プログラムに従ってマニピュレータ１１を制御する。
溶接電源装置１７は、ロボット制御装置１０の溶接電源インターフェイス１０ｅと通信を行う制御装置インターフェイス１７ａと、ＲＡＭ１７ｂ、電力増幅器２０を制御する溶接条件制御部１７ｃを備える。
【００２４】
ロボット制御装置１０には、外部機器としてパーソナルコンピュータ４０が接続されている。又、パーソナルコンピュータ４０には、キーボード４２が接続されている。
電力増幅器２０はＣＰＵからなる溶接条件制御部１７ｃにより制御されて溶接電流を溶接トーチ１３へ供給する。ＲＡＭ１７ｂは、電源断時にもデータが消失しないようにバックアップ機能を備えている。
【００２５】
又、溶接電源装置１７にはワイヤ送給制御手段としてのワイヤ送給制御装置３０が内蔵されている。溶接電源装置１７の溶接条件制御部１７ｃは、溶接区間毎に、その溶接区間の前記溶接開始条件であるワイヤ送給速度に応じた速度指令値をワイヤ送給制御装置３０へ出力する。ワイヤ送給制御装置３０はこの速度指令値に基づいて後述するワイヤ送給装置１６のモータ２２を回転制御する。
【００２６】
ワイヤ送給装置１６は、駆動ロール２４と加圧ロール２６を備えている。加圧ロール２６は図示しないバネにより駆動ロール２４側へ常時付勢されて溶接ワイヤＷを両ロールに挟み込み、その摩擦力で溶接ワイヤＷをはさんでワイヤリール１４から引っ張り出すようにされている。駆動ロール２４は駆動源としてのモータ２２にて回転駆動される。
【００２７】
モータ２２は、エンコーダ２３付サーボモータで構成されている。そして、ワイヤ送給制御装置３０は、前記エンコーダ２３からの速度検出信号を入力する。又、ワイヤ送給制御装置３０は、モータ２２のモータ電流を検出することにより、送給負荷を監視する。前記エンコーダ２３は、速度検出手段に相当する。
【００２８】
（第１実施形態の作用）
次に、アーク溶接ロボットシステムの作用を説明する。
まず、オペレータは、前記ティーチペンダント１９を使用して、前記教示データを入力して溶接を行うための作業プログラムを作成しておく。又、後述する補正データの作成のために、ワイヤ送給速度の異常値の判定のための閾値、及び、サンプリングデータを異常判定から除外する不感時間Ｔを入力して記憶部１０ｆに格納しておく。
【００２９】
次に、オペレータは、前記作業プログラムに従って、マニピュレータ１１を実稼働させる。このマニピュレータ１１の実稼働中、ロボット制御装置１０は、溶接状況をモニタし、下記の補正データを作成する。
【００３０】
なお、溶接状況のモニタは、溶接ワイヤＷのワイヤ送給速度及び溶接トーチの移動距離の取得により行われる。移動距離は、ワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標に相当する。
【００３１】
前記ワイヤ送給速度は、ワイヤ送給装置１６におけるモータ２２のエンコーダ２３からの速度検出信号に基づいてワイヤ送給制御装置３０により所定のサンプリング周期でサンプリングされて算出される。そして、その算出結果がロボット制御装置１０に送信されることにより、ロボット制御装置１０が受信（取得）する。又、溶接トーチ１３の移動距離は、システムコントロール部１０ａが、作業プログラムによりマニピュレータ１１が稼働する間において、溶接トーチ１３が溶接開始時点からの経過時間と溶接中の教示点間の移動速度を乗算することにより、得られる。そして、その時々に取得したワイヤ送給速度は、溶接中の履歴（履歴データ）として記憶部１０ｆに記憶されるとともに、溶接トーチの移動距離も、その時々に取得したワイヤ送給速度と関連付けされて記憶部１０ｆに記憶される。
【００３２】
個々に取得されたワイヤ送給速度に対して、システムコントロール部１０ａは、ワイヤ送給速度の異常値の判定のための閾値を使用して、ワイヤ送給速度の異常値を判定する（図３参照）。なお、閾値による異常値の判定としては、閾値を速度指令値（目標値）と同じにしてもよい。この場合は、速度指令値と同一でない場合には異常値と判定する。或いは、若干幅のある、例えば速度指令値を基準値として±数％以内の変動を許容する幅のある範囲（以下、基準値を挟んだ±数％以内の変動を許容する範囲を近似範囲という）を閾値とし、この幅のある閾値の下限値未満の場合、或いは上限値を超えた場合に、異常値と判定するようにしてもよい。
【００３３】
本実施形態では、閾値を幅のないものとし、速度指令値（目標値）と同じとしている。
図３は、閾値を速度指令値と同じにした場合を図示している。なお、補正データが作成されていない以前の速度指令値を、説明の便宜上、補正前速度指令値ということがある。従って、システムコントロール部１０ａは、異常値と判定されたワイヤ送給速度と、その異常値と判定されたワイヤ送給速度が出た時の移動距離とは関連付けされている。
【００３４】
そして、システムコントロール部１０ａは、前記異常値と判定された速度指令値を補正する補正データを作成する。この補正データは、ワイヤ送給速度の速度指令値（目標値）と異常と判定されたワイヤ送給速度（実測値）の差分から得られる。
【００３５】
システムコントロール部１０ａは、算出して得られたこの補正データを、前記異常値であるワイヤ送給速度と関連付けされた移動距離と関連付けて記憶部１０ｆに記憶する。
図４は、速度指令値（補正前速度指令値）に前記補正データを合算した場合の補正後速度指令値と、前回測定したワイヤ送給速度（前回実測値）との関係を示している。
【００３６】
次回には、オペレータは、前記補正データを記憶部１０ｆに記憶させた状態で、作業プログラムに従って、マニピュレータ１１を実稼働させる。次回では、システムコントロール部１０ａは、溶接開始後は、溶接トーチの移動距離をモニタし、その移動距離に関連付けされた補正データがある場合は、補正データを記憶部１０ｆから読み出して、作業プログラムの補正前速度指令値に合算して、補正後速度指令値を生成し、その補正後速度指令値を溶接電源装置１７に送信する。溶接電源装置１７のワイヤ送給制御装置３０は、エンコーダ２３からの速度検出信号に基づく値を前記補正後速度指令値にフィードバックしてワイヤ送給装置１６を駆動制御する（図２参照）。
【００３７】
図５は、補正後速度指令値により得られた補正後のワイヤ送給速度、補正後速度指令値、及び前回実測値（前回のワイヤ送給速度）の関係を示している。
上記のようにして、次回以後に作業プログラムを実行する場合は、補正データを使用してフィードフォワード制御が行われる。
【００３８】
このため、マニピュレータの溶接姿勢の変化によってガイドケーブル（コンジットケーブル１５、トーチケーブル１８）の曲がり方が大きく変わる場合などは、溶接ワイヤＷの送給負荷が大きく変化するが、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる。
【００３９】
本実施形態では、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のアーク溶接ロボットシステムは、溶接ワイヤＷのワイヤ送給速度を検出するエンコーダ２３（速度検出手段）と、エンコーダ２３（速度検出手段）が検出したワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の溶接トーチ１３の移動距離（時間軸に関連した指標）とを関連付けして記憶する記憶部１０ｆ（記憶手段）を有する。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａは、ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段とするとともに、異常値と判定されたワイヤ送給速度と関連付けされた溶接トーチ１３の移動距離（時間軸に関連した指標）におけるワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）の速度指令値と前記異常値に基づいて補正データを作成する補正データ作成手段としている。そして、ワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）は、作業プログラムを実行する際は、異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた溶接トーチ１３の移動距離、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいてワイヤ送給装置１６をフィードフォワード制御する。
【００４０】
この結果、溶接ワイヤの送給状態をモニタし、モニタ結果を基づいてフィードフォワード制御を行うことによって、ワイヤ送給の乱れを未然に防止でき、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる。
【００４１】
（２） 本実施形態のアーク溶接ロボットシステムでは、時間軸に関連した指標として、溶接トーチ１３の移動距離としている。すなわち、指標を溶接開始からの溶接トーチ１３の移動距離とすることによ、溶接トーチ１３の移動距離をモニタするだけで、フィードフォワード制御を行う際の、補正データを適時に使用することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のアーク溶接ロボットシステムを図７及び図８を参照して説明する。なお、第２実施形態のアーク溶接ロボットシステムは、第１実施形態のアーク溶接ロボットシステムとは、図７に示すように補正データを自動作成する代わりにパーソナルコンピュータ４０のキーボード４２を使用して補正データをオペレータが入力するところが異なっている。キーボード４２は、補正データ入力手段に相当する。
【００４３】
この場合、オペレータが、異常値と判定された速度指令値を補正する補正データを作成する。この補正データは、ワイヤ送給速度の速度指令値（目標値）と異常と判定されたワイヤ送給速度（実測値）の差分から得る。
【００４４】
パーソナルコンピュータ４０に入力された補正データは、異常値であるワイヤ送給速度と関連付けされた移動距離と関連付けして記憶部１０ｆに記憶する。
又、本実施形態では、モータ２２のエンコーダ２３を省略して、溶接トーチ１３内に、一対の加圧ロール５０，５２が内蔵されている。両加圧ロール５０，５２は図示しないバネにより溶接ワイヤＷを常時挟み込みするとともに、ワイヤ送給装置１６の送給により、溶接ワイヤＷをガイドするようにして溶接ワイヤＷの移動に応じて回転する。両加圧ロール５０には速度検出手段としてのエンコーダ５４が設けられて、ワイヤ送給制御装置３０は、エンコーダ５４からの溶接ワイヤＷの速度検出信号を入力する。
【００４５】
他の構成は、第１実施形態と同様である。
第２実施形態の作用では、補正データが、外部機器であるパーソナルコンピュータ４０に入力されて、入力された補正データをロボット制御装置１０の記憶部１０ｆに格納するところとエンコーダが溶接トーチ１３に内蔵されているところが第１実施形態と異なっている。
【００４６】
（第２実施形態の作用）
上記のように補正データを、パーソナルコンピュータ４０からロボット制御装置１０の記憶部１０ｆに格納した後、再び作業プログラムに従って、オペレータは、マニピュレータ１１を実稼働させる。この場合、システムコントロール部１０ａは、溶接開始後は、溶接トーチの移動距離をモニタし、その移動距離に関連付けされた補正データがある場合は、補正データを記憶部１０ｆから読み出して、作業プログラムの補正前速度指令値に合算して、補正後速度指令値を生成し、その補正後速度指令値を溶接電源装置１７に送信する。溶接電源装置１７のワイヤ送給制御装置３０は、エンコーダ５４からの速度検出信号に基づく値を前記補正後速度指令値にフィードバックしてワイヤ送給装置１６を駆動制御する（図８参照）。
【００４７】
第２実施形態では、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のアーク溶接ロボットシステムは、溶接ワイヤＷのワイヤ送給速度を検出するエンコーダ５４（速度検出手段）と、エンコーダ５４（速度検出手段）が検出したワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の溶接トーチ１３の移動距離（時間軸に関連した指標）とを関連付けして記憶する記憶部１０ｆ（記憶手段）を有する。又、ロボット制御装置１０のシステムコントロール部１０ａはワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する（判定手段）として機能する。又、パーソナルコンピュータ４０のキーボード４２は補正データ入力手段として、異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた指標におけるワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）の速度指令値と異常値に基づいて補正データを入力する。
【００４８】
そして、ワイヤ送給制御装置３０（ワイヤ送給制御手段）は、作業プログラムを実行する際は、異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた溶接トーチ１３の移動距離、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいてワイヤ送給装置１６をフィードフォワード制御する。この結果、本実施形態によれば、溶接ワイヤの送給状態をモニタし、モニタ結果に基づいてフィードフォワード制御を行うことによって、ワイヤ送給の乱れを未然に防止でき、溶接ロボットで複雑な形状を高速で溶接するといった、送給系の負荷の変動が大きい溶接であっても安定した溶接結果が得られる。
【００４９】
（２） 又、本実施形態では、溶接トーチ１３に、エンコーダ５４（速度検出手段）を内蔵する。この結果、本実施形態によれば、溶接トーチ１３にエンコーダ５４に内蔵していることにより送給経路内の溶接ワイヤＷのたわみによる誤差を減らし、ワイヤ送給速度の測定精度を高めることができる。
【００５０】
本発明は、前記実施形態に限定するものではなく、下記のように変更してもよい。
・ 前記実施形態では、ワイヤ送給速度の異常値の判定は、閾値を使用して判定したが、例えば、スミルノフ・グラブス検定等の統計的方法により行っても良い。
【００５１】
・ 前記各実施形態では、移動距離は、ワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標にしたが、前記指標を溶接開始からの溶接経過時間としてもよい。
・ 前記各実施形態では、ワイヤ送給速度の速度指令値（目標値）を閾値として異常値判定を行ったが、検出した実ワイヤ送給速度の所定の時間毎の移動平均を閾値とし、或いは前記平均値を中心とした近似範囲を超えた場合（近似幅の上限値を超える場合と、下限値未満の場合を含む）に異常値判定を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ロボット制御装置、
１０ａ…システムコントロール部（補正データ作成手段、判定手段）、
１０ｆ…記憶部（記憶手段）、１１…マニピュレータ、１３…溶接トーチ、
１６…ワイヤ送給装置、１７…溶接電源装置、
２３…エンコーダ（速度検出手段）、
３０…ワイヤ送給制御装置（ワイヤ送給制御手段）、
４０…パーソナルコンピュータ、
４２…キーボード（補正データ入力手段）、
５４…エンコーダ（速度検出手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、
前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値と前記異常値に基づいて補正データを作成する補正データ作成手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステム。
【請求項２】
溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、
前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値に対する補正データを入力する補正データ入力手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステム。
【請求項３】
前記時間軸に関連した指標が、溶接経過時間又は溶接トーチの移動距離であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接ロボットシステム。
【請求項４】
前記溶接トーチに、速度検出手段を内蔵したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の溶接ロボットシステム。
【請求項１】
溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、
前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時迄の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値と前記異常値に基づいて補正データを作成する補正データ作成手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステム。
【請求項２】
溶接トーチを有するマニピュレータと、ガイドケーブルにガイドされた溶接ワイヤを前記溶接トーチに送給するワイヤ送給手段と、前記ワイヤ送給手段のワイヤ送給速度制御を行うワイヤ送給制御手段と、溶接の作業プログラムに従って前記マニピュレータに溶接を行わせるロボット制御手段を備える溶接ロボットシステムにおいて、
前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段が検出した前記ワイヤ送給速度の履歴と、それらのワイヤ送給速度が得られた時の時間軸に関連した指標（以下、指標という）とを関連付けして記憶する記憶手段と、前記ワイヤ送給速度の履歴の中から、異常値であるワイヤ送給速度を判定する判定手段と、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標における前記ワイヤ送給制御手段の速度指令値に対する補正データを入力する補正データ入力手段とを備え、前記ワイヤ送給制御手段は、前記作業プログラムを実行する際は、前記異常値と判定されたワイヤ送給速度に関連付けされた前記指標、並びに前記速度指令値と前記補正データに基づいて前記ワイヤ送給手段をフィードフォワード制御することを特徴とする溶接ロボットシステム。
【請求項３】
前記時間軸に関連した指標が、溶接経過時間又は溶接トーチの移動距離であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接ロボットシステム。
【請求項４】
前記溶接トーチに、速度検出手段を内蔵したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の溶接ロボットシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５０２７１（Ｐ２０１２−２５０２７１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６３２８（Ｐ２０１１−１２６３２８）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
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