JP2010221226A - アーク溶接システムおよびアーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接開始点の周囲に十分な空間がない場合にもワイヤ先端を被溶接物から素早く退避させるとともに、初期アークから定常アークへの速やかな移行を行うことができるアーク溶接システムおよびアーク溶接方法を提供する。
【解決手段】溶接電源７は、アーク溶接開始時に、溶接ワイヤ５の先端と被溶接物６との接触を検出すると、ワイヤ送給装置３とロボット制御装置８に短絡信号を送信し、ワイヤ送給装置３は、短絡信号を受信すると溶接ワイヤ５の送給方向を逆転方向に変更し、ロボット制御装置８は、短絡信号を受信するとロボット１を予め指定された移動速度にて、溶接開始点へのアプローチ軌跡を逆方向に辿って予め指定された移動量だけ移動させて溶接トーチ２の戻り動作を行い、溶接ワイヤ５の先端を被溶接物６から引き離す。
【選択図】図２

Description

本発明は、アーク溶接に関し、特にワイヤを被溶接物に接触させた後、ワイヤを被溶接物から引き離すことによりアークを発生させるアーク溶接システムおよびアーク溶接方法に関する。

アーク溶接開始点でアークを確実に発生させ良好なアークスタートを実現するための方法として、溶接ワイヤを一旦被溶接物に接触させてから引き離し、初期アークを発生させてから通常のアーク溶接に移行することが行われている。
ロボットを用いたアーク溶接において、こうしたアークスタートを行う方法としてワイヤを送給し、ワイヤ先端が被溶接物に接触すると溶接トーチを被溶接物から引き離す方向に移動させることにより、ワイヤが被溶接物から離れて初期アークが発生し、ワイヤ送給装置の反転動作を必要とせずに無駄時間を削減してタクトタイムを向上させると共にアークスタート時のアークを安定させるという技術が開示されている（例えば特許文献１）。
また同様の効果を目的として、ワイヤの送給を停止したままでマニピュレータをワイヤの前進送給方向に移動させてワイヤ先端を被溶接物へ近づけ、ワイヤ先端が被溶接物に接触するとマニピュレータの後退移動を開始してワイヤ先端を被溶接物から引き離し、その後ワイヤを前進送給させてアークスタートを行うという技術が開示されている（例えば特許文献２）。

特開２００６−２１２２８号公報 特開２００６−２６３８２２号公報

しかしながら、従来の方法においては、アークスタート時にロボットによって溶接トーチを引き離す際の動作としては、上方への移動しか開示されておらず、引き離し動作の際に発生しうる周囲との干渉については考慮されていなかった。そのため、溶接トーチの溶接開始点での引き離し方向に周囲に十分な空間がない場合には適用できなかったり、溶接トーチやロボットが被溶接物や周囲と干渉したりする恐れがあるという問題があった。
また、溶接トーチを被溶接物から引き離す際の移動速度が不十分でアーク発生に追いつかず、初期アークから定常アークへの速やかな移行ができないという問題もあった。
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、溶接開始点の周囲に十分な空間がない場合にもワイヤ先端を被溶接物から素早く退避させるとともに、初期アークから定常アークへの速やかな移行を行うことができるアーク溶接システムおよびアーク溶接方法を提供することを目的とする。

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、ロボットと、前記ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチと、前記溶接トーチへ溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、被溶接物と前記溶接ワイヤとの間に溶接電力を供給する溶接電源とを備え、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接システムにおいて、前記溶接電源は、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤの先端と前記被溶接物との接触を検出すると、前記ワイヤ送給装置と前記ロボット制御装置に短絡信号を送信し、前記ワイヤ送給装置は、前記短絡信号を受信すると前記溶接ワイヤの送給方向を逆転方向に変更し、前記ロボット制御装置は、前記短絡信号を受信すると前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点へのアプローチ軌跡を逆方向に辿って予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、ロボットと、前記ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチと、前記溶接トーチへ溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、被溶接物と前記溶接ワイヤとの間に溶接電力を供給する溶接電源とを備え、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接システムにおいて、前記溶接電源は、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤの先端と前記被溶接物との接触を検出すると、前記ワイヤ送給装置と前記ロボット制御装置に短絡信号を送信し、前記ワイヤ送給装置は、前記短絡信号を受信すると前記溶接ワイヤの送給方向を逆転方向に変更し、前記ロボット制御装置は、前記短絡信号を受信すると前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点から予め指定された移動方向に予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記溶接電源は、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離した後に初期アークの発生を検出すると、前記ワイヤ送給装置に初期アーク発生信号を送信し、前記ワイヤ送給装置は、前記初期アーク発生信号を受信すると前記溶接ワイヤの送給方向を正転方向に変更することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記溶接開始点へのアプローチ軌跡に沿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記戻り動作の軌跡を逆方向に辿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記復帰動作の際、予め指定された移動時間で前記溶接トーチが前記溶接開始点へ復帰するよう前記ロボットを動作させることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記復帰動作の際の移動時間を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動量を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動速度を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を球座標系に基づいて指定することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を円筒座標系に基づいて指定することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を直交座標系に基づいて指定することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチへ溶接ワイヤを送給し、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接方法において、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤの先端と前記被溶接物とが接触すると、前記溶接ワイヤの送給方向を逆転させると共に、前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点へのアプローチ軌跡を逆方向に辿って予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチへ溶接ワイヤを送給し、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接方法において、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤと前記被溶接物とが接触すると、前記溶接ワイヤの送給方向を逆転させると共に、前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点から予め指定された移動方向に予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離した後に初期アークの発生を検出すると、前記溶接ワイヤの送給方向を正転方向に変更することを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記溶接開始点へのアプローチ軌跡に沿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記戻り動作の軌跡を逆方向に辿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、前記復帰動作の際、予め指定された移動時間で前記溶接トーチが前記溶接開始点へ復帰するよう前記ロボットを動作させることを特徴とする。

請求項２０に記載の発明は、前記復帰動作の際の移動時間を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項２１に記載の発明は、前記戻り動作の移動量を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項２２に記載の発明は、前記戻り動作の移動速度を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項２３に記載の発明は、前記戻り動作の移動方向を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする。

請求項２４に記載の発明は、前記戻り動作の移動方向を球座標系に基づいて指定することを特徴とする。

請求項２５に記載の発明は、前記戻り動作の移動方向を円筒座標系に基づいて指定することを特徴とする。

請求項２６に記載の発明は、前記戻り動作の移動方向を直交座標系に基づいて指定することを特徴とする。

本発明によれば、ワイヤと被溶接物の接触を感知後、溶接トーチの戻り動作を行うと共に、溶接ワイヤを逆方向に送給する。これによりワイヤ先端を被溶接物から素早く退避させ、初期アークから定常アークへの速やかな移行を行うことができる。
また溶接トーチを戻り動作の方向について、溶接開始点へのアプローチ軌跡を逆に辿るようにしたり、作業プログラムで指定したりすることにより、溶接開始点が狭隘部に存在する場合や、被溶接物が複雑な形状をした場合でも、溶接トーチが干渉することなくワイヤ先端の被溶接物からの引き離しを行って、初期アークから定常アークへの速やかな移行を行うことができる。
さらに初期アークから定常アークへの速やかな移行を行うことで、初期アークの段階で熱量が足りずにワイヤがスパッタとして飛散することを防止できる。
また作業プログラム内で溶接トーチの戻り動作や溶接開始点への復帰動作に関する様々なパラメータを指定することにより、被溶接物の形状や溶接開始点周辺のスペースなどの差異に対応して多様な溶接条件のもとで戻り動作や復帰動作を行うことができる。

本発明のアーク溶接システムの概要を示す構成図 本発明によるアークスタート時のタイミングチャート 被溶接物と溶接トーチとの位置関係を説明する図 アーク溶接を行う作業プログラムの一部を示す図 作業プログラムと溶接トーチ先端の動作との関係を説明する図 溶接開始点付近での溶接トーチの戻り動作および復帰動作を示した図 球座標系で溶接トーチの戻り動作の方向と移動量を指定する作業プログラム例を示す図 球座標系で溶接トーチの戻り動作の方向と移動量を指定する方法を説明する図 円筒座標系で溶接トーチの戻り動作の方向と移動量を指定する作業プログラム例を示す図 円筒座標系で溶接トーチの戻り動作の方向と移動量を指定する方法を説明する図 直交座標系で溶接トーチの戻り動作の方向と移動量を指定する作業プログラム例を示す図 直交座標系で溶接トーチの戻り動作の方向と移動量を指定する方法を説明する図

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。

図１は本発明を実施するための溶接システムの概要を示す構成図である。
図１において１はロボットマニピュレータであり、先端に溶接トーチ２が取り付けられている。
３はワイヤスプール４から溶接トーチ２にワイヤ５を供給するワイヤ送給装置である。ワイヤ送給装置は内部に備えたモータ（図示せず）を正転させることによってワイヤを溶接トーチ２へ送給し、逆転させることでワイヤを溶接トーチからワイヤ送給装置へ巻き戻すこともできる。ワイヤ５は溶接トーチ２内を通って先端から被溶接物６へ向かって送給される。
７は溶接電源であり、ワイヤ５と被溶接物６との間に溶接電圧と溶接電流を印加しワイヤ先端にアークを発生させる。またワイヤ送給装置内のモータの正転逆転やその速さを制御する。
８はロボット制御装置で、ロボットマニピュレータの動作を制御する。また溶接電源と双方向通信を行い、溶接電源に対し溶接電圧、溶接電流やワイヤ送給速度などの溶接の諸条件や溶接開始、溶接停止を指令する一方、溶接電源にて検出された実際の溶接電圧値、溶接電流値、ワイヤ送給速度を溶接電源から受信する。

続いてアークスタート時の溶接トーチ、ワイヤの動作について説明する。
図２は、横軸に時間をとり、ロボット制御装置から溶接電源に出力された溶接開始信号（ＳＳ）、溶接電源装置が検出した電流検出応答信号（ＩＳ）、ワイヤ送給装置によるワイヤ送給速度（ＷＳ）、さらに溶接トーチ先端〜被溶接物間の距離（ＴＤ）の変化、ワイヤ先端〜被溶接物間の距離（ＷＤ）の変化を示したアークスタート時のタイミングチャートである。
ロボットの動作によって、溶接トーチ２は予め教示された軌跡に沿って被溶接物に接近し、時刻ｔ０以前に溶接開始点への移動を完了しているものとする。
まずｔ０において、ロボット制御装置は溶接電源へ溶接開始信号を出力する。
溶接開始信号を受信した溶接電源は溶接トーチを介してワイヤと被溶接物との間に無負荷電圧を印加し、さらにワイヤ送給装置のモータを正転させ被溶接物へ向けてワイヤ送給を開始する。ワイヤ送給を開始時においてその速度が所定のワイヤ速度に達するとワイヤ送給装置のモータの加速を停止し、その後は後述する時刻ｔ１まで一定速度でワイヤ送給を継続する。

ワイヤがトーチ先端から被溶接物方向へ向けて伸び、ワイヤ先端が被溶接物に接触すると、ワイヤと被溶接物との間には電圧が印加されているため電流が流れる。溶接電源はこの電流を検出すると電流検出信号（短絡信号）をロボット制御装置とワイヤ送給装置へと送信する。図２では、溶接電源が電流検出信号（短絡信号）を送信する時刻をｔ１としている。
短絡信号を受信したワイヤ送給装置は、それまで正転していたモータを逆転させ、ワイヤの送給方向を被溶接物方向とは逆方向とする引き戻しを開始する。引き戻しの場合にもワイヤ送給開始時と同様、その速度が所定のワイヤ速度に達するとワイヤ送給装置のモータの加速を停止し、その後は一定速度でワイヤ引き戻しを継続する。

一方短絡信号を受信したロボット制御装置は、溶接トーチの戻り動作を行う。戻り動作では、溶接トーチが溶接開始点へとアプローチ動作した際の軌跡を逆に辿って移動する。この際の移動量および移動速度は予め指定されておりロボット制御装置内の記憶部（図示せず）に記憶されている。記憶部は、例えば不揮発性メモリなどで構成される。

ここで溶接トーチの戻り動作の際、溶接開始点へのアプローチ動作の軌跡を逆に辿ることのメリットについて図３を例に説明する。図３はコの字型の形状をした被溶接物上の溶接線９に沿ってアーク溶接を行う場合である。図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側面図である。なお図３では溶接開始点へのアプローチ動作または戻り動作を行っている最中の溶接トーチを点線で描き、溶接開始点に到達した溶接トーチを実線で描いている。図３の符号Ｐ２、Ｐ２´については後述する。
図３においては、溶接線９に沿って溶接を行う際に溶接トーチ２が被溶接物の一部（図３（ｂ）において符号１０で示す部分）と接近する配置となるが、アークスタート時に溶接トーチの戻り動作として溶接トーチを上方に動作させると溶接トーチと被溶接物の符号１０の部分とが干渉する恐れがある。
本発明では、溶接トーチの戻り動作として一度通った溶接開始点へのアプローチ動作の軌跡を逆に辿るため、図３のように溶接開始点が狭隘部に存在する場合でも溶接トーチ２やロボットマニピュレータ１が周辺と干渉する恐れがない。

再び図２に戻って説明する。
ワイヤの引き戻しおよび溶接トーチの戻り動作によって一旦被溶接物と接触したワイヤ先端が被溶接物から離れる際に初期アークが発生する。溶接電源は、初期アーク発生時による溶接電圧、溶接電流の変化を検出すると初期アーク発生信号をワイヤ送給装置へと送信する。この時刻をｔ２とする。
初期アーク発生信号を受信したワイヤ送給装置は、ワイヤの送給方向を再度正転方向に変更する。ワイヤ送給速度が所定のワイヤ速度にまで戻ると、以降はその速度を保ってワイヤ送給を継続する。
一方ロボット制御装置は、予め指定された移動量だけ溶接トーチを戻す動作が時刻ｔ３にて完了すると、即座に溶接トーチを再度溶接開始点へのアプローチ動作の軌跡に沿って移動させ、溶接開始点へと復帰させる。戻り動作により戻った位置から再度溶接開始点に復帰するのにかける時間についても、予め指定されておりロボット制御装置内の記憶部（図示せず）に記憶されている。
時刻ｔ４において溶接トーチが溶接開始点に復帰（時刻ｔ４）すると、その後は予め教示された溶接線に沿ってアーク溶接を行う。

以上説明したように、本発明では溶接トーチを戻すと共にワイヤについても逆方向に送給して引き戻しを行うことにより、従来の方法に比べ、被溶接物からのワイヤ先端の退避が速やかに行われる。これにより初期アークの発生から定常アークへの移行を速やかに行うことができ、初期アークの段階で熱量が足りずワイヤがスパッタとして飛散することを防止できる。
さらに溶接トーチの戻り動作では、溶接開始点へのアプローチ動作の軌跡を逆に辿るようにしたため、戻り動作の際に溶接トーチやロボットマニピュレータが周辺と干渉することがない。

溶接トーチの戻り動作の移動量および移動速度、復帰動作にかける時間については予め指定されていることは既に述べたが、具体的な指定方法について説明する。
本発明ではロボットマニピュレータの作業プログラム内で指定している。図４は、溶接作業を行うロボットマニピュレータの作業プログラムの一部を模擬的に示したものである。
作業プログラムは、作業者が予め教示作業を行うことによりロボット制御装置内の記憶部（図示せず）に記憶されているが、図３では本発明に係る溶接開始点へのアプローチ、溶接開始、溶接終了点までの移動、溶接終了、溶接終了点からの退避といった部分のみを抜き出したものを示している。

また図５は図４の作業プログラムによる溶接トーチ先端の動作を示したものであり、図５のＰ１〜Ｐ４は図４のＰ１〜Ｐ４と対応しており教示作業の際に作業者が教示した教示点である。
以後、図４の作業プログラムに沿って溶接開始時の溶接トーチの動作を説明する。
まず図４の１行目の「ＭＯＶ Ｐ１」により、溶接トーチ先端が図５のＰ１へと移動する。Ｐ１は溶接開始点の直前の教示位置である。
本作業プログラム例において、「ＭＯＶ」は移動命令を表し、ロボット制御装置は引数として与えられた位置（１行目ではＰ１）にロボットマニピュレータを移動させる。また移動の際の速度も移動命令の引数として指定することが一般的であるが、図４では説明を簡単にするため移動速度の指定については省略している。
続いて「ＭＯＶ Ｐ２」により溶接開始点（Ｐ２）へと移動する。図２の時刻ｔ０以前にロボットの動作により溶接トーチはＰ２への移動を完了している。
溶接開始点Ｐ２への移動が完了した後、「ＡＲＣＯＮ」が実行される。「ＡＲＣＯＮ」は溶接開始命令を表し、ロボット制御装置は溶接電源に対して溶接開始信号を出力し、溶接開始信号を受信した溶接電源は溶接トーチを介してワイヤと被溶接物との間に無負荷電圧を印加し、ワイヤ送給装置のモータを正転させる。「ＡＲＣＯＮ」の実行時刻が、図２のｔ０に相当する。

「ＡＲＣＯＮ」命令には複数の引数が指定されている。ＡＣは溶接電源へ指令する溶接電流値を表し、図４の「ＡＣ＝１００」は溶接電流１００Ａを意味する。またＡＶは溶接電源へ指令する溶接電圧の指令値を表し、「ＡＶ＝１８．０」は溶接電圧１８．０ＫＶを意味する。
続くＬＵＰが溶接トーチの戻り動作の移動量を指定する引数である。図４の例では移動量をｍｍで指定しており、「ＬＵＰ＝３．０ｍｍ」とはＰ１からＰ２へのアプローチ動作の軌跡を逆に３．０ｍｍだけ辿って戻ることを意味する。
図５では溶接トーチの戻り動作が完了した位置をＰ２´として示している。前述の図３においても、実線で描いた溶接トーチ２は溶接開始点（Ｐ２）に到達した状態を表し、点線で描いた溶接トーチ２は戻り動作が完了してＰ２´に到達した状態を表している。
Ｔは、溶接トーチの戻り動作完了（図２の時刻ｔ２）後の復帰動作に関する引数で、再度溶接開始点Ｐ２に戻るのにかける時間を指定する。図４の「Ｔ＝０．１ｓ」は０．１秒かけて溶接開始点Ｐ２に復帰することを意味する。
なお、戻り動作の際の移動速度については、図４の作業プログラムでは引数として明示されていないが、この移動速度は、作業プログラムと同様にロボット制御装置内の記憶部（図示せず）の所定アドレスに予めシステムパラメータとして指定した値を使用している。もちろん「ＡＲＣＯＮ」命令の引数として作業プログラムの中で指定するようにしてもよい。
図５の溶接開始点Ｐ２付近での溶接トーチの戻り動作および復帰動作を詳細に示したのが図６である。

「ＡＲＣＯＮ」命令によって指定された一連の動作によって定常アークへ移行した後は、４行目の「ＭＯＶ Ｐ３」によって移動する。ここでＰ３は溶接終了点を意味する。
本実施例では説明を簡単にするために溶接線を直線とし、溶接トーチは溶接開始点Ｐ２から溶接終了点Ｐ３まで単純な直線移動によって溶接を行っているが、溶接線は曲線であってもよいし、溶接トーチがウィービングしながら溶接を行ったりしてもよい。

溶接終了点Ｐ３に到達すると「ＡＲＣＯＦ」が実行される。「ＡＲＣＯＦ」は溶接終了命令を表し、ロボット制御装置は溶接電源へ溶接停止信号を出力する。溶接停止信号を受信した溶接電源はワイヤと被溶接物との間の電圧印加を停止し、ワイヤ送給装置のモータを停止させて溶接を終了する。その後「ＭＯＶ Ｐ４」によって溶接終了点から退避する。
なお、図４の作業プログラムは本発明の溶接トーチの戻り動作を実現するための一例に過ぎず、引数の指定方法などは本発明の本質を変えない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明によると、溶接トーチを戻す際に同時にワイヤも逆方向に送給することにより、従来の方法に比べ、ワイヤ先端の被溶接物からの退避を速やかに行うことができる。これにより初期アークの発生から定常アークへの移行を速やかに行うことができ、初期アークの段階で熱量が足りずにワイヤがスパッタとして飛散することを防止できる。
さらに溶接トーチの戻り動作では、アプローチ動作の際に一度通過した軌跡を逆に辿るため、被溶接物や周辺との干渉が発生する恐れがなく、従来の方法では適用不能であった被溶接物に対しても溶接作業を行うことができる。

実施例１においては、溶接トーチの戻り動作の際に溶接開始点へのアプローチ動作の軌跡を逆に辿ったが、アプローチ動作の軌跡に限定されず、戻り動作の方向を作業プログラム内で様々に指定できるようにしたのが本実施例である。
図７に作業プログラム例を示す。３行目の「ＡＲＣＯＮ」命令以外は図４と同様であるので説明を省略する。図７の「ＡＲＣＯＮ」命令には、図４の場合に比べ「θ＝３０°、φ＝４５°」という引数が追加されている。
これらの引数について図８を用いて説明する。溶接開始点Ｐ２に移動した際のワイヤ先端を原点とし、溶接線の方向をＸ軸とした極座標系（球座標系）を想定し、偏角θおよびφによって指定された方向に、ＬＵＰで指定された距離だけ移動する。

図７では球座標系によって戻り動作の方向、移動量を指定したが、円筒座標系といったその他の極座標系によって指定してもよいし、直交座標系によって指定するようにしてもよい。こうした座標系に基づく指定を行うことで、被溶接物の形状や、溶接開始点周辺のスペースに合わせて、直感的に戻り動作の方向、移動量を作業プログラムにて指定することができる。
図９、図１０は円筒座標系によって戻り動作の方向、移動量を指定する場合の例である。図９は作業プログラムを示し、図１０は図８と同様に溶接開始点Ｐ２に移動した際のワイヤ先端を原点とし、溶接線の方向をＸ軸とした円筒座標系である。
図１０のような円筒座標系を用いた場合は、図９の作業プログラムにて、溶接トーチの戻り動作の方向、移動量を指定する「ＡＲＣＯＮ」命令の引数として、ＬＵＰの他に図１０に示すφおよびＲを用いる。
また図１１、図１２は直交座標系によって戻り動作の方向、移動量を指定する場合の例である。図１１は作業プログラムを示し、図１２は図８と同様に溶接開始点Ｐ２に移動した際のワイヤ先端を原点とし、溶接線の方向をＸ軸とした直交座標系である。
図１２のような直交座標系を用いた場合は、図１１の作業プログラムにて、溶接トーチの戻り動作の方向、移動量を指定する「ＡＲＣＯＮ」命令の引数として、ＬＵＰの他に図１２に示すＸおよびＹを用いる。
なお円筒座標系や直交座標系によって戻り動作の方向や移動量を指定する場合は、球座標系の場合と引数ＬＵＰの意味がやや異なり、戻り動作を行う際の溶接トーチのＺ方向の上昇量を意味する。

戻り動作が完了した後は、実施例１と同様に溶接トーチを移動させ、溶接開始点Ｐ２へと復帰させる。図７、図９、図１１において、再度溶接開始点へ戻るのにかける時間は、「Ｔ＝０．１ｓ」にて指定している。これは図４と同様に、０．１秒かけて溶接開始点Ｐ２に復帰することを意味する。また復帰動作の際には、溶接トーチの戻り動作と逆の軌跡を辿って溶接開始点Ｐ２に戻る。

１ ロボットマニピュレータ
２ 溶接トーチ
３ ワイヤ送給装置
４ ワイヤスプール
５ ワイヤ
６ 被溶接物
７ 溶接電源
８ ロボット制御装置
９ 溶接線
１０ 被溶接物の一部

Claims (26)

1. ロボットと、前記ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチと、
   前記溶接トーチへ溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、
   前記ロボットを制御するロボット制御装置と、
   被溶接物と前記溶接ワイヤとの間に溶接電力を供給する溶接電源とを備え、
   アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接システムにおいて、
   前記溶接電源は、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤの先端と前記被溶接物との接触を検出すると、前記ワイヤ送給装置と前記ロボット制御装置に短絡信号を送信し、
   前記ワイヤ送給装置は、前記短絡信号を受信すると前記溶接ワイヤの送給方向を逆転方向に変更し、
   前記ロボット制御装置は、前記短絡信号を受信すると前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点へのアプローチ軌跡を逆方向に辿って予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とするアーク溶接システム。
2. ロボットと、前記ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチと、
   前記溶接トーチへ溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、
   前記ロボットを制御するロボット制御装置と、
   被溶接物と前記溶接ワイヤとの間に溶接電力を供給する溶接電源とを備え、
   アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接システムにおいて、
   前記溶接電源は、アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤの先端と前記被溶接物との接触を検出すると、前記ワイヤ送給装置と前記ロボット制御装置に短絡信号を送信し、
   前記ワイヤ送給装置は、前記短絡信号を受信すると前記溶接ワイヤの送給方向を逆転方向に変更し、
   前記ロボット制御装置は、前記短絡信号を受信すると前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点から予め指定された移動方向に予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とするアーク溶接システム。
3. 前記溶接電源は、前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離した後に初期アークの発生を検出すると、前記ワイヤ送給装置に初期アーク発生信号を送信し、
   前記ワイヤ送給装置は、前記初期アーク発生信号を受信すると前記溶接ワイヤの送給方向を正転方向に変更することを特徴とする請求項１または２に記載のアーク溶接システム。
4. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記溶接開始点へのアプローチ軌跡に沿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接システム。
5. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記戻り動作の軌跡を逆方向に辿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接システム。
6. 前記ロボット制御装置は、前記復帰動作の際、予め指定された移動時間で前記溶接トーチが前記溶接開始点へ復帰するよう前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項４または５に記載のアーク溶接システム。
7. 前記ロボット制御装置は、前記復帰動作の際の移動時間を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項６に記載のアーク溶接システム。
8. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動量を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項１または２に記載のアーク溶接システム。
9. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動速度を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項１または２に記載のアーク溶接システム。
10. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を予め記憶された作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接システム。
11. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を球座標系に基づいて指定することを特徴とする請求項１０に記載のアーク溶接システム。
12. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を円筒座標系に基づいて指定することを特徴とする請求項１０に記載のアーク溶接システム。
13. 前記ロボット制御装置は、前記戻り動作の移動方向を直交座標系に基づいて指定することを特徴とする請求項１０に記載のアーク溶接システム。
14. ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチへ溶接ワイヤを送給し、
    アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接方法において、
    アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤの先端と前記被溶接物とが接触すると、前記溶接ワイヤの送給方向を逆転させると共に、
    前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点へのアプローチ軌跡を逆方向に辿って予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、
    前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とするアーク溶接方法。
15. ロボットの先端部に取り付けられた溶接トーチへ溶接ワイヤを送給し、
    アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤを前記被溶接物に接触させた後、前記被溶接物から引き離してアークを発生させるアーク溶接方法において、
    アーク溶接開始時に、前記溶接ワイヤと前記被溶接物とが接触すると、前記溶接ワイヤの送給方向を逆転させると共に、
    前記ロボットを予め指定された移動速度にて、溶接開始点から予め指定された移動方向に予め指定された移動量だけ移動させて前記溶接トーチの戻り動作を行い、
    前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離すことを特徴とするアーク溶接方法。
16. 前記溶接ワイヤの先端を前記被溶接物から引き離した後に初期アークの発生を検出すると、前記溶接ワイヤの送給方向を正転方向に変更することを特徴とする請求項１４または１５に記載のアーク溶接方法。
17. 前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記溶接開始点へのアプローチ軌跡に沿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする請求項１４に記載のアーク溶接方法。
18. 前記戻り動作が完了すると前記ロボットを前記戻り動作の軌跡を逆方向に辿って移動させて前記溶接トーチの復帰動作を行い、前記溶接トーチを前記溶接開始点へ復帰させることを特徴とする請求項１５に記載のアーク溶接方法。
19. 前記復帰動作の際、予め指定された移動時間で前記溶接トーチが前記溶接開始点へ復帰するよう前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１７または１８に記載のアーク溶接方法。
20. 前記復帰動作の際の移動時間を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項１９に記載のアーク溶接方法。
21. 前記戻り動作の移動量を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項１４または１５に記載のアーク溶接方法。
22. 前記戻り動作の移動速度を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項１４または１５に記載のアーク溶接方法。
23. 前記戻り動作の移動方向を前記ロボットの作業プログラムにて指定することを特徴とする請求項１５に記載のアーク溶接方法。
24. 前記戻り動作の移動方向を球座標系に基づいて指定することを特徴とする請求項２３に記載のアーク溶接方法。
25. 前記戻り動作の移動方向を円筒座標系に基づいて指定することを特徴とする請求項２３に記載のアーク溶接方法。
26. 前記戻り動作の移動方向を直交座標系に基づいて指定することを特徴とする請求項２３に記載のアーク溶接方法。

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