JP6172845B2 - アーク溶接ロボットの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接条件の設定値をアーク溶接中に調整する機能を有したアーク溶接ロボットの制御装置に関するものである。

アーク溶接ロボットにおいて、溶接電流値、溶接電圧値等の溶接条件を適正値に設定することは手間がかかる作業となる。このため、一般的には、ワークの種類や開先形状等に応じて溶接条件の標準値を予め記憶しておき、この標準値によりテスト的な溶接を行い、溶接中に溶接条件を標準値から調整することで適正値を設定するようにしている。以下、従来のアーク溶接ロボットで行われている溶接条件調整作業について説明する。

図３は、一般的なアーク溶接ロボット１の構成図である。同図においてロボット制御装置ＲＣは、ティーチペンダントＴＰからの操作信号Ｓｓに基づいて、ロボットＲに配置された複数軸のサーボモータを動作制御するための動作制御信号Ｍｃを出力するとともに、所定のタイミングで溶接電源ＷＰに溶接指令信号Ｗｃを出力する。溶接電源ＷＰは、溶接指令信号Ｗｃを入力として、溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗを供給したり、図示しないガスボンベに備えられた電磁弁を制御してシールドガスを出力したり、ワイヤ送給モータＷＭにワイヤ送給信号Ｆｒを出力してワイヤ送給モータＷＭを回転駆動したりする。ロボットＲは、ワイヤ送給モータＷＭ、溶接トーチＴ等を載置し、溶接トーチＴの先端位置を操作信号Ｓｓに応じて移動させる。溶接ワイヤＷｒは、ワイヤ送給モータＷＭによって溶接トーチＴ内を通って送給され、作業対象物であるワークＷとの間でアークＡが発生して溶接が行われる。

ティーチペンダントＴＰは可搬式の教示操作盤であり、ロボット制御装置ＲＣに接続されている。作業者は、このティーチペンダントＴＰを用いてロボットＲの基準座標系を切り替えたり、ロボットＲをジョグ送りしたりしながら、溶接トーチＴを所望の位置姿勢（溶接開始位置、溶接終了位置等）へと誘導し、記憶キー５１を押下する。この結果、溶接トーチＴの位置姿勢が教示点として記憶される。また、溶接開始位置では、溶接条件（溶接電流値、溶接電圧値等）の標準値を設定し、記憶する。このようにして入力された教示点や溶接条件等の教示データは、溶接プログラムＴｄとしてロボット制御装置ＲＣの内部に記憶される。なお、同図に示した増加キー５２、減少キー５３は、アーク溶接中に標準値から増減させるためのキーであり、溶接条件を適正値に設定するために使用する。

ロボット制御装置ＲＣは、ティーチペンダントＴＰからの入力に応じてロボットＲをジョグ送りしたり、溶接プログラムＴｄに基づいてロボットＲを再生運転したりするものである。以下、溶接条件の調整作業について説明する。

溶接プログラムＴｄが再生されてロボットＲによりワークＷの溶接加工が開始されると、作業者は、溶接状態を観察し、溶接条件の調整が必要と判断すると、ティーチペンダントＴＰの増加キー５２、または減少キー５３を押下して、溶接条件を標準値から増減させる。溶接状態が好ましいものになったら、記憶キー５１を押下する。この結果、溶接プログラムＴｄに記憶されていた溶接条件設定値が、調整後の値に書き換えられて再記憶される。なお、標準値から増減された調整後の値を、以下では単に調整値と呼ぶことにする。

特開２００７−１６０３５０号公報

上述した溶接条件の調整作業においては、調整中に何らかの原因でロボットＲが停止した場合は、それまで調整済みの溶接条件が溶接プログラムＴｄに反映されないまま（再記憶されないまま）、失われてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、溶接条件の調整中に何らかの原因でロボットが途中停止した場合であっても、それまでの調整結果を記憶することができるアーク溶接ロボットの制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
予め記憶された溶接条件設定値に基づくアーク溶接中に、前記溶接条件設定値を増減させる溶接条件調整手段であるティーチペンダントからの操作入力に応じて溶接条件の調整を行うロボット制御装置において、
前記ティーチペンダントによる調整結果である溶接条件調整値を保存し、前記アーク溶接が停止したとき、または停止後に再開したときに、保存した前記溶接条件調整値を前記溶接条件設定値として記憶する設定値修正処理を行う溶接条件調整処理部を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置である。

請求項２の発明は、前記再開時に前記設定値修正処理を実行するかしないかを選択する選択処理部をさらに備え、前記溶接条件調整処理部は、前記選択処理部の選択結果に応じて前記設定値修正処理を実行するかしないかを決定することを特徴とする請求項１記載のアーク溶接ロボットの制御装置である。

請求項３の発明は、
予め記憶された溶接条件設定値に基づくアーク溶接中に、前記溶接条件設定値を増減させる溶接条件調整手段であるティーチペンダントからの操作入力に応じて溶接条件の調整を行うロボット制御装置において、
前記ティーチペンダントからの操作入力の履歴または前記操作入力毎の調整結果である溶接条件調整値の履歴を刻々と保存する溶接条件調整処理部と、
前記履歴を読み出して前記ティーチペンダントに選択可能に表示するとともに、選択されたいずれか１つの履歴を前記溶接条件調整処理部に入力する履歴選択部と、を備え、
前記溶接条件処理部は、前記履歴の中から選択されたいずれか１つの履歴に含まれる溶接条件調整値を前記溶接条件設定値として記憶する設定値修正処理を行うことを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置である。

請求項１記載の発明によれば、溶接条件の調整中に何らかの原因でロボットが途中停止した場合であっても、それまでの調整結果が自動的に記憶されるようにしたことによって、それまでの調整作業を無駄にすることなく、調整工数を低減することができる。

請求項１記載の発明によれば、溶接の再開時に、溶接条件の調整結果を溶接条件設定値として記憶するか否かを選択できるようにしたことによって、請求項１記載の発明が奏する効果に加えて、ロボットの途中停止時の状況や原因に応じた運用形態を提供することができる。より具体的に説明する。仮に、溶接条件の調整結果が好ましくないことに起因してロボットの途中停止が発生した場合、それまでの調整値が自動的に記憶されてしまうと、好ましくない溶接条件が記憶されることになる。そこで、このような事態を避ける手段を用意しておくことが望ましい。すなわち、アーク溶接の再開時に、調整結果を自動的に記憶する処理を実行するかしないかを作業者に選択させるようにしておく。作業者が調整結果を自動的に記憶する処理を選択すると、アーク溶接の停止発生直前の状態から溶接条件の調整作業を再開することができる。また、作業者が上記処理を実行しない選択を行うことにより、最後に記憶操作を実行したときの状態（記憶操作を実行していないときは調整前の状態）から溶接条件の調整作業を再開することができる。

請求項３記載の発明によれば、ティーチペンダントＴＰの操作入力の履歴または操作入力毎の調整値の履歴を刻々と保存しておくことで、履歴を遡って溶接条件調整値を溶接プログラムへ反映させるようにした。このようにしたことによって、それまでの調整作業を無駄にすることなく、さらに一層、調整工数を低減することができる。

本発明の実施形態１に係るロボット制御装置の機能ブロック図 本発明の実施形態２に係るロボット制御装置の機能ブロック図 一般的なアーク溶接ロボットの構成図

発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係るロボット制御装置ＲＣの機能ブロック図である。同図において、点線で示したティーチペンダントＴＰ、ロボットＲおよび溶接電源ＷＰは、従来技術として説明した図３と同符号を付与した同一のものである。

ロボット制御装置ＲＣは、中央演算処理装置であるＣＰＵ２１、ソフトウェアプログラムや制御パラメータ等が格納されたＲＯＭ２２、一時的な計算領域としてのＲＡＭ２３に加え、各種メモリ等を含むマイクロコンピュータによって構成されている。ＴＰインターフェース部１０は、ティーチペンダントＴＰを接続するためのものである。ハードディスク５は不揮発性メモリであり、溶接プログラムＴｄや溶接条件ファイルＣｆを記憶する。溶接条件の設定値は、溶接プログラムＴｄに含まれる内部データ、あるいは溶接プログラムＴｄから間接的に参照される溶接条件ファイルＣｆに記憶される。溶接インターフェース部１３は、溶接電源ＷＰとの間のデータ通信を仲介する。

ＲＯＭ２２には、各種処理を行うためのソフトウェアプログラムが記憶されている。これらを機能的に同図に示すと、キー入力監視部２、教示処理部３、溶接制御部７、動作制御部９、解釈実行部１１、駆動指令部１２および溶接条件調整処理部１５の各処理部を備えている。これらの各処理部は、ＣＰＵ２１に読み込まれて実行される。

キー入力監視部２は、ティーチペンダントＴＰの操作がなされたときに入力される操作信号Ｓｓを監視するとともに解析して、教示処理部３に教示情報を通知する。また、キー入力監視部２は、アーク溶接中に後述する溶接条件の調整機能が選択され、図３で示した増加キー５２または減少キー５３が押下されると、その操作情報を溶接条件調整処理部１５に通知する。

教示処理部３は、キー入力監視部２から通知される教示情報、すなわち溶接経路を構成する溶接開始点、中間点、溶接終了点等の位置姿勢座標値や、溶接電流、溶接電圧、溶接速度等の溶接条件に基づいて溶接プログラムＴｄを作成し、ハードディスク５に記憶する。

解釈実行部１１は、作成済みの溶接プログラムＴｄが再生されたときに、溶接プログラムＴｄを読み出してその内容を解析し、動作制御部９および溶接制御部７に解釈結果に基づく制御信号を出力する。動作制御部９は、解釈結果に基づいて溶接トーチＴの軌道計画演算を行い、演算結果を駆動指令部１２に通知する。駆動指令部１２は、動作制御部９からの通知に応じてロボットＲに動作制御信号Ｍｃを出力する。溶接制御部７は、溶接プログラムＴｄの解釈結果に基づき、アーク溶接処理を行うための各種の溶接指令信号Ｗｃを溶接インターフェース部１３を介して溶接電源ＷＰに送信する。

溶接条件調整処理部１５は、アーク溶接中にティーチペンダントＴＰにより調整された溶接条件調整値をＲＡＭ２３やハードディスク５に記憶する。溶接条件調整処理部１５の詳細については後述する。

次に、上記のように構成されたロボット制御装置ＲＣの作用について説明する。

（１．溶接条件調整機能の起動）
溶接プログラムＴｄが再生されてロボットＲによりワークＷの溶接加工が開始されると、作業者は溶接状態を観察し、溶接条件の調整が必要と判断すると、所定のメニューから溶接条件調整機能を選択する。この結果、溶接条件調整処理部１５による溶接条件の調整処理が可能となる。

（２．溶接条件の調整操作）
次いで、作業者はティーチペンダントＴＰの増加キー５２および／または減少キー５３を押下し、溶接条件を標準値から増減させる。この結果、操作信号ＳｓがＴＰインターフェース部１０を介してキー入力監視部２に通知される。増加キー５２および／または減少キー５３が複数回連続して押下された場合は、押下の都度、操作信号Ｓｓが通知される。キー入力監視部２は、通知された操作信号Ｓｓを解析し、解析結果を溶接条件調整処理部１５に通知する。ここでの解析結果とは、例えば「溶接電流値を＋１Ａ」、「溶接電圧値を−１Ｖ」等の操作情報である。

（３．溶接条件調整処理部１５の処理）
溶接条件調整処理部１５は、上記操作情報に基づき、溶接制御部７に溶接条件の変更指令を出力する。この結果、溶接電源ＷＰによって溶接条件が変更される。また、溶接条件調整処理部１５は、キー入力監視部２から操作情報が通知される都度、操作情報に基づいて溶接条件調整値を算出してＲＡＭ２３に保存する。

（３．１ 正常時の処理）
アーク溶接が問題なく実行されて溶接状態が好ましいものになった段階で、作業者により記憶キー５１（図３参照）が押下されると、溶接条件調整処理部１５は、ＲＡＭ２３に保存した溶接条件調整値をハードディスク５に記憶する。この記憶処理により、溶接プログラムＴｄまたは溶接条件ファイルＣｆに記憶された溶接条件設定値が修正されることになる。この処理のことを、設定値修正処理と呼ぶことにする。

（３．２ 停止時の処理）
一方、アーク溶接中に問題が発生してアーク溶接が停止した場合は、動作制御部９から通知される停止情報を契機にして、上述した設定値修正処理を行う。すなわち、ＲＡＭ２３に保存した溶接条件調整値をハードディスク５に記憶する（溶接条件設定値を修正する）。なお、設定値修正処理の実行タイミングは、アーク溶接を停止したときとしたが、溶接を再開したときでもよい。どちらのタイミングにするかは、作業者により事前に設定できるように構成しておくことが好ましい。

以上説明したように、本発明の実施形態１によれば、溶接条件の調整中に何らかの原因でアーク溶接が停止した場合であっても、それまでの調整結果を自動的に記憶できるようにしたことによって、それまでの調整作業を無駄にすることなく、調整工数を低減することができる。

なお、上記処理では、アーク溶接が停止したときは、溶接条件設定値を溶接条件調整値に修正するようにしたが、必ずしも修正する必要はないケースが存在する。例えば、溶接条件の調整結果が好ましくないことに起因してアーク溶接が停止した場合、それまでの調整値が自動的に記憶されてしまうと、好ましくない溶接条件が記憶されることになる。そこで、このような事態を避ける手段を用意しておくことが望ましい。すなわち、アーク溶接の再開時に、上述した設定値修正処理を実行するかしないかを作業者に選択させる処理を実行したり、処理を選択するためのメニューを呼び出せるように構成しておく。このようにしておくことにより、作業者が調整結果を自動的に記憶する処理を選択したときは、アーク溶接の停止発生直前の状態から溶接条件の調整作業を再開することができる。また、作業者が上記処理を実行しない選択をしたときは、最後に記憶操作を実行したときの状態（記憶操作を実行していないときは調整前の状態）から溶接条件の調整作業を再開することができる。このように、ロボットの途中停止時の状況や原因に応じた運用形態を提供することができる。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２では、溶接条件調整値の履歴を調整中に刻々と保存しておき、設定値修正処理の際は、履歴の中から所望の溶接条件調整値を選択できるようにしている。以下、実施形態１との相違部分について説明する。

図２は、本発明の実施形態２に係るロボット制御装置ＲＣの機能ブロック図である。実施形態１との相違は、溶接条件調整処理部１５の処理内容である。

（１．履歴の保存処理）
溶接条件調整処理部１５は、アーク溶接中に行われたティーチペンダントＴＰからの調整操作の履歴を、調整操作がなされる毎にＲＡＭ２３に保存する。調整操作の履歴とは、具体的には「溶接電流値が調整対象に選択されて増加キーが連続して２回連続して押下され、次いで溶接電圧値が調整対象に選択されて減少キーが連続して５回押下された」等、実際に行われた操作の内容を時系列に（キー入力順に）取得したものを指す。操作入力の履歴に代えて、１回の操作入力毎の調整結果である溶接条件調整値の履歴を保存するようにしてもよい。溶接条件調整値の履歴とは、具体的には「溶接電流値１８０Ａ，溶接電圧値２０Ｖ→溶接電流値１７９Ａ，溶接電圧値２０Ｖ→溶接電流値１７９Ａ，溶接電圧値２１Ｖ」等、１回の操作入力毎に算出される溶接条件調整値を時系列に（キー入力順に）取得したものを指す。

（２．履歴の選択処理）
履歴選択部１７は、履歴保存部１６に保存された履歴をＲＡＭ２３の中から読み出してティーチペンダントＴＰに出力表示させ、作業者にいずれか１つの履歴を選択させる。選択された履歴は、溶接条件調整処理部１５に通知される。

（３．溶接条件の設定値修正処理）
溶接条件調整処理部１５は、選択された履歴に含まれる溶接条件調整値をハードディスク５に記憶する。この記憶処理により、溶接プログラムＴｄまたは溶接条件ファイルＣｆに記憶された溶接条件設定値が修正されることになる。なお、履歴に基づいた設定値修正処理は、実施形態１と同様に、アーク溶接が停止した後の再開時に実行するかしないかを作業者に選択させるように構成しておくことが望ましい。あるいは、アーク溶接の再開時に限らず、溶接終了後の任意のタイミングにおいても、履歴に基づいた設定値修正処理を実行できるようにしても良い。

以上説明したように、本発明の実施形態２によれば、ティーチペンダントＴＰの操作入力の履歴または操作入力毎の調整値の履歴を刻々と保存し、保存された履歴の中からいずれか１つの履歴を選択して、溶接プログラムＴｄまたは溶接条件ファイルＣｆへ反映させるようにした。すなわち、調整途中の溶接条件を遡って溶接プログラムＴｄまたは溶接条件ファイルＣｆへ反映させることができるようにしたことによって、それまでの調整作業を無駄にすることなく、さらに一層、調整工数を低減することができる。

１ アーク溶接ロボット
２ キー入力監視部
３ 教示処理部
５ ハードディスク
７ 溶接制御部
９ 動作制御部
１０ インターフェース部
１１ 解釈実行部
１２ 駆動指令部
１３ 溶接インターフェース部
１５ 溶接条件調整処理部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
５１ 記憶キー
５２ 増加キー
５３ 減少キー
Ｃｆ 溶接条件ファイル
Ｆｒ ワイヤ送給信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
Ｒ ロボット
ＲＣ ロボット制御装置
Ｓｓ 操作信号
Ｔ 溶接トーチ
Ｔｄ 溶接プログラム
ＴＰ ティーチペンダント
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗ ワーク
Ｗｃ 溶接指令信号
ＷＭ ワイヤ送給モータ
ＷＰ 溶接電源
Ｗｒ 溶接ワイヤ

Claims (3)

1. 予め記憶された溶接条件設定値に基づくアーク溶接中に、前記溶接条件設定値を増減させる溶接条件調整手段であるティーチペンダントからの操作入力に応じて溶接条件の調整を行うロボット制御装置において、
   前記ティーチペンダントによる調整結果である溶接条件調整値を保存し、前記アーク溶接が停止したとき、または停止後に再開したときに、保存した前記溶接条件調整値を前記溶接条件設定値として記憶する設定値修正処理を行う溶接条件調整処理部を備えたことを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。
2. 前記再開時に前記設定値修正処理を実行するかしないかを選択する選択処理部をさらに備え、
   前記溶接条件調整処理部は、前記選択処理部の選択結果に応じて前記設定値修正処理を実行するかしないかを決定することを特徴とする請求項１記載のアーク溶接ロボットの制御装置。
3. 予め記憶された溶接条件設定値に基づくアーク溶接中に、前記溶接条件設定値を増減させる溶接条件調整手段であるティーチペンダントからの操作入力に応じて溶接条件の調整を行うロボット制御装置において、
   前記ティーチペンダントからの操作入力の履歴または前記操作入力毎の調整結果である溶接条件調整値の履歴を刻々と保存する溶接条件調整処理部と、
   前記履歴を読み出して前記ティーチペンダントに選択可能に表示するとともに、選択されたいずれか１つの履歴を前記溶接条件調整処理部に入力する履歴選択部と、を備え、
   前記溶接条件処理部は、前記履歴の中から選択されたいずれか１つの履歴に含まれる溶接条件調整値を前記溶接条件設定値として記憶する設定値修正処理を行うことを特徴とするアーク溶接ロボットの制御装置。

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