溶接ロボット制御装置及び溶接ロボットの制御方法
【課題】 複数の教示ステップが含まれる作業プログラムによって制御される溶接ロボットの制御装置において、必要十分なプリフロー時間を確保することのできる溶接ロボット制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の溶接ロボット１０の制御装置２０は、溶接トーチ１６を動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行うものであって、複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチ１６の動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、溶接トーチ１６が溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、この噴出タイミングでシールドガスを噴出させる。
【解決手段】 本発明の溶接ロボット１０の制御装置２０は、溶接トーチ１６を動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行うものであって、複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチ１６の動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、溶接トーチ１６が溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、この噴出タイミングでシールドガスを噴出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ワークに対して溶接を行う溶接ロボット制御装置及び溶接ロボットの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに対して溶接を行う際、溶接点の周囲をガスによりシールドして、ガス雰囲気中においてアークを発生させるガスシールド溶接が用いられている。このガスシールド溶接においては、ガスを発生させるタイミングがアークを発生させるタイミングより所定時間（以下、「プリフロー時間」という。）早められた、いわゆるプリフロー制御が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１６５６７号公報。
【０００４】
上記公報の技術は、作業者が溶接開始を指令すると、直ちに溶接を実行する場合についてのものである。より詳細には、最初の溶接スイッチ操作をガス噴出指令とし、２回目の溶接スイッチ操作を溶接指令とすることでプリフロー制御時間を任意に変化可能にするものである。
【０００５】
一方、ワークに対して自動で溶接を行う溶接ロボットが広く用いられているが、この溶接ロボットにおいても、ガスシールド溶接が用いられ、良好な溶接を行う目的でプリフロー制御が採用されている。溶接ロボットでは、溶接トーチを溶接位置に移動させてから溶接動作を開始し、所定の範囲を溶接する一連の工程が自動制御される。このため、プリフロー時間の設定も自動制御プログラムの中で予め設定されている。
【０００６】
プリフロー制御が採用されたガスシールド溶接の具体的な手順としては、図８に示すように、溶接ロボットの溶接トーチ５１を動作開始点Ａから溶接開始点Ｂに到達させた後（図８(a) 参照）、溶接トーチ５１を停止させた状態で、予め設定されたプリフロー時間だけシールドガスを放出し（図８(b) 参照）、プリフロー時間経過後に、アークを発生させる（図８(c) 参照）。
【０００７】
プリフロー制御におけるプリフロー時間としては、所定の時間（例えば０．１〜０．５秒）が予め設定されている。これは、シールドガスが流体であるために、シールドガスが放出されてからガス流量が一定になるまでにある程度の時間を要するからである。このプリフロー時間が十分でないと、ガスシールド効果が不十分となり、溶接点に溶接不良が生じることがある。また、アークを発生させるために流す電流を周期的に変化させる、いわゆるパルス制御溶接法では、溶接開始時のシールド効果が十分でないと、溶滴移行が不安定になり溶接不良が生じることがある。そのため、溶接開始時のプリフロー時間の確保は、ガスシールド溶接において重要な事項のひとつである。
【０００８】
ところで、近年の溶接ロボットを用いた溶接作業は概ね自動化され、サイクルタイム（一つのワークを生産（溶接作業を含む）するのに必要な時間）をできる限り最短化することにより、生産性を向上させるべく努力が図られている。
【０００９】
例えば、動作開始点から溶接開始点への溶接トーチの移動は、通常一定の速度で行われるが、最近では、この溶接トーチの移動時間の短縮化が図られている。また、溶接プロセス自体を高速化して、サイクルタイムの改善が進められている。
【００１０】
したがって、図８に示したような溶接手順では、プリフロー制御が実行されている間は、溶接トーチは停止したままの状態であって溶接が行われておらず、時間のロスになるため、以下のような方法も提案されている。すなわち、図９に示すように、溶接トーチ５１が溶接開始点Ｂに到達する前の移動中において、所定のタイミングで予めシールドガスを放出する（図９(a) 参照）。そして、溶接トーチ５１が溶接開始点Ｂに到達した後、即座にアークを発生させる（図９(b) 参照）。このように、溶接トーチ５１の移動中にプリフロー制御を行うようにすれば、溶接トーチ５１の移動時間を利用して予めシールドガスを放出することができ、すなわち、プリフロー時間を確保することができ、サイクルタイムの改善を図ることができる。
【００１１】
上記溶接作業に用いられる溶接ロボットは、予め決められた作業プログラムによって動作し、その作業プログラムには、複数の教示ステップが含まれている。教示ステップは、溶接ロボットの一連の移動や動作等をある所定の単位動作ごとに区切って表したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、溶接ロボットによって溶接が行われる場合、溶接トーチは、動作開始点から溶接開始点まで移動されるのであるが、この移動動作も教示ステップに含まれる。しかしながら、動作開始点から溶接開始点に到達するまでに複数の教示ステップが定められており、溶接開始直前に実行される教示ステップの動作所要時間が比較的短い場合、すなわち、プリフロー時間の方が当該教示ステップの動作所要時間より長い場合には、十分なプリフロー時間を確保することができず、溶接不良を生じさせる原因となっていた。
【００１３】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、複数の教示ステップが含まれる作業プログラムによって制御される溶接ロボットの制御装置において、必要十分なプリフロー時間を確保することのできる溶接ロボット制御装置を提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１５】
本願発明の第１の側面によって提供される溶接ロボット制御装置は、溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御装置であって、前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させることを特徴としている（請求項１）。なお、上記「動作開始位置」としては、ワークの一連の溶接作業においてアークを発生させない区間があり、その後再びアークを発生させる区間がある場合、アークを発生させない区間においてプリフロー制御を行うとき、アークを発生させない区間の先頭位置をも含むものとする。
【００１６】
この構成によれば、複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、この噴出タイミングでシールドガスを噴出させるので、複数の教示ステップにわたってプリフロー制御を行うことができ、必要十分なプリフロー時間を確保することができる。したがって、良好な溶接を行うことができる溶接ロボットの制御方法を提供することができる。
【００１７】
好ましい実施の形態によれば、前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる噴出手段と、を備えるとよい（請求項２）。
【００１８】
本願発明の第２の側面によって提供される溶接ロボットの制御方法は、溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させる工程を含むことを特徴としている（請求項３）。
【００１９】
好ましい実施の形態によれば、前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出する工程と、前記抽出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する工程と、算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる工程と、を含むとよい（請求項４）。
【００２０】
本願発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本願発明に係る溶接ロボットの制御装置を含む制御システムを示す構成図である。この制御システムは、溶接ロボットに設けられた溶接トーチによりワークに対して溶接を行うものであり、特にこの制御システムでは、溶接トーチが動作開始点から溶接開始点に到達するまでに予めシールドガスを溶接トーチの周囲に発生させる、いわゆるプリフロー制御が行われる。
【００２３】
制御システムは、溶接ロボット１０と、ロボット制御装置２０と、溶接電源装置３０と、ガスボンベ４０とによって大略構成されている。
【００２４】
溶接ロボット１０は、ワークＷに対して例えばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１０は、フロア等の適当な箇所に固定されるベース部材１１と、それに複数の軸を介して連結された複数のアーム１２と、リンク部材１３と、複数のモータ１４（一部図示略）と、ワイヤ送給装置１５とによって概略構成されている。溶接ロボット１０は、最も先端側に設けられたアーム１２の先端部に、溶接トーチ１６を備えている。
【００２５】
溶接ロボット１０は、ロボット制御装置２０によって駆動制御され、モータ１４等が回転駆動されることにより、溶接トーチ１６は、左右前後に移動自在とされている。
【００２６】
溶接トーチ１６は、溶加材としての例えば直径１ｍｍ程度のワイヤ１７を内装し、ワイヤ送給装置１５によって送り出されたワイヤ１７の先端とワークＷとの間にアークを発生させてその熱でワイヤ１７を溶着させることにより、ワークＷに対して溶接を施すものである。
【００２７】
溶接トーチ１６の内部には、例えば図２に示すように、不活性ガス、あるいは炭酸ガス等のシールドガスを放出するための放出路１８が形成されている。このシールドガスは、ガスボンベ４０から供給され、ガス電磁弁４１（後述）を介して放出路１８を通じて放出されることにより、上述したプリフロー制御に用いられる。
【００２８】
モータ１４は、複数のアーム１２の両端又は片端に設けられ、ロボット制御装置２０からの駆動命令により回転駆動し、複数のアーム１２及び溶接トーチ１６を移動させる。モータ１４には、図示しないエンコーダが設けられている。エンコーダの出力は、ロボット制御装置２０に与えられ、ロボット制御装置２０では、エンコーダの出力によって溶接トーチ１６の現在位置を認識する。
【００２９】
ワイヤ送給装置１５は、所定のタイミングで溶接トーチ１６に対してワイヤ１７を送り出すための装置である。
【００３０】
ロボット制御装置２０は、溶接ロボット１０の動作を制御するためのものである。ロボット制御装置２０は、予め記憶されている作業プログラム及び図示しないエンコーダからの座標情報等に基づいて、溶接ロボット１０のモータ１４を駆動制御して、溶接トーチ１６を動作開始点からワークＷの溶接点、その溶接点から他の溶接点、あるいは溶接点から退避位置に移動させる。
【００３１】
溶接電源装置３０は、図示しない溶接電源を備えており、この溶接電源によって溶接トーチ１６とワークＷ（母材）との間に高電圧が供給される。溶接電源装置３０には、ガス電磁弁４１が接続されており、ガス電磁弁４１は、溶接電源装置３０による開閉制御され、ガスボンベ４０から供給されるシールドガスを溶接点に放出するのを許可又は禁止する。
【００３２】
図３は、ロボット制御装置２０の内部構成を示すブロック図である。ロボット制御装置２０は、マイクロコンピュータ及びメモリ等によって構成されており、より詳細には、作業プログラム解析部２１、メモリ部２２、軌道計画部２３、軌道スタック２４、サーボ制御部２５、サーボ駆動部２６、現在位置監視部２７、及び溶接制御部２８によって構成されている。
【００３３】
メモリ部２２には、溶接ロボット１０の動作が定められた作業プログラムが格納されている。この作業プログラムは、溶接ロボットの一連の移動や動作等をある所定の単位動作ごとに区切って表した複数の教示ステップから構成されている。例えば、教示ステップには、溶接ロボット１０の溶接トーチをあるポジションから別のポジションに移動させる命令によって構成される。また、教示ステップには、そのような移動命令とともに、溶接を開始させる溶接開始命令やプリフロー制御を開始するプリフロー開始命令が含まれている。
【００３４】
作業プログラム解析部２１は、メモリ部２２に格納されている作業プログラムを教示ステップごとに読み出し、その内容を解析するものである。例えば、作業プログラム解析部２１は、作業プログラム中に含まれている軌道命令（座標、速度情報等のデータからなる）を読み出し、それを軌道計画部２３に通知する。
【００３５】
軌道計画部２３は、作業プログラム解析部２１から送られる各種の動作命令を軌道スタック２４に格納するものである。また、軌道計画部２３は、軌道スタック２４に格納された動作命令を読み出し、それに基づいて溶接トーチ１６の軌道計画を立案して、モータ１４の回転角や回転速度等の情報をサーボ制御部２５に対して通知する。さらに、軌道計画部２３は、後述するように、プリフロー制御を開始する教示ステップを求めるとともに、教示ステップの動作所要時間を参照してプリフロー制御を開始するタイミングを求める。
【００３６】
なお、軌道計画部２３には、記憶領域としてテンポラリエリア２３ａが設けられており、このテンポラリエリア２３ａには、プリフロー時間の値が必要に応じて記憶される。
【００３７】
軌道スタック２４は、いわゆる先入れ先出し（ＦＩＦＯ：first-in first-out）用のメモリからなり、軌道計画部２３から送られた軌道命令を格納するものである。
【００３８】
サーボ制御部２５は、軌道計画部２３から送られる軌道計画に基づいて、モータ１４を回転駆動すべく駆動信号をサーボ駆動部２６に送るものである。また、サーボ制御部２５は、図示しないエンコーダからの出力を取得して、現在位置監視部２７にその情報を送るものである。
【００３９】
サーボ駆動部２６は、サーボ制御部２５からの指令に基づいて各モータ１４に対して駆動指令を出力するものである。
【００４０】
現在位置監視部２７は、モータ１４に設けられた図示しないエンコーダからの検出信号により、溶接トーチ１６の現在位置を監視するものである。
【００４１】
溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からの各種命令に基づいて溶接電源装置３０によって溶接トーチ１６による溶接及びシールドガスの放出を行わせるものである。具体的には、溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からのプリフロー開始命令に基づいて溶接電源装置３０に対してシールドガスを放出させるための制御信号を出力する。溶接電源装置３０は、この制御信号に基づいてガス電磁弁４１の開閉制御を行う。また、溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からの溶接開始命令に基づいて溶接電源装置３０によって溶接が行われるための制御信号を出力する。
【００４２】
サーボ駆動部２６は、サーボ制御部２５からの駆動信号に基づいて各種モータ１４に対して駆動信号を送るものである。
【００４３】
次に、本実施形態の作用について、図４及び図５に示すフローチャート並びに図６に示す教示ステップとプリフロー制御との時間的関係を示す図を参照して説明する。
【００４４】
まず、自動運転が開始されると、作業プログラム解析部２１は、メモリ部２２に格納されている作業プログラムを読み出し、作業プログラムを教示ステップごとに解析する（Ｓ１）。次いで、作業プログラム解析部２１は、教示ステップ中に含まれる軌道命令を軌道計画部２３に通知する（Ｓ２）。この軌道命令には、溶接トーチ１６の移動すべき位置座標や移動速度等の情報が含まれている。
【００４５】
軌道計画部２３は、作業プログラム解析部２１から軌道命令が送られると、その軌道命令を教示ステップごとに軌道スタック２４に格納する（Ｓ３）。そして、軌道計画部２３は、この軌道命令に基づいて軌道計画を立案する（Ｓ４）。すなわち、溶接トーチ１６の移動すべき位置座標や移動速度等の情報に基づいて、溶接トーチ１６の移動する軌道における、各モータ１４の回転速度、回転の開始タイミング及び回転の停止タイミング等を決定する。そして、軌道計画部２３は、この立案された軌道計画をサーボ制御部２５に通知する（Ｓ５）。
【００４６】
サーボ制御部２５では、軌道計画部２３によって通知された軌道計画に基づいて、各モータ１４の回転制御を行う。すなわち、サーボ駆動部２６に対して、モータ１４の角度、回転速度等の制御信号を伝達する。サーボ駆動部２６は、サーボ制御部２５からのこれらの制御信号により、各モータ１４を回転駆動させる。
【００４７】
一方、作業プログラム解析部２１は、読み出した教示ステップに溶接開始命令が含まれているか否かを判別する（Ｓ６）。作業プログラム解析部２１によって教示ステップに溶接開始命令が含まれていないと判別される場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、次の教示ステップを解析する。
【００４８】
また、作業プログラム解析部２１は、ステップＳ６において、教示ステップ中に溶接開始命令が含まれていると判別した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、軌道計画部２３にプリフロー開始時間算出要求コマンドと、溶接開始要求コマンドとを通知する（Ｓ７）。
【００４９】
今、ここで、図６に示すように、作業プログラムには、動作開始点からワークＷの溶接点に移動するまでに、３つの教示ステップ（第１ないし第３教示ステップＡ１，Ａ２，Ａ３）が含まれているとすると、これら第１ないし第３教示ステップＡ１，Ａ２，Ａ３における軌道命令がそれぞれ軌道スタック２４に格納される。図６に示す例では、３つ目の第３教示ステップＡ３に溶接開始命令が含まれている。以下、図６に示す例に基づいて説明する。
【００５０】
軌道計画部２３は、プリフロー開始時間算出要求コマンドが作業プログラム解析部２１から送られると、プリフロー制御を開始させる教示ステップを認識する処理と、プリフロー制御の開始時間を算出する処理とを行う（Ｓ８）。
【００５１】
まず、軌道計画部２３は、プリフロー時間Ｔの値をテンポラリエリア２３ａに格納する（Ｓ９）。プリフロー時間Ｔ（図６参照）は、シールドガスによるシールド効果を確保するための必要十分な時間であり、予め定められてメモリ部２２に記憶されている。
【００５２】
軌道計画部２３は、軌道スタック２４に最も直前に格納された教示ステップの軌道命令を参照する。図６に示す例によれば、第１ないし第３教示ステップＡ１，Ａ２，Ａ３のうち、最も直前に軌道スタック２４に格納された第３教示ステップＡ３の軌道命令を参照する。
【００５３】
次いで、軌道計画部２３は、第３教示ステップＡ３の軌道命令における移動所要時間Ｔ３を算出する（Ｓ１０）。軌道計画部２３は、算出した移動所要時間Ｔ３と予め定めるプリフロー時間Ｔとを比較し、算出した移動所要時間Ｔ３がプリフロー時間Ｔより小さいか否かの判別処理を行う（Ｓ１１）。
【００５４】
ステップＳ１１において、算出した移動所要時間Ｔ３がプリフロー時間Ｔより小さいと判別した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、軌道計画部２３は、プリフロー時間Ｔから算出した移動所要時間Ｔ３を差し引いた残り時間（Ｔ−Ｔ３）を算出する（Ｓ１２）。そして、軌道計画部２３は、それを新たにプリフロー時間としてテンポラリエリア２３ａに格納するとともに、軌道スタック２４に第３教示ステップＡ３より一つ前に格納された第２教示ステップＡ２の軌道命令を参照する（Ｓ１３）。
【００５５】
そして、ステップＳ１０に戻り、再び、その第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２を算出し、その所要移動時間Ｔ２と新たに置き換えたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）とを比較する（Ｓ１１）。
【００５６】
ステップＳ１１において、算出された移動所要時間Ｔ２が新たなプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より大きいと判別した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、軌道計画部２３は、移動所要時間Ｔ２を算出した第２教示ステップＡ２の参照番号と、テンポラリエリア２３ａに格納されているプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）とをプリフロー開始時間算出要求コマンドとして、現在位置監視部２７に通知する（Ｓ１４）。このことは、プリフロー制御を開始する教示ステップが第２教示ステップＡ２であることを示している。
【００５７】
また、軌道計画部２３は、溶接開始命令を含んでいた第３教示ステップＡ３の参照番号を溶接開始要求コマンドとして現在位置監視部２７に通知する（Ｓ１５）。
【００５８】
なお、このロボット制御装置２０では、上記したような教示ステップの所要時間やプリフロー時間に基づいてプリフロー制御を開始する教示ステップを求める処理と、実際に溶接トーチ１６が教示データに基づいて動作制御される処理とは、ある時間差が生じるように制御される。溶接トーチ１６の教示データに基づく動作制御がリアルタイムあるいはそれに近い速度で処理されると、プリフロー制御を開始する教示ステップを求める処理が算出することができなくなるからである。
【００５９】
現在位置監視部２７は、各モータ１４に設けられている図示しないエンコーダによって溶接トーチ１６の現在位置がどの教示ステップにおける位置にあるかを監視する（図５のＳ１６）。そして、現在位置監視部２７は、現在進行中の教示ステップにプリフロー開始トリガ要求コマンドが含まれ、かつ、図６に示すように、現在点ａにおける溶接トーチ１６において次の第３教示ステップＡ３に到達するまでの到達時間Ｔａが新たに置換されたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より小さいか否かを判別する（Ｓ１７）。
【００６０】
次の第３教示ステップＡ３に到達するまでの到達時間Ｔａが新たに置換されたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より小さくなった場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、現在位置監視部２７は、プリフロー制御の開始を溶接制御部２８に通知する（Ｓ１８）。これにより、溶接制御部２８では、ガス電磁弁４１が開かれ、シールドガスが放出され、プリフロー制御が開始される。
【００６１】
次いで、現在位置監視部２７は、現在進行中の教示ステップに溶接開始トリガ要求コマンドが含まれ、かつ溶接トーチ１６が溶接点に到達したか否かを判別する（Ｓ１９）。現在進行中の教示ステップに溶接開始トリガ要求コマンドが含まれ、かつ溶接トーチ１６が溶接点に到達した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、現在位置監視部２７は、溶接の開始を溶接制御部２８に通知する。これにより、溶接制御部２８は、溶接電源装置３０にその旨を通知する（Ｓ２０）。溶接電源装置３０は、ワイヤ送給装置１５にワイヤ１７を送り出す旨の指示を出力し、これにより、ワイヤ送給装置１５からワイヤ１７が送給される。また、溶接電源装置３０によって溶接トーチ１６とワークＷとの間に所定の電圧が印加されることにより、アークが発生し、溶接が開始される。
【００６２】
このように、複数の教示ステップの中からプリフロー制御を開始する教示ステップを求めることにより、プリフロー制御を複数の教示ステップにわたって実行することができる。そのため、溶接開始直前に実行される教示ステップの動作所要時間が比較的短い場合でも、当該教示ステップの前に実行される他の教示ステップからプリフロー制御を開始することができる。したがって、シールド効果を奏するための必要十分なプリフロー時間を確保することができ、良好な溶接を行うことができる。
【００６３】
上記では、プリフロー時間Ｔが、第３教示ステップＡ３における所要移動時間Ｔ３と、第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２とを積算した時間（Ｔ２＋Ｔ３）より短い場合を説明したが、例えば、図７に示すように、プリフロー時間Ｔが、上記した積算した時間（Ｔ２＋Ｔ３）より長い場合もある。このような場合には、第３教示ステップＡ３における所要移動時間Ｔ３と、第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２とを積算した時間（Ｔ２＋Ｔ３）と、プリフロー時間とが比較され、溶接トーチ１６がシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出してもよい。
【００６４】
より具体的には、図４に示すフローチャートのステップＳ１３において、第３教示ステップＡ３より一つ前に格納された第２教示ステップＡ２の軌道命令を参照する。次いで、ステップＳ１０に戻り、再び、その第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２を算出し、その所要移動時間Ｔ２と新たに置き換えたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）とを比較する。
【００６５】
ここで、プリフロー時間Ｔが、第２教示ステップＡ２及び第３教示ステップＡ３における所要移動時間（Ｔ２＋Ｔ３）より長い場合には、算出された移動所要時間Ｔ２が新たなプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より小さいと判別されるので、このようなときには、第３教示ステップＡ３における所要移動時間Ｔ３と、第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２とを積算する。そして、プリフロー時間Ｔから積算された所要移動時間（Ｔ２＋Ｔ３）を差し引き、残り時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））を算出する。
【００６６】
その後、この残り時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））を新たなプリフロー時間Ｔとし、第２教示ステップＡ２より一つ前に格納された第１教示ステップＡ１における所要移動時間Ｔ１と、新たなプリフロー時間Ｔとを比較する。この比較結果において、算出された移動所要時間Ｔ１が新たなプリフロー時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））より大きいと判別した場合、図４に示すフローチャートのステップＳ１４に示したように、移動所要時間Ｔ１を算出した第２教示ステップＡ１の参照番号と、プリフロー時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））とをプリフロー開始時間算出要求コマンドとして、現在位置監視部２７に通知する。
【００６７】
このように、プリフロー時間Ｔが複数の教示ステップの所要移動時間の積算値より大きい場合には、それを考慮して、溶接トーチ１６がシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出するようにすればよい。なお、以上の説明では、教示ステップは、３つの場合を示したが、教示ステップの数はこれに限定されるものではない。また、プリフロー時間Ｔは、３つ以上の複数ステップにおける所要移動時間の積算値と比較されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本願発明に係る溶接ロボットの制御装置を含む制御システムを示す構成図である。
【図２】溶接トーチの要部断面図である。
【図３】ロボット制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】本願発明の作用を説明するためのフローチャートである。
【図５】本願発明の作用を説明するためのフローチャートである。
【図６】教示ステップとプリフロー制御との時間的関係を示す図である。
【図７】教示ステップとプリフロー制御との他の時間的関係を示す図である。
【図８】従来のプリフロー制御を説明するための図である。
【図９】従来の他のプリフロー制御を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 溶接ロボット
１６ 溶接トーチ
１７ ワイヤ
２０ ロボット制御装置
２１ 作業プログラム解析部
２２ メモリ部
２３ 軌道計画部
２４ 軌道スタック
２５ サーボ制御部
２７ 現在位置監視部
２８ 溶接制御部
３０ 溶接電源装置
４１ ガス電磁弁
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ワークに対して溶接を行う溶接ロボット制御装置及び溶接ロボットの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに対して溶接を行う際、溶接点の周囲をガスによりシールドして、ガス雰囲気中においてアークを発生させるガスシールド溶接が用いられている。このガスシールド溶接においては、ガスを発生させるタイミングがアークを発生させるタイミングより所定時間（以下、「プリフロー時間」という。）早められた、いわゆるプリフロー制御が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１６５６７号公報。
【０００４】
上記公報の技術は、作業者が溶接開始を指令すると、直ちに溶接を実行する場合についてのものである。より詳細には、最初の溶接スイッチ操作をガス噴出指令とし、２回目の溶接スイッチ操作を溶接指令とすることでプリフロー制御時間を任意に変化可能にするものである。
【０００５】
一方、ワークに対して自動で溶接を行う溶接ロボットが広く用いられているが、この溶接ロボットにおいても、ガスシールド溶接が用いられ、良好な溶接を行う目的でプリフロー制御が採用されている。溶接ロボットでは、溶接トーチを溶接位置に移動させてから溶接動作を開始し、所定の範囲を溶接する一連の工程が自動制御される。このため、プリフロー時間の設定も自動制御プログラムの中で予め設定されている。
【０００６】
プリフロー制御が採用されたガスシールド溶接の具体的な手順としては、図８に示すように、溶接ロボットの溶接トーチ５１を動作開始点Ａから溶接開始点Ｂに到達させた後（図８(a) 参照）、溶接トーチ５１を停止させた状態で、予め設定されたプリフロー時間だけシールドガスを放出し（図８(b) 参照）、プリフロー時間経過後に、アークを発生させる（図８(c) 参照）。
【０００７】
プリフロー制御におけるプリフロー時間としては、所定の時間（例えば０．１〜０．５秒）が予め設定されている。これは、シールドガスが流体であるために、シールドガスが放出されてからガス流量が一定になるまでにある程度の時間を要するからである。このプリフロー時間が十分でないと、ガスシールド効果が不十分となり、溶接点に溶接不良が生じることがある。また、アークを発生させるために流す電流を周期的に変化させる、いわゆるパルス制御溶接法では、溶接開始時のシールド効果が十分でないと、溶滴移行が不安定になり溶接不良が生じることがある。そのため、溶接開始時のプリフロー時間の確保は、ガスシールド溶接において重要な事項のひとつである。
【０００８】
ところで、近年の溶接ロボットを用いた溶接作業は概ね自動化され、サイクルタイム（一つのワークを生産（溶接作業を含む）するのに必要な時間）をできる限り最短化することにより、生産性を向上させるべく努力が図られている。
【０００９】
例えば、動作開始点から溶接開始点への溶接トーチの移動は、通常一定の速度で行われるが、最近では、この溶接トーチの移動時間の短縮化が図られている。また、溶接プロセス自体を高速化して、サイクルタイムの改善が進められている。
【００１０】
したがって、図８に示したような溶接手順では、プリフロー制御が実行されている間は、溶接トーチは停止したままの状態であって溶接が行われておらず、時間のロスになるため、以下のような方法も提案されている。すなわち、図９に示すように、溶接トーチ５１が溶接開始点Ｂに到達する前の移動中において、所定のタイミングで予めシールドガスを放出する（図９(a) 参照）。そして、溶接トーチ５１が溶接開始点Ｂに到達した後、即座にアークを発生させる（図９(b) 参照）。このように、溶接トーチ５１の移動中にプリフロー制御を行うようにすれば、溶接トーチ５１の移動時間を利用して予めシールドガスを放出することができ、すなわち、プリフロー時間を確保することができ、サイクルタイムの改善を図ることができる。
【００１１】
上記溶接作業に用いられる溶接ロボットは、予め決められた作業プログラムによって動作し、その作業プログラムには、複数の教示ステップが含まれている。教示ステップは、溶接ロボットの一連の移動や動作等をある所定の単位動作ごとに区切って表したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、溶接ロボットによって溶接が行われる場合、溶接トーチは、動作開始点から溶接開始点まで移動されるのであるが、この移動動作も教示ステップに含まれる。しかしながら、動作開始点から溶接開始点に到達するまでに複数の教示ステップが定められており、溶接開始直前に実行される教示ステップの動作所要時間が比較的短い場合、すなわち、プリフロー時間の方が当該教示ステップの動作所要時間より長い場合には、十分なプリフロー時間を確保することができず、溶接不良を生じさせる原因となっていた。
【００１３】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、複数の教示ステップが含まれる作業プログラムによって制御される溶接ロボットの制御装置において、必要十分なプリフロー時間を確保することのできる溶接ロボット制御装置を提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１５】
本願発明の第１の側面によって提供される溶接ロボット制御装置は、溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御装置であって、前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させることを特徴としている（請求項１）。なお、上記「動作開始位置」としては、ワークの一連の溶接作業においてアークを発生させない区間があり、その後再びアークを発生させる区間がある場合、アークを発生させない区間においてプリフロー制御を行うとき、アークを発生させない区間の先頭位置をも含むものとする。
【００１６】
この構成によれば、複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、この噴出タイミングでシールドガスを噴出させるので、複数の教示ステップにわたってプリフロー制御を行うことができ、必要十分なプリフロー時間を確保することができる。したがって、良好な溶接を行うことができる溶接ロボットの制御方法を提供することができる。
【００１７】
好ましい実施の形態によれば、前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる噴出手段と、を備えるとよい（請求項２）。
【００１８】
本願発明の第２の側面によって提供される溶接ロボットの制御方法は、溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させる工程を含むことを特徴としている（請求項３）。
【００１９】
好ましい実施の形態によれば、前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出する工程と、前記抽出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する工程と、算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる工程と、を含むとよい（請求項４）。
【００２０】
本願発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本願発明に係る溶接ロボットの制御装置を含む制御システムを示す構成図である。この制御システムは、溶接ロボットに設けられた溶接トーチによりワークに対して溶接を行うものであり、特にこの制御システムでは、溶接トーチが動作開始点から溶接開始点に到達するまでに予めシールドガスを溶接トーチの周囲に発生させる、いわゆるプリフロー制御が行われる。
【００２３】
制御システムは、溶接ロボット１０と、ロボット制御装置２０と、溶接電源装置３０と、ガスボンベ４０とによって大略構成されている。
【００２４】
溶接ロボット１０は、ワークＷに対して例えばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１０は、フロア等の適当な箇所に固定されるベース部材１１と、それに複数の軸を介して連結された複数のアーム１２と、リンク部材１３と、複数のモータ１４（一部図示略）と、ワイヤ送給装置１５とによって概略構成されている。溶接ロボット１０は、最も先端側に設けられたアーム１２の先端部に、溶接トーチ１６を備えている。
【００２５】
溶接ロボット１０は、ロボット制御装置２０によって駆動制御され、モータ１４等が回転駆動されることにより、溶接トーチ１６は、左右前後に移動自在とされている。
【００２６】
溶接トーチ１６は、溶加材としての例えば直径１ｍｍ程度のワイヤ１７を内装し、ワイヤ送給装置１５によって送り出されたワイヤ１７の先端とワークＷとの間にアークを発生させてその熱でワイヤ１７を溶着させることにより、ワークＷに対して溶接を施すものである。
【００２７】
溶接トーチ１６の内部には、例えば図２に示すように、不活性ガス、あるいは炭酸ガス等のシールドガスを放出するための放出路１８が形成されている。このシールドガスは、ガスボンベ４０から供給され、ガス電磁弁４１（後述）を介して放出路１８を通じて放出されることにより、上述したプリフロー制御に用いられる。
【００２８】
モータ１４は、複数のアーム１２の両端又は片端に設けられ、ロボット制御装置２０からの駆動命令により回転駆動し、複数のアーム１２及び溶接トーチ１６を移動させる。モータ１４には、図示しないエンコーダが設けられている。エンコーダの出力は、ロボット制御装置２０に与えられ、ロボット制御装置２０では、エンコーダの出力によって溶接トーチ１６の現在位置を認識する。
【００２９】
ワイヤ送給装置１５は、所定のタイミングで溶接トーチ１６に対してワイヤ１７を送り出すための装置である。
【００３０】
ロボット制御装置２０は、溶接ロボット１０の動作を制御するためのものである。ロボット制御装置２０は、予め記憶されている作業プログラム及び図示しないエンコーダからの座標情報等に基づいて、溶接ロボット１０のモータ１４を駆動制御して、溶接トーチ１６を動作開始点からワークＷの溶接点、その溶接点から他の溶接点、あるいは溶接点から退避位置に移動させる。
【００３１】
溶接電源装置３０は、図示しない溶接電源を備えており、この溶接電源によって溶接トーチ１６とワークＷ（母材）との間に高電圧が供給される。溶接電源装置３０には、ガス電磁弁４１が接続されており、ガス電磁弁４１は、溶接電源装置３０による開閉制御され、ガスボンベ４０から供給されるシールドガスを溶接点に放出するのを許可又は禁止する。
【００３２】
図３は、ロボット制御装置２０の内部構成を示すブロック図である。ロボット制御装置２０は、マイクロコンピュータ及びメモリ等によって構成されており、より詳細には、作業プログラム解析部２１、メモリ部２２、軌道計画部２３、軌道スタック２４、サーボ制御部２５、サーボ駆動部２６、現在位置監視部２７、及び溶接制御部２８によって構成されている。
【００３３】
メモリ部２２には、溶接ロボット１０の動作が定められた作業プログラムが格納されている。この作業プログラムは、溶接ロボットの一連の移動や動作等をある所定の単位動作ごとに区切って表した複数の教示ステップから構成されている。例えば、教示ステップには、溶接ロボット１０の溶接トーチをあるポジションから別のポジションに移動させる命令によって構成される。また、教示ステップには、そのような移動命令とともに、溶接を開始させる溶接開始命令やプリフロー制御を開始するプリフロー開始命令が含まれている。
【００３４】
作業プログラム解析部２１は、メモリ部２２に格納されている作業プログラムを教示ステップごとに読み出し、その内容を解析するものである。例えば、作業プログラム解析部２１は、作業プログラム中に含まれている軌道命令（座標、速度情報等のデータからなる）を読み出し、それを軌道計画部２３に通知する。
【００３５】
軌道計画部２３は、作業プログラム解析部２１から送られる各種の動作命令を軌道スタック２４に格納するものである。また、軌道計画部２３は、軌道スタック２４に格納された動作命令を読み出し、それに基づいて溶接トーチ１６の軌道計画を立案して、モータ１４の回転角や回転速度等の情報をサーボ制御部２５に対して通知する。さらに、軌道計画部２３は、後述するように、プリフロー制御を開始する教示ステップを求めるとともに、教示ステップの動作所要時間を参照してプリフロー制御を開始するタイミングを求める。
【００３６】
なお、軌道計画部２３には、記憶領域としてテンポラリエリア２３ａが設けられており、このテンポラリエリア２３ａには、プリフロー時間の値が必要に応じて記憶される。
【００３７】
軌道スタック２４は、いわゆる先入れ先出し（ＦＩＦＯ：first-in first-out）用のメモリからなり、軌道計画部２３から送られた軌道命令を格納するものである。
【００３８】
サーボ制御部２５は、軌道計画部２３から送られる軌道計画に基づいて、モータ１４を回転駆動すべく駆動信号をサーボ駆動部２６に送るものである。また、サーボ制御部２５は、図示しないエンコーダからの出力を取得して、現在位置監視部２７にその情報を送るものである。
【００３９】
サーボ駆動部２６は、サーボ制御部２５からの指令に基づいて各モータ１４に対して駆動指令を出力するものである。
【００４０】
現在位置監視部２７は、モータ１４に設けられた図示しないエンコーダからの検出信号により、溶接トーチ１６の現在位置を監視するものである。
【００４１】
溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からの各種命令に基づいて溶接電源装置３０によって溶接トーチ１６による溶接及びシールドガスの放出を行わせるものである。具体的には、溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からのプリフロー開始命令に基づいて溶接電源装置３０に対してシールドガスを放出させるための制御信号を出力する。溶接電源装置３０は、この制御信号に基づいてガス電磁弁４１の開閉制御を行う。また、溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からの溶接開始命令に基づいて溶接電源装置３０によって溶接が行われるための制御信号を出力する。
【００４２】
サーボ駆動部２６は、サーボ制御部２５からの駆動信号に基づいて各種モータ１４に対して駆動信号を送るものである。
【００４３】
次に、本実施形態の作用について、図４及び図５に示すフローチャート並びに図６に示す教示ステップとプリフロー制御との時間的関係を示す図を参照して説明する。
【００４４】
まず、自動運転が開始されると、作業プログラム解析部２１は、メモリ部２２に格納されている作業プログラムを読み出し、作業プログラムを教示ステップごとに解析する（Ｓ１）。次いで、作業プログラム解析部２１は、教示ステップ中に含まれる軌道命令を軌道計画部２３に通知する（Ｓ２）。この軌道命令には、溶接トーチ１６の移動すべき位置座標や移動速度等の情報が含まれている。
【００４５】
軌道計画部２３は、作業プログラム解析部２１から軌道命令が送られると、その軌道命令を教示ステップごとに軌道スタック２４に格納する（Ｓ３）。そして、軌道計画部２３は、この軌道命令に基づいて軌道計画を立案する（Ｓ４）。すなわち、溶接トーチ１６の移動すべき位置座標や移動速度等の情報に基づいて、溶接トーチ１６の移動する軌道における、各モータ１４の回転速度、回転の開始タイミング及び回転の停止タイミング等を決定する。そして、軌道計画部２３は、この立案された軌道計画をサーボ制御部２５に通知する（Ｓ５）。
【００４６】
サーボ制御部２５では、軌道計画部２３によって通知された軌道計画に基づいて、各モータ１４の回転制御を行う。すなわち、サーボ駆動部２６に対して、モータ１４の角度、回転速度等の制御信号を伝達する。サーボ駆動部２６は、サーボ制御部２５からのこれらの制御信号により、各モータ１４を回転駆動させる。
【００４７】
一方、作業プログラム解析部２１は、読み出した教示ステップに溶接開始命令が含まれているか否かを判別する（Ｓ６）。作業プログラム解析部２１によって教示ステップに溶接開始命令が含まれていないと判別される場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、次の教示ステップを解析する。
【００４８】
また、作業プログラム解析部２１は、ステップＳ６において、教示ステップ中に溶接開始命令が含まれていると判別した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、軌道計画部２３にプリフロー開始時間算出要求コマンドと、溶接開始要求コマンドとを通知する（Ｓ７）。
【００４９】
今、ここで、図６に示すように、作業プログラムには、動作開始点からワークＷの溶接点に移動するまでに、３つの教示ステップ（第１ないし第３教示ステップＡ１，Ａ２，Ａ３）が含まれているとすると、これら第１ないし第３教示ステップＡ１，Ａ２，Ａ３における軌道命令がそれぞれ軌道スタック２４に格納される。図６に示す例では、３つ目の第３教示ステップＡ３に溶接開始命令が含まれている。以下、図６に示す例に基づいて説明する。
【００５０】
軌道計画部２３は、プリフロー開始時間算出要求コマンドが作業プログラム解析部２１から送られると、プリフロー制御を開始させる教示ステップを認識する処理と、プリフロー制御の開始時間を算出する処理とを行う（Ｓ８）。
【００５１】
まず、軌道計画部２３は、プリフロー時間Ｔの値をテンポラリエリア２３ａに格納する（Ｓ９）。プリフロー時間Ｔ（図６参照）は、シールドガスによるシールド効果を確保するための必要十分な時間であり、予め定められてメモリ部２２に記憶されている。
【００５２】
軌道計画部２３は、軌道スタック２４に最も直前に格納された教示ステップの軌道命令を参照する。図６に示す例によれば、第１ないし第３教示ステップＡ１，Ａ２，Ａ３のうち、最も直前に軌道スタック２４に格納された第３教示ステップＡ３の軌道命令を参照する。
【００５３】
次いで、軌道計画部２３は、第３教示ステップＡ３の軌道命令における移動所要時間Ｔ３を算出する（Ｓ１０）。軌道計画部２３は、算出した移動所要時間Ｔ３と予め定めるプリフロー時間Ｔとを比較し、算出した移動所要時間Ｔ３がプリフロー時間Ｔより小さいか否かの判別処理を行う（Ｓ１１）。
【００５４】
ステップＳ１１において、算出した移動所要時間Ｔ３がプリフロー時間Ｔより小さいと判別した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、軌道計画部２３は、プリフロー時間Ｔから算出した移動所要時間Ｔ３を差し引いた残り時間（Ｔ−Ｔ３）を算出する（Ｓ１２）。そして、軌道計画部２３は、それを新たにプリフロー時間としてテンポラリエリア２３ａに格納するとともに、軌道スタック２４に第３教示ステップＡ３より一つ前に格納された第２教示ステップＡ２の軌道命令を参照する（Ｓ１３）。
【００５５】
そして、ステップＳ１０に戻り、再び、その第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２を算出し、その所要移動時間Ｔ２と新たに置き換えたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）とを比較する（Ｓ１１）。
【００５６】
ステップＳ１１において、算出された移動所要時間Ｔ２が新たなプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より大きいと判別した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、軌道計画部２３は、移動所要時間Ｔ２を算出した第２教示ステップＡ２の参照番号と、テンポラリエリア２３ａに格納されているプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）とをプリフロー開始時間算出要求コマンドとして、現在位置監視部２７に通知する（Ｓ１４）。このことは、プリフロー制御を開始する教示ステップが第２教示ステップＡ２であることを示している。
【００５７】
また、軌道計画部２３は、溶接開始命令を含んでいた第３教示ステップＡ３の参照番号を溶接開始要求コマンドとして現在位置監視部２７に通知する（Ｓ１５）。
【００５８】
なお、このロボット制御装置２０では、上記したような教示ステップの所要時間やプリフロー時間に基づいてプリフロー制御を開始する教示ステップを求める処理と、実際に溶接トーチ１６が教示データに基づいて動作制御される処理とは、ある時間差が生じるように制御される。溶接トーチ１６の教示データに基づく動作制御がリアルタイムあるいはそれに近い速度で処理されると、プリフロー制御を開始する教示ステップを求める処理が算出することができなくなるからである。
【００５９】
現在位置監視部２７は、各モータ１４に設けられている図示しないエンコーダによって溶接トーチ１６の現在位置がどの教示ステップにおける位置にあるかを監視する（図５のＳ１６）。そして、現在位置監視部２７は、現在進行中の教示ステップにプリフロー開始トリガ要求コマンドが含まれ、かつ、図６に示すように、現在点ａにおける溶接トーチ１６において次の第３教示ステップＡ３に到達するまでの到達時間Ｔａが新たに置換されたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より小さいか否かを判別する（Ｓ１７）。
【００６０】
次の第３教示ステップＡ３に到達するまでの到達時間Ｔａが新たに置換されたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より小さくなった場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、現在位置監視部２７は、プリフロー制御の開始を溶接制御部２８に通知する（Ｓ１８）。これにより、溶接制御部２８では、ガス電磁弁４１が開かれ、シールドガスが放出され、プリフロー制御が開始される。
【００６１】
次いで、現在位置監視部２７は、現在進行中の教示ステップに溶接開始トリガ要求コマンドが含まれ、かつ溶接トーチ１６が溶接点に到達したか否かを判別する（Ｓ１９）。現在進行中の教示ステップに溶接開始トリガ要求コマンドが含まれ、かつ溶接トーチ１６が溶接点に到達した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、現在位置監視部２７は、溶接の開始を溶接制御部２８に通知する。これにより、溶接制御部２８は、溶接電源装置３０にその旨を通知する（Ｓ２０）。溶接電源装置３０は、ワイヤ送給装置１５にワイヤ１７を送り出す旨の指示を出力し、これにより、ワイヤ送給装置１５からワイヤ１７が送給される。また、溶接電源装置３０によって溶接トーチ１６とワークＷとの間に所定の電圧が印加されることにより、アークが発生し、溶接が開始される。
【００６２】
このように、複数の教示ステップの中からプリフロー制御を開始する教示ステップを求めることにより、プリフロー制御を複数の教示ステップにわたって実行することができる。そのため、溶接開始直前に実行される教示ステップの動作所要時間が比較的短い場合でも、当該教示ステップの前に実行される他の教示ステップからプリフロー制御を開始することができる。したがって、シールド効果を奏するための必要十分なプリフロー時間を確保することができ、良好な溶接を行うことができる。
【００６３】
上記では、プリフロー時間Ｔが、第３教示ステップＡ３における所要移動時間Ｔ３と、第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２とを積算した時間（Ｔ２＋Ｔ３）より短い場合を説明したが、例えば、図７に示すように、プリフロー時間Ｔが、上記した積算した時間（Ｔ２＋Ｔ３）より長い場合もある。このような場合には、第３教示ステップＡ３における所要移動時間Ｔ３と、第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２とを積算した時間（Ｔ２＋Ｔ３）と、プリフロー時間とが比較され、溶接トーチ１６がシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出してもよい。
【００６４】
より具体的には、図４に示すフローチャートのステップＳ１３において、第３教示ステップＡ３より一つ前に格納された第２教示ステップＡ２の軌道命令を参照する。次いで、ステップＳ１０に戻り、再び、その第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２を算出し、その所要移動時間Ｔ２と新たに置き換えたプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）とを比較する。
【００６５】
ここで、プリフロー時間Ｔが、第２教示ステップＡ２及び第３教示ステップＡ３における所要移動時間（Ｔ２＋Ｔ３）より長い場合には、算出された移動所要時間Ｔ２が新たなプリフロー時間（Ｔ−Ｔ３）より小さいと判別されるので、このようなときには、第３教示ステップＡ３における所要移動時間Ｔ３と、第２教示ステップＡ２における所要移動時間Ｔ２とを積算する。そして、プリフロー時間Ｔから積算された所要移動時間（Ｔ２＋Ｔ３）を差し引き、残り時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））を算出する。
【００６６】
その後、この残り時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））を新たなプリフロー時間Ｔとし、第２教示ステップＡ２より一つ前に格納された第１教示ステップＡ１における所要移動時間Ｔ１と、新たなプリフロー時間Ｔとを比較する。この比較結果において、算出された移動所要時間Ｔ１が新たなプリフロー時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））より大きいと判別した場合、図４に示すフローチャートのステップＳ１４に示したように、移動所要時間Ｔ１を算出した第２教示ステップＡ１の参照番号と、プリフロー時間（Ｔ−（Ｔ２＋Ｔ３））とをプリフロー開始時間算出要求コマンドとして、現在位置監視部２７に通知する。
【００６７】
このように、プリフロー時間Ｔが複数の教示ステップの所要移動時間の積算値より大きい場合には、それを考慮して、溶接トーチ１６がシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出するようにすればよい。なお、以上の説明では、教示ステップは、３つの場合を示したが、教示ステップの数はこれに限定されるものではない。また、プリフロー時間Ｔは、３つ以上の複数ステップにおける所要移動時間の積算値と比較されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本願発明に係る溶接ロボットの制御装置を含む制御システムを示す構成図である。
【図２】溶接トーチの要部断面図である。
【図３】ロボット制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】本願発明の作用を説明するためのフローチャートである。
【図５】本願発明の作用を説明するためのフローチャートである。
【図６】教示ステップとプリフロー制御との時間的関係を示す図である。
【図７】教示ステップとプリフロー制御との他の時間的関係を示す図である。
【図８】従来のプリフロー制御を説明するための図である。
【図９】従来の他のプリフロー制御を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 溶接ロボット
１６ 溶接トーチ
１７ ワイヤ
２０ ロボット制御装置
２１ 作業プログラム解析部
２２ メモリ部
２３ 軌道計画部
２４ 軌道スタック
２５ サーボ制御部
２７ 現在位置監視部
２８ 溶接制御部
３０ 溶接電源装置
４１ ガス電磁弁
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御装置であって、
前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させることを特徴とする、溶接ロボット制御装置。
【請求項２】
前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる噴出手段と、を備える、請求項１に記載の溶接ロボット制御装置。
【請求項３】
溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、
前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させる工程を含むことを特徴とする、溶接ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを選出する工程と、
前記選出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する工程と、
算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる工程と、を含む、請求項３に記載の溶接ロボットの制御方法。
【請求項１】
溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御装置であって、
前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させることを特徴とする、溶接ロボット制御装置。
【請求項２】
前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる噴出手段と、を備える、請求項１に記載の溶接ロボット制御装置。
【請求項３】
溶接トーチを動作開始位置から溶接開始位置に移動させるための複数の教示ステップを実行して、前記溶接開始位置に移動後にアークを発生させ溶接を行う溶接ロボットの制御方法であって、
前記複数の教示ステップの各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間と、予め設定されたプリフロー制御時間とに基づいて、前記溶接トーチが溶接開始位置に移動する以前のシールドガスの噴出タイミングを算出し、前記噴出タイミングで前記シールドガスを噴出させる工程を含むことを特徴とする、溶接ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記各教示ステップに対応する溶接トーチの動作を制御するのに要する時間を積算し、その積算された時間と前記予め設定されたプリフロー制御時間とを比較することにより、前記溶接トーチがシールドガスを噴出すべき教示ステップを選出する工程と、
前記選出された教示ステップにおいて前記溶接トーチのシールドガスの噴出タイミングを算出する工程と、
算出された噴出タイミングにおいて前記溶接トーチのシールドガスを噴出させる工程と、を含む、請求項３に記載の溶接ロボットの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２１２４１（Ｐ２００６−２１２４１Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０３４７７（Ｐ２００４−２０３４７７）
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【出願人】（０００００５１９７）株式会社不二越 (625)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【出願人】（０００００５１９７）株式会社不二越 (625)
【Ｆターム（参考）】
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