JP6339651B1 - アーク溶接ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】アークセンサ中の電流波形をグラフィカルに表示し、表示画面上でのパラメータ調整を実現するアーク溶接ロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボット制御装置１１０と、教示操作端末１５０とを備え、ロボット制御装置１１０は、アークセンサ１３０と、アーク溶接実行中にアークセンサ１３０が検出した溶接電流の電流値を記憶する溶接電流記憶部１４０と、を備え、教示操作端末１５０は、制御部１６０と、データの表示を行う表示器１７０と、を備え、制御部１６０は、溶接電流の電流値とその波形を、任意のウィービング周期毎に、表示器１７０に表示する溶接電流表示部１６１と、表示器上にサンプリング電流域を表示するサンプリング電流域表示部１６２と、表示部上で溶接電流の波形を時間軸方向にシフトさせる電流波形表示シフト部１６３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、アーク溶接ロボットシステムに関する。とりわけ、アークセンサを用いた倣い溶接を実行するためのアーク溶接ロボットシステムに関する。

アークセンサを用いた倣い溶接においては、溶接しようとする母材の溶接線に沿って溶接トーチをウィービングさせ、同時に、アーク溶接電源でウィービング中のアーク電流又はアーク電圧の変化を測定して、溶接トーチの溶接線からのずれを検出し、溶接線に倣うように補正を行う。

アークセンサにおいては、アーク電流の波形を用いて、倣い溶接での倣い補正量を決定しているため、この波形の形状の把握、及び波形の形状に基づいた補正パラメータの決定が、溶接線に倣う溶接のために重要である。この点、特許文献１は、アーク電流の波形をグラフィック表示し、合わせて溶接条件や補正情報などを表示することで、各種の補正パラメータの調整につなげる手法を提案している。

特開平５−３２９６４５号公報

しかし、特許文献１では、アーク電流の波形をグラフィック表示して、溶接条件などをあわせて表示しているものの、それだけではアークセンサを用いた倣い溶接における各種条件の調整は難しい。とりわけ、アークセンサを用いた倣い溶接では、ウィービング指令の軌跡に対するサーボ軌跡の遅れや、溶接現象に起因した遅れが発生するため、ウィービング指令の軌跡に対して実際の溶接電流の変化を同期させるための調整が重要となってくるが、特許文献１では、この同期のための調整は開示されていなかった。
また、同期のための調整、具体的には、溶接ロボットに対してウィービングの動作指令を出してから溶接電流のフィードバックが返ってくるまでの遅れ時間の調整に関しては、自動調整を実施するための方法が、従来、複数知られている。しかし、バラつきの大きい電流波形から適正値を導き出すのは至難の業であり、最終的には、調整者が電流波形を基に経験に基づいて調整する場合も多い。

そこで、本発明は、アーク溶接中の電流波形をグラフィカルに表示し、表示画面上でのパラメータ調整を実現するアーク溶接ロボットシステムを提供することを目的とする。

本発明に係るアーク溶接ロボットシステム（例えば、後述のアーク溶接ロボットシステム１００）は、溶接トーチがウィービングして溶接する際の溶接電流を検出して、アークセンサ（例えば、後述のアークセンサ１３０）によりウィービング中心を溶接ワークの溶接線に倣わせながら自動アーク溶接を行うアーク溶接ロボットシステムであって、ロボット制御装置（例えば、後述のロボット制御装置１１０）と、教示操作端末（例えば、後述の教示操作端末１５０）とを備え、前記ロボット制御装置は、前記アークセンサと、アーク溶接実行中に前記アークセンサが検出した溶接電流の電流値を記憶する溶接電流記憶部（例えば、後述の溶接電流記憶部１４０）と、を備え、前記教示操作端末は、データの表示を行う表示器（例えば、後述の表示器１７０）と、前記溶接電流の電流値とその波形を、任意のウィービング周期毎に、前記表示器に表示する溶接電流表示部（例えば、後述の溶接電流表示部１６１）と、前記表示器上にサンプリング電流域を表示するサンプリング電流域表示部（例えば、後述のサンプリング電流域表示部１６２）と、前記表示部上で前記溶接電流の波形を時間軸方向にシフトさせる電流波形表示シフト部（例えば、後述の電流波形表示シフト部１６３）と、を備える。

前記溶接電流表示部（例えば、後述の溶接電流表示部１６１）は、前記溶接電流の波形を、全ウィービング周期で平均化した波形に置き換える平均化波形置換部（例えば、後述の平均化波形置換部１６４）を備えてもよい。

前記溶接電流表示部（例えば、後述の溶接電流表示部１６１）は、前記溶接電流の波形を、ユーザが任意に選択したフィルタリング方法によりフィルタリングされた波形に置き換えるフィルタリング波形置換部（例えば、後述のフィルタリング波形置換部１６５）を備えてもよい。

前記教示操作端末（例えば、後述の教示操作端末１５０）は、前記フィルタリング方法を次回のアーク溶接実行時に適用する、フィルタリング適用部（例えば、後述のフィルタリング適用部１６６）を更に備えてもよい。

前記教示操作端末（例えば、後述の教示操作端末１５０）は、前記電流波形表示シフト部（例えば、後述の電流波形表示シフト部１６３）に入力された情報をアーク溶接の実行に適用する、入力情報適用部（例えば、後述の入力情報適用部１６７）を更に備えてもよい。

前記教示操作端末（例えば、後述の教示操作端末１５０）は、前記電流波形表示シフト部（例えば、後述の電流波形表示シフト部１６３）に入力する情報を、前記サンプリング電流域の中心にあたる時間と、前記溶接電流の波形がピークとなる時間とのずれ量から算出する算出部（例えば、後述の算出部１６８）を更に備え、前記電流波形表示シフト部は、前記情報に基づいて、前記表示器上で前記溶接電流の波形を時間軸方向にシフトさせてもよい。

前記教示操作端末（例えば、後述の教示操作端末１５０）は、前記電流波形表示シフト部（例えば、後述の電流波形表示シフト部１６３）に入力する情報を、前記サンプリング電流域の中心にあたる時間と、前記波形に対するフィッティングにより求められた２本の回帰直線又は回帰曲線の交点に対応する時間とのずれ量から算出する算出部（例えば、後述の算出部１６８）を更に備え、前記電流波形表示シフト部は、前記情報に基づいて、前記表示器上で前記溶接電流の波形を時間軸方向にシフトさせてもよい。

前記算出部（例えば、後述の算出部１６８）は、前記波形が含む複数の山の各々に対応する前記ずれ量を取得し、複数の前記ずれ量の平均値を用いて、前記電流波形表示シフト部に入力する情報を算出してもよい。

本発明によれば、アーク溶接中の電流波形をグラフィカルに表示し、表示画面上でのパラメータ調整を実現することができる。

本発明の概要についての説明図である。 本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムの表示器に表示される画面の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムの表示器上での溶接電流波形のシフト動作を示す図である。 本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムの動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る教示操作端末の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る教示操作端末の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る教示操作端末の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムの表示器に表示される画面の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る教示操作端末の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムにおいて、溶接電流波形のずれ量を算出する方法についての説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜１１を参照しながら詳述する。最初に、図１〜３を参照しながら、本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムの概要について説明する。

〔発明の概要〕
図１に、本発明の概要を示す。本発明のアーク溶接ロボットシステム１００は、アーク溶接ロボット１０を制御するロボット制御装置１１０と、ロボット制御装置１１０から受信した溶接電流の電流値を用いて溶接電流波形を表示すると共に、表示画面上でこの溶接電流波形を時間軸方向にシフトすることにより、遅れ時間を明示する教示操作端末１５０とを有する。

アーク溶接ロボット１０は、アーク溶接トーチを先端に搭載し、後述の溶接ワーク５０に対してアーク溶接を行う。アーク溶接時は、アーク溶接トーチが溶接線に沿ってウィービング動作を行うことで、後述のアークセンサ１３０が、アーク溶接ロボット１０の動作を補正する際に用いる溶接電流値を取り込むことを可能にする。

溶接ワーク５０において、上記のアーク溶接ロボット１０により溶接を行う。本例においては、溶接ワーク５０は、図１に明示されるようにＶ字の開先を有するため、アーク溶接ロボット１０がウィービング動作を行いながら溶接をした際、アーク溶接トーチと溶接ワーク５０の表面との間の距離に応じて、ウィービング動作中の溶接電流の値は変化する。なお、開先の形状はＶ字型に限定されず、アーク溶接トーチのウィービング動作中に、溶接電流の値が変化する形状であればよい。

アーク溶接電源７０は、上記のアーク溶接トーチに対し、アーク溶接を実施するための給電をする。本発明においては、アーク溶接電源７０は、更に、アーク溶接中の溶接電流の測定も行う。測定した溶接電流の電流値は、ロボット制御装置１１０内のアークセンサ１３０に送られる。

ロボット制御装置１１０は、アーク溶接の指令を上記のアーク溶接電源７０に送信すると同時に、アーク溶接ロボット１０自体の動作とアーク溶接トーチのウィービング動作を制御する。また、ロボット制御装置１１０は、内部に後述のアークセンサ１３０と溶接電流記憶部１４０とを備える。

アークセンサ１３０は、アーク溶接電源７０にて測定した溶接電流の電流値と、ロボット制御装置１１０が指令したウィービング動作の指令を基に、アーク溶接ロボット１０のアーク溶接トーチを溶接線に倣わせるための動作補正量を計算し、アーク溶接ロボット１０に適用する。

溶接電流記憶部１４０は、アーク溶接電源７０にて測定した溶接電流の電流値を記憶する。

教示操作端末１５０は、上記の繰り返しとなるが、ロボット制御装置１１０の溶接電流記憶部１４０から受信した溶接電流の電流値を用いて、表示器１７０上に、縦軸を電流値、横軸を時間軸とする溶接電流波形を表示すると共に、この溶接電流波形を時間軸方向にシフトすることにより、遅れ時間を明示する。

図１のＡは、上記の教示操作端末１５０が備える表示器１７０による表示画面の例を示す。表示器１７０は、上記の溶接電流記憶部１４０に記憶され、教示操作端末１５０に送信される溶接電流の電流値及びその波形を、ウィービング周期毎に表示する。
表示画面には、図１のＡに示されるように、溶接電流の電流値とその波形に加えて、サンプリング電流域と電流波形表示シフト領域が表示される。
サンプリング電流域は、ウィービングの左端に対応する「ウィービング左端領域」、ウィービングの中央に対応する「ウィービング中央領域」、及び、ウィービングの右端に対応する「ウィービング右端領域」の３つから構成される。より具体的には、「ウィービング左端領域」は、アーク溶接トーチが開先の左端で止まっている時点を中心として、その前後の所定のバッファ量に対応する時間に対応する領域である。同様に、「ウィービング右端領域」は、アーク溶接トーチが開先の右端で止まっている時点を中心として、その前後の所定のバッファ量に対応する時間に対応する領域である。「ウィービング中央領域」は、それ以外の領域である。また各領域の中央には、目印となる中央線が表示される。
また、電流波形表示シフト領域は、電流波形のシフト量に対応する遅れ時間調整値の入力欄と、シミュレーションボタンとを備える。ユーザが遅れ時間調整値を入力欄に入力し、入力後にシミュレーションボタンを押すと、溶接電流の波形が、サンプリング電流域上で時間軸方向（横方向）にシフトする。

図１のＡに示す表示画面の例の詳細を図２に示す。表示画面の左端から中央にかけて、ウィービング周期毎の溶接電流の波形を表示するグラフが表示される。グラフの縦軸は溶接電流値であり、横軸は時間軸である。どのウィービング周期の溶接電流波形を表示するかは、ユーザがウィービング周期の番号を切り替えることにより、変更することが可能である。

また、上記の繰り返しとなるが、このグラフ上には、「ウィービング左端領域」、「ウィービング中央領域」、「ウィービング右端領域」の３つのサンプリング電流域が表示される。「ウィービング左端領域」は、ウィービングの左端に対応する領域である。「ウィービング右端領域」は、ウィービングの右端に対応する領域である。「ウィービング中央領域」は、それ以外の領域である。

表示画面の右側であって、電流波形表示シフト領域の上方には、「遅れ時間」、「左電流」、「中央電流」、「右電流」の値が表示される。「遅れ時間」は、デフォルトでの遅れ時間であり、主として、溶接ロボットを動作させるためのサーボモータに起因する遅れ時間と、溶接電流の電源でフィルタを適用することによる遅れ時間を含む。「左電流」は、溶接電流波形の内、ウィービング左端領域内にある波形上の複数の点において電流値をサンプリングし、これら複数の電流値を平均した値である。同様に、「中央電流」は、溶接電流波形の内、ウィービング中央領域内にある波形上の複数の点において電流値をサンプリングし、これら複数の電流値を平均した値である。「右電流」は、溶接電流波形の内、ウィービング右端領域内にある波上の複数の点において電流値をサンプリングし、これら複数の電流値を平均した値である。

表示画面の下方には、実行中のアーク溶接における各種パラメータが表示される。図２に示す例においては、ウィービングに係るパラメータとして、周波数、振幅、右タイマ、左タイマの値が表示され、アークセンサに係るパラメータとして、上下ゲイン、左右ゲイン、上下ずれ量、左右ずれ量、基準電流の値が表示される。

アーク溶接における動作補正を精度よく実施するためには、溶接電流波形の左側のピークが、ウィービング左端領域の中央に、溶接電流波形の右側のピークが、ウィービング右端領域の中央に位置することが望ましい。波形のピークと各領域の中央とのずれは、上記のようにユーザが遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値を入力し、シミュレーションボタンを押すことにより、補正することができる。

図３は、電流波形表示シフトの例である。図３の上側に示す表示画面においては、溶接電流波形の左の山のピークが「ウィービング左端領域」の中央よりも左にあり、同様に、溶接電流波形の右の山のピークが「ウィービング右端領域」の中央よりも左にある。そこで、ユーザは、遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値を入力し、シミュレーションボタンを押す。すると、溶接電流波形が右側にシフトして表示される。図３の下側の表示画面に示されるごとく、シフト後の溶接電流波形の各々の山のピークが、「ウィービング左端領域」及び「ウィービング右端領域」双方の領域の中央におおむね一致するように、ユーザが入力する遅れ時間調整値を調整することにより、適正な遅れ時間を求めることができる。なお、溶接電流波形のシフトに伴い、表示画面右側に示される「左電流」、「中央電流」、「右電流」の値は変化する。

〔第１の実施形態〕
図４に本発明の第１の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステム１００の構成を示す機能ブロック図を示す。以下、一部は上記の説明の繰り返しとなるが、各構成要素の機能について詳述する。

アーク溶接ロボットシステム１００は、ロボット制御装置１１０と教示操作端末１５０とを備える。

ロボット制御装置１１０は、制御部１２０、アークセンサ１３０、及び溶接電流記憶部１４０を備える。

制御部１２０は、ロボット制御装置１１０を全体的に制御し、その一部に溶接指令部１２１及び動作指令部１２２を備える。制御部１２０は、例えば、ＲＯＭ（不図示）に格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、該システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従って、溶接指令部１２１、及び動作指令部１２２等の機能を実現するプロセッサであってもよい。
溶接指令部１２１は、アーク溶接電源７０に対し、アーク溶接の指令を与える。その指令を受信することにより、アーク溶接電源７０は、アーク溶接ロボット１０のアーク溶接トーチに対し、アーク溶接のための給電をする。
また、動作指令部１２２は、アーク溶接ロボット１０に対し、アーク溶接ロボット１０自体の移動と、アーク溶接トーチのウィービング動作との指令を与える。

アークセンサ１３０は、アーク溶接電源７０にて測定した溶接電流の電流値と、上記の動作指令部１２２が指令したウィービング動作の指令を基に、アーク溶接ロボット１０のアーク溶接トーチを溶接線に倣わせるための動作補正量を計算し、アーク溶接ロボット１０に適用する。

溶接電流記憶部１４０は、アーク溶接電源７０にて測定した溶接電流の電流値を記憶する。記憶された溶接電流の電流値は、ロボット制御装置１１０が備える送受信部（不図示）により、後述の教示操作端末１５０に送信される。

教示操作端末１５０は、制御部１６０、及び表示器１７０と備える。
制御部１６０は、教示操作端末１５０を全体的に制御し、その一部に溶接電流表示部１６１、サンプリング電流域表示部１６２、及び電流波形表示シフト部１６３を備える。制御部１６０は、例えば、ＲＯＭ（不図示）に格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、該システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従って、溶接電流表示部１６１、サンプリング電流域表示部１６２、及び電流波形表示シフト部１６３等の機能を実現するプロセッサであってもよい。
溶接電流表示部１６１は、教示操作端末１５０の送受信部（不図示）を介してロボット制御装置１１０の溶接電流記憶部１４０から受信した溶接電流の電流値を、後述の表示器１７０上にウィービング周期毎に表示する。
サンプリング電流域表示部１６２は、後述の表示器１７０上に、サンプリング電流域を表示する。上記の繰り返しとなるが、サンプリング電流域は、ウィービングの左端に対応する「ウィービング左端領域」、ウィービングの中央に対応する「ウィービング中央領域」、及び、ウィービングの右端に対応する「ウィービング右端領域」の３つから構成される。更に、サンプリング電流域表示部１６２は、各領域の中央に中央線を表示する。
電流波形表示シフト部１６３は、ユーザが、後述の表示器１７０上に表示された遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値を入力し、シミュレーションボタンを押したとき、表示器１７０上に表示された溶接電流波形を、入力された遅れ時間調整値に応じて時間軸方向にシフトする。
表示器１７０は、上記の溶接電流の電流値、及びその波形を含む各種データを表示する。

次に、図５を参照しながら、アーク溶接ロボットシステム１００の動作について詳述する。なお、アーク溶接ロボットシステム１００を構成するロボット制御装置１１０、及び教示操作端末１５０の動作に加え、説明の便宜上、アーク溶接ロボット１０及びアーク溶接電源７０の動作についても説明する。

まず、ロボット制御装置１１０の動作について説明する。
ステップＳ１１において、溶接指令部１２１は、アーク溶接電源７０に対し、送受信部を介してアーク溶接の指令を送信する。

その後、詳しくは後述するが、アーク溶接電源７０が、このアーク溶接の指令を受信したことをトリガとして、アーク溶接ロボット１０のアーク溶接トーチに給電し、アーク溶接を実施する。その際、アーク溶接電源７０は、アーク溶接中の溶接電流の測定を行い、測定した電流値を、ロボット制御装置１１０の溶接電流記憶部１４０に送信する。

ステップＳ１２において、溶接電流記憶部１４０は、送受信部を介して、アーク溶接電源７０から測定した電流値を受信し、記憶する。

ステップＳ１３において、溶接電流記憶部１４０は、記憶した溶接電流の電流値を、送受信部を介して教示操作端末１５０に送信する。

次に、教示操作端末１５０の動作について説明する。
ステップＳ２１において、溶接電流表示部１６１は、教示操作端末１５０が送受信部を介してロボット制御装置１１０の溶接電流記憶部１４０から受信した溶接電流値、およびその波形を、表示器１７０に表示する。

ステップＳ２２において、サンプリング電流域表示部１６２は、「ウィービング左端領域」、「ウィービング中央領域」、及び、「ウィービング右端領域」からなるサンプリング電流域を、各々の中央線と共に、表示器１７０に表示する。

ステップＳ２３において、表示器１７０に表示された溶接電流の波形と、上記の各領域の中央線との位置関係を閲覧したユーザによって、遅れ時間調整値の入力欄に入力された遅れ時間調整値に基づき、電流波形表示シフト部１６３が、溶接電流の波形を時間軸方向にシフトする。

最後に、アーク溶接ロボット１０及びアーク溶接電源７０の動作について説明する。
ステップＳ３１において、アーク溶接電源７０は、アーク溶接の実施のため、アーク溶接ロボット１０のアーク溶接トーチに給電する。

ステップＳ３２において、アーク溶接ロボット１０のアーク溶接トーチは、アーク溶接を実施する。より具体的には、アーク溶接トーチは、溶接線に沿ってウィービング動作をしながら、アーク溶接を実施する。

ステップＳ３３において、アーク溶接電源７０は、アーク溶接中の溶接電流の測定を行う。

ステップＳ３４において、アーク溶接電源７０は、測定した溶接電流値を溶接電流記憶部１４０に送信する。

ユーザは、遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値を入力し、シミュレーションボタンを押すことにより、溶接電流波形を時間軸方向にシフトさせ、溶接電流波形のピークとサンプリング電流域の中心線とのずれ量を検証することを繰り返す。そして、ユーザは、溶接電流波形のピークとサンプリング電流域の中心線とが一致した時点における遅れ時間調整値を、適正な遅れ時間調整値として取得する。

〔第１の実施形態による効果〕
上記のように、本実施形態においては、溶接電流波形をグラフィック表示した上で、そのグラフィック上で遅れ時間調整をすることを可能とする。具体的には、溶接電流波形のグラフィック表示部の周囲に遅れ時間調整用の入力欄を設け、これに遅れ時間調整値を入力すると溶接電流波形のグラフィックが入力値に合わせてシフトして表示される。入力する遅れ時間調整値の調整により、溶接電流波形のピーク点と、サンプリング電流域の中央線とをうまく合わせることで、適正な遅れ時間調整値を取得できる。端的に述べれば、アーク溶接中の溶接電流波形を表示器が表示し、ユーザが、表示器上で波形のピークをオフセットしてサンプリング電流域の中央と合わせることで、適正な遅れ時間調整値を求めることができる。
とりわけ、従来のアークセンサを用いたアーク溶接システムにおいては、遅れ時間を変更してから再度溶接電流波形を取得する作業を行うには、追加で溶接ワークに対してアーク溶接を行う必要があり、追加の時間と費用を費やしていた。この点、本実施形態においては、グラフィック上で電流波形表示をシフトさせて溶接電流波形のシフト量をシミュレーションすることを可能としており、これにより、上記追加の時間と費用を削減することができる。

〔第２の実施形態〕
図６に本発明の第２の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステム２００が備える教示操作端末１５０の構成を示す機能ブロック図を示す。なお、アーク溶接ロボットシステム２００が備えるロボット制御装置１１０については、第１の実施形態と同一であるため図示を省略すると共に、図６において、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を用いて示す。

第２の実施形態においては、第１の実施形態に比較して、溶接電流表示部１６１が平均化波形置換部１６４を備える点で異なる。

第１の実施形態においては、溶接電流表示部１６１が、表示器１７０に対して溶接電流波形を表示させる際、上記のように、ウィービング周期毎に溶接電流波形を表示する。一方で、第２の実施形態においては、溶接電流表示部１６１が備える平均化波形置換部１６４は、溶接電流波形を、全ウィービング周期にて平均化された波形に置き換える。

〔第２の実施形態による効果〕
溶接電流波形はウィービング周期によってバラつきがあるため、通常、ある周期で最適な遅れ時間を求めても、別の周期では適切ではない場合が発生することがある。この点、第２の実施形態においては、平均化波形置換部１６４が、表示器１７０に表示される溶接電流波形を、全ウィービング周期にて平均化された波形に置き換えてから、電流波形表示シフト部１６３が溶接電流波形をシフトして遅れ時間を調整する。これにより、各ウィービング周期のバラつきを抑えた、誤差要因の少ない遅れ時間の調整、ひいては、全ウィービング周期において効果のある遅れ時間の取得が可能となる。

〔第３の実施形態〕
図７に本発明の第３の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステム３００が備える教示操作端末１５０の構成を示す機能ブロック図を示す。なお、アーク溶接ロボットシステム３００が備えるロボット制御装置１１０については、第１の実施形態と同一であるため図示を省略すると共に、図７において、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を用いて示す。

第３の実施形態においては、第１の実施形態に比較して、溶接電流表示部１６１がフィルタリング波形置換部１６５を備える点、及び制御部１６０がフィルタリング適用部１６６を備える点で異なる。

第１の実施形態においては、溶接電流表示部１６１が、表示器１７０に対して溶接電流波形を表示させる際、波形に対する処理は特に実施していなかった。一方で、第３の実施形態においては、フィルタリング波形置換部１６５が、溶接電流波形のノイズ成分を除去し、ノイズ成分が除去された溶接電流波形を、溶接電流表示部１６１が表示器１７０に表示する。なお、フィルタリングの方法は、ユーザが任意に選択することができ、例えばローパスフィルタを用いてもよい。また、溶接電流波形に対してフィルタリング処理を施した場合は、フィルタリングによる遅れ時間が発生するため、溶接電流波形をシフトする際は、フィルタリング遅れ時間を加味して、遅れ時間の調整を行う。

更に、第３の実施形態においては、フィルタリング適用部１６６が、上記のフィルタリング方法を次回のアーク溶接の実行時に適用する。より具体的には、ユーザが複数のフィルタリング方法から特定のフィルタリング方法を選択して適用した結果、このフィルタリング方法が有用であった場合、選択されたフィルタリング方法を、フィルタリング適用部１６６が次回のアーク溶接の実行時に適用する。

〔第３の実施形態による効果〕
第３の実施形態においては、溶接電流波形をフィルタリング処理することでノイズ成分を除去した波形を表示器が表示することにより、遅れ時間の補正が容易となる。また、溶接電流波形にどのようなフィルタリングを施すのがベストなのかを検証することができる。更には、検証の結果、効果的であると判断されたフィルタリング方法を、アーク溶接に実際に適用することで、アーク溶接の精度を向上させることができる。

〔第４の実施形態〕
図８に本発明の第４の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステム４００が備える教示操作端末１５０の構成を示す機能ブロック図を示す。なお、アーク溶接ロボットシステム４００が備えるロボット制御装置１１０については、第１の実施形態と同一であるため図示を省略すると共に、図８において、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を用いて示す。

第４の実施形態においては、第１の実施形態に比較して、制御部１６０が入力情報適用部１６７を備える点で異なる。

第１の実施形態においては、ユーザが、遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値を入力し、溶接電流波形をシフトさせた後、溶接電流波形のピークと、サンプリング電流域を構成する各領域の中心線とのずれを参照することにより、ユーザが適切な遅れ時間調整値を取得することを、ユーザによるアーク溶接ロボットシステム１００の利用の完了としていた。

一方、第４の実施形態においては、第１の実施形態と同様の方法によりユーザが検証した遅れ時間調整値を、入力情報適用部１６７が実際のアーク溶接の実行に適用する。

より具体的には、図９に示す表示画面において、第１の実施形態とは異なり、電流波形表示シフト領域に、遅れ時間調整値の入力欄、シミュレーションボタンに加え、適用（ＡＰＰＬＹ）ボタンが表示される。ユーザは、遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値を入力し、シミュレーションボタンを押すことにより、溶接電流波形を時間軸方向にシフトさせ、溶接電流波形のピークとサンプリング電流域の中心線とのずれ量を検証することを繰り返す。そして、ユーザは、溶接電流波形のピークが、サンプリング電流域に表示される中心線に一致した時点で、適用（ＡＰＰＬＹ）ボタンを押す。このボタンの押下をトリガとして、入力情報適用部１６７が検証結果である遅れ時間調整値を、実際のアーク溶接の実行に適用する。

〔第４の実施形態による効果〕
第４の実施形態においては、適正な遅れ時間調整値を求めた後、入力情報適用部が、その遅れ時間調整値をアーク溶接にすぐに適用することができる。これにより、ロボット制御装置１１０において、別途設定画面に移動して、アーク溶接のための設定、とりわけ調整値を入力する手間を省くことができる。

〔第５の実施形態〕
図１０に本発明の第５の実施形態に係るアーク溶接ロボットシステム５００が備える教示操作端末１５０の構成を示す機能ブロック図を示す。なお、アーク溶接ロボットシステム５００が備えるロボット制御装置１１０については、第１の実施形態と同一であるため図示を省略すると共に、図１０において、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を用いて示す。

第５の実施形態においては、第１の実施形態に比較して、制御部１６０が算出部１６８を備える点で異なる。

第１の実施形態においては、ユーザが、遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値を入力し、溶接電流波形をシフトさせた後、溶接電流波形のピークと、サンプリング電流域を構成する各領域の中心線とのずれを参照することにより、遅れ時間調整値を求めていた。すなわち、ユーザが遅れ時間調整値の入力欄に、遅れ時間調整値を手動で入力した後、溶接電流波形をシフトさせ、溶接電流波形のピークとサンプリング電流域の中心線とのずれ量を検証することを繰り返して、ユーザが遅れ時間調整値を取得していた。

一方、第５の実施形態においては、制御部１６０が備える算出部１６８が、遅れ時間調整値を自動的に算出する。

算出部１６８は、溶接電流波形の山のピーク位置を極大値計算から求め、このピーク位置に対応する時間と、サンプリング電流域を構成する各領域の中央線に対応する時間とのずれ量を取得することにより、遅れ時間調整値を自動的に算出することができる。

あるいは、算出部１６８は、図１１に示すように、溶接電流波形の山のピークではなく、溶接電流波形に対するフィッティングにより２本の回帰直線又は回帰曲線を求め、双方の交点に対応する時間と、サンプリング電流域を構成する各領域の中央線に対応する時間とのずれ量を取得することにより、遅れ時間調整値を自動的に算出してもよい。

また、上記のずれ量の取得のためには、一つの山のピーク又は一つの山に対応する交点と、サンプリング電流域を構成する、いずれかの領域の中央線とのずれ量を求めてもよい。あるいは、複数の山のピーク又は複数の山の各々に対応する交点と、サンプリング電流域を構成する各領域との複数のずれ量の平均値を求めることにより、遅れ時間調整値を自動的に算出してもよい。

算出部１６８が遅れ時間調整値を自動的に算出した後、電流波形表示シフト部１６３は、この遅れ時間調整値を用いて、表示器１７０に表示される溶接電流波形を時間軸方向にシフトさせる。

〔第５の実施形態による効果〕
第５の実施形態においては、遅れ時間調整値が自動的に計算される。これにより、ユーザが遅れ時間調整値の入力欄に遅れ時間調整値の候補を入力しては、溶接電流波形をシフトさせることを繰り返す手間を省くことができる。また、自動計算を実行しても、その反映結果をユーザがグラフ上で即座に確認できるため、誤った自動計算値を適用しない等の判断を、ユーザが容易に行うことができる。

アーク溶接ロボットシステム１００、２００、３００、４００、または５００、並びに、ロボット制御装置１１０、教示操作端末１５０による制御方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ（ロボット制御装置１１０または教示操作端末１５０）にインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したＷｅｂサービスとしてユーザのコンピュータ（ロボット制御装置１１０または教示操作端末１５０）に提供されてもよい

また、本実施例ではアーク溶接中の溶接電流の測定は溶接電源にて行っているが、シャント抵抗等の外付けの電流測定器により測定を行い、測定結果をロボット制御装置１１０内のアークセンサ１３０に送信してもよい。

１０ アーク溶接ロボット
５０ 溶接ワーク
７０ アーク溶接電源
１００ ２００ ３００ ４００ ５００ アーク溶接ロボットシステム
１１０ ロボット制御装置
１２０ １６０ 制御部
１２１ 溶接指令部
１２２ 動作指令部
１３０ アークセンサ
１４０ 溶接電流記憶部
１５０ 教示操作端末
１６１ 溶接電流表示部
１６２ サンプリング電流域表示部
１６３ 電流波形表示シフト部
１６４ 平均化波形置換部
１６５ フィルタリング波形置換部
１６６ フィルタリング適用部
１６７ 入力情報適用部
１６８ 算出部
１７０ 表示器

Claims (8)

1. 溶接トーチがウィービングして溶接する際の溶接電流を検出して、アークセンサによりウィービング中心を溶接ワークの溶接線に倣わせながら自動アーク溶接を行うアーク溶接ロボットシステムであって、
   ロボット制御装置と、教示操作端末とを備え、
   前記ロボット制御装置は、
   前記アークセンサと、
   アーク溶接実行中に前記アークセンサが検出した溶接電流の電流値を記憶する溶接電流記憶部と、を備え、
   前記教示操作端末は、
   データの表示を行う表示器と、
   前記溶接電流の電流値とその波形を、任意のウィービング周期毎に、前記表示器に表示する溶接電流表示部と、
   前記表示器上にサンプリング電流域を表示するサンプリング電流域表示部と、
   前記表示部上で前記溶接電流の波形を時間軸方向にシフトさせる電流波形表示シフト部と、を備えるアーク溶接ロボットシステム。
2. 前記溶接電流表示部は、前記溶接電流の波形を、全ウィービング周期で平均化した波形に置き換える平均化波形置換部を備える、請求項１に記載のアーク溶接ロボットシステム。
3. 前記溶接電流表示部は、前記溶接電流の波形を、ユーザが任意に選択したフィルタリング方法によりフィルタリングされた波形に置き換えるフィルタリング波形置換部を備える、請求項１又は２に記載のアーク溶接ロボットシステム。
4. 前記教示操作端末は、前記フィルタリング方法を次回のアーク溶接実行時に適用する、フィルタリング適用部を更に備える、請求項３に記載のアーク溶接ロボットシステム。
5. 前記教示操作端末は、前記電流波形表示シフト部に入力された情報をアーク溶接の実行に適用する、入力情報適用部を更に備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットシステム。
6. 前記教示操作端末は、
   前記電流波形表示シフト部に入力する情報を、前記サンプリング電流域の中心にあたる時間と、前記溶接電流の波形がピークとなる時間とのずれ量から算出する算出部を更に備え、
   前記電流波形表示シフト部は、前記情報に基づいて、前記表示器上で前記溶接電流の波形を時間軸方向にシフトさせる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットシステム。
7. 前記教示操作端末は、
   前記電流波形表示シフト部に入力する情報を、前記サンプリング電流域の中心にあたる時間と、前記波形に対するフィッティングにより求められた２本の回帰直線又は回帰曲線の交点に対応する時間とのずれ量から算出する算出部を更に備え、
   前記電流波形表示シフト部は、前記情報に基づいて、前記表示器上で前記溶接電流の波形を時間軸方向にシフトさせる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットシステム。
8. 前記算出部は、前記波形が含む複数の山の各々に対応する前記ずれ量を取得し、複数の前記ずれ量の平均値を用いて、前記電流波形表示シフト部に入力する情報を算出する、請求項６又は７に記載のアーク溶接ロボットシステム。

Images