JPH0810949A - 多層盛り溶接における溶接ロボットシステムの制御方法 - Google Patents
多層盛り溶接における溶接ロボットシステムの制御方法Info
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- JPH0810949A JPH0810949A JP6163294A JP16329494A JPH0810949A JP H0810949 A JPH0810949 A JP H0810949A JP 6163294 A JP6163294 A JP 6163294A JP 16329494 A JP16329494 A JP 16329494A JP H0810949 A JPH0810949 A JP H0810949A
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- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 移動ワークに対する多層盛り溶接における層
移行タイミング決定をセンサを利用して適正に行なうこ
と。 【構成】 円筒形の溶接対象ワークＷは、外部駆動軸Ａ
Ｘの周りで矢印ＡＲ１方向に回転駆動される。ロボット
アーム先端部１には、溶接トーチ２及びレーザセンサ３
が取り付けられている。レーザセンサ３からは偏向走査
レーザビームＬＢが溶接点４の僅かに前方の領域に向け
て投射され、光点軌跡５が溶接中心線６と直交する方向
に沿って形成される。レーザセンサ３のＣＣＤカメラＣ
がこれを撮影し、溶接層の厚さの変化を検出する。ウィ
ービング実行時には、ロボット１が溶接中心線６と直交
する方向の成分を含む繰り返し運動を行なう。ワークＷ
が回転し、レーザビームＬＢの投射領域が溶接層未形成
領域（第０層）から第１溶接層７の形成領域にさしかか
ると、溶接層の厚みの増大で層移行が感知される。この
時点を基準として、ロボット位置の補正、溶接条件の変
更等を実行する制御が行なわれる。第２層以下への移行
時についても同様である。
移行タイミング決定をセンサを利用して適正に行なうこ
と。 【構成】 円筒形の溶接対象ワークＷは、外部駆動軸Ａ
Ｘの周りで矢印ＡＲ１方向に回転駆動される。ロボット
アーム先端部１には、溶接トーチ２及びレーザセンサ３
が取り付けられている。レーザセンサ３からは偏向走査
レーザビームＬＢが溶接点４の僅かに前方の領域に向け
て投射され、光点軌跡５が溶接中心線６と直交する方向
に沿って形成される。レーザセンサ３のＣＣＤカメラＣ
がこれを撮影し、溶接層の厚さの変化を検出する。ウィ
ービング実行時には、ロボット１が溶接中心線６と直交
する方向の成分を含む繰り返し運動を行なう。ワークＷ
が回転し、レーザビームＬＢの投射領域が溶接層未形成
領域（第０層）から第１溶接層７の形成領域にさしかか
ると、溶接層の厚みの増大で層移行が感知される。この
時点を基準として、ロボット位置の補正、溶接条件の変
更等を実行する制御が行なわれる。第２層以下への移行
時についても同様である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、アーク溶接用の溶接
トーチをロボットに支持させてワークに対する多層盛り
溶接を実行する際の溶接ロボットシステムの制御方法に
関し、更に詳しく言えば、多層盛りの１つの溶接層から
次の溶接層への移行に際してロボットシステムの制御に
センサを利用するロボットシステムの制御方法に関す
る。
トーチをロボットに支持させてワークに対する多層盛り
溶接を実行する際の溶接ロボットシステムの制御方法に
関し、更に詳しく言えば、多層盛りの１つの溶接層から
次の溶接層への移行に際してロボットシステムの制御に
センサを利用するロボットシステムの制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】厚手のワークに対するアーク溶接は、１
つの要溶接部位に対繰り返して溶接を施すいわゆる多層
盛り溶接の方式で実行されることが非常に多い。通常、
多層盛り溶接は各層の形成に対応する溶接経路を少しづ
つずらせながら実行される。また、次層への移行時に溶
接条件（溶接電圧、溶接電流）を変更することもある。
従って、ロボットシステムを利用して多層盛り溶接を実
行する場合には、１つの溶接層から次の溶接層への移行
タイミングをなんらかの手段によってロボットシステム
に認識させ、それに応じてロボット位置や溶接条件（溶
接電圧、溶接電流）の変更する必要がある。
つの要溶接部位に対繰り返して溶接を施すいわゆる多層
盛り溶接の方式で実行されることが非常に多い。通常、
多層盛り溶接は各層の形成に対応する溶接経路を少しづ
つずらせながら実行される。また、次層への移行時に溶
接条件（溶接電圧、溶接電流）を変更することもある。
従って、ロボットシステムを利用して多層盛り溶接を実
行する場合には、１つの溶接層から次の溶接層への移行
タイミングをなんらかの手段によってロボットシステム
に認識させ、それに応じてロボット位置や溶接条件（溶
接電圧、溶接電流）の変更する必要がある。
【０００３】静止したワークに対してロボットを移動さ
せながら溶接を実行する場合であれば、ロボットシステ
ムは１層分の溶接層形成の完了時点あるいは次層分の溶
接層形成の開始時点を、１つの溶接経路の終点位置また
は始点位置への到達時点から認識することが可能であ
る。また、ワークを移動（回転、並進移動等）させるこ
とによって溶接経路を形成する場合であっても、ワーク
の移動を司る軸がロボット制御装置によって制御される
付加軸であれば、ワークの移動量（回転位置、並進移動
位置等）から層移行のタイミングを把握することが出来
る。しかし、この方式では、教示作業が煩雑になる難点
がある。
せながら溶接を実行する場合であれば、ロボットシステ
ムは１層分の溶接層形成の完了時点あるいは次層分の溶
接層形成の開始時点を、１つの溶接経路の終点位置また
は始点位置への到達時点から認識することが可能であ
る。また、ワークを移動（回転、並進移動等）させるこ
とによって溶接経路を形成する場合であっても、ワーク
の移動を司る軸がロボット制御装置によって制御される
付加軸であれば、ワークの移動量（回転位置、並進移動
位置等）から層移行のタイミングを把握することが出来
る。しかし、この方式では、教示作業が煩雑になる難点
がある。
【０００４】一方、例えばワークを駆動する付加軸を持
たない６軸ロボットを用いてワーク回転、定位置ウィー
ビング等を行なうようなケースでは、ワーク回転やウィ
ービングをロボット制御装置からみて外部の軸の移動状
態を表わす情報（例えば、ワーク回転速度、回転持続時
間等）に基づいて次層への移行タイミングを定めなけれ
ばならない。一般に、溶接速度はオーバライドによる変
更、起動時の立ち上がりなどによって変化するので、ワ
ークの移動位置（回転位置、並進位置等）を回転速度、
並進移動速度、回転／並進移動持続時間等から常に正確
に把握することは困難であり、高精度の多層盛り溶接を
実現することが出来なかった。
たない６軸ロボットを用いてワーク回転、定位置ウィー
ビング等を行なうようなケースでは、ワーク回転やウィ
ービングをロボット制御装置からみて外部の軸の移動状
態を表わす情報（例えば、ワーク回転速度、回転持続時
間等）に基づいて次層への移行タイミングを定めなけれ
ばならない。一般に、溶接速度はオーバライドによる変
更、起動時の立ち上がりなどによって変化するので、ワ
ークの移動位置（回転位置、並進位置等）を回転速度、
並進移動速度、回転／並進移動持続時間等から常に正確
に把握することは困難であり、高精度の多層盛り溶接を
実現することが出来なかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、ワ
ークを移動させながらロボットシステムを用いて多層盛
り溶接を実行する際に、ロボット制御装置によって制御
される付加軸によってワーク移動を行なわずとも、次溶
接層への移行を正確に把握することが出来るロボットシ
ステムの制御方法を提供し、教示作業が簡単で高精度の
多層盛り溶接を可能にすることにある。
ークを移動させながらロボットシステムを用いて多層盛
り溶接を実行する際に、ロボット制御装置によって制御
される付加軸によってワーク移動を行なわずとも、次溶
接層への移行を正確に把握することが出来るロボットシ
ステムの制御方法を提供し、教示作業が簡単で高精度の
多層盛り溶接を可能にすることにある。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本願発明は、上記技術
課題に関し、溶接層移行時にロボット移動を含む動作が
要求されるケースに対応する解決手段として、「ロボッ
ト制御装置と、該ロボット制御装置によって制御される
ロボットと、該ロボットに支持された溶接トーチと、溶
接対象ワークを前記ロボットに対して運動させる手段
と、前記溶接対象ワーク上の溶接層の形成状態を検出す
るセンサ手段を含む溶接ロボットシステムを用いて多層
盛り溶接を実行するに際して、前記センサ手段を用いて
前記運動中の前記溶接対象ワークについて前記溶接トー
チ先端近傍の部位の溶接層形成状態を検出することによ
って前記溶接対象ワークの運動方向に関する溶接層形成
状態の境界領域の到来を感知する段階と、該境界領域到
来の感知に対応したタイミングで前記ロボット制御装置
が溶接層移行に対応したロボット移動指令を発する段階
とを含むことを特徴とする多層盛り溶接における溶接ロ
ボットシステムの制御方法」（請求項１）を提案採用す
ることによって上記問題点を解決したものである。
課題に関し、溶接層移行時にロボット移動を含む動作が
要求されるケースに対応する解決手段として、「ロボッ
ト制御装置と、該ロボット制御装置によって制御される
ロボットと、該ロボットに支持された溶接トーチと、溶
接対象ワークを前記ロボットに対して運動させる手段
と、前記溶接対象ワーク上の溶接層の形成状態を検出す
るセンサ手段を含む溶接ロボットシステムを用いて多層
盛り溶接を実行するに際して、前記センサ手段を用いて
前記運動中の前記溶接対象ワークについて前記溶接トー
チ先端近傍の部位の溶接層形成状態を検出することによ
って前記溶接対象ワークの運動方向に関する溶接層形成
状態の境界領域の到来を感知する段階と、該境界領域到
来の感知に対応したタイミングで前記ロボット制御装置
が溶接層移行に対応したロボット移動指令を発する段階
とを含むことを特徴とする多層盛り溶接における溶接ロ
ボットシステムの制御方法」（請求項１）を提案採用す
ることによって上記問題点を解決したものである。
【０００７】また、溶接層移行時に溶接条件の変更が要
求されるケースに対応する解決手段として、「ロボット
制御装置と、該ロボット制御装置によって制御されるロ
ボットと、該ロボットに支持されると共に前記ロボット
制御装置から発せられる溶接条件制御指令を受ける溶接
電源部によって溶接条件が制御される溶接トーチと、溶
接対象ワークを前記ロボットに対して運動させる手段
と、前記溶接対象ワーク上の溶接層の形成状態を検出す
るセンサ手段を含む溶接ロボットシステムを用いて多層
盛り溶接を実行するに際して、前記センサ手段を用いて
前記運動中の前記溶接対象ワークについて前記溶接トー
チ先端近傍の部位の溶接層形成状態を検出することによ
って前記溶接対象ワークの運動方向に関する溶接層形成
状態の境界領域の到来を感知する段階と、該境界領域到
来の感知に対応したタイミングで前記ロボット制御装置
が溶接層移行に対応した溶接条件制御指令を発する段階
とを含むことを特徴とする多層盛り溶接における溶接ロ
ボットシステムの制御方法」（請求項２）を提案したも
のである。
求されるケースに対応する解決手段として、「ロボット
制御装置と、該ロボット制御装置によって制御されるロ
ボットと、該ロボットに支持されると共に前記ロボット
制御装置から発せられる溶接条件制御指令を受ける溶接
電源部によって溶接条件が制御される溶接トーチと、溶
接対象ワークを前記ロボットに対して運動させる手段
と、前記溶接対象ワーク上の溶接層の形成状態を検出す
るセンサ手段を含む溶接ロボットシステムを用いて多層
盛り溶接を実行するに際して、前記センサ手段を用いて
前記運動中の前記溶接対象ワークについて前記溶接トー
チ先端近傍の部位の溶接層形成状態を検出することによ
って前記溶接対象ワークの運動方向に関する溶接層形成
状態の境界領域の到来を感知する段階と、該境界領域到
来の感知に対応したタイミングで前記ロボット制御装置
が溶接層移行に対応した溶接条件制御指令を発する段階
とを含むことを特徴とする多層盛り溶接における溶接ロ
ボットシステムの制御方法」（請求項２）を提案したも
のである。
【０００８】そして、多層盛り溶接をウィービングを行
いながら実行するケースに対応する為に、上記各構成に
更に、「前記多層盛り溶接実行中にウィービングが実行
される」という要件を課した構成（請求項３）を提案し
たものである。
いながら実行するケースに対応する為に、上記各構成に
更に、「前記多層盛り溶接実行中にウィービングが実行
される」という要件を課した構成（請求項３）を提案し
たものである。
【０００９】
【作用】本願発明は、多層盛り溶接実行時における溶接
層移行タイミングの決定に、溶接層形成状態を検出する
センサ手段を用いた点に基本的な特徴がある。即ち、ロ
ボットに搭載あるいはロボット外部に設置されたセンサ
手段は、ロボットに支持されて溶接実行態勢にあるトー
チ先端近傍の部位について溶接層形成状態を検出し、溶
接対象ワークの運動方向に関して溶接層形成状態の境界
領域の到来を感知する。ロボット制御装置は、該境界領
域の到来の検出に対応したタイミングで溶接層移行に対
応した制御指令を発する。
層移行タイミングの決定に、溶接層形成状態を検出する
センサ手段を用いた点に基本的な特徴がある。即ち、ロ
ボットに搭載あるいはロボット外部に設置されたセンサ
手段は、ロボットに支持されて溶接実行態勢にあるトー
チ先端近傍の部位について溶接層形成状態を検出し、溶
接対象ワークの運動方向に関して溶接層形成状態の境界
領域の到来を感知する。ロボット制御装置は、該境界領
域の到来の検出に対応したタイミングで溶接層移行に対
応した制御指令を発する。
【００１０】通常、この制御指令にはロボットの移動指
令が含まれる。最も一般的な移動指令は、溶接層の重層
化に伴う溶接層の厚みの増大を補償する程度の距離分だ
けロボットをワークから遠ざけるような移動を与えるも
のである。これにより、溶接部位と溶接トーチ先端との
位置関係がほぼ一定に保たれる。
令が含まれる。最も一般的な移動指令は、溶接層の重層
化に伴う溶接層の厚みの増大を補償する程度の距離分だ
けロボットをワークから遠ざけるような移動を与えるも
のである。これにより、溶接部位と溶接トーチ先端との
位置関係がほぼ一定に保たれる。
【００１１】また、必要に応じて溶接電圧、溶接電流の
一方または両方を変更する指令（溶接条件を変更する指
令）が含まれる。但し、ロボット移動が行なわれずに溶
接条件変更のみが実行される場合、あるいは、多層盛り
の一部の層移行について、ロボット移動指令と溶接条件
変更のいずれもが実行されない場合も有り得る。
一方または両方を変更する指令（溶接条件を変更する指
令）が含まれる。但し、ロボット移動が行なわれずに溶
接条件変更のみが実行される場合、あるいは、多層盛り
の一部の層移行について、ロボット移動指令と溶接条件
変更のいずれもが実行されない場合も有り得る。
【００１２】溶接層形成状態を検出するセンサ手段に
は、溶接層の対溶接トーチの距離あるいは形状に関する
情報をなんらかの形で検出する能力のあるものが使用さ
れる。通常は、溶接層の重層化に応じた溶接層の厚みの
増大がセンサに対する距離変化あるいはセンシング対象
領域の形状変化としてと把握される。
は、溶接層の対溶接トーチの距離あるいは形状に関する
情報をなんらかの形で検出する能力のあるものが使用さ
れる。通常は、溶接層の重層化に応じた溶接層の厚みの
増大がセンサに対する距離変化あるいはセンシング対象
領域の形状変化としてと把握される。
【００１３】このようなセンサ手段としては、例えば、
偏向レーザビームの照射点軌跡をＣＣＤカメラ等で検知
するレーザセンサ（後述実施例参照）や三角測量の原理
を利用してレーザビームの照射点までの距離をＰＳＤ
（位置検出型検出器）出力に基づいて測定するレーザ変
位センサがある。
偏向レーザビームの照射点軌跡をＣＣＤカメラ等で検知
するレーザセンサ（後述実施例参照）や三角測量の原理
を利用してレーザビームの照射点までの距離をＰＳＤ
（位置検出型検出器）出力に基づいて測定するレーザ変
位センサがある。
【００１４】
【実施例】図１は、本願発明を円筒形ワークの周方向に
沿った多層盛り溶接に適用する際の配置の概要を説明す
る模式図である。同図において、Ｗは円筒形の外形を有
する溶接対象ワークで、外部駆動軸ＡＸの周りで矢印Ａ
Ｒ１方向に回転駆動され得るように支持されている。溶
接ロボット本体の大半を省いて符号１で指示されたロボ
ットアーム先端部には、適当な装着機構を介して溶接ト
ーチ２及びレーザセンサ３が取り付けられている。符号
４は溶接ロボットのツールポイントとして設定された溶
接トーチ先端位置（以下、「溶接点」と言う。）を表わ
している。
沿った多層盛り溶接に適用する際の配置の概要を説明す
る模式図である。同図において、Ｗは円筒形の外形を有
する溶接対象ワークで、外部駆動軸ＡＸの周りで矢印Ａ
Ｒ１方向に回転駆動され得るように支持されている。溶
接ロボット本体の大半を省いて符号１で指示されたロボ
ットアーム先端部には、適当な装着機構を介して溶接ト
ーチ２及びレーザセンサ３が取り付けられている。符号
４は溶接ロボットのツールポイントとして設定された溶
接トーチ先端位置（以下、「溶接点」と言う。）を表わ
している。
【００１５】レーザセンサ３からは偏向走査ビームＬＢ
が溶接点の僅かに前方の領域（直後に溶接される部分）
に向けて投射され、光点軌跡５が溶接中心線６と直交す
る方向に沿って形成される。レーザセンサ３には、光点
軌跡５をレーザビームＬＢの偏向走査平面（扇形平面）
に対して斜め方向から撮影するＣＣＤカメラＣが装備さ
れている。
が溶接点の僅かに前方の領域（直後に溶接される部分）
に向けて投射され、光点軌跡５が溶接中心線６と直交す
る方向に沿って形成される。レーザセンサ３には、光点
軌跡５をレーザビームＬＢの偏向走査平面（扇形平面）
に対して斜め方向から撮影するＣＣＤカメラＣが装備さ
れている。
【００１６】ロボット１には、ワーク座標系Σw が設定
されており、ここでは溶接トーチ２はＺ軸、溶接点４に
おける溶接中心線６の接線はＸ軸、ワークＷの回転軸及
びレーザビームＬＢの偏向走査方向はＹ軸と各々平行な
関係にあるケースが示されている。
されており、ここでは溶接トーチ２はＺ軸、溶接点４に
おける溶接中心線６の接線はＸ軸、ワークＷの回転軸及
びレーザビームＬＢの偏向走査方向はＹ軸と各々平行な
関係にあるケースが示されている。
【００１７】ウィービングを実行する場合には、ロボッ
ト１が溶接中心線６と直交する方向（矢印ＡＲ２で表
示）、即ちＹ軸方向に沿って適当な周期で繰り返し運動
を行なう。場合によっては、Ｘ軸方向の繰り返し運動を
重畳させて種々のウィービングがパターン描かれる。
ト１が溶接中心線６と直交する方向（矢印ＡＲ２で表
示）、即ちＹ軸方向に沿って適当な周期で繰り返し運動
を行なう。場合によっては、Ｘ軸方向の繰り返し運動を
重畳させて種々のウィービングがパターン描かれる。
【００１８】符号７は１層目の溶接層を表わしており、
ここでは符号８で示された位置から開始された１層目の
溶接層形成がワークＷの１周分完了する少し前の状態が
描かれている。図２は、この状態でＣＣＤカメラＣで撮
影される映像を示したものである。図１に示された状態
では、レーザビームＬＢは溶接層が未形成（第０層）の
部分を偏向走査しているので、円筒形の表面上でＹ軸方
向に直線状の光点軌跡５が形成されるので、ＣＣＤカメ
ラＣで撮影される光点軌跡映像５Ａも１本の直線状のも
のとなる（但し、突合せ部が谷形にカットされている場
合には、谷形の部分の映像は５Ｃのようになる）。破線
６Ａは溶接中心線６の対応位置を表わしており、ウィー
ビングを行なえば、破線位置６Ａは左右に移動する（次
記図３参照）。
ここでは符号８で示された位置から開始された１層目の
溶接層形成がワークＷの１周分完了する少し前の状態が
描かれている。図２は、この状態でＣＣＤカメラＣで撮
影される映像を示したものである。図１に示された状態
では、レーザビームＬＢは溶接層が未形成（第０層）の
部分を偏向走査しているので、円筒形の表面上でＹ軸方
向に直線状の光点軌跡５が形成されるので、ＣＣＤカメ
ラＣで撮影される光点軌跡映像５Ａも１本の直線状のも
のとなる（但し、突合せ部が谷形にカットされている場
合には、谷形の部分の映像は５Ｃのようになる）。破線
６Ａは溶接中心線６の対応位置を表わしており、ウィー
ビングを行なえば、破線位置６Ａは左右に移動する（次
記図３参照）。
【００１９】ワークＷが更に回転し、図１で符号８で示
した溶接開始点に相当する部分に光点軌跡５が形成され
る時点からは、第１層目の溶接層７を横切ってレーザビ
ームＬＢが偏向走査されるので、ＣＣＤカメラＣで撮影
される光点軌跡映像５Ａは１本の直線の一部が盛り上が
った形状に変化し始める。
した溶接開始点に相当する部分に光点軌跡５が形成され
る時点からは、第１層目の溶接層７を横切ってレーザビ
ームＬＢが偏向走査されるので、ＣＣＤカメラＣで撮影
される光点軌跡映像５Ａは１本の直線の一部が盛り上が
った形状に変化し始める。
【００２０】図３は、溶接開始点８の前方側の近傍で溶
接層の厚さが安定する位置８’に相当する部分が走査さ
れている時点におけるＣＣＤカメラＣにおよる撮影映像
を示したものである。この状態では、レーザビームＬＢ
は第１層目の盛り上がりに対応して、ＣＣＤカメラＣで
撮影される光点軌跡映像５Ａには盛り上がり部５Ｂが形
成される。この状態はワークＷが更に１回転する迄維持
されるが、２層目の溶接が完了して符号８、８’に対応
した部位が再び走査される時点では、光点軌跡映像５Ａ
の盛り上がり部５Ｂの高さはｈ1 からｈ2 に高まる。
接層の厚さが安定する位置８’に相当する部分が走査さ
れている時点におけるＣＣＤカメラＣにおよる撮影映像
を示したものである。この状態では、レーザビームＬＢ
は第１層目の盛り上がりに対応して、ＣＣＤカメラＣで
撮影される光点軌跡映像５Ａには盛り上がり部５Ｂが形
成される。この状態はワークＷが更に１回転する迄維持
されるが、２層目の溶接が完了して符号８、８’に対応
した部位が再び走査される時点では、光点軌跡映像５Ａ
の盛り上がり部５Ｂの高さはｈ1 からｈ2 に高まる。
【００２１】そこで、一般に第ｎ層の溶接層が走査され
ている間（溶接層厚さ安定位置８’以降）の光点軌跡映
像の盛り上がりの高さをｈn として、層判別基準値αn
を０＜α1 ＜ｈ1 ＜α2 ＜ｈ2 ＜α3 ・・・となるよう
に予め定めておき、ＣＣＤカメラＣで撮影される光点軌
跡映像５Ａの盛り上がり部５Ｂの高さｈと、溶接層判別
基準値α1 ，α2 ・・・を比較することによって層判別
を継続的に（あるいは短周期で）実行し、これら溶接層
判別基準値との大小関係の変化から次溶接層の到来が感
知される。
ている間（溶接層厚さ安定位置８’以降）の光点軌跡映
像の盛り上がりの高さをｈn として、層判別基準値αn
を０＜α1 ＜ｈ1 ＜α2 ＜ｈ2 ＜α3 ・・・となるよう
に予め定めておき、ＣＣＤカメラＣで撮影される光点軌
跡映像５Ａの盛り上がり部５Ｂの高さｈと、溶接層判別
基準値α1 ，α2 ・・・を比較することによって層判別
を継続的に（あるいは短周期で）実行し、これら溶接層
判別基準値との大小関係の変化から次溶接層の到来が感
知される。
【００２２】例えば、図１に示した状態では、ｈ＜α1
であるが、位置８と位置８’の間の領域がレーザビーム
ＬＢで走査されるタイミングでｈが増大してα1 を越え
るので、α1 ＜ｈ＜α2 となり、第１層目の到来が感知
される。同様に、第ｋ層目の到来は、ｈがαk-1 を越え
ることで感知される。なお、溶接層移行時には、ロボッ
ト１がＺ軸方向に少量（溶接層の厚み増加に見合った程
度）移動される。従って、ＣＣＤカメラＣによる撮影条
件が若干変化するから、必要に応じてこれを考慮に入れ
て基準値αn が定められる。また、適当なキャリブレー
ションを行なうことによって、画面上の盛り上がり量ｈ
あるいは基準値αn を実際の溶接層の厚さ乃至その増大
量と対応付けることが出来る。
であるが、位置８と位置８’の間の領域がレーザビーム
ＬＢで走査されるタイミングでｈが増大してα1 を越え
るので、α1 ＜ｈ＜α2 となり、第１層目の到来が感知
される。同様に、第ｋ層目の到来は、ｈがαk-1 を越え
ることで感知される。なお、溶接層移行時には、ロボッ
ト１がＺ軸方向に少量（溶接層の厚み増加に見合った程
度）移動される。従って、ＣＣＤカメラＣによる撮影条
件が若干変化するから、必要に応じてこれを考慮に入れ
て基準値αn が定められる。また、適当なキャリブレー
ションを行なうことによって、画面上の盛り上がり量ｈ
あるいは基準値αn を実際の溶接層の厚さ乃至その増大
量と対応付けることが出来る。
【００２３】図４は、上述した方式で層判別を行なって
本願発明の制御方法を実行する際に使用されるシステム
構成の概要を要部ブロック図で例示したものである。こ
れを説明すると、１０は溶接ロボット制御機能と画像処
理装置の機能を兼備した溶接ロボット制御装置で、中央
演算処理装置（以下、ＣＰＵという。）１１を有し、該
ＣＰＵ１１には、ＲＯＭからなるメモリ１２、ＲＡＭか
らなるメモリ１３、不揮発性メモリ１４、ＣＣＤカメラ
Ｃを備えたレーザセンサ３及び溶接トーチ用の電源部３
０に接続された汎用インターフェイス１５、フレームメ
モリ１６、画像処理プロセッサ１７、液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ）１８を備えた教示操作盤１９、及びサーボ回路２
１を経て溶接ロボット本体１に接続された溶接ロボット
軸制御部２０が各々バス２３を介して接続されている。
本願発明の制御方法を実行する際に使用されるシステム
構成の概要を要部ブロック図で例示したものである。こ
れを説明すると、１０は溶接ロボット制御機能と画像処
理装置の機能を兼備した溶接ロボット制御装置で、中央
演算処理装置（以下、ＣＰＵという。）１１を有し、該
ＣＰＵ１１には、ＲＯＭからなるメモリ１２、ＲＡＭか
らなるメモリ１３、不揮発性メモリ１４、ＣＣＤカメラ
Ｃを備えたレーザセンサ３及び溶接トーチ用の電源部３
０に接続された汎用インターフェイス１５、フレームメ
モリ１６、画像処理プロセッサ１７、液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ）１８を備えた教示操作盤１９、及びサーボ回路２
１を経て溶接ロボット本体１に接続された溶接ロボット
軸制御部２０が各々バス２３を介して接続されている。
【００２４】レーザセンサ３はレーザビーム投射部及び
ＣＣＤカメラＣを備え、ＣＰＵ１１からの指令に従って
レーザビームＬＢの偏向走査及び光点軌跡の撮影が行な
われる。ＣＣＤカメラによって捕捉された画像の信号
は、汎用インターフェイス１５を介して、グレースケー
ルによる濃淡信号に変換されてフレームメモリ１６に格
納される。フレームメモリ１６から読み出されたに画像
情報は画像処理プロセッサ１７によって処理される。ま
た、電源部３０は、ＣＰＵ１１からの指令に従って溶接
トーチに供給される溶接電圧及び溶接電流を制御する機
能を有している。
ＣＣＤカメラＣを備え、ＣＰＵ１１からの指令に従って
レーザビームＬＢの偏向走査及び光点軌跡の撮影が行な
われる。ＣＣＤカメラによって捕捉された画像の信号
は、汎用インターフェイス１５を介して、グレースケー
ルによる濃淡信号に変換されてフレームメモリ１６に格
納される。フレームメモリ１６から読み出されたに画像
情報は画像処理プロセッサ１７によって処理される。ま
た、電源部３０は、ＣＰＵ１１からの指令に従って溶接
トーチに供給される溶接電圧及び溶接電流を制御する機
能を有している。
【００２５】ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１が溶接ロボッ
ト本体１、レーザセンサ３、電源部３０及び溶接ロボッ
ト制御装置１０自身の制御を行なう為の各種のプログラ
ムが格納される。これには、次に説明するような態様で
多層盛り溶接実行に関連した諸条件を画面入力形式で設
定する為のプログラムや光点軌跡画像を解析して光点軌
跡画像の盛り上がりｈを求め、これを溶接層の厚さ（γ
とする。）に換算する為のプログラムが含まれる。ＲＡ
Ｍ１３はデ−タの一時記憶や演算の為に利用出来るメモ
リである。
ト本体１、レーザセンサ３、電源部３０及び溶接ロボッ
ト制御装置１０自身の制御を行なう為の各種のプログラ
ムが格納される。これには、次に説明するような態様で
多層盛り溶接実行に関連した諸条件を画面入力形式で設
定する為のプログラムや光点軌跡画像を解析して光点軌
跡画像の盛り上がりｈを求め、これを溶接層の厚さ（γ
とする。）に換算する為のプログラムが含まれる。ＲＡ
Ｍ１３はデ−タの一時記憶や演算の為に利用出来るメモ
リである。
【００２６】不揮発性メモリ１４には、ロボットシステ
ムの動作内容を定める各種プログラム及びパラメータ設
定値が格納される。これには、溶接作業実行時にレーザ
センサ３を用いて溶接層の形成状態を継続的に検出し、
層判別を行なう為のプログラム（処理内容は後述）や設
定された諸条件に従って層移行に伴う制御指令を発する
命令を含むプログラム（処理内容は後述）及び関連設定
値が含まれている。
ムの動作内容を定める各種プログラム及びパラメータ設
定値が格納される。これには、溶接作業実行時にレーザ
センサ３を用いて溶接層の形成状態を継続的に検出し、
層判別を行なう為のプログラム（処理内容は後述）や設
定された諸条件に従って層移行に伴う制御指令を発する
命令を含むプログラム（処理内容は後述）及び関連設定
値が含まれている。
【００２７】以上説明したシステム構成及び機能を前提
に、本願発明の方法を実施する為に次の準備を行なう。
ここでは、図１に示した配置の下で第３層までの多層盛
り定位置ウィービング溶接を実行する場合について説明
する。 （１）先ず、教示操作盤１６を操作して、ＬＣＤ１５の
画面上に図５に示されたような定位置ウィービング条件
一覧画面を呼び出し、定位置ウィービング溶接の基本的
な実行条件を画面入力により設定（または既設定内容の
再設定、以下同様）する。
に、本願発明の方法を実施する為に次の準備を行なう。
ここでは、図１に示した配置の下で第３層までの多層盛
り定位置ウィービング溶接を実行する場合について説明
する。 （１）先ず、教示操作盤１６を操作して、ＬＣＤ１５の
画面上に図５に示されたような定位置ウィービング条件
一覧画面を呼び出し、定位置ウィービング溶接の基本的
な実行条件を画面入力により設定（または既設定内容の
再設定、以下同様）する。
【００２８】図５に示された画面中、「ソウスウ」は、
溶接層数を表わしており、ここでは第４層までの多層盛
りについての条件が設定される例が示されている。「キ
ョヨウチ」は、各溶接層の到来を判断する基準値をｍｍ
単位の変化量で指定するものであり、上述のαn を用い
れば、第ｎ層の到来を表わす許容値βn は、βn ＝ｋn
（αn −αn-1 ）となる。但し、ｎ＝１，２，３、α0
＝０である。また、ｋn は画像上の距離を実際の溶接層
の厚みに換算する係数であり、キャリブレーションによ
って定められる。
溶接層数を表わしており、ここでは第４層までの多層盛
りについての条件が設定される例が示されている。「キ
ョヨウチ」は、各溶接層の到来を判断する基準値をｍｍ
単位の変化量で指定するものであり、上述のαn を用い
れば、第ｎ層の到来を表わす許容値βn は、βn ＝ｋn
（αn −αn-1 ）となる。但し、ｎ＝１，２，３、α0
＝０である。また、ｋn は画像上の距離を実際の溶接層
の厚みに換算する係数であり、キャリブレーションによ
って定められる。
【００２９】例えば、β1 ＝２．０ｍｍ、β2 ＝１．５
ｍｍ、β3 ＝１．２ｍｍと設定すれば、レーザセンサ３
によるｈの検出値をｍｍに換算した値が２．０ｍｍを越
えた（または到達した）場合に第１層目の到来（図１参
照）が感知される。同様に、第２，３層目の到来は、レ
ーザセンサ３によるｈの検出値をｍｍに換算した値が各
々３．５ｍｍ、４．７ｍｍを越える（または到達する）
ことによって感知されることになる。
ｍｍ、β3 ＝１．２ｍｍと設定すれば、レーザセンサ３
によるｈの検出値をｍｍに換算した値が２．０ｍｍを越
えた（または到達した）場合に第１層目の到来（図１参
照）が感知される。同様に、第２，３層目の到来は、レ
ーザセンサ３によるｈの検出値をｍｍに換算した値が各
々３．５ｍｍ、４．７ｍｍを越える（または到達する）
ことによって感知されることになる。
【００３０】（２）更に、教示操作盤１６を再操作し
て、ＬＣＤ１５の画面上に図６に示されたような定位置
ウィービング条件詳細画面を呼び出し、定位置ウィービ
ング溶接の実行条件の詳細を画面入力により設定する。
て、ＬＣＤ１５の画面上に図６に示されたような定位置
ウィービング条件詳細画面を呼び出し、定位置ウィービ
ング溶接の実行条件の詳細を画面入力により設定する。
【００３１】図６に示された画面中、「ジョウケン」
は、ここに設定される条件に付される番号を表わしてお
り、ここでは１番とされた例が示されている。「ソウス
ウ」は条件設定が行なわれる層数を表わしており、ここ
では第３層までの定位置ウィービングの条件設定が行な
われる例が示されている。「キョヨウチ」は、上記定位
置ウィービング一覧画面で設定された層判別基準値β1
〜β4 が自動表示されたものである。
は、ここに設定される条件に付される番号を表わしてお
り、ここでは１番とされた例が示されている。「ソウス
ウ」は条件設定が行なわれる層数を表わしており、ここ
では第３層までの定位置ウィービングの条件設定が行な
われる例が示されている。「キョヨウチ」は、上記定位
置ウィービング一覧画面で設定された層判別基準値β1
〜β4 が自動表示されたものである。
【００３２】そして、「１ソウメカラ２ソウメイコウジ
ホセイリョウ」は、１層目から２層目への移行時に必要
なロボット位置の補正量（教示位置からの補正量）を表
わしている。例えば、１層目の溶接は教示位置で行い、
２層目の溶接は教示位置をワーク座標系Σw （図１参
照）のＺ軸方向に２．１ｍｍシフトさせた位置で行なう
場合であれば、ｘ2 ＝ｙ2 ＝０，ｚ3 ＝２．１と設定さ
れる。同様に、「２ソウメカラ３ソウメイコウジホセイ
リョウ」は、２層目から３層目への移行時に必要なロボ
ット位置の補正量（教示位置からの補正量）を表わして
いる。
ホセイリョウ」は、１層目から２層目への移行時に必要
なロボット位置の補正量（教示位置からの補正量）を表
わしている。例えば、１層目の溶接は教示位置で行い、
２層目の溶接は教示位置をワーク座標系Σw （図１参
照）のＺ軸方向に２．１ｍｍシフトさせた位置で行なう
場合であれば、ｘ2 ＝ｙ2 ＝０，ｚ3 ＝２．１と設定さ
れる。同様に、「２ソウメカラ３ソウメイコウジホセイ
リョウ」は、２層目から３層目への移行時に必要なロボ
ット位置の補正量（教示位置からの補正量）を表わして
いる。
【００３３】（３）以上の設定を行なった上で、溶接作
業を開始する。ここでは、ロボットの動作及び溶接条件
を定めた動作プログラムとして、図７に示したものが実
行されるものとする。命令文中第１行の、カクジク
［１］の［１］は位置［１］の意で、ここでは図１に示
した溶接開始時のロボット位置の位置データで定義され
ているものとする。また、命令文中第７行の、カクジク
［２］の［２］は位置［２］の意で、ここでは図１に示
したワークＷから適当に離隔したエアカット点として位
置データで定義されているものとする。
業を開始する。ここでは、ロボットの動作及び溶接条件
を定めた動作プログラムとして、図７に示したものが実
行されるものとする。命令文中第１行の、カクジク
［１］の［１］は位置［１］の意で、ここでは図１に示
した溶接開始時のロボット位置の位置データで定義され
ているものとする。また、命令文中第７行の、カクジク
［２］の［２］は位置［２］の意で、ここでは図１に示
したワークＷから適当に離隔したエアカット点として位
置データで定義されているものとする。
【００３４】ロボット制御装置１０のＣＰＵ１１による
処理は、ロボット本体１及び電源部３０を制御する主処
理と溶接層形成状態を検出し、層判定を行なう副処理に
分けられる。副処理の概要は図８のフローチャートに示
されており、適当なレジスタに設定された層判別指標ｉ
をｉ＝１に初期設定した状態で次に述べる主処理を同時
に開始される。先ず、ロボットの位置［１］（溶接開始
時の位置、図１参照）への到達を待って（ステップＳ
１）、レーザセンサ３が起動され、ＣＣＤカメラＣによ
る光点画像の解析により、光点軌跡の盛り上がりｈが検
出され、溶接層の厚みγに換算される（ステップＳ
２）。
処理は、ロボット本体１及び電源部３０を制御する主処
理と溶接層形成状態を検出し、層判定を行なう副処理に
分けられる。副処理の概要は図８のフローチャートに示
されており、適当なレジスタに設定された層判別指標ｉ
をｉ＝１に初期設定した状態で次に述べる主処理を同時
に開始される。先ず、ロボットの位置［１］（溶接開始
時の位置、図１参照）への到達を待って（ステップＳ
１）、レーザセンサ３が起動され、ＣＣＤカメラＣによ
る光点画像の解析により、光点軌跡の盛り上がりｈが検
出され、溶接層の厚みγに換算される（ステップＳ
２）。
【００３５】γの値について、次溶接層の到来を判別す
る基準値（β1 〜βi までの和）を越えているかがチェ
ックされる（ステップＳ３）。次溶接層の到来が感知さ
れるまで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４
が周期的に繰り返される。ステップＳ４では、ｉ＞形成
される溶接層の層数＝３で、最終溶接層の到来がチェク
される。ステップＳ３で次溶接層が到来してγの値がβ
1 〜βi までの和）を越えると、ステップＳ５へ進み、
層判別指標ｉを１カウントアップしてから、ステップＳ
４を経て、ステップＳ２へ戻る。
る基準値（β1 〜βi までの和）を越えているかがチェ
ックされる（ステップＳ３）。次溶接層の到来が感知さ
れるまで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４
が周期的に繰り返される。ステップＳ４では、ｉ＞形成
される溶接層の層数＝３で、最終溶接層の到来がチェク
される。ステップＳ３で次溶接層が到来してγの値がβ
1 〜βi までの和）を越えると、ステップＳ５へ進み、
層判別指標ｉを１カウントアップしてから、ステップＳ
４を経て、ステップＳ２へ戻る。
【００３６】以後、溶接層の厚みγが継続的に算出さ
れ、次溶接層が到来する毎に層判別指標ｉが１づつカウ
ントアップされる。動作プログラムで指定された層数
（ここでは３層）の層形成が完了する直前に最終溶接層
（第３層）の到来が感知され、ステップＳ５で層判別指
標ｉが層数（＝３）を越え、ステップ４を経て副処理が
終了される。
れ、次溶接層が到来する毎に層判別指標ｉが１づつカウ
ントアップされる。動作プログラムで指定された層数
（ここでは３層）の層形成が完了する直前に最終溶接層
（第３層）の到来が感知され、ステップＳ５で層判別指
標ｉが層数（＝３）を越え、ステップ４を経て副処理が
終了される。
【００３７】このように、副処理では次に何層目の溶接
層が到来するのかが判別指標ｉの値でリアルタイムに把
握される。例えば、ｉ＝１である間は、第１層目の到来
を待つフェイズ、即ち、センサが溶接層未形成領域をセ
ンシング中であることが判り、ｉ＝２である間は、第２
層目の到来を待つフェイズ、即ち、センサが第１層上の
領域をセンシング中であることが判る。主処理ではこれ
を利用して層移行のタイミングが測られる。
層が到来するのかが判別指標ｉの値でリアルタイムに把
握される。例えば、ｉ＝１である間は、第１層目の到来
を待つフェイズ、即ち、センサが溶接層未形成領域をセ
ンシング中であることが判り、ｉ＝２である間は、第２
層目の到来を待つフェイズ、即ち、センサが第１層上の
領域をセンシング中であることが判る。主処理ではこれ
を利用して層移行のタイミングが測られる。
【００３８】主処理は、適当なレジスタに層移行指標ｑ
が初期値ｑ＝１で設定された状態で、例えば適当な外部
信号によってワークＷの回転が開始されたことがロボッ
ト制御装置１０に知らされるのを待って副処理と共に開
始される。先ず、動作プログラムの第１行が読み込まれ
（ステップＭ１；図７参照、以下同じ。）、ロボットは
各軸移動形式で位置［１］（図１に示された位置）へ移
動する（ステップＭ２）。次いで、動作プログラムの第
２行が読み込まれ（ステップＭ３）、ウィービングがサ
イン［１］で指定された態様で開始される（ステップＭ
４）。
が初期値ｑ＝１で設定された状態で、例えば適当な外部
信号によってワークＷの回転が開始されたことがロボッ
ト制御装置１０に知らされるのを待って副処理と共に開
始される。先ず、動作プログラムの第１行が読み込まれ
（ステップＭ１；図７参照、以下同じ。）、ロボットは
各軸移動形式で位置［１］（図１に示された位置）へ移
動する（ステップＭ２）。次いで、動作プログラムの第
２行が読み込まれ（ステップＭ３）、ウィービングがサ
イン［１］で指定された態様で開始される（ステップＭ
４）。
【００３９】続くステップＭ５、ステップＭ６では、動
作プログラムの第３行が読み込まれ、溶接トーチ２へ電
源部３０を介して溶接電圧Ｖ1 、溶接電流Ｉ1 の条件で
電力が供給され、第１層目のアーク溶接が開始される。
そして、ステップＭ７で動作プログラムの第４行が読み
込まれるが、位置［１］への移動命令であるからロボッ
トは不動に保たれる。
作プログラムの第３行が読み込まれ、溶接トーチ２へ電
源部３０を介して溶接電圧Ｖ1 、溶接電流Ｉ1 の条件で
電力が供給され、第１層目のアーク溶接が開始される。
そして、ステップＭ７で動作プログラムの第４行が読み
込まれるが、位置［１］への移動命令であるからロボッ
トは不動に保たれる。
【００４０】このようにして定位置ウィービング溶接を
開始した上で、次のステップＭ８へ進み、層判別指標ｉ
の継続的な監視態勢に入る。既に説明したように、次溶
接層の到来が感知されると副処理で層判別指標ｉの値が
１カウントアップされ、ステップＭ９へ進んで層移行指
標ｑが１カウントアップされる。最終溶接層（ここでは
第３層）の到来が副処理で感知されない限り、ｑ＞３と
はならず、ステップＭ１０を経てステップＭ１１、ステ
ップＭ１２へ進み、層移行に伴って発せられるべき制御
指令がＣＰＵ１１から出される。ここでは、第１層目か
ら第２層目への移行に際して、ロボット位置が位置
［１］からＸ軸方向にｘ2 、Ｙ軸方向にｙ2、Ｚ軸方向
にｚ2 シフトした位置へ補正されると共に、溶接条件が
Ｖ＝Ｖ2 ，Ｉ＝Ｉ2 に更新される（図６参照）。
開始した上で、次のステップＭ８へ進み、層判別指標ｉ
の継続的な監視態勢に入る。既に説明したように、次溶
接層の到来が感知されると副処理で層判別指標ｉの値が
１カウントアップされ、ステップＭ９へ進んで層移行指
標ｑが１カウントアップされる。最終溶接層（ここでは
第３層）の到来が副処理で感知されない限り、ｑ＞３と
はならず、ステップＭ１０を経てステップＭ１１、ステ
ップＭ１２へ進み、層移行に伴って発せられるべき制御
指令がＣＰＵ１１から出される。ここでは、第１層目か
ら第２層目への移行に際して、ロボット位置が位置
［１］からＸ軸方向にｘ2 、Ｙ軸方向にｙ2、Ｚ軸方向
にｚ2 シフトした位置へ補正されると共に、溶接条件が
Ｖ＝Ｖ2 ，Ｉ＝Ｉ2 に更新される（図６参照）。
【００４１】層移行に伴なう処理がなされると、再びス
テップＭ８へ戻って、層判別指標ｉの継続的な監視態勢
が再開される。以下、同様にして、第２層、第３層の到
来感知、層移行処理が行なわれ、多層盛り溶接が指定さ
れた条件の下で実行されて行く。即ち、位置［１］から
Ｘ軸方向にｘ2 、Ｙ軸方向にｙ2 、Ｚ軸方向にｚ2 シフ
トしたロボット位置を基準位置として第２層目の定位置
ウィービング溶接がＶ＝Ｖ2 ，Ｉ＝Ｉ2 の溶接条件で実
行され、位置［１］からＸ軸方向にｘ3 、Ｙ軸方向にｙ
3 、Ｚ軸方向にｚ3 シフトしたロボット位置を基準位置
として第３層目の定位置ウィービング溶接がＶ＝Ｖ3 ，
Ｉ＝Ｉ3 の溶接条件で実行されることになる。
テップＭ８へ戻って、層判別指標ｉの継続的な監視態勢
が再開される。以下、同様にして、第２層、第３層の到
来感知、層移行処理が行なわれ、多層盛り溶接が指定さ
れた条件の下で実行されて行く。即ち、位置［１］から
Ｘ軸方向にｘ2 、Ｙ軸方向にｙ2 、Ｚ軸方向にｚ2 シフ
トしたロボット位置を基準位置として第２層目の定位置
ウィービング溶接がＶ＝Ｖ2 ，Ｉ＝Ｉ2 の溶接条件で実
行され、位置［１］からＸ軸方向にｘ3 、Ｙ軸方向にｙ
3 、Ｚ軸方向にｚ3 シフトしたロボット位置を基準位置
として第３層目の定位置ウィービング溶接がＶ＝Ｖ3 ，
Ｉ＝Ｉ3 の溶接条件で実行されることになる。
【００４２】第３層目の溶接がほぼ完了した時点で、第
３層の到来が副処理で感知され、ステップＳ５で層判別
指標がｉ＝４となる。すると、主処理のステップＭ１０
でイエスの判断がなされ、ステップＭ１３で動作プログ
ラムの第５行が読み込まれ電源部３０を介してアークが
オフされる（ステップＭ１４）。
３層の到来が副処理で感知され、ステップＳ５で層判別
指標がｉ＝４となる。すると、主処理のステップＭ１０
でイエスの判断がなされ、ステップＭ１３で動作プログ
ラムの第５行が読み込まれ電源部３０を介してアークが
オフされる（ステップＭ１４）。
【００４３】次いで、動作プログラムの第６行が読み込
まれ（ステップＭ１５）、ウィービングが終了される
（ステップＭ１６）。更に、動作プログラムの第７行が
読み込まれ（ステップＭ１７）、各軸移動でロボットを
ワークから離れた位置［２］へ移動させ（ステップＭ１
８）、処理を終了する。
まれ（ステップＭ１５）、ウィービングが終了される
（ステップＭ１６）。更に、動作プログラムの第７行が
読み込まれ（ステップＭ１７）、各軸移動でロボットを
ワークから離れた位置［２］へ移動させ（ステップＭ１
８）、処理を終了する。
【００４４】なお、図１の配置で示したように、レーザ
センサ３（またはこれに代わるセンサ）のセンシング領
域は溶接点のやや前方にあるから、次溶接層の到来が感
知される時点と実際にロボット位置補正や溶接条件の変
更等が行なわれる時点とは若干のタイムラグがあること
が望ましいことになる。理想的なタイムラグの大きさは
ワークＷの移動速度（必ずしも一定ではない。）に依存
するが、適当なワークＷの移動速度を想定してＣＰＵの
処理速度を考慮した設計を行なえば、許容される誤差範
囲のタイムラグを実質的に確保することは困難ではな
い。場合によっては、タイムラグを調整する為の待機時
間を図６に示したような条件設定画面で任意に設定出来
るようにすることも考えられる。
センサ３（またはこれに代わるセンサ）のセンシング領
域は溶接点のやや前方にあるから、次溶接層の到来が感
知される時点と実際にロボット位置補正や溶接条件の変
更等が行なわれる時点とは若干のタイムラグがあること
が望ましいことになる。理想的なタイムラグの大きさは
ワークＷの移動速度（必ずしも一定ではない。）に依存
するが、適当なワークＷの移動速度を想定してＣＰＵの
処理速度を考慮した設計を行なえば、許容される誤差範
囲のタイムラグを実質的に確保することは困難ではな
い。場合によっては、タイムラグを調整する為の待機時
間を図６に示したような条件設定画面で任意に設定出来
るようにすることも考えられる。
【００４５】以上、図１に示した回転駆動される円筒形
ワークの周面について多層盛りウィービング溶接を実行
する場合について本願発明の実施例を説明したが、ワー
クＷの形状や運動形態、溶接を施す部位について本願発
明は特に制約を課すものではない。例えば、板状ワーク
に繰り返し並進運動を与えながら多層盛り定位置ウィー
ビング溶接を実行するケースに本願発明を適用する場
合、上記説明した条件設定、教示作業、処理手順等に特
に大きな変更を要しないことは容易に理解されるであろ
う。
ワークの周面について多層盛りウィービング溶接を実行
する場合について本願発明の実施例を説明したが、ワー
クＷの形状や運動形態、溶接を施す部位について本願発
明は特に制約を課すものではない。例えば、板状ワーク
に繰り返し並進運動を与えながら多層盛り定位置ウィー
ビング溶接を実行するケースに本願発明を適用する場
合、上記説明した条件設定、教示作業、処理手順等に特
に大きな変更を要しないことは容易に理解されるであろ
う。
【００４６】また、上記実施例ではレーザセンサを用い
た例を説明したが、「作用」の欄で述べたように、溶接
層の対溶接トーチの距離あるいは形状に関する情報をな
んらかの形で検出する能力のあるものであれば、三角測
量の原理を利用してレーザビームの照射点までの距離を
ＰＳＤ（位置検出型検出器）出力に基づいて測定するレ
ーザ変位センサ等、任意のものが使用可能である。
た例を説明したが、「作用」の欄で述べたように、溶接
層の対溶接トーチの距離あるいは形状に関する情報をな
んらかの形で検出する能力のあるものであれば、三角測
量の原理を利用してレーザビームの照射点までの距離を
ＰＳＤ（位置検出型検出器）出力に基づいて測定するレ
ーザ変位センサ等、任意のものが使用可能である。
【００４７】
【発明の効果】本願発明によれば、ロボット側で溶接層
移行のタイミングを測ることが出来るので、多層盛り溶
接対象ワークがロボット外部の軸上で移動する場合であ
っても、溶接層移行時に同期させてロボット位置の補
正、溶接条件の変更等の必要な動作を行なわせることが
容易となる。
移行のタイミングを測ることが出来るので、多層盛り溶
接対象ワークがロボット外部の軸上で移動する場合であ
っても、溶接層移行時に同期させてロボット位置の補
正、溶接条件の変更等の必要な動作を行なわせることが
容易となる。
【００４８】従って、定位置ウィービング等による多層
盛り溶接の適用範囲が拡がり、幅広い溶接ロボットシス
テムの構築が可能になる。また、溶接層移行のタイミン
グを測る為に複雑な動作プログラムを用意する必要がな
く、教示作業が簡単になる。
盛り溶接の適用範囲が拡がり、幅広い溶接ロボットシス
テムの構築が可能になる。また、溶接層移行のタイミン
グを測る為に複雑な動作プログラムを用意する必要がな
く、教示作業が簡単になる。
【図１】本願発明を円筒形ワークの周方向に沿った多層
盛り溶接に適用する際の配置の概要を説明する模式図で
ある。
盛り溶接に適用する際の配置の概要を説明する模式図で
ある。
【図２】図１に示した状態でレーザセンサのＣＣＤカメ
ラで撮影される映像を示したものである。
ラで撮影される映像を示したものである。
【図３】溶接開始点８の前方側の近傍で溶接層の厚さが
安定する位置に相当する部分が走査されている時点にお
けるレーザセンサのＣＣＤカメラにおよる撮影映像を示
したものである。
安定する位置に相当する部分が走査されている時点にお
けるレーザセンサのＣＣＤカメラにおよる撮影映像を示
したものである。
【図４】本願発明の実施例において使用されるシステム
構成の概要を要部ブロック図で例示したものである。
構成の概要を要部ブロック図で例示したものである。
【図５】教示操作盤に付属のＬＣＤの画面上に表示され
る定位置ウィービング条件一覧画面を説明する図であ
る。
る定位置ウィービング条件一覧画面を説明する図であ
る。
【図６】教示操作盤に付属のＬＣＤの画面上に表示され
る定位置ウィービング条件詳細画面を説明する図であ
る。
る定位置ウィービング条件詳細画面を説明する図であ
る。
【図７】本願発明の実施例における動作プログラムを説
明する図である。
明する図である。
【図８】本願発明の実施例における副処理の概要を記し
たフローチャートである。
たフローチャートである。
【図９】本願発明の実施例における主処理の概要を記し
たフローチャートである。
たフローチャートである。
１ 溶接ロボット本体（アーム先端部） ２ 溶接トーチ ３ レーザセンサ ４ 溶接点（溶接トーチ先端） ５ 光点軌跡 ５Ａ 光点軌跡映像 ５Ｂ 光点軌跡映像の盛り上がり部 ５Ｃ 谷形部の光点軌跡映像 ６ 溶接中心線 ６Ａ 溶接中心線６の対応位置 ７ 第１層目の溶接層 ８ 第１層目の溶接層の開始点 ８’ 第１層目の溶接層の厚さが安定する位置 １０ 溶接ロボット制御装置 １１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） １２ メモリ（ＲＯＭ） １３ メモリ（ＲＡＭ） １４ 不揮発性メモリ １５ 汎用インターフェイス １６ フレームメモリ １７ 画像処理プロセッサ １８ ＬＣＤ １９ 教示操作盤 ２１ 溶接ロボット軸制御部 ２２ サーボ回路 ２３ バス ３０ 電源部 ＡＸ ワークの回転軸 ＬＢ 偏向更走査レーザビーム Ｗ 溶接対象ワーク
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２５Ｊ 13/08 Ｇ０５Ｂ 19/18 19/4093
Claims (3)
- 【請求項１】 ロボット制御装置と、該ロボット制御装
置によって制御されるロボットと、該ロボットに支持さ
れた溶接トーチと、溶接対象ワークを前記ロボットに対
して運動させる手段と、前記溶接対象ワーク上の溶接層
の形成状態を検出するセンサ手段を含む溶接ロボットシ
ステムを用いて多層盛り溶接を実行するに際して、 前記センサ手段を用いて前記運動中の前記溶接対象ワー
クについて前記溶接トーチ先端近傍の部位の溶接層形成
状態を検出することによって前記溶接対象ワークの運動
方向に関する溶接層形成状態の境界領域の到来を感知す
る段階と、該境界領域到来の感知に対応したタイミング
で前記ロボット制御装置が溶接層移行に対応したロボッ
ト移動指令を発する段階とを含むことを特徴とする多層
盛り溶接における溶接ロボットシステムの制御方法。 - 【請求項２】 ロボット制御装置と、該ロボット制御装
置によって制御されるロボットと、該ロボットに支持さ
れると共に前記ロボット制御装置から発せられる溶接条
件制御指令を受ける溶接電源部によって溶接条件が制御
される溶接トーチと、溶接対象ワークを前記ロボットに
対して運動させる手段と、前記溶接対象ワーク上の溶接
層の形成状態を検出するセンサ手段を含む溶接ロボット
システムを用いて多層盛り溶接を実行するに際して、 前記センサ手段を用いて前記運動中の前記溶接対象ワー
クについて前記溶接トーチ先端近傍の部位の溶接層形成
状態を検出することによって前記溶接対象ワークの運動
方向に関する溶接層形成状態の境界領域の到来を感知す
る段階と、該境界領域到来の感知に対応したタイミング
で前記ロボット制御装置が溶接層移行に対応した溶接条
件制御指令を発する段階とを含むことを特徴とする多層
盛り溶接における溶接ロボットシステムの制御方法。 - 【請求項３】 前記多層盛り溶接実行中にウィービング
が実行されることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載された多層盛り溶接における溶接ロボットシステ
ムの制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6163294A JPH0810949A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 多層盛り溶接における溶接ロボットシステムの制御方法 |
| US08/492,545 US5715375A (en) | 1994-06-23 | 1995-06-20 | Robot control system for executing multi-layer welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6163294A JPH0810949A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 多層盛り溶接における溶接ロボットシステムの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0810949A true JPH0810949A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15771098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6163294A Pending JPH0810949A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 多層盛り溶接における溶接ロボットシステムの制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5715375A (ja) |
| JP (1) | JPH0810949A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7910855B2 (en) * | 2005-09-23 | 2011-03-22 | Lasx Industries, Inc. | No gap laser welding of coated steel |
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| CN105171197A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-23 | 厦门理工学院 | 焊接的组合视觉传感器装置 |
| JP2021128164A (ja) * | 2020-02-17 | 2021-09-02 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 一体型機械的計時器用部品を製造する方法 |
| CN115139029A (zh) * | 2021-03-31 | 2022-10-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 焊接机器人系统 |
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1994
- 1994-06-23 JP JP6163294A patent/JPH0810949A/ja active Pending
-
1995
- 1995-06-20 US US08/492,545 patent/US5715375A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5715375A (en) | 1998-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021029 |