特開 2022-47287 ロボット制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022047287

(43)【公開日】2022-03-24

(54)【発明の名称】ロボット制御装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/127 20060101AFI20220316BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20220316BHJP

【ＦＩ】

B23K9/127 501D

B23K9/12 331Q

B23K9/127 501C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020153107

(22)【出願日】2020-09-11

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(72)【発明者】

【氏名】池口 誠人

(57)【要約】

【課題】 溶接ワイヤに曲がりが生じたとしても、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減するロボット制御装置を提供することである。
【解決手段】 本発明に係るロボット制御装置１００は、サーチ部１１０、曲量推定部１３０及び制御部１４０を備える。サーチ部１１０は、溶接トーチ２１を移動させて、当該溶接トーチ２１の先端から突出した溶接ワイヤを溶接対象であるワークＷ１０に接触させることにより、接触位置を検出する。曲量推定部１３０は、接触による溶接ワイヤの曲量を推定する。制御部１４０は、検出した接触位置及び推定した溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークＷ１０における溶接位置に溶接ワイヤが位置するように溶接トーチ２１を制御する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接トーチを移動させて、当該溶接トーチの先端から突出した溶接ワイヤを溶接対象であるワークに接触させることにより、接触位置を検出するサーチ部と、
前記接触による前記溶接ワイヤの曲量を推定する曲量推定部と、
前記検出した接触位置及び前記推定した溶接ワイヤの曲量に応じて、前記ワークにおける溶接位置に前記溶接ワイヤが位置するように前記溶接トーチを制御する制御部と、
を備える、ロボット制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記溶接トーチの位置、姿勢及び方向の少なくともいずれかを制御する、
請求項１に記載のロボット制御装置。

【請求項3】

前記曲量推定部は、前記サーチ部が前記溶接トーチを移動させるサーチ速度に基づいて、前記溶接ワイヤの曲量を推定する、
請求項１又は２に記載のロボット制御装置。

【請求項4】

前記曲量推定部は、前記溶接トーチに関するトーチ情報、前記溶接ワイヤに関するワイヤ情報、周辺環境に関する環境情報及び溶接ロボットに関するロボット情報の少なくともいずれかに基づいて、前記溶接ワイヤの曲量を推定する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のロボット制御装置。

【請求項5】

前記曲量推定部は、前記サーチ部が前記溶接トーチを移動させるサーチ速度と、当該サーチ速度で前記溶接ワイヤがワークに接触した際に生じる当該溶接ワイヤの曲量とを教師データとして機械学習された予測モデルを用いて、前記接触による前記溶接ワイヤの曲量を推定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット制御装置。

【請求項6】

前記教師データは、前記溶接トーチに関するトーチ情報、前記溶接ワイヤに関するワイヤ情報、周辺環境に関する環境情報及び溶接ロボットに関するロボット情報の少なくともいずれかを、さらに含む、
請求項５に記載のロボット制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アーク溶接を行う溶接ロボットは、一般に、ティーチングにより事前に設定された溶接線位置に沿って溶接トーチを移動させ、接合対象となるワークを溶接する。しかし、このティーチング作業では、溶接トーチの先端から溶接ワイヤが突出した状態で操作しているため、溶接ワイヤがワークに接触した際に、当該溶接ワイヤが曲がってしまうことがある。溶接ワイヤが曲がってしまうと、溶接を実行する際に、当該溶接ワイヤを適切な溶接位置に位置させることができず、結果的に、溶接不良を引き起こす可能性がある。

【0003】

教示中に溶接ワイヤと溶接対象物等とが接触した場合に、溶接対象物等との接触により溶接ワイヤが曲がってしまうことを防止する産業用ロボットの制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

具体的には、特許文献１に開示されている産業用ロボットの制御方法では、溶接トーチから突出した溶接ワイヤとワークとの接触が検出されると、溶接ワイヤをワークから離れる方向へ送給する逆送を行うことにより、溶接ワイヤとワークとの接触を解除している。そして、溶接トーチをワークから離れる方向へ移動させた後に、逆送した長さと同じ長さだけ溶接ワイヤを正送している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－２２３６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に開示されている産業用ロボットの制御方法では、溶接ワイヤがワークに接触する姿勢、状態及び速度等によっては、溶接ワイヤを逆送させて溶接ワイヤとワークとの接触を解除したとしても、溶接ワイヤの曲がりを防止することができない場合があった。

【0007】

そこで、本発明は、溶接ワイヤに曲がりが生じたとしても、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減するロボット制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係るロボット制御装置は、溶接トーチを移動させて、当該溶接トーチの先端から突出した溶接ワイヤを溶接対象であるワークに接触させることにより、接触位置を検出するサーチ部と、接触による溶接ワイヤの曲量を推定する曲量推定部と、検出した接触位置及び推定した溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークにおける溶接位置に溶接ワイヤが位置するように溶接トーチを制御する制御部と、を備える。

【0009】

この態様によれば、サーチ部は、溶接ワイヤとワークとの接触位置を検出し、曲量推定部は、当該接触による溶接ワイヤの曲量を推定する。そして、制御部は、検出した接触位置及び推定した溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークにおける溶接位置に溶接ワイヤが位置するように溶接トーチを制御するため、溶接ワイヤとワークとの接触によって溶接ワイヤに曲がりが生じたとしても、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減することができる。

【0010】

上記態様において、制御部は、溶接トーチの位置、姿勢及び方向の少なくともいずれかを制御してもよい。

【0011】

この態様によれば、制御部は、溶接トーチの位置、姿勢及び方向の少なくともいずれかを制御することによって、ワークにおける適切な溶接位置に溶接トーチの先端から突出した溶接ワイヤを位置させることができる。

【0012】

上記態様において、曲量推定部は、サーチ部が溶接トーチを移動させるサーチ速度に基づいて、溶接ワイヤの曲量を推定してもよい。

【0013】

この態様によれば、サーチ速度は低速の場合よりも高速の場合の方が、溶接ワイヤの曲量が大きくなる傾向であるため、曲量推定部は、サーチ速度に基づいて精度良く溶接ワイヤの曲量を推定する。このように、溶接ワイヤの曲量を精度よく推定するため、ワークにおける適切な溶接位置に溶接ワイヤを精度良く位置させることができる。

【0014】

上記態様において、曲量推定部は、溶接トーチに関するトーチ情報、溶接ワイヤに関するワイヤ情報、周辺環境に関する環境情報及び溶接ロボットに関するロボット情報の少なくともいずれかに基づいて、溶接ワイヤの曲量を推定してもよい。

【0015】

この態様によれば、サーチ速度に加えて、トーチ情報、ワイヤ情報及び環境情報等も溶接ワイヤの曲量に影響するため、曲量推定部は、これらの情報を考慮して、さらに精度良く溶接ワイヤの曲量を推定する。このように、溶接ワイヤの曲量をより精度良く推定するため、ワークにおける適切な溶接位置に溶接ワイヤをより精度良く位置させることができる。

【0016】

上記態様において、曲量推定部は、サーチ部が溶接トーチを移動させるサーチ速度と、当該サーチ速度で溶接ワイヤがワークに接触した際に生じる当該溶接ワイヤの曲量とを教師データとして機械学習された予測モデルを用いて、接触による溶接ワイヤの曲量を推定してもよい。

【0017】

この態様によれば、サーチ速度と溶接ワイヤの曲量とを教師データとして蓄積し、曲量推定部は、機械学習によって最適化された予測モデルを用いて、接触による溶接ワイヤの曲量を推定する。このように、溶接ワイヤの曲量を推定する際に、機械学習によって最適化された予測モデルを用いるため、その時点で、最適な推定ができる。

【0018】

上記態様において、教師データは、溶接トーチに関するトーチ情報、溶接ワイヤに関するワイヤ情報、周辺環境に関する環境情報及び溶接ロボットに関するロボット情報の少なくともいずれかを、さらに含んでもよい。

【0019】

この態様によれば、サーチ速度に加えて、トーチ情報、ワイヤ情報及び環境情報等も溶接ワイヤの曲量に影響するため、これら情報を教師データとして用いれば、機械学習の精度がより向上する。このように、溶接ワイヤの曲量を推定する際に、より精度が向上した機械学習によって最適化された予測モデルを用いるため、その時点で、最適な推定ができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、溶接用ワイヤに曲がりが生じたとしても、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減するロボット制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る溶接ロボットシステム１０を示すシステム概要図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００の各機能を示す機能ブロック図である。

【図3】溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークにおける溶接位置に溶接ワイヤが位置するように溶接トーチを制御する様子を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００が実行するロボット制御方法４００を示すフローチャートである。

【図5】溶接トーチを移動させるサーチ速度と溶接ワイヤの曲量との関係を示す図である。

【図6】サーチ速度による溶接ワイヤの曲量について、機械学習のためのデータ蓄積方法６００の一例を示すフローチャートである。

【図7】サーチ速度による溶接ワイヤの曲量について、機械学習のためのデータを蓄積する際の溶接トーチを移動させる様子を示す図である。

【図8】機械学習の教師データとして用いられる情報の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0023】

［溶接ロボットシステムの概要］
図１は、本発明の一実施形態に係る溶接ロボットシステム１０を示すシステム概要図である。図１において、溶接ロボットシステム１０は、溶接ロボット２０と、ティーチペンダント３０と、ロボット制御装置１００と、電源４０とを備える。

【0024】

溶接ロボット２０は、ケーブルを介してロボット制御装置１００と接続されており、ロボット制御装置１００からの動作指令に基づいてアーク溶接を行う。溶接ロボット２０は、アーム先端部に溶接トーチ２１を備えており、当該溶接トーチ２１の先端から溶接ワイヤを送給し、溶接対象である金属材料（ワーク）との間にアークを発生させることによりアーク溶接を行う。

【0025】

溶接トーチ２１は、ケーブルを介して電源４０と接続されており、溶接ワイヤへの溶接電圧や溶接電流の供給を受ける。アーク溶接では、溶接ワイヤを金属材料に瞬間的に接触させて通電させると、溶接ワイヤと金属材料との間にアーク放電が発生し、発生したアークの熱により溶接ワイヤと金属材料とを溶解させることで、溶接が行われる。

【0026】

ティーチペンダント３０は、溶接ロボット２０の溶接関連教示情報について、溶接作業を実施する作業者からの入力を受け付ける。作業者は、アークの状態を確認しつつ、ティーチペンダント３０を用いて最適な溶接関連教示情報を入力する。

【0027】

ここで、溶接関連教示情報とは、溶接ロボット２０により行われる溶接に関する情報であり、溶接ロボット２０の動作を教示する教示情報及び溶接条件が含まれる。溶接ロボット２０の教示情報には、溶接ロボット２０のアームの動作に関する情報、溶接ロボット２０の位置及び姿勢に関する情報、溶接トーチ２１の先端から送給される溶接ワイヤの突出長さに関する情報等が含まれる。また、溶接条件には、溶接ワイヤに印加される溶接電圧、溶接ワイヤを流れる溶接電流の値及び溶接中における溶接線方向への溶接トーチ２１の移動速度を表す溶接速度等が含まれる。

【0028】

ロボット制御装置１００は、溶接ロボット２０の制御を行う機器である。ロボット制御装置１００は、ティーチペンダント３０に接続されており、当該ティーチペンダント３０に入力された溶接関連教示情報を取得することができる。ロボット制御装置１００は、当該溶接関連教示情報に基づいて溶接ロボット２０及び電源４０を制御する。

【0029】

電源４０は、ケーブルを介して溶接ロボット２０に接続されており、ロボット制御装置１００からの指令に基づいて溶接ロボット２０における溶接トーチ２１へ溶接電圧や溶接電流を供給する。

【0030】

なお、図１では、ティーチペンダント３０は、ケーブルを介してロボット制御装置１００に接続されているが、ワイヤレスで接続されていてもよい。すなわち、ティーチペンダント３０とロボット制御装置１００とは、無線通信を行う通信部を備えていてもよい。ロボット制御装置１００とティーチペンダント３０とがワイヤレスに接続されることで、作業者はケーブルの存在に煩わされたり、ケーブルの長さによる移動範囲の制限を受けたりすることなく、自由に移動をしながら溶接関連教示情報の入力を行うことができる。

【0031】

［ロボット制御装置の構成］
上述した溶接ロボットシステム１０において、溶接ロボット２０がワークに対してアーク溶接を行う際に、当該ワークにおける溶接位置が重要となる。ロボット制御装置１００は、接触式センサを用いて、当該接触式センサをワークに接触させることにより当該ワークの位置を確認し、当該ワークにおける溶接位置を検出する。以下、接触式センサを用いて溶接位置を検出するロボット制御装置１００及びその方法について詳しく説明する。

【0032】

図２は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００の各機能を示す機能ブロック図である。図２において、溶接ロボット２０は、接触式センサ２２を備え、ロボット制御装置１００は、接触検出部１１１及び電圧印加指令部１１２を含むサーチ部１１０と、サーチ条件記憶部１２０と、曲量推定部１３０と、制御部１４０とを備える。

【0033】

なお、ロボット制御装置１００は、図１に示されたように、溶接ロボット２０、ティーチペンダント３０、及び電源４０に接続されており、種々の制御を行うために多くの機能を備えて、処理を行っている。ここでは、ロボット制御装置１００について、接触式センサ２２を用いて溶接位置を検出する構成及び機能に関するものを示しているが、その他の構成及び機能を備えていても構わない。

【0034】

溶接ロボット２０における接触式センサ２２は、典型的には、ワイヤタッチセンサを用いてもよい。溶接ロボット２０における溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤと、溶接対象であるワークとの間にセンシング用の電圧を印加した状態で、制御部１４０の動作指令によって溶接ロボット２０における溶接トーチ２１を移動させる。そして、溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤがワークに接触すると、その際に電圧が変化するため、当該電圧の変化により溶接ワイヤとワークとの接触を認識する。つまり、溶接トーチ２１及び当該溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤが接触式センサ２２の一端を担っている。

【0035】

サーチ部１１０は、サーチ条件記憶部１２０に記憶されているサーチ条件に基づいて、溶接トーチ２１を移動させる。サーチ部１１０は、溶接トーチ２１（接触式センサ２２）を移動させて、当該溶接トーチ２１の先端から突出した溶接ワイヤを溶接対象であるワークに接触させることにより、接触位置を検出する。具体的には、電圧印加指令部１１２は、溶接ワイヤとワークとの間に電源４０からセンシング用の電圧を印加するように指令し、当該電圧が印加された状態で、制御部１４０の動作指令によって溶接ロボット２０における溶接トーチ２１を移動させる。接触検出部１１１は、当該電圧を監視し、当該電圧の変化により溶接ワイヤとワークとの接触を検出する。

【0036】

サーチ条件記憶部１２０には、サーチ部１１０が溶接トーチ２１を移動させてワークにおける溶接位置をサーチする際のサーチ条件が記憶されている。サーチ条件記憶部１２０に記憶されるサーチ条件は、ティーチペンダント３０を介して作業者から入力及び設定されても構わない。サーチ条件は、例えば、サーチ部１１０が溶接トーチ２１を移動させるサーチ速度等が含まれる。

【0037】

曲量推定部１３０は、溶接ワイヤとワークとの接触によって生じる当該溶接ワイヤの曲量を推定する。具体的には、上述したように、サーチ部１１０は、溶接トーチ２１を移動させて、当該溶接トーチ２１の先端から突出した溶接ワイヤをワークに接触させることにより接触位置を検出するが、当該接触による衝撃で、溶接ワイヤが曲がってしまう場合がある。曲量推定部１３０は、当該接触によって溶接ワイヤがどの程度曲がったかについて、当該溶接ワイヤの曲量を推定する。溶接ワイヤの曲量の推定方法についての詳細は、後述する。

【0038】

制御部１４０は、サーチ部１１０及び曲量推定部１３０に各指令及びデータの送受等を行い、ロボット制御装置１００で実行される処理を制御し、メモリ等の記憶部（図示せず）に記憶された溶接関連教示情報に基づいて、溶接ロボット２０及び電源４０を制御している。ここでは、制御部１４０は、サーチ部１１０によって検出された接触位置及び曲量推定部１３０によって推定された溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークにおける溶接位置に溶接ワイヤが位置するように溶接トーチ２１を制御することについて、詳しく説明する。

【0039】

図３は、溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークにおける溶接位置に溶接ワイヤが位置するように溶接トーチを制御する様子を示す図である。図３（Ａ）に示されるように溶接トーチ２１の先端から突出した溶接ワイヤがワークＷ１０に接触することにより、溶接トーチ２１が位置Ｐ１０で溶接位置Ｑ１０が検出されている。

【0040】

このような溶接ワイヤとワークＷ１０との接触で、サーチ終了時には、溶接ワイヤが曲がっている。このため、溶接トーチ２１を位置Ｐ１０に移動させて、実際に、溶接を行おうとすると、当該溶接トーチ２１の先端から突出した溶接ワイヤは、溶接位置Ｑ１０からずれた位置Ｑ１１に配置されてしまう（図３（Ｂ））。

【0041】

そこで、制御部１４０は、溶接トーチ２１の先端から突出した溶接ワイヤが溶接位置Ｑ１０に適切に配置されるように、例えば、当該溶接トーチ２１の位置、姿勢及び方向の少なくともいずれかを調整し、当該溶接トーチ２１を位置Ｐ１１へ制御する（図３（Ｃ））。

【0042】

［ロボット制御方法］
次に、溶接トーチを移動させて溶接位置を検出した後に、溶接ワイヤの曲量を推定して、ワークにおける溶接位置に溶接ワイヤが適切に位置するように、溶接トーチを制御する方法について、具体的に詳しく説明する。

【0043】

図４は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００が実行するロボット制御方法４００を示すフローチャートである。図４において、ロボット制御方法４００はステップＳ４０１～Ｓ４０５を含み、各ステップはロボット制御装置１００に含まれるプロセッサによって実行される。

【0044】

ステップＳ４０１では、サーチ部１１０は、サーチ条件記憶部１２０に記憶されているサーチ条件に基づいて、溶接トーチ２１（接触式センサ２２）を移動させて、溶接対象であるワークＷ１０をサーチする。

【0045】

ステップＳ４０２では、サーチ部１１０における接触検出部１１１は、接触式センサ２２（溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤ）とワークＷ１０との接触を検出する。これにより、サーチ部１１０は、ワークＷ１０における溶接位置Ｑ１０及び溶接トーチ２１の位置Ｐ１０を把握する（図３（Ａ））。

【0046】

ここで、溶接ロボット２０は、通常、１点や１箇所だけでなく、連続する範囲や複数個所を溶接するため、それぞれ溶接の開始位置及び終了位置を検出して溶接線位置を確認したり、複数個所において溶接位置を確認したりする。

【0047】

ステップＳ４０３では、制御部１４０は、すべての溶接位置をサーチして把握したかを判定する。サーチ部１１０は、すべての溶接位置についてのサーチが終了するまで、ステップＳ４０１及びＳ４０２の処理を繰り返す（ステップＳ４０３のＮｏ）。すべての溶接位置についてのサーチが終了すれば、ステップＳ４０４の処理に進む（ステップＳ４０３のＹｅｓ）。

【0048】

ステップＳ４０３で、すべての溶接位置についてのサーチが終了したと判定された時点で、溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤは、ワークＷ１０と複数回接触することもあるため、曲がっている可能性が高い（図３（Ｂ））。

【0049】

ステップＳ４０４では、曲量推定部１３０は、溶接ワイヤとワークＷ１０との接触によって生じる当該溶接ワイヤの曲量を推定する。ここで、溶接ワイヤの曲量は、溶接トーチを移動させてワークＷ１０における溶接位置をサーチする際、サーチ部１１０が溶接トーチ２１を移動させるサーチ速度に影響される場合がある。

【0050】

図５は、溶接トーチを移動させるサーチ速度と溶接ワイヤの曲量との関係を示す図である。図５に示されるように、サーチ速度が大きくなるに従って溶接ワイヤの曲量も大きくなっている。サーチ速度が大きくなれば、溶接ワイヤとワークＷ１０とが接触する際の衝撃も大きくなり、溶接ワイヤの曲量も大きくなる。例えば、サーチ速度が１００［ｃｍ／ｍｉｎ］程度であれば、溶接ワイヤの曲量は０．１［ｍｍ］未満であって、ほとんど曲がっておらず、サーチ速度が４００［ｃｍ／ｍｉｎ］程度であれば、溶接ワイヤの曲量は０．４［ｍｍ］程度となっている。

【0051】

サーチ部１１０は、サーチ条件記憶部１２０に記憶されているサーチ条件に基づいて、溶接トーチ２１を移動させてワークＷ１０をサーチするが（ステップＳ４０１）、当該サーチ条件に含まれるサーチ速度に応じて、曲量推定部１３０は、溶接ワイヤの曲量を推定することができる（ステップＳ４０４）。

【0052】

ステップＳ４０５では、制御部１４０は、ステップＳ４０２においてサーチ部１１０によって検出された接触位置、及びステップＳ４０４において曲量推定部１３０によって推定された溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークＷ１０における溶接位置Ｑ１０に溶接ワイヤが位置するように、溶接トーチ２１を制御する（図３（Ｃ））。

【0053】

例えば、サーチ部１１０は、サーチ速度３００［ｃｍ／ｍｉｎ］で溶接トーチ２１を移動させてワークをサーチした場合（ステップＳ４０１）、曲量推定部１３０は、図５に示されたサーチ速度と溶接ワイヤの曲量との関係に基づいて、溶接ワイヤの曲量を０．２５［ｍｍ］と推定する（ステップＳ４０４）。そして、ステップＳ４０５において、制御部１４０は、溶接ワイヤが０．２５［ｍｍ］曲がっているとした上で、溶接トーチ２１の先端から突出された溶接ワイヤが適切な溶接位置Ｑ１０に配置されるように、当該溶接トーチ２１を位置Ｐ１１へ制御する（図３（Ｃ））。

【0054】

具体的に、溶接トーチ２１の先端から突出された溶接ワイヤが適切な溶接位置Ｑ１０に配置されるように、当該溶接トーチ２１を位置Ｐ１１へ制御する方法としては、溶接トーチ２１の位置を調整しても構わないし、さらに、角度を変更することより姿勢を調整したり、向きを変更することにより方向を調整したりしても構わない。その他、溶接トーチ２１の先端から突出された溶接ワイヤが適切な溶接位置Ｑ１０に、より正確に配置されるのであれば、溶接ロボット２０のアームや回転軸を調整したり、溶接トーチ２１の先端から突出された溶接ワイヤの突出長さを調整したりしても構わない。

【0055】

このように、曲量推定部１３０によって推定された溶接ワイヤの曲量を考慮して溶接トーチ２１を制御するように、溶接ロボット２０の動作を教示する教示情報を生成すれば、溶接ワイヤとワークＷ１０との接触によって当該溶接ワイヤに曲がりが生じたとしても、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減することができる。

【0056】

また、本実施形態では、ステップＳ４０４において、曲量推定部１３０は、図５に示された溶接トーチを移動させるサーチ速度と溶接ワイヤの曲量との関係に基づいて、サーチ速度に応じて溶接ワイヤの曲量を推定していたが、これに限定されるものではない。例えば、サーチ速度と溶接ワイヤの曲量との関係についての計算式を用いて、又は予め記憶されたルックアップテーブルを用いて、サーチ速度に対する溶接ワイヤの曲量を算出しても構わない。

【0057】

さらに、曲量推定部１３０は、溶接ワイヤの曲量をサーチ速度に応じて推定していたが、これに限定されるものではない。例えば、溶接トーチ２１に関するトーチ情報、溶接ワイヤに関するワイヤ情報、周辺環境に関する環境情報、及びその他溶接ロボットに関するロボット情報等を考慮して、より精度良く、溶接ワイヤの曲量を推定しても構わない。

【0058】

トーチ情報とは、溶接ロボット２０の動作を教示する教示情報が含まれ、例えば、ワークＷ１０をサーチする際及びワークＷ１０に接触する際の溶接トーチ２１の位置、姿勢、方向、サーチ及び接触回数、サーチ及び接触順、サーチ及び接触時間等の情報が含まれる。ワイヤ情報とは、例えば、溶接ワイヤの突出長さ、材質、径、状態等の情報が含まれる。環境情報とは、例えば、気候、時間帯、場所、温度、湿度等の情報が含まれる。ロボット情報とは、例えば、溶接ロボットの種類や大きさ、アームの長さ、質量、慣性モーメント等の性能情報、及び各軸角度、角速度、加速度等の動作情報が含まれる。

【0059】

このような、溶接ワイヤが曲がる様々な要素（要因）としての情報は、溶接ワイヤの曲量との関係について、溶接ワイヤが曲がる度合いや影響度に応じて重み付けを付加しつつ、予め計算式を設定し、及びルックアップテーブルを用いて算出されるようにしていても構わない。

【0060】

また、これらの情報については、サーチ条件と捉えることもでき、サーチ条件記憶部１２０に記憶されていても構わないし、ティーチペンダント３０を介して作業者から入力及び設定されても構わない。

【0061】

［溶接ワイヤの曲量を推定する学習方法］
さらに、上述したサーチ速度、トーチ情報、ワイヤ情報、環境情報、及びロボット情報等に対する溶接ワイヤの曲量については、データを蓄積することにより、より精度良く推定することができるようになる。以下に、所謂、機械学習について、一例を挙げて説明する。

【0062】

図６は、サーチ速度による溶接ワイヤの曲量について、機械学習のためのデータ蓄積方法６００の一例を示すフローチャートであり、図７は、サーチ速度による溶接ワイヤの曲量について、機械学習のためのデータを蓄積する際の溶接トーチを移動させる様子を示す図である。図６において、データ蓄積方法６００はステップＳ６０１～Ｓ６０７を含み、各ステップはロボット制御装置１００に含まれるプロセッサによって実行される。

【0063】

ステップＳ６０１では、サーチ部１１０は、低速で溶接トーチ２１を移動させて、ワークＷ２０をサーチする。なお、低速とは、溶接ワイヤとワークＷ２０とが接触した際の衝撃によって、当該溶接ワイヤの曲量が小さく、溶接ワイヤがほとんど曲がらない程度のサーチ速度であって、例えば、図５に示される例に基づけば、１００［ｃｍ／ｍｉｎ］程度であっても構わない。

【0064】

ステップＳ６０２では、サーチ部１１０における接触検出部１１１は、接触式センサ２２（溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤ）とワークＷ２０との接触を検出する。この際に、サーチ部１１０は、溶接トーチ２１の位置Ｐ２０を検出する（図７（Ａ））。

【0065】

ステップＳ６０３では、サーチ部１１０は、高速で溶接トーチ２１を移動させて、ワークＷ２０をサーチする。なお、高速とは、ステップＳ６０１でのサーチ速度よりも大きく、溶接ワイヤとワークＷ２０とが接触した際の衝撃によって、少なくとも当該溶接ワイヤに曲がりが生じる程度のサーチ速度である。なお、機械学習においてデータを蓄積するという観点から、種々のサーチ速度で多くのデータを蓄積することが好ましい。

【0066】

ステップＳ６０４では、サーチ部１１０における接触検出部１１１は、接触式センサ２２（溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤ）とワークＷ２０との接触を検出する。この際に、サーチ部１１０は、溶接トーチ２１の位置Ｐ２１を検出する（図７（Ｂ））。この時、図７（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤとワークＷ２０との接触による衝撃で、溶接ワイヤは曲がっている。

【0067】

ここで、ステップＳ６０１では、溶接ワイヤに曲がりは生じていないにもかかわらず、ステップＳ６０４において検出した溶接トーチ２１の位置Ｐ２１は、ステップＳ６０２において検出した溶接トーチ２１の位置Ｐ２０からずれている。これは、高速で溶接トーチ２１を移動させるとワークＷ２０との接触を検出するタイミングやタイムラグ等によって生じる高速サーチによる検出誤差（Ｐ２１－Ｐ２０）である。

【0068】

ステップＳ６０５では、サーチ部１１０は、再び、低速で溶接トーチ２１を移動させて、ワークＷ２０をサーチする。

【0069】

ステップＳ６０６では、サーチ部１１０における接触検出部１１１は、接触式センサ２２（溶接トーチ２１の先端から突き出した溶接ワイヤ）とワークＷ２０との接触を検出する。この際に、サーチ部１１０は、溶接トーチ２１の位置Ｐ２２を検出する（図７（Ｃ））。

【0070】

ステップＳ６０７では、曲量推定部１３０は、ステップＳ６０２において検出した溶接トーチ２１の位置Ｐ２０と、ステップＳ６０６において検出した溶接トーチ２１の位置Ｐ２２とに基づいて、溶接ワイヤの曲量を推定する。

【0071】

より詳細には、ステップＳ６０４において溶接ワイヤに曲がりが生じており、ステップＳ６０６では、曲がりが生じている状態の溶接ワイヤでワークＷ２０との接触を検出し、その際の溶接トーチ２１の位置Ｐ２２を検出している。換言すれば、低速サーチという同一のサーチ速度（サーチ条件）でサーチして、溶接ワイヤとワークＷ２０との接触を検出した際の溶接トーチ２１の位置について、当該溶接トーチ２１の位置の差（Ｐ２２－Ｐ２０）は、溶接ワイヤの曲量であることが分かる。なお、曲量推定部１３０は、溶接ワイヤの曲量を推定する際に、ステップＳ６０４で生じている高速サーチによる検出誤差（Ｐ２１－Ｐ２０）を考慮しても構わないし、当該検出誤差を考慮することにより、より正確に溶接ワイヤの曲量を推定することができる。

【0072】

このように、低速サーチ、高速サーチ、低速サーチを繰り返すことによって、高速サーチで用いたサーチ速度では、溶接ワイヤには、どの程度の曲量が生じるかについて、溶接ワイヤの曲量を推定することができる。

【0073】

さらに、ステップＳ６０３において様々なサーチ速度を用いて、溶接ワイヤの曲量に関するデータを蓄積すれば、機械学習によって、より精度良く、溶接ワイヤの曲量を推定できるようになる。

【0074】

つまり、曲量推定部１３０は、サーチ部１１０が溶接トーチ２１を移動させるサーチ速度と、当該サーチ速度で溶接ワイヤがワークに接触した際に生じる当該溶接ワイヤの曲量とを教師データとして蓄積する。そして、当該蓄積された教師データに基づいて、機械学習された予測モデルを用いて、曲量推定部１３０は、ワークとの接触による溶接ワイヤの曲量を推定することができる。機械学習は、教師データの蓄積によって精度が向上し、その時点で、最適化された予測モデルを導くことができるため、曲量推定部１３０は、最適な溶接ワイヤの曲量を推定することができる。

【0075】

なお、データ蓄積方法６００を実行して、機械学習のためのデータを蓄積するタイミングは、例えば、１週間毎や１ヶ月毎等の所定期間毎、１０回毎や１００回毎等の溶接を実行する所定回数毎、溶接不良が発生する毎、溶接不良の発生率が所定値以上になった際、及び作業者が判断した任意のタイミング等であっても構わない。

【0076】

また、ここでは、機械学習の教師データとして、サーチ速度を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、トーチ情報、ワイヤ情報、環境情報及びロボット情報等を用いても構わない。

【0077】

図８は、機械学習の教師データとして用いられる情報の一例を示す図である。例えば、溶接トーチ２１がワークに接触する回数が多かったり、ワークへの接触時間が長かったりすれば、当該溶接ワイヤの曲量は大きくなり、さらに、サーチ及び接触順によっても当該溶接ワイヤの曲量に影響することが考えられる。また、溶接ワイヤの突出長さ、材質、径等に応じて、溶接ワイヤの曲量に影響するが、さらに、温度や湿度の環境によっても、当該溶接ワイヤの曲量に変化が生じる場合もある。その他、溶接ロボットの種類やアームの長さによっても、溶接ワイヤとの組み合わせや相性等が当該溶接ワイヤの曲量に影響する場合もある。これらの要因及び条件について、より多くの情報を教師データとして蓄積することができれば、より優れた機械学習によって、最適化された予測モデルを導くことができるため、曲量推定部１３０は、最適な溶接ワイヤの曲量を推定することができる。

【0078】

以上のように、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００及びロボット制御方法４００によれば、曲量推定部１３０が溶接ワイヤの曲量を推定し、制御部１４０が当該溶接ワイヤの曲量に応じて、ワークＷ１０における適切な溶接位置Ｑ１０に溶接ワイヤが位置するように溶接トーチ２１を制御するため、溶接ワイヤとワークＷ１０との接触によって溶接ワイヤに曲がりが生じたとしても、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減することができる。

【0079】

また、一般的に、サーチ速度を大きくすれば、溶接ワイヤとワークＷ１０との接触による衝撃で当該溶接ワイヤの曲量が大きくなり、結果的に、溶接位置がずれて溶接不良が発生し易くなるという懸念がある。しかし、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００における曲量推定部１３０は、サーチ部１１０が溶接トーチ２１を移動させるサーチ速度に基づいて、溶接ワイヤの曲量を推定するため、サーチ速度が大きい場合であっても、溶接ワイヤの曲量を精度よく推定する。その結果、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減することができるとともに、サーチ速度を大きくすることができるため、タクトタイムを短縮することができ、生産性の向上及びコストの軽減にも繋がる。

【0080】

また、一般的に、サーチ速度を大きくすれば、溶接ワイヤとワークＷ１０との接触を検出するタイミングやタイムラグ等によって生じる検出誤差が大きくなり、結果的に、溶接位置がずれて溶接不良が発生し易くなるという懸念がある。しかし、図６及び図７を用いて説明したように、低速サーチ、高速サーチ、低速サーチを繰り返して機械学習する過程において、当該検出誤差を考慮することができ、曲量推定部１３０は、より正確に溶接ワイヤの曲量を推定することができる。その結果、溶接位置がずれることによる溶接不良を低減することができるとともに、サーチ速度を大きくすることができるため、タクトタイムを短縮することができ、生産性の向上及びコストの軽減にも繋がる。

【0081】

さらに、機械学習によって溶接ワイヤの曲量を推定するようにすれば、教師データの蓄積によって精度が向上し、その時点で、最適化された予測モデルを導くことができるため、曲量推定部１３０は、最適な溶接ワイヤの曲量を推定することができる。曲量推定部１３０によって推定される溶接ワイヤの曲量の精度が向上していくため、溶接位置がずれることによる溶接不良を益々低減することができる。

【0082】

また、本発明によれば、曲量推定部１３０によって溶接ワイヤの曲量を正確に推定できるため、溶接トーチ２１の先端から突出する当該溶接ワイヤとワークとの接触する際の、溶接トーチ２１の位置、姿勢及び方向、サーチ速度、及びその他溶接ワイヤの材質等を考慮すれば、曲がった溶接ワイヤを真っ直ぐに修正することもできる。

【0083】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0084】

１０…溶接ロボットシステム、２０…溶接ロボット、２１…溶接トーチ、２２…接触式センサ、３０…ティーチペンダント、４０…電源、１００…ロボット制御装置、１１０…サーチ部、１１１…接触検出部、１１２…電圧印加指令部、１２０…サーチ条件記憶部、１３０…曲量推定部、１４０…制御部、４００…ロボット制御方法、６００…データ蓄積方法、Ｓ４０１～Ｓ４０５…ロボット制御方法４００の各ステップ、Ｓ６０１～Ｓ６０７…データ蓄積方法６００の各ステップ、Ｗ１０，Ｗ２０…ワーク、Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ１０，Ｑ１１…位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】