JP6924378B2 - 溶接位置補正方法及び溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接位置補正方法及び溶接装置に関し、特に、溶接ロボットを用いた自動溶接に適した溶接位置補正方法及び溶接装置に関する。

自動溶接を行う場合、予め定められた基準溶接線に沿って溶接トーチを移動させることが一般的である。しかしながら、実際の溶接作業では、溶接線が基準溶接線からずれていることがあり、溶接を開始する前に溶接線のずれを検出し、溶接線を補正することが行われている。

例えば、特許文献１には、アーク溶接ロボットの作業端に設けたセンサによって溶接継手を形成する二つの平面を検出し、検出された二つの平面の交差する溶接継手の溶接線を演算によって求める方法が開示されている。

また、特許文献２には、隅肉継手部の溶接線を挟んだ両側でタッチセンサによる三箇所以上のタッチセンシングを行って位置座標を取得し、これらの位置座標から溶接線の位置座標を特定する方法が開示されている。

特開平５−６９１３２号公報 特開２００８−２７９４６１号公報

ところで、隅肉溶接等のアーク溶接では、溶接時におけるワークへの入熱によってワークが変形することがあり、そのワークの変形によって溶接線が基準溶接線からずれてしまうことがある。その際、上述した特許文献１，２に記載された方法では、タッチセンシングした計測点がワークの平面上又は直線上にあることが前提となっていることから、ワークが変形している場合に正しい溶接位置（溶接線）を検出することができないという問題がある。

また、上述した特許文献１，２に記載された方法において、タッチセンサとして溶接ワイヤを用いた場合、溶接ワイヤの先端は一般に曲がっていることが多く、タッチセンシング中に溶接ワイヤが自転した場合には、タッチセンシング時における溶接ワイヤの曲り方向が変化してしまい、計測点の位置を正しく算出することができないという問題もある。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、ワークが変形した場合や溶接ワイヤの曲り方向が変化した場合であっても溶接線を適正な溶接位置に補正することができる、溶接位置補正方法及び溶接装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、溶接する第一面及び第二面の各々複数箇所をタッチセンシングする第一ステップと、タッチセンシングした計測点の座標を算出する第二ステップと、前記計測点の座標から前記第一面の形状を示す第一指標及び前記第二面の形状を示す第二指標を算出する第三ステップと、前記第一指標と前記第一面上の計測点との第一誤差及び前記第二指標と前記第二面上の計測点との第二誤差を算出する第四ステップと、前記第一誤差及び前記第二誤差が所定の閾値未満であるか否か判定する第五ステップと、前記第一誤差及び前記第二誤差が前記閾値未満の場合に、前記第一指標及び前記第二指標に基づいて前記第一面と前記第二面との交差位置を算出する第六ステップと、該第六ステップにより算出された前記交差位置を溶接する位置に補正する第七ステップと、前記第一誤差が前記閾値以上の場合に前記第一指標を算出する計測点を変更し、前記第二誤差が前記閾値以上の場合に前記第二指標を算出する計測点を変更する第八ステップと、を含むことを特徴とする溶接位置補正方法が提供される。

前記第一指標及び前記第二指標は、例えば、直線である。このとき、前記第一ステップにおけるタッチセンシング点数は、前記第一面及び前記第二面の各々三点以上であってもよい。

また、前記第一指標及び前記第二指標は平面であってもよい。このとき、前記第一ステップにおけるタッチセンシング点数は、前記第一面及び前記第二面の各々四点以上であってもよい。

また、前記第一誤差及び前記第二誤差は、誤差二乗和により算出してもよいし、誤差絶対値の和により算出してもよいし、最大離隔距離により算出してもよい。

また、前記第八ステップは、前記計測点の位置を変更してタッチセンシングし直すステップであってもよいし、前記計測点の個数を減じて前記第一指標又は前記第二指標を算出し直すステップであってもよい。

また、本発明によれば、溶接ロボットと、該溶接ロボットを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、溶接する第一面及び第二面の各々複数箇所をタッチセンシングし、タッチセンシングした計測点の座標を算出し、前記計測点の座標から前記第一面の形状を示す第一指標及び前記第二面の形状を示す第二指標を算出し、前記第一指標と前記第一面上の計測点との第一誤差及び前記第二指標と前記第二面上の計測点との第二誤差を算出し、前記第一誤差及び前記第二誤差が所定の閾値未満であるか否か判定し、前記第一誤差及び前記第二誤差が前記閾値未満の場合に、前記第一指標及び前記第二指標に基づいて前記第一面と前記第二面との交差位置を算出して溶接する位置に補正し、前記第一誤差が前記閾値以上の場合に前記第一指標を算出する計測点を変更し、前記第二誤差が前記閾値以上の場合に前記第二指標を算出する計測点を変更するように構成されている、ことを特徴とする溶接装置が提供される。

上述した本発明に係る溶接位置補正方法及び溶接装置によれば、母材を構成する第一面及び第二面の複数箇所をタッチセンシングして第一面の形状を示す第一指標及び第二面の形状を示す第二指標を算出し、これらの指標とタッチセンシングした計測点の座標とから誤差を算出し閾値と比較することにより、算出した第一指標及び第二指標が第一面及び第二面の確からしい形状を表現しているか否かを確認することができる。

したがって、ワークが変形した場合や溶接ワイヤの曲り方向が変化した場合であっても、確からしい第一指標及び第二指標に基づいて溶接線を補正することができ、溶接線を適正な溶接位置に補正することができる。

本発明の一実施形態に係る溶接装置を示す全体構成図である。 本発明の第一実施形態に係る溶接位置補正方法を示すフロー図である。 ワークが変形した場合における溶接位置補正方法を示す概念図であり、（ａ）は計測点が三点の場合における補正に不適切な例、（ｂ）は計測点が三点の場合における補正に適切な例、（ｃ）は計測点が四点の場合における補正に不適切な例、（ｄ）は計測点が四点の場合における補正に適切な例、を示している。 溶接ワイヤの曲り方向が変化した場合における溶接位置補正方法を示す概念図であり、（ａ）は計測点が三点の場合における補正に不適切な例、（ｂ）は計測点が三点の場合における補正に適切な例、を示している。 本発明の第二実施形態に係る溶接位置補正方法を示すフロー図である。 本発明の第三実施形態に係る溶接位置補正方法を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る溶接装置を示す全体構成図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る溶接位置補正方法を示すフロー図である。

本発明の一実施形態に係る溶接装置１は、図１に示したように、溶接ロボット２と、溶接ロボット２を制御する制御装置３と、を備え、制御装置３は、図２に示したフロー図に基づいて溶接ロボット２を制御するように構成されている。

溶接対象であるワーク４は、例えば、図１に示したように、鉛直面（第一面４１）と水平面（第二面４２）とを含み、鉛直面と水平面との交線が溶接線４３を構成している。かかる溶接は、一般に隅肉溶接と呼ばれている。

なお、図１では、第一面４１と第二面４２とがＴ字形状をなしているＴ継手の場合を図示しているが、第一面４１と第二面４２とが十字形状をなしている十字継手や、第一面４１と第二面４２とがＬ字形状をなしている角継手等であってもよい。

溶接ロボット２は、溶接ワイヤＷを備えた溶接トーチ２１と、溶接トーチ２１を三次元的に移動させるロボットアーム２２と、を備えたアーク溶接を行うロボットである。図１では、床面に溶接ロボット２を配置した場合を図示しているが、溶接ロボット２は、ワーク４の上方に配置されたガイドレールに走行可能に配置された溶接ロボットであってもよい。

制御装置３は、設計上の溶接線４３である予め定められた基準溶接線に沿って溶接トーチ２１を移動させながら溶接を行うようにプログラミングされている。ところで、溶接時におけるワーク４への入熱によってワーク４が変形することがあり、実際の溶接線４３が基準溶接線からずれてしまうことがある。そこで、ワーク４を溶接する際には、溶接トーチ２１を移動させる基準となる溶接線を補正する必要がある。

図２に示した第一実施形態に係る溶接位置補正方法は、溶接する第一面４１（鉛直面）及び第二面４２（水平面）の各々複数箇所をタッチセンシングする第一ステップＳｔｅｐ１と、タッチセンシングした計測点Ｐ_１ｎ，Ｐ_２ｎ（ｎは１以上の整数）の座標を算出する第二ステップＳｔｅｐ２と、計測点Ｐ_１ｎ，Ｐ_２ｎの座標から第一面４１の形状を示す第一指標Ｉ_１（第一直線Ｅ_１）及び第二面４２の形状を示す第二指標Ｉ_２（第二直線Ｅ_２）を算出する第三ステップＳｔｅｐ３と、第一指標Ｉ_１と第一面４１上の計測点Ｐ_１ｎとの第一誤差Ｅｒｒ_１及び第二指標Ｉ_２と第二面４２上の計測点Ｐ_２ｎとの第二誤差Ｅｒｒ_２を算出する第四ステップＳｔｅｐ４と、第一誤差Ｅｒｒ_１及び第二誤差Ｅｒｒ_２が所定の閾値ＴＨ未満であるか否か判定する第五ステップＳｔｅｐ５と、第一誤差Ｅｒｒ_１及び第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ未満の場合に、第一指標Ｉ_１に及び第二指標Ｉ_２に基づいて第一面４１と第二面４２との交差位置（交点Ｐ_ｔ′）を算出する第六ステップＳｔｅｐ６と、第六ステップＳｔｅｐ６により算出された交差位置（交点Ｐ_ｔ′の位置）を溶接する位置に補正する第七ステップＳｔｅｐ７と、第一誤差Ｅｒｒ_１が閾値ＴＨ以上の場合に第一指標Ｉ_１を算出する計測点Ｐ_１ｎを変更し、第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ以上の場合に第二指標Ｉ_２を算出する計測点Ｐ_２ｎを変更する第八ステップＳｔｅｐ８と、を含んでいる。

第一ステップＳｔｅｐ１は、溶接線４３を構成する第一面４１（鉛直面）上の複数箇所をタッチセンシングし、溶接線４３を構成する第二面４２（水平面）上の複数箇所をタッチセンシングするステップである。タッチセンシングは、溶接ロボット２を用いて、溶接トーチ２１に把持された溶接ワイヤＷの先端を第一面４１及び第二面４２に接触させることにより行う。

本実施形態では、第一面４１の形状を示す第一指標Ｉ_１として溶接線４３と交差（好ましくは直交）する直線を使用するものとする。この場合、直線を算出し得る二点と同一直線上の少なくとも一点の冗長点を第一面４１上でタッチセンシングする。同様に、第二面４２上においても同一直線上の少なくとも三点をタッチセンシングする。

第二ステップＳｔｅｐ２は、タッチセンシングした点（計測点）の座標を算出するステップである。本明細書において、第一面４１上の計測点をＰ_１ｎと表現し、第二面４２上の計測点をＰ_２ｎと表現するものとする。ここで、ｎはタッチセンシングした順番を意味し、一点目の計測点はＰ_１１、二点目の計測点はＰ_１２、三点目の計測点はＰ_１３のように表示するものとする。

以下、第一面４１（鉛直面）の基準溶接線に直交する直線上でタッチセンシングする場合について説明する。図１に示したように、Ｘ軸を基準溶接線上に設定し、Ｙ軸を第二面４２（水平面）上に設定し、Ｚ軸を第一面４１（鉛直面）上に設定すれば、基準溶接線上の点（溶接点Ｐ_ｔ）の座標は、Ｐ_ｔ＝｛ｘ_ｔ，ｙ_ｔ，ｚ_ｔ｝と表示することができる。

ここで、第一面４１（鉛直面）の設計上の点｛ｘ_ｔ，ｙ_ｔ，ｚ_ｔ＋ｖ_１｝をタッチセンシングすることにより計測点Ｐ_１１＝｛ｘ_ｔ，ｙ_ｖ１，ｚ_ｔ＋ｖ_１｝の座標を得ることができ、第一面４１（鉛直面）の設計上の点｛ｘ_ｔ，ｙ_ｔ，ｚ_ｔ＋ｖ_２｝をタッチセンシングすることにより計測点Ｐ_１２＝｛ｘ_ｔ，ｙ_ｖ２，ｚ_ｔ＋ｖ_２｝の座標を得ることができ、第一面４１（鉛直面）の設計上の点｛ｘ_ｔ，ｙ_ｔ，ｚ_ｔ＋ｖ_３｝をタッチセンシングすることにより計測点Ｐ_１３＝｛ｘ_ｔ，ｙ_ｖ３，ｚ_ｔ＋ｖ_３｝の座標を得ることができる。

すなわち、第一面４１（鉛直面）の設計上の点｛ｘ_ｔ，ｙ_ｔ，ｚ_ｔ＋ｖ_ｎ｝をタッチセンシングすることにより計測点Ｐ_１ｎ＝｛ｘ_ｔ，ｙ_ｖｎ，ｚ_ｔ＋ｖ_ｎ｝の座標を得ることができる。一般に、鉛直面である第一面４１が変形した場合、ＸＺ平面が湾曲することになることから、計測点Ｐ_１ｎの座標は、対応する設計上の点に対してｙ座標の数値が異なる結果となる。

同様に、第二面４２（水平面）の設計上の点｛ｘ_ｔ，ｙ_ｔ＋ｈ_ｎ，ｚ_ｔ｝をタッチセンシングすることにより計測点Ｐ_２ｎ＝｛ｘ_ｔ，ｙ_ｔ＋ｈ_ｎ，ｚ_ｈｎ｝の座標を得ることができる。一般に、水平面である第二面４２が変形した場合、ＸＹ平面が湾曲することになることから、計測点Ｐ_２ｎの座標は、対応する設計上の点に対してｚ座標の数値が異なる結果となる。

第三ステップＳｔｅｐ３は、第一面４１の形状を示す第一指標Ｉ_１及び第二面４２の形状を示す第二指標Ｉ_２を算出するステップである。本実施形態では、第一面４１の形状を示す第一指標Ｉ_１として溶接線４３と直交する第一直線Ｅ_１を使用するものとし、第二面４２の形状を示す第二指標Ｉ_２として溶接線４３と直交する第二直線Ｅ_２を使用するものとする。

第一直線Ｅ_１は、第一面４１上の計測点Ｐ_１ｎの座標を用いて、例えば、最小二乗法によって同定することができる。同様に、第二直線Ｅ_２は、第二面４２上の計測点Ｐ_２ｎの座標を用いて、例えば、最小二乗法によって同定することができる。

第四ステップＳｔｅｐ４は、第一直線Ｅ_１（第一指標Ｉ_１）と計測点Ｐ_１ｎとの第一誤差Ｅｒｒ_１を算出し、第二直線Ｅ_２（第二指標Ｉ_２）と計測点Ｐ_２ｎとの第二誤差Ｅｒｒ_２を算出するステップである。第一誤差Ｅｒｒ_１は、例えば、最小二乗法で用いる誤差二乗和によって求めることができる。なお、第一誤差Ｅｒｒ_１は、計測点Ｐ_１ｎの第一直線Ｅ_１からの乖離度を示す指標であって、誤差二乗和に限定されるものではない。

例えば、第一誤差Ｅｒｒ_１は、各計測点Ｐ_１ｎと第一直線Ｅ_１との誤差の絶対値の合計（誤差絶対値の和）によって求めてもよいし、計測点Ｐ_１ｎのうち第一直線Ｅ_１から最も離れた計測点の距離（最大離隔距離）によって求めてもよい。同様に、第二誤差Ｅｒｒ_２も、計測点Ｐ_２ｎと第二直線Ｅ_２とから、誤差二乗和、誤差絶対値の和、最大離隔距離等によって求めることができる。

第五ステップＳｔｅｐ５は、第一誤差Ｅｒｒ_１が所定の閾値ＴＨ未満であるか否か、第二誤差Ｅｒｒ_２が所定の閾値ＴＨ未満であるか否か判定するステップである。第一誤差Ｅｒｒ_１を判定する閾値ＴＨと第二誤差Ｅｒｒ_２を判定する閾値ＴＨとは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

例えば、第一誤差Ｅｒｒ_１が閾値ＴＨより大きい場合には、第一直線Ｅ_１（第一指標Ｉ_１）が第一面４１の形状を適切に表現していないことが予測され、このような第一直線Ｅ_１に基づいて溶接点Ｐ_ｔを補正した場合には、補正した溶接点Ｐ_ｔ′が実際の溶接線４３から大きくずれてしまうこととなる。

そこで、本実施形態では、第三ステップＳｔｅｐ３で求めた第一指標Ｉ_１及び第二指標Ｉ_２が確からしいか否か、すなわち、変形したワーク４の形状を適切に表現しているか否かを第一誤差Ｅｒｒ_１及び第二誤差Ｅｒｒ_２を用いて判定している。かかる処理によって、補正した溶接線のずれ（誤差）を低減することができる。

第六ステップＳｔｅｐ６は、第一誤差Ｅｒｒ_１が閾値ＴＨ未満、かつ、第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ未満の場合に、第一直線Ｅ_１と第二直線Ｅ_２との交点Ｐ_ｔ′の位置を算出するステップである。また、第七ステップＳｔｅｐ７は、溶接点Ｐ_ｔを交点Ｐ_ｔ′に補正するステップである。

第八ステップＳｔｅｐ８は、第一誤差Ｅｒｒ_１が閾値ＴＨ以上である場合、又は、第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ以上の場合に、第一直線Ｅ_１を算出する計測点Ｐ_１ｎを変更するとともに、第二指標Ｉ_２を算出する計測点Ｐ_２ｎを変更するステップである。本実施形態のように、指標として直線を用いた場合、溶接線上の溶接点を補正することになることから、Ｘ軸上の複数点について上述した処理を行うことが好ましい。

ここで、図３は、ワークが変形した場合における溶接位置補正方法を示す概念図であり、（ａ）は計測点が三点の場合における補正に不適切な例、（ｂ）は計測点が三点の場合における補正に適切な例、（ｃ）は計測点が四点の場合における補正に不適切な例、（ｄ）は計測点が四点の場合における補正に適切な例、を示している。なお、ここでは、説明の便宜上、第二面４２（水平面）の場合についてのみ説明するが、第一面４１（鉛直面）の場合も同様である。

図３（ａ）は、計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３の座標を算出し、第二指標Ｉ_２である第二直線Ｅ_２を算出した場合であって、第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ以上の場合を示している。したがって、図示したように、第二直線Ｅ_２は溶接線４３から大きくずれている。このような状況で第二直線Ｅ_２に基づいて溶接点を補正した場合には、適切な位置を溶接することができない。

そこで、本実施形態では、例えば、図３（ｂ）に示したように、タッチセンシングする位置を変更して、新たな計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３の座標を算出し、第二直線Ｅ_２を算出し直すようにしてもよい。このとき、例えば、計測点Ｐ_２ｎの溶接線に対するオフセット量（ｙ座標の値）の比率を保持したまま計測点Ｐ_２ｎを溶接線に接近させる。このように、計測点Ｐ_２ｎの位置を変更する場合には、図２に示したように、第八ステップＳｔｅｐ８の後、第一ステップＳｔｅｐ１に戻る処理を行うこととなる。

隅肉溶接の場合におけるワーク４の一般的な変形を考慮すれば、溶接線により近い位置で計測点Ｐ_２ｎを算出することにより、溶接線４３近傍の形状をより適切に示す指標を算出することができる。したがって、計測点Ｐ_２ｎの位置を変更する場合には、溶接線に接近させることが好ましい。なお、計測点Ｐ_２ｎの溶接線に対するオフセット量（ｙ座標の値）の比率は、必ずしも保持しなくてもよい。

上述した実施形態では、第二直線Ｅ_２を算出する際に三点の計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３を使用しているが、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示したように、冗長点を追加して四点の計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３，Ｐ_２４を使用するようにしてもよい。

図３（ｃ）に示したように、四点の計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３，Ｐ_２４を用いて最小二乗法により第二直線Ｅ_２を同定した場合に、その第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ以上であったものとする。この場合、四点の計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３，Ｐ_２４のうち、最も誤差の大きな計測点（例えば、計測点Ｐ_２４）をエラー点として、第二直線Ｅ_２を算出する計測点から除外するようにしてもよい。すなわち、計測点Ｐ_２ｎの個数を減じて、三点の計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３により第二直線Ｅ_２を算出し直すようにしてもよい。

このように、第八ステップＳｔｅｐ８において、第二指標Ｉ_２である第二直線Ｅ_２を算出する計測点Ｐ_２ｎを減じることによって計測点Ｐ_２ｎを変更するようにしてもよい。この場合、図示しないが、図２に示したフロー図によって、第八ステップＳｔｅｐ８の後、第三ステップＳｔｅｐ３に戻る処理を行うこととなる。この方法を採用した場合には、タッチセンシングし直す必要がなく、処理時間の短縮を図ることができる。

なお、図３（ｃ）及び図３（ｄ）では、計測点が四点の場合、すなわち、冗長点が二点の場合について説明しているが、計測点は五点以上であってもよい。冗長点を増やすことにより、計測点を減じる回数を増やすことができる。また、計測点を減じた結果、計測点が三点になった場合には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した処理によって溶接線を補正するようにしてもよい。

ところで、本実施形態のように、溶接ワイヤＷを用いてタッチセンシングする場合において、溶接ワイヤＷは、溶接トーチ２１の軸線に対して先端が所定の方向に湾曲しているのが一般的である。この溶接ワイヤＷの曲り方向及び曲り量が常に一定であれば、タッチセンシングにより算出された計測点は全て同じ方向に同じ量だけ偏向していることから、その座標を算出する際に溶接ワイヤＷの曲り方向や曲り量を考慮する必要はない。

しかしながら、タッチセンシングの際に溶接トーチ２１を移動させた場合に、溶接ワイヤＷに張力が生じて溶接ワイヤＷが自転してしまい、曲り方向が変化してしまう場合もあり得る。溶接ワイヤＷの曲り方向が途中で変化した場合には、その計測点に誤差が生じてしまい、適切な指標を算出することができなくなってしまう。

ここで、図４は、溶接ワイヤの曲り方向が変化した場合における溶接位置補正方法を示す概念図であり、（ａ）は計測点が三点の場合における補正に不適切な例、（ｂ）は計測点が三点の場合における補正に適切な例、を示している。

例えば、図４（ａ）に示したように、一点目のタッチセンシング及び二点目のタッチセンシングにおける溶接ワイヤＷの曲り方向が下向きであるのに対して、三点目のタッチセンシングにおける溶接ワイヤＷの曲り方向が上向きに変化した場合、これらの計測点（例えば、計測点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３）の座標を用いて第二直線Ｅ_２を算出した場合、三点目の計測点だけ計測位置がずれていることから、適切な第二指標Ｉ_２を算出することはできない。

このように、タッチセンシングの途中で溶接ワイヤＷの曲り方向が変化した場合には、溶接線の補正に不適切な第二直線Ｅ_２（第二指標Ｉ_２）が得られることから、第五ステップＳｔｅｐ５において、第二直線Ｅ_２（第二指標Ｉ_２）の第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ未満であるか否か判定することによって、溶接ワイヤＷの曲り方向が変化した場合も容易に判別することができる。

そして、本実施形態において、第二直線Ｅ_２（第二指標Ｉ_２）の第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ以上である場合には、例えば、図４（ｂ）に示したように、タッチセンシングの途中で溶接ワイヤＷの曲り方向の変化がなくなるまで、又は、溶接ワイヤＷの曲り方向の変化が第二誤差Ｅｒｒ_２に影響を与えない程度に少なくなるまで、タッチセンシングを繰り返すこととなる。

なお、図２のフロー図には図示していないが、タッチセンシングを所定回数繰り返しても第二直線Ｅ_２（第二指標Ｉ_２）の第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ未満にならない場合には、計測エラーとして処理を停止するようにしてもよい。

また、図４（ａ）及び図４（ｂ）では溶接ワイヤＷの曲り方向が変化した場合について説明しているが、溶接ワイヤＷの曲り量が変化した場合（例えば、溶接ワイヤＷの軸方向の張力が変化した場合や溶接ワイヤＷの溶接トーチ２１からの突出量が変化した場合）についても、同様に、第二直線Ｅ_２（第二指標Ｉ_２）の第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ未満であるか否かを判定することによって、第二指標Ｉ_２が適切であるか否かの判定を行うことができる。

上述した本実施形態に係る溶接位置補正方法によれば、母材を構成する第一面４１及び第二面４１の複数箇所をタッチセンシングして第一面４１の形状を示す第一指標Ｉ_１及び第二面４２の形状を示す第二指標Ｉ_２を算出し、これらの指標とタッチセンシングした計測点Ｐ_１ｎ，Ｐ_２ｎの座標とから誤差（第一誤差Ｅｒｒ_１，第二誤差Ｅｒｒ_２）を算出し閾値ＴＨと比較することにより、算出した第一指標Ｉ_１及び第二指標Ｉ_２が第一面４１及び第二面４２の確からしい形状を表現しているか否かを容易に確認することができる。

したがって、ワーク４が変形した場合や溶接ワイヤＷの曲り方向が変化した場合であっても、確からしい第一指標Ｉ_１及び第二指標Ｉ_２に基づいて溶接線を補正することができ、溶接線を適正な溶接位置に補正することができる。

次に、本発明の他の実施形態に係る溶接位置補正方法について、図５及び図６を参照しつつ説明する。ここで、図５は、本発明の第二実施形態に係る溶接位置補正方法を示すフロー図である。図６は、本発明の第三実施形態に係る溶接位置補正方法を示すフロー図である。

図５に示した第二実施形態にかかる溶接位置補正方法は、タッチセンシングから指標の誤差判定を繰り返すフロー（第一ステップＳｔｅｐ１〜第五ステップＳｔｅｐ５，第八ステップＳｔｅｐ８）を、第一面４１（鉛直面）と第二面４２（水平面）とに分離したものである。なお、図５に示したフローでは、第一面４１（鉛直面）のフローと第二面４２（水平面）のフローとを並列に表示しているが、何れか一方を先に処理し、何れか他方を後に処理するようにしてもよい。

具体的には、第二実施形態にかかる溶接位置補正方法は、第一面４１（鉛直面）の複数箇所をタッチセンシングする第一ステップＳｔｅｐ１１と、タッチセンシングした計測点Ｐ_１ｎの座標を算出する第二ステップＳｔｅｐ２１と、計測点Ｐ_１ｎの座標から第一面４１の形状を示す第一指標Ｉ_１（第一直線Ｅ_１）を算出する第三ステップＳｔｅｐ３１と、第一指標Ｉ_１と計測点Ｐ_１ｎとの第一誤差Ｅｒｒ_１を算出する第四ステップＳｔｅｐ４１と、第一誤差Ｅｒｒ_１が閾値ＴＨ未満であるか否か判定する第五ステップＳｔｅｐ５１と、第一誤差Ｅｒｒ_１が閾値ＴＨ以上の場合に、第一指標Ｉ_１を算出する計測点Ｐ_１ｎを変更する第八ステップＳｔｅｐ８１と、を含んでいる。

また、第二実施形態にかかる溶接位置補正方法は、第二面４２（水平面）の複数箇所をタッチセンシングする第一ステップＳｔｅｐ１２と、タッチセンシングした計測点Ｐ_２ｎの座標を算出する第二ステップＳｔｅｐ２２と、計測点Ｐ_２ｎの座標から第二面４２の形状を示す第二指標Ｉ_２（第二直線Ｅ_２）を算出する第三ステップＳｔｅｐ３２と、第二指標Ｉ_２と計測点Ｐ_２ｎとの第二誤差Ｅｒｒ_２を算出する第四ステップＳｔｅｐ４２と、第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ未満であるか否か判定する第五ステップＳｔｅｐ５２と、第二誤差Ｅｒｒ_２が閾値ＴＨ以上の場合に、第二指標Ｉ_２を算出する計測点Ｐ_２ｎを変更する第八ステップＳｔｅｐ８２と、を含んでいる。

各ステップにおける具体的な処理は、上述した第一実施形態に係る溶接位置補正方法と同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。このように、タッチセンシングから指標の誤差判定を繰り返すフローを第一面４１（鉛直面）と第二面（水平面）とに分離することにより、第一誤差Ｅｒｒ_１又は第二誤差Ｅｒｒ_２のうちいずれか一方が閾値ＴＨ以上となった場合には、その誤差が閾値ＴＨ以上となった第一面４１又は第二面４２の一方のみをタッチセンシングし直せばよく、タッチセンシングの処理回数を低減することができ、処理時間の短縮を図ることができる。

図６に示した第三実施形態にかかる溶接位置補正方法は、第一指標Ｉ_１として第一面４１（鉛直面）の形状を示す平面（第一平面Ｆ_１）を使用し、第二指標Ｉ_２として第二面４２（水平面）の形状を示す平面（第二平面Ｆ_２）を使用したものである。基本的なフローは、上述した第一実施形態に係る溶接位置補正方法と同じである。

指標として平面を用いる場合には、平面を算出し得る三点と同一面上の少なくとも一点の冗長点を含む計測点Ｐ_１ｎ，Ｐ_２ｎが必要である。第一平面Ｆ_１及び第二平面Ｆ_２は、例えば、最小二乗法により算出することができる。また、第一誤差Ｅｒｒ_１及び第二誤差Ｅｒｒ_２には、第一平面Ｆ_１及び第二平面Ｆ_２に近似する際の誤差二乗和等を用いることができる。また、第一指標Ｉ_１（第一平面Ｆ_１）と第二指標Ｉ_２（第二平面Ｆ_２）との交差する部分は交線Ｌ′として算出することができる。

このように、第一面４１及び第二面４２の形状を示す指標として平面を使用した場合であっても、計測点との誤差を判定することにより、より確からしい指標を算出することができ、溶接線Ｌを適正な溶接位置（交線Ｌ′）に補正することができる。

なお、図示しないが、かかる第三実施形態に係る溶接位置補正方法において、タッチセンシングから指標の誤差判定を繰り返すフロー（第一ステップＳｔｅｐ１〜第五ステップＳｔｅｐ５，第八ステップＳｔｅｐ８）を第一面４１（鉛直面）と第二面（水平面）とに分離するようにしてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 溶接装置
２ 溶接ロボット
３ 制御装置
４ ワーク
２１ 溶接トーチ
２２ ロボットアーム
４１ 第一面
４２ 第二面
４３ 溶接線
Ｗ 溶接ワイヤ
Ｓｔｅｐ１，Ｓｔｅｐ１１，Ｓｔｅｐ１２ 第一ステップ
Ｓｔｅｐ２，Ｓｔｅｐ２１，Ｓｔｅｐ２２ 第二ステップ
Ｓｔｅｐ３，Ｓｔｅｐ３１，Ｓｔｅｐ３２ 第三ステップ
Ｓｔｅｐ４，Ｓｔｅｐ４１，Ｓｔｅｐ４２ 第四ステップ
Ｓｔｅｐ５，Ｓｔｅｐ５１，Ｓｔｅｐ５２ 第五ステップ
Ｓｔｅｐ６ 第六ステップ
Ｓｔｅｐ７ 第七ステップ
Ｓｔｅｐ８，Ｓｔｅｐ８１，Ｓｔｅｐ８２ 第八ステップ

Claims (9)

1. 溶接する第一面及び第二面の各々複数箇所をタッチセンシングする第一ステップと、
   タッチセンシングした計測点の座標を算出する第二ステップと、
   前記計測点の座標から前記第一面の形状を示す第一指標及び前記第二面の形状を示す第二指標を算出する第三ステップと、
   前記第一指標と前記第一面上の計測点との第一誤差及び前記第二指標と前記第二面上の計測点との第二誤差を算出する第四ステップと、
   前記第一誤差及び前記第二誤差が所定の閾値未満であるか否か判定する第五ステップと、
   前記第一誤差及び前記第二誤差が前記閾値未満の場合に、前記第一指標及び前記第二指標に基づいて前記第一面と前記第二面との交差位置を算出する第六ステップと、
   該第六ステップにより算出された前記交差位置を溶接する位置に補正する第七ステップと、
   前記第一誤差が前記閾値以上の場合に前記第一指標を算出する計測点を変更し、前記第二誤差が前記閾値以上の場合に前記第二指標を算出する計測点を変更する第八ステップと、
   を含むことを特徴とする溶接位置補正方法。
2. 前記第一指標及び前記第二指標は直線である、請求項１に記載の溶接位置補正方法。
3. 前記第一ステップにおけるタッチセンシング点数は、前記第一面及び前記第二面の各々三点以上である、請求項２に記載の溶接位置補正方法。
4. 前記第一指標及び前記第二指標は平面である、請求項１に記載の溶接位置補正方法。
5. 前記第一ステップにおけるタッチセンシング点数は、前記第一面及び前記第二面の各々四点以上である、請求項４に記載の溶接位置補正方法。
6. 前記第一誤差及び前記第二誤差は、誤差二乗和、誤差絶対値の和又は最大離隔距離の何れかにより算出される、請求項１に記載の溶接位置補正方法。
7. 前記第八ステップは、前記計測点の位置を変更してタッチセンシングし直すステップである、請求項１に記載の溶接位置補正方法。
8. 前記第八ステップは、前記計測点の個数を減じて前記第一指標又は前記第二指標を算出し直すステップである、請求項１に記載の溶接位置補正方法。
9. 溶接ロボットと、該溶接ロボットを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、溶接する第一面及び第二面の各々複数箇所をタッチセンシングし、タッチセンシングした計測点の座標を算出し、前記計測点の座標から前記第一面の形状を示す第一指標及び前記第二面の形状を示す第二指標を算出し、前記第一指標と前記第一面上の計測点との第一誤差及び前記第二指標と前記第二面上の計測点との第二誤差を算出し、前記第一誤差及び前記第二誤差が所定の閾値未満であるか否か判定し、前記第一誤差及び前記第二誤差が前記閾値未満の場合に、前記第一指標及び前記第二指標に基づいて前記第一面と前記第二面との交差位置を算出して溶接する位置に補正し、前記第一誤差が前記閾値以上の場合に前記第一指標を算出する計測点を変更し、前記第二誤差が前記閾値以上の場合に前記第二指標を算出する計測点を変更するように構成されている、
   ことを特徴とする溶接装置。
   

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