DE69514401T2

DE69514401T2 - Gitterschweissroboter und Gitterschweissverfahren

Info

Publication number: DE69514401T2
Application number: DE69514401T
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Murayama; Daisuke Ozamoto; Yuji Sugitani
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: EP0677353B1; KR0181360B1; JPH07284938A; KR950028859A; DK0677353T3; DE69514401D1; EP0677353A3; EP0677353A2; US5543600A; JP2921390B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gitterschweißroboter, umfassend:
einen selbst angetriebenen Schweißwagen mit einem Paar von Antriebsrädern, die unabhängig gesteuert werden können, um den Schweißwagen fahren zu lassen und zu lenken;
einen Schweißbrenner, der auf dem Wagen angebracht ist;
einen Detektor zum Erfassen eines Eckabschnitts eines Elementmaterials, welches geschweißt werden soll, um so zu ermöglichen, daß ein Drehbetrieb an dem Eckabschnitt ausgeführt wird;
eine Grobführungs-Steuereinrichtung zum Steuern einer Fahrtrichtung des Schweißwagens, wobei die Grobführungs- Steuereinrichtung umfaßt:
eine Steuereinheit für die Antriebsräder, um den Wagen zu veranlassen, im wesentlichen parallel zu der Schweißlinie zu fahren und einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen dem Schweißwagen und der Schweißlinie zu halten. Ein derartiger Gitterschweißroboter ist in der JP-A-58145368 offenbart. Hier wird nachstehend ein selbst angetriebener Schweißroboter zum Verschweißen von rechteckförmigen Aussparungs-Schweißverbindungen eines Produkts im Gebiet der Schwerindustrie und insbesondere ein selbstangetriebener Gitterschweißroboter, an dem eine Schweißpistole mit einer Bogensensorfunktion angebracht ist, offenbart.
Gitterschweißroboter, die automatisch die Verschweißung einer rechteckförmigen Aussparung eines Gitterblocks ausführen, dessen Basismaterial aus einer Gitterform gebildet ist, durch Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsdrehbogen- Schweißbrenners des Bogensensor-Typs sind in den japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichungen Nr. 64-15286, Nr. 64-15287 und Nr. 4-319072 offenbart worden. Sämtliche von diesen Veröffentlichungen, die einen Hochgeschwindigkeitsdrehbogen-Schweißbrenner aufweisen, führen automatisch das Verschweißen einer rechteckförmigen Aussparung eines Gitterblocks aus, während eine Nachführungssteuerung einer Schweißlinie durch ein bekanntes Hochgeschwindigkeitsdrehbogen-Schweißverfahren des Bogensensor-Typs ausgeführt wird. Da jedoch der verwendete Schweißwagen von einem selbst angetriebenen Typ ist, ist die Fahrtrichtung des Wagens nicht immer parallel zu der Schweißlinie, und zwar aufgrund von Störungen wie dem Zustand eines Kabels und dem Zustand des Werkstücks. Obwohl die Nachfolgesteuerung durch den Bogensensor genau ausgeführt wird, ändert sich deshalb die Schweißgeschwindigkeit an dem Schweißlinienabschnitt oder der Bereich, in dem die Brennerzielposition durch die Hubbegrenzung des Bogensensors korrigiert wird, ist begrenzt.
Deshalb ist es erforderlich, daß der Schweißwagen die Fahrtrichtung grob verfolgt, indem der Wagen so gesteuert wird, daß die Fahrtrichtung fast parallel zu der Schweißlinie ist.
Für die herkömmlichen Schweißroboter ist eine Grobführungs- Steuerung für das Fahren des Wagens mit den folgenden Verfahren ausgeführt worden:
(1) Ein Führungsrollensystem, das in der japanischen nicht- geprüften Patentveröffentlichung Nr. 64-15286 gezeigt ist:
Der in dieser Veröffentlichung gezeigte Roboter, der mit zwei Nachführungsrollen auf der Seite des Schweißwagens versehen ist, führt eine grobe Verfolgung der Schweißlinie aus, während die Führungsrollen in einen Kontakt mit einer vertikalen Plattenoberfläche eines Gitterblocks gebracht werden.
Das System weist jedoch Nachteile dahingehend auf, daß (1) es von dem Zustand der vertikalen Plattenoberfläche beeinflußt wird und (2) die Führungsrollen das Lenken bzw. Drehen des Schweißroboters behindern.
(2) Ein kontaktloses Abstandssensorsystem, das in der japanischen nichtgeprüften Patentveröffentlichung Nr. 4-319072 gezeigt ist:
Dieses System verwendet zwei kontaktlose Abstandssensoren anstelle der voranstehend erwähnten Führungsrollen. Die zwei Abstandssensoren erfassen den Abstand zwischen dem Schweißwagen und einer vertikalen Platte und die Geschwindigkeiten der inneren und äußeren Räder des Wagens werden so gesteuert, daß die zwei erfaßten Abstände gleich sind.
Jedoch ist dieses System, das zum Beispiel einen Lasersensor verwendet, gegenüber Rauch empfindlich und ist kostenaufwendig.
(3) Ein Bogensensorsystem, das in der japanischen nicht- geprüften Patentveröffentlichung Nr. 64-15287 gezeigt ist:
Dieses System stellt ein grobes Verfolgen einer Schweißlinie bereit, so daß der Abstand zwischen dem Schweißbrenner und einer vertikalen Platte fast konstant ist, und zwar auf Grundlage der Information über die horizontale (X-Achsen) Verschiebungsposition des Schweißbrenners, gesteuert von einem Bogensensor.
Jedoch teilt die Abstandsinformation von nur einem Punkt die Neigung des Schweißwagens nicht mit, so daß es schwierig ist, eine Fahrtsteuerung des Wagens auszuführen.
Es wird auf die US-A-4,704,513 Bezug genommen, die ein Verfahren zum Durchführen einer Schweißbrennerverfolgung einer Aussparungswurzel offenbart und die folgenden Schritte umfaßt: Erfassen einer Bogenspannungswellenform eines sich drehenden Bogens, Aufteilen der Spannungswellenform in rechte und linke Teile eines gegebenen Winkels auf beiden Seiten eines Vorwärtspunkts Cf, Integrieren der aufgeteilten rechten und linken Spannungswellenform und Bestimmen einer Fläche SL des linken Teils und einer Fläche SR des rechten Teils, Berechnen von SL-SR und Einstellen eines Schweißbrenners, um so die Differenz auf Null zu verkleinern, und Berechnen von (SL+SR) und Einstellen der Höhe des Schweißbrenners, um so die Summe gleich zu einem vorgegebenen Referenzwert S&sub0; zu machen, wodurch der Schweißbrenner veranlaßt wird, ein Nachfahren der Aussparung vorzunehmen.
Gemäß der Erfindung von einem Aspekt ist ein Gitterschweißroboter wie eingangs definiert vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, daß:
der Schweißbrenner angeordnet ist, um einen Schweißdraht an einem Brennerspitzenende bei einer hohen Geschwindigkeit zu drehen;
ein X-Achsen-Verschiebemechanismus den Schweißbrenner in einer horizontalen Richtung relativ zu dem Wagen bewegt;
ein Y-Achsen-Verschiebemechanismus den Schweißbrenner in einer Brennerachsenrichtung bewegt, um eine Brennerhöhe konstant zu halten;
eine Achsenrichtungs-Steuereinrichtung vorgesehen ist, zum Steuern einer X-Achsen-Richtungsposition und einer Y-Achsen- Richtungsposition des Schweißbrenners durch Verwenden eines Bogensensors;
eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des Schweißwagens an einer Schweißstartposition relativ zu dem zu verschweißenden Material;
wobei die Grobführungs-Steuereinrichtung ferner umfaßt:
einen X-Achsen-Detektor zum Erfassen einer X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners, wenn der Schweißbrenner gesteuert wird, um an einer Mitte einer Verschweißungsaussparung durch den Bogensensor positioniert zu werden;
einen Vergleicher zum Vergleichen der erfaßten X-Achsen- Verschiebeposition mit einem voreingestellten Referenzwert der X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners;
eine Berechnungseinheit zum Berechnen eines differentiellen Werts der erfaßten X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners; und
wobei die Steuereinheit angeordnet ist, um eine Vorrückungsrichtung des Schweißwagens durch unabhängiges Zuführen eines Additionsgeschwindigkeitssignals zu dem Paar von Antriebsrädern abgeleitet aus den Ausgängen des Vergleichers und der Berechnungseinheit zu steuern, wodurch die X-Achsen-Richtungs-Verschiebeposition des Schweißbrenners an einer richtigen Position zum Verschweißen angeordnet wird.
Gemäß der Erfindung von einem anderen Aspekt her ist ein Verfahren zum Steuern eines Gitterschweißroboters während eines Schweißbetriebs vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines selbst angetriebenen Schweißwagens mit einem Paar von Antriebsrädern, die unabhängig gesteuert werden können, um den Schweißwagen fahren zu lassen und zu lenken, wobei der Wagen einen auf dem Wagen angebrachten Schweißbrenner aufweist, um einen Schweißdraht an einem Brennerspitzenende bei einer hohen Geschwindigkeit zu lenken;
Bewegen des Schweißbrenners in einer horizontalen Richtung relativ zu dem Wagen auf einem X-Achsen- Verschiebemechanismus, der auf dem Wagen ist;
Bewegen des Schweißbrenners in einer Brennerachsenrichtung auf einem Y-Achsen-Verschiebemechanismus, der auf dem Wagen ist, um eine Brennerhöhe konstant zu halten;
Erfassen eines Eckabschnitts eines Elementmaterials, welches verschweißt werden soll, um so zu ermöglichen, daß der Wagen einen Drehbetrieb an dem erfaßten Eckabschnitt ausführt;
Einstellen des Schweißwagens an einer Schweißstartposition relativ zu dem zu verschweißenden Material; und
Steuern einer Fahrtrichtung des Schweißwagens mit Hilfe eines Grobführungs-Steuerbetriebs, wobei der Grobführungs- Steuerbetrieb umfaßt:
Erfassen einer X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners;
Vergleichen der erfaßten X-Achsen-Verschiebeposition mit einem voreingestellten Referenzwert der X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners;
Berechnen eines differentiellen Werts der erfaßten X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners; und
Steuern einer Vorrückungsrichtung und einer Geschwindigkeit des Schweißwagens an dem erfaßten Eckabschnitt, indem unabhängig Geschwindigkeitssignale an die Paare von Antriebsrädern zugeführt werden, wobei die Geschwindigkeitssignale von Ausgängen abgeleitet werden, die in dem Vergleichsschritt und in dem Berechnungsschritt erzeugt werden, um so den Wagen zu veranlassen, entlang der Schweißlinie bei einer gegebenen Geschwindigkeit an dem erfaßten Eckabschnitt zu fahren und zwischen dem Wagen und der Schweißlinie an dem erfaßten Eckabschnitt einen im wesentlichen konstanten Abstand zu halten, wodurch die X- Achsen-Richtungs-Verschiebeposition des Schweißbrenners an einer geeigneten Position zum Verschweißen angeordnet ist.
Gemäß der Erfindung von einem dritten Aspekt her ist ein Verfahren zum Steuern eines Gitterschweißroboters während eines Schweißbetriebs vorgesehen, umfassend:
Bereitstellen eines selbstangetriebenen Schweißwagens mit einem Paar von Antriebsrädern, die unabhängig gesteuert werden können, um den Schweißwagen fahren zu lassen und zu lenken, wobei der Wagen einen auf dem Wagen angebrachten Schweißbrenner aufweist, um einen Schweißdraht an einem Brennerspitzenende bei einer hohen Geschwindigkeit zu drehen;
Bewegen des Schweißbrenners in einer horizontalen Richtung relativ zu dem Wagen auf einem X-Achsen- Verschiebemechanismus, der auf dem Wagen ist;
Bewegen des Schweißbrenners in einer Brenner-Achsen-Richtung auf einem Y-Achsen-Verschiebemechanismus, der auf dem Wagen ist, um eine Brennerhöhe konstant zu halten;
Steuern einer X-Achsen-Richtungsposition und einer Y-Achsen- Richtungsposition des Schweißbrenners durch Verwenden eines Bogensensors;
Einstellen des Schweißwagens an einer Schweißstartpostion relativ zu dem zu verschweißenden Material; und
Steuern einer Fahrtrichtung des Schweißwagens mit Hilfe eines Grobführungs-Steuerbetriebs, wobei der Grobführungs- Steuerbetrieb umfaßt:
Erfassen einer X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners, wenn der Schweißbrenner gesteuert wird, um an einer Mitte einer Schweißaussparung durch den Bogensensor positioniert zu werden;
Vergleichen der erfaßten X-Achsen-Verschiebeposition mit einem voreingestellten Referenzwert der X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners;
Berechnen eines differentiellen Werts der erfaßten X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners; und
Steuern einer Vorrückungsrichtung des Schweißwagens, indem unabhängig ein addierendes Geschwindigkeitssignal an das Paar von Antriebsrädern geführt wird, wobei das addierende Geschwindigkeitssignal von Ausgängen abgeleitet wird, die in dem Vergleichsschritt und dem Berechnungsschritt erzeugt werden, um so den Wagen zu veranlassen, im wesentlichen parallel zu der Schweißlinie zu fahren und zwischen dem Wagen und der Schweißlinie einen im wesentlichen konstanten Abstand zu halten, wodurch die X-Achsen-Richtungs-Verschiebeposition des Schweißbrenners an einer geeigneten Position zum Schweißen angeordnet wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die nachstehend beschrieben werden soll, stellt einen Gitterschweißroboter bereit, der die Grobführung für die Fahrt des Wagens durch Verwendung nur der Information steuert, die von einem Bogensensor gegeben wird.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese in der Praxis umgesetzt werden kann, wird nun beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1(A) und Fig. 1(B) eine Steuerregel für eine Grobführungs- Steuerung für die Fahrt eines Wagens unter Verwendung von Bogensensorsignalen gemäß einer bevorzugten Vorgehensweise zum Ausführen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2(A) eine Aufsicht auf einen Gitterschweißroboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2(B) eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Kugelumlaufspindel-Mechanismus, der in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 3 eine Vorderansicht des Gitterschweißroboters, der in Fig. 2(A) gezeigt ist;
Fig. 4 ein Blockschaltbild des Grobführungs- Steuersystems zum Steuern einer Wagenfahrt des Gitterschweißroboters;
Fig. 5(A)-5(C) Ansichten, die ein Prinzip eines Bogensensors veranschaulichen;
Fig. 6(A)-6(D) Ansichten, die einen Betrieb eines Schweißwagens an einer Schweißstartposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
Fig. 7(A)-(E) Ansichten, die eine Schweißbewegung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
Fig. 8 eine Ansicht, die ein Schweißgeschwindigkeits-Steuerverfahren an einem Eckabschnitt veranschaulicht;
Fig. 9 einen Graph, der zeigt, wie ein Schweißbrenner einen Ort von Xp einer X- Achsen-Verschiebeposition in Abhängigkeit von dem Ablauf der Zeit ändert, wenn der Gitterschweißroboter der vorliegenden Erfindung eine Grobführung für einen Schweißwagen ausführt, um eine Schweißlinie zu verfolgen;
Fig. 10(A) eine Draufsicht auf ein Material für ein Experiment, das beim Ausführen der Grobsteuerung des Schweißwagens zum Verfolgen der Schweißlinie verwendet wird; und
Fig. 10(B) eine Querschnittsansicht des Materials entlang einer Schnittlinie A-A der Fig. 10(A).
Fig. 2(A) ist eine Aufsicht auf einen Gitterschweißroboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Schweißroboters und Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das ein Grobführungs-Steuersystem zum Steuern einer Wagenfahrt des Gitterschweißroboters darstellt.
Wie in den Fig. 2(A) und 3 gezeigt, weist ein Schweißwagen 1 ein Paar von vorderen inneren Rädern 11 und ein Paar von vorderen und hinteren äußeren Rädern 12 gesehen von einer Schweißlinie 2 auf. Das Paar von inneren Rädern 11 und das Paar von äußeren Rädern 12 werden unabhängig von Antriebsmotoren 13 bzw. 14 angetrieben. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine freie Rolle oder eine Gleitkugel, die an einem zentralen Abschnitt des Wagenbodens angeordnet ist. Ein Näherungsschalter 16, der an dem vorderen Ende des Wagens 1 vorgesehen ist, wird verwendet, um eine Drehposition des Schweißwagens 1 an einem Eckabschnitt eines Gitterblocks zu bestimmen. Ein Drehwinkel des Wagens 1 wird von einem Codierer 44 erfaßt, der mit einer Achse von einem der Paare von Antriebsrädern 11, 12 gekoppelt ist.
Begrenzungsschalter 18 und 19, die an einem hinteren Endes des Schweißwagens 1 angebracht sind, werden verwendet, um eine Parallelisierung vorzunehmen, wenn der Schweißwagen 1 eine Fahrt beginnt.
Ein Schweißbrenner 4, der auf dem Schweißwagen 1 vorgesehen ist, dreht sich bei einer hohen Geschwindigkeit, um so eine Präzession um eine Brennerachse (Y-Achse) durch Verwendung eines Drehmechanismus 41 mit einem Getriebemechanismus auszuführen. Deshalb dreht sich ein Bogen an einem spitzen Ende eines Schweißdrahts 42 bei einer hohen Geschwindigkeit.
Ein X-Achsen-Verschiebemechanismus 5 und ein Y-Achsen- Verschiebemechanismus 6, die den Schweißbrenner 4 in die X- Achsen- bzw. Y-Achsen-Richtungen verschieben, umfassen jeweils einen Vorschubmechanismus, beispielsweise einen Kugelumlaufspindel-Mechanismus. Verschiebemechanismen 5 und 6 umfassen einen Positionskorrekturmechanismus zum Ausführen einer Schweißlinien-Verfolgungssteuerung durch Verwendung eines Bogensensors.
Fig. 2(B) zeigt einen Kugelumlaufspindel-Vorschubmechanismus. Das Bezugszeichen 80 bezeichnet einen Mutterblock, 81 eine spiralförmig ausgesparte Welle und 85 Stahlkugeln. An einem Mittenabschnitt des Mutternblocks 80 ist ein Durchloch gebildet und die spiralförmig ausgesparte Welle 81 geht durch das Durchloch. Auf einer inneren Wand des Durchlochs befindet sich eine spiralförmige Führungsausnehmung, die für den Transfer der Stahlkugeln 85 ausgebildet ist, indem die Stahlkugeln 85 sich halbkugelförmig mit der spiralförmigen Führungsausnehmung auf der inneren Wand treffen. Ferner ist ein Rückführungsloch 82, das ein Ende 83 und das andere Ende 84 der spiralförmigen Führungsausnehmung verbindet, innerhalb des Mutterblocks 80 gebildet, wobei das Rückführungsloch 82 die Stahlkugeln 85 führt. Mit Hilfe der Kombination der inneren Wand des Durchlochs des Mutterblocks 80 und der spiralförmig ausgenommenen Welle 81 wird somit ein spiralförmig ausgebildetes Loch gebildet. Dieses spiralförmig ausgebildete Loch und das Rückführungsloch 82 sind mit einer Vielzahl von Stahlkugeln in einem Zustand eines Mechanismus gefüllt, in dem die Stahlkugeln bewegbar gedreht werden können. In einer derartigen Weise ist der Kugelumlaufspindel- Vorschubmechanismus konstruiert. Wenn die spiralförmig ausgesparte Welle 81 in der Richtung eines Pfeils R in Fig. 2(B) in dem Zustand gedreht werden kann, daß die spiralförmig ausgesparte Welle 81 gedreht werden kann, indem sie auf Lagern auf beiden Seiten der spiralförmig ausgesparten Welle 81 gelagert ist, drehen sich die Vielzahl der Stahlkugeln und bewegen sich gleichzeitig in der Richtung des Pfeils. Aufgrund der Bewegung der Stahlkugeln bewegt sich der Mutterblock 80 in einer axialen Richtung der spiralförmig ausgesparten Welle 81.
Ein Gitterblock 20 wird in einer Gitterform durch eine horizontale Platte 21 und vertikale Platten 22 gebildet, wobei eine rechteckförmige Schweißlinie 2 bereitgestellt wird.
Das Prinzip der Verwendung eines Bogensensors zum Ausführen einer Schweißlinien-Nachführungssteuerung wird nachstehend kurz beschrieben. Der Bogensensor ist auch ausführlich in der Spalte 5, Zeile 54 bis Spalte 7, Zeile 28 des U. S. Patents Nr. 4,441,011 unter Bezugnahme auf Fig. 4 davon offenbart. Die Fig. 5(A) zeigt einen Zusammenhang zwischen einer Drehbogen-Erzeugungsposition in Hinsicht auf die Zeit und eine Bogenspannung. Wenn in Fig. 5(A) der Schweißbrenner 4, der sich bei einer hohen Geschwindigkeit dreht (siehe Fig. 5(B)) an einer Wurzel einer Ausnehmung (ΔX = 0) positioniert ist, zeigt eine Bogenspannungswellenform einen maximalen Wert an den Punkten Cf und Cr und einen minimalen Wert an den Punkten L und R auf, wie mit der gestrichelten Linie angezeigt, wobei die Bogenspannungswellenform bezüglich des Punkts Cf in der rechten und linken Richtung symmetrisch ist. Wenn sich der Schweißbrenner 4 zum Ausführen einer Hochgeschwindigkeitsbogenschweißung an eine Seite der vertikalen Platten (ΔX ≠ 0) verschiebt, wie in Fig. 5(C) gezeigt, dann ist die Bogenspannungswellenform bezüglich des Punkts Cf in der rechten und linken Richtung asymmetrisch, wie mit der durchgezogenen Linie in Fig. 5(A) gezeigt. Deshalb wird eine Brennerzielposition in der X-Achsen- Richtung durch Vergleichen der Wellenformflächen SL und SR, die von einem Phasenwinkel φ rechts und links von dem Punkt Cf umgeben sind, erfaßt. Tatsächlich wird der Wert von φ eingestellt, um 90º oder kleiner zu sein, weil die Wellenform von dem Einfluß des geschmolzenen Pools auf der hinteren Cr Seite verzerrt wird. Die Steuerung des Schweißbrenners in der axialen Richtung (Y-Achse) wird durch ein Verfahren ausgeführt, bei dem der Schweißstrom konstant ist. Der Schweißbrenner ist auch ausführlich in Spalte 3, Zeile 1 bis Spalte 4, Zeile 10 des U.S. Patents Nr. 4,926,023 unter Bezugnahme auf die dortigen Fig. 1(A) und 1(B) offenbart.
Nun wird der Betrieb des voranstehend beschriebenen Schweißroboters unter Bezugnahme auf die Fig. 6(A), 6(B), 6(C) und 6(D) und die Fig. 7(A), 7(B), 7(C), 7(D) und 7(E) beschrieben.
Zunächst wird ein Betrieb zum Einstellen einer Schweißstartposition unter Bezugnahme auf die Fig. 6(A), 6(B), 6(C) und 6(D) beschrieben. Wie in Fig. 6(A) gezeigt, wird ein Schweißroboter an einer optional gewählten Position in dem Gitterblock 20 angeordnet.
Dann wird der Wagen 1, wie in Fig. 6(B) gezeigt, zurückbewegt, in einen Kontakt mit der vertikalen Platte (W1 Oberfläche) wie von den Begrenzungsschaltern 18 und 19 erfaßt gebracht und eingestellt, um parallel zu der Oberfläche W1 der vertikalen Platte zu sein (siehe Fig. 6(B)).
Danach, wie in Fig. 6(C) gezeigt, wird der Wagen 1 um einen bestimmten Abstand nach vorne bewegt, um ihn so von der W1 Oberfläche beabstandet zu halten, und wird danach um 180º nach links gedreht. Nach dem Drehen, wie in Fig. 6(D) gezeigt, wird der Wagen 1 wieder nach vorne bewegt. Eine Position, die sich an einem vorgegebenen Abstand von der W1 Oberfläche weg befindet, wird von dem Näherungsschalter 16 erfaßt und dann wird der Wagen 1 gestoppt. Dann wird der Wagen 1 um 90º nach rechts, an die in Fig. 7(A) gezeigte Position, gedreht und eingestellt, um an der Schweißstartposition zu sein. Der Drehwinkel wird von dem Codierer 44 erfaßt, der in Fig. 2(A) gezeigt ist.
Als nächstes wird, wie in den Fig. 7(A), 7(B), 7(C), 7(D) und 7(E) gezeigt, ein Hochgeschwindigkeitsdrehbogen- Schweißbetrieb gestartet, während der Wagen 1 eine Grobführungsfahrt nach rechts ausführt. Zunächst, wie in Fig. 7(a) gezeigt, führt der Roboter eine gerade Schweißung entlang der geraden Schweißlinie 2 auf der W1 Oberfläche aus, während eine Grobführungssteuerung unter Verwendung des Bogensensors ausgeführt wird. Wenn der Wagen 1 eine vorgegebene Position, wie in Fig. 7(B) gezeigt, erreicht, wird er gestoppt. Diese Stopposition wird durch Erfassen eines vorgegebenen Abstands von der W2 Oberfläche durch Verwendung des Näherungsschalters 16 bestimmt.
Dann, wie in Fig. 7(C) gezeigt, wird ein Eckabschnitt C1 verschweißt, während der Wagen 1 an die Wagenstopposition gedreht wird. Während dieses Drehbetriebs werden die Antriebsmotoren 13 und 14 jeweils bei der gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen angetrieben und der Schweißbrenner 4 mit einem sich bei hoher Geschwindigkeit drehenden Bogen wird in Abhängigkeit von dem Drehwinkel durch Verwendung des X-Achsen- Verschiebemechanismus 5 vorgeschoben (nach außen verschoben), um den Eckabschnitt C1 zu verschweißen, während die Schweißgeschwindigkeit auf der Schweißlinie 2 konstant gehalten wird. Die relative Positionsbeziehung zwischen dem Wagen, während er sich an der Ecke dreht, und dem spitzen Ende des Schweißdrahts wird so aufrechterhalten, daß die Schweißgeschwindigkeit entlang der Schweißlinie an dem Eckabschnitt, der gerade geschweißt wird, konstant aufrechterhalten wird und die Schweißgeschwindigkeit an dem Eckabschnitt wird aufrechterhalten, um im wesentlichen gleich wie die Schweißgeschwindigkeit entlang der geradlinigen Abschnitte der Schweißlinie zu sein.
Fig. 8 zeigt, wie eine Schweißgeschwindigkeitssteuerung an dem Eckabschnitt ausgeführt wird. In dieser Figur sind die folgenden zwei Gleichungen erfüllt.
VR1 = r · VR/r cos α = VR/cos α
VW = VR1/cos α (2)
wobei VW die tatsächliche Schweißgeschwindigkeit entlang der Schweißlinie 2 ist, α ein Drehwinkel des Schweißbrenners 4 mit einer Hochgeschwindigkeits-Drehbogenverschweißung ist, r ein Drehradius ist, VR eine Drehgeschwindigkeit ist und VR1 eine Geschwindigkeitskomponente in einer tangentialen Richtung des sich drehenden Bogens einer Schweißgeschwindigkeit VW ist.
Aus den obigen Gleichungen (1) und (2) gilt in dem Bereich von 0 ≤ α < π/4,
VR = VW · cos² α (3)
und in dem Bereich von π/4 ≤ α < π/2
VR = VW · sin²α (4)
Mit den zwei Gleichungen (3) und (4) wird der Drehwinkel α durch den Codierer 44 so erfaßt, daß die Schweißgeschwindigkeit VW an dem Eckabschnitt konstant gehalten wird, wodurch ein stabiles Schweißen ausgeführt wird.
Nach dem Abschluß des Drehens, werden sämtliche andere Schweißlinien 2 des Gitterblocks verschweißt, indem die gleichen Betriebsvoränge, wie in den Fig. 7(D) bis 7(E) gezeigt, wiederholt werden.
Der Grobführungs-Bewegungsmechanismus des Wagens 1 und die Steuerung davon bei dem Schweißen des geraden Abschnitts des voranstehend beschriebenen Gitterblocks 20 wird nun beschrieben.
Wie voranstehend beschrieben, ist die Installationsbedingung der vertikalen Platte 22 des Gitterblocks 20 nicht immer gut; die vertikale Platte 22 weist oft eine Verzerrung und eine Verbiegung darin auf. Ferner wird die Fahrtrichtung des Wagens durch Ziehen eines Kabels und durch die Oberflächenbedingung des Werkstücks geändert. Deshalb ändert sich die Schweißgeschwindigkeit an dem Schweißlinienabschnitt oder der Bereich, in dem die Brennerzielposition durch die Hubbegrenzung des Bogensensors korrigiert werden kann, ist begrenzt, obwohl eine genaue Führungssteuerung für eine Schweißlinienverfolgung von dem Bogensensor ausgeführt wird. Um die Schweißlinie durch Verwendung des Bogensensors genau zu verfolgen, muß der Wagen 1 deshalb die Schweißlinie 2 zu einem gewissen Ausmaß grob verfolgen.
Deshalb wird in dieser Ausführungsform eine Grobführung für die Fahrt des Wagens durch ein Steuersystem ausgeführt, wie in Fig. 4 gezeigt.
Zunächst wird die Verschiebeposition Xp in der X-Achsen- Richtung des Schweißbrenners 4 von dem Bogensensor erfaßt. Die Verschiebeposition Xp wird durch die Wellenform der Bogenspannung oder des Schweißstroms erfaßt. Das Erfassungssignal wird an einen Vergleicher 31 und an einen Differentiator 32 geführt. In dem Vergleicher 31 wird das Signal Xp mit einem voreingestellten X-Achsen- Verschiebepositions-Referenzwert X&sub0; verglichen, das Differenzsignal (Xp-X&sub0;) wird von einem Verstärker 33 mit einer Verstärkung k&sub1; verstärkt und das Signal k&sub1;(Xp-X&sub0;) wird an einen Differenzverstärker 35 geführt. In dem Differentiator 32 wird der zeitdifferenzierte Wert dXp/dt des eingegebenen Bogensensorsignals Xp bestimmt, das Signal wird von einem Verstärker 34 mit einer Verstärkung k&sub2; verstärkt und das Signal k&sub2; · dXp/dt wird an den Differenzverstärker 35 als der andere Eingang gesendet.
Danach wird in dem Differenzverstärker 35 der Positionskorrekturbetrag Δθ in der Fahrtrichtung des Wagens 1 durch die folgende Gleichung bestimmt:
Δθ = k&sub1;(Xp-X&sub0;)+ k&sub2; · dXp/dt (5)
Dieser Wert Δθ wird an eine Berechnungseinheit oder eine Steuereinrichtung 36 gesendet, um den Korrekturbetrag ΔV in der Fahrtrichtung aus Δθ zu berechnen.
Dann wird das Ausgangssignal ΔV von der Berechnungseinheit (Steuereinrichtung) 36 an die Addierer 39 und 40 über einen Verstärker 37 mit einer Verstärkung k&sub3; bzw. einen Verstärker 38 mit einer Verstärkung k&sub4; geführt. Die Anfangsgeschwindigkeit V&sub0; des Wagens 1 wird an die Addierer 39 und 40 von einer Standardschweißgeschwindigkeits- Einstelleinheit 41 gegeben. In dem Addierer 39 wird die Anfangsgeschwindigkeit V&sub0; zu dem Eingangssignal k&sub3;ΔV von dem Verstärker 37 addiert und der addierte Geschwindigkeitsbefehl von Vin = V&sub0; + k&sub3;ΔV wird an den Antriebsmotor 13 für die inneren Räder ausgegeben, um eine Geschwindigkeitssteuerung für die inneren Räder 11 auszuführen. In dem Addierer 40 wird die Anfangsgeschwindigkeit V&sub0; zu dem Eingangssignal k&sub4;ΔV von dem Verstärker 38 addiert und der addierte Geschwindigkeitsbefehl von Vout = V&sub0; + k&sub4;ΔV wird an den Antriebsmotor 14 für die äußeren Räder ausgegeben, um einen Geschwindigkeitsbefehl für die äußeren Räder 12 auszuführen.
Ein Betrieb der Grobführungssteuerung für die Fahrt des Schweißwagens der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
In den Fig. 1(A) und 1(B) ist das Prinzip der Grobführungssteuerung für die Fahrt des Schweißwagens gezeigt. Die Fig. 1(A) zeigt schematisch den Abstand des Schweißwagens von der Schweißlinie 2 und eine Neigung mit jeweiligen Symbolen von Xp und dXp/dt. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Grobführungslinie für die Fahrt des Schweißwagens. Ein Abstand zwischen einem Referenzpunkt T&sub0; (Hinweis: T&sub0; ist in Fig. 1(A) gezeigt) des Schweißbrenners und der Schweißlinie 2 wird vorher als ein Referenzwert eingestellt.
Auf Grundlage der voranstehend erwähnten Information des Zustands des Wagens 1, nämlich zwei Informationsteilen, d. h. "Xp" und "dXp/dt" von dem Bogensensor, wie in Fig. 1(A) gezeigt, zeigt Fig. 1(B) Befehle zum Ändern einer Fahrtrichtung für jeden Wagenzustand, wenn sie in beispielsweise neun Wagenzustände von A bis I klassifiziert sind.
Wenn der Zustand des Schweißwagens in einem Zustand von zum Beispiel A aus Fig. 1(A) ist, kommt der Schweißwagen 1 nahe zu der Schweißlinie 2 und der Wagen ist in einem Zustand geneigt, so daß der Wagen 1 sich der Schweißlinie 2 annähert. Xp wird definiert, um die "Annäherung" zu sein, und dXp/dt wird definiert, um "minus" zu sein. Deshalb wird an den Wagen 1 ein Fahrtgeschwindigkeitsbefehl von "große Wegbewegung" gegeben, so daß der Wagen 1 veranlaßt wird, sofort von der Schweißlinie 2 wegzukommen. Für den Fall des Zustands B ist der Wagen 1 nahe an der Schweißlinie 2, ist aber parallel zu der Schweißlinie 2. Deshalb wird Xp als "Annäherung" definiert und dXp/dt wird als "Null" definiert. Der Fahrtgeschwindigkeitsbefehl einer "geringen Wegbewegung" wird gegeben, da der Wagen bald auf einen geeigneten Zustand zurückgebracht werden kann. Im Fall des Zustands C ist der Wagen 1 nahe zu der Schweißlinie 2, aber in einem Zustand geneigt, so daß der Wagen 1 von der Schweißlinie 2 getrennt ist. Xp wird als "Annäherung" definiert und dXp/dt wird definiert, um "plus" zu sein. In diesem Moment wird der Fahrtgeschwindigkeitsbefehl "gerades Vorrücken" gegeben. Für den Fall des Zustands D befindet sich der Wagen 1 auf einer Grobführungs-Fahrtlinie 3, ist aber geneigt, um in einem Zustand zu sein, so daß der Wagen 1 sich der Schweißlinie 2 nähert. Xp wird als "gut"(Xp-X&sub0; = 0) definiert und dKp/dt wird als "minus" definiert. In dem Moment wird der Fahrtgeschwindigkeitsbefehl einer "geringen Wegbewegung" gegeben, um so die Neigung des Wagens zu korrigieren. Für den Fall des Zustands E befindet sich der Wagen 1 in dem am meisten bevorzugten Zustand.
Im Fall von F befindet sich der Wagen 1 auf der Grobführungs- Fahrtlinie 3, ist aber in einem Zustand geneigt, so daß der Wagen 1 von der Schweißlinie 2 weg ist. Xp-X&sub0; = 0 und dXp/dt wird als "plus" definiert. Der Fahrtgeschwindigkeitsbefehl einer "geringen Annäherung" wird gegeben. Im Fall des Zustands G weicht der Wagen 1 zu einem großem Ausmaß von der Schweißlinie 2 ab, ist aber in einem Zustand geneigt, so daß der Wagen 1 sich der Schweißlinie 2 annähert. Xp ist als "Annäherung" definiert und dXp/dt ist als "minus" definiert. Der Fahrtgeschwindigkeitsbefehl eines "geraden Vorrückens" wird gegeben, um die Neigung zu korrigieren. Im Fall des Zustands H weicht der Wagen 1 zu einem großen Ausmaß von der Schweißlinie 2 ab und ist parallel zu der Schweißlinie 2. Xp wird als "Abweichung" definiert und dXp/dt wird als "null" definiert. Der Fahrtgeschwindigkeitsbefehl einer "geringen Annäherung" wird gegeben. Im Fall des Zustands I weicht der Wagen 1 von der Schweißlinie 2 beträchtlich ab und ist in einem Zustand geneigt, so daß der Wagen 1 von der Schweißlinie 2 weg gerichtet ist. Xp wird als "Wegbewegung" definiert und dXp/dt wird als "plus" definiert. Der Bewegungsgeschwindigkeitsbefehl einer "großen Annäherung" wird gegeben, so daß der Wagen auf den Zustand von "gut" zurückgebracht wird.
Die Steuereinrichtung 36 berechnet den Korrekturbetrag für die Wagenfahrtgeschwindigkeit der inneren und äußeren Räder aus der Differenz zwischen einem Vergleicherausgangswert von Xp-X&sub0; und einem Differentiator-Ausgangswert von dXp/dt. Dieser Korrekturbetrag ΔV wird zu der Anfangsfahrtgeschwindigkeit V&sub0; der inneren und äußeren Räder durch Verwendung der Addierer 39, 40 addiert, um die Geschwindigkeitsdifferenz sowohl der inneren als auch der äußeren Räder zu steuern und der Fahrtgeschwindigkeitsbefehl für jeden der Wagenzustände basiert auf dem voranstehend erwähnten Steuerprinzip. Auf Grundlage des Steuerprinzips wird die Grobführungs-Steuerung für den Wagenverfolgungsbetrieb exklusive durch die Zustandsinformation von dem Bogensensor erreicht. Das heißt, die Geschwindigkeit der inneren Räder 11 wird durch einen addierenden Geschwindigkeitsbefehl von Vin gesteuert und die Geschwindigkeit der äußeren Räder 12 wird durch einen addierenden Geschwindigkeitsbefehl von Vout in Abhängigkeit von jedem Zustand des Schweißwagens 1 gesteuert. Deshalb kann die Grobführungs-Steuerung zum Verfolgen der Schweißlinie 2 in dem Wagen 1 durch die Geschwindigkeitsdifferenz Vin-Vout sowohl der inneren als auch der äußeren Räder gesteuert werden. Für den Fall des Zustands A in Fig. 1(A) wird zum Beispiel die Geschwindigkeit der inneren Räder 10 um einen Betrag erhöht, der dem addierten Geschwindigkeitsbefehl Vin entspricht, und die Geschwindigkeit der äußeren Räder 12 wird um einen Betrag verkleinert, der dem addierten Geschwindigkeitsbefehl Vout entspricht, wodurch der Fahrtbefehl einer "großen Wegbewegung" an den Wagen 1 gegeben wird, um den Wagen von der Schweißlinie 2 schnell wegzubringen.
Die Ausführungsgenauigkeit wird durch Verwendung eines Materials für ein Experiment untersucht, das in Fig. 10(A) und Fig. 10(B) gezeigt ist, wenn eine Grobführung für den Schweißwagens zum Verfolgen der Schweißlinie 2 ausgeführt wird. Wie in Fig. 10(A) und Fig. 10(B) gezeigt, bezeichnet ein Bezugszeichen 91 eine Basisplatte mit einer Länge von 1000 mm und ein Bezugszeichen 92 bezeichnet eine vertikale Platte, die an ihrem Mittenabschnitt gebogen ist. Die vertikale Platte 92 ist um 20 Grad relativ zu der senkrechten Ebene gebogen. Eine Aussparungsverschweißung des Materials wurde durch Verwendung des vorliegenden Gitterschweißroboters bei den nachstehend angegebenen Einheiten und Bedingungen ausgeführt.
Schweißgeschwindigkeit des Schweißwagens B; 60 cm/min;
Elektrischer Strom zum Schweißen; 220A;
Drehung des Schweißbrenners; 50 HZ;
Durchmesser eines Bogendrehhubs; 2,5 mm.
Als Werte der Verstärkung mit Hilfe einer Gleichung (5) zum Ermitteln eines Positionskorrekturbetrags wurden K&sub1; = 0,03 und K&sub2; = 0,02 verwendet. Diese Werte sind nur Beispiele und andere Werte können verwendet werden. Die Einheit von (Xp-X&sub0;) ist mm und die Einheit dXp/dt ist mm/Sek.
Fig. 9 zeigt eine Zeitdifferenz, wie der Schweißbrenner einen Ort einer X-Achsen-Verschiebeposition Xp beim Ablauf der Zeit ändert, wenn eine Grobführung für den Schweißwagen zum Verfolgen einer Schweißlinie nach einem Abstand zwischen dem Schweißwagen und der Schweißlinie ausgeführt wird und eine Neigung des Schweißwagens relativ zu der Schweißlinie verändert worden ist. Fig. 9 zeigt, daß die X-Achsen- Verschiebeposition Xp auf plus oder minus 1 mm von einem Standardpunkt in einem geradlinigen Abschnitt außer an einem Biegepunkt BP begrenzt ist und auch auf minus 3 mm von dem Standardpunkt selbst an dem Biegepunkt begrenzt ist.
Obwohl der Positionskorrekturbetrag Δθ in der Fahrtrichtung des Wagens 1 aus der obigen Gleichung (5) in dieser Ausführungsform berechnet worden ist, kann dieser Korrekturbetrag Δθ durch die folgende Gleichung berechnet werden:
Δθ = f(Xp · dXp/dt) (6)
In diesem Fall kann auch ein Verfahren verwendet werden, bei dem der Grad der Addition durch eine Fuzzy-Steuerung oder eine Zustandsklassifikation bestimmt wird, die in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist. Tabelle 1 Zustand von Xp
Wie voranstehend beschrieben, kann der Gitterschweißroboter, der voranstehend beschrieben wurde, die Position und die Neigung des Wagens bezüglich der Schweißlinie nur durch das Signal der X-Achsen-Verschiebeposition des Bogensensors des Schweißbrenners mit der Hochgeschwindigkeits- Drehbogenverschweißung und dem zeitdifferentiellen Wert der X-Achsen-Verschiebeposition oder der Änderung pro Einheitszeit erfassen. Deshalb kann die Grobführungssteuerung für eine Verfolgungsbewegung des Schweißwagens ohne die Verwendung von irgendwelchen anderen Sensoren oder Verfolgungsführungsrollen erzielt werden. Somit kann die automatische Aussparungsverschweißung bei geringen Kosten und mit einer hohen Genauigkeit ausgeführt werden, ohne von der Bedingung der vertikalen Platte des Gitterblocks beeinflußt zu sein.

Claims

1. Gitterschweißroboter, umfassend:

einen selbstangetriebenen Schweißwagen (1) mit einem Paar von Antriebsrädern (11, 12), die unabhängig gesteuert werden können, um den Schweißwagen fahren zu lassen und diesen zu drehen;

einen Schweißbrenner (4), der auf dem Wagen angebracht ist;

einen Detektor (16) zum Erfassen eines Eckabschnitts eines Elementmaterials, welches verschweißt werden soll, um so zu ermöglichen, daß ein Drehbetrieb an dem Eckabschnitt ausgeführt wird; und

eine Grobführung-Steuereinrichtung (33-41) zum Steuern einer Fahrtrichtung des Schweißwagens, wobei die Grobführungs-Steuereinrichtung umfaßt:

eine Steuereinheit (36) für die Antriebsräder, um den Wagen (1) zu veranlassen, im wesentlichen parallel zu der Schweißlinie (2) zu fahren und um einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen dem Schweißwagen und der Schweißlinie beizubehalten;

dadurch gekennzeichnet, daß:

der Schweißbrenner angeordnet ist, um einen Schweißdraht (42) an einem Brennerspitzenende bei einer hohen Geschwindigkeit zu drehen;

ein X-Achsen-Verschiebemechanismus (5) vorgesehen ist, um den Schweißbrenner in einer horizontalen Richtung relativ zu dem Wagen zu bewegen;

ein Y-Achsen-Verschiebemechanismus (6) vorgesehen ist, um den Schweißbrenner in einer Brenner-Achsen-Richtung zu bewegen, um eine Brennerhöhe konstant zu halten;

eine Achsenrichtungs-Steuereinrichtung vorgesehen ist, um eine X-Achsen-Richtungsposition und eine Y-Achsen- Richtungsposition des Schweißbrenners durch Verwendung eines Bogensensors zu steuern;

eine Einstelleinrichtung, um den Schweißwagen an einer Schweißstartposition relativ zu dem zu verschweißenden Material einzustellen;

wobei die Grobführungs-Steuereinrichtung ferner umfaßt:

einen X-Achsen-Detektor zum Erfassen einer X-Achsen- Verschiebeposition (Xp) des Schweißbrenners, wenn der Schweißbrenner gesteuert wird, um an einer Mitte einer Schweißaussparung durch den Bogensensor positioniert zu werden;

einen Vergleicher (31) zum Vergleichen der erfaßten X- Achsen-Verschiebeposition (Xp) mit einem voreingestellten Referenzwert (X&sub0;) der X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners;

eine Berechnungseinheit (32) zum Berechnen eines differentiellen Werts (dXp/dt) der erfaßten X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners; und

wobei die Steuereinheit angeordnet ist, um eine Vorrückungsrichtung des Schweißwagens zu steuern, indem unabhängig ein addierendes Geschwindigkeitssignal (Vin, Vout) an das Paar von Antriebsrädern abgeleitet aus den Ausgängen des Vergleichers und der Berechnungseinheit zugeführt wird, wodurch die X-Achsen-Richtungs- Verschiebeposition des Schweißbrenners an der richtigen Position zum Verschweißen angeordnet wird.

2. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen Näherungsschalter umfaßt.

3. Roboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ferner einen Codierer zum Erfassen eines Drehwinkels des Wagens umfaßt.

4. Roboter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen Begrenzungsschalter umfaßt.

5. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der X-Achsen-Verschiebemechanismus und der Y-Achsen- Verschiebemechanismus jeweils einen Kugelumlaufspindel- Mechanismus umfassen.

6. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobführungs-Steuereinrichtung umfaßt: einen ersten Verstärker, der ein Geschwindigkeitssignal empfängt, welches aus einer Abweichung der X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners berechnet wird; und einen zweiten Verstärker, der ein Signal empfängt, das ein differenzierter Wert der X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners ist; wobei die Ausgänge der Verstärker mit der Steuereinheit gekoppelt sind.

7. Roboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Verstärker unterschiedliche Verstärkungen aufweisen.

8. Roboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit der Grobführungs-Steuereinrichtung zwei Addierer umfaßt, die jeweils eine Anfangsgeschwindigkeit (V&sub0;) des Schweißwagens zu Ausgängen von den ersten und zweiten Verstärkern addieren, um jeweilige Signale zum Ansteuern von jeweiligen Antriebsmotoren der Antriebsräder zu erzeugen.

9. Roboter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangsgeschwindigkeit von einer Standard- Schweißgeschwindigkeitseinstelleinheit ausgegeben wird.

10. Roboter nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsräder ein Paar von inneren Antriebsrädern und ein Paar von äußeren Antriebsrädern umfassen, wobei die inneren Antriebsräder zu der Schweißausnehmung näher sind als die äußeren Antriebsräder.

11. Verfahren zum Steuern eines Gitterschweißroboters während eines Schweißbetriebs, umfassend:

Bereitstellen eines selbstangetriebenen Schweißwagens mit einem Paar von Antriebsrädern, die unabhängig gesteuert werden können, um den Schweißwagen zu bewegen und zu drehen, wobei der Wagen einen Schweißbrenner aufweist, der auf dem Wagen angeordnet ist, um einen Schweißdraht an einem Brennerspitzenende bei einer hohen Geschwindigkeit zu drehen;

Bewegen des Schweißbrenners in einer horizontalen Richtung relativ zu dem Wagen auf einem X-Achsen- Verschiebemechanismus, der auf dem Wagen ist;

Bewegen des Schweißbrenners in einer Brenner-Achsen- Richtung auf einem Y-Achsen-Verschiebemechanismus, der auf dem Wagen ist, um eine Brennerhöhe konstant zu halten;

Erfassen eines Eckabschnitts eines Elementmaterials, welches verschweißt werden soll, um so zu ermöglichen, daß der Wagen einen Drehvorgang an dem erfaßten Eckabschnitt ausführt;

Einstellen des Schweißwagens an einer Schweißstartposition relativ zu dem zu verschweißenden Material; und

Steuern einer Fahrtrichtung des Schweißwagens mit Hilfe eines Grobführungs-Steuerbetriebs, wobei der Grobführungs-Steuerbetrieb umfaßt:

Erfassen einer X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners;

Vergleichen der erfaßten X-Achsen-Verschiebeposition mit einem voreingestellten Referenzwert der X-Achsen- Verschiebeposition des Schweißbrenners;

Berechnen eines differentiellen Werts der erfaßten X- Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners; und

Steuern einer Vorrückungsrichtung und einer Geschwindigkeit des Schweißwagens an dem erfaßten Eckabschnitt, indem unabhängig Geschwindigkeitssignale an die Paare von Antriebsrädern zugeführt werden, wobei die Geschwindigkeitssignale von Ausgängen abgeleitet werden, die in dem Vergleichsschritt und dem Berechnungsschritt erzeugt werden, um so den Wagen zu veranlassen, entlang der Schweißlinie bei einer gegebenen Geschwindigkeit an dem erfaßten Eckabschnitt zu fahren und einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen dem Wagen und der Schweißlinie an dem erfaßten Eckabschnitt aufrechtzuerhalten, wodurch die X-Achsen- Richtungs-Verschiebeposition des Schweißbrenners an einer richtigen Position zum Verschweißen angeordnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckabschnitt mit einem Näherungsschalter erfaßt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erfassen eines Eckabschnitts ein Erfassen eines Drehwinkels des Wagens mit Hilfe eines Codierers umfaßt.

14. Verfahren zum Steuern eines Gitterschweißroboters während eines Schweißbetriebs, umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines selbstangetriebenen Schweißwagens mit einem Paar von Antriebsrädern, die unabhängig gesteuert werden können, um den Schweißwagen zu bewegen und zu drehen, wobei der Wagen einen Schweißbrenner aufweist, der auf dem Wagen angebracht ist, um einen Schweißdraht an einem Brennerspitzenende bei einer hohen Geschwindigkeit zu drehen;

Bewegen des Schweißbrenners in einer Brennerachsen- Richtung auf einem Y-Achsen-Verschiebemechanismus, der auf dem Wagen ist, um eine Brennerhöhe konstant zu halten;

Steuern einer X-Achsen-Richtungsposition und einer Y- Achsen-Richtungsposition des Schweißbrenners durch Verwenden eines Bogensensors;

Erfassen einer X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners, wenn der Schweißbrenner gesteuert wird, um an einer Mitte einer Schweißaussparung durch den Bogensensor positioniert zu werden;

Steuern einer Vorrückungsrichtung des Schweißwagens, indem unabhängig ein addierendes Geschwindigkeitssignal an das Paar von Antriebsrädern geführt wird, wobei das addierende Geschwindigkeitssignal von Ausgängen abgeleitet wird, die in dem Vergleichsschritt und in dem Berechnungsschritt erzeugt werden, um so den Wagen zu veranlassen, im wesentlichen parallel zu der Schweißlinie zu fahren und einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen dem Wagen und der Schweißlinie aufrechtzuerhalten, wobei die X-Achsen- Richtungs-Verschiebeposition des Schweißbrenners an einer richtigen Position zum Verschweißen angebracht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend den Schritt zum Erfassen eines Eckabschnitts eines Elementmaterials, welches verschweißt werden soll, um so zu ermöglichen, daß der Wagen einen Drehbetrieb an dem erfaßten Eckabschnitt ausführt.

16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellschritt ein Erfassen der Schweißstartposition durch einen Begrenzungsschalter umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zum Bewegen des Schweißbrenners in der horizontalen Richtung und in der Brennerachsen-Richtung jeweils durch einen jeweiligen Kugelumlaufspindel-Vorschubmechanismus ausgeführt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobführungs-Steuerbetrieb ferner umfaßt:

Verstärken eines Geschwindigkeitssignals, das aus einer Abweichung der X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners berechnet wird, um ein erstes verstärktes Signal zu erzeugen; und

Verstärken eines Signals, das ein differenzierter Wert der X-Achsen-Verschiebeposition des Schweißbrenners ist, um ein zweites verstärktes Signal zu erzeugen;

wobei die ersten und zweiten verstärkten Signale mit der Steuereinheit gekoppelt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal und das Signal, das ein differenzierter Wert ist, von Verstärkern mit unterschiedlichen Verstärkungen verstärkt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschritt des Grobführungs-Steuerbetriebs jeweils ein Addieren einer Anfangsgeschwindigkeit (Vo) des Schweißwagens zu Ausgängen von den ersten und zweiten Verstärkern umfaßt, um jeweilige Signale zum Ansteuern von jeweiligen Antriebsmotoren der Antriebsräder zu erzeugen.

21. Verfahren nach Anspruch 20, umfassend das Ausgeben der Anfangsgeschwindigkeit von einer Standard- Schweißgeschwindigkeits-Einstelleinheit.

22. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsräder ein Paar von inneren Antriebsrädern und ein Paar von äußeren Antriebsrädern umfaßt und die inneren Antriebsräder näher zu der Schweißausnehmung als die äußeren Antriebsräder angeordnet sind.