JP2000061634A - 仮付溶接部を有する隅肉溶接物の溶接方法および同自動溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 仮付溶接ビードの影響を受け無い溶接を行な
える仮付溶接部を有する隅肉溶接物の溶接方法および同
自動溶接機を得ることにある。 【解決手段】 開先形状計測位置が仮付溶接ビード上の
位置であるかどうかを判別し、仮付溶接ビード上である
ときには、予め定めた最大仮付ビード長および最小仮付
ビード間隔に応じて測定ラインを溶接線方向に一定量シ
フトさせて仮付溶接ビードの無い位置にて開先形状を計
測し直し、該計測によって得られる開先断面形状データ
から設定される溶接トーチ狙い位置および溶接条件で本
溶接を行なっている。仮付溶接ビードの影響を受けるこ
となしに、溶接トーチ狙い位置および溶接条件の設定を
行なえるので、裏当て材を用いなくても、突き抜け等の
欠陥の無い溶接を常に行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は仮付溶接部を有す
る隅肉溶接物の溶接方法および同自動溶接機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】隅肉溶接物の開先形状を計測し、溶接ト
ーチの狙い位置および溶接条件を自動設定し、本溶接を
行なうことは知られている。

【０００３】この種の溶接を行なう自動溶接機は、一般
に、溶接ロボットと、ロボット制御装置と、溶接トーチ
と共に溶接ロボットに支持され、隅肉溶接物（ワーク）
の開先形状に関連する信号を出力する計測装置と、計測
装置からの信号によって溶接トーチ狙い位置および溶接
条件を設定し、ロボット制御装置を介在して溶接ロボッ
トに本溶接を行なわせるデータ処理装置とを具備してい
る。

【０００４】溶接トーチ狙い位置および溶接条件設定
は、たとえば図７に示すように、レーザ変位計ａがワー
クｂにレーザスポット光ｃを開先ｄの付近に照射し、リ
ニアセンサによってワークｂからの反射光を受光し、レ
ーザ変位計ａとワークｂの表面との距離に関連する信号
を出力し、データ処理装置ｆがセンサ制御装置ｅからの
時系列の距離データを取り込み、該データから開先ｄの
断面形状を演算し、断面形状データから溶接トーチの狙
い位置および溶接条件を算出することによってなされて
いる。本溶接は、データ処理装置がこのようにして設定
した溶接トーチ狙い位置および溶接条件を含むジョブデ
ータをロボット制御装置に送り、溶接ロボットを作動さ
せることによってなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなものでは、ワークｂが開先ｄに所定間隔毎に仮付溶
接ビードｇをもつ場合、レーザ変位計ａによる計測を仮
付溶接ビードｇの上で行なうと、データ表示装置ｈに得
られる開先断面形状は図８（ａ）のようなプロファイル
となり、実際には図８（ｂ）に示すようにルートギャッ
プＲｇが大きいにもかかわらず、図８（ｃ）に示すよう
に開先上部が同形状であると、データ処理装置が誤認識
し、これによって溶接トーチ狙い位置および溶接条件を
設定するため、ルート部に裏当て材を用い無いと、図８
（ｃ）と同じ溶接条件のままでは、溶接の突き抜け等の
不良が発生しやすい。

【０００６】本発明の目的は、仮付溶接ビードの影響を
受けることなしに、溶接トーチ狙い位置および溶接条件
の設定を行なえる、改良された仮付溶接部を有する隅肉
溶接物の溶接方法および同自動溶接機を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の仮付溶接部有する隅肉溶接物の溶接方法
は、開先形状計測位置が仮付溶接ビード上の位置である
かどうかを判別し、仮付溶接ビード上であるときには、
予め定めた最大仮付ビード長および最小仮付ビード間隔
に応じて測定ラインを溶接線方向に一定量シフトさせて
仮付溶接ビードの無い位置にて開先形状を計測し直し、
該計測によって得られる開先断面形状データから設定さ
れる溶接トーチ狙い位置および溶接条件で本溶接を行な
っている。

【０００８】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の仮付溶接部有する隅肉溶接物の溶接方法は、最大仮
付溶接ビード長をＬｔmax 、最小仮付溶接ビード間隔を
Ｌｐmin 、Ｌｔmax ＜Ｌｐmin としたとき、溶接ビード
の長さＬｔをＬｔ≦Ｌｔmax、仮付溶接ビードの間隔Ｌ
ｐをＬｐ≧Ｌｐmin で仮付溶接し、溶接線断面形状の前
記計測データから測定点が仮付溶接ビード上の位置であ
るかどうかを判別し、仮付溶接ビード上であるときに
は、測定ラインをＬｔmax ＜Ｌｓ＜（Ｌｐmin −Ｌｔma
x ）のシフト量となるようにを溶接線方向に沿ってシフ
トさせ、該シフト位置で開先形状を計測し直し、該計測
によって得られる開先断面形状データから設定される溶
接トーチ狙い位置および溶接条件で溶接を行なってい
る。

【０００９】また、上記の目的を達成するために、本発
明の仮付溶接部を有する隅肉溶接物の自動溶接機は、溶
接トーチをもつ溶接ロボットと、ロボット制御装置と、
溶接ロボットに支持され、隅肉溶接物の開先形状に関連
する信号を出力する計測装置と、計測装置からの信号に
よって溶接トーチ狙い位置および溶接条件を設定し、こ
れらの溶接トーチ狙い位置および溶接条件によってロボ
ット制御装置および溶接ロボットに本溶接を行なわせる
データ処理装置とを具備しているが、計測装置から得ら
れた前記信号から仮付溶接ビードの有無を判定し、仮付
溶接ビードが存在すると、溶接線に沿う計測装置の位置
シフトを溶接ロボットに行なわせると共に、シフトされ
た測定点で前記計測を行ない、得られた信号から溶接ト
ーチ狙い位置および溶接条件を決定して、前記本溶接を
行なうデータ処理装置を具備している。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の仮付溶接部を有する隅肉
溶接物の溶接方法および同自動溶接機の実施例は、以下
に、図１ないし図６を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明の仮付溶接部を有する隅肉溶
接物の溶接方法において使用される自動溶接機の構成を
示している。この溶接機は溶接ロボット１１、ロボット
制御装置１７、開先形状の計測装置１８，１９、データ
処理装置２１、データ表示装置２２等を具備している。

【００１２】溶接ロボット１１は、溶接電源１２、溶接
ワイヤ駆動装置１３、ワークのポジショナ等共に溶接機
を構成している。溶接ロボット１１は互いに直交する三
軸方向への移動およびこれらの軸周りの回転を行なうア
ーム１４を具備している。溶接トーチ１５はロボットア
ーム１４の先端にあるハンド１６に設置されている。

【００１３】ロボット制御装置１７は、ロボットアーム
１４の姿勢および速度制御を行なうと共に、溶接電源１
２、溶接ワイヤ駆動装置１３等の作動を制御している。

【００１４】計測装置は、たとえばレーザ変位計１８お
よびセンサ制御装置１９からなっている。レーザ変位計
１８は、レーザスポット光を照射する発光源およびリニ
アセンサを備え、発光源がワーク表面に照射したレーザ
光の拡散反射光をリニアセンサで受け、リニアセンサが
ワーク表面の高さに関連する時系列のデータを出力する
ものからなっていて、溶接トーチ１５と一緒にロボット
アーム１４のハンド１６に設置されている。センサ制御
装置１９は、このときに、レーザ変位計１８を溶接線と
直交する方向に揺動させて、レーザ変位計１８にセンシ
ングを行なわせ、センシングデータをレーザ変位計１８
と開先表面との間の距離に関連する時系列の信号として
外部に送り出すことができる。

【００１５】データ処理装置２１は、ロボット制御装置
１７およびレーザ変位計１８のセンサ制御装置１９に接
続され、ロボット制御装置１７に溶接線上の測定点への
移動をレーザ変位計１８になさせ、センサ制御装置１９
から出力される時系列の距離データによって、開先断面
形状データを求め、該開先断面形状データから仮付溶接
ビードの有無を判定し、これが存在し無いと、この測定
点にて得られたセンサ制御装置１９を通じてレーザ変位
計１８から出力された開先断面形状データから溶接トー
チ狙い位置および溶接条件を決定して、溶接ロボット１
１およびロボット制御装置１７に本溶接を行なわせ、仮
付溶接ビードが存在していると、ロボット制御装置１７
に溶接線に沿うレーザ変位計１８の位置シフトを行なわ
せ、センサ制御装置１９を通じてレーザ変位計１８から
出力された、シフトされた測定点のデータにもとづいて
溶接トーチ狙い位置および溶接条件を決定し、溶接ロボ
ット１１およびロボット制御装置１７に本溶接を行なわ
せている。

【００１６】仮付溶接ビードの有無判定は、たとえば図
４（ａ）に示すように、開先断面形状データを微分し、
検出開始位置の後における最初のピークがしきい値１を
越えたときに、ルートギャップありと判定し、図４
（ｂ）に示すように、最初のピークがしきい値２としき
い値１との間にあり、かつしきい値３の位置においても
しきい値２としきい値１との間に存在すれば、仮付溶接
ビードありと判定することによってなされる。溶接条件
の決定は、溶接ビードの面積から算出することによって
なされている。たとえば開先内を平らに埋めるように溶
接する場合には、図５に示すように、斜線を施された溶
接部の面積から溶接開始点と溶接終了点との間の溶接条
件、すなわち、溶接電流、溶接電圧、溶接速度等を求め
ている。

【００１７】データ表示装置２２は、データ処理装置２
１が演算した開先断面形状データから開先のプロファイ
ル等を表示するためのもので、この自動溶接機の操作盤
等に設置されている。

【００１８】隅肉溶接物あるいはワーク２３は、たとえ
ば、互いに直交して配置され、かつ仮付溶接された板材
２４，２５を含むもので、板材２５における板材２４に
接合される側縁に開先２６を形成されている。これらの
板材２４，２５は、図３に示すように、互いに直角に組
み合わされていると共に、仮付溶接ビード２７によって
仮付溶接されている。

【００１９】仮付溶接は、図３に示すように、仮付溶接
ビード２７の長さをＬｔ、仮付溶接ビード間隔をＬｐ、
最大仮付溶接ビード長をＬｔmax 、最小仮付溶接ビード
間隔をＬｐmin 、Ｌｔmax ＜Ｌｐmin としたときに、以
下の式（１）および（２）を満足するように行なわれ
る。

【００２０】 Ｌｔ≦Ｌｔmax …（１） Ｌｐ≧Ｌｐmin …（２） 各々のワーク２３は、手作業によって組み立てられてい
るため、仮付溶接ビード２７の長さＬｔおよび間隔Ｌｐ
はワーク２３毎に異なっている。

【００２１】まず、仮付溶接されたワーク２３のひとつ
が溶接ロボット１１のポジショナーにセットされ、ティ
ーチングがなされる。溶接開始点Ｗｓ、溶接終了点Ｗｅ
および測定点Ｐａがティーチングによって指定され、デ
ータ処理装置２１はこれらの位置Ｗｓ，Ｗｅ，Ｐａをメ
モリに格納すると共に、溶接開始点Ｗｓおよび溶接終了
点Ｗｅにおける溶接トーチ１５の狙い位置を演算し、該
データをメモリに格納する。

【００２２】ティーチングがおわると、データ処理装置
２１は、プログラムに従って、ティーチングデータか
ら、溶接ロボット１１の作動に関するジョブデータを作
成し、ロボット制御装置１７に送る。

【００２３】運転が開始されると、ロボット制御装置１
７は、図２に示すように、ジョブデータに基づいて、測
定点Ｐａへレーザ変位計１８を移動させる（ステップＳ
１）。レーザ変位計１８が位置決めされると、データ処
理装置２１は、センサ制御装置１９に測定点Ｐａにおけ
るセンシングをレーザ変位計１８に行なわせる（ステッ
プＳ２）。センサ制御装置１９は、レーザ変位計１８の
リニアセンサからの出力から、時系列の距離データを演
算しデータ処理装置２１に送る。

【００２４】データ処理装置２１は、センサ制御装置１
９からの時系列の距離データによって開先形状を演算す
ると共に、開先断面形状データにおける開先ルート部分
の情報から仮付溶接ビード２７があるかどうかを判別し
（ステップＳ３）、仮付溶接ビード２７が測定点Ｐａに
無いと判別を行なうと、測定点Ｐａにおける開先断面形
状データから溶接電流、溶接電圧、溶接速度等の溶接条
件を求めると共に、新たなジョブデータを作成し（ステ
ップＳ４）、ジョブデータをロボット制御装置１７に出
力する。ロボット制御装置１７は、溶接条件を溶接電源
１２および溶接ワイヤ駆動装置１３に設定し、溶接トー
チ１５の狙い位置を補正しながら溶接開始点Ｗｓと溶接
終了点Ｗｅとの間の本溶接を溶接ロボット１１に行なわ
せる（ステップＳ５）。

【００２５】溶接されたワーク２３はポジショナからは
ずされ、つぎのワークがポジショナーにセットされる
と、データ処理装置２１は、プログラムに従って、測定
点Ｐａへレーザ変位計１８を移動させる（ステップＳ
１）。測定点Ｐａに移動すると、センサ制御装置１９は
レーザ変位計１８のリニアセンサからの出力をデータ処
理装置２１に送る（ステップＳ３）。

【００２６】データ処理装置２１は、センサ制御装置１
９からの距離データによって開先形状を求めると共に、
開先断面形状データにおける開先ルート部分の情報から
仮付溶接ビード２７があるかどうかを判別する（ステッ
プＳ３）。このときに、新たなワーク２３における仮付
溶接ビード２７の長さＬｔあるいは仮付溶接ビード間隔
Ｌｐもしくはこれら双方が以前のワークのそれと異なっ
ており、測定点Ｐａが仮付溶接ビード上にあると、デー
タ処理装置２１は開先断面形状データから測定点Ｐａに
仮付溶接ビード２７があると判断して、溶接線に沿うシ
フト量Ｌｓを、 Ｌｔmax ＜Ｌｓ＜（Ｌｐmin −Ｌｔmax ） …（３） の範囲から算出してロボット制御装置１７に信号を出力
する。溶接ロボット１１は溶接線に沿ってシフト量Ｌｓ
に関連する距離だけレーザ変位計１８を移動させる（ス
テップＳ６）。同時に、データ処理装置２１はセンサ制
御装置１９を作動させ、レーザ変位計１８に測定点Ｐｂ
における開先形状のセンシングを行なわせる（ステップ
Ｓ７）。センサ制御装置１９からの時系列の距離データ
はデータ処理装置２１に送られ、データ処理装置２１
は、測定点Ｐｂにおける開先断面形状を演算し、該開先
断面形状データから、図５に示す溶接狙い位置Ｓを求
め、該データから溶接開始点Ｗｓおよび溶接終了点Ｗｅ
の位置補正情報を求めて、溶接開始点Ｗｓおよび溶接終
了点Ｗｅにおける溶接トーチ狙い位置を決定すると共
に、測定点Ｐｂにおける開先断面形状データから、溶接
電流、溶接電圧、溶接速度等の溶接条件を求めて（ステ
ップＳ４）、新たなジョブデータをロボット制御装置１
７に送る。ロボット制御装置１７は、このジョブデータ
によって、溶接条件を溶接電源１２および溶接ワイヤ駆
動装置１３に設定し、溶接開始点Ｗｓと溶接終了点Ｗｅ
における溶接トーチ１５の狙い位置を溶接ロボット１１
にセットし、本溶接を溶接ロボット１１に行なわせる
（ステップＳ５）。

【００２７】残るワーク２３も同様にして溶接される
が、このときにも、各々のワーク２３における仮付溶接
ビード２７の長さＬｔあるいは仮付溶接ビード間隔Ｌｐ
もしくはこれら双方が異なっていても、測定点Ｐａのシ
フトによって、全てのワーク２３に対して仮付溶接ビー
ド２７の影響を受け無い溶接トーチ狙い位置および溶接
条件を決定して、隅肉溶接を行なえる。

【００２８】なお、以上述べた実施例は、断面形状が一
定している開先形状をもつ隅肉溶接物にたいするもので
あるが、開先断面形状が一定で無い隅肉溶接を扱う場合
には、たとえば図６に示すように、開先断面形状が溶接
開始点Ｗｓと溶接中間点Ｗｍとの間と、溶接中間点Ｗｍ
と溶接終了点Ｗｅとの間とで互いに異なっている場合に
は、溶接開始点Ｗｓと溶接中間点Ｗｍの位置補正情報お
よび溶接開始点Ｗｓと溶接中間点Ｗｍとの間の溶接条件
を測定点Ｐ1 から得られた開先断面形状データから、溶
接終了点Ｗｅの位置補正情報および溶接中間点Ｗｍと溶
接終了点Ｗｅと間の溶接条件を測定点Ｐ2 から得られる
開先断面形状データからそれぞれ求め、開先形状の変化
に従って、溶接条件を変えるようにすると共に、測定点
Ｐ1 ，Ｐ2 のいずれか、あるいは双方に仮付溶接ビード
が存在したら、測定点Ｐ1 ，Ｐ2の一方あるいは双方を
シフトさせ、シフトされた測定点における開先断面形状
データを求め、溶接トーチ狙い位置および溶接条件を決
定することによって、仮付溶接ビードの影響を受け無
い、開先断面形状に従う溶接トーチの狙い位置および溶
接条件の設定を行なえる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、仮
付溶接ビード長や仮付溶接ビード間隔のばらつきなどに
よって、測定点に仮付溶接ビードのある隅肉溶接物が存
在しても、測定点を溶接線に沿ってシフトさせ、シフト
した測定点で開先形状の計測を行なう、つまり、開先に
おける仮付溶接ビードの無い部位で計測を行ない、この
計測データによって溶接条件の設定を行なうため、仮付
溶接ビードの影響を受けず、しかも、裏当て材なしで
も、突き抜け等の欠陥の無い本溶接を常に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の仮付溶接部を有する隅肉溶接物の自動
溶接機の一実施例を示す説明図である。

【図２】作動のフローチャートである。

【図３】溶接開始点、溶接終了点および測定点とワーク
との関係を示す説明図である。

【図４】開先断面形状データから仮付溶接の有無判別の
仕方を説明するための図である。

【図５】開先断面形状データから溶接トーチの狙い位置
の決め方を説明するための図である。

【図６】開先断面形状が一定してい無いワークにおける
溶接条件の設定状態を説明するための図である。

【図７】従来のこの種溶接機の構成を示す説明図であ
る。

【図８】従来の溶接機にて得られる開先形状を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１１ …溶接ロボット １７ …ロボット制御装置 ２１ …データ処理装置 １５ …溶接トーチ １８，１９…計測装置 ２３ …ワーク ２７ …仮付溶接ビード

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 BB09 DA05 DF05 DF09 DG02 4E081 AA14 AA15 DA01 DA12 DA35 DA71 DA72 EA12 EA24 EA34 EA56 FA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隅肉溶接物に対し、本溶接を行なう前に
   溶接線に直交する方向の断面形状を計測し、得られた開
   先断面形状データから溶接トーチ狙い位置および溶接条
   件を設定して本溶接を行なう隅肉溶接方法において、開
   先形状計測位置が仮付溶接ビード上の位置であるかどう
   かを判別し、仮付溶接ビード上であるときには、予め定
   めた最大仮付ビード長および最小仮付ビード間隔に応じ
   て測定ラインを溶接線方向に一定量シフトさせて仮付溶
   接ビードの無い位置にて開先形状を計測し直し、該計測
   によって得られる開先断面形状データから設定される溶
   接トーチ狙い位置および溶接条件で本溶接を行なうこ
   と、を特徴とする仮付溶接部を有する隅肉溶接方法。
2. 【請求項２】 隅肉溶接物に対し、本溶接を行なう前に
   溶接線に直交する方向の断面形状を計測し、得られた開
   先断面形状データから溶接トーチ狙い位置および溶接条
   件を設定して本溶接を行なう隅肉溶接方法において、最
   大仮付溶接ビード長をＬｔmax 、最小仮付溶接ビード間
   隔をＬｐmin 、Ｌｔmax ＜Ｌｐmin としたとき、溶接ビ
   ードの長さＬｔをＬｔ≦Ｌｔmax 、仮付溶接ビードの間
   隔ＬｐをＬｐ≧Ｌｐmin で仮付溶接し、溶接線断面形状
   の前記計測データから測定点が仮付溶接ビード上の位置
   であるかどうかを判別し、仮付溶接ビード上であるとき
   には、測定ラインをＬｔmax ＜Ｌｓ＜（Ｌｐmin −Ｌｔ
   max ）のシフト量となるようにを溶接線方向に沿ってシ
   フトさせ、該シフト位置で開先形状を計測し直し、該計
   測によって得られる開先断面形状データから設定される
   溶接トーチ狙い位置および溶接条件で溶接を行なうこ
   と、を特徴とする仮付溶接部を有する隅肉溶接方法。
3. 【請求項３】 溶接トーチをもつ溶接ロボットと、ロボ
   ット制御装置と、溶接ロボットに支持され、隅肉溶接物
   の開先形状に関連する信号を出力する計測装置と、計測
   装置からの信号によって溶接トーチ狙い位置および溶接
   条件を設定し、これらの溶接トーチ狙い位置および溶接
   条件によってロボット制御装置および溶接ロボットに本
   溶接を行なわせるデータ処理装置とを具備している自動
   隅肉溶接機において、計測装置から得られた前記信号か
   ら仮付溶接ビードの有無を判定し、仮付溶接ビードが存
   在すると、溶接線に沿う計測装置の位置シフトを溶接ロ
   ボットに行なわせると共に、シフトされた測定点で前記
   計測を行ない、得られた信号から溶接トーチ狙い位置お
   よび溶接条件を決定して、前記本溶接を行なうデータ処
   理装置を具備していること、を特徴とする仮付溶接部を
   有する隅肉溶接物の自動溶接機。