JP2001212671A - 自動機用溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ワイヤーの制御を溶接電流による制御と
独立して行うことにより、きめ細かな溶接を実現する。 【解決手段】 溶着金属送給制御装置の入力として、少
なくともロボット制御装置の出力を接続し、溶接電源の
溶接電流とは独立して溶着金属送給装置を駆動できるよ
うになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ツール、例え
ば溶接トーチを自動機、例えばロボットで移動制御し溶
接を行う自動機用溶接機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のロボット等自動機での溶接は、手
で行なう溶接と基本的に同一の溶接電源の制御であっ
た。ロボットの役割は、ワークに対する溶接トーチの相
対位置を如何に正確に保持するかということであり、手
作業に比べて速い速度でトーチを正確に動作させること
である。溶接から見れば、繰り返し動作に対する正確さ
が重要である。そして、手作業に比べ、自動機での溶接
が高速溶接可能なのは、高速になるほどワークとトーチ
の位置のばらつきに対する許容度が少なくなるので、人
手による溶接中のトーチの把持と移動が難しくなるが、
機械であれば実現が容易であることによる。

【０００３】また、溶接中は溶接ワイヤ及びロウ材であ
るフィラーなどの溶着金属の送給量が、主として溶接電
流で定められ、溶接開始時と終了時を除けば一定量を送
ることが求められていた。

【０００４】電極部の電圧はアーク電圧と電極抵抗で定
まるので、電極に与えられる熱量は電流で制御される。
発生した熱量で溶着金属を溶融させるのであるから、電
流に対し溶着金属の送給量が定まる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発生した熱
量が溶着金属の溶融に常に一定割合で使用されていれば
問題ないが、溶接ヶ所にギャップがある場合、また板の
厚さのアンバランス、大きな開先で開先位置によって熱
の吸収が均一でない場合などや、または冶金的に熱を開
先位置によって積極的に変化させたい場合などがあり、
このような場合、発生させる熱量に対し溶着金属の送給
量を変化させてより高品位の溶接を実現させることが望
まれていたが、上述したように送給量の制御を行なって
いなかった。

【０００６】本発明は溶接中の溶接条件に溶着金属量を
加え、これを溶接電流、溶接電圧と共に適正な値に制御
できる自動機用溶接機を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の本発明は、溶接ツールを移動させる自
動機と、前記自動機の動作を制御する制御装置と、前記
溶接ツールへ接続された溶接電源と、前記溶接ツールま
たはその近傍へ溶着金属を送給する溶着金属送給部と、
前記溶着金属送給部の動作を制御する溶着金属送給制御
装置を備え、前記制御装置と前記溶着金属送給制御装置
を接続し、制御装置から溶着金属送給にかかる制御信号
を溶着金属送給制御装置へ出力する自動機用溶接機であ
る。

【０００８】請求項２記載の本発明は、溶接電源と溶着
金属送給制御装置を接続し、溶接電源から溶着金属送給
にかかる制御信号を溶着金属送給制御装置へ出力する請
求項１記載の自動機用溶接機である。

【０００９】請求項３記載の本発明は、溶着金属送給制
御装置を溶接電源の内部に配置した請求項１または２記
載の自動機用溶接機である。

【００１０】請求項４記載の本発明は、溶着金属送給に
かかる制御信号として、溶着金属の送給速度と送給量に
対応した信号が溶着金属送給制御装置へ出力される請求
項１から３の何れかに記載の自動機用溶接機である。

【００１１】請求項５記載の本発明は、制御装置の制御
命令として、溶接電源制御命令と、溶着金属送給制御命
令を有し、前記溶着金属送給制御命令は溶接電源制御命
令とは独立して記録及び動作させる請求項１から４の何
れかに記載の自動機用溶接機である。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記構成により、溶接対象物であ
る溶接ワークの形状や溶接ヶ所と溶接ツールの位置関係
等これらの状況に対応して動作プログラムを入力されて
いる制御装置から溶着金属送給制御装置に信号を出力す
るので、高品位な溶接を行うための溶着金属の送給が行
える。

【００１３】さらに、溶接電源からの溶接電流や溶接電
圧の情報を加えた溶着金属の送給制御を行うことによ
り、より一層、溶接の品位を上げることができる。

【００１４】（実施の形態）以下、本発明の実施の形態
例について説明する。

【００１５】なお、以下に述べる例では消耗電極式の自
動機用溶接機について説明するが例えば非消耗電極式の
もの等他の方式の溶接機に適用が可能である。

【００１６】図１は溶着金属送給装置を示す。１１が送
給部本体である。１２は溶着金属を保持する部分であ
る。１３は溶着金属である溶接ワイヤーのスプールであ
る。１４は溶接ワイヤーを送る送給モーターである。１
６はスプールより供給される溶接ワイヤーである。１５
は溶接ワイヤーを駆動する部分でモーター１４の回転力
をワイヤーの送給動力に変換する。１７は溶接ワイヤー
で図示されてない溶接トーチへ送られる。１８は電極に
溶接電流と電圧を供給するトーチケーブルである。１９
は送給モーターの駆動ケーブルである。モーター１４が
サーボモーターの場合はエンコーダ信号線が駆動ケーブ
ル１９に含まれる。

【００１７】図２は参考例を示す。２１は図１で説明し
た溶着金属送給装置である。２２は溶着金属送給制御装
置で、２３は溶接電源である。２６は溶接電源から与え
られる送給モータ速度信号である。２８はロボットから
電源に与えられる信号ケーブルである。

【００１８】図３は本発明の実施例である。本例では自
動機としてロボットを用いた例を説明する。３１は溶接
電源、３２は溶着金属送給制御装置、３３はロボット制
御装置である。ロボット制御装置３３より溶接電源３１
に制御ケーブル３４が、溶着金属送給制御装置３２に制
御ケーブル３５が接続される。溶接電源３１と溶着金属
送給制御装置３２とを結ぶ制御ケーブル３６は溶接電源
３１、ロボット制御装置３３、溶着金属送給制御装置３
２の具体制御方式で必要である場合と不要である場合に
分かれる。

【００１９】ロボット制御装置３３が積極的に溶接電源
３１を制御する場合は制御ケーブル３６は不要である
が、逐一、溶接電源３１を制御しない場合は制御ケーブ
ル３６は必要である。即ち溶接電流に対応した送給モー
ター回転量は制御ケーブル３６で指示され、ロボット制
御装置３３が制御ケーブル３５で微調整を行う。

【００２０】非溶接中であれば、ロボット制御装置３３
が直接制御ケーブル３５により溶着金属送給制御装置３
２に送給モーター制御量を指示する。

【００２１】送給モーターにサーボモーターを使用した
場合は、回転量だけでなく回転角度を制御することが可
能になる回転角度を制御することで溶接ワイヤーの突き
出し量及び引き込み量が分かる。

【００２２】これによりワイヤーアース方による接触セ
ンサーの高精度化と高速化が図れる。即ちワイヤーを送
り出し、ワークとの接触が検出されればワイヤーの送給
を停止する。ロボットの腕が移動する従来の方式とワイ
ヤーが動作する場合を比べると、明らかに慣性の大きさ
が異なるので、ワイヤーの移動量を用いる方が高速送り
が可能であり、また停止時の停止誤差も小さい。

【００２３】図４は溶接ロボットシステムへ用いた本発
明の実施例である。４１はロボット本体、本実施例では
溶接電源３１は溶着金属送給制御装置を内蔵している。
４２は溶接トーチでロボットの手首に把持されている。
４３はロボットケーブルでロボット本体とロボット制御
装置を接続する。本例の要点は溶接電源３１に内蔵され
ているが、このことにより、ユニットの点数及びケーブ
ル数が少なくなる図５を用いて、次に制御の方法につい
て述べる。この図にはロボット動作命令と溶接電源制御
命令と溶着金属送給制御命令の代表例を示す。「ＭＯＶ
Ｅ Ｐ１」は「ロボットが記憶している位置Ｐ１へ行
け」という命令であり、「ＭＯＶＥＬ」はロボットが把
持しているトーチ先端が直線で動作せよという命令であ
る。ＭＳＰＤはトーチ先端の移動速度を指定する命令で
あり、ＷＡＩＴは指定の数値の間、トーチ先端の移動を
待てという命令である。つまりロボット動作命令とは、
ロボットに把持された溶接トーチ先端の運動を指示する
ものである。

【００２４】ＡＭＰは溶接電流を指定された数値になる
ように指示する命令であり、ＶＯＬＴは電圧指示命令で
ある。ＧＡＳはシールドガスのオン、オフを指示する命
令で、ＡＲＣは溶接トーチに電流と電圧を加えるか除去
するかを指示する命令である。つまり、溶接電源を動作
させるための命令群である。

【００２５】ＦＳＰＤは溶接ワイヤーの送り量を指示す
る命令であり、ＦＳＰＤＲは溶接ワイヤーの送り量を指
定された数値の割合だけ変化させるものである。ＦＳＰ
Ｄはロボット制御装置が直接溶接電源をきめ細かく制御
する場合に必要である。ＦＳＴＰは溶接ワイヤーの送給
を停止する命令、ＦＳＴＲＴは溶接ワイヤーの送給を開
始する命令である。ＦＷＶＲは送給量を間欠的に変化さ
せる命令である。これにより溶接ビード外観に模様を付
けることが出来る。「ＦＷＶＲ ＋１０ １．５−１０
１．０」は「指示されている電流を１０％上げて１．
５秒間維持し、次に１０％下げて１．０秒間維持しこれ
を繰り返す」という命令である。即ち送給モーターを制
御する命令群である。ここでの要点は溶接電源制御命令
と溶着金属送給制御命令が独立して使用可能ということ
である。この効果を図６で示す。

【００２６】図６の命令を順に説明する。トーチ先端の
速度を３０（ｍ／分）にて、位置Ｐ１に移動せよ。シー
ルドガスを出せ。電流は３５０Ａで電圧は２５．０Ｖと
せよ。トーチ先端移動速度は１．０ｍ／分とせよ。０．
５秒待って溶接を開始せよ。Ｐ２の位置へトーチ先端を
直線で移動せよ。溶接電流を３５０Ａとせよ。Ｐ３の位
置へ移動せよ。ワイヤー送給量を１０％上げて１．５秒
間維持して、ワイヤー送給量を１０％下げて１秒間維持
する動作を繰り返せ。という命令である。明らかに分か
るようにＦＷＶＲを有効にした区間だけ、溶接ビードに
うろこ模様が残る。これは通常の溶接条件、即ち電流、
電圧、速度と独立した動作である。

【００２７】図６では溶着量を交互に変化させてうろこ
模様を作る例を示したが、もちろん交互に変化させない
ことも可能である。溶接開先にギャップがあり、熱量は
多くしたくないが、溶着金属量は少し増やしたいという
ような場合、入熱を変えずに送給量を変えることが可能
になる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば溶着金属送給量を、従来
の溶接条件とは独立に制御できる。

【００２９】これにより溶接電極で発生し、溶接母材と
溶着金属へ供給する入熱に対し、溶着金属量を独立に変
化させることが可能になり、ワーク形状に対し高品質の
溶接を提供できる。

【００３０】また溶接ワイヤーの移動量を直接制御でき
るので、ロボットを動作させるより高速で高精度なワイ
ヤーアース方接触検出センサーが構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶着金属送給装置の構成図

【図２】溶接電源と溶着金属送給装置の構成図

【図３】本発明の実施の形態例における溶接電源と溶着
金属送給装置の構成図

【図４】本発明の実施の形態例におけるロボット溶接シ
ステムの構成図

【図５】図４におけるロボット溶接システムでの各種命
令例を説明した図

【図６】図４におけるロボット溶接システムでの命令例
を説明した図

【符号の説明】

１１ 送給部本体 １４ 送給モーター １７ 溶接ワイヤー １８ トーチケーブル １９ 駆動ケーブル ２１ 溶着金属送給装置 ２２ 溶着金属送給制御装置 ２３ 溶接電源 ２４ 溶接ワイヤー ２６ 送給モーター速度信号 ２８ 信号ケーブル ３１ 溶接電源 ３２ 溶着金属送給制御装置 ３３ ロボット制御装置 ３４ 制御ケーブル ３５ 制御ケーブル ３６ 制御ケーブル ４１ ロボット ４２ 溶接トーチ ４３ ロボットケーブル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ツールを移動させる自動機と、前記
   自動機の動作を制御する制御装置と、前記溶接ツールへ
   接続された溶接電源と、前記溶接ツールまたはその近傍
   へ溶着金属を送給する溶着金属送給部と、前記溶着金属
   送給部の動作を制御する溶着金属送給制御装置を備え、
   前記制御装置と前記溶着金属送給制御装置を接続し、制
   御装置から溶着金属送給にかかる制御信号を溶着金属送
   給制御装置へ出力する自動機用溶接機。
2. 【請求項２】 溶接電源と溶着金属送給制御装置を接続
   し、溶接金属から溶着金属送給にかかる制御信号を溶着
   金属送給制御装置へ出力する請求項１記載の自動機用溶
   接機。
3. 【請求項３】 溶着金属送給制御装置を溶接電源の内部
   に配置した請求項１または２記載の自動機用溶接機。
4. 【請求項４】 溶着金属送給にかかる制御信号として、
   溶着金属の送給速度と送給量に対応した信号が溶着金属
   送給制御装置へ出力される請求項１から３の何れかに記
   載の自動機用溶接機。
5. 【請求項５】 制御装置の制御命令として、溶接電源制
   御命令と、溶着金属送給制御命令を有し、前記溶着金属
   送給制御命令は溶接電源制御命令とは独立して記録及び
   動作させる請求項１から４の何れかに記載の自動機用溶
   接機。