JP2003053535A

JP2003053535A - タンデムアーク自動溶接システム

Info

Publication number: JP2003053535A
Application number: JP2001239595A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kobata; 茂木幡
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: JP4615779B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接線の始終端部に干渉部材が存在するワー
クであっても溶接線全長にわたって溶着量一定の良好な
溶接ビードを得ることができるタンデムアーク自動溶接
システムを提供すること。【解決手段】教示再生型溶接ロボットにトーチ１１を
搭載して、２つの電極１３，１４を溶接線方向に所定の
電極間距離を有して配置し、ガスシールド溶接法にてタ
ンデムアーク溶接を行う自動溶接システムにおいて、予
め、第１電極１３先行・第２電極１４後行のタンデム溶
接モード、第２電極１４先行・第１電極１３後行のタン
デム溶接モード、第１電極１３単独のシングル溶接モー
ド及び第２電極１４単独のシングル溶接モードのうちか
ら溶接順序に合わせて所要の溶接モードを選択する溶接
モード選択手段と、前記選択された溶接モードを選択順
に溶接中に切り替える溶接モード切替手段とを備えてい
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、教示再生型溶接ロ
ボットに２電極一体型トーチあるいは２つの単電極トー
チを搭載して、溶接ワイヤを消耗電極とする第１電極と
第２電極とをワークの溶接線方向に所定の電極間距離を
有して配置し、ガスシールド溶接法にてタンデムアーク
溶接を行うタンデムアーク自動溶接システムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械メーカーや、橋梁メーカーなど
の鋼の厚板溶接を行う分野では、さらに低コスト化を図
るために、高能率な溶接施工技術が強く求められてい
る。タンデムアーク溶接法は、このような要請に応える
ための溶接技術であり、溶接ワイヤを消耗電極とする先
行電極と後行電極とをワークの溶接線方向に所定の電極
間距離を有して配置し、各々の電極からガスシールドア
ークを発生させて溶接を行うものである。このタンデム
アーク溶接法は、単電極によるアーク溶接に比較して溶
着量（ワイヤ溶融量）が大幅に多く、高能率な溶接を可
能とするものである。

【０００３】ところで、教示再生型溶接ロボットを備え
た溶接システムでは、一般に、溶接ロボット１台に対し
て１つのトーチを搭載し、ロボット制御装置により溶接
電源１台を制御する構成となっている。このため、従来
のタンデムアーク自動溶接システムは図１２に示すよう
に構成されていた。

【０００４】図１２は教示再生型溶接ロボットを用いた
従来のタンデムアーク自動溶接システムの全体構成を示
す図である。同図に示すように、このタンデムアーク自
動溶接システムは、２電極一体型トーチ５１と、手首部
に該トーチ５１を取り付けた多関節の教示再生型溶接ロ
ボット５２と、２電極一体型トーチ５１に溶接ワイヤか
らなる先行電極５３を送給する先行電極用ワイヤ送給装
置５５と、該先行電極５３に給電を行う先行電極用溶接
電源５７と、２電極一体型トーチ５１に溶接ワイヤから
なる後行電極５４を送給する後行電極用ワイヤ送給装置
５６と、該後行電極５４に給電を行う後行電極用溶接電
源５８と、この後行電極用溶接電源５８に後行電極５４
の溶接電流設定値・溶接電圧設定値を設定し指令する溶
接条件設定ボックス（遠隔操作箱）６１と、ロボット制
御装置５９と、ティーチングボックス６０とから構成さ
れている。

【０００５】前記２電極一体型トーチ５１は、ジャケッ
トにより、先行電極用トーチ銃身と後行電極用トーチ銃
身とを溶接方向に所定間隔を隔てて配置しこれらを一体
に包囲して保持し、このジャケットの先端に共通の１つ
のシールドノズルを取り付けてなるものであり、シール
ドガスを溶接部に向かって噴出させるとともに、各ワイ
ヤ送給装置５５，５６から送られてくる各電極５３，５
４にそれぞれ通電してアークを発生させるようになって
いる。ロボット制御装置５９は、溶接ロボット５２の動
作制御、溶接電源専用ポート５９ａからの先行電極用溶
接電源５７へのアークオン・オフや溶接電流設定値・溶
接電圧設定値の指令、同じく溶接電源専用ポート５９ａ
からの後行電極用溶接電源５８へのアークオン・オフの
指令などを行うものである。また、ティーチングボック
ス６０は、教示の際にはワークの溶接線について溶接線
始点や溶接線終点などを教示してこれらの情報をロボッ
ト制御装置５９に入力したり、先行電極の溶接電流設定
値・溶接電圧設定値や、溶接速度などの溶接条件を設定
してロボット制御装置５９に入力したりするためのもの
である。

【０００６】このように構成されるタンデムアーク自動
溶接システムにおいては、溶接ロボット５２に２電極一
体型トーチ５１あるいは２つの単電極トーチを搭載して
タンデムアーク溶接を行うに際には、先行電極５３につ
いてはロボット制御装置５９の指令によりアークオン・
オフや溶接条件（溶接電流・溶接電圧）が制御され、一
方、後行電極５４についてはロボット制御装置５９から
の指令により単に先行電極５３と同時にアークオン・オ
フがなされ、溶接条件設定ボックス６１により溶接条件
が設定されるようになされている。そして、このように
２つの電極５３，５４の役目が先行用，後行用としてそ
れぞれ固定されているため、溶接方向を逆にする場合に
は、その溶接方向において先行電極５３が後行電極５４
より先行する位置になるようにトーチを機械的に１８０
°回転させて電極位置を反転させるようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のタン
デムアーク自動溶接システムでは、２つの電極の役目が
先行用，後行用としてそれぞれ固定されているため、溶
接方向を逆にする場合にはトーチを機械的に１８０°回
転させて電極位置を反転させる必要があった。このた
め、トーチケーブルがねじられて、ワイヤ（電極）送給
不良が発生し易く、また、溶接線に対するワイヤ先端の
ねらい位置のずれが発生し易く、溶接不良となることが
しばしば発生した。

【０００８】また、２つの電極が同時にアークオン、ま
た、同時にアークオフされるので、溶接線の始終端部に
おいて電極間距離に相当する部分では２つのアークによ
って溶接ビードが形成できず、溶接線全長にわたって溶
着量一定の溶接ビードが得られ難かった。

【０００９】そして厚板溶接を行う分野では、図１３に
その一例を示すように、溶接線ＷＬの始端部と終端部と
にトーチの通過を妨げる干渉部材（側板）Ｓ１，Ｓ２が
存在する構造のワークが相当多くあり、このようなワー
クについても、溶接線始点Ｐｓから溶接線終点Ｐｅまで
の溶接線全長にわたって溶着量一定の良好な溶接ビード
を得ることができるようにしたタンデムアーク自動溶接
システムが必要とされている。

【００１０】本発明はこのような事情の下になされたも
ので、本発明の目的は、教示再生型溶接ロボットを用い
てワークの溶接線をタンデムアーク溶接するに際し、従
来と違って、２つの電極の役目が固定されたものでなく
２つの電極に対して溶接方向に合わせて先行電極あるい
は後行電極としての役目を設定してその溶接条件を指令
することができて、溶接方向を逆にする場合でもトーチ
を機械的に１８０°回転させることなくタンデムアーク
溶接を行うことができ、また、溶接線の始端部と終端部
とに干渉部材が存在するワークであっても溶接線始点か
ら溶接線終点までの溶接線全長にわたって溶着量一定の
良好な溶接ビードを得ることができるようにしたタンデ
ムアーク自動溶接システムを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、教示
再生型溶接ロボットに２電極一体型トーチあるいは２つ
の単電極トーチを搭載して、溶接ワイヤを消耗電極とす
る第１電極と第２電極とをワークの溶接線方向に所定の
電極間距離を有して配置し、ガスシールド溶接法にてタ
ンデムアーク溶接を行う自動溶接システムにおいて、予
め、第１電極先行・第２電極後行の２つのアークによる
タンデム溶接モード、第２電極先行・第１電極後行の２
つのアークによるタンデム溶接モード、第１電極単独の
１つのアークによるシングル溶接モード及び第２電極単
独の１つのアークによるシングル溶接モードのうちから
溶接順序に合わせて所要の溶接モードを選択する溶接モ
ード選択手段と、前記選択された溶接モードを選択順に
溶接中に切り替える溶接モード切替手段とを備えている
ことを特徴とするタンデムアーク自動溶接システムであ
る。

【００１２】請求項２の発明は、前記請求項１記載のタ
ンデムアーク自動溶接システムにおいて、前記タンデム
溶接モードから前記シングル溶接モードに切り替わった
ときに消弧させた電極をチップ先端へ向かって所定長さ
引き戻す電極自動退避手段を備えていることを特徴とす
るものである。

【００１３】請求項３の発明は、前記請求項１又は２記
載のタンデムアーク自動溶接システムにおいて、前記第
１電極と前記第２電極がともに消弧して溶接を終了する
ときに該両電極について溶接ビードへの溶着の有無を検
知し、電極の溶着が発生したときには再生動作を一時停
止する指令を出力する電極溶着検知手段を備えているこ
とを特徴とするものである。

【００１４】請求項４の発明は、前記請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のタンデムアーク自動溶接システムに
おいて、前記第１電極又は前記第２電極によるタッチセ
ンシングを行う際に、タッチセンシングを行わない方の
電極をチップ先端へ向かって所定長さ引き戻し、しかる
後、タッチセンシングを行うタッチセンシング手段を備
えていることを特徴とするものである。

【００１５】請求項５の発明は、前記請求項１〜４のい
ずれか１項に記載のタンデムアーク自動溶接システムに
おいて、前記タンデム溶接モードの場合、前記第１電極
と前記第２電極のうちの先行電極となる電極の溶接電流
に基づいてアーク倣いを行うアーク倣い手段を備えてい
ることを特徴とするものである。

【００１６】本願請求項１の発明によるタンデムアーク
自動溶接システムによれば、溶接線が形成されたワーク
に応じて、溶接モード選択手段により、第１電極を先行
電極とするタンデム溶接モード（右行きタンデム溶接モ
ード）、第２電極を先行電極とするタンデム溶接モード
（左行きタンデム溶接モード）、第１電極単独のシング
ル溶接モード、第２電極単独のシングル溶接モードのう
ちから、所要の溶接モードを溶接順序に従って選択し、
溶接モード切替手段により、これらの選択された溶接モ
ードを選択順に溶接中に切り替えるようにしたので、第
１電極と第２電極との役目が固定されたものでなく、こ
れら２つの電極に対して溶接方向に合わせて先行電極あ
るいは後行電極としての役目を設定してその溶接条件を
指令することができて、溶接方向を逆にする場合でもト
ーチを機械的に１８０°回転させることなくタンデムア
ーク溶接を行うことができる。

【００１７】また、このように４つの溶接モードうちか
ら所要溶接モードを溶接順序に従って選択し、これらの
選択された溶接モードを選択順に溶接中に切り替えるよ
うにしたので、溶接方向と、溶接線の始端部と終端部に
おけるトーチに対する干渉部材の有無とに対応して、２
つのうち一方のタンデム溶接モードと、第１電極単独の
シングル溶接モード及び／又は第２電極単独のシングル
溶接モードとを組み合わせることにより、溶接線始点か
ら溶接線終点までの溶接線全長にわたって溶着量一定の
良好な溶接ビードを得ることができる（図４，図７参
照）。

【００１８】本願発明によるタンデムアーク自動溶接シ
ステムにおいては、２つの電極の電極間距離を例えば１
５ｍｍ程度に接近させており、タンデム溶接モードでは
各々発生させた２つのアークで１つの溶融プールを形成
させて溶接が行われる。このような溶接では、タンデム
溶接モードからシングル溶接モードに切り替わったと
き、タンデム溶接モードでの大きな溶融プールがアーク
力が半減することによって盛り上がるので、アークオフ
させた電極が溶融プール（溶接ビード）に溶着すること
を防止する必要がある。

【００１９】そこで、請求項２の発明によるタンデムア
ーク自動溶接システムによれば、電極自動退避手段によ
り、タンデム溶接モードからシングル溶接モードに切り
替わったときにアークオフさせた（消弧させた）電極
を、チップ先端へ向かって所定長さ引き戻すようにして
いるので、タンデム溶接モードからシングル溶接モード
への切り替え時におけるアークオフさせた電極の溶着
（ワイヤスティック）を防止することができる。

【００２０】また、請求項３の発明によるタンデムアー
ク自動溶接システムによれば、電極溶着検知手段によ
り、溶接終了後の第１電極と第２電極の溶着（ワイヤス
ティック）の有無を検知し、少なくともいずれか一方の
電極が溶着している場合には以後の再生動作を一時停止
する指令を出力するようにしたので、電極が溶着した状
態でトーチが移動されることがなく、このようなときに
発生するトーチ破損を防止することができる。

【００２１】溶接ロボットを用いる自動溶接システムで
は、溶接開始に先立ってワークごとにその溶接位置（溶
接線始点及び／又は溶接線終点）を検出して、予め教示
されているトーチ移動経路（教示溶接線）を補正するこ
とが行われている。タッチセンシングは、ワークの前記
溶接位置を検出するための公知技術であって、トーチの
チップ先端から電極（溶接ワイヤ）を所定長さ突き出さ
せ、該電極とワークとの間にセンシング電圧を印加し、
センシング開始位置からトーチをワークに向けて移動さ
せ、電極とワークとの接触による電圧低下に基づいて電
極のワークへの接触を検出する動作を所定順序で行うこ
とによってワークの溶接位置を検出するものである。と
ころが、２つの電極を用いる自動溶接システムでは、い
ずれか一方の電極によるタッチセンシングを行う際に、
水冷式の２電極一体型トーチを用いている場合、冷却水
によるリークに起因してセンシング電圧が両方の電極に
同時に印加されるため、タッチセンシングを行わない方
の電極がワークに接触することで誤検出を引き起こすこ
とになる。

【００２２】そこで、請求項４の発明によるタンデムア
ーク自動溶接システムによれば、タッチセンシング手段
により、第１電極又は第２電極によるタッチセンシング
を行う際に、タッチセンシングを行わない方の電極をチ
ップ先端へ向かって所定長さ引き戻し、しかる後、タッ
チセンシングを行うようにしたので、タッチセンシング
を行わない方の電極に起因する誤った位置情報の検出を
防止することができる。

【００２３】アーク倣いは、溶接時にアーク自身をセン
サとし、電極（溶接ワイヤ）を支持するトーチを溶接線
に倣わせるようにした公知技術であって、例えば、トー
チを溶接線と交差する左右方向にウィービングさせてそ
のとき流れる溶接電流を検出し、該溶接電流の変化に基
づいて溶接線に対するトーチの位置ずれを修正するよう
にしたものである。溶接ロボットを用いる自動溶接シス
テムにおけるアーク倣いは、アークを発生させてトーチ
を進行させながら、予め教示されているトーチ移動経路
（教示溶接線）と実際の溶接線との位置ずれを検出し、
この位置ずれを解消するように前記教示されたトーチ移
動経路を修正（補正）し、この修正したトーチ移動経路
にトーチを倣わせ、これによってトーチを実際の溶接線
に倣わせるようにしたものである。ここで、タンデムア
ーク溶接では、先行電極となる電極に流れる溶接電流波
形（溶接電流の変化）の方が後行電極に比べて開先形状
（溶接線の状態）を忠実に反映していることから、先行
電極となる電極の溶接電流検出してアーク倣いを行う必
要がある。

【００２４】そこで、請求項５記載のタンデムアーク自
動溶接システムによれば、アーク倣い手段により、タン
デム溶接モードの場合、先行電極となる電極の溶接電流
に基づいてアーク倣いを行うようにしたので、精度良く
溶接線の倣いを行うことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施
形態によるタンデムアーク自動溶接システムの全体構成
を示す図である。

【００２６】図１に示すように、このタンデムアーク自
動溶接システムは、２電極一体型トーチ１１と、手首部
に２電極一体型トーチ１１を取り付けた多関節（６軸）
の教示再生型溶接ロボット１２と、２電極一体型トーチ
１１に溶接ワイヤからなる第１電極１３を送給する第１
電極用ワイヤ送給装置１５と、該第１電極１３に給電を
行う第1電極用溶接電源１７と、２電極一体型トーチ１
１に溶接ワイヤからなる第２電極１４を送給する第２電
極用ワイヤ送給装置１６と、該第２電極１４に給電を行
う第２電極用溶接電源１８と、ロボット制御装置１９
と、ティーチングボックス２０とにより構成されてい
る。なお、第1電極用溶接電源１７には、タッチセンシ
ングを行う際に第１電極１３とワーク間にセンシング電
圧を印加するためのセンシング電源が内蔵されている。
同様に、第２電極用溶接電源１８には、第２電極１４と
ワーク間にセンシング電圧を印加するためのセンシング
電源が内蔵されている。

【００２７】ロボット制御装置１９は、溶接ロボット１
２の動作制御と、溶接電源１７，１８に対するアークオ
ン・オフや溶接電流設定値・溶接電圧設定値の指令、電
極自動退避処理、電極溶着検知処理、タッチセンシング
処理、及びアーク倣いなどの溶接制御とを行うものであ
る。

【００２８】ロボット制御装置１９は、ＣＰＵにより構
成される中央処理部（図示せず）と、中央処理部で実行
される各種制御プログラムが格納されたＲＯＭ及び教示
データなどが格納されるＲＡＭからなる記憶部（図示せ
ず）とを備えている。また、ロボット制御装置１９は、
溶接ロボット１２の各軸を駆動するための駆動制御回路
（図示せず）と、中央処理部により読み出される先行電
極用の溶接電流設定値・溶接電圧設定値の指令をタンデ
ム溶接制御部１９ｄに出力する溶接電源専用ポート１９
ａと、中央処理部から与えられる４つの溶接モード（第
１電極１３先行・第２電極１４後行によるタンデム溶接
モード、第２電極１４先行・第１電極１３後行によるタ
ンデム溶接モード、第１電極１３単独によるシングル溶
接モード及び第２電極１４単独によるシングル溶接モー
ド）の指令をタンデム溶接制御部１９ｄに出力する汎用
接点出力部１９ｂと、中央処理部により読み出される後
行電極用の溶接電流設定値・溶接電圧設定値の指令をタ
ンデム溶接制御部１９ｄに出力する汎用外部出力ポート
１９ｃと、タンデム溶接制御部１９ｄとを備えている。

【００２９】前記のタンデム溶接制御部１９ｄは、所定
の制御プログラムを実行するＣＰＵを有し、前記汎用接
点出力部１９ｂからの出力を監視して、溶接モードに対
応して、先行電極として設定された電極（第１電極１３
又は第２電極１４）に給電する溶接電源（第1電極用溶
接電源１７又は第２電極用溶接電源１８）に前記溶接電
源専用ポート１９ａからの指令を与えるとともに、後行
電極として設定された電極に給電する溶接電源（第1電
極用溶接電源１７又は第２電極用溶接電源１８）に前記
汎用外部出力ポート１９ｃからの指令を与え、また、同
じく汎用接点出力部１９ｂからの溶接モードの指令を監
視して、所定の溶接電源１７，１８に対して電極をチッ
プ先端へ向かって所定長さ引き戻す指令を与えるもので
ある。

【００３０】また、前記ティーチングボックス２０は、
教示の際に、ワークの溶接線について溶接線始点や溶接
線終点などの位置情報や、前記４つの溶接モードのうち
から溶接順序に合わせて選択した所要の溶接モード、ま
た、該選択した溶接モードにおける溶接条件などをロボ
ット制御装置１９に入力するためのものである。ティー
チングボックス２０は、予め、前記４つの溶接モードの
うちから溶接順序に合わせて所要の溶接モードを選択す
る溶接モード選択手段を構成している。

【００３１】次に、本実施形態のタンデムアーク自動溶
接システムによる溶接の制御について説明する。図２は
本発明の自動溶接システムによってタンデムアーク溶接
される鋼製のワークの一例であって、溶接線の始終端部
に干渉部材のないワークＷ１を示す図である。図３は図
２のワークにおいてティーチングボックス２０を用いて
行う教示手順を示すフローチャートである。図４は図３
に示す教示手順を説明するための図である。

【００３２】図３及び図４を参照しながら、前記ワーク
Ｗ１に対する教示の手順を説明する。なお、図４に示す
ように、同図における右側が第１電極１３、左側が第２
電極１４である。まず、２電極一体型トーチ１１を移動
して溶接線始点Ｐｓに第２電極１４先端を位置させて、
溶接線始点Ｐｓを教示する（ステップＳ１０１）ととも
に、溶接モードとして先行の第２電極１４単独によるシ
ングル溶接モードの指定とその溶接条件（溶接電流、溶
接電圧、溶接速度など）の設定を行い（ステップＳ１０
２）、さらにアークオン（溶接開始）命令コードの入力
を行う（ステップＳ１０３）。次いで、２電極一体型ト
ーチ１１を溶接方向に移動し、第２電極１４先端が溶接
線始点Ｐｓより電極間距離Ｄ移動した点Ｐ１を教示する
（ステップＳ１０４）とともに、溶接モードとして第２
電極１４先行・第１電極１３後行によるタンデム溶接モ
ードの指定とその溶接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接
速度など）の設定を行う（ステップＳ１０５）。

【００３３】そして次に、２電極一体型トーチ１１を溶
接方向に移動して溶接線終点Ｐｅに第２電極１４先端を
位置させて、溶接線終点Ｐｅを教示する（ステップＳ１
０６）とともに、後行の第１電極１３単独によるシング
ル溶接モードの指定とその溶接条件（溶接電流、溶接電
圧、溶接速度など）の設定を行う（ステップＳ１０
７）。次いで、２電極一体型トーチ１１をさらに移動し
て、後行の第１電極１３が溶接線終点Ｐｅに到達したと
きの第１電極１３先端位置を教示する（ステップＳ１０
８）とともに、アークオフ（溶接終了）命令コードの入
力を行う（ステップＳ１０９）。最後に、２電極一体型
トーチ１１を退避位置に移動して該退避点の教示を行う
（ステップＳ１１０）。

【００３４】このように、溶接線の始終端部に干渉部材
がないワークの場合は、前記のように教示を行い、２つ
の電極１３，１４に対して溶接方向に合わせて先行電極
あるいは後行電極としての役目を設定し、先行電極のア
ークオン・アークオフの位置と、後行電極のアークオン
・アークオフの位置とが同一になるように溶接を行うこ
とにより、従来と違って、溶接線始点Ｐｓから溶接線終
点Ｐｅまでの溶接線全長にわたって溶着量一定の良好な
溶接ビードを得ることができる。なお、前記のように教
示された情報を組み入れた溶接制御プログラムにより、
ティーチングボックス２０によって選択された溶接モー
ドを選択順に溶接中に切り替える溶接モード切替手段が
実現されている。

【００３５】図５は本発明の自動溶接システムによって
タンデムアーク溶接される鋼製のワークの一例であっ
て、溶接線の始端部と終端部に干渉部材（側板）が存在
するワークＷ２を示す図である。図６は図５のワークに
おいてティーチングボックス２０を用いて行う教示手順
を示すフローチャートである。図７は図６に示す教示手
順を説明するための図である。

【００３６】図６及び図７を参照しながら、前記ワーク
Ｗ２に対する教示の手順を説明する。なお、図７に示す
ように、同図における右側が第１電極１３、左側が第２
電極１４である（図４と同じ）。まず、２電極一体型ト
ーチ１１を移動して始端処理開始点Ｐ１に第２電極１４
先端を位置させて、該始端処理開始点Ｐ１を教示する
（ステップＳ２０１）とともに、溶接モードとして第２
電極１４単独によるシングル溶接モードの指定とその溶
接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接速度など）の設定を
行い（ステップＳ２０２）、さらにアークオン（溶接開
始）命令コードの入力を行う（ステップＳ２０３）。

【００３７】次いで、２電極一体型トーチ１１を移動
し、溶接線始点Ｐｓに第２電極１４先端を位置させて、
該溶接線始点Ｐｓを教示する（ステップＳ２０４）。こ
の場合、干渉部材に２電極一体型トーチ１１が接触しな
いようにすべく第２電極１４のトーチ角度を前進角とし
た状態で教示を行い、このトーチ角度についても教示デ
ータとして入力する。しかる後、トーチ移動方向を反転
して溶接方向に移動し、タンデム溶接開始点Ｐ２に第１
電極１３先端を位置させて、該タンデム溶接開始点Ｐ２
を教示する（ステップＳ２０５）とともに、第１電極１
３先行・第２電極１４後行によるタンデム溶接モードの
指定とその溶接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接速度な
ど）の設定を行う（ステップＳ２０６）。この場合、溶
接線上におけるこのタンデム溶接開始点Ｐ２と前記始端
処理開始点Ｐ１は、始端処理溶接部とタンデム溶接部と
での溶接ビード高さ（溶着高さ）を同じにする点から、
溶接線始点Ｐｓからの距離が同じ位置に設定することが
よい。また、このタンデム溶接開始点Ｐ２では第２電極
１４のトーチ角度はタンデム溶接時トーチ角度に戻され
る。

【００３８】そして次に、タンデム溶接終了点Ｐ３に第
２電極１４先端を位置させて、該タンデム溶接終了点Ｐ
３を教示する（ステップＳ２０７）とともに、溶接モー
ドとして第１電極１３単独によるシングル溶接モードの
指定とその溶接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接速度な
ど）の設定を行う（ステップＳ２０８）。しかる後、溶
接線終点Ｐｅに第１電極１３先端を位置させて、該溶接
線終点Ｐｅを教示する（ステップＳ２０９）。この場
合、干渉部材に２電極一体型トーチ１１が接触しないよ
うにすべく第１電極１３のトーチ角度を前進角とした状
態で教示を行い、このトーチ角度についても教示データ
として入力する。次に、トーチ移動方向を反転して終端
処理終了点Ｐ４に第１電極１３先端を位置させて、該終
端処理終了点Ｐ４を教示する（ステップＳ２１０）とと
もに、アークオフ（溶接終了）命令コードの入力を行う
（ステップＳ２１１）。この場合、この終端処理終了点
Ｐ４と前記タンデム溶接終了点Ｐ３は、終端処理溶接部
とタンデム溶接部とでの溶接ビード高さ（溶着高さ）を
同じにする点から、溶接線終点Ｐｅからの距離が同じ位
置に設定することがよい。最後に、２電極一体型トーチ
１１を退避位置に移動して該退避点の教示を行う（ステ
ップＳ２１２）。

【００３９】このように、溶接線の始端部と終端部に干
渉部材が存在するワークの場合は、前記のように教示を
行い、２つの電極１３，１４に対して溶接方向に合わせ
て先行電極あるいは後行電極としての役目を設定し、溶
接線の始端部において２電極一体型トーチ１１を往復走
行させて該始端部に近い方の第２電極１４によるシング
ル溶接を行い、次いでこのシングル溶接を切り替えて本
溶接部分では２つの電極１３，１４によるタンデム溶接
を行い、しかる後、このタンデム溶接を切り替えて溶接
線の終端部においてトーチ１１を往復走行させて該終端
部に近い方の第１電極１３によるシングル溶接を行うこ
とにより、溶接線始点Ｐｓから溶接線終点Ｐｅまでの溶
接線全長にわたって溶着量一定の良好な溶接ビードを得
ることができる。

【００４０】図８は図１のタンデムアーク自動溶接シス
テムにおける電極自動退避処理を示すフローチャートで
ある。

【００４１】電極自動退避処理について説明すると、溶
接モード監視ループから出発し、再生動作中において、
タンデム溶接モードからシングル溶接モードに切り替わ
った否かを判断する（ステップＳ３０１）。シングル溶
接モードに切り替わった場合は、アークオフさせた電極
（第１電極１３又は第２電極１４）の溶接電源に対して
該電極を逆インチングしてチップ先端へ向かって引き戻
す指令を与えて、該電極の突出し長さを溶接時の設定突
出し長さ（例えば、径１．２ｍｍφの電極では２５ｍ
ｍ）の約半分の長さにする（ステップＳ３０２）。

【００４２】これがこのタンデムアーク自動溶接システ
ムに備えられている電極自動退避機能であり、タンデム
溶接制御部１９ｄにて実行されるようになっている。こ
のような電極自動退避機能を備えているので、タンデム
溶接モードからシングル溶接モードへの切り替え時にお
けるアークオフさせた電極の溶着（ワイヤスティック）
を防止することができる。

【００４３】図９は図１のタンデムアーク自動溶接シス
テムにおける電極溶着検知処理を示すフローチャートで
ある。

【００４４】電極溶着検知処理について説明すると、ス
ティック（溶着）チェックループから出発し、再生動作
中において、第１電極１３と第２電極１４がともにアー
クオフしたか否かを判断する（ステップＳ４０１）。両
電極１３，１４ともアークオフしたときは、各電極１
３，１４について電極とワーク間電圧を検出することに
より溶着の有無を調べ（ステップＳ４０２）、少なくと
もいずれか一方の電極が溶着しているか否かを判断する
（ステップＳ４０３）。少なくともいずれか一方の電極
の溶着が発生している場合には、以後の再生動作を一時
停止する指令を出力する（ステップＳ４０４）。

【００４５】これがこのタンデムアーク自動溶接システ
ムに備えられている電極溶着検知機能であり、タンデム
溶接制御部１９ｄにて実行されるようになっている。こ
のような電極溶着検知機能を備えているので、溶接終了
後において電極１３，１４が溶着した状態でトーチが移
動されることがなく、よってトーチ破損を防止すること
ができる。

【００４６】図１０は図１のタンデムアーク自動溶接シ
ステムにおけるタッチセンシング処理を示すフローチャ
ートである。

【００４７】タッチセンシング機能について説明する
と、再生動作中のタッチセンシングループから出発し、
まず、第１電極１３でタッチセンシングを行うか否かを
判断する（ステップＳ５０１）。第１電極１３によるタ
ッチセンシングを行う場合（ステップＳ５０１でＹＥ
Ｓ）には、タッチセンシングを行わない方の第２電極１
４をチップ先端へ向かって所定長さ引き戻し（該電極の
突出し長さを溶接時の設定突出し長さの約半分の長さに
する）、しかる後に、第１電極１３によるタッチセンシ
ングを行う（ステップＳ５０２）。一方、ステップＳ５
０１でＮＯの場合はステップＳ５０３に進み、ここで第
２電極１４でタッチセンシングを行うか否かを判断す
る。第２電極１４によるタッチセンシングを行う場合
（ステップＳ５０３でＹＥＳ）には、タッチセンシング
を行わない方の第１電極１３をチップ先端へ向かって所
定長さ引き戻し（該電極の突出し長さを溶接時の設定突
出し長さの約半分の長さにする）、しかる後に、第２電
極１４によるタッチセンシングを行う（ステップＳ５０
４）。

【００４８】これがこのタンデムアーク自動溶接システ
ムに備えられているタッチセンシング機能であり、タン
デム溶接制御部１９ｄ及び前記中央処理部にて実行され
るようになっている。このようなタッチセンシング機能
を備えているので、タッチセンシングを行わない方の電
極に起因する誤った位置情報の検出を防止することがで
きる。

【００４９】図１１は図１のタンデムアーク自動溶接シ
ステムにおけるアーク倣い処理を示すフローチャートで
ある。

【００５０】アーク倣い処理について説明すると、再生
動作中のアーク倣い監視ループから出発し、まず、先行
電極が第１電極１３でアーク倣いを行うか否かを判断す
る（ステップＳ６０１）。第１電極１３によるアーク倣
いを行う場合には（ステップＳ６０１でＹＥＳ）、第１
電極１３の溶接電流を検出し、該溶接電流に基づいてア
ーク倣いを行う（ステップＳ６０２）。一方、ステップ
Ｓ６０１でＮＯの場合はステップＳ６０３に進み、ここ
で先行電極が第２電極１４でアーク倣いを行うか否かを
判断する。第２電極１４によるアーク倣いを行う場合に
は（ステップＳ６０３でＹＥＳ）、第２電極１４の溶接
電流を検出し、該溶接電流に基づいてアーク倣いを行う
（ステップＳ６０４）。

【００５１】これがこのタンデムアーク自動溶接システ
ムに備えられているアーク倣い機能であり、タンデム溶
接制御部１９ｄ及び前記中央処理部にて実行されるよう
になっている。このようなアーク倣い機能を備えている
ので、精度良く溶接線の倣いを行うことができる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
るタンデムアーク自動溶接システムによると、教示再生
型溶接ロボットを用いてワークの溶接線をタンデムアー
ク溶接するに際し、従来と違って、２つの電極の役目が
固定されたものでなく２つの電極に対して溶接方向に合
わせて先行電極あるいは後行電極としての役目を設定し
てその溶接条件を指令することができ、溶接方向を逆に
する場合でもトーチを機械的に１８０°回転させなくて
すむのでトーチケーブルのねじれに起因する溶接不良が
ないタンデムアーク溶接を行うことができ、また、溶接
線の始端部と終端部とに干渉部材が存在するワークであ
っても溶接線始点から溶接線終点までの溶接線全長にわ
たって溶着量一定の良好な溶接ビードを得ることができ
て、溶接残しや、手直しが発生せず、生産性の向上を図
ることができる。

【００５３】請求項２の発明によるタンデムアーク自動
溶接システムによると、タンデム溶接モードからシング
ル溶接モードに切り替わったときにアークオフさせた電
極をチップ先端へ向かって所定長さ引き戻すようにした
電極自動退避手段を備えているので、タンデム溶接モー
ドからシングル溶接モードへの切り替え時におけるアー
クオフさせた電極の溶着を防止することができる。

【００５４】請求項３の発明によるタンデムアーク自動
溶接システムによると、溶接終了後の第１電極と第２電
極の溶着の有無を検知し、少なくともいずれか一方の電
極が溶着している場合には以後の再生動作を一時停止す
る指令を出力するようにした電極溶着検知手段を備えて
いるので、電極の溶着が発生した状態でトーチが移動さ
れることがなく、トーチの破損を防止することができ
る。

【００５５】請求項４の発明によるタンデムアーク自動
溶接システムによると、第１電極又は第２電極によるタ
ッチセンシングを行う際に、タッチセンシングを行わな
い方の電極をチップ先端へ向かって所定長さ引き戻し、
しかる後、タッチセンシングを行うようにしたタッチセ
ンシング手段を備えているので、タッチセンシングを行
わない方の電極に起因する誤った位置情報の検出を防止
することができる。

【００５６】請求項５の発明によるタンデムアーク自動
溶接システムによると、タンデム溶接モードでは先行電
極となる電極の溶接電流に基づいてアーク倣いを行うよ
うにしたアーク倣い手段を備えているので、精度良く溶
接線の倣いを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるタンデムアーク自動
溶接システムの全体構成を示す図である。

【図２】本発明の自動溶接システムによってタンデムア
ーク溶接されるワークの一例であって、溶接線の始終端
部に干渉部材のないワークを示す図である。

【図３】図２のワークにおいてティーチングボックスを
用いて行う教示手順を示すフローチャートである。

【図４】図３に示す教示手順を説明するための図であ
る。

【図５】本発明の自動溶接システムによってタンデムア
ーク溶接されるワークの一例であって、溶接線の始端部
と終端部に干渉部材（側板）が存在するワークを示す図
である。

【図６】図５のワークにおいてティーチングボックスを
用いて行う教示手順を示すフローチャートである。

【図７】図６に示す教示手順を説明するための図であ
る。

【図８】図１のタンデムアーク自動溶接システムにおけ
る電極自動退避処理を示すフローチャートである。

【図９】図１のタンデムアーク自動溶接システムにおけ
る電極溶着検知処理を示すフローチャートである。

【図１０】図１のタンデムアーク自動溶接システムにお
けるタッチセンシング処理を示すフローチャートであ
る。

【図１１】図１のタンデムアーク自動溶接システムにお
けるアーク倣い処理を示すフローチャートである。

【図１２】教示再生型溶接ロボットを用いた従来のタン
デムアーク自動溶接システムの全体構成を示す図であ
る。

【図１３】溶接線の始端部と終端部とに干渉部材が存在
するワークの一例を示す図である。

【符号の説明】

１１…２電極一体型トーチ１２…教示再生型溶接ロボ
ット１３…第１電極１４…第２電極１５…第１電極
用ワイヤ送給装置１６…第２電極用ワイヤ送給装置
１７…第1電極用溶接電源１８…第２電極用溶接電源
１９…ロボット制御装置１９ａ…溶接電源専用ポー
ト１９ｂ…汎用接点出力部１９ｃ…汎用外部出力ポ
ート１９ｄ…タンデム溶接制御部２０…ティーチン
グボックスＷ１，Ｗ２…ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 9/127 Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０７Ｚ 9/173 9/173 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】教示再生型溶接ロボットに２電極一体型
トーチあるいは２つの単電極トーチを搭載して、溶接ワ
イヤを消耗電極とする第１電極と第２電極とをワークの
溶接線方向に所定の電極間距離を有して配置し、ガスシ
ールド溶接法にてタンデムアーク溶接を行う自動溶接シ
ステムにおいて、予め、第１電極先行・第２電極後行の
２つのアークによるタンデム溶接モード、第２電極先行
・第１電極後行の２つのアークによるタンデム溶接モー
ド、第１電極単独の１つのアークによるシングル溶接モ
ード及び第２電極単独の１つのアークによるシングル溶
接モードのうちから溶接順序に合わせて所要の溶接モー
ドを選択する溶接モード選択手段と、前記選択された溶
接モードを選択順に溶接中に切り替える溶接モード切替
手段とを備えていることを特徴とするタンデムアーク自
動溶接システム。
【請求項２】請求項１記載のタンデムアーク自動溶接
システムにおいて、前記タンデム溶接モードから前記シ
ングル溶接モードに切り替わったときに消弧させた電極
をチップ先端へ向かって所定長さ引き戻す電極自動退避
手段を備えていることを特徴とするタンデムアーク自動
溶接システム。
【請求項３】請求項１又は２記載のタンデムアーク自
動溶接システムにおいて、前記第１電極と前記第２電極
がともに消弧して溶接を終了するときに該両電極につい
て溶接ビードへの溶着の有無を検知し、電極の溶着が発
生したときには再生動作を一時停止する指令を出力する
電極溶着検知手段を備えていることを特徴とするタンデ
ムアーク自動溶接システム。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のタ
ンデムアーク自動溶接システムにおいて、前記第１電極
又は前記第２電極によるタッチセンシングを行う際に、
タッチセンシングを行わない方の電極をチップ先端へ向
かって所定長さ引き戻し、しかる後、タッチセンシング
を行うタッチセンシング手段を備えていることを特徴と
するタンデムアーク自動溶接システム。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のタ
ンデムアーク自動溶接システムにおいて、前記タンデム
溶接モードの場合、前記第１電極と前記第２電極のうち
の先行電極となる電極の溶接電流に基づいてアーク倣い
を行うアーク倣い手段を備えていることを特徴とするタ
ンデムアーク自動溶接システム。