JP2003200263A - Method for automatically operating welding robot - Google Patents

Method for automatically operating welding robot

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JP2003200263A
JP2003200263A JP2001397322A JP2001397322A JP2003200263A JP 2003200263 A JP2003200263 A JP 2003200263A JP 2001397322 A JP2001397322 A JP 2001397322A JP 2001397322 A JP2001397322 A JP 2001397322A JP 2003200263 A JP2003200263 A JP 2003200263A
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welding
joint
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weld joint
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健次 定廣
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method or automatically operating a welding robot by which the formation of a weld joint with a welding defect is preliminarily prevented. <P>SOLUTION: The method for automatically operating the welding robot includes a step for inputting data of the shape of groove of a weld joint 5 of at least two points in the longitudinal direction of welding Y, a step for calculating the tilt of the weld joint in the longitudinal direction of welding Y from the data of the shape of the groove of the weld joint 5, a step for performing a welding under an appropriate welding condition calculated from the data of the shape of the groove when the calculated tilt of the weld joint is within an allowable range, and a step for shifting the welding to a next weld joint when the tilt of the weld joint is out of the allowable range. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、溶接不良となる溶
接継手の形成を未然に防ぐ溶接ロボットの自動運転方法
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、溶接継手の所定箇所(溶接開始・
終了位置)で開先形状データをタッチセンサー機能によ
り取込み、この取込んだ両開先形状データから開先断面
積を演算し、この演算した開先断面積から溶接パス数を
演算すると共に、各溶接パスの開先断面積に相当する溶
接条件を演算する溶接ロボットが知られている(特開平
09−10939号公報)。 【0003】この従来技術では、溶接継手の開先断面積
の変動に応じて最適な溶接パス数を演算すると共に、各
溶接パス毎の最適な溶接条件を演算して溶接実行するこ
とにより、高品質な溶接継手を形成できる。 【0004】 【発明の解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、ワーク組立て誤差やワーク取付誤差等により
溶接継手が溶接長手方向に傾斜している場合、上り下り
溶接となって溶接ビートが偏肉して溶込不足等の溶接不
良が発生するという問題がある。 【0005】そこで、本発明は、溶接不良となる溶接継
手の形成を未然に防ぐ溶接ロボットの自動運転方法を提
供することを目的とするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
1は、溶接長手方向に少なくとも2個所の溶接継手の開
先形状データを取込み、これらの溶接継手の開先形状デ
ータから溶接長手方向の溶接継手の傾きを演算し、この
演算した溶接継手の傾きが許容範囲内であれば、前記開
先形状データから演算した適正な溶接条件で溶接を実行
し、前記溶接継手の傾きが許容範囲外であれば、次の溶
接継手に移行することを特徴としている。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図1乃至図3に基づいて説明する。本発明の実施の形態
に係わる自動運転方法を実施する溶接ロボットは、図1
に示すように、ロボット本体1と、溶接電源2と、ロボ
ット制御装置10とからなっている。 【0008】ロボット本体1は、例えば、6軸の垂直多
関節型のもので、図示省略の各アーム(以下、「各アー
ム」と略する。)を揺動等させる図示省略の直流モータ
と位置検出器が設けられているとともに、図示省略の手
首部先端(以下、「手首部先端」と略する。)に溶接ト
ーチ3が設けられている。また、ロボット本体1は、後
述するロボット制御装置10のロボット本体制御部41
からの位置制御信号を受けて各アームが動作され、図示
省略の溶接トーチ3先端を教示プログラム実行データに
基づいて再生動作するようになっている。 【0009】溶接電源2は、例えば、炭酸ガスシールド
消耗電極溶接方式のもので、図示省略の溶接電力供給部
と図示省略のセンシング電源部とからなっている。溶接
電源2は、後述するロボット制御装置10の溶接電源制
御部43からの溶接開始・終了指令や溶接電圧・電流の
溶接条件指令等を受け、この溶接条件指令の溶接電力を
溶接トーチ3と図示省略のワーク(以下、「ワーク」と
略する。)とに供給するようになっている。溶接トーチ
3から繰出されるワイヤ4は図示省略のワイヤ送給装置
から供給されるようになっている。また、ワークは、例
えば、図2(a)に示すルートギャップ下向突合せ溶接
継手5(以下、「ルートギャップ溶接継手」という)で
形成される建設機械部品や図示省略のレ型開先溶接継手
で形成される鉄骨仕口部材等が対象となっている。 【0010】ロボット制御装置10は、演算処理装置2
0と、記憶装置30と、ロボット本体1や溶接電源2等
の制御装置40と、入力装置50とからなっている。 【0011】演算処理装置20は、ロボット動作演算部
21と、ルートギャップ演算部22と、溶接継手傾き演
算部23と、溶接条件演算部24とからなっている。 【0012】ロボット動作演算部21は、後述する記憶
装置30の教示プログラム記憶部31に記憶された教示
プログラム実行データを順次読み出し、各実行データの
遂行に関連する各装置に演算指令を出力するようになっ
ている。 【0013】本実施の形態では、ロボット動作演算部2
1は、例えば、ワークのルートギャップ溶接継手5の溶
接開始・終了側でのギャップセンシング指令によりルー
トギャップ演算部22に溶接開始・終了側でのギャップ
センシング位置情報から溶接開始・終了側の開先中央位
置情報Ps、Pe(図2(a)参照)を演算させると共
に、溶接継手傾き演算部23でルートギャップ溶接継手
5の溶接長手方向Xの傾き(以下、「溶接継手の傾き」
という)を演算させるようになっている。また。ロボッ
ト動作演算部21は、溶接継手傾き演算部23に演算さ
れたルートギャップ溶接継手5の傾きが後述する制御装
置40の許容溶接継手傾き設定部44で設定されていた
許容傾き角度の許容値内か判定させるようになってい
る。そして、ロボット動作演算部21は、溶接継手傾き
演算部23の許容角度の内との判定結果により溶接条件
演算部24にルートギャップ溶接継手5の開先断面積の
変動に応じた最適な溶接パス数と演算した各溶接パス毎
の最適な溶接条件を演算させて溶接実行するようになっ
ている。ロボット動作演算部21は、溶接継手傾き演算
部23の許容角度の外との判定結果により教示プログラ
ム記憶部31に記憶された教示プログラム実行データか
ら次の溶接継手の有無を確認し、次の溶接継手が無い場
合、教示プログラムを終了処理するようになつている。
また、ロボット動作演算部21は、溶接継手が有る場
合、次の溶接継手の教示プログラム実行データを順次読
み出し、各実行データを実行するようになっている。 【0014】ルートギャップ演算部22は、例えば、特
開平05−329644号の記載技術のように、所定セ
ンシング動作をロボット動作演算部21に指令してロボ
ット本体1にギャップセンシング動作を行わせると共
に、後述する制御装置40のキャップセンシング検出制
御部42からの検出信号に基づくロボット座標系での位
置情報から溶接開始・終了側のルートギャップ幅Ws、
Weとルートギャップ中心位置Ps、Peとを演算するよ
うになっている。 【0015】即ち、ルートギャップ演算部22は、図2
(b)に示す溶接開始側のキャップセンシング動作によ
る左右溶接継手形成部材6、7の開先6b、7b表面の
検出位置P7、P8と、設定された左溶接継手6の板厚
tおよび開先6b、7b角度θ1、θ2とから左右開先6
b、7bのルートフェイス部位置情報Ps1(XPs1,YP
S1,ZPs1)、Ps2(XPs2,YPS2,ZPs2)とを演算
し、両ルートフェイス部位置情報Ps1、Ps2のY軸位置
情報(YPS1,YPS2)からY方向(図2(b)参照)と
なるルートギャップ幅Wsを演算するようになってい
る。また、ルートギャップ演算部22は、両ルートフェ
イス部位置情報Ps1、Ps2のY軸位置情報(YPS1,YP
S2)を等分(YPS1−YPS2/2)したルートギャップ中
心位置Ps(XPs,YPS,ZPs)を演算するようになっ
ている。ルートギャップ演算部22は、同様にして溶接
開始側のルートギャップ幅Wsとルートギャップ中心位
置Pe(XPe,YPe,ZPe)を演算するようになってい
る。 【0016】溶接継手傾き演算部23は、ルートギャッ
プ演算部22で演算された両ルートギャップ中心位置情
報Ps、Peから溶接長手方向Y(図2(a)参照)の溶
接継手の傾き角度[K]を下記の(1)式によって演算す
るようになっている。 [K]=(ZPe−ZPs)/SQRT((XPe−XPs)↑2+(YPe−YPs)↑2+ (ZPe−ZPs)↑2 …(1) また、溶接継手傾き演算部23は、演算した溶接継手の
傾き角度[K]と後述する制御装置40の許容溶接継手
傾き設定部44で設定されていた許容傾き角度[Ks]
の許容値内か判定するようになっている。 【0017】溶接条件演算部24は、例えば、後述する
記憶装置30の開先条件記憶部32で設定された左溶接
継手構成部材6の板厚tおよび開先6a、7a角度θ
1、θ2と、溶接開始側のルートギャップ幅Wsおよび/
または溶接終了側のルートギャップ幅Weとから開先断
面積を演算し、自身で記憶している各種溶接継手毎で開
先角度、ルートギャップ幅範囲に合致する最適な溶接パ
スと各溶接パスの溶接条件からなる溶接条件アルゴリズ
ムから合致もしくは近いものを選択するようになってい
る。 【0018】記憶装置30は、教示プログラム記憶部3
1と、開先条件記憶部32と、一次記憶部33とからな
っている。 【0019】教示プログラム記憶部31は、オペレータ
により教示された各ワークの教示プログラム実行データ
を記憶し、オペレータによる教示プログラムNoの設定
入力によってロボット動作演算部21に教示プログラム
実行データを読み出すようになっている。 【0020】開先条件記憶部32は、例えば、設定入力
されたルートギャップ溶接継手5の継手構成部材6
(7)の板厚tと、開先6a、7aの開先角度θ1、θ2
とを記憶し、ロボット動作演算部21の指令により各設
定値をルートギャップ演算部22に出力されるようにな
っている。 【0021】一次記憶部33は、演算処理装置20の各
演算部で演算する際に使用される各種データを一時的に
記憶するようになっている。 【0022】制御装置40は、ロボット本体制御部41
と、ギャップセンシング検出制御部42と、溶接電源制
御部43と、許容溶接継手傾き設定部44とからなって
いる。 【0023】ロボット本体制御部41は、入力装置50
からの指令やロボット動作演算部21からの教示プログ
ラム実行データによりロボット本体1の各アーム等を各
軸動作もしくは再生動作制御するようになっている。 【0024】ギャップセンシング検出制御部42は、例
えば、特開平05−329644号の記載技術のよう
に、ロボット本体1、即ち、溶接トーチ3による所定セ
ンシング動作(図2(b)参照)に伴って、溶接トーチ
3から突出したワイヤ先端部4aによる左溶接継手形成
部材6の表面6aおよび左右溶接継手形成部材6、7の
開先6b、7b表面の検出位置P7、P8との接触を検
出するようになっている。なお、ワイヤ先端部4aの接
触は、溶接電源2の図示省略のセンシング電源部からた
ワークと溶接トーチ3とに印加されたセンシング電圧が
略零ボルトになることにより確認されるようになってい
る。 【0025】溶接電源制御部43は、教示プログラム実
行データにより溶接電源2に溶接開始・終了指令や溶接
電圧・電流の溶接条件指令等を受け、この溶接条件指令
の溶接電力を溶接トーチ3とワークとに供給するように
なっている。また、溶接電源制御部43は、溶接条件演
算部24で選択された最適な溶接パスの各溶接パスの溶
接条件を溶接電源2に出力するようになっている。 【0026】許容溶接継手傾き設定部44は、ロボット
動作演算部21の指令により予め設定された許容傾き角
度[Ks]の±5度を溶接継手傾き演算部23に出力す
るようになっている。この許容傾き角度[Ks]の設定
理由は、まず、溶接開始側Psに対して溶接終了側Peが
+5度以上傾いて上り溶接になると、アーク後方に溶融
池が偏った状態で溶接進行するためにアークが後方に偏
向することによりアーク熱や溶融池の熱量等により溶け
込みが深くなるものの、溶接ビードが凸ビートとなって
両開先6b、7bとに溶融池が馴染まず溶込み不足が発
生をしてしまう。反対に、−5度以上傾いた下り溶接に
なると、アーク前方に溶融池が偏った状態で溶接進行す
るためにアークが前方に偏向することによりアーク熱や
溶融池の熱量等により溶接ビードが偏平傾向な凹ビート
となって両開先6b、7bとに馴染むものの、溶接長手
方向へアーク力も加え溶融池が先行することにより、溶
接ビードの溶込み不足が発生してしまう。 【0027】入力装置50は、例えば、教示ペンダント
であり、この入力装置50によりオペレータがロボット
本体1の各アームを各軸動作入力するとともに、各ワー
クの教示動作を教示操作できるようになっている。この
入力装置50からオペレータによる教示プログラムNo
等が設定入力されるようになっている。 【0028】次に、このような構成の溶接ロボットの自
動運転方法を説明する。 【0029】まず、オペレータにより複数のルートギャ
ップ溶接継手5からなるワークが所定位置にセットさ
れ、そのワークの教示プログラムNoがオペレータによ
り入力装置50から設定入力されると共に、起動操作さ
れる(S1)。 【0030】すると、ロボット動作演算部21により設
定された教示プログラムNoの教示プログラム実行デー
タを教示プログラム記憶部31から順次読み出し、ロボ
ット本体制御部41を介して教示プログラム実行データ
に基づく順序でロボット本体1を再生動作(実行)させ
る(S2)。 【0031】教示プログラムの実行が進み、ルートギャ
ップ溶接継手5の溶接開始側でのギャップセンシング実
行データによりルートギャップ演算部22からロボット
動作演算部21を介してロボット本体1に所定センシン
グ動作を行わせ(S3)、ギャップセンシング検出制御
部42からの検出信号に基づくロボット座標系での個々
の位置情報と、開先条件記憶部32から入力されたルー
トギャップ溶接継手5の継手構成部材6(7)の板厚t
と、開先6a、7aの開先角度θ1、θ2とから溶接開始
側のルートギャップ幅Wsを演算すると共に(S4)、
演算したルートギャップ幅Wsからルートギャップ中心
位置Psを演算し(S5)、両演算値を一次記憶部33
に記憶する。 【0032】続いて、ルートギャップ溶接継手5の溶接
終了側でのギャップセンシング実行データにより同様に
してロボット本体1に所定センシング動作を行わせ(S
6)、ギャップセンシング検出制御部42からの検出信
号に基づくロボット座標系での個々の位置情報と、開先
条件記憶部32から入力されたルートギャップ溶接継手
5の継手構成部材6(7)の板厚tと、開先6a、7a
の開先角度θ1、θ2とから溶接開始側のルートギャップ
幅Weを演算すると共に(S7)、演算したルートギャ
ップ幅Weからルートギャップ中心位置Peを演算し(S
8)、両演算値を一次記憶部33に記憶する。 【0033】そして、一次記憶部33から読み出した両
ルートギャップ中心位置Ps、Peとで溶接継手傾き演算
部23により溶接長手方向Y(図2(a)参照)の溶接
継手の傾き角度[K]を演算し(S9)、この演算され
た溶接継手の傾き角度[K]と許容溶接継手傾き設定部
44から入力した許容傾き角度[Ks]とでルートギャ
ップ溶接継手5の傾きが許容範囲内かどうか判定される
(S10)。 【0034】判定の結果、ルートギャップ溶接継手5の
傾きが許容範囲内の場合(Yes)、溶接条件演算部2
4によりルートギャップ溶接継手5の開先断面積を演算
すると共に、その演算したルートギャップ溶接継手5の
開先断面積から最適な溶接パスと各溶接パスの溶接条件
を選択し(S11)、ロボット動作演算部21からの指
令により溶接電源制御部43を介して溶接電源2に最適
な溶接条件を出力すると共に、ロボット本体1によるル
ートギャップ溶接継手5への溶接トーチ3の再生動作に
伴い、溶接トーチ3とワークとに供給される溶接電力に
よりルートギャップ溶接継手5の溶接が実行される(1
2)。このことにより、ルートギャップ溶接継手5の開
先断面積の変動に応じて最適な溶接バス数が選択される
と共に、各溶接パスを最適な溶接条件で溶接されて欠陥
の無いルートギャップ溶接継手が形成できる。溶接終了
後、次の溶接継手の有無を確認するステップS13に進
む。 【0035】一方、ルートギャップ溶接継手5の傾きが
許容範囲外の場合(No)、ロボット動作演算部21に
より教示プログラム実行データから次の溶接継手の有無
を確認し(S13)、次の溶接継手が無い場合(Ye
s)、この教示プログラム実行データを終了して溶接作
業が終了される。このことにより、溶接したルートギャ
ップ溶接継手5を良好な溶接継手に形成でき、次の溶接
補修工程での溶接済みルートギャップ溶接継手5の補修
溶接を必要とせず、最後のルートギャップ溶接継手5を
次の溶接補修工程でガウジング切削に続くグライダ等に
よる開先形成作業を必要とせず、正常な開先での補修溶
接が可能で補修溶接作業員の補修溶接作業を軽減でき
る。 【0036】ただし、次の溶接継手が有る場合(N
o)、継続してロボット動作演算部21により次の溶接
継手に移行し(S14)、次の溶接継手での教示プログ
ラム実行データがあれば、溶接開始側でのギャップセン
シングを実行する。このことにより、このワークの溶接
作業終了後で未溶接のルートギャップ溶接継手5を次の
溶接補修工程でガウジング切削に続くグライダ等による
開先形成作業を必要とせず、正常な開先での補修溶接が
可能で補修溶接作業員の補修溶接作業を軽減できる。 【0037】上述の実施の形態での溶接ロボットの自動
運転方法では、ルートギャップ溶接継手5のルートギャ
ップセンシングをタッチセンサー機能のものを用いた
が、センシング位置での開先断面積と両ルートギャップ
幅Ws、Weの演算位置情報を得られる方法であれば、
タッチセンサー機能以外のものでも良い。さらに、セン
シング位置も溶接開始・終了側Ps、Peに留まらず、ワ
ークの個体差や組立誤差によるルートフェイス部の変動
が同じ傾向である場合、例えば、溶接開始側Psからル
ートフェイス部が溶接長手方向の略中心に向かって末広
がって、今度は溶接終了側Peに向かって縮小していく
ときには、センシング位置を溶接開始・終了側Ps、Pe
に加え、溶接長手方向の略中心とすることも必要であ
る。 【0038】また、上述の実施の形態での溶接ロボット
には、ロボット本体1の動作範囲内の溶接姿勢にワーク
を位置決めするポジショナやロボット本体1の動作範囲
を拡大するロボット本体1の移動装置・上下昇降装置を
備えても良い。 【0039】そして、上述の実施の形態での入力装置5
0に変えて別途コンピュータ等の例えばパソコンを利用
したオフライン教示装置を用いた形態でも良い。 【0040】 【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1発明
は、溶接長手方向に少なくとも2個所の溶接継手の開先
形状データを取込み、これらの溶接継手の開先形状デー
タから溶接長手方向の溶接継手の傾きを演算し、この演
算した溶接継手の傾きが許容範囲内であれば、前記開先
形状データから演算した適正な溶接条件で溶接を実行
し、前記溶接継手の傾きが許容範囲外であれば、次の溶
接継手に移行するので、開先形状データから演算した溶
接継手傾きが許容傾き外であれば、次の溶接継手に移行
することにより、溶接不良となる溶接継手の形成を未然
に防ぐことができると共に、溶接継手の傾きが許容範囲
外の溶接継手を溶接しないことから、次の溶接補修工程
でガウジング切削に続くグライダ等による開先形成作業
を必要とせず、正常な開先での補修溶接が可能で補修溶
接作業員の補修溶接作業を軽減できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for automatically operating a welding robot for preventing the formation of a welded joint that causes poor welding. [0002] Conventionally, a predetermined portion of a welded joint (start of welding)
At the end position), the groove shape data is captured by the touch sensor function, the groove cross-sectional area is calculated from the both groove shape data, and the number of welding passes is calculated from the calculated groove cross-sectional area. There is known a welding robot that calculates welding conditions corresponding to a groove cross-sectional area of a welding path (Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-10939). In this prior art, the optimum number of welding passes is calculated in accordance with the variation in the groove cross-sectional area of a welded joint, and the optimum welding conditions for each welding pass are calculated and the welding is executed. A high quality welded joint can be formed. However, in the prior art, when the weld joint is inclined in the longitudinal direction of the weld due to a work assembly error or a work installation error, the welding beat becomes up and down welding and the welding beat is reduced. There is a problem that uneven welding causes poor welding such as insufficient penetration. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for automatically operating a welding robot that prevents the formation of a welded joint that causes poor welding. Accordingly, a first aspect of the present invention is to capture groove shape data of at least two welded joints in the longitudinal direction of welding and to obtain groove shape data of these welded joints from the welded joint shape data. The inclination of the weld joint in the welding longitudinal direction is calculated, and if the calculated inclination of the weld joint is within an allowable range, welding is performed under appropriate welding conditions calculated from the groove shape data, and the inclination of the weld joint is calculated. If is outside the permissible range, the process is shifted to the next welded joint. An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a welding robot that implements the automatic driving method according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the robot comprises a robot body 1, a welding power source 2, and a robot controller 10. The robot body 1 is, for example, a 6-axis vertical articulated type, and includes a DC motor (not shown) for swinging each arm (not shown) (not shown) and a position thereof. A detector is provided, and a welding torch 3 is provided at a tip of a wrist (not shown) (not shown). In addition, the robot main body 1 includes a robot main body control unit 41 of the robot control device 10 described later.
Each of the arms is operated in response to a position control signal from the robot, and the leading end of the welding torch 3 (not shown) is reproduced based on the teaching program execution data. The welding power source 2 is, for example, of a carbon dioxide shield consumable electrode welding type, and includes a welding power supply unit (not shown) and a sensing power supply unit (not shown). The welding power source 2 receives a welding start / end command, a welding voltage / current welding condition command from a welding power source control unit 43 of the robot controller 10 described later, and the like. The work is supplied to an omitted work (hereinafter abbreviated as “work”). The wire 4 fed from the welding torch 3 is supplied from a wire feeder (not shown). Further, the workpiece is, for example, a construction machine part formed of a root gap downward butt welded joint 5 (hereinafter referred to as a “root gap welded joint”) shown in FIG. The target is a steel connection member formed by the above method. [0010] The robot control device 10 includes the arithmetic processing device 2
0, a storage device 30, a control device 40 such as the robot main body 1 and the welding power source 2, and an input device 50. The arithmetic processing unit 20 comprises a robot operation arithmetic unit 21, a route gap arithmetic unit 22, a weld joint inclination arithmetic unit 23, and a welding condition arithmetic unit 24. The robot operation calculation unit 21 sequentially reads out the teaching program execution data stored in the teaching program storage unit 31 of the storage device 30 described later, and outputs a calculation command to each device related to the execution of each execution data. It has become. In this embodiment, the robot operation calculation unit 2
Reference numeral 1 denotes, for example, a gap sensing command on the welding start / end side of the root gap welding joint 5 of the work, and the root gap calculating unit 22 uses the gap sensing position information on the welding start / end side to form a groove on the welding start / end side. The center position information Ps and Pe (see FIG. 2A) are calculated, and the inclination of the root gap weld joint 5 in the welding longitudinal direction X (hereinafter referred to as “the inclination of the weld joint”) is calculated by the weld joint inclination calculator 23.
Is calculated. Also. The robot operation calculation unit 21 determines that the inclination of the root gap weld joint 5 calculated by the weld joint inclination calculation unit 23 is within the allowable value of the allowable inclination angle set by the allowable weld joint inclination setting unit 44 of the control device 40 described later. Is determined. Then, the robot operation calculating unit 21 sends the welding condition calculating unit 24 the optimum welding path according to the variation of the groove cross-sectional area of the root gap welded joint 5 based on the determination result that the angle is within the allowable angle of the welded joint inclination calculating unit 23. The number and the calculated welding conditions for each welding pass are calculated and the welding is performed. The robot operation calculation unit 21 confirms the presence or absence of the next welded joint from the teaching program execution data stored in the teaching program storage unit 31 based on the determination result that the angle is outside the allowable angle of the welded joint inclination calculation unit 23, and If there is no joint, the teaching program is terminated.
When there is a weld joint, the robot operation calculation unit 21 sequentially reads out the next teaching program execution data of the weld joint and executes each execution data. The route gap calculating section 22 instructs the robot operation calculating section 21 to perform a predetermined sensing operation and causes the robot main body 1 to perform a gap sensing operation, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-329644. From the position information in the robot coordinate system based on the detection signal from the cap sensing detection control unit 42 of the control device 40 described later, the root gap width Ws on the welding start / end side,
We and root gap center positions Ps and Pe are calculated. That is, the root gap calculating section 22
The detection positions P7, P8 on the surfaces of the grooves 6b, 7b of the left and right weld joint forming members 6, 7 by the cap sensing operation on the welding start side shown in (b), and the set plate thickness t and groove of the left weld joint 6 6b, 7b From left and right angles θ1, θ2, 6
b, 7b root face part position information Ps1 (XPs1, YP
S1 and ZPs1) and Ps2 (XPs2, YPS2 and ZPs2) are calculated, and the Y-axis position information (YPS1 and YPS2) of both root face position information Ps1 and Ps2 is changed to the Y direction (see FIG. 2B). The root gap width Ws is calculated. Further, the route gap calculation unit 22 calculates the Y-axis position information (YPS1, YP) of both root face position information Ps1 and Ps2.
The root gap center position Ps (XPs, YPS, ZPs) obtained by equally dividing (SPS) by (YPS1−YPS2 / 2) is calculated. The root gap calculation unit 22 calculates the root gap width Ws on the welding start side and the root gap center position Pe (XPe, YPe, ZPe) in the same manner. The welding joint inclination calculating section 23 calculates the inclination angle [K of the welding joint in the welding longitudinal direction Y (see FIG. 2A) from the two root gap center position information Ps and Pe calculated by the root gap calculating section 22. ] Is calculated by the following equation (1). [K] = (ZPe−ZPs) / SQRT ((XPe−XPs) ↑ 2 + (YPe−YPs) ↑ 2 + (ZPe−ZPs) ↑ 2 (1) Further, the weld joint inclination calculator 23 calculates the calculated welding The joint inclination angle [K] and the allowable inclination angle [Ks] set in the allowable welding joint inclination setting unit 44 of the control device 40 described later.
Is determined to be within the allowable value. The welding condition calculation unit 24 stores, for example, the plate thickness t and the groove 6a, 7a angle θ of the left welding joint component 6 set in the groove condition storage unit 32 of the storage device 30 described later.
1, θ2, the root gap width Ws on the welding start side and / or
Alternatively, the groove cross-sectional area is calculated from the root gap width We on the welding end side, and the optimum welding path that matches the groove angle and the root gap width range for each of the various welded joints stored therein and the optimum welding path for each welding path. A match or close one is selected from a welding condition algorithm consisting of welding conditions. The storage device 30 includes a teaching program storage unit 3
1, a groove condition storage unit 32, and a primary storage unit 33. The teaching program storage unit 31 stores teaching program execution data of each work taught by the operator, and reads the teaching program execution data to the robot operation calculation unit 21 according to the input of the setting of the teaching program number by the operator. ing. The groove condition storage unit 32 stores, for example, the joint components 6 of the root gap welded joint 5 set and inputted.
(7) Plate thickness t and groove angles θ1 and θ2 of grooves 6a and 7a
Are stored, and each set value is output to the route gap calculation unit 22 according to a command from the robot operation calculation unit 21. The primary storage unit 33 is adapted to temporarily store various data used when performing calculations in each processing unit of the processing unit 20. The control device 40 includes a robot body control unit 41
, A gap sensing detection control unit 42, a welding power supply control unit 43, and an allowable welding joint inclination setting unit 44. The robot main body controller 41 includes an input device 50
Each arm or the like of the robot main body 1 is controlled for each axis operation or playback operation in accordance with a command from the robot or a teaching program execution data from the robot operation calculation unit 21. The gap sensing detection control unit 42 is provided with a predetermined sensing operation (see FIG. 2B) by the robot body 1, that is, the welding torch 3, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-329644. The contact between the surface 6a of the left weld joint forming member 6 and the surfaces 6b and 7b of the grooves 6b and 7b of the left and right weld joint forming members 6 and 7 by the wire tip 4a protruding from the welding torch 3 is detected. It has become. The contact of the wire tip 4a is confirmed when the sensing voltage applied to the workpiece from the unillustrated sensing power supply unit of the welding power supply 2 and the welding torch 3 becomes substantially zero volt. . The welding power source control unit 43 receives welding start / end commands, welding voltage / current welding condition commands and the like from the welding power source 2 according to the teaching program execution data, and transmits the welding power of the welding condition commands to the welding torch 3 and the work. And to supply to. Further, the welding power source control unit 43 outputs to the welding power source 2 the welding conditions of each welding path of the optimal welding path selected by the welding condition calculation unit 24. The allowable joint angle setting section 44 outputs ± 5 degrees of the allowable allowable angle [Ks] set in advance to the weld joint angle calculating section 23 in accordance with a command from the robot operation calculating section 21. The reason for setting the allowable inclination angle [Ks] is that, first, when the welding end side Pe is inclined by +5 degrees or more with respect to the welding start side Ps to perform upward welding, welding proceeds in a state where the molten pool is biased behind the arc. When the arc is deflected backward, the penetration deepens due to the heat of the arc and the heat of the molten pool, but the weld bead becomes a convex beat, and the molten pool does not adapt to both grooves 6b and 7b, and insufficient penetration occurs. Will do. On the other hand, when the welding is inclined downward by -5 degrees or more, the welding proceeds in a state where the molten pool is biased forward of the arc, so that the arc is deflected forward. Although it becomes a prominent concave beat and adapts to both the grooves 6b and 7b, an arc force is applied in the longitudinal direction of the weld and the molten pool precedes, so that insufficient penetration of the weld bead occurs. The input device 50 is, for example, a teaching pendant. With this input device 50, the operator can input each axis operation of each arm of the robot main body 1 and can teach the teaching operation of each work. . From this input device 50, the teaching program No.
Etc. are set and input. Next, an automatic operation method of the welding robot having such a configuration will be described. First, a work made up of a plurality of root gap welded joints 5 is set at a predetermined position by an operator, and a teaching program No of the work is set and input by the operator from the input device 50 and is started (S1). . Then, the teaching program execution data of the teaching program No. set by the robot operation calculation section 21 is sequentially read from the teaching program storage section 31, and the robot body is controlled in the order based on the teaching program execution data via the robot body control section 41. 1 is played (executed) (S2). The execution of the teaching program proceeds, and the root gap arithmetic unit 22 causes the robot body 1 to perform a predetermined sensing operation via the robot operation arithmetic unit 21 based on the gap sensing execution data on the welding start side of the root gap weld joint 5. (S3), individual position information in the robot coordinate system based on the detection signal from the gap sensing detection control unit 42, and the joint component 6 (7) of the root gap weld joint 5 input from the groove condition storage unit 32 Sheet thickness t
And the root gap width Ws on the welding start side is calculated from the groove angles θ1 and θ2 of the grooves 6a and 7a (S4).
A root gap center position Ps is calculated from the calculated root gap width Ws (S5), and both calculated values are stored in the primary storage unit 33.
To memorize. Subsequently, the robot body 1 is similarly caused to perform a predetermined sensing operation based on the gap sensing execution data on the welding end side of the root gap welding joint 5 (S
6) The individual position information in the robot coordinate system based on the detection signal from the gap sensing detection control unit 42 and the joint constituent members 6 (7) of the root gap weld joint 5 input from the groove condition storage unit 32 Plate thickness t, groove 6a, 7a
The root gap width We on the welding start side is calculated from the groove angles θ1 and θ2 of (S7), and the root gap center position Pe is calculated from the calculated root gap width We (S7).
8) Store both operation values in the primary storage unit 33. The inclination angle [K] of the weld joint in the weld longitudinal direction Y (see FIG. 2A) is calculated by the weld joint inclination calculating unit 23 with the two root gap center positions Ps and Pe read from the primary storage unit 33. Is calculated (S9), and the calculated inclination angle [K] of the weld joint and the allowable inclination angle [Ks] input from the allowable weld joint inclination setting unit 44 determine whether the inclination of the root gap weld joint 5 is within the allowable range. It is determined whether or not (S10). As a result of the determination, when the inclination of the root gap welding joint 5 is within the allowable range (Yes), the welding condition calculation unit 2
4, the groove cross-sectional area of the root gap weld joint 5 is calculated, and the optimum welding path and the welding conditions of each welding path are selected from the calculated groove cross-sectional area of the root gap weld joint 5 (S11). The welding condition is output to the welding power source 2 via the welding power source control unit 43 in accordance with a command from the operation calculation unit 21, and the welding operation is performed in accordance with the regeneration operation of the welding torch 3 to the root gap welding joint 5 by the robot body 1. The welding of the root gap welding joint 5 is performed by the welding power supplied to the torch 3 and the work (1).
2). As a result, the optimum number of welding baths is selected according to the variation of the groove cross-sectional area of the root gap welded joint 5, and a root gap welded joint having no defects by welding each welding path under optimum welding conditions is obtained. Can be formed. After the welding is completed, the process proceeds to step S13 for confirming the presence or absence of the next welded joint. On the other hand, if the inclination of the root gap welded joint 5 is out of the allowable range (No), the robot operation computing unit 21 checks the presence or absence of the next welded joint from the teaching program execution data (S13). Is not available (Ye
s), the teaching program execution data ends, and the welding operation ends. As a result, the welded root gap welded joint 5 can be formed into a good welded joint, and repair welding of the welded root gap welded joint 5 in the next welding repairing step is not required. In the subsequent welding repair process, a groove forming operation using a glider or the like subsequent to gouging cutting is not required, and repair welding can be performed with a normal groove, and the repair welding work of the repair welding worker can be reduced. However, when there is the following welded joint (N
o) Then, the robot operation calculating section 21 continuously shifts to the next welding joint (S14), and if there is data for executing the teaching program at the next welding joint, gap sensing is performed on the welding start side. As a result, after the welding work of this work is completed, the root gap welded joint 5 that has not been welded in the next welding repairing step does not require a groove forming operation using a glider or the like subsequent to the gouging cutting, and is repaired with a normal groove. Welding is possible, and repair welding work of repair welding workers can be reduced. In the automatic operation method of the welding robot according to the above-described embodiment, the root gap sensing of the root gap welding joint 5 is performed by the touch sensor function. If it is a method that can obtain the calculation position information of the widths Ws and We,
Other than the touch sensor function may be used. Further, when the sensing position is not limited to the welding start / end sides Ps and Pe, and the root face portion has the same tendency due to individual differences of workpieces and assembly errors, for example, when the root face portion extends from the welding start side Ps to the welding longitudinal side, When the divergence expands toward the approximate center of the direction and then decreases toward the welding end side Pe, the sensing position is changed to the welding start / end sides Ps, Pe.
In addition to this, it is necessary to set the approximate center in the longitudinal direction of welding. The welding robot according to the above-described embodiment includes a positioner for positioning a work in a welding position within the operating range of the robot body 1 and a moving device for the robot body 1 for expanding the operating range of the robot body 1. A vertical lifting device may be provided. Then, the input device 5 in the above-described embodiment is used.
Instead of 0, a form using an off-line teaching device using a computer, for example, a personal computer may be used. As described above, according to the first aspect of the present invention, the groove shape data of at least two welded joints in the longitudinal direction of welding are acquired, and welding is performed from the groove shape data of these welded joints. The inclination of the weld joint in the longitudinal direction is calculated, and if the calculated inclination of the weld joint is within an allowable range, welding is performed under appropriate welding conditions calculated from the groove shape data, and the inclination of the weld joint is calculated. If it is out of the permissible range, it will move to the next welded joint.If the inclination of the welded joint calculated from the groove shape data is out of the permissible inclination, it will move to the next welded joint, resulting in poor welded joint. In addition to preventing weld formation and preventing welding of welded joints with out-of-tolerance inclinations, it is necessary to form a groove with a glider following gouging cutting in the next welding repair process Repair welding can be performed with a normal groove, and the repair welding work of repair welding workers can be reduced.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る実施の形態での溶接ロボットの制
御ブロック図である。 【図2】同じく、実施の形態での溶接継手図で、(a)
は斜投影図、(b)は溶接開始側位置でのギャップセン
シング動作説明図である。 【図3】同じく、実施の形態での溶接ロボットの自動運
転方法を説明するフローチャート図である。 【符号の説明】 1 ロボット本体 5 溶接継手(ルートギャップ溶接継手) 21 ロボット動作演算部 22 ルートギャップ演算部 23 溶接継手傾き演算部 24 溶接条件演算部 Y 溶接長手方向
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a control block diagram of a welding robot in an embodiment according to the present invention. FIG. 2 is a view showing a welded joint according to the embodiment;
FIG. 7B is an oblique projection view, and FIG. 7B is an explanatory view of a gap sensing operation at a welding start side position. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of automatically operating a welding robot according to the embodiment. [Description of Signs] 1 Robot main body 5 Weld joint (root gap weld joint) 21 Robot operation calculation unit 22 Root gap calculation unit 23 Weld joint inclination calculation unit 24 Welding condition calculation unit Y Welding longitudinal direction

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 溶接長手方向に少なくとも2個所の溶接
継手の開先形状データを取込み、これらの溶接継手の開
先形状データから溶接長手方向の溶接継手の傾きを演算
し、この演算した溶接継手の傾きが許容範囲内であれ
ば、前記開先形状データから演算した適正な溶接条件で
溶接を実行し、前記溶接継手の傾きが許容範囲外であれ
ば、次の溶接継手に移行することを特徴とする溶接ロボ
ットの自動運転方法。
Claims: 1. The groove shape data of at least two welded joints in the longitudinal direction of welding are taken in, and the inclination of the welded joint in the longitudinal direction of welding is calculated from the groove shape data of these welded joints. If the calculated inclination of the weld joint is within the allowable range, the welding is performed under the proper welding conditions calculated from the groove shape data, and if the inclination of the weld joint is outside the allowable range, the next welding is performed. An automatic driving method for a welding robot, characterized by shifting to a joint.
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