JP2004358501A - アーク溶接システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアーク溶接ロボットを含むアーク溶接システムにおいて、溶接開始点で確実にアークを発生させ、高品質の溶接を実現できるシステムを提供する。
【解決手段】消耗式電極を溶接トーチから送出させる駆動装置と、消耗式電極とワークに電圧を印加する溶接電源と、溶接トーチを把持しワークに対して溶接作業を行う複数のアーク溶接ロボットと、回転軸を持ち前記ワークを設置している１台のポジショナと、前記ポジショナに前記複数のアーク溶接ロボットが同期制御する制御装置とからなるアーク溶接システムの制御方法において、複数台のロボットが溶接開始点に移動し（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）、消耗式電極を前記トーチから下降させ（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）、複数台のロボットが把持している全ての消耗式電極がワークに接触を検知した後（Ｓ７）、溶接開始条件にて指定された溶接電圧を印加する（Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０）と共に消耗式電極を上昇させ（Ｓ１１，１２，１３）、複数のアーク溶接ロボット全てのアーク発生を確認後（Ｓ１４）、複数のアーク溶接ロボットを移動させる（Ｓ１５）。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアーク溶接ロボットシステムにおいて、複数のアーク溶接を同時に開始するアーク溶接制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術を図５に基づいて説明する。構成としては、２台のロボットと１台のポジショナが同期運転する溶接システムである。ステップ１は、第１ロボットがワークの溶接線の溶接開始点に移動する。同時にステップ２は、ステップ１の動作と同期をとりながら、第２ロボットがワークの溶接線の溶接開始点へ移動する。ステップ３は、予め設定された溶接開始条件Ｃ１で第１ロボットにより、溶接開始指令を第１溶接機Ｗ１へ出力する。同様に、ステップ４は、予め設定された溶接開始条件Ｃ２で第２ロボットにより、溶接開始指令を第２溶接機Ｗ２へ出力する。ステップ５は、ステップ３及びステップ４により、２つの溶接機Ｗ１、Ｗ２からともにアーク発生確認信号がロボット制御装置に入信するまで、第１ロボット、第２ロボットは、溶接開始点で待機する。
ステップ６は、ロボット制御装置は、双方からの溶接機からアーク発生確認信号が入信したので、第１ロボットは、溶接開始条件Ｃ１から溶接本条件Ｃ３へ溶接条件を切り替え、ワークの溶接線上の移動を開始する。ステップ７は、ステップ６と同様に第２ロボットは溶接開始条件Ｃ２から溶接本条件Ｃ４へ溶接条件を切り替え、ワークの溶接線上の移動を開始する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２４３６９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、溶接開始点において、アークが発生するタイミングを同期制御していないため、あるロボットのアークが発生した状態で、他のロボットのアーク発生を待っているために、最初にアークが発生しているロボットの溶接個所では、溶着金属の量が多くなり、ビード外観の不良や応力集中による溶接不良が発生していた。また、薄板溶接を行う場合は、溶接開始点で溶け落ちなどによる溶接不良が発生するという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、複数のアーク溶接ロボットを含むアーク溶接システムにおいて、溶接開始点で確実にアークを発生させ、高品質の溶接を実現できるシステムを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のアーク溶接システムの制御方法は、消耗式電極を溶接トーチから送出させる駆動装置と、前記駆動装置を制御し前記消耗式電極とワークに電圧を印加する溶接電源と、前記溶接トーチを把持しワークに対して溶接作業を行う複数のアーク溶接ロボットと、回転軸を持ち前記ワークを設置している１台のポジショナと、前記ポジショナに前記複数のアーク溶接ロボットが同期制御する制御装置とからなるアーク溶接システムの制御方法において、同時に前記複数のアーク溶接ロボットが溶接開始する場合、前記複数台のロボットが溶接開始点に移動し、前記制御装置は、溶接開始指令を同時に前記溶接電源に出力し、
前記溶接電源は、溶接開始指令を受信後予め設定した電圧を印加するとともに、前記消耗式電極を前記トーチから下降させ、前記複数台のロボットが把持している全ての消耗式電極が前記ワークに接触を検知した後、溶接開始条件にて指定された溶接電圧を印加すると共に前記消耗式電極を上昇させ、前記複数のアーク溶接ロボット全てのアーク発生を確認後、前記複数のアーク溶接ロボットを移動させることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の請求項２記載のアーク溶接システムの制御方法は、消耗式電極を溶接トーチから送出させる駆動装置と、前記駆動装置を制御し前記消耗式電極とワークに電圧を印加する溶接電源と、前記溶接トーチを把持しワークに対して溶接作業を行う複数のアーク溶接ロボットと、前記ワークを把持しているハンドリングロボットと、前記ハンドリングロボットに前記複数のアーク溶接ロボットが同期制御する制御装置とからなるアーク溶接システムの制御方法において、同時に前記複数のアーク溶接ロボットが溶接開始する場合、前記複数台のロボットが溶接開始点に移動し、前記制御装置は、溶接開始指令を同時に前記溶接電源に出力し、 前記溶接電源は、溶接開始指令を受信後予め設定した電圧を印加するとともに、前記消耗式電極を前記トーチから下降させ、前記複数台のロボットが把持している全ての消耗式電極が前記ワークに接触したことを検知し、予め設定された溶接電圧を印加すると共に前記消耗式電極を上昇させることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
図２は、本発明のシステム構成図である。図２を基にアーク溶接システムを説明する。アーク溶接ロボット１とアーク溶接ロボット２とアーク溶接ロボット３は、１台のロボット制御装置４で制御されている。また、ワーク５０を把持しているポジショナ５もロボット制御装置４で制御されている。ロボット１の手首先端部には、溶接トーチ１１が取り付けられている。消耗式電極である溶接ワイヤ１２は、ワイヤ駆動装置１３によりワイヤパック缶から引き出され、溶接トーチ１１の内部を通るように構成されている。また、溶接電源（図示しない）は、溶接ワイヤ１２とワーク５０との間に電圧を印加して、溶接を実行する。同様に、ロボット２、ロボット３にも各々溶接機器が装着され、ワーク５０を溶接するシステムとなっている。
【０００８】
次に、本実施例の制御手順について図１を用いて説明する。ロボット１、ロボット２、ロボット３とポジショナ５は同期を取りながら、ワーク５０を溶接する。Ｓ１ではロボット１、Ｓ２ではロボット２、Ｓ３ではロボット３を溶接開始点まで移動する。Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６では、各ロボットについて、溶接ワイヤ１２、２２、３２を送出する。Ｓ７では、ワイヤが接触することを確認する。ワーク５０に、全てのワイヤ１２が接触をロボット制御装置４で検出する。このワイヤ接触検出は、一定の電圧を印加おき、電圧レベルがある閾値以下で溶接ワイヤ１２が接触したと判断できる。また、他の方法としては、一定の電圧を印加しておき、電流レベルがある閾値以上で溶接ワイヤ１２が接触したと判断することもできる。
【０００９】
Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０で溶接ワイヤ１２、２２、３２が接触した後、ロボット制御装置４は、溶接開始条件を溶接電源に指令する。その後、Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３では、溶接ワイヤ１２、２２、３２を逆に戻す。このようにすることで、確実にアークを発生させることができる。また、溶接ワイヤ１２、２２、３２の何れかが接触した瞬間にアークが発生した場合は、１０〜３０Ａの極めて小さい電流でアークを維持しながらワイヤを逆に戻す信号を待つ。その後、Ｓ１４では、ロボット制御装置４がロボット１、２、３ともにアーク発生を確認した場合には、予め設定されている動作命令に従って溶接を実行する。
また、ポジショナをロボットに置き換えても同じ作用効果を得ることもできる。
【００１０】
（実施例２）
実施例２では、ロボットとそのロボットを制御するロボット制御装置が複数台ある場合の例である。システムの構成を図３に示す。ロボット１には、ロボット制御装置１００が接続され、ロボット２には、ロボット制御装置２００、ロボット３には、ロボット制御装置３００が接続されている。また、ロボット制御装置１００は、ポジショナ５を駆動し、ワーク５０を位置決めするものである。ここで、ロボット制御装置１００、２００、３００は、シリアル通信手段４００を介して接続されている。マスタのロボット制御装置を１００として、フローチャートを図４に示す。
【００１１】
図４では、ロボット１、２、３が溶接開始点に到着後の処理に関して説明する。Ｄ１ステップでは、マスタ制御装置１００からスレーブ制御装置２００、３００に対して、ワイヤ送出指令を送出する。Ｄ２ステップでは、マスタ制御装置１００からのワイヤ送出指令を受信し、ワイヤ送出を実行したこと（ワイヤ送出実行応答）をマスタ制御装置１００へ送出する。Ｄ３ステップでは、マスタ制御装置１００は、スレーブ制御装置２００、３００からのワイヤ送出実行応答を受信後、ワイヤ接触監視指令をスレーブ制御装置２００、３００に送出する。Ｄ４ステップでは、スレーブ制御装置２００、３００がワイヤとワークの接触を検知した時に、マスタ制御装置１００にワイヤ接触完了を送出する。
【００１２】
Ｄ５ステップでは、マスタ制御装置１００は、ワイヤ１２、２２、３２がワーク５０に接触したことをスレーブ制御装置２００から受信した後、スレーブ制御装置２００、３００に対して、ワイヤ２２、３２を逆に戻す（ワーク５０に対して上昇させる）ように指令を出す。
以上のように、複数のロボット制御装置で構成されるアーク溶接システムの場合には、各溶接ステップ毎にマスタの制御装置からスレーブの制御装置へ指令を送出し、その指令に基づいて、スレーブ制御装置からマスタの制御装置へ応答を送出し、同期を取ながら溶接を実行するものである。また、上記の説明では、マスタの制御装置が制御するロボット１、ワイヤ１２の動作の説明は、省略したが、マスタ制御装置もスレーブ制御装置に指令したように動作するものである。
【発明の効果】
本発明によれば、外部軸またはワーク持ちのロボットと協調動作を行うアーク溶接システムにおいて、確実にアークを発生させ、溶接品質を高品質に保つことができるという格段の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のフロー
【図２】本発明の第１の実施形態のシステム構成図
【図３】本発明の第２の実施形態のシステム構成図
【図４】本発明の第２の実施形態のフロー
【図５】従来技術の図
【符号の説明】
１、２、３：溶接ロボット
４、１００、２００、３００：ロボット制御装置
５：ポジショナ
１１、２１、３１：溶接トーチ
１２、２２、３２：溶接ワイヤ
５０：ワーク

Claims (4)

1. 消耗式電極を溶接トーチから送出させる駆動装置と、前記駆動装置を制御し前記消耗式電極とワークに電圧を印加する溶接電源と、前記溶接トーチを把持しワークに対して溶接作業を行う複数のアーク溶接ロボットと、回転軸を持ち前記ワークを設置している１台のポジショナと、前記ポジショナに前記複数のアーク溶接ロボットが同期制御する制御装置とからなるアーク溶接システムの制御方法において、
   同時に前記複数のアーク溶接ロボットが溶接開始する場合、前記複数台のロボットが溶接開始点に移動し、
   前記制御装置は、溶接開始指令を同時に前記溶接電源に出力し、
   前記溶接電源は、溶接開始指令を受信後予め設定した電圧を印加するとともに、前記消耗式電極を前記トーチから下降させ、
   前記複数台のロボットが把持している全ての消耗式電極が前記ワークに接触を検知した後、溶接開始条件にて指定された溶接電圧を印加すると共に前記消耗式電極を上昇させ、
   前記複数のアーク溶接ロボット全てのアーク発生を確認後、前記複数のアーク溶接ロボットを移動させることを特徴とするアーク溶接システムの制御方法。
2. 消耗式電極を溶接トーチから送出させる駆動装置と、前記駆動装置を制御し前記消耗式電極とワークに電圧を印加する溶接電源と、前記溶接トーチを把持しワークに対して溶接作業を行う複数のアーク溶接ロボットと、前記ワークを把持しているハンドリングロボットと、前記ハンドリングロボットに前記複数のアーク溶接ロボットが同期制御する制御装置とからなるアーク溶接システムの制御方法において、
   同時に前記複数のアーク溶接ロボットが溶接開始する場合、前記複数台のロボットが溶接開始点に移動し、
   前記制御装置は、溶接開始指令を同時に前記溶接電源に出力し、
   前記溶接電源は、溶接開始指令を受信後予め設定した電圧を印加するとともに、前記消耗式電極を前記トーチから下降させ、
   前記複数台のアーク溶接ロボットが把持している全ての消耗式電極が前記ワークに接触したことを検知し、
   予め設定された溶接電圧を印加すると共に前記消耗式電極を上昇させることを特徴とするアーク溶接システムの制御方法。
3. 消耗式電極を溶接トーチから送出させる駆動装置と、前記駆動装置を制御し前記消耗式電極とワークに電圧を印加する溶接電源と、前記溶接トーチを把持しワークに対して溶接作業を行う複数のアーク溶接ロボットと、前記アーク溶接ロボットを制御する複数のロボット制御装置とを備え、複数台の前記アーク溶接ロボットにて溶接作業を行うアーク溶接システムの制御方法において、
   前記複数台のロボット制御装置は、溶接開始指令を同時に前記溶接電源に出力し、
   前記溶接電源は、溶接開始指令を受信後予め設定した電圧を印加するとともに、前記消耗式電極を前記トーチから下降させ、
   前記複数台のアーク溶接ロボットが把持している全ての消耗式電極が前記ワークに接触を検知した後、前記複数台のアーク溶接ロボットが把持している全ての前記消耗式電極を上昇させることを特徴とするアーク溶接システムの制御方法。
4. 前記複数台のロボット制御装置のうち１台をマスタ制御装置とし、他をスレーブ制御装置とする構成であって、
   前記マスタ制御装置から前記スレーブ制御装置へ、溶接作業のステップ毎に指令を送出し、
   前記スレーブ制御装置から前記マスタ制御装置へ、前記指令に対応した応答を送出することを特徴とする請求項３記載のアーク溶接システムの制御方法。

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