JP2007160349A - エレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融池の上昇速度に影響されることなく常に溶融池・溶接トーチ先端間距離を維持する。
【解決手段】溶接ト−チ２の移動に伴って溶融池が略垂直方向へ移動し、溶接トーチ２に連動させて摺動当金３を移動させて溶融池を保持しながらワークＷを溶接するエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法において、所定周期毎に溶融池・溶接トーチ先端間距離を検出し、この溶融池・溶接トーチ先端間距離検出値と予め定めた溶融池・溶接トーチ先端間距離設定値との偏差である溶融池上昇変化量Ｄｓに基づいて位置補正量を算出し、この位置補正量に基づいて前記補間点の位置を前記溶接線前後方向に修正し、溶接トーチ２をこの修正された補間点に移動させることによって溶融池・溶接トーチ先端間距離を常に設定値に維持する、ことを特徴とするエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、立向き上進のエレクトロガスアーク溶接を行う産業用ロボットの制御方法に関するものである。

従来から、造船、貯油タンク等の大型溶接建造物の鋼壁を溶接する手法として、エレクトロガスアーク溶接方法が採用されている。エレクトロガスアーク溶接方法とは、垂直に立てられ突き合わせられた２枚の鋼板によって形成される開先に水冷の摺動当金を当てて、この摺動当金と開先とで囲まれる空間に溶接トーチから溶接ワイヤを連続的に送給してアークを発生させ、溶接トーチと摺動当金とを同時に略垂直方向に移動させてアークにより形成された溶融池を上昇させ、上記の空間を溶着金属で埋める溶接方法である（特許文献１参照）。

近年では、このエレクトロガスアーク溶接を産業用ロボットによって行う提案がなされている。図７は、その構成を示すブロック図である。同図において、マニピュレータ１はロボット制御装置４からの動作制御信号Ｍｃによって動作制御される。溶接トーチ２はマニピュレータ１の手首部に取り付けられた取付部材６に取り付けられており、マニピュレータ１の動作によってワークＷの開先内を略垂直の進行方向Ｚに進行する。摺動当金３は、溶接トーチ２と同様に取付部材６に取り付けられている。溶接トーチ２と摺動当金３との配置は、溶融池と溶接トーチ２の先端との距離が最適となるように固定されている。このため、摺動当金３は溶接トーチ２との距離を維持して進行方向Ｚに進行する。溶接電源５は、ロボット制御装置４からの電流制御信号Ｉｃ及び電圧制御信号Ｖｃによって制御され、溶接電流Ｉｗを溶接トーチ２に供給し、溶接電圧ＶｗをワークＷ・溶接トーチ２間に印加する。ティーチペンダント８は、マニピュレータ１を溶接開始点に移動させて溶接を開始させる等の一連の作業を教示するための装置である。マニピュレータ１の一連の移動作業は、教示データとしてロボット制御装置４に予め記憶されている。

図８（ａ）及び（ｂ）は、溶接トーチ２及び摺動当金３を上昇させながら溶接を行う様子を説明するための図である。同図（ａ）は、図７におけるワークＷ、溶接トーチ２及び摺動当金３の近傍を拡大した斜視図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ断面図であって、冷却され凝固した溶融池によって開先が埋めらていく様子を示した図である。同図（ａ）及び（ｂ）において、ワークＷ、溶接トーチ２、摺動当金３、取付部材６及び進行方向Ｚは、図７と同符号を付与したものと同一であるので説明を省略する。支持部材７は、２枚の鋼板から成るワークＷを支持するために仮付けされた部材であり、裏当て金の役割も兼ねている。溶接開始点Ｓｐ及び溶接終了点Ｅｐは、作業者が教示した位置を示している。溶融池３１はアークによって形成され、図示するように摺動当金３で保持されて上昇する。

図７、図８（ａ）及び（ｂ）を参照して、溶接が行われる際の動作を説明する。教示された溶接開始点Ｓｐと溶接終了点Ｅｐとで溶接線を算出し、この溶接線を複数の補間点に分割する軌道計画演算を行う。これにより、溶接線上に溶接トーチ２の移動目標となる複数の補間点が形成される。溶接を行う際には、まず溶接トーチ２を溶接開始点Ｓｐに移動させる。次に、ロボット制御装置４から溶接開始信号を溶接電源５に出力する。この結果、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗが出力され、溶接開始点Ｓｐにおいてアークが発生する。アークが発生すると、溶接トーチ２を順次補間点に移動させて最終的に溶接終了点Ｅｐに到達させる。摺動当金３は、上述したように溶接トーチ２との距離を所定距離に維持して移動する。

アークに伴って形成される溶融池３１は、摺動当金３で保持されるので溶接トーチ２と摺動当金３との移動に伴って上昇する。溶融池３１の下部３２は冷却されることによって凝固するので、開先が埋められていく。このように、溶接トーチ２の移動に伴って溶融池３１を上昇させながら開先を埋めて溶接していく。

特開平９−１０８８４１号公報

図９は、摺動当金で溶融池が保持される様子を説明するための図である。同図において、溶接トーチ２、摺動当金３、支持部材７、溶融池３１、溶融池の下部３２は、図８と同符号を付与した同一のものであるので説明を省略する。同図（ｃ）に示すように、溶融池・溶接トーチ先端間距離Ｙｓが常に所定値に維持されるように、作業者は溶接トーチ２及び摺動当金３の移動速度を決定し予め設定している。より詳細には、指定された開先、ワイヤ送給速度等の施工条件下において、安定な溶接状態となる所望値の溶融池・溶接トーチ先端距離を維持しながら溶接が進行する移動速度に設定する。なお、本明細書で述べている溶融池・溶接トーチ先端間距離とは、図示しているように、アークに伴って形成される溶融池３１の表面と、溶接トーチ２の給電チップとの距離のことである。

溶接トーチ２及び摺動当金３は、取付部材６に固定されているので、両者とも設定した移動速度で移動する。しかしながら、ワークＷの開先幅の誤差、溶融池３１の凝固速度のばらつき等によって溶融池３１の上昇速度は一定にならない。例えば、溶融池３１の上昇速度が設定した移動速度を上回ると、同図（ａ）に示すように、溶融池・溶接トーチ先端間距離がＹ１になる。この場合は、溶接ワイヤ３４の先端が溶融池３１と短絡することによってアーク３３が不安定になったり、溶融池３１が摺動当金３から溢れたりする場合がある。また、溶融池３１の上昇速度が設定した移動速度を下回ると、同図（ｂ）に示すように、溶融池・溶接トーチ先端間距離がＹ２になる。この場合もアーク３３が不安定になるために、溶着金属によって開先を安定して埋めることができない。

このように、溶融池・溶接トーチ先端間距離の変動が大きいときにはアークが不安定になり溶接が正常に行われない場合が生じる。また、溶融池が摺動当金から溢れたり、逆に開先を埋めることができなかったりする。すなわち、溶融池・溶接トーチ先端間距離が変動するために、良好な溶接施工結果が得られないという問題を抱えている。本発明は、溶融池・溶接トーチ先端間距離が変化したとしてもこの距離を一定に維持することができるエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、
教示された溶接線に基づいて予め複数の補間点を算出し、
前記補間点を順次経由させてマニピュレータに取り付けられた溶接トーチを略垂直方向へ移動させ、
前記溶接ト−チの移動に伴って溶融池が略垂直方向へ移動し、前記溶接トーチに連動させて摺動当金を移動させて前記溶融池を保持しながらワークを溶接するエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法において、
所定周期毎に溶融池・溶接トーチ先端間距離を検出し、
この溶融池・溶接トーチ先端間距離検出値と予め定めた溶融池・溶接トーチ先端間距離設定値との偏差である溶融池上昇変化量に基づいて位置補正量を算出し、
この位置補正量に基づいて前記補間点の位置を前記溶接線前後方向に修正し、
前記溶接トーチをこの修正された補間点に移動させることによって前記溶融池・溶接トーチ先端間距離を常に設定値に維持する、ことを特徴とするエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法である。

第２の発明は、
前記摺動当金を前記マニピュレータの付加軸として移動制御し、前記溶接線に基づいて前記摺動当金の補間点を算出し、この摺動当金の補間点を順次経由させて前記揺動当金を略垂直方向へ移動させ、前記位置補正量に基づいて前記摺動当金の補間点の位置を移動前後方向に修正し、前記摺動当金をこの修正された摺動当金の補間点に移動させる、ことを特徴とする第１の発明に記載のエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法である。

第１の発明によれば、所定周期毎に溶融池・溶接トーチ先端間距離を検出することによって位置補正量を算出して補間点を溶接線前後方向に修正し、溶接トーチをこの修正後の補間点に移動するようにしたので、溶融池・溶接トーチ先端間距離を設定値に維持することができる。その結果、ワークの開先幅の誤差、溶融池の凝固速度のばらつき等による溶融池・溶接トーチ先端間距離の変化に左右されることなく、常に一定の高溶接品質を得ることができる。

第２の発明によれば、摺動当金をマニピュレータの付加軸としてロボット制御装置で制御するようにしている。溶接時においては、位置補正量に基づく補間点の再算出を溶接トーチだけでなく摺動当金に対しても行うので、溶接トーチ・摺動当金間距離を常に設定値に維持することができる。すなわち、機構的に固定している状態と同等であるために、摺動当金をマニピュレータの付加軸としてロボット制御装置によって制御する場合であっても、第１の発明が有する効果を奏する。さらに、溶接トーチ・摺動当金間距離を作業者の教示により容易に変更することができる。すなわち、材質又は形状の異なるワークに交換する場合において、従来必要だった専用治具を用いた機構的な溶接トーチ・摺動当金間距離の固定作業が必要なく、溶接トーチ・摺動当金間距離の調整作業工数を低減することができる。

［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態を表すエレクトロガスアーク溶接ロボットのブロック図である。同図において、ワークＷ、マニピュレータ１、溶接トーチ２、摺動当金３、ロボット制御装置４、溶接電源５、取付部材６、ティーチペンダント８、進行方向Ｚ、動作制御信号Ｍｃ、電流制御信号Ｉｃ、電圧制御信号Ｖｃ、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗは、図７と同符号を付与したものと同一であるので説明を省略する。以下、図７と異なる部分について説明する。

倣い制御装置１１は、溶接電源５から出力される溶接電流Ｉｗを中継して溶接トーチ２に供給する構成になっているため、溶接電流Ｉｗを検出することができる。具体的には、溶接電流Ｉｗは、倣い制御装置１１内の電流取得素子ＩＤによってアナログ電圧Ｉｄに変換され、ＡＤコンバータＡＣによってデジタル値Ａｃに変換されて演算回路ＤＳに入力される。演算回路ＤＳは、溶融池上昇変化量Ｄｓを算出し、ロボット制御装置４に送信する。以下、溶融池上昇変化量Ｄｓの算出方法を説明する。

図２は、溶融池・溶接トーチ先端間距離を説明するための図である。同図は、溶接中に溶融池３１の上昇量が、教示された溶融池・溶接トーチ先端間距離Ｙｓ（以下、距離設定値Ｙｓという）を下回った状態を表している。同図中の溶融池・溶接トーチ先端間距離Ｙｋ（以下、距離検出値Ｙｋという）を倣い制御装置１１によって検出する。同図において、溶接トーチ２、摺動当金３、支持部材７、溶融池３１、溶融池の下部３２は、図８と同符号を付与した同一のものであるので説明を省略する。

演算回路ＤＳは、距離検出値Ｙｋを溶接電流Ｉｗに基づいて求めることが可能である。すなわち、（距離検出値Ｙｋ）＝（溶接電流Ｉｗ）×（電位経度Ｋ）で求めることができる。電位経度Ｋとは、溶接電流に応じた距離を求めるための換算係数であり、予め倣い制御装置１１に定めている。そして、溶融池上昇変化量Ｄｓは、上記距離検出値Ｙｋと予め設定した距離設定値Ｙｓとの偏差であるので、（溶融池上昇変化量Ｄｓ）＝（距離検出値Ｙｋ）−（距離設定値Ｙｓ）によって、容易に求めることができる。

なお、溶融池上昇変化量Ｄｓは、ロボット制御装置４又は倣い制御装置１１に予め定めた演算周期毎に算出する。本実施例では、溶融池上昇変化量Ｄｓを求める演算周期を軌道計画演算によって算出した各補間点に到達する周期と一致させている。すなわち、各補間点に到達したタイミングで溶接電流Ｉｗを検出して溶融池上昇変化量Ｄｓを算出し、ロボット制御装置４に送信する。ロボット制御装置４からの制御信号が倣い制御装置１１に入力されるように構成し、ロボット制御装置４からの要求タイミングに従って溶融池上昇変化量Ｄｓを算出しロボット制御装置４に送信するようにしても良い。

ロボット制御装置４は、上記方法によって算出され受信した溶融池上昇変化量Ｄｓに基づいて位置補正量Ｄｔを算出し、補間点の位置を溶接線前後方向に修正する。そして、動作制御信号Ｍｃによって溶接トーチ２を修正後の補間点に移動させる。以下、ロボット制御装置４が溶融池上昇変化量Ｄｓに基づいて位置補正量Ｄｔを算出し、補間点の位置を修正する動作を説明する。

図３は、ロボット制御装置４が溶接トーチ２の位置を補正する動作を説明するためのフローチャート図である。同図において、溶接開始動作及び補間点算出動作は、従来と同様であるので同図からは省略している。図４は、位置が補正される様子を説明するための図である。同図では、図３のフローチャート図のステップ番号と同一の番号を付与して補正が行われる様子を分かり易く示している。

教示された溶接開始点Ｓｐと溶接終了点Ｅｐとで溶接線を算出し、この溶接線を複数の補間点に分割する軌道計画演算を行って、溶接線を補間点ｍ１、ｍ２、ｍ３、…（図４参照）に分割する。これにより、溶接線上に溶接トーチ２の移動目標となる複数の補間点が形成される。溶接を行う際には、まず溶接トーチ２を溶接開始点Ｓｐに移動させる。次に、ロボット制御装置４から溶接開始信号を溶接電源５に出力する。この結果、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗが出力され、溶接開始点Ｓｐにおいてアークが発生する。アークが発生すると、溶接トーチ２を順次補間点に移動させて最終的に溶接終了点Ｅｐに到達させる。摺動当金３は、上述したように溶接トーチ２との距離を所定距離に維持して移動する。

溶接トーチ２を溶接開始点Ｓｐに到達させた後（ステップＳ１）、第１の目標位置である補間点ｍ１に移動させる（ステップＳ２）。溶接トーチ２が補間点ｍ１に到達すると、すぐさま次の目標位置である補間点ｍ２への移動を開始させる（ステップＳ３）。
ロボット制御装置４は受信した溶融池上昇変化量Ｄｓに基づき、補間点ｍ２に到達するまでの間に補間点ｍ３の位置補正量Ｄｔ１を求める（ステップＳ４）。位置補正量とは、溶融池上昇変化量に当該補間点補正を行うまでの位置補正量累積値を加算したものである。すなわち、（当該補間点の位置補正量）＝（算出した溶融池上昇変化量）＋（累積位置補正量）となる。１点目（補間点ｍ３）の補正の場合は、累積位置補正量は０となっている。したがって、ここでは、位置補正量Ｄｔ１＝Ｄｓとなる。

そして、次の移動目標である補間点ｍ３に対して位置補正量Ｄｔ１を加算する（ステップＳ５）。補間点ｍ３における位置座標値［Ｘｍ３、Ｙｍ３、Ｚｍ３］のＺ成分に対して位置補正量Ｄｔ１を加算することによって、新たな補間点ｍ３ｎ（位置座標値＝［Ｘｍ３、Ｙｍ３、Ｚｍ３＋Ｄｔ１］）が算出される。Ｚ成分に加算することは、補間点ｍ３の位置を溶接線前後方向に修正することを意味している。

溶接トーチ２が補間点ｍ２に到達すると、すぐさま次の目標位置である修正された補間点ｍ３ｎへの移動を開始させる（ステップＳ６）。

ロボット制御装置４は受信した溶融池上昇変化量Ｄｓに基づき、補間点ｍ３ｎに到達するまでの間に位置補正量Ｄｔ２を求める（ステップＳ７）。上述したように、位置補正量はそれまでの累積値を考慮する必要があるため、（位置補正量Ｄｔ２）＝（溶融池上昇変化量Ｄｓ）＋（位置補正量Ｄｔ１）となる。そして、次の移動目標である補間点ｍ４に対して位置補正量Ｄｔ２を加算する（ステップＳ８）。補間点ｍ４における位置座標値［Ｘｍ４、Ｙｍ４、Ｚｍ４］のＺ成分に対して位置補正量Ｄｔ２を加算することによって、新たな補間点ｍ４ｎ（位置座標値＝［Ｘｍ４、Ｙｍ４、Ｚｍ４＋Ｄｔ２］）が算出される。

以上のように、受信した溶融池上昇変化量に基づき、位置補正量及び補間点の再算出を、溶接終了点Ｅｐまで繰り返す。

なお、本実施例においては、位置補正量を求める演算周期を軌道計画演算によって算出した各補間点に到達する周期としている。もちろん、演算周期を各補間点への到達周期ではなく、補間点４点毎や８点毎、ウィービングを伴う場合はウィービングの１周期毎といったように、代表となる補間点を選択することによる任意の周期としても良い。すなわち、演算周期は予めロボット制御装置４にて設定しておき、この演算周期に従って代表となる補間点の位置補正量を算出し、全ての補間点を再算出すればよい。この場合は、代表となる補間点に対する位置補正量を、残りの代表でない補間点に対して、分割した補正量を配分するという手法によって容易に全ての補間点の補正を行うことができる。補間点４点毎に演算を行う場合を想定すると、例えば補間点１２点目の位置補正量を算出したときは、算出した位置補正量を４で除算した値を補間点９〜１１点目に加算することによって新たな補間点を算出すればよい。

以上説明したように所定周期毎に溶接電流値を検出することによって位置補正量を算出して補間点を溶接線前後方向に修正し、溶接トーチをこの修正後の補間点に移動するようにしたので、溶融池・溶接トーチ先端間距離を設定値に維持することができる。その結果、ワークの開先幅の誤差、溶融池の凝固速度のばらつき等による溶融池・溶接トーチ先端間距離の変化に左右されることなく、常に一定の溶接品質を維持することができる。

［実施の形態２］

次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２は、溶接トーチ２と摺動当金３とを取付部材に固定したものとせずに、溶接トーチ２、摺動当金３のそれぞれを独立した機構としてロボット制御装置４によって動作制御する形態である。

図５は、本発明の実施形態２を表すエレクトロガスアーク溶接ロボットのブロック図である。同図において、ワークＷ、マニピュレータ１、ロボット制御装置４、溶接電源５、ティーチペンダント８、倣い制御装置１１、電流取得素子ＩＤ、ＡＤコンバータＡＣ、演算回路ＤＳ、進行方向Ｚ、動作制御信号Ｍｃ、電流制御信号Ｉｃ、電圧制御信号Ｖｃ、溶接電流Ｉｗ、溶接電圧Ｖｗ、アナログ電圧Ｉｄ、デジタル値Ａｃ及び溶融池上昇変化量Ｄｓは、図１と同符号を付与した同一のものであるので説明を省略する。以下、図１と異なる部分のみを説明する。

溶接トーチ２はマニピュレータ１の手首部に取り付けられており、摺動当金３とは独立して動作制御することが可能である。摺動当金３は、ロボット制御装置４によって動作制御されるマニピュレータ１の付加軸であって、上下方向に移動可能な、いわゆる走行軸である。溶接トーチ２及び摺動当金３は、作業者によって予め教示されロボット制御装置４に記憶されている教示データに基づき、ときには同期して、ときには独立して動作制御される。例えば、溶接開始点と溶接終了点とのそれぞれの教示点において、溶接トーチ・摺動当金間距離が所望値になるように教示しておけば、溶接中は溶接トーチ・摺動当金間距離が維持されるように動作制御される。溶接トーチ２のチップ清掃を行うような溶接作業以外は溶接トーチ２と摺動当金３とがそれぞれ独立して移動するように教示しておく。すなわち、同期制御するか独立制御するかは、作業者が教示によって任意に決定することができる。本実施の形態２では、溶接トーチ・摺動当金間距離が維持されるように教示されているものとして説明する。

以下、摺動当金３の補間点に対して位置補正量を加算して新たな補間点を算出する動作を説明する。

図６は、ロボット制御装置４が溶接トーチと摺動当金３との位置を補正する動作を説明するためのフローチャート図である。同図において、点線で囲んだステップは、図３の同符号を付したステップと同じであるので、説明を省略する。以下、実線で示したステップについて説明する。なお、溶接開始動作及び補間点算出動作は、従来と同様であるのでフローからは省略している。

教示された溶接開始点Ｓｐと溶接終了点Ｅｐとで溶接線を算出し、この溶接線を複数の補間点に分割する軌道計画演算を行って、溶接線を溶接トーチの補間点（ｍ１、ｍ２、ｍ３、…）、摺動当金３の補間点（ｑ１、ｑ２、ｑ３、…）にそれぞれ分割する。これにより、溶接線上に溶接トーチ２及び摺動当金３のそれぞれの移動目標となる複数の補間点が形成される。溶接を行う際には、まず溶接トーチ２と摺動当金３とを同期させて溶接開始点Ｓｐに同時に移動させる。次に、ロボット制御装置４から溶接開始信号を溶接電源５に出力する。この結果、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗが出力され、溶接開始点Ｓｐにおいてアークが発生する。アークが発生すると、溶接トーチ２及び摺動当金３とを同期させながら順次それぞれの補間点に移動させて最終的に溶接終了点Ｅｐに到達させる。

溶接トーチ２と摺動当金３とを溶接開始点Ｓｐに到達させる（ステップＳ１）。そして、溶接トーチ２を第１の目標位置である補間点ｍ１に移動させ、同時に摺動当金３を第１の目標位置である補間点ｑ１に移動させる（ステップＳ２）。溶接トーチ２が補間点ｍ１に、摺動当金３が補間点ｑ１に到達すると、溶接トーチ２と摺動当金３とを、すぐさま次の目標位置である補間点ｍ２、ｑ２にそれぞれ移動させる（ステップＳ３）。

次にステップＳ４の処理を経て、次の移動目標である溶接トーチ２の補間点ｍ３と摺動当金３の補間点ｑ３との両方に対して位置補正量Ｄｔ１を加算する（ステップＳ５）。補間点ｍ３における位置座標値［Ｘｍ３、Ｙｍ３、Ｚｍ３］、補間点ｑ３における位置座標値［Ｘｑ３、Ｙｑ３、Ｚｑ３］のそれぞれのＺ成分に対して位置補正量Ｄｔ１を加算することによって、溶接トーチ２の新たな補間点ｍ３ｎ（位置座標値＝［Ｘｍ３、Ｙｍ３、Ｚｍ３＋Ｄｔ１］）、摺動当金３の新たな補間点ｑ３ｎ（位置座標値＝［Ｘｑ３、Ｙｑ３、Ｚｑ３＋Ｄｔ１］）が算出される。溶接トーチ２と摺動当金３との両方のＺ成分に同一の位置補正量を加算することは、溶接トーチ２と摺動当金３の両方の補間点の位置を同じ移動量だけ溶接線前後方向に修正することを意味している。

溶接トーチ２及び摺動当金３を補間点ｍ２及び補間点ｑ３にそれぞれ到達させると、すぐさま次の目標位置である修正された補間点ｍ３ｎ、補間点ｑ３ｎにそれぞれ移動を開始させる（ステップＳ６）。

次にステップＳ７の処理を経て、次の移動目標である溶接トーチ２の補間点ｍ４、摺動当金３の補間点ｑ４に対して位置補正量Ｄｔ２を加算する（ステップＳ８）。補間点ｍ４における位置座標値［Ｘｍ４、Ｙｍ４、Ｚｍ４］、補間点ｑ４における位置座標値［Ｘｑ４、Ｙｑ４、Ｚｑ４］のそれぞれのＺ成分に対して位置補正量Ｄｔ２を加算することによって、溶接トーチ２の新たな補間点ｍ４ｎ（位置座標値＝［Ｘｍ４、Ｙｍ４、Ｚｍ４＋Ｄｔ２］）、摺動当金３の新たな補間点ｑ４ｎ（位置座標値＝［Ｘｑ４、Ｙｑ４、Ｚｑ４＋Ｄｔ２］）が算出される。

以上のように、溶接電流の検出、位置補正量及び補間点の再算出を、溶接終了点Ｅｐまで繰り返す。

以上説明したように、摺動当金をマニピュレータの付加軸としてロボット制御装置で制御するようにしている。溶接時においては、位置補正量に基づく補間点の再算出を溶接トーチだけでなく摺動当金に対しても行うので、溶接トーチ・摺動当金間距離を常に設定値に維持することができる。すなわち、機構的に固定している状態と同等であるために、摺動当金をマニピュレータの付加軸としてロボット制御装置によって制御する場合であっても、第１の発明が有する効果を奏する。さらに、溶接トーチ・摺動当金間距離を作業者の教示により容易に変更することができる。すなわち、材質又は形状の異なるワークに交換する場合において、従来必要だった専用治具を用いた機構的な溶接トーチ・摺動当金間距離の固定作業が必要なく、溶接トーチ・摺動当金間距離の調整作業工数を低減することができる。

本発明の第１実施形態を表すエレクトロガスアーク溶接ロボットのブロック図である。 溶融池・溶接トーチ先端間距離を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によって位置補正量を算出し補間点を修正する動作を説明するためのフローチャート図である。 本発明によって補間点の位置が補正される様子を説明するための図である。 本発明の第２実施形態を表すエレクトロガスアーク溶接ロボットのブロック図である。 本発明の第２実施形態によって位置補正量を算出し補間点を修正する動作を説明するためのフローチャート図である。 従来のエレクトロガスアーク溶接ロボットのブロック図である。 溶接トーチ及び摺動当金を上昇させながら溶接を行う様子を説明するための図である。 摺動当金上で溶融池が保持される様子を説明するための図である。

符号の説明

１ マニピュレータ
２ 溶接トーチ
３ 摺動当金
４ ロボット制御装置
５ 溶接電源
６ 取付部材
７ 支持部材（裏当て金）
８ ティーチペンダント
１１ 倣い制御装置
３１ 溶融池
３２ 溶融池の下部（冷却され凝固した溶融池）
３３ アーク
３４ 溶接ワイヤ
ＡＣ ＡＤコンバータ
Ａｃ デジタル値
ＤＳ 演算回路
Ｄｓ 溶融池上昇変化量
Ｄｔ 位置補正量
Ｅｐ 溶接終了点
Ｉｃ 電流制御信号
ＩＤ 電流取得素子
Ｉｄ アナログ電圧
Ｉｗ 溶接電流
Ｋ 電位経度
Ｍｃ 動作制御信号
Ｓｐ 溶接開始点
Ｖｃ 電圧制御信号
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗ ワーク
Ｙｋ 溶融池・溶接トーチ先端間距離検出値
Ｙｓ 溶融池・溶接トーチ先端間距離設定値
Ｚ 進行方向

Claims (2)

1. 教示された溶接線に基づいて予め複数の補間点を算出し、
   前記補間点を順次経由させてマニピュレータに取り付けられた溶接トーチを略垂直方向へ移動させ、
   前記溶接ト−チの移動に伴って溶融池が略垂直方向へ移動し、前記溶接トーチに連動させて摺動当金を移動させて前記溶融池を保持しながらワークを溶接するエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法において、
   所定周期毎に溶融池・溶接トーチ先端間距離を検出し、
   この溶融池・溶接トーチ先端間距離検出値と予め定めた溶融池・溶接トーチ先端間距離設定値との偏差である溶融池上昇変化量に基づいて位置補正量を算出し、
   この位置補正量に基づいて前記補間点の位置を前記溶接線前後方向に修正し、
   前記溶接トーチをこの修正された補間点に移動させることによって前記溶融池・溶接トーチ先端間距離を常に設定値に維持する、ことを特徴とするエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法。
2. 前記摺動当金を前記マニピュレータの付加軸として移動制御し、前記溶接線に基づいて前記摺動当金の補間点を算出し、この摺動当金の補間点を順次経由させて前記揺動当金を略垂直方向へ移動させ、前記位置補正量に基づいて前記摺動当金の補間点の位置を移動前後方向に修正し、前記摺動当金をこの修正された摺動当金の補間点に移動させる、ことを特徴とする請求項１記載のエレクトロガスアーク溶接ロボットの制御方法。
   
   
   

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