JP2810417B2 - 自動溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は自動溶接装置に関する。

（従来の技術） 近年、溶接機は自動化され、溶接トーチを数値制御で
制御可能とすると共に、トーチの動きをプログラムによ
りコントロールするようになってきた。

従来、この種のプログラマブルな自動溶接装置にあっ
ては、トーチの移動に関し、いわゆる間接教示により位
置データを一点一点プログラムするか、または被溶接物
（ワーク）にトーチ先端を当てて直接教示していた。

例えば、直接教示において、ワークをクランプ装置に
クランプさせた状態でトーチ先端を溶接部に当て、この
点をスポット溶接し、あるいは、この点から次の点まで
アーク溶接すると教示するが如くである。

ただし、ワークが立体物であり、溶接部が２つの面に
股がるような場合、一つの溶接部の溶接を終了し次の溶
接部に移行する際、トーチがワークに干渉することにな
るので、干渉防止のための迂回点をも設定しなければな
らない。間接教示にあっても同様である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記と如き従来よりの自動溶接装置に
あっては、間接教示または直接教示により迂回点までも
教示しなければならない構成であったため、教示作業に
手間がかかり、作業効率が低下するという問題点があっ
た。

また、溶接せずにトーチを目的位置に移動するエアカ
ットでは、干渉物を意識しずらいため、教示を誤ってト
ーチやワークを破損してしまうことがあるという問題点
があった。

そこで、本発明は、迂回点を考慮することなく容易に
教示でき、かつトーチが干渉することなく効率よい溶接
作業を行うことができる自動溶接装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、
請求項１の記載の係る発明は、第１図に示すように、立
体的被溶接物の各溶接部に対し各溶接部を順次溶接すべ
く前記被溶接物の表面上に溶接トーチの移動点を設定す
るトーチ移動点設定手段１と、設定されたトーチ移動点
に基いて各溶接部を順次溶接実行すべくトーチ移動経路
を設定するトーチ経路設定手段２と、該手段で設定され
た移動経路に基いて順次目標位置を定めつつ前記トーチ
を駆動するトーチ駆動手段３と、エアカット時、次の溶
接部への移動経路に関して干渉防止のための迂回点を自
動的に設定し前記トーチ経路設定手段に与えるトーチ迂
回点自動設定手段４とを備え、前記トーチ迂回点自動設
定手段４は、迂回点を、エアカット前の溶接終了点及び
次の目標点を参照して両者の点を見通せる位置に設定す
る自動溶接装置である。

請求項２の記載の係る発明は、立体的被溶接物の各溶
接部に対し各溶接部を順次溶接すべく前記被溶接物の表
面上に溶接トーチの移動点を設定するトーチ移動点設定
手段１と、設定されたトーチ移動点に基いて各溶接部を
順次溶接実行すべくトーチ移動経路を設定するトーチ経
路設定手段２と、該手段で設定された移動経路に基いて
順次目標位置を定めつつ前記トーチを駆動するトーチ駆
動手段３と、エアカット時、次の溶接部への移動経路に
関して干渉防止のための迂回点を自動的に設定し前記ト
ーチ経路設定手段に与えるトーチ迂回点自動設定手段４
とを備え、前記トーチ迂回点自動設定手段４は、エアカ
ット時に、次の目標点を参照して干渉有無を判別し干渉
可能性があるときのみ迂回点を設定する自動溶接装置で
ある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明を実施した自動溶接機の斜視図であ
る。

図示のように本例の自動溶接機５は、基台６上に立設
された主ポスト７に上下（Ｚ）、左右（XY）、回転
（θ）自体のトーチＴを備えて成り、このトーチＴの前
方側には、ワークを上下動自在にクランプするワークク
ランプ装置８が備えられている。

ワーククランプ装置８とトーチＴとの間には、溶接開
始前にワーク位置を規定するための上下動自在の突き当
て９が設けられている。

また、前記基台６の隅部には副ポスト10が設けられ、
この上部にアーム11を介してペンダント式の操作ボック
ス12が姿勢調整可能に設けられている。さらに、この副
ポスト10の一側面にフック13が設けられ、これにハンド
ボックス14を吊り下げ可能とされている。

前記操作ボックス12にはCRT15及び多数の操作キー群
（MDIパネル）16が設けられ、これらを用いてプログラ
ム編集を始めとして各種操作が可能となっている。

前記ハンドルボックス14は、携帯可能の操作ボックス
であり、溶接作業中に使用されるものである。

第３図は、上記自動溶接機５を制御する制御装置のブ
ロック図である。

制御装置は、メモリカード17からデータ入力可能のマ
ザーボード18と、これに接続されるプログラマブルコン
トローラ（PC）19を備えて成る。

前記PC19には、リレーボード20と位置決め制御モジュ
ールPCL−X,Y,Zが接続されている。各位置決め制御モジ
ュールPCL−X,Y,Zには各サーボアンプ−X,Y,Zを介して
エンコーダEx,Ey,Ez付のサーボモータMx,My,Mzが接続さ
れている。Ｚ軸には軸を確実に固定するためのブレーキ
Ｂが設けられている。

前記リレーボード20は前記自動溶接機５の各種ソレノ
イドないしマグネットやセンサ類5aとMDIパネル16,ハン
ドボックス14が接続され、また溶接電源21及び溶着検出
部22が接続されている。

リレーボード20はこれら接続部とPC19との間で信号授
受を行うためのものであり、PC19は内部に組まれたプロ
グラムにより、またはメモリカード17ないし前記マザー
ボード18より入力された内容により、接続部材を適宜作
動させるものである。前記マザーボード18には前記CRT1
5が接続されている。

上記構成において、MDIパネル16より、ワークＷの溶
接部の溶接位置が入力されると、マザーボード18でこの
位置を通るトーチ経路及び溶接電流を定めるプログラム
が設定され、サーボモータMx,My,Mzが駆動され、溶接電
源21を介してトーチＴに所定の電流が流される。

第４図はトーチ経路の決定方式を示すフローチャート
である。

まず、第５図に示すように、CRT15に表示されるワー
クＷに対しMDIパネル16より、異なる面にそれぞれ溶接
部S3,S4が設定されたとする。

このとき、各溶接部S3,S4に関しては、同一面上の溶
接に関しては、トーチＴの移動に関してワークＷに干渉
することがないので、第１溶接点から第２溶接点への移
動に関してはワークＷからトーチＴを所定量だけ離して
移動させるというように通常のプログラムによりトーチ
経路が定められるものである。

そこで、第５図において溶接部S3から、異なる面につ
いての溶接部S4に移行する際のトーチ経路を考える。

ステップ401では、ワーク項点23を通る延長線24上
で、Ｙ軸稼動範囲のマイナス（−）端点にエアカット時
の迂回点Ｐを決定する。

この迂回点Ｐは、両溶接部S3,S4を見通せる位置であ
ればよく、溶接部S3から干渉なしで移動できる位置であ
り、かつ次の溶接部S4へ干渉なしで移動できる位置であ
る。

ステップ402では、エアカットについて、Ｙ軸の方向
がマイナス（−）方向（ワークから離れる方向）なら
ば、Ｙ次いでX,Zの順序でシーケンシャルに軸を移動さ
せる。

ステップ403では、エアカットについて、Ｙ軸の移動
方向がプラス（＋）方向（ワークに向う方向）ならば、
Ｚに次いでX,Yの順序でシーケンシャルに軸を移動させ
る。

ステップ401で迂回点ＰをＹ軸マイナス（−）端点に
定めたのは、本例の自動溶接機５では、Ｙ軸をワークに
対して接近・離反する方向に定めているからである。ま
た、各軸X,Y,Zをシーケンシャルに順序立てて移動させ
ることとしたのは、トーチＴをワークＷに対して完全に
干渉させることなく動作させるためである。これらシー
ケンシャルな動作手順はワークＷとトーチＴの配置関係
により定められるものである。

以上により、本例では、第６図に示すように、対話画
面15aでワーク形状及び寸法並びに溶接部の溶接形態を
入力すると、第３図に示した制御装置25によりトーチ経
路26が算出され、操作ボックス12またはハンドボックス
14のスタート釦を押すと、このようにして作成されたト
ーチ経路26を元に自動運転が実行されるので、トーチＴ
のワークＷに対する干渉を防止して効率のよい溶接作業
が実行できる。このとき、制御装置25が自動的にトーチ
経路を算出するので、作業者はワークの干渉等を一切意
識する必要がない。

上記実施例では、頂点23の延長線上に迂回点Ｐを求め
たが、迂回点Ｐはエアカット前後の溶接部を見通せる位
置ならどこでもよい。

また、装置の都合上、各軸をシーケンシャルに動作さ
せたが、これに限定されるものでもない。例えば、ワー
クの溶接部に対しトーチを法線方向に少しだけ退避さ
せ、しかる後３軸同時に動作させて迂回点Ｐに向かわせ
るようにしてよい。さらに、迂回点Ｐから次の溶接部へ
の移行に際しては、この溶接部の直近まで３軸動作さ
せ、次いでこの移動点を次の溶接開始点に連続的に移行
させるようにしてもよい。

また、上記実施例では干渉をワークＷに対するものと
して説明したが、自動溶接機５の他の部材との干渉関係
を登録しておき、他の部材との関係での干渉を防止する
ようにすることもできる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜の態様で実施し得
るものである。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明は特許請求の範囲に記載の通りの
自動溶接装置であるので迂回点を考慮することなく容易
に教示でき、かつトーチが干渉することなく、効率よい
溶接作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示す図、第２図は本発明を実施
する自動溶接機の斜視図、第３図はその制御装置のブロ
ック図、第４図はトーチ経路設定方式のフローチャー
ト、第５図は迂回点の説明図、第６図はデータ処理方式
の説明図である。 １……トーチ移動点設定手段 ２……トーチ経路設定手段 ３……トーチ駆動手段 ４……トーチ迂回点自動設定手段 Ｔ……トーチ Ｗ……ワーク Ｐ……迂回点 S1,S2……溶接部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立体的被溶接物の各溶接部に対し各溶接部
   を順次溶接すべく前記被溶接物の表面上に溶接トーチの
   移動点を設定するトーチ移動点設定手段と、設定された
   トーチ移動点に基いて各溶接部を順次溶接実行すべくト
   ーチ移動経路を設定するトーチ経路設定手段と、該手段
   で設定された移動経路に基いて順次目標位置を定めつつ
   前記トーチを駆動するトーチ駆動手段と、エアカット
   時、次の溶接部への移動経路に関して干渉防止のための
   迂回点を自動的に設定し前記トーチ経路設定手段に与え
   るトーチ迂回点自動設定手段とを備え、前記トーチ迂回
   点自動設定手段は、迂回点を、エアカット前の溶接終了
   点及び次の目標点を参照して両者の点を見通せる位置に
   設定することを特徴とする自動溶接装置。
2. 【請求項２】立体的被溶接物の各溶接部に対し各溶接部
   を順次溶接すべく前記被溶接物の表面上に溶接トーチの
   移動点を設定するトーチ移動点設定手段と、設定された
   トーチ移動点に基いて各溶接部を順次溶接実行すべくト
   ーチ移動経路を設定するトーチ経路設定手段と、該手段
   で設定された移動経路に基いて順次目標位置を定めつつ
   前記トーチを駆動するトーチ駆動手段と、エアカット
   時、次の溶接部への移動経路に関して干渉防止のための
   迂回点を自動的に設定し前記トーチ経路設定手段に与え
   るトーチ迂回点自動設定手段とを備え、前記トーチ迂回
   点自動設定手段は、エアカット時に、次の目標点を参照
   して干渉有無を判別し干渉可能性があるときのみ迂回点
   を設定することを特徴とする自動溶接装置。