JP3277011B2 - 溶接ロボットの始端位置検出装置 - Google Patents

溶接ロボットの始端位置検出装置

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JP3277011B2
JP3277011B2 JP00357893A JP357893A JP3277011B2 JP 3277011 B2 JP3277011 B2 JP 3277011B2 JP 00357893 A JP00357893 A JP 00357893A JP 357893 A JP357893 A JP 357893A JP 3277011 B2 JP3277011 B2 JP 3277011B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は溶接ロボットの始端位
置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】通常、
溶接ロボットにおいては、実際の溶接始端位置が予め教
示した目標溶接始端位置に正確に一致するようこれらの
ズレを補正する機能を有している。
【0003】図4はかかる装置の従来構成を示すもの
で、始端検出動作の際には、溶接ワイヤ2に始端検出用
電圧発生回路1から発生される始端検出用電圧を印加
し、この状態でロボットを駆動して溶接ワイヤ先端を母
材3の溶接始端に接触させる。
【0004】溶接ワイヤ2に印加される電圧Vはサンプ
リングされて比較回路4のA端子に入力されており、比
較回路4はこの電圧Vを基準電圧発生回路5から出力さ
れる所定の基準電圧Vcと比較し、電圧Vが所定の基準
電圧Vcを下回った時点で始端検出信号を出力する。
【0005】母材3は接地されているため、溶接ワイヤ
2が母材3に接触した時点で、比較回路4に入力される
電圧信号Vは0になる。基準電圧Vcは溶接ワイヤ2が
母材3に接触した時発生する電圧と接触していないとき
に発生する電圧との間の値に設定されているため、正常
な場合には、前記接触時点で電圧信号Vが基準電圧を下
回り、比較回路4からは始端検出信号が出力される。
【0006】ロボットコントローラ6は、比較回路4か
ら検出信号が入力された時点でロボットを停止させると
ともに、この時点のロボットの各軸角度から溶接ワイヤ
2が母材3に接触した溶接始端位置を計算し、この計算
値を予め教示しておいた目標溶接始端位置と比較してそ
のずれを計算し、この計算値にしたがってロボットの溶
接始端位置を補正するようにする。
【0007】ところで、上記従来装置においては、溶接
トーチ回りのインピーダンスがスパッタ等の付着、冷却
水の漏れ、冷却水の絶縁低下などを原因として大きく変
化するため、始端検出用電圧発生回路1から同じ電圧を
発生しても比較回路4に入力される電圧Vが変化してし
まう。
【0008】このため、例えば上記検出電圧Vが大きく
低下してしまった場合には、溶接ワイヤ2が母材3に接
触していないにもかかわらず比較回路4から検出信号が
出力されてしまい、始端検出時とそうでないときの区別
がつかなくなって検出不能になるという不具合がある。
【0009】この発明は、溶接トーチ回りのインピーダ
ンスが変化した場合にも母材の始端検出をできるだけな
し得るようにして、溶接ロボットの稼働効率を向上させ
る溶接ロボットの始端位置検出装置を提供する事を目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明では、
所定の溶接始端位置検出用電圧を溶接ワイヤに印加した
状態でロボットを駆動して母材の溶接始端位置サーチ動
作を実行するとともに、この際前記印加電圧を所定の基
準電圧と比較してこの比較結果に基づき溶接ワイヤが母
材の溶接始端位置に接触した時を検出し、この検出時点
の前記ロボットの各軸角度に基づき求めた実溶接始端位
置と予め教示した目標溶接始端位置とのずれを演算する
ことによりロボットの溶接始端位置を補正する溶接ロボ
ットにおいて、前記比較用の基準電圧として、検出感度
の高い第1の基準電圧および検出感度の低い第2の基準
電圧が設定される基準電圧設定手段と、前記サーチ開始
から予め設定した所定時間が経過する間は前記印加電圧
を前記第1の電圧と比較し、前記印加電圧が第1の電圧
を超えた場合は比較用基準電圧を前記第2の基準電圧に
切替えて前記印加電圧との比較動作を行い、前記印加電
圧が前記第2の基準電圧を超えた時を溶接ワイヤが母材
の溶接始端位置に接触した時として検出する第1の溶接
始端位置検出手段と、前記印加電圧が第1の基準電圧を
超えない状態で前記所定時間が経過した場合は、この後
前記印加電圧を前記第1の基準電圧と比較して前記印加
電圧が前記第1の基準電圧を超えた時を溶接ワイヤが母
材の溶接始端位置に接触した時として検出する第2の溶
接始端位置検出手段とを具えるようにする。
【0011】かかる本発明の構成によれば、溶接ワイヤ
が母材に接する前の僅かの時間を使って、印加電圧をま
ず基準高感度電圧と比較し、印加電圧が基準高感度電圧
を超えた場合は基準電圧を感度が低い基準低感度電圧に
切替えて前記比較動作を行い、前記印加電圧が前記基準
低感度電圧を超えた時を溶接ワイヤが母材の溶接始端位
置に接触した時として検出するようにすることで、多少
溶接トーチ回りのインピーダンスが低下してきていると
きにも、母材の始端検出を可能にする。
【0012】
【0013】
【0014】
【実施例】以下この発明を添付図面に示す実施例に従っ
て詳細に説明する。
【0015】図1はこの発明の第1の実施例を示すもの
であり、先の図4の構成と同一機能を果たす構成要素に
ついては同一符号を付している。
【0016】始端検出用電圧発生回路1は始端検出用の
400V程度の高電圧を発生するものであり、溶接電圧
発生回路7は溶接用の30V程度の電圧を発生するもの
であり、始端検出の際はスイッチ回路8の接点は始端検
出用電圧発生回路1側に接続されている。
【0017】溶接ワイヤ2に印加される電圧は適宜レベ
ルの電圧Vに変換された後、比較回路4の一方の入力端
子に入力されており、比較回路4はこの検出電圧Vを基
準高電圧発生回路9から出力される高電圧Vh(図4に
示した基準電圧発生回路5から出力される基準電圧Vc
と同程度の電圧)または基準低電圧発生回路10から出
力される低電圧Vl(Vl<Vh)と比較し、電圧Vが
基準高電圧Vhまたは基準低電圧Vlより小さくなれば
“H(ハイ)”の始端検出信号Dtを出力する。 な
お、この実施例では、溶接ワイヤ2が母材3に接触する
以前は、電圧Vは正の適宜レベルの電圧を維持し、母材
に接触した時点で電圧Vが0になるとする。 タイマ1
2には、始端検出のサーチ開始から溶接ワイヤが母材に
接触するまでに要すると考えられる最小時間よりも短い
微少時間(120〜130msec)が予め設定されて
おり、タイマ12はロボットコントローラ6からのサー
チ開始指令にともなって計時動作を開始し、前記設定時
間を計時している期間にのみ“H”になる計時期間信号
Tkを出力する。
【0018】アンドゲート13では、始端検出信号Dt
と計時期間信号Tkとの論理積をとり、その論理積出力
をスイッチ回路11及び警告ランプ15に出力する。
【0019】スイッチ回路11はアンドゲート13の出
力にしたがってその接点が切替え制御されるもので、初
期状態の時にはその接点を基準高電圧発生回路9側に接
続し、アンドゲートの出力が“H”になった時、すなわ
ちタイマ12の計時期間でありかつ比較回路4の出力D
tが“H”になったときにのみその接点を基準低電圧発
生回路10側に切替える。ただし、スイッチ回路11の
接点は一旦基準低電圧発生回路10側に切替えられる
と、その後はアンドゲートの出力に関係なくその状態を
保持するようになっている。
【0020】スイッチ回路14は、初期状態の時にはそ
の接点がオフであり、アンドゲート13の出力が“L
(ロー)”になると、すなわちタイマ12の計時期間が
終了すると、その接点をオンにして比較回路4の出力を
ロボットコントローラ6に接続するように動作する。
【0021】警告ランプ15はLED等で構成され、こ
のランプ15は溶接トーチ回りの抵抗が変化してきたこ
とをオペレータに報知するためのものである。
【0022】以下かかる実施例構成の作用を図2のフロ
ーチャートにしたがって説明する。サーチ開始にともな
い、ロボットコントローラ6から始端検出用電圧発生回
路1及びタイマ12にサーチ開始指令が入力され、始端
検出用電圧発生回路1は溶接ワイヤ2に始端検出用電圧
を印加するとともに、タイマ12は計時動作を開始する
(ステップ100、110)。
【0023】このサーチ開始時点においてはスイッチ回
路11の接点は前述したように基準高電圧発生回路9側
に接続されている。
【0024】したがって、タイマ12が所定の設定時間
を計時している期間の間は、比較回路4には基準高電圧
Vhが入力され、比較回路4は電圧Vを基準高電圧Vh
と比較している。この比較において、電圧Vが基準高電
圧Vhを下回らない場合はタイマ12の設定時間が経過
するまでこの比較動作を繰り返し実行する(ステップ1
20、130)。
【0025】しかし、タイマ12の計時期間に電圧Vが
基準高電圧Vhより小さくなった場合は、比較回路4か
ら“H”の始端検出信号Dtが出力される。しかし、こ
の時にはスイッチ回路14の接点はオフであるため、こ
の際の始端検出信号はロボットコントローラ6には伝わ
らない。また、このときには計時期間信号Tkが“H”
であるので、比較回路4から“H”の始端検出信号Dt
が出力されると、アンドゲート13から“H”信号が出
力される。この結果、スイッチ回路11はその接点と基
準低電圧発生回路10側に切替え、また溶接トーチ回り
のインピーダンス変化を警告する表示ランプ15が点灯
される(ステップ140)。この警告ランプの点灯によ
りオペレータは溶接トーチ回りのインピーダンス変化を
認知し、トーチ回りの掃除や冷却水の交換の必要性を知
ることができる。
【0026】この後、比較回路4は電圧Vを基準低電圧
Vlと比較し、電圧Vが基準低電圧Vlを下回ると、
“H”の始端検出信号Dtを出力する(ステップ15
0)。タイマ12が計時期間を終了すると、スイッチ1
4はオンになるので、上記始端検出信号Dtはロボット
コントローラ6に入力される。
【0027】この始端検出信号が入力されると、ロボッ
トコントローラ6はロボットを停止させてサーチ動作を
終了させるとともに、この時点のロボットの各軸角度か
ら溶接ワイヤ2が母材3に接触した溶接始端位置を計算
し、この計算値を予め教示しておいた目標溶接始端位置
と比較してそのずれを計算し、この計算値にしたがって
ロボットの溶接始端位置を補正する(ステップ170)
【0028】また、前記タイマ12の計時期間中に電圧
Vが基準高電圧Vhを下回らない場合は、タイマ12の
計時終了後にスイッチ回路14がオンになり、またスイ
ッチ11は依然基準高電圧発生回路側に接続されてい
る。したがって、比較回路4は電圧Vを基準高電圧Vh
と比較し、電圧Vが基準高電圧Vhを下回ると、“H”
の始端検出信号Dtを出力する(ステップ160)。こ
の検出信号はロボットコントローラ6に伝えられ、この
時点でサーチ動作が終了することになる(ステップ17
0)。
【0029】なお、上記実施例において、母材接触前の
電圧Vを負に設定した場合は、最初に電圧Vを低いほう
の基準電圧と比較し、電圧Vが前記タイマ12の設定時
間前にこの基準低電圧を超えた場合は基準電圧を高いほ
うの電圧に切り換え、電圧Vがこの基準高電圧を超えた
場合に始端検出を行うようにする。
【0030】すなわち、基準電圧を最初は検出感度の高
い基準電圧に設定し、所定時間内にこの検出感度の高い
基準電圧と電圧Vとの比較条件が成立した場合は、基準
電圧を検出感度の低いほうの電圧に切り換えるようにす
るのである。
【0031】図3はこの発明の第2実施例を示すもの
で、この場合はサンプリングした電圧Vを微分回路20
で時間で微分し、その微分値dV/dtを比較回路4に
入力するようにしている。また、基準値設定回路30に
は、適当な比較用の基準値Eが設定され、この設定値E
が比較回路4に入力されている。比較回路4では、微分
値dV/dtを基準値Eと比較し、dV/dt>Eにな
ると、始端検出信号を出力する。
【0032】かかる構成によれば、微分回路20によっ
て溶接ワイヤに加わる電圧Vを微分し、この微分値dV
/dtが所定の基準値Eを超えると始端検出信号を出力
するようにしたので、溶接トーチ回りのインピーダンス
が変化して溶接トーチが母材に接触する前と接触後の電
位差が少なくなったとしても、接触前の電圧と接触後の
電圧に差さえあれば微分出力が得られることになり、し
たがってこのような場合でも比較用の基準値を適当な値
に設定するようにすれば、始端位置の検出を可能にする
ことができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
始端サーチ前の微少時間に電圧が通常の基準電圧を超え
ているときは、この基準電圧を低感度側の電圧に切り換
えて電圧比較による始端検出処理を行うようにしたの
で、溶接トーチ回りのインピーダンスがスパッタ等の付
着、冷却水の漏れ、冷却水の絶縁低下などを原因として
大きく変化した場合でも始端検出が可能になり、ロボッ
トの稼働率を向上させることができる。
【0034】またこの発明によれば、溶接ワイヤに加わ
る電圧を微分し、この微分値が所定の基準値を超えると
始端検出信号を出力するようにしたので、溶接トーチ回
りのインピーダンスが変化して溶接トーチが母材に接触
する前と接触後の電位差が少なくなったとしても、接触
前の電圧と接触後の電圧に差さえあれば微分出力が得ら
れることになり、したがってこのような場合でも比較用
の基準値を適当な値に設定するようにすれば、始端位置
の検出を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図
【図2】この発明の実施例の作用を示すフローチャート
【図3】この発明の他の実施例を示すブロック図
【図4】図4は従来技術を示すブロック図
【符号の説明】
1…始端検出用電圧発生回路 2…溶接ワイヤ 3…母材 4…比較回路 6…ロボットコントローラ 7…溶接電圧発生回路 8…スイッチ回路 9…基準高電圧発生回路 10…基準低電圧発生回路 11…スイッチ回路 12…タイマ 13…アンドゲート 14…スイッチ回路 15…警告ランプ 20…微分回路 30…基準値発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−110068(JP,A) 特開 平2−179361(JP,A) 特開 昭63−97367(JP,A) 特開 昭61−296964(JP,A) 特開 昭61−49785(JP,A) 特公 平1−47276(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/127

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の溶接始端位置検出用電圧を溶接ワイ
    ヤに印加した状態でロボットを駆動して母材の溶接始端
    位置サーチ動作を実行するとともに、この際前記印加電
    圧を所定の基準電圧と比較してこの比較結果に基づき溶
    接ワイヤが母材の溶接始端位置に接触した時を検出し、
    この検出時点の前記ロボットの各軸角度に基づき求めた
    実溶接始端位置と予め教示した目標溶接始端位置とのず
    れを演算することによりロボットの溶接始端位置を補正
    する溶接ロボットにおいて、 前記比較用の基準電圧として、検出感度の高い第1の基
    準電圧および検出感度の低い第2の基準電圧が設定され
    る基準電圧設定手段と、 前記サーチ開始から予め設定した所定時間が経過する間
    は前記印加電圧を前記第1の電圧と比較し、前記印加電
    圧が第1の電圧を超えた場合は比較用基準電圧を前記第
    2の基準電圧に切替えて前記印加電圧との比較動作を行
    い、前記印加電圧が前記第2の基準電圧を超えた時を溶
    接ワイヤが母材の溶接始端位置に接触した時として検出
    する第1の溶接始端位置検出手段と、 前記印加電圧が第1の基準電圧を超えない状態で前記所
    定時間が経過した場合は、この後前記印加電圧を前記第
    1の基準電圧と比較して前記印加電圧が前記第1の基準
    電圧を超えた時を溶接ワイヤが母材の溶接始端位置に接
    触した時として検出する第2の溶接始端位置検出手段
    と、 を具えるようにしたことを特徴とする溶接ロボットの始
    端位置検出装置。
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