JP4400714B2

JP4400714B2 - Welding system

Info

Publication number: JP4400714B2
Application number: JP2003390281A
Authority: JP
Inventors: 誠一郎福島; 隆一守田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2023-11-20
Also published as: JP2005144543A

Description

本発明は、ロボットと溶接電源を組み合わせて溶接を施工する溶接システムに関する。 The present invention relates to a welding system for performing welding by combining a robot and a welding power source.

従来の溶接システムを図７に示す。ロボット1には、溶接トーチ2が取り付けられ、溶接電流は溶接電源3からワイヤ送給装置7を経て、溶接トーチ2に供給される。ロボット制御装置4はインターフェースケーブル8を介して溶接電源3と接続されている。溶接電源3で検出された溶接電流値及び溶接電圧値などの実溶接条件は、インターフェースケーブル8を介してロボット制御装置4に伝えられる。ロボット制御装置4には、作業者がロボット1の動作情報等を入力するティーチペンダント6が接続されている。
そして、溶接中の少なくとも溶接電流を含む実溶接条件の平均値がティーチペンダントにアナログ表示される技術が開示されている（例えば、特許文献１）。 A conventional welding system is shown in FIG. A welding torch 2 is attached to the robot 1, and welding current is supplied from the welding power source 3 to the welding torch 2 via the wire feeder 7. The robot control device 4 is connected to the welding power source 3 via the interface cable 8. Actual welding conditions such as a welding current value and a welding voltage value detected by the welding power source 3 are transmitted to the robot controller 4 via the interface cable 8. The robot control device 4 is connected to a teach pendant 6 through which an operator inputs operation information and the like of the robot 1.
A technique is disclosed in which an average value of actual welding conditions including at least a welding current during welding is displayed in analog on a teach pendant (for example, Patent Document 1).

以上に述べた従来のロボット制御装置の問題点は、溶接条件の平均値しか表示できず、実際の溶接品質については、平均値だけではなく、溶接電流値の分布が重要である。
例えば、図８に示すように溶接ワイヤ30は、当初は、トーチの先端に設けられたチップ31を介して給電点33で給電される。しかし、溶接の累積回数が増加する度に、給電点は磨耗するために、給電点33は、給電点32、給電点34のように複数の給電点でその給電する領域が広がる。つまり、給電点32で給電される場合には、溶接電流値は、低くなり、給電点34で給電される場合には、溶接電流値は高くなる。
このように磨耗した場合には、給電点が32、33、34とばらつく。これは、ワイヤ30の曲がりくせと、チップの磨耗に依存する。それゆえ、ロボットと溶接ワイヤの送給経路の変化により、給電点が変動し、溶接が乱れる。この場合、給電点32、33、34が均等な位置であり、また、各給電点で同じ確率で給電された場合には、溶接電流値の平均値は、給電点32で給電された場合と同じになる。つまり、給電点が変化すれば、溶接電流値は不安定となるが、溶接電流値の平均値は安定した値をとることになる。
よって、溶接電流値などの溶接状態量の平均値のみでは溶接品質を確認できない、という問題があった。 The problem with the conventional robot control device described above is that only the average value of the welding conditions can be displayed. For the actual welding quality, not only the average value but also the distribution of the welding current value is important.
For example, as shown in FIG. 8, the welding wire 30 is initially fed at a feeding point 33 via a tip 31 provided at the tip of the torch. However, as the cumulative number of times of welding increases, the feeding point wears out, so that the feeding point 33 has a plurality of feeding points such as feeding point 32 and feeding point 34. That is, when feeding is performed at the feeding point 32, the welding current value is low, and when feeding is performed at the feeding point 34, the welding current value is high.
When worn like this, the feeding points vary as 32, 33, and 34. This depends on the bending of the wire 30 and the wear of the tip. Therefore, the feeding point fluctuates due to a change in the feeding path between the robot and the welding wire, and welding is disturbed. In this case, when the feeding points 32, 33, and 34 are at equal positions, and the power is fed at the same probability at each feeding point, the average value of the welding current value is the same as that when the feeding point 32 is fed. Be the same. That is, if the feeding point changes, the welding current value becomes unstable, but the average value of the welding current values takes a stable value.
Therefore, there is a problem that the welding quality cannot be confirmed only by the average value of the welding state quantity such as the welding current value.

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、作業者が溶接品質を的確かつ容易に把握できる溶接システムを提供するものである。 The present invention is intended to solve the problems of such a conventional configuration, and provides a welding system that allows an operator to accurately and easily grasp the welding quality.

本発明の請求項１記載の溶接システムは、ロボットと、前記ロボットをプログラムに基づいて制御するロボット制御装置と、前記ロボットの動作情報を入力するペンダントと、前記ロボット制御装置に接続されたアーク溶接装置とを備え、溶接を施工する溶接システムにおいて、前記アーク溶接装置は、溶接状態量を検出する溶接状態量検出部を備え、前記ロボット制御装置は、その遮断周波数が可変であり、前記溶接状態量検出部によって検出された溶接状態量から前記遮断周波数以下の成分を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部の出力について所定の範囲毎の頻度を算出して度数分布図を作成する状態量分布作成部を備え、前記ペンダントは、前記状態量分布作成部が作成した前記度数分布図を表示する表示部を備えることを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a welding system including a robot, a robot control device that controls the robot based on a program, a pendant that inputs operation information of the robot, and arc welding connected to the robot control device. In the welding system for performing welding, the arc welding apparatus includes a welding state quantity detection unit that detects a welding state quantity, and the robot control device has a variable cut-off frequency, and the welding state A filter unit that extracts components below the cutoff frequency from the welding state quantity detected by the quantity detection unit, and a state quantity distribution creation that creates a frequency distribution diagram by calculating the frequency for each predetermined range for the output of the filter unit And the pendant includes a display unit that displays the frequency distribution diagram created by the state quantity distribution creation unit. Is shall.

本発明の請求項２記載の溶接システムは、前記表示部は、前記状態量分布作成部が作成した前記度数分布図の範囲毎の頻度に応じて、濃淡階調または色階調を関連付けて表示することを特徴とするものである。
In the welding system according to claim 2 of the present invention, the display unit displays the grayscale or color gradation in association with each other according to the frequency of each range of the frequency distribution diagram created by the state quantity distribution creation unit. It is characterized by doing.

本発明の請求項３記載の溶接システムは、前記プログラムは、前記状態量分布作成部が作成した前記度数分布図を保存する命令を含むことを特徴とするものである。 The welding system according to claim 3 of the present invention is characterized in that the program includes an instruction to save the frequency distribution diagram created by the state quantity distribution creation unit.

本発明は、溶接電流または溶接電圧等の溶接状態量の分布を統計的に把握できるため、作業者が溶接品質を的確かつ容易に把握できるという、格段の効果を奏するものである。 The present invention can statistically grasp the distribution of the welding state quantity such as the welding current or the welding voltage, and therefore has a remarkable effect that the operator can accurately and easily grasp the welding quality.

以下、本発明の実施の形態として図１〜図７に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１に、実施例１のシステム構成図を示す。手先部に溶接トーチ2が設けられているロボット1は、ロボット制御装置4により制御されている。また、溶接電源3は、ロボット制御装置4の溶接指令に基づいて溶接を実行する。このとき、溶接電源3は、ロボット1のアーム上に取り付けられたワイヤ送給装置7へ送給速度指令を発し、溶接ワイヤを溶接トーチ2へ送給する。ペンダント6は、ロボット制御装置4にインターフェースケーブル5を介して接続されている。ペンダント6は、ロボット1を操作するために必要な入力部として操作キー、ロボットプログラムやロボットの状態などを表示する表示部19を備えている。また、ロボットを直ちに停止させる非常停止ボタンも備えている。また、操作者の安全を確保するために、デッドマンスイッチが、握り部に備え付けれている。
溶接電源3は、実際の溶接状態量を溶接状態量検出部10により検出する。溶接状態量検出部10は、溶接電流値を検出する溶接電流値検出部11、溶接電圧検出部12、ワイヤ送給速度検出部13を含んでいる。
FIG. 1 shows a system configuration diagram of the first embodiment. The robot 1 provided with the welding torch 2 at the hand portion is controlled by the robot control device 4. In addition, the welding power source 3 performs welding based on the welding command of the robot control device 4. At this time, the welding power source 3 issues a feed speed command to the wire feeding device 7 attached on the arm of the robot 1 and feeds the welding wire to the welding torch 2. The pendant 6 is connected to the robot controller 4 via an interface cable 5. The pendant 6 includes a display unit 19 that displays operation keys, a robot program, a robot state, and the like as an input unit necessary for operating the robot 1. An emergency stop button is also provided to stop the robot immediately. Moreover, in order to ensure the safety of the operator, a deadman switch is provided in the grip portion.
The welding power source 3 detects the actual welding state quantity by the welding state quantity detection unit 10. The welding state quantity detection unit 10 includes a welding current value detection unit 11 that detects a welding current value, a welding voltage detection unit 12, and a wire feed speed detection unit 13.

実際の溶接作業の流れに沿って本実施例を説明する。教示時の作業を以下に説明する。作業者は、溶接作業を行うワーク100を載置台101に設置する。その後、溶接施工を行う溶接線を教示する。このとき、図２に示すように、溶接線の位置は、溶接開始命令ＡＲＣＯＮと溶接終了命令ＡＲＣＯＦではさまれるようにプログラムされている。また、溶接開始命令ＡＲＣＯＮには、溶接条件ＡＣ、ＡＶが付加され、ＡＣは設定電流値、ＡＶは設定電圧値を設定しておく。
図２に示したロボット1の移動命令は、ＭＯＶＪが関節補間、ＭＯＶＬが直線補間であり、目標点までの位置に各補間動作を行うように動作指令がされるものである。
このようにして、作成されたロボットプログラムは、プログラム格納領域16に格納されている。 A present Example is demonstrated along the flow of an actual welding operation | work. The work during teaching will be described below. An operator installs the workpiece 100 on which the welding operation is performed on the mounting table 101. Then, the welding line which performs welding construction is taught. At this time, as shown in FIG. 2, the position of the welding line is programmed so as to be sandwiched by a welding start instruction ARCON and a welding end instruction ARCOF. Further, welding conditions AC and AV are added to the welding start command ARCON, where AC is a preset current value, and AV is a preset voltage value.
The movement commands of the robot 1 shown in FIG. 2 are those in which MOVJ is joint interpolation and MOVL is linear interpolation, and an operation command is given to perform each interpolation operation at a position up to the target point.
The robot program created in this way is stored in the program storage area 16.

上記のプログラムを実行する場合について、以下に説明する。この実行とは、プレイバック運転と教示モードでの確認運転を含む。起動信号が入信されると、プログラム実行部17は、プログラム格納領域16から指定されたプログラムを実行する。
その後、ＡＲＣＯＮ命令で設定されている溶接条件をロボット通信処理部15に出力する。溶接が実行されて溶接電流値、溶接電圧値、ワイヤ送給速度が、夫々溶接状態量検出部10にて検出される。また、溶接現象は、アーク開始時点からある一定時間は、溶接が安定しないため、アーク開始後、所定の時間を経過した後、状態検出部10の溶接状態量を取得する。溶接状態量検出部10は、溶接通信処理部14に溶接状態量を出力する。溶接通信処理部14は、ロボット制御装置4に接続されたインターフェースケーブル8を介して、ロボット通信処理部15に溶接状態量を送信する。 The case where the above program is executed will be described below. This execution includes a playback operation and a confirmation operation in the teaching mode. When the activation signal is received, the program execution unit 17 executes the program specified from the program storage area 16.
Thereafter, the welding conditions set by the ARCON command are output to the robot communication processing unit 15. Welding is performed, and a welding current value, a welding voltage value, and a wire feed speed are detected by the welding state quantity detection unit 10, respectively. In addition, the welding phenomenon is that the welding is not stable for a certain time from the start of the arc, and therefore, after a predetermined time has elapsed after the start of the arc, the welding state quantity of the state detection unit 10 is acquired. The welding state quantity detection unit 10 outputs the welding state quantity to the welding communication processing unit 14. The welding communication processing unit 14 transmits the welding state quantity to the robot communication processing unit 15 via the interface cable 8 connected to the robot control device 4.

ロボット通信処理部15は、受信した溶接状態量を状態量分布作成部25に出力する。状態量分布作成部25では、溶接電流値を１Ａ毎に区分する。詳細は、図３に基づいて説明する。
図３(a)が現在の状態とする。図３（ｂ）では、例えば、２５５．６Ａの溶接電流値が検出されたとする。この場合２５５．０Ａ〜２５６．０Ａの範囲の階級の頻度が１つ増加する。
このようにして、状態量分布作成部25では、階級と頻度により、溶接電流値の分布を作成する。 The robot communication processing unit 15 outputs the received welding state quantity to the state quantity distribution creating unit 25. The state quantity distribution creating unit 25 classifies the welding current value for each 1A. Details will be described with reference to FIG.
FIG. 3A shows the current state. In FIG.3 (b), suppose that the welding current value of 255.6A was detected, for example. In this case, the frequency of the class in the range of 255.0A to 256.0A is increased by one.
In this way, the state quantity distribution creating unit 25 creates a distribution of welding current values based on the class and frequency.

状態量分布作成部25で作成された溶接電流値分布は、ペンダント処理部18に出力される。ペンダント処理部18は、ペンダント6の表示部19に図４に示すように電流値分布を表示する。縦軸の頻度については、全サンプリング数に対する割合（％）で表示してもよい。また、最も頻度の高い階級について、濃淡を濃く表示し、順に薄く表示することで、さらに、作業者にわかりやすくすることもできる。また、図４には、溶接電流値の例を表示したが、溶接電圧値、ワイヤ送給速度でも同様な表示をすることができる。 The welding current value distribution created by the state quantity distribution creating unit 25 is output to the pendant processing unit 18. The pendant processing unit 18 displays the current value distribution on the display unit 19 of the pendant 6 as shown in FIG. About the frequency of a vertical axis | shaft, you may display by the ratio (%) with respect to the total sampling number. In addition, it is possible to make the operator more easily understandable by displaying the shades darkly and darkly in order for the most frequent class. Moreover, although the example of the welding current value was displayed in FIG. 4, the same display can be performed also with the welding voltage value and the wire feed speed.

本発明の実施例２を図５に示して説明する。本実施例では、実施例１と異なる部分についてのみ詳細に説明する。本実施例では、フィルタ部26をロボット制御装置4内に設けることである。
溶接状態量が溶接通信処理部14からインターフェースケーブル8を介してロボット通信処理部15に伝送される。この通信レートは、１ｋＨｚ〜１００Ｈｚ程度である。この周波数の溶接電流値は、非常に乱雑なデータが混入しており、データを解析する上では、有用なデータは得られない。
本実施例では、ロボット通信処理部15で受信したデータをフィルタ部26にてフィルタ処理を行う。フィルタ処理後の溶接状態量を状態量分布作成部25に出力する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, only portions different from the first embodiment will be described in detail. In this embodiment, the filter unit 26 is provided in the robot control device 4.
The welding state quantity is transmitted from the welding communication processing unit 14 to the robot communication processing unit 15 via the interface cable 8. This communication rate is about 1 kHz to 100 Hz. The welding current value at this frequency contains very messy data, and no useful data can be obtained in analyzing the data.
In the present embodiment, the data received by the robot communication processing unit 15 is filtered by the filter unit 26. The welding state quantity after the filter processing is output to the state quantity distribution creating unit 25.

フィルタ部26のフィルタとしては、ＩＩＲ型の２次フィルタを用いる。例えば、バタワース型ローパスフィルタを施すことにより、遮断周波数以下の周波数成分を取り出すことが可能となる。
フィルタ部26では、サンプリング周波数をロボット通信処理部15の伝送レートとすると、１０００Ｈｚのサンプリング周波数で取得された溶接状態量を２０Ｈｚ程度の周波数で遮断する。溶接品質においては、さまざまな周波数が特定の溶接品質と関連していると言われており、目的に応じて、遮断周波数を変更することができる。
フィルタ部26の出力は、実施例１と同様に状態量分布作成部25に出力され、以下、実施例１と同様に処理される。 As the filter of the filter unit 26, an IIR type secondary filter is used. For example, by applying a Butterworth low-pass filter, it is possible to extract a frequency component equal to or lower than the cutoff frequency.
In the filter unit 26, if the sampling frequency is the transmission rate of the robot communication processing unit 15, the welding state quantity acquired at a sampling frequency of 1000 Hz is cut off at a frequency of about 20 Hz. In welding quality, it is said that various frequencies are associated with specific welding quality, and the cutoff frequency can be changed according to the purpose.
The output of the filter unit 26 is output to the state quantity distribution creating unit 25 as in the first embodiment, and is processed in the same manner as in the first embodiment.

本発明の実施例では、ロボットの命令により、溶接電流値を保存するものである。これは、図６に示すように、ＡＲＣＯＮ命令のオペランドにＳＡＶＥをつけることで実現する。このＳＡＶＥがあることで、状態量分布作成部で作成された電流値分布は、システムに予め設定された領域になるまで、ロボットプログラムの名称及び実行時間とともにロボット制御装置内の記憶領域に保存されるものである。 In the embodiment of the present invention, the welding current value is stored in accordance with a robot command. As shown in FIG. 6, this is realized by attaching SAVE to the operand of the ARCON instruction. With this SAVE, the current value distribution created by the state quantity distribution creation unit is stored in the storage area in the robot controller together with the name and execution time of the robot program until it reaches the area preset in the system. Is.

ロボットと溶接電源を組み合わせて溶接を施工する溶接システムに有用である。 This is useful for welding systems that combine welding with a robot and welding power source.

本発明の実施例１のシステム構成図System configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例１のロボットプログラム例Example of a robot program according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施例１の電流値分布の説明図Explanatory drawing of electric current value distribution of Example 1 of this invention 本発明の実施例１の表示部の例Example of display unit of embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例２のシステム構成図System configuration diagram of embodiment 2 of the present invention 本発明の実施例３のロボットプログラム例Robot program example of embodiment 3 of the present invention 従来技術の構成図Configuration diagram of conventional technology 従来技術の給電に関する説明図Explanatory drawing about power supply in the prior art

Explanation of symbols

1：ロボット
2：溶接トーチ
3：溶接電源
4：ロボット制御装置
6：ペンダント
7：ワイヤ送給装置
10：溶接状態量検出部
11：溶接電流検出部
12：溶接電圧検出部
13：ワイヤ送給速度検出部
19：表示部
25: 状態量分布作成部 1: Robot
2: Welding torch
3: Welding power source
4: Robot controller
6: Pendant
7: Wire feeder
10: Welding state quantity detector
11: Welding current detector
12: Welding voltage detector
13: Wire feed speed detector
19: Display section
25: State quantity distribution generator

Claims

In a welding system that includes a robot, a robot control device that controls the robot based on a program, a pendant that inputs operation information of the robot, and an arc welding device connected to the robot control device, and performs welding ,
The arc welding apparatus includes a welding state amount detection unit that detects a welding state amount,
The robot control device has a variable cutoff frequency, a filter unit that extracts a component equal to or lower than the cutoff frequency from the welding state quantity detected by the welding state quantity detection unit, and a predetermined range for the output of the filter unit It has a state quantity distribution creation unit that calculates the frequency of each and creates a frequency distribution diagram,
The pendant includes a display unit that displays the frequency distribution diagram created by the state quantity distribution creation unit.

2. The welding according to claim 1 , wherein the display unit displays a grayscale or a color gradation in association with each other according to the frequency of each range of the frequency distribution diagram created by the state quantity distribution creation unit. system.

3. The welding system according to claim 1 , wherein the program includes an instruction to save the frequency distribution diagram created by the state quantity distribution creation unit .