JP4891726B2 - タンデムアーク溶接システムを制御するロボット制御装置およびそれを用いたアーク倣い制御方法 - Google Patents
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Description
次に、本発明に係るロボット制御装置を用いたアーク倣い制御方法について、図面を参照して説明する。図7(a)、(b)は図6の回転方向のアーク倣いの状態を示す斜視図、図8(a)はアーク倣い制御方法における先行極第1変化量と先行極左右補正量との関係、(b)は先行極第2変化量と先行極上下補正量との関係、(c)は後行極変化量と後行極補正量との関係を示すグラフ図、図9はアーク倣い制御方法を説明する処理フロー図である。
先行極制御工程では、ウィービング1周期の間に、先行極で検出される溶接状態量から電気的変化量を所定の算出方法で算出して先行極第1変化量および先行極第2変化量とし、先行極第1変化量に基づいて、ウィービング中心軌跡の左右方向の位置ずれを補正する先行極左右補正量を所定の算出方法で算出すると共に、先行極第2変化量に基づいて、ウィービング中心軌跡の上下方向の位置ずれを補正する先行極上下補正量を所定の算出方法で算出する。そして、先行極左右補正量および先行極上下補正量で、タンデムアーク溶接システムの溶接トーチを溶接進行方向に対して左右方向および上下方向に制御する(図4、図5参照)。
先行極第1変化量は、以下の2つの算出方法のいずれか1方の算出方法で算出することが好ましい。
第1の算出方法では、先行極第1変化量(dI_Lrl)は、下式(1)で表されるように、ウィービング左端で検出される先行極の左端溶接状態量(L_A)と、ウィービング右端で検出される先行極の右端溶接状態量(L_B)との差とする。
[dI_Lrl]=[L_B]−[L_A] (1)
[dI_Lrl]=([L_lmax]−[L_lmin])−([L_rmax]−[L_rmin]) (2)
先行極第2変化量(dI_Lud)は、下式(3)の算出方法で算出することが好ましい。すなわち、溶接状態量が溶接電流値であり、ウィービング1周期の間に検出される先行極の平均溶接電流値と、あらかじめ設定された基準溶接電流値との差とする。下式(3)では、平均溶接電流値として、右進ウィービング期間および左進ウィービング期間の間に検出された最大溶接状態量(最大溶接電流値)および最小溶接状態量(最小溶接電流値)(L_lmax、L_lmin、L_rmax、L_rmin)の4点の溶接電流値の平均としたが、検出点数は4点に限定されず、倣いの精度、または、情報処理時間の短縮を考慮して、検出点数を増減してもよい。
[dI_Lud]=[基準溶接電流値]−[平均溶接電流値] (3)
[平均溶接電流値]=([L_lmax]+[L_lmin]+[L_rmax]+[L_rmin])/4
先行極左右補正量(U_Lrl)は、前記式(1)または式(2)で算出された先行極第1変化量(dI_Lrl)に基づいて、下式(4)の算出方法で算出することが好ましい。ここで、(k_Lrl)は定数を表す。
[U_Lrl]=[k_Lrl]×[dI_Lrl] (4)
すなわち、図8(a)に示すように、先行極左右補正量(U_Lrl)として、先行極第1変化量(dI_Lrl)の大きさに比例したものを使用する。なお、後記する後行極制御工程で用いられている閾値を用いた算出方法で算出してもよい(図8(c)参照)。
先行極上下補正量(U_Lud)は、前記式(3)で算出された先行極第2変化量(dI_Lud)に基づいて、下式(5)の算出方法で算出することが好ましい。ここで、(k_Lud)は定数を表す。
[U_Lud]=[k_Lud]×[dI_Lud] (5)
すなわち、図8(b)に示すように、先行極上下補正量(U_Lud)として、先行極第2変化量(dI_Lud)の大きさに比例したものを使用する。なお、後記する後行極制御工程で用いられている閾値を用いた算出方法で算出してもよい(図8(c)参照)。
[U_Lrl]=[k_Lrl]×[dI_Lrl]+[ki_Lrl]×Σ[dI_Lrl]
[U_Lud]=[k_Lud]×[dI_Lud]+[ki_Lud]×Σ[dI_Lud]
後行極制御工程では、ウィービング1周期の間に、後行極で検出される溶接状態量から電気的変化量を算出して後行極変化量とし、後行極変化量に基づいて、ウィービング中心軌跡の回転方向の位置ずれを補正する後行極補正量を算出し、後行極補正量で、溶接トーチを溶接進行方向に対して回転方向に制御する(図6参照)。このような回転方向への制御は、溶接トーチ2全体を先行極2aを中心に回転する。そして、回転中心軸は、図7(a)に示すように先行極2aの先端を通る溶接トーチ2の軸線Yと平行な直線Y1や、図7(b)に示すように先行極2aの軸線Y2のどちらでもよい。
後行極変化量は、以下の2つの算出方法のいずれか1方の算出方法で算出することが好ましい。
第1の算出方法では、後行極変化量(dI_Trl)は、下式(6)で表されるように、ウィービング左端で検出される後行極の左端溶接状態量(T_A)と、ウィービング右端で検出される後行極の右端溶接状態量(T_B)との差とする。
[dI_Trl]=[T_B]−[T_A] (6)
[dI_Trl]=([T_lmax]−[T_lmin])−([T_rmax]−[T_rmin]) (7)
後行極補正量(U_Trl)は、以下の条件式(8)によって決定されることが好ましい。すなわち、図8(c)に示すように、前記式(6)または式(7)で算出された後行極変化量(dI_Trl)があらかじめ定めた閾値(±△I)を超えるまではゼロとし、後行極変化量(dI_Trl)が閾値(±△I)を超えた場合にあらかじめ定めた所定量(±△U)とする。
[条件式(8)]
[dI_Trl]>△Iの場合には、[U_Trl]=△Uとし、
−△I≦[dI_Trl]≦△Iの場合には、[U_Trl]=0とし、
[dI_Trl]<−△Iの場合には、[U_Trl]=−△Uとする。
[U_Trl]=[k_Trl]×[dI_Trl] (9)。
2 溶接トーチ
2a 先行極
2b 後行極
3 ロボット
4 先行極電源
5 後行極電源
6 先行極検出部
7 後行極検出部
8 ロボット制御装置
11a 先行極処理部
11b 後行極処理部
14a 先行極補正部
14b 後行極補正部
Claims (13)
- 先行極および後行極を先端に備える溶接トーチと、前記溶接トーチが先端に取り付けられ、当該溶接トーチを溶接進行方向に対して左右にウィービングさせるロボットと、前記先行極および前記後行極に給電を行う先行極電源および後行極電源と、前記先行極および前記後行極のウィービング中の溶接状態量を検出する先行極検出部および後行極検出部とを備え、溶接線に倣ってアーク溶接を行うタンデムアーク溶接システムの前記溶接トーチの位置を制御するロボット制御装置であって、
前記先行極検出部で検出された溶接状態量から電気的変化量を算出する先行極処理部と、
前記先行極処理部で算出された電気的変化量に基づいて、ウィービング中心軌跡の前記先行極での前記溶接線からの左右方向および上下方向での位置ずれを補正するための補正量を算出する先行極補正部と、
前記後行極検出部で検出された溶接状態量から電気的変化量を算出する後行極処理部と、
前記後行極処理部で算出された電気的変化量に基づいて、前記ウィービング中心軌跡の前記後行極での前記溶接線からの前記先行極を中心軸とする回転方向での位置ずれを補正するための補正量を算出する後行極補正部とを備えることを特徴とするロボット制御装置。 - 請求項1に記載のロボット制御装置を用いたアーク倣い制御方法において、
ウィービング1周期の間に、前記先行極処理部において前記先行極検出部で検出される溶接状態量から電気的変化量を算出して先行極第1変化量および先行極第2変化量とし、前記先行極補正部において前記先行極第1変化量に基づいて、ウィービング中心軌跡の前記先行極での前記溶接線からの左右方向での位置ずれを補正する先行極左右補正量を算出すると共に、前記先行極第2変化量に基づいて、前記ウィービング中心軌跡の前記先行極での前記溶接線からの上下方向での位置ずれを補正する先行極上下補正量を算出し、前記先行極左右補正量および前記先行極上下補正量で、前記溶接トーチを前記溶接進行方向に対して左右方向および上下方向に制御する先行極制御工程と、
前記先行極制御工程と同時に、または、前記先行極制御工程に続いて、前記ウィービング1周期の間に、前記後行極処理部において前記後行極検出部で検出される溶接状態量から電気的変化量を算出して後行極変化量とし、前記後行極補正部において前記後行極変化量に基づいて、前記ウィービング中心軌跡の前記後行極での前記溶接線からの前記先行極を中心軸とする回転方向での位置ずれを補正する後行極補正量を算出し、前記後行極補正量で、前記溶接トーチを前記溶接進行方向に対して前記先行極を中心軸とする回転方向に制御する後行極制御工程とを含むことを特徴とするアーク倣い制御方法。 - 前記先行極制御工程において、前記溶接状態量が溶接電流値であり、前記先行極第2変化量が、ウィービング1周期の間に検出される前記先行極の平均溶接電流値と、あらかじめ設定された基準溶接電流値との差であることを特徴とする請求項2に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記先行極制御工程において、前記先行極第1変化量が、ウィービング左端で検出される前記先行極の左端溶接状態量とウィービング右端で検出される前記先行極の右端溶接状態量との差であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記先行極制御工程において、前記先行極第1変化量が、第1溶接状態量差と第2溶接状態量差との差であって、
前記第1溶接状態量差が、ウィービング左端から右端に至る右進ウィービング期間の間に検出される前記先行極の右進最大溶接状態量と、右進最小溶接状態量との差で定義され、
前記第2溶接状態量差が、ウィービング右端から左端に至る左進ウィービング期間の間に検出される前記先行極の左進最大溶接状態量と、左進最小溶接状態量との差で定義されることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のアーク倣い制御方法。 - 前記後行極制御工程において、前記後行極変化量が、ウィービング左端で検出される前記後行極の左端溶接状態量とウィービング右端で検出される前記後行極の右端溶接状態量との差であることを特徴とする請求項2ないし請求項5のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記後行極制御工程において、前記後行極変化量が、第3溶接状態量差と第4溶接状態量との差であって、
前記第3溶接状態量差が、ウィービング左端から右端に至る右進ウィービング期間の間に検出される前記後行極の右進最大溶接状態量と、右進最小溶接状態量との差で定義され、
前記第4溶接状態量差が、ウィービング右端から左端に至る左進ウィービング期間の間に検出される前記後行極の左進最大溶接状態量と、左進最小溶接状態量との差で定義されることを特徴とする請求項2ないし請求項5のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。 - 前記先行極制御工程において、前記先行極上下補正量が、前記先行極第2変化量の大きさに比例したものであることを特徴とする請求項2ないし請求項7のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記先行極制御工程において、前記先行極左右補正量が、前記先行極第1変化量の大きさに比例したものであることを特徴とする請求項2ないし請求項8のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記後行極制御工程において、前記後行極補正量が、前記後行極変化量の大きさに比例したものであることを特徴とする請求項2ないし請求項9のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記先行極制御工程において、前記先行極上下補正量が、前記先行極第2変化量があらかじめ定めた閾値を超えるまではゼロとし、前記先行極第2変化量が前記閾値を超えた場合にあらかじめ定めた所定量とすることを特徴とする請求項2ないし請求項7のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記先行極制御工程において、前記先行極左右補正量が、前記先行極第1変化量があらかじめ定めた閾値を超えるまではゼロとし、前記先行極第1変化量が前記閾値を超えた場合にあらかじめ定めた所定量とすることを特徴とする請求項2ないし請求項8のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。
- 前記後行極制御工程において、前記後行極補正量が、前記後行極変化量があらかじめ定めた閾値を超えるまではゼロとし、前記後行極変化量が前記閾値を超えた場合にあらかじめ定めた所定量とすることを特徴とする請求項2ないし請求項9のいずれか一項に記載のアーク倣い制御方法。
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