JPH01299764A - 自動溶接装置及び溶接条件設定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野コ 本発明は専用機を用いる溶接システムにお１）て、特に
、比較的多品種のワークを高効率で自動溶接する自動溶
接装置及び溶接条件設定器に関する。

［従来の技術］ 近時、量産工程の中でアーク溶接が占める割合が増加し
ており、このアーク溶接においては、省力化及び品質安
定化のために、溶接作業が半自動作業からロボットをは
じめとする自動溶接化へ急速に移行している。この自動
溶接技術にお０ては、ワークが比較的多品種ではあるが
、ある程度画一化している場合には、自動化要素機器を
システム化した専用機が広く使用されている。即ち、溶
接電源、ワイヤ送給装置、溶接トーチ、トーチの位置調
整装置、ワーク又はトーチの走行機構、ワークの搬送・
クランプ機構及びリモコンボ・ンクス等から構成される
自動溶接装置が一般的゛に使用されている。この場合に
、従来の自動溶接装置においては、溶接条件は各継手に
ついて一つのＰＬ′４条件が設定される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、自動車部品等のワークは薄板のプレス成
型部品である場合が多く、ワーク精度が悪いことに起因
する溶落ちトラブルが発生し易ν１という難点がある。

このため、例えば、ギヤ・ノブが最大の位置でも溶落ち
が発生しないように、低電流・低速度の溶接条件を設定
し、この条件でその溶接線全体に亘って溶接すると、溶
接能率が悪化してしまうという別の問題点が生じる。ま
た、溶接開始部近傍では、溜込不良が発生し易すがった
り、ビードが凸になり易い一方、溶接終了部近傍では、
赤熱してアンダー力・ント又は溶落の危険性がある過大
な裏ビードが発生することが多く、このため、ビードを
溶接線全線に亘って均一にすることは困難である。

従って、ビード外観及び溶込み量等の溶接部の品質向上
、生産性向上並びに溶接作業の低コスト化が強く要望さ
れている。

上述の問題点を解消するためには、同一溶接線上におけ
るワークの形状、溶接姿勢、ギャップ及び板厚・仮付等
の継手条件の変化に応じて、その同一溶接線上にて溶接
条件を変更し、継手条件に対して常に最適の溶接条件で
溶接することができるように、きめ細かく溶接条件を制
御する必要がある。

而して、量産品の溶接の場合には、多数のワークについ
て継手条件の変化点が略々同位置である傾向となるため
、リミットスイッチ又は近接スイッチをこの変化点に取
付けておけば、溶接作業中に溶接線上の溶接条件変更位
置をこのリミ・ントスイッチ又は近接スイッチにより検
出することができる。そして、この検出信号を使用して
、各区間の最適条件を夫々設定することができる。しか
しながら、このような方法では、機器類を多数追加配備
する必要があって設備コストが高くなるばかりでなく、
ロットが変ることによる変化点の変動があったり、製品
の品種が変更された場合には、リミットスイッチ等をセ
ットしなおす必要がある。

このため、多品種のワークを自動溶接するためには、溶
接準備及び条件変更の作業に多大の労力が必要である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
専用機を使用する溶接システムにおいて、同一溶接線内
における任意の位置で溶接条件を簡便且つ容易に変更し
て同一溶接線について複数の条件を設定することができ
、低設備コストで高品質且つ高能率な溶接が可能の自動
溶接装置及び溶接条件設定器を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る自動溶接装置は、被溶接物と溶接トーチと
を相対的に走行移動させる走行移動手段と、溶接線を所
定位置で分割した複数の区間についての所定の溶接条件
を設定する溶接条件設定手段と、その所定の分割位置に
関するデータを設定する分割位置設定手段と、前記設定
された溶接条件を記憶する記憶手段と、溶接トーチが溶
接線上の始点を通過した時点から計時を開始する計時手
段と、ティーチングモードで前記走行移動手段を駆動し
た場合に得られる溶接線上の終点における前記計時手段
の計時結果と前記分割位置に関するデータとを基にその
分割位置に対応する時間的データを算出すると共に、プ
レイバックモードにおいて、前記計時手段の計時値が前
記時間的データにて示される時刻に到達する毎に前記溶
接条件を前記記憶手段から順次読出して出力させる演算
処理装置と、この演算処理装置により出力された溶接条
件に基いて溶接を実行する溶接実行手段とを有すること
を特徴とする。

また、本発明に係る溶接条件設定器は、溶接線を所定位
置で分割した複数の区間について所定の溶接条件を設定
する溶接条件設定手段と、その所定の分割位置に関する
データを設定する分割位置設定手段と、前記設定された
溶接条件を記憶する記憶手段と、第１の信号を入力して
計時を開始すると共に第２の信号を入力して計時を停止
する計時手段と、前記分割位置に関するデータ及び前記
計時手段の計時結果から分割位置に関する時間的データ
を算出する算出手段と、前記計時手段の計時値が前記時
間的データに一致する都度前記記憶手段から次層の溶接
条件を読出して出力する出力手段とを有することを特徴
とする。

［作用］ 本発明においては、溶接条件設定手段により、溶接線を
所定位置で分割した複数の区間について、最適の所定の
溶接条件を設定すると共に、分割位置設定手段により、
その所定の分割位置に関するデータを設定する。そして
、計時手段により溶接トーチが溶接線上の始点から終点
まで相対的に移動する溶接線通過時間を計時し、演算処
理装置がこの溶接線通過時間及び前記分割位置に関する
データを基に分割位置に対応する時間的データを算出す
る。その後、本溶接時（プレイバックモード）において
は、計時手段の計時値がこの時間的データにて示される
時刻に到達する都度、演算処理装置が前記記憶手段から
溶接条件を順次更新して読出し出力させる。従って、溶
接実行手段がこの順次出力される溶接条件に基いて溶接
を実行することにより、溶接線の各区間毎に最適に設定
された所定の溶接条件で溶接がなされる。

そして、同一品種のワークについては、この本溶接モー
ドを繰り返す、一方、被溶接物の品種が変更された場合
には、溶接条件設定手段及び分割位置設定手段により夫
々溶接条件及び分割位置に関するデータを設定し直せば
よい、従って、容易に品種の変更に対処することができ
る。

なお、計時手段が計時を開始し、又は停止する夫々始点
又は終点は、溶接線上に任意に設定されるものであり、
代表的には、始点は、溶接開始位置に、また終点は溶接
終了位置に対応する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具
体的に説明する。第１図は本発明の実施例に係る自動溶
接装置の回路構成を示すブロック図、第２図は同じくそ
の専用機システムの部分を示す模式図である。

第２図に示すように、被溶接物のワーク１はクランプ治
具２に固定されており、このワーク１の近傍には走行台
車３が配設されている。この走行台車３はワーク１の溶
接線と平行に延長するレール上を往復移動するようにな
っており、従って、走行台車３に配置された溶接トーチ
５は前記溶接線に沿って往復移動することができる。な
お、ワーク１のクランプ治具２側に駆動手段を設けても
同様に走行台車３及び溶接トーチ５と、被溶接物（ワー
ク１）とを相対的に移動させることができる。走行台車
３にはトーチ位置調整装Ｍ、４が走行台車３に対して昇
降可能に配置されており、溶接トーチ５はこのトーチ位
置調整装置４に適宜のアームを介して固定されている。

従って、溶接トーチ５は調整装置４の昇降によりワーク
１に対して上下方向に接近離隔移動可能である。

ワイヤ送給装置８には、溶接ワイヤ６が巻回されたワイ
ヤリール９が配置されており、このワイヤリール９から
溶接ワイヤ６が巻き解かれて溶接トーチ５に所定の速度
で供給される。そして、ワイヤ供給装置８とクランプ治
具２との間に溶接電源１０が接続されており、ワイヤ送
給装置８及びクランプ治具２を介して夫々溶接ワイヤ６
及びワークｌに溶接電源１０から溶接電力が供給される
ようになっている。これにより、溶接ワイヤ６とワーク
１との間にアーク７が形成されて溶接が実行される。な
お、溶接電源１０にはその操作のために溶接電流及び電
圧等の設定器を装備したリモコンボックス１１が接続さ
れている。

また、制御装置１２は、溶接電源１０及び走行台車３の
駆動装置（図示せず）に接続されており、この制御装置
１２により溶接電源２４の作動及び走行台車３の速度、
延いては溶接速度等が制御される。

上述のようにして、走行台車３、溶接トーチ５、溶接電
源１ｏ及び制御装置１２により、第１図に示すように専
用機システム２２が構成される。

一方、溶接条件設定器２１においては、ＣＰＵ２８に接
続されたデータ伝送用共通母線３３に、キーボード２３
、デイスプレィ２４、ＲＡＭ２６、ＲＯＭ２７、タイム
カウンタ２９、トーチスイッチの入力装置３０及び出力
装置３１が接続されている。

溶接条件設定器２１の入力装置３０は専用機システム２
２の制御装置１２から与えられるトーチスイッチ信号（
ＴＳＷ）を入力し、このトーチスイッチ信号は共通母線
３３を介してタイムカウンタ２９に入力される。そして
、タイムカウンタ２９はこのトーチスイッチ信号をトリ
ガーにして時間のカウント（計時）を開始する。

キーボード２３からは、第３図に示すように、溶接電流
Ｉ　ａｍ、溶接電圧■、、、、極性比率Ｒｆｉｒｍ等の
溶接条件並びにこの溶接条件の変更ポイントＰｎヨ及び
クレータ時間Ｃ１３＋　０２３が設定入力される。

これらのデータはＲＡＭ２６に格納される。そして、こ
れらのキーボード２３から入力された設定値及びＲＡＭ
２６の記憶情報はデイスプレィ２４に表示される。ＲＯ
Ｍ２７には溶接条件設定器２１の制御プログラムが格納
されている。ＣＰＵ２８はタイムカウンタ２９のカウン
ト値に基いて所定の演算を実施し、所定の溶接条件をＲ
ＡＭ２６から読出して出力器３１を介して専用機システ
ム２２の溶接電源１０に出力する。

なお、溶接条件設定器２１の回路構成は上記実施例のも
のに限らないことは勿論である。つまり、本発明にて規
定した機能が実現されるものであれば種々の構成をとる
ことができる。また、溶接条件設定器２１を第２図に示
す制御装置１２内に組み込む等ユーザーニーズに応じて
種々の態様を考えることができる。

次に、上述の如く構成される自動溶接装置及び溶接条件
設定器の動作について説明する。

いま、溶接すべきワークが、第３図に示すように、２本
の溶接線Ｉ、ＩＩから構成されていて、溶接線Ｉ、■で
は、２カ所のポイントで継手状況が変わり、従って、各
溶接線１．Ｉ［について３つの溶接条件を設定する必要
があるものとする。

溶接条件設定器２１の基本的な動作は以下に示すティー
チングモードとプレイバックモードに大別される。

先ず、ティーチングモード時においては、その溶接線Ｉ
と溶接線■の溶接を想定して夫々本溶接時での溶接速度
と同一の速度で溶接台車３を走行させる。そして、トー
チ５のワイヤ６先端が各溶接線Ｉ、■の溶接開始位置及
び停止位置に到達した時にトーチスイッチ（ＴＳＷ）信
号を夫々オン及びオフにすると、このトーチスイッチ信
号が入力装置３０により溶接条件設定器２１に取込まれ
る。そうすると、タイムカウンタ２９はこのトーチスイ
ッチ信号に基いて、溶接開始位置におけるトーチスイッ
チのオン信号でカウントを開始し、溶接停止装置におけ
るオフ信号でカウントを停止する。ＣＰＵ２８はこのト
ーチスイッチのオン及びオフ回数とカウンタ２９により
求められたトーチスイッチのオン時間（溶接線Ｉ、Ｉ［
の有効溶接時間）Ｔ１．Ｔｚとを基礎データとしてＲＡ
Ｍ２６に記憶させる。

なお、各溶接線の有効溶接時間’ｒ、、Ｔ、の計時に当
り、計時始点及び終点は、結果的に溶接条件の変更点が
判明するものであれば、例えば、計時始点は溶接開始位
置でなくても任意に選択することができる。

次に、各溶接線１．Ｉ［における溶接条件の変更位置を
オペレータがマークして変更する区間の距離を実測し、
各溶接線の・全長を１００とした場合の各区間の長さの
比率としてその指数をキーボード２３を介して設定する
。つまり、溶接線■の最初の溶接区間は溶接電流１１１
．溶接電圧ｖ　１１．極性比率Ｒ１，をその各設定キー
の群を備えたキーボード２３により設定器２１に入力す
る０次に、溶接線■の溶接条件変更点に相当するポイン
トｐｔｚを、溶接線Ｉの全長を１００とした場合の第１
の区間の長さの比率として指数１〜９９の中から選択し
、これをキーボード２３から入力すると共に変更すべき
溶接条件Ｉ　１２１　Ｖ１２１　Ｒ１２をキーボード２
３により入力する。同様に溶接線■の２番目の区間から
３番目の区間に変わるポイントｐｔｓと変更すべき溶接
条件Ｉ　１３＋　ｖ、、　Ｒｔｓをキーボード２３の各
設定キー群により入力する０次いで、溶接線■の最後の
区間であるクレータ時間もＣ１３とし、クレータ電流Ｉ
ＣＩ、クレータ電圧Ｖｃ１、クレータ極性比率Ｒｃ１と
共に入力する。これらの入力データはＲＡＭ２６に記憶
される。溶接線■についても同様に条件変更点Ｐ　２１
　＋　Ｒ２２＋　Ｐ２Ｓと変更される溶接条件Ｉ　２１
＋　Ｖ２１＋　Ｒ２１、Ｉ　２２＋　ｖ２２゜Ｒ２２、
Ｉ２３＋　”２３＋　Ｒ２３＋　Ｃ２３＋　　（ｒ　Ｃ
２＋　ｖｃ２゜ＰＯ２）を入力する。一般的に一つのワ
ークには溶接線がｎ本あり、各溶接線についてｍ個の区
間に分割するものとすると、ＲＡＭ２６には最終的に溶
接線ｎ番目の区間ｍ番目に相当する溶接条件変更ポイン
トＰｆ１．、溶接電流■□、溶接電圧ＶＩ１．、極性比
率Ｒａ＋ｍ、クレータ時間Ｃｌ１ｌｌ１等が記憶される
。

次に、プレイバックモードの本溶接時においては、ティ
ーチングモード時と同一の速度で溶接台車３を走行させ
、専用機システム２２の制御装置１２からのトーチスイ
ッチのオン信号を入力装置３０により設定器２１内に取
込む、タイムカウンタ２９はこの信号をトリガーにして
時間のカウントを開始する。ＣＰＵ２８は、先ず、溶接
線Ｉの１番目の区間の溶接条件Ｉ　ｔｔ、　Ｖｌｌｌ　
Ｒ１１をＲＡＭ２６から読出し、この条件を出力装置３
１に指令する。出力装置３１は各条件に関する信号を溶
接電源１０に出力する。更に、ＣＰＵ２８はカウンタ２
９によりカウントされている時間Ｔを取込み、この値が
ＲＡＭ２６から読出した溶接線Ｉの条件変更ポイントＰ
Ｉ２のデータに基いての式に従って演算される値、つま
り区間■の通過時間Ｔ１□に等しくなった時点で２番目
の区間の溶接条件１１２＋Ｖ１□、Ｒ１２をＲＡＭ２６
から読出し、これを出力装置３１に指令する。

同様にして、カウンタ２９から取込んだ時間Ｔが溶接線
工の３番目の区間への条件変更ポイントＰ１３に基いて の式に従って演算される値と等しくなった時点で、ＣＰ
Ｕ２８ｇ１３番目の区間の溶接条件Ｉ　１３１　Ｖ　１
３１Ｒ１３をＲＡＭ２６から読出し、出力装置３１に指
令する。そして、溶接線■の終了信号であるトーチスイ
ッチのオン信号が入力装置３０に入力されると、ＣｔＳ
にて設定された時間のみクレータ溶接条件が出力される
。

そして、このＣＩＢが経過した後、カウンタ２９は時間
のカウントを停止し、カウント値を０にリセットする。

一方、ＣＰＯ２８は次の溶接線■の１番目の区間に相当
する溶接条件Ｉ　２１＋　”２１＋Ｒ２１をＲＡＭ２６
から読出し、次のトーチスイッチのオン信号が入力され
るまで待機する。そして、溶接線■においても上述と同
様にして溶接条件の変更がプレイバックされる０次いで
、溶接線■の溶接終了信号をトーチスイッチ入力装置３
０により検知すると、Ｃ２Ｓにて設定された時間のみク
レータ溶接条件が出力され、溶接作業の１サイクルが終
了する０次に、再度、溶接線■の１番目の区間の溶接条
件がＲＡＭ２６から読出され、カウンタ２９は次のワー
クの溶接のためのトーチスイッチのオン信号が入力され
るまで待機する。

このようにして、所定数のワークについて溶接作業が終
了した後、別の品種のワークについて自動溶接する場合
は、再度ティーチングモードにより走行台車３を空走行
させ、トーチスイッチ信号を設定器２１に入力すると共
に、各溶接条件及び変更ポイントをキーボード２３を介
して再度入力すればよい。

なお、本実施例では設定器２１へ入力させる信号として
、トーチスイッチのオン・オフ信号を使用したが、これ
に替わり、トーチスイッチをオンさせた後に、実際に溶
接電流が流れていることを検知する溶接電流検知器（Ｗ
ＣＲ）からの溶接電流検出信号を用いてもよい。

また、溶接開始時にオンとなるトーチスイッチ信号の替
りに、走行台車の駆動を開始させるための走行台車駆動
開始信号を設定器２１に入力して制御の基準信号として
使用してもよい。

更に、上記実施例においては、条件変更設定時刻は溶接
指令信号が供給されている時間を１００％として１％単
位の時刻を設定しているが、実時間で設定してもよいこ
とは勿論である。

更にまた、走行台車３の移動パターンは等速度に限らず
、溶接条件の変更位置を認識できるような移動速度パタ
ーンであればよい。

更（こまな、溶接条件の設定は、上記実施例のように溶
接電流、溶接電圧及び極性比率を個別的にキーボードか
ら入力する場合に限らない０例えば、予め標準的な複数
の対象継手について、各継手毎に板厚及び開先角度等と
所定の溶接条件との関係を実験的に求め、これをＲＯＭ
等の記憶装置にファイルしておき、溶接条件設定時には
、前記板厚等又は符号を入力して前記記憶装置から所定
の溶接条件を読み出し、これを設定器２１のＲＡＭ２６
に入力させることとしてもよい。

又は、ユーザ側でこの所定の溶接条件を対象継手毎にＲ
ＡＭ等の記憶装置にファイルすることができるように構
成してもよい。

更にまた、上記実施例においては、溶接条件の変更点を
設定する場合に、キーボードから１〜９９の指数値を入
力するが、この変更点の設定を、ティーチングモードで
溶接台車を空走行させる際に、同時に行うこともできる
。つまり、走行台車の空走行中にオペレータが溶接線を
見ていて、溶接条件を変更させたい位置に溶接トーチが
きたときに、変更位置の設定キーを押す、この設定キー
のオン信号を設定器２１に入力させてＣＰＵ２８により
変更位置設定キ、−のオン時点のタイムカウンタ２９の
カウンタ値をＲＡＭ２６に記憶させるようにする。そう
すると、ＲＡＭ２６には、溶接終了位置におけるカウン
ト値の外に、溶接条件変更点におけるカウント値も記憶
される。従って、これらのカウント値に基いて本溶接時
の溶接速度（台車走行速度）における溶接条件変更点に
関する時間的データを算出すれば、前述の実施例と同様
に自動溶接が可能である。

なお、この変更位置設定キーは設定器２１内に設けても
よいし、リモコンボックスに設けてもよい。

また、変更位置設定キーが押されたタイミングを計時す
るタイムカウンタを走行台車のタイムカウンタ２９とは
別に設け、両カウンタの計時結果を一旦記憶させておき
、全てのデータが採取された後、演算処理して変更点に
関する時間的データを求めることとしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、溶接線上の溶接条件変更位置を時間に
換算して記憶しておき、このデータを基に溶接中にその
変更点にて次順の区間に対応する溶接条件設定値を溶接
電源に再生出力する。このため、本発明は下記に示す効
果を奏する。

■溶接条件の変更は、単にその設定値の変更のみで可能
であるから、溶接線上の任意の位置にて溶接条件を変更
できる。このため、分割された各溶接区間における最適
溶接条件を容易に設定することができるので溶接部の品
質と能率が著しく向上する。

■また、ロットやワークの種類が変更されても、新たに
専用機システムに設計変更又は設備迫力「笠の投資・労
力を加える必要がなく、１台の溶接条件設定器により簡
便に条件の変更設定が可能である。

■更に、同一溶接線は勿論、別の品種のワークの溶接区
間毎の条件を記憶できるので、溶接の再現性が確実化し
、品質管理が容易になり、専用機システムの機能が向上
する。

■上述の■乃至■の効果により、溶接電源及び走行台車
等の従来から存する装置を利用し、単に溶接条件設定器
を追加するのみで、多品種のワークの自動溶接が可能に
なるから、極めて低い設備コストの投資で専用機システ
ムを自動溶接ロボットに準じたフレキシビリティのある
自動溶接システムに構築することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例に係る自動溶接装置の回路構成
を示すブロック図、第２図は同じくその専用機システム
を示す模式図、第３図は溶接線途中の溶接条件変更点と
溶接条件のモデルを示す模式図である。 １；ワーク、３；走行台車、５；溶接トーチ、６；溶接
ワイヤ、１０；溶接電源、１２；制御装置、２３；キー
ボード、２６：ＲＡＭ、２７；ＲＯＭ、２８　、ＣＰＵ
、２９：タイムカウンタ、３０：入力装置、３１；出力
装置 ゛出願人　株式会社神戸製鋼所

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被溶接物と溶接トーチとを相対的に走行移動させ
   る走行移動手段と、溶接線を所定位置で分割した複数の
   区間についての所定の溶接条件を設定する溶接条件設定
   手段と、その所定の分割位置に関するデータを設定する
   分割位置設定手段と、前記設定された溶接条件を記憶す
   る記憶手段と、溶接トーチが溶接線上の始点を通過した
   時点から計時を開始する計時手段と、ティーチングモー
   ドで前記走行移動手段を駆動した場合に得られる溶接線
   上の終点における前記計時手段の計時結果と前記分割位
   置に関するデータとを基にその分割位置に対応する時間
   的データを算出すると共に、プレイバックモードにおい
   て、前記計時手段の計時値が前記時間的データにて示さ
   れる時刻に到達する毎に前記溶接条件を前記記憶手段か
   ら順次読出して出力させる演算処理装置と、この演算処
   理装置により出力された溶接条件に基いて溶接を実行す
   る溶接実行手段とを有することを特徴とする自動溶接装
   置。
2. （２）前記走行手段は前記溶接トーチと前記被溶接物と
   を等速度で相対的に走行移動させることを特徴とする請
   求項１に記載の自動溶接装置。
3. （３）前記設定手段、記憶手段、計時手段及び演算処理
   装置がポータブルの容器内に収納されていることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の自動溶接装置。
4. （４）溶接線を所定位置で分割した複数の区間について
   所定の溶接条件を設定する溶接条件設定手段と、その所
   定の分割位置に関するデータを設定する分割位置設定手
   段と、前記設定された溶接条件を記憶する記憶手段と、
   第１の信号を入力して計時を開始すると共に第２の信号
   を入力して計時を停止する計時手段と、前記分割位置に
   関するデータ及び前記計時手段の計時結果から分割位置
   に関する時間的データを算出する算出手段と、前記計時
   手段の計時値が前記時間的データに一致する都度前記記
   憶手段から次順の溶接条件を読出して出力する出力手段
   とを有することを特徴とする溶接条件設定器。