JPH0327876A - Controller for arc welding robot - Google Patents

Controller for arc welding robot

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JPH0327876A
JPH0327876A JP16186589A JP16186589A JPH0327876A JP H0327876 A JPH0327876 A JP H0327876A JP 16186589 A JP16186589 A JP 16186589A JP 16186589 A JP16186589 A JP 16186589A JP H0327876 A JPH0327876 A JP H0327876A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torch
welding
arc
starting point
point
Prior art date
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Pending
Application number
JP16186589A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Yamada
高明 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH0327876A publication Critical patent/JPH0327876A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of an arc start miss by giving single harmonic motion with minute amplitude to a torch at a welding starting point, returning the torch to the welding starting point when receiving an arc start confirmation signal from a welding machine and moving it toward a next teaching point. CONSTITUTION:When the torch 5 attains an arc starting point P1, an arc start command is transmitted from a controller to the welding machine and the torch 5 once stops at the above-mentioned starting point P1. The torch 5 then starts weaving between P0 separated by the minute distance (l) and the starting point P1 in the surface to cross almost orthogonally to a weld line 10. When the arc start is confirmed by the welding machine, the torch 5 attains the starting point P1. When the attainment is confirmed, the torch 5 stops weaving operation and starts to travel toward a next teaching point on the weld line. T he arc can be surely started at the welding starting point by destroying a surface insulating coating film of a wire or base metal and reducing contact resistance by the abovementioned weaving.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアーク溶接用ロボットの制御装置に係リ、特に
アークスタートミスを防止するに好適なロボット制御装
置に関する. 〔従来の技術〕 近年,アーク溶接工程におけるロボット化は急速に進み
つつあり、従来手作業でしかできなかった複雑な溶接線
をロボットにより、1つの作業プログラムあたり多数箇
所で溶接を行なうことが一般的になっている. このロボットを制御するロボットの制御装置1と溶接機
2との間の信号授受は、従来は第5図及び第6図に示す
ように、制御装置1内に組み込まれた作業プログラム内
のアークスタート点へ到達すると、制御装置1から溶接
機2に−アークスタート信号3が発せられ、溶接機2か
らアークスタート確認信号4が制御装置1に入方される
と,トーチ5は次の教示点に向って走行するようになっ
ていた. 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のように多数箇所の溶接を行なっているロボット設
備において、現在ライン管理上最も太きな問題は、溶接
スタート点においてアークがスタートしない,いわゆる
アークスタートミスが発生することにより設備が停止す
ることである。実績によるとロボット設備を有するアー
ク溶接ラインの設備停止件数のうち、約60%乃至70
%がこのアークスタートミスによるものである。このア
ークスタートミスが発生すると保全員が所定の保守を行
なって再起動させるために、約2分乃至6分の時間がか
かり、ライン全体の稼動率が低下するという問題があっ
た。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control device for an arc welding robot, and particularly to a robot control device suitable for preventing arc start errors. [Conventional technology] In recent years, robotization of arc welding processes has progressed rapidly, and it is now common for robots to weld complex weld lines that could only be done manually at multiple locations per work program. It has become a target. Conventionally, signals are exchanged between the robot control device 1 that controls the robot and the welding machine 2, as shown in FIGS. 5 and 6. When the point is reached, the arc start signal 3 is issued from the control device 1 to the welding machine 2, and when the arc start confirmation signal 4 is input from the welding machine 2 to the control device 1, the torch 5 moves to the next teaching point. It was starting to run towards the station. [Problem to be solved by the invention] As mentioned above, in robot equipment that performs welding at a large number of locations, the most serious problem in line management at present is the so-called arc start error, in which the arc does not start at the welding start point. The equipment will stop due to this occurrence. According to actual results, approximately 60% to 70 of the equipment stoppages occur on arc welding lines with robot equipment.
% is due to this arc start error. When this arc start error occurs, it takes about 2 to 6 minutes for maintenance personnel to perform prescribed maintenance and restart the line, resulting in a problem that the operating rate of the entire line decreases.

このようなアークスタートミスが発生する原因としては
、主として下記の3つの原因が考えられる. (1)ワイヤ先端に酸化物被膜が発生しており、このた
めワイヤが母材と接触して電圧が印加されても電流が流
れない. (2)母材側の表面性状が悪く、同様に接触部の抵抗が
大きいため電流が流れない.このことは特に、既に母材
表面の溶接ビードが形成されている部位からアークスタ
ートさせようとするときに、ビード上に応々にして残留
しているシリコン系のスラブ絶縁物に起因する場合が多
い。
There are three main reasons why such arc start errors occur: (1) An oxide film is formed at the tip of the wire, so even if the wire contacts the base metal and voltage is applied, no current flows. (2) The surface quality of the base material is poor and the resistance of the contact area is similarly high, so no current flows. This is especially true when trying to start an arc from a part of the base metal surface where a weld bead has already been formed, and this may be caused by silicon-based slab insulation that remains on the bead. many.

(3)溶接トーチ内、特にチップ内部におけるワイヤ走
行時の摩擦抵抗が大となり、溶接機が溶接シーケンスを
開始してワイヤ送給モータが回転してもワイヤが送給さ
れない. 上記3つの原因が発生する比率は{(1)+(2)):
(3)=7:3 程度といわれている.このうち(1)
に対する対策としては、アークスタート時にワイヤと母
材との間に印加する電圧を通常の溶接電圧よりDC10
07程度高くする方法などがあるが、アークスタートミ
スを十分に防止できるものではなかった. 一方、(1)及び(2)の原因の発生を防止する対策と
しては、通称スクラッチスタートと呼ばれている方法が
ある。この方法は、溶接スタート時点でトーチの走行を
停止させずに,走行しながらアークスタートさせる方法
がある.すなわち、ワイヤが送り出されているとき母材
と点接触ではなく線状のすべり接触とし、これによりワ
イヤまたは母材の表面絶縁被膜を破壊して接触抵抗を低
減させようとするものである. しかしながら,この方法によるとアークが発生して溶接
ビードが形成され始める位置がばらつき、品質が低下す
るという問題があった。この原因は、一般的には前溶接
終了時におけるチップからのワイヤ突き出し長さは制御
できるものではなく、約5lIlm乃至iomsのばら
つきがあること,及びアークスタート時のワイヤの送出
し速度は,約20m/sec乃至3 0 wa/sec
とかなり高速であることによる. 例えば,トーチの走行速度,すなわち溶接速度を1 2
 0 am/win(2 0 m/sec)で設定し、
チップと母材間の間隔を15−で設定したとする。ここ
である溶接開始点にトーチが近接したとき,チップから
のワイヤの突き出し長さにlowの差があったとすると
、ワイヤ送出し速度を2 5 m+/secとすれば,
ワイヤが母材と接触する時間に1 0/2 5= Q 
, 4 secのばらつきが発生することになる。その
間もトーチは溶接線上を2 0 an/secで走行し
ているので、2 0 m/secX 0 .4 sec
= 8 anのスタート位置のばらつきが発生すること
になる。このばらつきは通常の製造規格上許容されない
程度のものである. 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、溶接開
始点において確実にアークスタートさせることのできる
アーク溶接用ロボットの制御装置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〕 上記の目的を達成するために本発明は,消耗性電極が送
給されるトーチを支持し,該トーチを教示されたプログ
ラムに従って移動させるとともに、溶接機の電源を制御
するアーク溶接用ロボットの制御装置において、教示さ
れた溶接開始点に前記トーチが到達したときに該トーチ
を一旦停止し、前記溶接機へのアークスタート信号を発
信すると同時に、溶接線とほぼ直交する面内において前
記トーチを微小振幅で単振動させ,前記溶接機からアー
クスタート確信信号を受信したときに該トーチを溶接開
始点に復帰させ、溶接線上の次の教示点に向って移動さ
せる回路を設けたものである。
(3) The frictional resistance inside the welding torch, especially inside the tip, becomes large when the wire runs, and the wire is not fed even if the welding machine starts the welding sequence and the wire feeding motor rotates. The rate at which the above three causes occur is {(1)+(2)):
It is said that (3)=7:3. Of these (1)
As a countermeasure against this, the voltage applied between the wire and the base metal at the time of arc start should be DC10 lower than the normal welding voltage.
There are methods to raise the temperature by about 0.07, but these methods have not been able to sufficiently prevent arc start errors. On the other hand, as a measure to prevent the causes (1) and (2) from occurring, there is a method commonly called a scratch start. This method involves starting the arc while the torch is running without stopping the torch at the start of welding. In other words, when the wire is fed out, it makes linear sliding contact with the base material rather than point contact, thereby destroying the surface insulation coating of the wire or base material and reducing contact resistance. However, this method has the problem that the positions where arcs are generated and weld beads begin to form vary, resulting in a decrease in quality. The reason for this is that the length of the wire protruding from the tip at the end of pre-welding is generally not controllable and varies by about 5 lIlm to ioms, and the wire feeding speed at the time of arc start is approximately 20m/sec to 30wa/sec
This is because it is quite fast. For example, if the running speed of the torch, that is, the welding speed is 1 2
Set at 0 am/win (20 m/sec),
Assume that the distance between the chip and the base material is set at 15-. Assuming that when the torch approaches a certain welding start point, there is a low difference in the length of the wire protruding from the tip, and the wire feeding speed is 2 5 m+/sec,
The time the wire is in contact with the base material is 1 0/2 5= Q
, 4 seconds will occur. During that time, the torch is traveling on the welding line at 20 an/sec, so the speed is 20 m/secX 0. 4 seconds
= 8 An variation in the start position will occur. This variation is at a level that is not permissible under normal manufacturing standards. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for an arc welding robot that can reliably start the arc at the welding start point. [Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the present invention supports a torch to which a consumable electrode is fed, moves the torch according to a taught program, and turns the welding machine's power supply on. In a control device for an arc welding robot, when the torch reaches a taught welding start point, the torch is temporarily stopped, an arc start signal is sent to the welding machine, and at the same time the torch is almost connected to the welding line. The torch is made to vibrate in simple motion with a minute amplitude in orthogonal planes, and when an arc start confidence signal is received from the welding machine, the torch is returned to the welding starting point and moved toward the next teaching point on the welding line. It is equipped with a circuit.

〔作用〕[Effect]

上記の構成によると、溶接開始点においてトーチをアー
クを発生させながら微小振幅で単振動させることにより
、その部分の母材またはワイヤの表面絶縁被膜が破壊さ
れ,確実にアークスタートが行なわれ、アークスタート
確信信号が発せられるとトーチは溶接開始点に復帰し,
単振動が停止して次の教示点移動しつつ溶接を行なう。
According to the above configuration, by causing the torch to perform simple harmonic vibration at a minute amplitude while generating an arc at the welding start point, the surface insulation coating of the base metal or wire at that part is destroyed, arc start is performed reliably, and the arc When the start confidence signal is issued, the torch returns to the welding starting point,
The simple harmonic motion stops and welding is performed while moving to the next teaching point.

〔実施例〕〔Example〕

以下,本発明の一実施例を図面を参照して説明する. 第1図乃至第4図に本発明の一実施例を示す.一般的な
アーク溶接機のロボットシステムは第4図に示すように
ロボットの制御装置1、溶接機2,トーチ5、及びロボ
ット本体6とからなっている,このロボットの制御装置
1はロボット本体6にアーム7を介して取り付けられた
トーチ5を,教示されたプログラムに従って移動させる
。同時に溶接機2との間にアークスタート信号及びアー
クスタート確認信号の授受を行なう.そして溶接機2は
トーチ5に送給されるワイヤ8と被溶接部材9との間に
溶接電流を供給してアーク溶接を行なう。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. An embodiment of the present invention is shown in Figs. 1 to 4. As shown in Fig. 4, the robot system of a general arc welding machine consists of a robot control device 1, a welding machine 2, a torch 5, and a robot body 6. The torch 5 attached via the arm 7 is moved according to the taught program. At the same time, arc start signals and arc start confirmation signals are exchanged with welding machine 2. Then, the welding machine 2 supplies a welding current between the wire 8 fed to the torch 5 and the workpiece 9 to perform arc welding.

第1@に本実施例による制御のアルゴリズムを示し、第
2図に溶接部モデル、第3図にこのアルゴリズムに基ず
く動作シーケンスを示す。
Fig. 1 shows a control algorithm according to this embodiment, Fig. 2 shows a welding part model, and Fig. 3 shows an operation sequence based on this algorithm.

トーチ5がアークスタート点Piに到達すると、ロボッ
トの制御装置1から溶接機2にアークスタート指令が発
信すると同時に,トーチ5はアークスタート点Pエにお
いて一旦停止する.次にウィビング用ガイド点P.をよ
みこむ。このガイド点P0はアークスタート点P4にお
いてウイビングをかけるときの作動距離ΔA及び方向を
決めるための点で、この点はティーチング作業者が1点
追教示するものとする。このガイド点P0をソフトウエ
ア上で教示するときのロボット言語(命令語)は、新た
にスイッチなどを新設してこのスイッチ指示のある点を
P.とする.そしてこの点P0はアークスタート点Pユ
を含み溶接線10とほぼ直交する面内において、微小距
離ΔA分だけ溶接線エOから離れた点である. 次にガイド点P0のよみこみが終ると、ロボットのX,
Y,Z3軸を用いてPエーP0間のウイビングを開始し
、アークスタートが溶接機2により確認されてアークス
タート確認信号がロボットの制御装Mlに入力されると
、トーチ5はアークスタート点Plに到達する.アーク
スタート及びアークスタート点P1への到達が確認され
なければ、それぞれ確認されるまで行なう.トーチ5の
アークスタート点Pエへの到達が確認されるとウイビン
グ動作を停止し,以下次のステップ位置データをよみこ
んで次の溶接線上の教示点に向って走行を始める. なお、図示していないがウィビング時の周波数は溶接プ
ログラムのパラメータに記憶させておく。
When the torch 5 reaches the arc start point Pi, an arc start command is sent from the robot control device 1 to the welding machine 2, and at the same time, the torch 5 temporarily stops at the arc start point Pe. Next, guide point P for weaving. Read. This guide point P0 is a point for determining the working distance ΔA and direction when applying weaving at the arc start point P4, and this point is to be additionally taught by the teaching operator. The robot language (command word) when teaching this guide point P0 on software is to newly install a switch or the like and set the point with this switch instruction to P. Suppose that This point P0 is a point separated from the weld line EO by a minute distance ΔA in a plane that includes the arc start point PY and is substantially perpendicular to the weld line 10. Next, when reading the guide point P0 is finished, the robot's
Weaving between P and P0 is started using the Y and Z 3 axes, and when arc start is confirmed by the welding machine 2 and an arc start confirmation signal is input to the robot control device Ml, the torch 5 moves to the arc start point Pl. Reach. If the arc start and arrival at the arc start point P1 are not confirmed, continue until each is confirmed. When it is confirmed that the torch 5 has reached the arc start point P, the weaving operation is stopped, the next step position data is read, and the weaving starts moving toward the next teaching point on the welding line. Although not shown, the frequency during weaving is stored in the parameters of the welding program.

また第1図に点線で示すフローは従来の制御方法を示す
ものである. 本実施例によれば、アーク溶接のアークスタート点P1
においてトーチをウイビング動作させることによってワ
イヤまたは母材の表面I1!縁被膜を破壊して接触抵抗
を低減させるようにしたので,アークスタートミスの発
生を防止することができる. 〔発明の効果〕 以上説明した本発明によれば、アーク溶接用ロボットの
制御装置にアークスタート点においてトーチをウイビン
グ動作させる回路を設けたので、アークスタートミスの
発生を防止することができる.
The flow indicated by the dotted line in Figure 1 shows the conventional control method. According to this embodiment, arc start point P1 of arc welding
By weaving the torch at , the surface of the wire or base material I1! Since the edge coating is destroyed to reduce contact resistance, it is possible to prevent arc start errors from occurring. [Effects of the Invention] According to the present invention described above, since a circuit for weaving the torch at the arc start point is provided in the control device of the arc welding robot, it is possible to prevent arc start errors from occurring.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例によるフローチャート、第2
図は同じく溶接部の一例を示す斜視図、第3図は同じく
動作シーケンスを示すタイムチャート、第4図は一般的
なアーク溶接のロボットシステムを示す構或図、第5図
はロボット制御装置と溶接機との間の信号の授受の流れ
を示すブロック図、第6図は従来技術によるアークスタ
ート処理の動作シーケンスを示すタイムチャートである
。 1・・・制御装置、  2・・・溶接機,3・・・アー
クスタート信号、 4・・・ アークスタート確信信号, 5・・● トーチ、 6・・・ ロボット本体、 8・・・ ワイヤ (消耗性電陽) 1 0・・・ 溶接線. 代 理 人 阿 部 哲 朗 第2図 第 1 図 第 5 図
FIG. 1 is a flowchart according to an embodiment of the present invention;
The figure is a perspective view showing an example of the welding part, FIG. 3 is a time chart showing the operation sequence, FIG. 4 is a configuration diagram showing a general arc welding robot system, and FIG. 5 is a robot control device. FIG. 6 is a block diagram showing the flow of signals exchanged with the welding machine, and a time chart showing the operation sequence of arc start processing according to the prior art. 1... Control device, 2... Welding machine, 3... Arc start signal, 4... Arc start confidence signal, 5... Torch, 6... Robot body, 8... Wire ( Consumable electricity) 1 0... Welding line. Agent Tetsuro Abe Figure 2 Figure 1 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)消耗性電極が送給されるトーチを支持し、該トー
チを教示されたプログラムに従って移動させるとともに
、溶接機の電源を制御するアーク溶接用ロボットの制御
装置において、教示された溶接開始点に前記トーチが到
達したときに該トーチを一旦停止し、前記溶接機へのア
ークスタート信号を発信すると同時に、溶接線とほぼ直
交する面内において前記トーチを微小振幅で単振動させ
、前記溶接機からアークスタート確認信号を受信したと
きに該トーチを溶接開始点に復帰させ、溶接線上の次の
教示点に向って移動させる回路を設けたことを特徴とす
るアーク溶接用ロボットの制御装置。
(1) In an arc welding robot control device that supports a torch to which a consumable electrode is fed, moves the torch according to a taught program, and controls the power source of a welding machine, a taught welding starting point is used. When the torch reaches , the torch is temporarily stopped, and an arc start signal is sent to the welding machine.At the same time, the torch is made to vibrate in a simple vibration with a minute amplitude in a plane substantially orthogonal to the welding line, and the welding machine 1. A control device for an arc welding robot, comprising a circuit for returning the torch to a welding start point and moving the torch toward the next teaching point on the welding line when an arc start confirmation signal is received from the welding point.
JP16186589A 1989-06-23 1989-06-23 Controller for arc welding robot Pending JPH0327876A (en)

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