JPH0465749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボツトを含む自動溶接装置
により一部に隙間がある場合の重ね隅肉溶接を行
う場合の軌跡制御方法に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

近年、産業用ロボツトによる倣い制御方法とし
て、いわゆるアーク・センシング方式が普及して
いる。

アーク・センシング方式とは、溶接トーチを溶
接線に対し、直角方向に揺動運動させ、アーク・
パラメータが揺動運動の両端もしくは、両サイド
の値の比較により左右方向の軌跡修正動作を行な
わしめ、前記アーク・パラメータの平均値と基準
値との比較により上・下方向の軌跡修正動作を行
なわしめる方法である。

このアーク・センシング方式は、アーク・パラ
メータそのものをセンサ情報とするので、溶接ト
ーチ回りに特別のセンサを装着する必要がないた
め、被溶接物や被溶接物を保持する治具と、溶接
トーチとの間の空間的干渉もなく、アークによる
高温スパツタ、ヒユームの影響も受けない、耐久
性にすぐれた方法である。

しかしながら、この方法には１つの欠点があ
る。即ち、重ね隅肉溶接において、継手の溶接線
に沿う部分に隙間が存在し、それがある程度大き
いと、消耗電極であるワイヤの投入量では隙間を
埋めることができなくなるだけではなく、前記ア
ーク・センシングを実行中にアーク・パラメータ
の特性値が偏より、ついには制御不能となり、特
定方向に暴走するという結果を招く危険がある。

このような結果になると、溶け落ちによる被溶
接物の損傷、溶接トーチの損傷を招くだけでな
く、それらの復旧、手直しに多くの時間を要する
ことになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、アーク・センシングにおい
て、隙間に由来する制御不能状態を未然に防ぐこ
とができる軌跡制御方法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、アーク・センシング中に、アーク・セ
ンシングのための揺動運動に密接に関連した溶接
電圧又は電流の特徴値検出と、隙間を通過する時
に示す、溶接電圧のボトム値又は溶接電流のピー
ク値の検出を行なうことによつて軌跡制御を行う
方法であつて、隙間を検出すると、即時に軌跡修
正制御機能を停止するか、溶接作業自体を停止さ
せるかして、前述の制御不能による損傷を未然に
防ごうとするものである。

〔発明の原理〕

第１図ａは本発明の原理を示す図であつて、一
部に隙間がある場合の重ね隅肉溶接における隙間
部の溶接線方向に対する垂直断面図である。な
お、溶接線方向は紙の表側から裏側方向にあるも
のとする。この図では溶接トーチ先端に装着した
給電チツプからワイヤが送り出されており、
アークが発生している。は上板と下板の
間に存在する隙間である。

揺動運動は←→の方向であり、軌跡修正方向
の左右方向である。ワイヤ方向は軌跡修正方向の
上下方向に相当する。

給電チツプの先端と母材間の距離l₀（以下チ
ツプ−母材間距離と称す）は揺動運動により変動
する。

このチツプ−母材間距離l₀は、揺動運動の右端
、即ちｃ図の位置に給電チツプが移動した時
最も短かく、左端、即ちｂ図の位置に給電チツ
プが移動した時、ワイヤが上板と接触しな
いかぎり最も長くなる。（l₁＞l₀＞l₂）。このため
溶接電圧又は電流は変動し、側で最も高く、
側で最も低くなる。

アーク・センシングでは揺動運動における左右
の溶接電圧又は電流がバランスするよう左右方向
の軌跡修正を行なうため、左方向（側）に軌跡
修正が行なわれる。

隙間がない場所では、この軌跡修正によつて
上板を対象とするチツプ−母材間距離が短かく
なり、溶接電圧又は電流が溶接運動の両側でバラ
ンスする。ところが隙間がある程度以上大きい
と、左方向への軌跡修正がくりかえされることに
よつて、全体的にチツプ−母材間距離が長くな
り、溶接電流の平均値が下る。このため基準値よ
り前記平均値が下るため、下方向、即ちワイヤ
の突き出し方向に軌跡修正が行なわれる。

以上の如く、左への軌跡修正と下への軌跡修正
で合成された方向にワイヤ位置が進と、ワイヤ
はワイヤ先端の溶滴部ではなく、ワイヤの溶融に
到らない部位において、上板と接触すること
になる。

上板はワイヤ先端のアーク発生部よりはなれ
た位置にあるため、アーク熱、ジユール熱による
溶滴生成に到らない個所である。このため部位
と上板の間の接触によるワイヤの溶断は通常の
アーク現象特有の短絡移行より、十分長い短絡時
間を要し、このため短絡電圧又は電流もまた通常
の短絡移行よりも十分大きくなる。平滑手段によ
り、平滑された前記溶接電圧又は電流にも第２図
の如き、通常の揺動運動による溶接電圧又は電流
変化とは明らかに異なる変化を示す。この変化を
検出するためには (1) 閾値を設け、接触電圧又は電流値が前記閾値
を越えた瞬間を検出する。

(2) ピーク値とピーク値となる前後に存在するボ
トム値の差がある一定値以上となる瞬間を検出
する。

(3) ボトム値への下降又は上昇勾配、ボトム値又
はピーク値からの上昇又は下降勾配がある一定
値以上となる瞬間を検出する。

等の方法があり、これらの１つか、複数による組
合せによつて、隙間検出を行なうことができる。

隙間検出後の動作は、軌跡修正動作を停止し
て、揺動運動しつつ１の溶接パスの残りをそのま
ま溶接してしまうか、それとも検出した瞬間、１
の溶接パスの溶接を終了させるかはオペレータに
よつてセレクタブルであることが望ましい。

〔実施例〕

第３図は本発明の具体的実施例を示すもので、
溶接電圧１１又は溶接電流１１′は検出手段１で
検出されると、平滑手段２で平滑される。この平
滑された溶接電圧又は電流は、変換手段３にて、
アナログ連続量からデイジタル量に変換され、セ
ンサ・コントローラ４に入力される。

センサ・コントローラ４はマイクロプロセツ
サ、プログラムメモリ、リード／ライト可能メモ
リ等から構成され、検出手段１、平滑手段２、変
換手段３などをコントロールすることのほかに、
軌跡修正のために必要なデータ処理と判断、隙間
検出のためのデータ処理と判断を実行するととも
に自動溶接装置のコントローラ５との間で必要と
する交信を行なう機能を有する。

一方自動溶接装置コントローラ５は、自動溶接
装置の空間基本３軸を含む、サーボ・コントロー
ラをコントロールするとともに、例えば産業用ロ
ボツトの場合には、テイーチング／プレイバーク
のために必要な機能を有している。

従つてセンサ・コントローラ４が隙間を検出す
ると、直ちにコントローラ５に検出信号が転送さ
れ、コントローラ５は、あらかじめ設定され選択
されたコードにもとづき、前記検出信号受信以
降、軌跡修正信号がセンサ・コントローラ４によ
り転送されても軌跡修正を行なわないか、直ちに
溶接終了にする措置を行なう。

かくて、隙間が存在する時アーク・センシング
をすべきでない個所を溶接する結果を招いたりト
ーチ先端の給電チツプをおゝうシールド用カツプ
が上板に衝突してトーチの損傷、トーチを支える
アームの損傷といつた事態を防止することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明は、自動溶接装置により一部に隙間があ
る場合の重ね隅肉溶接を行う場合の事故を未然に
防止することができる効果があり、その実施はア
ーク・センシングを行なうためのハードウエアの
ほかに、特別のハードウエアの付与を要せず、ソ
フトウエアの追加だけで実現可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理説明図、第２図は隙間
による溶接電圧、電流の変化を示す図、第３図は
本発明の実施例のブロツク図である。 １……検出手段、２……平滑手段、３……変換
手段、４……センサ・コントローラ、５……自動
溶接装置のコントローラ、６……自動溶接装置、
１１……溶接電圧、１１′……溶接電流、１２…
…平滑後の溶接電圧又は平滑後の溶接電流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被溶接物と溶接トーチ先端との相対位置を位
   置制御して一部に隙間がある場合の重ね隅肉溶接
   を行う自動溶接装置において、前記溶接トーチを
   揺動運動させ、溶接電流の検出値により、軌跡修
   正制御を行なわしめるとともに、溶接線に沿う隙
   間を通過する時に発生する溶接電圧のボトム値又
   は溶接電流のピーク値を検出することによつて、
   前記溶接線に沿う以後の軌跡修正制御のみを停止
   させることを特徴とする自動溶接装置における軌
   跡制御方法。 ２ 被溶接物と溶接トーチ先端との相対位置を位
   置制御して一部に隙間がある場合の重ね隅肉溶接
   を行う自動溶接装置において、前記軌跡制御を行
   なわしめ、前記溶接線に沿う隙間を通過する時に
   発生する溶接電圧のボトム値又は溶接電流のピー
   ク値を検出することによつて前記溶接線に沿う以
   後の溶接を停止させることを特徴とする自動溶接
   装置における軌跡制御方法。