JPH0538580A - 溶接線倣い方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接トーチを揺動させずに溶接線に倣わせ
る。 【構成】 溶接線７を基準としてトーチ高さ方向Ｚの最
適位置１５近傍で且つトーチ高さ方向Ｚと直交する平面
内で溶接線７と直交する方向Ｘ−Ｙの最適位置１３近傍
に溶接トーチ８を位置させ、この状態から溶接トーチ８
に、トーチ高さ方向Ｚの最適位置１５を越えて溶接線７
に近付く動きとトーチ高さ方向Ｚの最適位置１５を越え
て溶接線７から離れる動き、及び、トーチ高さ方向Ｚと
直交する平面内で溶接線７と直交する方向Ｘ−Ｙの最適
位置１３を越えて溶接線７に近付く動きと前記溶接線７
と直交する方向Ｘ−Ｙの最適位置１３を越えて溶接線７
から離れる動きを交互に与えることによって、溶接トー
チ８を溶接線７に倣わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接線倣い方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】溶接線に沿ってアーク溶接を進める場
合、従来は図９に示すように、開先１の上方に配置した
溶接トーチ２を、点３の位置を中心として開先１の幅方
向４へ５〜６ミリの幅で揺動（ウイービング）させるよ
うにし、この時の溶接電流やアーク電圧などを検出し
て、図１０に示すように、溶接トーチ２が揺動の中心位
置Ｃから左限位置Ｌまで揺動して再び揺動の中心位置Ｃ
へ戻ってくるまでの間の溶接電流値或いはアーク電圧値
の合計ＳＬと、溶接トーチ２が揺動の中心位置Ｃから右
限位置Ｒまで揺動して再び揺動の中心位置Ｃへ戻ってく
るまでの間の溶接電流値或いはアーク電圧値の合計ＳＲ
とを比較し、両者が等しくなるように点３の位置を開先
１の幅方向４へ修正させることにより、溶接トーチ２を
溶接線に倣わせるようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の溶接線倣い方法には、以下のような問題があった。

【０００４】即ち、溶接トーチ２を揺動（ウイービン
グ）させる場合、溶接電流やアーク電圧の変化を確実に
検出させるために、溶接トーチ２の揺動の振り幅を５〜
６ミリと比較的大きく取らなければならないので、小脚
長の溶接ビードを得難いという問題や、揺動の振り幅が
大きいので高速溶接、特に薄板の高速溶接には向かない
という問題や、溶接トーチ２を揺動させた場合、三次元
的で複雑な溶接線の倣いには追従しきれないなどの問題
があった。

【０００５】本発明は、上述の実情に鑑み、溶接トーチ
を揺動させずに溶接線に倣わせ得るようにした溶接線倣
い方法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、溶接
線を基準としてトーチ高さ方向の最適位置近傍で且つト
ーチ高さ方向と直交する平面内で溶接線と直交する方向
の最適位置近傍に溶接トーチを位置させ、この状態から
溶接トーチに、トーチ高さ方向の最適位置を越えて溶接
線に近付く動きとトーチ高さ方向の最適位置を越えて溶
接線から離れる動き、及び、トーチ高さ方向と直交する
平面内で溶接線と直交する方向の最適位置を越えて溶接
線に近付く動きと前記溶接線と直交する方向の最適位置
を越えて溶接線から離れる動きを交互に与えることによ
って、溶接トーチを溶接線に倣わせることを特徴とする
溶接線倣い方法にかかるものである。

【０００７】請求項２の発明は、溶接開始時に、溶接ト
ーチを少くともトーチ高さ方向あるいはトーチ高さ方向
と直交する平面内で溶接線と直交する方向の一方へ連続
的に移動させて、溶接トーチをトーチ高さ方向の最適位
置近傍あるいは前記溶接線と直交する方向の最適位置近
傍まで寄せる請求項１記載の溶接線倣い方法にかかるも
のである。

【０００８】

【作用】請求項１の発明によれば、溶接線を基準として
トーチ高さ方向の最適位置近傍で且つトーチ高さ方向と
直交する平面内で溶接線と直交する方向の最適位置近傍
に位置された溶接トーチは、トーチ高さ方向の最適位置
を越えて溶接線に近付く動きとトーチ高さ方向の最適位
置を越えて溶接線から離れる動き、及び、トーチ高さ方
向と直交する平面内で溶接線と直交する方向の最適位置
を越えて溶接線に近付く動きと前記溶接線と直交する方
向の最適位置を越えて溶接線から離れる動きを交互に与
えられて、溶接線に倣わされる。

【０００９】請求項２の発明によれば、溶接開始時に、
溶接トーチは少くともトーチ高さ方向あるいはトーチ高
さ方向と直交する平面内で溶接線と直交する方向の一方
へ連続的に移動されるので、トーチ高さ方向の最適位置
近傍あるいは前記溶接線と直交する方向の最適位置近傍
まで素早く寄せられる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００１１】図１〜図８は、本発明の一実施例である。

【００１２】図１中５は水平板、６は水平板５の上に置
かれた曲面状の立板、７は水平板５と立板６とのコーナ
ー部に形成される曲線状の溶接線、８は溶接トーチであ
って、Ｘ軸、Ｙ軸（共に水平で互いに直交する方向）、
Ｚ軸（トーチ高さ方向）の三軸方向へ動き得るようにな
っている。９は上下方向、１０は水平板５の長手方向
（溶接の進行方向）、１１は水平板５の幅方向である
（通常は、溶接トーチ８の制御Ｚ軸を上下方向９と、溶
接トーチ８の制御Ｙ軸を長手方向１０と、溶接トーチ８
の制御Ｘ軸を幅方向１１と一致させるようにしてい
る）。

【００１３】又、図２中１２は溶接トーチ８の溶接線７
に対するＸ−Ｙ方向（溶接線７上の各点における接線と
直交する方向、即ちトーチ高さ方向２と直交する平面内
で溶接線７と直交する方向であって、Ｘ軸方向の成分と
Ｙ軸方向の成分とを後述する演算制御装置２２の内部演
算によって合成して得ている）の最適位置１３を設定す
るＸ−Ｙ方向最適位置設定器、１４は溶接トーチ８の溶
接線７に対するＺ方向の最適位置１５を設定するＺ方向
最適位置設定器、１６は溶接電流やアーク電圧に基づい
て溶接トーチ８の現在位置１７を検出する位置検出器、
２０は溶接トーチ８をＸ−Ｙ方向へ移動させるトーチＸ
−Ｙ方向移動装置、２１は溶接トーチ８をＺ方向へ移動
させるトーチＺ方向移動装置、２２はＸ−Ｙ方向最適位
置設定器１２からのＸ−Ｙ方向の最適位置１３、及び、
Ｚ方向最適位置設定器１４からのＺ方向の最適位置１
５、並びに、位置検出器１６からの溶接トーチ８の現在
位置１７を入力し、溶接トーチ８の制御軸とその制御方
向をパラメータとして、図３のフローチャートに示すよ
うな制御を行うことにより、トーチＸ−Ｙ方向駆動装置
２０にトーチＸ−Ｙ方向移動指令２３を、又、トーチＺ
方向駆動装置２１にトーチＺ方向移動指令２４を交互に
出力し、溶接トーチ８をＸ−Ｙ方向及びＺ方向へ０．数
ミリ単位で交互に往復移動させる演算制御装置である。

【００１４】図４中２５は溶接トーチ８のＸ−Ｙ方向の
最適位置１３と溶接線７との間の範囲、２６は溶接トー
チ８のＺ方向の最適位置１５と溶接線７との間の範囲、
２７は範囲２５内で且つ範囲２６内の領域、２８は範囲
２５外で且つ範囲２６内の領域、２９は範囲２５内で且
つ範囲２６外の領域、３０は範囲２５外で且つ範囲２６
外の領域である。

【００１５】図５〜図８中、白抜き三角は溶接トーチ８
の溶接開始位置、白抜き点は溶接トーチ８の通過位置、
黒塗り点は溶接トーチ８の繰返し移動位置である。

【００１６】本発明では、演算制御装置２２に、Ｘ−Ｙ
方向最適位置設定器１２からの溶接トーチ８のＸ−Ｙ方
向の最適位置１３、及び、Ｚ方向最適位置設定器１４か
らの溶接トーチ８のＺ方向の最適位置１５、並びに、位
置検出器１６からの溶接トーチ８の現在位置１７を入力
し、演算制御装置２２で、溶接トーチ８の制御軸がＸ−
Ｙ軸であるかＺ軸であるかということと、制御方向が溶
接線７に近付く方向にあるか離れる方向にあるかという
ことをパラメータとして、図３のフローチャートに示す
ような制御を行うことにより、トーチＸ−Ｙ方向駆動装
置２０にトーチＸ−Ｙ方向移動指令２３を、又、トーチ
Ｚ方向駆動装置２１にトーチＺ方向移動指令２４をほぼ
交互に（溶接開始直後においては交互でない場合があ
る）出力して、溶接トーチ８をＸ−Ｙ軸方向及びＺ軸方
向へほぼ交互に、それぞれ最適位置１３，１５へ向け
０．数ミリ単位で往復移動させ、溶接トーチ８を溶接線
７に倣わせるようにする。

【００１７】演算制御装置２２では、図３のフローチャ
ートに示すように、先ず、初期設定として演算制御装置
２２内部のフラグに、溶接トーチ８の制御軸をＸ−Ｙ軸
と、又、溶接トーチ８の制御方向を溶接線７に近付く方
向と設定しておき、制御を開始する。

【００１８】すると、先ず、初期設定により制御軸がＸ
−Ｙ軸でＸ−Ｙ軸についての制御方向が溶接線７に近付
く方向となっているので、第一の条件分岐Ａでは必ずイ
エスの側へと進むこととなり、そこで、位置検出器１６
により溶接トーチ８の現在位置１７を検出し、検出した
現在位置１７に基づいて内部の条件分岐Ｄにより溶接ト
ーチ８の位置がＸ−Ｙ軸方向の範囲２５内にあるかどう
かを判断し、範囲２５内にない場合には、溶接トーチ８
のＸ−Ｙ軸についての制御方向を溶接線７に近付く方向
とし（指令ａ）、範囲２５内にある場合には、溶接トー
チ８のＸ−Ｙ軸についての制御方向を溶接線７から離れ
る方向に設定変更し（指令ｂ）、その後、トーチＸ−Ｙ
方向駆動装置２０にトーチＸ−Ｙ方向移動指令２３を送
ってトーチＸ−Ｙ方向駆動装置２０により溶接トーチ８
をその方向へ０．数ミリ分移動させる。

【００１９】溶接トーチ８がＸ−Ｙ軸方向へ移動される
と、再び、第一の条件分岐Ａへ戻ってくるが、制御開始
時における溶接トーチ８の位置が範囲２５外で且つＸ−
Ｙ軸方向の最適位置１３より大きく離れていた場合、第
一の条件分岐Ａでイエスが繰返し成立し内部の条件分岐
Ｄでノーが成立し続けるので、溶接トーチ８が範囲２５
内に入って指令ｂが出されるようになるまで指令ａが繰
り返し出され、溶接トーチ８はＸ−Ｙ軸方向で且つ溶接
線７に近付く方向へ連続的に移動されて最適位置１３へ
と近付けられる。

【００２０】そして、指令ｂが出されて溶接トーチ８が
溶接線７から離れる方向へ移動されるようになると、も
はや第一の条件分岐Ａでイエスが成立しなくなるので、
第一の条件分岐Ａへ戻ってきたときに第一の条件分岐Ａ
から第二の条件分岐Ｂへ進み、且つ、制御軸がＸ−Ｙ軸
のままなので、第二の条件分岐Ｂでは必ずイエス側へ進
められる。

【００２１】第二の条件分岐Ｂでイエス側へ進むと、溶
接トーチ８の制御軸をＺ軸に変更し、次に位置検出器１
６により溶接トーチ８の現在位置１７を検出し、検出し
た現在位置１７に基づいて内部の条件分岐Ｅにより溶接
トーチ８の位置がＺ軸方向の範囲２６内にあるかどうか
を判断し、範囲２６内にない場合には、溶接トーチ８の
Ｚ軸についての制御方向を溶接線７へ近付く方向とし
（指令ｃ）、範囲２６内にある場合には、溶接トーチ８
のＺ軸についての制御方向を溶接線７から離れる方向と
し（指令ｄ）、トーチＺ方向駆動装置２１にトーチＺ方
向移動指令２４を送ってトーチＺ方向駆動装置２１によ
り溶接トーチ８をその方向へ０．数ミリ分移動させる。

【００２２】溶接トーチ８がＺ軸方向へ移動されたら、
再び第一の条件分岐Ａへ戻されるが、制御軸はＺ軸とな
っているため、第一の条件分岐Ａではノーが成立し、第
二の条件分岐Ｂでもノーが成立するので、必ず第三の条
件分岐Ｃへと進んでくる。

【００２３】そして、Ｚ軸についての制御方向が溶接線
７に近付く方向かという第三の条件分岐Ｃでイエスが成
立する場合、位置検出器１６により溶接トーチ８の現在
位置１７を検出し、検出した現在位置１７に基づいて内
部の条件分岐Ｆにより溶接トーチ８の位置がＺ軸方向に
ついての範囲２６内にあるかどうかを判断し、範囲２６
内にない場合には、溶接トーチ８のＺ軸についての制御
方向を溶接線７に近付く方向とし（指令ｅ）、範囲２６
内にある場合には、溶接トーチ８のＺ軸についての制御
方向を溶接線７から離れる方向とし（指令ｆ）、トーチ
Ｚ方向駆動装置２１にトーチＺ方向移動指令２４を送っ
てトーチＺ方向駆動装置２１により溶接トーチ８をその
方向へ０．数ミリ分移動させる。

【００２４】ここで、溶接トーチ８の位置が範囲２６外
で且つＺ方向の最適位置１５より大きく離れていた場
合、第一の条件分岐Ａでノーが成立し、第二の条件分岐
Ｂでノーが成立し、第三の条件分岐Ｃでイエスが成立
し、内部の条件分岐Ｆでノーが成立し続けるので、溶接
トーチ８が範囲２６内に入って指令ｆが出されるように
なるまで指令ｅが繰り返し出され、溶接トーチ８はＺ軸
方向で且つ溶接線７に近付く方向へ連続的に移動されて
最適位置１５へと近付けられる。

【００２５】そして、指令ｆが出されて溶接トーチ８が
溶接線７から離れる方向へ移動されるようになると、も
はや第三の条件分岐Ｃでイエスが成立しなくなるので、
第一の条件分岐Ａへ戻ってきたときに第一の条件分岐Ａ
から第二の条件分岐Ｂへ進み、第三の条件分岐Ｃでノー
側へ進む。

【００２６】第三の条件分岐Ｃのノー側では、溶接トー
チ８の制御軸をＸ−Ｙ軸に変更し、位置検出器１６によ
り溶接トーチ８の現在位置１７を検出し、検出した現在
位置１７に基づいて内部の条件分岐Ｇにより溶接トーチ
８の位置がＸ−Ｙ軸方向の範囲２５内にあるかどうかを
判断し、範囲２５内にない場合には、溶接トーチ８のＸ
−Ｙ軸についての制御方向を溶接線７に近付く方向とし
（指令ｇ）、範囲２５内にある場合には、溶接トーチ８
のＸ−Ｙ軸についての制御方向を溶接線７から離れる方
向とし（指令ｈ）、トーチＸ−Ｙ方向駆動装置２０にト
ーチＸ−Ｙ方向移動指令２３を送ってトーチＸ−Ｙ方向
駆動装置２０により溶接トーチ８をその方向へ０．数ミ
リ分移動させる。

【００２７】以後、上記条件に従って溶接トーチ８の制
御が行われ、指令ａによって溶接トーチ８が移動された
後は第一の条件分岐Ａのイエス側へ進み、指令ｂによっ
て溶接トーチ８が移動された後は第二の条件分岐Ｂのイ
エス側へ進み、指令ｃによって溶接トーチ８が移動され
た後は第三の条件分岐Ｃのイエス側へ進み、指令ｄによ
って溶接トーチ８が移動された後は第三の条件分岐Ｃの
ノー側へ進み、指令ｅによって溶接トーチ８が移動され
た後は第三の条件分岐Ｃのイエス側へ進み、指令ｆによ
って溶接トーチ８が移動された後は第三の条件分岐Ｃの
ノー側へ進み、指令ｇによって溶接トーチ８が移動され
た後は第一の条件分岐Ａのイエス側へ進み、指令ｈによ
って溶接トーチ８が移動された後は第二の条件分岐Ｂの
イエス側へ進んで制御が繰返される。

【００２８】上記条件に従った、溶接トーチ８の動きを
具体的に述べると、溶接トーチ８の溶接開始位置（白抜
きの三角）が領域２８にある場合には、図５に示すよう
に、溶接トーチ８は矢印ａ，ａ，ｂ，ｄ，ｇ，ｂ，ｄ，
ｇ，ｂ，ｃ，ｆの順に移動し、最終的に矢印ｃ，ｆ，
ｇ，ｂで示すＺ軸方向の往復移動とＸ−Ｙ軸方向の往復
移動を交互に繰り返し、最適位置１３，１５を跨ぐ黒塗
りの点間の移動を繰返しつつ溶接線７に倣う。

【００２９】又、溶接トーチ８の初期の位置が領域３０
にある場合には、図６に示すように、溶接トーチ８は矢
印ａ，ａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｆ，ｇ，ｂ，ｃの順に移動し、
最終的に矢印ｃ，ｆ，ｇ，ｂで示すＺ軸方向の往復移動
とＸ−Ｙ軸方向の往復移動を交互に繰り返し、最適位置
１３，１５を跨ぐ黒塗りの点間の移動を繰返しつつ溶接
線７に倣う。

【００３０】溶接トーチ８の初期の位置が領域２６にあ
る場合には、図７に示すように、溶接トーチ８は矢印
ｂ，ｄ，ｈ，ｄ，ｇ，ｂ，ｃ，ｆの順に移動し、最終的
に矢印ｃ，ｆ，ｇ，ｂで示すＺ軸方向の往復移動とＸ−
Ｙ軸方向の往復移動を交互に繰り返し、最適位置１３，
１５を跨ぐ黒塗りの点間の移動を繰返しつつ溶接線７に
倣う。

【００３１】溶接トーチ８の初期の位置が領域２９にあ
る場合には、図８に示すように、溶接トーチ８は矢印
ｂ，ｃ，ｅ，ｆ，ｈ，ｃ，ｆ，ｇ，ｂの順に移動し、最
終的に矢印ｃ，ｆ，ｇ，ｂで示すＺ軸方向の往復移動と
Ｘ−Ｙ軸方向の往復移動を交互に繰り返し、最適位置１
３，１５を跨ぐ黒塗りの点間の移動を繰返しつつ溶接線
７に倣う。

【００３２】黒塗りの点間の移動量は０．数ミリ単位な
ので、溶接トーチ８は高精度で最適位置１３，１５に保
持されつつ溶接線７に倣うことができる。

【００３３】そして、本発明では、溶接トーチ８を揺動
させずに、Ｘ−Ｙ軸方向とＺ軸方向へ０．数ミリ単位で
ほぼ交互に移動させるようにしているので、小脚長の溶
接ビードを得ることが可能で、しかも、高速溶接、特に
薄板の高速溶接を行うことができ、更に、Ｚ軸方向とＸ
−Ｙ軸方向の両方向について位置制御を行っているの
で、三次元的で複雑な溶接線に対しても倣うことが可能
である。

【００３４】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、Ｘ−Ｙ軸方向の制御をＺ軸方向の制
御に優先させる代りにＺ軸方向の制御をＸ−Ｙ軸方向の
制御に優先させても良いこと、Ｘ−Ｙ軸方向の制御をＸ
軸方向の制御とＹ軸方向の制御に分けて行っても良いこ
と、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶接線倣
い方法によれば、溶接トーチをＸ−Ｙ軸方向とＺ軸方向
へほぼ交互に移動させるようにしているので、溶接トー
チを揺動させずに済み、小脚長の溶接ビードを得ること
や、高速溶接、特に薄板の高速溶接を行うことや、三次
元的で複雑な溶接線に対しても倣うことが可能となると
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によって溶接される溶接線を
示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を行うための制御装置を示す
図である。

【図３】図２の制御装置内部で行われる制御の過程を示
すフローチャートである。

【図４】図１をＩＶ−ＩＶ矢視方向から見た図である。

【図５】溶接の開始位置に応じた溶接トーチの動きを示
す第一の図である。

【図６】溶接の開始位置に応じた溶接トーチの動きを示
す第二の図である。

【図７】溶接の開始位置に応じた溶接トーチの動きを示
す第三の図である。

【図８】溶接の開始位置に応じた溶接トーチの動きを示
す第四の図である。

【図９】従来例にかかる溶接トーチの溶接線倣い方法を
示す図である。

【図１０】図９にかかる溶接線倣い方法の原理を示す、
アーク電圧と溶接トーチの位置との関係を表わすグラフ
である。

【符号の説明】

７ 溶接線 ８ 溶接トーチ １３，１５ 最適位置 Ｚ トーチ高さ方向 Ｘ−Ｙ トーチ高さ方向Ｚと直交する平面内で溶接線７
と直交する方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接線を基準としてトーチ高さ方向の最
   適位置近傍で且つトーチ高さ方向と直交する平面内で溶
   接線と直交する方向の最適位置近傍に溶接トーチを位置
   させ、この状態から溶接トーチに、トーチ高さ方向の最
   適位置を越えて溶接線に近付く動きとトーチ高さ方向の
   最適位置を越えて溶接線から離れる動き、及び、トーチ
   高さ方向と直交する平面内で溶接線と直交する方向の最
   適位置を越えて溶接線に近付く動きと前記溶接線と直交
   する方向の最適位置を越えて溶接線から離れる動きを交
   互に与えることによって、溶接トーチを溶接線に倣わせ
   ることを特徴とする溶接線倣い方法。
2. 【請求項２】 溶接開始時に、溶接トーチを少くともト
   ーチ高さ方向あるいはトーチ高さ方向と直交する平面内
   で溶接線と直交する方向の一方へ連続的に移動させて、
   溶接トーチをトーチ高さ方向の最適位置近傍あるいは前
   記溶接線と直交する方向の最適位置近傍まで寄せる請求
   項１記載の溶接線倣い方法。