JPH06170546A - タック溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ティーチングプレイバック方式のロボットを用
いてタック溶接を行う場合、タック溶接するための命令
数を極力少なし、教示時間、労力およびプログラムメモ
リを少なくできるタック溶接方法を提案する。 【構成】ティーチングプレイバック方式のロボットにタ
ック溶接線教示時に、タック溶接区間、１回のタック溶
接の長さ、溶接休止区間の長さまたはタック溶接回数、
溶接条件，溶接休止区間の移動速度からなるタック溶接
条件を教示し、プレイバック時に、先に教示されたタッ
ク溶接条件から演算によりタック溶接部を自動割り付け
する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ティーチングプレイバ
ック方式の溶接用ロボットを用いてタック溶接をする際
自動的にタック溶接を行う事のできる方法を提案したも
のである。

【０００２】

【従来の技術】

（従来技術１）ティーチングプレイバック方式のロボッ
トでタック溶接を行う場合、従来教示を行う作業者が図
１のように、溶接部分ごとに溶接するための命令を教示
していた。図１（ａ）はＴ継手ワークにタック溶接をす
る時の外観図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）の溶接を
する時に必要な教示点を示す図である。図１（ｂ）にお
いてＡ点は溶接開始位置であり、教示時にはすべての溶
接開始位置（Ａ点）毎にそれぞれ次のような項目を教示
しなければならない。 （１）ロボットマニピュレータの位置を決める命令 （２）溶接電流 （３）溶接電圧 （４）溶接速度 （５）プリフロー時間 （６）フィラワイヤ送給速度（ＴＩＧ溶接の場合） Ｂ点は溶接終了位置であり、教示時にはすべての溶接終
了位置（Ｂ点）毎にそれぞれ次のような項目を教示しな
ければならない。 （７）ロボットマニピュレータの位置を決める命令 （８）溶接終了電流 （９）溶接終了電圧 （１０）アフターフロー時間 （１１）クレーター時間 また、Ａ点とＢ点との間では （１２）溶接開始点（Ａ点）から溶接終了点（Ｂ点）の
間の移動経路および速度および （１３）溶接終了点（Ｂ点）から次の溶接開始点（Ａ
点）の間の移動経路および速度を教示により設定しなけ
ればならない。 上記例でわかるように溶接の数が多くなれば、その数だ
け上記の（１）ないし（１３）の教示を繰り返すことが
必要となり膨大な項目を教示することが必要であった。

【０００３】（従来技術２）図２は、自走する台車に装
着されたトーチよりの溶接アークを、あらかじめ設定さ
れた第１回目の溶接区間の長さ、第２回目以降の溶接区
間の長さ、溶接休止区間の長さおよび溶接電流・溶接電
圧・溶接速度等の溶接条件により制御し、タック溶接を
自動的に行う自動タック溶接方法でタック溶接を行う時
のワーク断面図である。作業者はタック溶接区間開始点
Ｔs に自走する台車をセットし、タック溶接を開始す
る。その後台車は、タック溶接区間終了位置Ｔe が台車
に装着されたリミットスイッチによって検出されるま
で、予め設定された１回目の溶接区間の長さＬ１、２回
目以降の溶接区間の長さＬ3 、溶接休止区間の長さＬ2
及び設定された溶接条件に従ってタック溶接を行う。
（例えば、特開昭５９−１５３５７３号）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術１にお
いては、図１に示したように、溶接部分が多いほど教示
回数が多くなり、たいへん多くの時間と労力を必要とし
ていた。また、この方法では命令数が多くなるためプロ
グラムメモリを多く使用していた。また、これまでは教
示を行う作業者が目視で溶接部分での溶接長を教示して
おり、各溶接部分を均一な溶接長で教示する事は困難で
あった。特に、図３のように曲線の溶接線でタック溶接
を行う場合、各溶接部分の長さを等しく教示する事は極
めて困難であり、その精度は作業者の技量に左右されて
いた。また、従来技術２においては、自走する台車がリ
ミットスイッチによりタック溶接区間終了位置を検出し
た時に、タック溶接を終了する方法であるため、タック
溶接区間終了位置では溶接中の時も溶接休止区間を移動
中の時もある。そのため、タック溶接区間終了位置での
溶接状態が一定せず、タック溶接区間終了位置で必ず溶
接する必要がある場合に不都合が生じる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１のタック溶接方
法は、ティーチングプレイバック方式のロボットを用い
てタック溶接をする方法において、図４のようにロボッ
トマニピュレータに動作を教示する際、次の項目を１回
だけ教示しロボットマニピュレータを教示プログラムに
より設定された軌跡上を動作させ、タック溶接区間Ａtw
内の溶接部と休止部とは、タック溶接区間の長さＬtw、
１回の溶接区間の長さＬwon 、溶接休止区間の長さＬwo
ffから演算によって各位置データを算出して自動割り付
けする事によってタック溶接を行う方法である。 （１）タック溶接区間の長さＬtw（タック溶接を開始す
る位置Ｐtsからタック溶接を終了する位置Ｐteの間の区
間） （２）１回の溶接区間の長さＬwon （３）溶接休止区間の長さＬwoff（溶接する部分と溶接
する部分の間の長さ） （４）溶接電流Ｉt （５）溶接電圧Ｖt （６）溶接速度Ｓtw （７）プリフロー時間Ｔpf （８）溶接終了電流Ｉte （９）溶接終了電圧Ｖte （１０）アフターフロー時間Ｔaf （１１）クレータ時間Ｔc （１２）溶接休止区間の移動速度Ｓm

【０００６】請求項２のタック溶接方法は、教示プログ
ラムにより求まるロボットマニピュレータの軌跡とタッ
ク溶接区間開始位置Ｐtsおよびタック溶接区間終了位置
Ｐteから計算により求められるタック溶接区間Ａtwの長
さＬtw（実際にロボットマニピュレータが動作する軌跡
の長さ）よりも、設定した１回のタック溶接区間の長さ
Ｌwon の方が長い場合は、警報を発するようにしたタッ
ク溶接方法である。

【０００７】請求項３のタック溶接方法は、請求項１の
方法でタック溶接を行う場合、タック溶接区間終了位置
Ｐteまたは開始位置Ｐtsと終了位置Ｐteとで必ず溶接す
る必要がある時、Ｌtw、Ｌwon 、Ｌwoffから演算により
１回の溶接区間の長さＬwon、あるいは溶接休止区間の
長さＬwoffの設定値を自動的に変更する事で、タック溶
接区間終了位置Ｐteで溶接区間を終了するようにしたタ
ック溶接方法である。

【０００８】

【実施例】図５に本発明のタック溶接方法を実施する装
置の例を示す。図５の装置は、溶接トーチを装着するロ
ボットマニピュレータＲm と、溶接電源を持ちロボット
コントローラとのインターフェイス機能を持つ溶接機Ｗ
m と、ロボットマニピュレータ及び溶接機を制御するた
めのＣＰＵ・記憶装置・動作制御部を持つロボットコン
トローラＲc から構成されている。ロボットコントロー
ラ部Ｒc はさらに （ａ）あらかじめ教示された溶接経路の途中において、
タック溶接区間開始位置Ｐtsとタック溶接区間終了位置
Ｐteが設定されると、その間のロボットマニピュレータ
の動作区間は、タック溶接区間Ａtwと判断する。 （ｂ）タック溶接区間開始位置Ｐtsとタック溶接区間終
了位置Ｐteが設定されると、その間の溶接線の実際の軌
跡の長さＬtwを計算する。 （ｃ）タック溶接区間Ａtw中の、１回の溶接区間の長さ
Ｌwon 及び溶接休止区間の長さＬwoffが設定されると、
タック溶接区間Ａtw中、教示された溶接線上で、溶接区
間と溶接休止区間の位置を演算により求める。 （ｄ）設定した１回の溶接区間の長さＬwon が、計算に
より求められたタック溶接区間の長さＬtwよりも長い時
は、警報を発する。 （ｅ）タック溶接区間終了位置Ｐteが、溶接区間と溶接
休止区間のどちらであるかを判断する。 （ｆ）タック溶接区間終了位置Ｐteが溶接休止区間の
時、この溶接休止区間の長さＸを計算する。 （ｇ）タック溶接区間Ａtw中の溶接区間の回数Ｋ1 、溶
接休止区間の回数Ｋ2 を計算する。 （ｈ）タック溶接区間終了位置Ｐteで必ず溶接するよう
に設定された時、タック溶接終了位置Ｐteが溶接休止区
間にならないように、１回の溶接区間の長さＬwon 、あ
るいは溶接休止区間の長さＬwoffをＬtw、Ｌwon 、Ｌwo
ffから演算して自動的に変更する。 ようにプログラムされている。

【０００９】

【作用】図６は、図５の装置によって本発明のタック溶
接方法を実施する時のタック溶接ロボットシステムの処
理の流れを示すフローチャートでありつぎの通りの各ス
テップを実行する。 （１）ティーチングプレイバック方式のロボットを、タ
ック溶接開始位置に移動させる。 （２）タック溶接区間開始位置でタック溶接区間開始位
置Ｐtsと溶接電流・溶接電圧・溶接速度等のタック溶接
条件を教示する。 （３）タック溶接区間終了位置までの溶接線を教示して
ロボットマニピュレータの軌跡を設定する。 （４）タック溶接区間終了位置でタック溶接区間終了位
置Ｐteを教示する。 （５）タック溶接区間開始位置Ｐts、タック溶接区間終
了位置Ｐteおよび溶接線軌跡から、ロボットコントロー
ラはタック溶接区間Ａtwの長さＬtwを計算する。 （６）計算されたタック溶接区間の長さＬtwよりも、１
回の溶接区間の長さＬwon が大きければ、警報を発し作
業者に知らせるとともにステップ７に移る。Ｌtwよりも
Ｌwon の方が小さい場合はステップ１０の処理を実行す
る。 （７）タック溶接区間の長さＬtwより１回の溶接区間の
長さＬwon の方が長い場合、１回の溶接区間の長さＬwo
n を「変更する／しない」のいずれかをを選択するよう
要求する。 （８）１回の溶接区間の長さＬwon を「変更する」を選
択した場合、作業者がＬwon の設定値を変更する。変更
後ステップ６の処理に戻り再び１回の溶接区間の長さＬ
won とタック溶接区間の長さＬtwを比較する （９）１回の溶接区間の長さＬwon を「変更しない」を
選択した場合、１回の溶接区間の長さＬwon の設定値
を、タック溶接区間の長さＬtwと同じ長さに自動変更す
る。 （１０）自動プレイバック時、ロボットマニピュレータ
Ｒm は教示プログラムによって設定された軌跡上を動作
し、タック溶接区間Ａtwでは、タック溶接条件に従い図
７および図８に示す順序で溶接する。

【００１０】（図７の説明）図７は、本発明のタック溶
接方法が、溶接時にどのように動作するかを説明する図
である。同図は、タック溶接区間開始位置Ｐtsを第１番
目の溶接区間Ａwon1の溶接開始位置Ｐs1として、第１番
目の溶接区間Ａwon1を溶接後、第１番目の溶接休止区間
Ａwoff1 を通過して、第２番目の溶接区間Ａwon2の溶接
開始位置Ｐs2に至るまでの動作であり、次の順序で動作
する。 （１）自動プレイバック時、タック溶接区間開始位置Ｐ
tsに至ると、第１番目の溶接区間Ａwon1の溶接開始点Ｐ
s1になったと判断し、シールドガスを放出し、教示時に
設定した溶接電流Ｉt ，溶接電圧Ｖt ，溶接速度Ｓtwで
溶接を開始する。 （２）溶接線上を１回の溶接区間の長さＬwon だけ進む
と第１番目の溶接区間の終了位置Ｐe1に達したと判断し
て、トーチは停止し教示時に設定した溶接終了電流Ｉt
e，溶接終了電圧Ｖte，アフターフロー時間Ｔaf，クレ
ーター時間Ｔc で溶接終了の処理を行う。 （３）第１番目の溶接区間の終了位置Ｐe1以降は第１番
目の溶接休止区間Ａwoff1 になるため、溶接線上を移動
速度Ｓm で溶接休止区間の長さＬwoffだけ溶接せずに移
動する。 （４）溶接休止区間が終了すると、第２番目の溶接区間
Ａwon2の開始位置Ｐs2になり、（１）と同様の処理を実
行し溶接を開始する。 （５）その後、タック溶接区間終了位置Ｐteに至るま
で、（１）ないし（３）の動作を繰り返して溶接区間と
溶接休止区間の処理を交互に実行する。

【００１１】（図８の説明）図８は、タック溶接区間終
了位置Ｐteになった時の動作を説明する図である。タッ
ク溶接区間Ａtw中は、設定された１回の溶接区間の長さ
Ｌwon および溶接休止区間の長さＬwoffに従って、溶接
をＯＮ、ＯＦＦするため、図８（Ａ）に示すようにタッ
ク溶接区間終了位置Ｐteでは溶接している時と、図８
（Ｂ）に示すように溶接していない時の２通りがある。 （１）図８（Ａ）に示すようにタック溶接を実行中、タ
ック溶接区間終了位置Ｐteになると、それまでの各溶接
区間終了位置と同様に溶接終了の処理を行い、タック溶
接区間Ａtwを終了する。 （２）図８（Ｂ）に示すように溶接休止区間を移動中
に、タック溶接区間終了位置Ｐteになると、タック溶接
区間Ａtwを終了する。

【００１２】なお、タック溶接区間終了位置Ｐteで必ず
溶接する必要がある場合、次の２通りのいずれかの方法
で解決する。 （１）タック溶接区間終了位置Ｐteが、溶接休止区間に
なる時には、この溶接休止区間も溶接する部分に含め処
理する方法。 （２）タック溶接区間終了位置Ｐteが、溶接休止区間に
なる時には、この溶接休止区間の長さ分だけを他の溶接
休止区間あるいは溶接区間の長さを変更する事により、
タック溶接区間終了位置Ｐteと溶接区間の終了位置とを
一致させる方法。この場合、作業者が手動で設定値を変
更しても良いが、どの部分の長さの設定値を変更するか
を指定する事でロボットコントローラに自動的に変更さ
せる事ができる。

【００１３】この場合は、図６のフローチャートのステ
ップ６と１０の間（Ａ−Ｂ間）に図９のフローチャート
に示す処理を追加すればよい。 （図９の説明） （１）タック溶接区間終了位置Ｐte「を溶接する／しな
い」の選択。 （２）タック溶接区間終了位置Ｐteを「溶接しない」と
したときは、図６のＢ点以降の処理を実行し、タック溶
接区間終了位置Ｐteを「溶接する」としたときはつぎの
（３）以降を実行する。 （３）タック溶接区間の長さＬtwを１回の溶接区間の長
さＬwon と溶接休止区間の長さＬwoffをたした長さで割
った時の、剰余Ｗを求める。 （４）剰余Ｗと１回数の溶接区間の長さＬwon を比較
し、Ｗ＞Ｌwon ならばタック溶接区間終了位置Ｐteが溶
接休止区間になると判断し、Ｗ≦Ｌwon ならば、タック
溶接区間終了位置Ｐteは溶接区間であると判断する。 （５）タック溶接区間終了位置Ｐteが溶接区間の時は、
図６のＢ点以降の処理を実行する。 （６）タック溶接区間終了位置Ｐteが溶接休止区間にな
る時は、ステップ７の処理（１）または処理（２）を選
択するよう要求する。 （７）処理（１）を選択した場合、タック溶接区間Ａtw
の最後の溶接休止区間も溶接区間とし、自動プレイバッ
ク時には最後の溶接区間に含めて溶接する。 （８）処理（２）を選択した場合、タック溶接区間Ａtw
の最後の溶接休止区間の長さＸ、タック溶接区間Ｌtw中
の溶接区間の回数Ｋ1 と溶接休止区間の回数Ｋ2を演算
する。 （９）タック溶接区間Ａtwの最後の溶接休止区間の長さ
Ｘだけ他の溶接休止区間あるいは各溶接区間の長さを変
更する事により、タック溶接区間終了位置Ｐteで溶接を
終了させる。この時、長さを変更する部分を、（イ）溶
接区間、（ロ）溶接休止区間、（ハ）溶接休止区間と溶
接区間の両区間のいずれにするかを選択するよう要求す
る。 （１０）選択された結果に従い１回の溶接区間の長さＬ
won あるいは溶接休止区間の長さＬwoffを次の式によっ
て変更する。 （イ）１回の溶接区間の長さＬwon を変更すると選択し
た場合、 Ｌwon ＝Ｌwon ＋Ｘ／Ｋ1 （ロ）溶接休止区間の長さＬwoffを変更すると選択した
場合、 Ｌwoff＝Ｌwoff＋Ｘ／（Ｋ2 −１） （ハ）１回の溶接区間の長さと溶接休止区間の長さを変
更すると選択した場合、 Ｌwon ＝Ｌwon ＋Ｘ／（Ｋ1 ＋Ｋ2 −１） Ｌwoff＝Ｌwoff＋Ｘ／（Ｋ1 ＋Ｋ2 −１） （１１）上記変更後、図６のＢ点以降の処理を実行す
る。

【００１４】

【本発明の効果】請求項１のタック溶接方法において
は、ティーチングプレイバック方式のロボットを用いて
タック溶接を行う場合、タック溶接するための溶接線を
教示する時に、タック溶接区間Ａtw、１回の溶接区間の
長さＬwon 、溶接休止区間の長さＬwoffまたはタック溶
接回数Ｋ1 、溶接電流Ｉt ・溶接電圧Ｖt ・溶接速度Ｓ
twなどの溶接条件、溶接休止区間の移動速度Ｓm からな
る１回分のタック溶接条件を設定するだけで、プレイバ
ック時タック溶接条件で設定された条件に従ってタック
溶接部を自動割り付けし、タック溶接を行う事ができ
る。そのため、タック溶接する時の教示命令数が減るの
で、教示に必要な時間と労力を少なくし、プログラムメ
モリの節約が可能になる。また、実際のロボットの軌跡
によって溶接長さを分割するので各溶接長さや休止長さ
を毎回教示する従来方法に比べて均一な溶接結果が得ら
れる。

【００１５】請求項２のタック溶接方法は、請求項１の
タック溶接において、設定したタック溶接区間長Ｌtwよ
りも設定した１回のタック溶接長Ｌwon の方が長い場合
は、警報を発する事によって、設定ミスを防止できる。

【００１６】請求項３のタック溶接方法は、請求項１の
タック溶接において、溶接品質上の要求からタック溶接
区間終了位置Ｐteを必ず溶接する必要がある時、選択に
より１回の溶接区間の長さＬwon 、あるいは溶接休止区
間の長さＬwoffの設定値を自動的に変更する事で、さら
に教示作業を簡単にしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術１におけるタック溶接を行う時の、教
示方法を示す図。

【図２】従来技術２のタック溶接方法で溶接を行う時、
動作を説明する図。

【図３】従来技術１で曲線のタック溶接を行う時の、教
示方法を示す図。

【図４】タック溶接の説明図。

【図５】本発明のタック溶接方法を実現するために使用
するタック溶接ロボットシステムの構成を示す図。

【図６】本発明のタック溶接方法の例を示すフローチャ
ート。

【図７】本発明のタック溶接方法の溶接時の動作を説明
するための図。

【図８】タック溶接区間終了位置での動作を説明するた
めの図。

【図９】タック溶接区間終了位置で必ず溶接する必要が
ある時の処理の流れを示すフローチャート。

【符号の説明】

Ａtw タック溶接区間 Ｐts タック溶接区間開始位置 Ｐte タック溶接区間終了位置 Ｌwon １回の溶接区間の長さ Ｌwoff 溶接休止区間の長さ Ｓtw 溶接区間の溶接速度 Ｓm 溶接休止区間の移動速度 Ｒm ロボットマニピュレータ Ｒc ロボットコントローラ Ｗm 溶接機 Ｐs1 タック溶接区間中の第１番目の溶接区間開始位置 Ｐs2 タック溶接区間中の第２番目の溶接区間開始位置 Ｐe1 タック溶接区間中の第１番目の溶接区間終了位置 Ｐe2 タック溶接区間中の第２番目の溶接区間終了位置 Ａwon1 タック溶接区間中の第１番目の溶接区間 Ａwon2 タック溶接区間中の第２番目の溶接区間 Ａwoff1 タック溶接区間中の第１番目の溶接休止区間 Ｌtw タック溶接区間の長さ Ｗ Ｌtw／（Ｌtwon＋Ｌtwoff ）を計算した剰余 Ｋ1 タック溶接区間中の溶接区間の回数 Ｋ2 タック溶接区間中の溶接休止区間の回数 Ｘ Ｐteが溶接休止区間の場合の最後の溶接休止区間
の長さ Ｉt 溶接電流 Ｖt 溶接電圧 Ｔpf プリフロー時間 Ｉte 溶接終了電流 Ｖte 溶接終了電圧 Ｔaf アフターフロー時間 Ｔc クレータ時間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ティーチングプレイバック方式のロボット
   を用いてタック溶接をする方法において、全タック溶接
   区間、１回の溶接区間の長さ、溶接休止区間の長さまた
   はタック溶接回数、溶接電流・溶接電圧・溶接速度など
   の溶接条件、溶接休止区間の移動速度からなるタック溶
   接条件を設定し、前記ロボットを別途教示された軌跡上
   を動作させ、前記タック溶接条件で設定された条件から
   溶接区間と溶接休止区間とを演算し、演算結果に従って
   タック溶接部を自動割り付けして溶接するタック溶接方
   法。
2. 【請求項２】請求項１のタック溶接方法において、前記
   設定した全タック溶接区間の長さよりも前記設定した１
   回の溶接区間の長さの方が長い場合は、警報を発するタ
   ック溶接方法。
3. 【請求項３】請求項１のタック溶接方法において、全タ
   ック溶接区間の終了位置または開始位置および終了位置
   で必ず溶接する必要がある時、１回の溶接区間の長さ、
   あるいは溶接休止区間の長さの設定値を自動的に変更し
   溶接を行うタック溶接方法。