JPH06297146A - アーク溶接ロボットの溶接条件自動調整方法 - Google Patents

アーク溶接ロボットの溶接条件自動調整方法

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JPH06297146A
JPH06297146A JP5108783A JP10878393A JPH06297146A JP H06297146 A JPH06297146 A JP H06297146A JP 5108783 A JP5108783 A JP 5108783A JP 10878393 A JP10878393 A JP 10878393A JP H06297146 A JPH06297146 A JP H06297146A
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welding current
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Koji Umihori
弘次 海堀
Takashi Iwasaki
恭士 岩崎
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Fanuc Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • B23K9/1043Power supply characterised by the electric circuit
    • B23K9/1056Power supply characterised by the electric circuit by using digital means
    • B23K9/1062Power supply characterised by the electric circuit by using digital means with computing means

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接電流指令から溶接電流指令電圧へ変換す
る換算式の換算係数を自動的に求める。 【構成】 溶接電流指令から溶接電流指令電圧へ変換す
る換算式の仮の換算係数a,bを設定しておく(S1,
S2)。溶接条件を設定して試し溶接を実行し(S3,
S4)、溶接電流指令Icを少しづつ変えて溶接電流指
令電圧を変え試し溶接を行う。各溶接電流指令電圧とそ
のとき得られる溶接電流のフィードバック値の組を3組
以上求める(S6〜S10)。この3組以上のデータか
ら、最小2乗法によって溶接電流指令から溶接電流指令
電圧へ変換する換算式の変換係数a,bを求める(S1
1)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接をロボット
によって行うアーク溶接ロボットの溶接条件自動調節方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】アーク溶接ロボットにおいては、溶接機
の溶接条件をアナログ電圧で制御している。ロボット制
御装置は溶接機に対して、溶接電圧指令と溶接電流指令
を出力し、該指令に基づいて溶接機の制御装置は駆動さ
れることになるが、溶接電流の制御はワイヤ供給器の供
給速度の指令に変換して行われている。この変換法則は
一般に非線形である。すなわち、図4に示すように、溶
接電流指令(ワイヤ供給速度指令)電圧Vicに対する溶
接電流Irは、比例関係にはなく非線形である。
【0003】そのため、従来は、図4に示すような関係
を複数に分割し、その分割領域を1次の式で近似して、
この近似式によって指令溶接電流に対応する溶接電流指
令電圧を求めるようにしている。すなわち、予め使用す
る溶接ワイヤの種類、径、母材等の溶接環境に対して、
それぞれ溶接条件の溶接電圧と溶接電流をデータベース
として記憶しておくと共に、これらの溶接電圧、溶接電
流を得るために溶接機に指令すべき溶接電流指令電圧を
溶接電流から変換して求めるための換算係数を溶接しよ
うとするワークの形状やトーチのねらい角等に応じて微
調整してデータベースとして設定記憶しておき、使用時
には、このデータベースに記憶したデータに基づいて、
溶接電圧指令電圧、溶接電流指令電圧(ワイヤ供給速度
指令電圧)を求め溶接機に指令している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】溶接条件が初期の設定
値の近傍であるときには、ほぼ満足できる溶接制御がで
きるが、溶接するワークが異なったときや、溶接速度、
すなわちロボットの移動速度が変化したとき等の溶接条
件が大きく変化した場合には、上記換算係数を変える必
要があり、そのために条件出しのために何回も試し溶接
を実行し、換算係数を求め設定しなければならなく、不
便で、煩わしい作業である。
【0005】そこで、本発明の目的は、上記換算係数を
自動的に求めることができるアーク溶接ロボットの溶接
条件自動調整方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の溶接条件自動調
整方法は、溶接電流指令から溶接電流指令電圧に換算す
る換算式の仮の係数を設定しておき、使用とする溶接電
圧、溶接電流を指令して、該指令溶接電流の近傍で少し
づつ異なる指令溶接電流値により溶接電流指令電圧を上
記仮の係数に基づいてそれぞれ求め、求められた溶接電
流指令電圧と上記指令溶接電圧によって、それぞれ溶接
を実行し、得られるフィードバック電流と溶接電流指令
電圧の組み合わせを少なくとも3点以上求め、この組み
合わせ点より溶接電流指令から溶接電流指令電圧を求め
る関数を1次の換算式として近似しその係数を決定す
る。なお、上記仮の係数は溶接機の特性として決まって
いる指令できる最大および最小溶接電流指令電圧と、該
各電圧に対応する予想溶接電流値に基づいて決定する。
【0007】
【作用】溶接機の特性として決まっている溶接機が出力
できる最大溶接電流指令電圧、最小溶接電流指令電圧お
よび該各電圧を出力したとき流れる予想溶接電流値によ
って、溶接電流指令から溶接電流指令電圧に換算する1
次式の換算式の仮の係数を設定しておき、溶接電流指令
の近傍で少しづつ異なる指令溶接電流値に基づいて上記
仮の係数によって決まる仮の換算式によりそれぞれ溶接
電流指令電圧を求め、求められた溶接電流指令電圧と溶
接電圧指令を溶接機に出力して溶接を実行する。その結
果得られるフィードバック電流と溶接電流指令電圧の組
み合わせを少なくとも3点以上求める。この組み合わせ
点より溶接電流指令から溶接電流指令電圧を求める関数
を1次の換算式として近似しその係数を決定して、指令
溶接電流から溶接機に出力する溶接電流指令電圧に換算
する換算式を決定する。
【0008】
【実施例】ロボット制御装置から溶接機へ指令される溶
接電流指令電圧Vicに対する実際の溶接電流Irの関係
は、図4示すような非線形の関係にある。そのため、1
つの換算式によって、目標とする溶接電流を得るための
溶接電流指令電圧Vicを溶接電流指令Icより求めるこ
とができない。そのため、指令溶接電流を複数の領域に
区分し、その領域を次の1次式の換算式で近似し、溶接
電流指令Icが属する領域におけるを溶接電流指令電圧
Vicを求めている。
【0009】 Vic=a・Ic+b …(1) なお、上記1式におけるa,bは当該領域における溶接
電流指令から溶接電流指令電圧を求める近似1次式の係
数である。この係数a,bは一般にトーチのねらい角や
溶接するワーク形状等によって調節する必要がある。
【0010】一方、溶接機からは、実際の溶接電圧V
f、溶接電流の検出値としての電圧Vifがフィードバッ
ク量として帰還されるが、実際の溶接電流値Irは上記
電流フィードバック電圧Vifより次の2式によって求め
られる。 Ir=c・Vif+d …(2) 上記2式における係数c,dは溶接機固有の値であり、
溶接機が決まれば一律に決まる値である。そこで、本発
明は、上記1式の溶接電流指令Icから溶接電流指令電
圧Vicを求める換算式の係数a,bを溶接電流指令Ic
から自動的に求めるようにしたものである。
【0011】図3は本発明を適用するアーク溶接ロボッ
トの制御系のブロック図である。ロボット制御装置10
は、プロセッサ11と制御プログラムを記憶するROM
12、ロボットの移動軌跡および溶接指令等の溶接プロ
グラムや各種データを一時記憶するRAM13、ロボッ
トにプログラムを教示したり、各種指令を入力する教示
操作盤14、操作盤15、ロボット本体30の各軸のサ
ーボモータを駆動するサーボアンプ18に接続され、各
軸を制御する軸制御装置16、およびインタフェイス1
7がバス19で接続されている。溶接機30はインター
フェイス17に接続され、ロボット制御装置10からは
溶接機30に溶接電圧指令Vc、溶接電流指令電圧Vic
が出力され、溶接機30からは、ロボット制御装置10
に溶接電圧のフィードバックVf 、検出溶接電流に対応
する電圧Vifが出力されている。さらに、ロボット制御
装置10と溶接機30とはその他の制御信号の送受を行
っている。また、溶接機30の溶接トーチはロボット本
体20のアーム先端手首に取り付けられ、ロボットの駆
動によって教示軌跡をトーチが移動するようになってい
る。
【0012】以上のアーク溶接ロボットの構成は従来の
アーク溶接ロボットの構成と同一であり、詳細な説明は
省略する。
【0013】次に、本発明の溶接条件自動調整方法の一
実施例を説明する。図1および図2は、ロボット制御装
置10を溶接条件自動調整モードにしたときの処理のフ
ローチャートである。まず、ロボット制御装置10を溶
接条件自動調整モードにして、溶接機30に指令できる
最大溶接電流指令電圧Vh 、最小溶接電流指令電圧VL
および、これら最大,最小溶接電流指令電圧Vh ,VL
が指令されたとき実際に流れる溶接電流の予想値Ih ,
IL を入力する。すなわち、溶接機30には、指令でき
る溶接電流指令電圧の最大値と最小値があり、その最大
値と最小値に対応して流れる溶接電流の予想値が予め分
かっている。通常溶接機毎に実験されその取り扱い説明
書等に記載されている。そのため、この取り扱い説明書
等に記載されている最大,最小溶接電流指令電圧Vh ,
VL および対応する溶接電流の予想値Ih ,IL を入力
し、この入力データが読まれると(ステップS1)、ロ
ボット制御装置10のプロセッサ11はこの読まれたデ
ータから指令溶接電流Iから溶接電流指令電圧Vicを求
める上記1式の換算式の仮の係数a,bを求める(ステ
ップS2)。
【0014】図3に示すように、予想溶接電流を横軸に
取り、溶接電流指令電圧を縦軸に取り、最小溶接電流指
令電圧VL に対応する予想溶接電流IL の点(IL ,V
L )と最大溶接電流指令電圧Vh に対する予想溶接電流
Ih の点(Ih ,Vh)間を結ぶ直線を求め、この直線を
上記1式の換算式とすることによってその係数a,bが
決まる。
【0015】なお、係数a,bは次のように求められ
る。
【0016】a=(Vh −VL )/(Ih −IL ) b=VL −{(Vh −VL )/(Ih −IL )}・IL =VL −a・IL 次に、試し溶接のための溶接条件である溶接電圧指令V
c、および溶接電流指令Icを入力して試し指令を与え
る(ステップS3,S4)。ロボット制御装置10のプ
ロセッサ11は、教示されている試し溶接のプログラム
に従ってロボットを駆動すると共に、溶接機30に対し
溶接電圧指令Vcを出力すると共に、溶接電流指令Ic
に対する溶接電流指令電圧Vicを上記1式より仮の係数
a,bによって求め溶接機30に出力する。溶接機30
では、指令された溶接電圧指令Vcと溶接電流指令電圧
Vicにより、溶接機30を稼働するが、この条件ではア
ークを発生させることができなければ、アラームを発生
しロボット制御装置に送信する(ステップS5)。ロボ
ット制御装置10では、このアラーム信号を受信する
と、教示操作盤14等の表示装置に溶接条件変更表示等
を行い(図1では省略)、新たな溶接条件を入力させ、
その条件で溶接を行うようにする。一方、アラームが発
生しなければ、図2に示すサンプリンク処理を実行する
(ステップS6)。
【0017】まず、現在指令中の溶接電流指令電圧Vic
を求め(現在の電流指令Icより仮の係数a,bを用い
て得られる溶接電流指令電圧Vic=a・Ic+b)(ス
テップSB1)、溶接機30からフィードバックされて
くる溶接電流に対応する電圧Vifを読み、予め設定され
ている係数c,dによって2式の演算を行って実溶接電
流Irを求める(ステップSB2,SB3)。こうして
求められた溶接電流指令電圧Vicと実溶接電流Irを1
組としてRAMに記憶し(ステップSB4)、図1のメ
インルーチンに戻る。
【0018】電流指令Icを所定量増大させる。この実
施例では電流指令をIc・(1+ε)とする。設定量ε
は0.1程度である。この電流指令Ic・(1+ε)と
仮の係数a,bによって1式から溶接電流指令電圧Vic
を求め、この電圧に変更する。すなわち、溶接機には電
圧指令Vcと電流指令Ic・(1+ε)に対応する溶接
電流指令電圧Vicが出力されることになり、溶接機はこ
の溶接条件で溶接を実行することになる(ステップS
7)。次に、前述した図2に示すサンプリング処理を実
行し(ステップS8)、電流指令Ic・(1+ε)に対
応する溶接電流指令電圧Vicとそのときの実溶接電流I
rの組を記憶する(ステップSB1〜SB4)。
【0019】次に、電流指令をIc・(1−ε)に変更
し、溶接電流指令電圧Vicを求め、この溶接電流指令電
圧Vicに変更して溶接を行い、前述同様にサンプリング
処理を実行し電流指令Ic・(1−ε)に対応する溶接
電流指令電圧Vicとそのときの実溶接電流Irの組を記
憶する(ステップSB1〜SB4)。
【0020】こうして求められた3組の溶接電流指令電
圧Vicと実溶接電流Irの組み合わせより、最小2乗法
によって電流指令Icから溶接電流指令電圧Vicに変換
する換算式の係数a,bを求め、この係数を記憶して溶
接条件自動調整処理を終了する。
【0021】以後は、上記求められた係数a,bを用
い、電流指令Icから1式の演算を行って溶接電流指令
電圧Vicを求め溶接機30に出力されることになる。
【0022】なお、上記処理において、ステップS1,
S2で仮の係数a,bを求めたが、これらの仮の係数
a,bは溶接機30が決まれば、決まる値であるから、
溶接機が決まった時点で直接これらの仮の係数a,bを
設定しておき、溶接条件自動調整処理は図1のステップ
S3から開始するようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明は、溶接条件(溶接電圧指令と溶
接電流指令)を与え、試し溶接を実行させるだけで、溶
接電流指令に対応する溶接電流指令電圧を求める換算式
の係数を自動的に求めるから、オペレータによる換算係
数の調整、再設定を必要としない。そのため、試し溶接
の回数を減らすことができると共に、人手による再設定
の手間を大幅に削減でき、かつ、再設定のための各種溶
接環境における設定データベースを持ち歩かなくてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における溶接条件調整処理の
フローチャートである。
【図2】同一実施例におけるサンプリング処理のフロー
チャートである。
【図3】溶接電流指令に対応する溶接電流指令電圧を求
める換算式の仮の換算係数の求め方の説明図である。
【図4】本発明の一実施例を実施するアーク溶接ロボッ
トの制御系のブロック図である。
【図5】溶接電流と溶接電流指令電圧との関係を示す図
である。
【符号の説明】
10 ロボットの制御装置 20 ロボット本体 30 溶接機

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接電流指令から溶接電流指令電圧に換
    算する換算式の仮の係数を設定し、使用とする溶接電
    圧、溶接電流を指令して、該指令溶接電流の近傍ですこ
    しづつ異なる溶接電流指令により溶接電流指令電圧を上
    記仮の係数に基づいてそれぞれ求め、求められた溶接電
    流指令電圧と上記指令溶接電圧によって、それぞれ溶接
    を実行し、得られるフィードバック電流と溶接電流指令
    電圧の組み合わせを少なくとも3点以上求め、この組み
    合わせ点より溶接電流指令から溶接電流指令電圧を求め
    る関数を1次の換算式として近似しその係数を決定する
    アーク溶接ロボットの溶接条件自動調整方法。
  2. 【請求項2】 上記仮の係数は溶接機に指令できる最大
    および最小溶接電流指令電圧と、該電圧に対応する予想
    溶接電流値に基づいて決定する請求項1記載のアーク溶
    接ロボットの溶接条件自動調整方法。
JP5108783A 1993-04-13 1993-04-13 アーク溶接ロボットの溶接条件自動調整方法 Pending JPH06297146A (ja)

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