JPH074667B2 - Automatic groove tracking control method using arc sensor - Google Patents
Automatic groove tracking control method using arc sensorInfo
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- JPH074667B2 JPH074667B2 JP1250685A JP25068589A JPH074667B2 JP H074667 B2 JPH074667 B2 JP H074667B2 JP 1250685 A JP1250685 A JP 1250685A JP 25068589 A JP25068589 A JP 25068589A JP H074667 B2 JPH074667 B2 JP H074667B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、開先を設けた溶接線が折れ曲ったり、ロボッ
トの教示点に対して実際の溶接線がずれているような被
溶接物に対し、高速回転アーク溶接トーチを備えた溶接
ロボットを用いて溶接する場合における開先自動倣い制
御方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an object to be welded in which a welding line provided with a groove is bent or an actual welding line is deviated from a teaching point of a robot. On the other hand, it relates to a groove automatic copying control method in the case of welding using a welding robot equipped with a high-speed rotating arc welding torch.
[従来の技術] 消耗電極式アーク溶接における開先自動倣い制御とし
て、溶接アークの回転によるアークセンサ技術を利用す
ることは、例えば特開昭60−174270号や特開昭62−2485
71号により知られている。[Prior Art] Utilization of arc sensor technology based on the rotation of a welding arc as a groove automatic copying control in consumable electrode type arc welding is disclosed in, for example, JP-A-60-174270 and JP-A-64-2485.
Known by No. 71.
第6図(a),(b)は従来の回転アークセンサによる
開先倣い制御方法の説明図で、同時に制御方向の定義を
与えている。図において、1はモータ2により回転する
電極ノズルを有する溶接トーチで、図示しない溶接ロボ
ットアームの先端に取り付けられている。3はトーチ1
のノズル先端において所定量の偏心を与えられて自動送
給される溶接ワイヤ、4はアーク、5は被溶接物6に形
成された開先で、図示の場合、溶接線10は真直ぐな直線
となっている。7は溶接ビードである。また、以下にお
いて、x軸は開先5の幅方向をいい、y軸はトーチ1の
軸方向(高さ方向)をいうものとする。z軸は溶接トー
チ1の進行方向(溶接進行方向)を表している。6 (a) and 6 (b) are explanatory views of a groove tracking control method using a conventional rotary arc sensor, and at the same time, the definition of the control direction is given. In the figure, reference numeral 1 denotes a welding torch having an electrode nozzle rotated by a motor 2 and attached to the tip of a welding robot arm (not shown). 3 is torch 1
A welding wire, which is automatically fed with a given amount of eccentricity at the nozzle tip of 4, is an arc, 5 is a groove formed in the workpiece 6, and in the case shown, the welding line 10 is a straight line. Has become. 7 is a weld bead. Further, hereinafter, the x-axis refers to the width direction of the groove 5, and the y-axis refers to the axial direction (height direction) of the torch 1. The z-axis represents the traveling direction of the welding torch 1 (welding traveling direction).
このような回転アークセンサ技術を用いれば、アーク4
の1回転ごとに溶接電流Ia及びアーク電圧Eaを検出
し、この検出された溶接電流Iaと溶接電流の基準値I
oとの差(Ia−Io)の積分値が常に零になるように
制御することにより、溶接トーチ1を溶接トーチとワー
クとの距離(トーチ高さ)が一定になるようにy軸方向
に修正することができ(定アーク長制御)、また、検出
されたアーク電圧Eaとアーク電圧の基準値Eoとの差
(Ea−Eo)を、z軸方向の前方点Cfを中心として
左右同一の位相角φで囲まれる領域、すなわち左側と右
側で積分した値の差(SL−SR)が常に零になるよう
に制御することにより、溶接トーチ1を溶接トーチの狙
い位置が開先中心にくるようにx軸方向に修正すること
ができる。これにより自動的にトーチ1を開先5に追従
させながら溶接を行うことができる。With such rotary arc sensor technology, the arc 4
Of the welding current I a and the arc voltage E a for each rotation of the welding current I a and the detected welding current I a and the reference value I of the welding current.
The welding torch 1 is controlled so that the integrated value of the difference (I a −I o ) from o is always zero, so that the distance between the welding torch and the work (torch height) is constant. Direction (constant arc length control), and the difference (E a −E o ) between the detected arc voltage E a and the reference value E o of the arc voltage can be calculated as the forward point C in the z-axis direction. The welding torch 1 is controlled by controlling such that the area surrounded by the same phase angle φ on the left and right with respect to f , that is, the difference (S L −S R ) between the integrated values on the left side and the right side is always zero. It can be corrected in the x-axis direction so that the target position of is located at the groove center. As a result, welding can be performed while the torch 1 automatically follows the groove 5.
しかして、従来の回転アークセンサでは、トーチ1をx
軸及びy軸方向に位置修正するだけであり、z軸方向に
はトーチ1を一定の速度で動かしている。Therefore, in the conventional rotary arc sensor, the torch 1 is x
The position of the torch 1 is only corrected in the axial and y-axis directions, and the torch 1 is moved at a constant speed in the z-axis direction.
[発明が解決しようとする課題] そのため、例えば第7図(a),(b)のようにz軸と
溶接線10のなす角度θx,θyが大きい場合には、z軸
方向の溶接速度は一定であるため、折れ線部10a,10bに
おける溶接速度は実質的に速くなり、このため適正な溶
接結果が得られない。したがって、例えば多関節型の溶
接ロボット等により第7図のような被溶接物を溶接する
場合には、溶接開始点Psと終了点Pe以外に、溶接方
向が変る点P1,P2,P3等を教示したり、それら屈曲点で溶
接速度を変更する必要があるなど、ティーチング作業に
多くの時間がかかるという課題もあった。[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, when the angles θ x and θ y formed by the z-axis and the welding line 10 are large as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), welding in the z-axis direction is performed. Since the speed is constant, the welding speed at the polygonal line portions 10a and 10b becomes substantially high, and therefore an appropriate welding result cannot be obtained. Therefore, for example, when welding an object to be welded as shown in FIG. 7 with a multi-joint welding robot or the like, in addition to the welding start point P s and the end point P e , the points P 1 , P 2 at which the welding direction changes , or teach P 3, etc., etc. it is necessary to change the welding speed at their bending point, a lot of time was also a problem that according to the teaching work.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、溶接線がz軸方向に対し折れ曲っている場合で
あっても、高速回転アークセンサ技術を利用することに
より溶接トーチの進行方向を適正に修正しながら同一の
溶接速度で折れ線部を自動溶接することができるアーク
センサによる開先自動倣い制御方法を提供することを目
的としている。The present invention has been made to solve the above problems, and even when the welding line is bent in the z-axis direction, by utilizing the high-speed rotating arc sensor technology, the welding torch An object of the present invention is to provide a groove automatic tracing control method by an arc sensor capable of automatically welding a polygonal line portion at the same welding speed while appropriately correcting the traveling direction.
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明に係るアークセンサ
による開先自動倣い制御方法は、高速回転アーク溶接ト
ーチを備えた溶接ロボットを用いて、溶接線がz軸に対
し折れ曲った被溶接物を溶接する場合において、次の手
順により溶接することとしたものである。すなわち、 (1)溶接アークを1秒間に10〜200回の高速で回転さ
せる。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the groove automatic tracing control method by the arc sensor according to the present invention uses a welding robot equipped with a high-speed rotating arc welding torch, and a welding line is z. When welding an object to be welded that is bent with respect to the shaft, welding is performed by the following procedure. That is, (1) the welding arc is rotated at a high speed of 10 to 200 times per second.
(2)溶接電流Ia,アーク電圧Ea及び溶接進行方向
の前方Cf点を基準位置とするアークの回転位置をそれ
ぞれ検出する。(2) The welding current I a , the arc voltage E a, and the rotational position of the arc with the forward C f point in the welding advancing direction as the reference position are detected.
(3)前記検出された溶接電流Iaと溶接電流の基準値
Ioとの差(Ia−Io)を、アークの1回転ごとに積
分した値をΔYとし、 (4)さらに前記検出されたアーク電圧Eaとアーク電
圧の基準値Eoとの差(Ea−Eo)を、前記Cf点を
中心に左右同一の位相角φ(ただし、5゜<φ<180
゜,好ましくは5゜<φ<90゜)で囲まれる領域、すな
わちL側(左側)及びR側(右側)で積分した値の差
(SL−SR)をΔXとする。(3) the difference between the reference value I o of the detected welding current I a and the welding current (I a -I o), the integrated value for each revolution of the arc and [Delta] Y, (4) Further, the detection has been the difference between the reference value E o of the arc voltage E a and arc voltage (E a -E o), wherein C f point around the phase angles of the right and left same phi (where 5 ° <phi <180
The difference (S L −S R ) between the integrated values in the region surrounded by ∘, preferably 5 ° <φ <90 °, that is, the L side (left side) and the R side (right side) is defined as ΔX.
(5)そして、あらかじめ溶接ロボットに教示されてい
る溶接進行方向を、アークの1回転または溶接ロボット
の制御ピッチごとに前記ΔYの値によって決定される量
だけ溶接トーチの軸方向に修正し、同時に前記ΔXの値
によって決定される量だけ溶接進行方向及び溶接トーチ
の軸方向の両方に垂直な方向(開先幅方向)に修正す
る。(5) Then, the welding advancing direction taught to the welding robot in advance is corrected in the axial direction of the welding torch by an amount determined by the value of ΔY for each one rotation of the arc or each control pitch of the welding robot, and at the same time. The amount is determined in the direction (groove width direction) perpendicular to both the welding advancing direction and the axial direction of the welding torch by an amount determined by the value of ΔX.
(6)かつ、溶接進行方向の溶接速度の大きさは常に所
定値に保つ。(6) In addition, the magnitude of the welding speed in the welding advancing direction is always kept at a predetermined value.
[作 用] 第1図に示すように、溶接ロボットの軌道制御はPTP(P
oint To Point)教示のCP(Continuous Pass)制御であ
り、2つの教示点PsとPe間においてあらかじじめ同
一ピッチで制御点G1,G2,…,Gnが定められている。この
制御ピッチは通常アークの回転周期であり、アークの回
転速度Nは10〜200Hzの範囲で高速に保つ。また、溶接
速度の大きさは各制御点間の距離を一定にすることによ
り、あらかじめ設定された値に保持することができる。[Operation] As shown in Fig. 1, the trajectory control of the welding robot is PTP (P
oint to point) CP (Continuous Pass) control, in which the control points G 1 , G 2 , ..., G n are set at the same pitch between the two teaching points P s and P e . . This control pitch is usually the arc rotation cycle, and the arc rotation speed N is kept high in the range of 10 to 200 Hz. The magnitude of the welding speed can be maintained at a preset value by keeping the distance between the control points constant.
いま、溶接線が2つの教示点Ps,Pe間において折れ曲
っている場合、アークの1回転ごとに、あるいは上記の
溶接ロボットの制御ピッチごとに、溶接速度を一定に保
ちながら溶接進行方向のみを少しずつ変えるように溶接
方法ベクトルの修正を行うのである。この溶接方向ベク
トルの修正を行うのに高速回転アークセンサの技術を利
用する。Now, when the welding line is bent between the two teaching points P s and P e , the welding advancing direction is kept constant for each revolution of the arc or for each control pitch of the welding robot described above. The welding method vector is modified so that only the value is changed little by little. The technology of the high speed rotating arc sensor is used to correct the welding direction vector.
溶接方向ベクトルの修正は次のようして行う。アークの
1回転ごとに溶接電流Iaとアーク電圧Ea並びに前記
Cf点を基準位置とするアークの回転位置が検出されて
いるので、検出値Iaと基準値Ioとの差(Ia−
Io)をアークの1回転ごとに積分した値(SI)をΔ
Yとし、また検出値Eaと基準値Eoとの差(Ea−E
o)をCf点を中心とする左右の同一移送角φ(5゜<
φ<90゜)の領域についてアークの1回転ごとに積分し
た値(SL−SR)をΔXとすると、第3図を参照して
制御点iにおけるx軸及びy軸方向の修正量は、それぞ
れ x軸方向修正量=kx・ΔXi・e y軸方向修正量=ky・ΔYi・e で与えられる。ここに、kx,kyは制御定数(ゲイ
ン)、e,eはそれぞれx軸及びy軸方向の単位ベ
クトルである。The welding direction vector is corrected as follows. Since the rotational position of the arc to the reference position welding current I a and the arc voltage E a and the C f points per rotation of the arc is detected, the difference between the detected values I a and the reference value I o (I a-
The value (S I ) obtained by integrating I o ) for each revolution of the arc is Δ.
Y, and the difference between the detected value E a and the reference value E o (E a −E
o) The same transfer angle of the left and right around the C f point phi (5 ° <
When phi <90 °) region for one integrated value for each rotation (S L -S R) the ΔX arcs, x-axis and y-axis direction of the correction amount at the control point i with reference to FIG. 3 is , X axis direction correction amount = k x · ΔX i · e y axis direction correction amount = k y · ΔY i · e Here, k x and k y are control constants (gains), and e and e are unit vectors in the x-axis and y-axis directions, respectively.
したがって、制御点iにおける修正された溶接方向ベク
トルiは、前回の制御点(i−1)で修正された溶接
方向ベクトルi−1とこれに垂直なx軸及びy軸方向
の軌道修正ベクトル、すなわち上記のkx・ΔXi・
eと、ky・ΔYi・eの3つのベクトルを合成した
方向ACに向くことになる。そして、溶接方法ベクトル
iの向きは同じで大きさを最初に設定された溶接速度の
大きさと同一にする必要がある。したがって、溶接方向
ベクトルiは次式で表される。Therefore, the corrected welding direction vector i at the control point i is the welding direction vector i-1 corrected at the previous control point (i-1) and the trajectory correction vectors in the x-axis and y-axis directions perpendicular thereto. That is, the above k x · ΔX i ·
and e, so that the faces of three vectors of k y · ΔY i · e in synthesized direction AC. And welding method vector
The direction of i should be the same, and the size should be the same as the size of the welding speed initially set. Therefore, the welding direction vector i is expressed by the following equation.
ここに、|o|はあらかじめ設定されたz軸方向の溶
接速度である。 Where | o | is a preset welding speed in the z-axis direction.
しかし、(1)式はあくまで基本式であって、実用上
は、溶接方向ベクトルの修正は直前の数回の溶接方向ベ
クトルを加重平均などの処理をして行うこともある。こ
の場合、実用式は次のようになる。However, the expression (1) is just a basic expression, and in practice, the correction of the welding direction vector may be performed by performing a process such as a weighted average on the welding direction vector of the last several times. In this case, the practical formula is as follows.
ただし、 (2)式に従ってアーク1回転ごとまたは制御点ごとに
溶接方向ベクトルを修正すれば、その方向の溶接速度の
大きさはあらかじめ設定されたz軸方向の溶接速度の大
きさに等しく、かつ各制御点間の距離では前記アークセ
ンサによりx軸及びy軸方向の倣い制御を自動的に行っ
ているので、溶接線が折れ曲っていても各制御点におい
て少しずつ溶接トーチの進行方向を変えていく。そのた
め、溶接線の屈曲点の位置を改めてティーチングしなく
ても、z軸方向の一定の溶接方向ベクトルと、その溶接
方向ベクトルに垂直で、かつ高速回転アークセンサによ
り検出されたx軸及びy軸方向の各検出値から決定され
る軌道修正ベクトルとから大きさ一定で溶接方向のみを
修正することにより、屈曲点の位置から自動的にトーチ
進行方向を変えていく。 However, If the welding direction vector is corrected for each revolution of the arc or for each control point according to the equation (2), the magnitude of the welding speed in that direction is equal to the preset magnitude of the welding speed in the z-axis direction, and each control is performed. Since the arc sensor automatically controls the x-axis and y-axis copying at the distance between the points, even if the welding line is bent, the advancing direction of the welding torch is gradually changed at each control point. . Therefore, even if the position of the bending point of the welding line is not taught again, a constant welding direction vector in the z-axis direction and the x-axis and y-axis which are perpendicular to the welding direction vector and which are detected by the high-speed rotating arc sensor. By correcting only the welding direction with a constant size from the trajectory correction vector determined from each detected value of the direction, the torch moving direction is automatically changed from the position of the bending point.
[実施例] 以下、本発明の制御方法を図によりさらに具体的に説明
する。[Example] Hereinafter, the control method of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.
第1図は各制御点における溶接方向ベクトルの修正方法
を示す説明図である。図において、2つの教示点Psと
Peはそれぞれ溶接開始点及び終了点で、溶接ロボット
によりあらかじめ教示されている。この2つの教示点P
s,Pe間を、アーク回転速度Nを例えば50Hzとして溶接
するものとすれば、制御ピッチが20msの制御点G1,G2,
…,Gnが定まる。FIG. 1 is an explanatory view showing a method of correcting the welding direction vector at each control point. In the figure, two teaching points P s and P e are a welding start point and an end point, respectively, and are taught in advance by a welding robot. These two teaching points P
If welding is performed between s and Pe with the arc rotation speed N set to, for example, 50 Hz, the control points G 1 , G 2 ,
…, G n is determined.
第2図は溶接ロボットに取り付けられた溶接トーチの説
明図であり、ロボットアーム21の先端にy軸移動機構15
を取り付け、さらにy軸移動機構15上にx軸移動機構11
を取り付け、このx軸移動機構11のx軸スライドブロッ
ク12に溶接トーチ1を回転可能に支持させたものであ
る。トーチ1の回転はx軸スライドブロック12上に取り
付けられたモータ2により歯車機構8を介して行われ
る。アークの回転位置検出器9は、第6図(b)に示す
Cf点を基準にL,Cr,Rの4点を検出するようなってい
る。図中、13はx軸ボールネジ、14はx軸モータ、16は
y軸ボールネジ、17はy軸モータである。なお、y軸ス
ライドブロックは図示されていない。FIG. 2 is an explanatory view of the welding torch attached to the welding robot. The y-axis moving mechanism 15 is attached to the tip of the robot arm 21.
Attached, and the x-axis moving mechanism 11 on the y-axis moving mechanism 15.
The welding torch 1 is rotatably supported on the x-axis slide block 12 of the x-axis moving mechanism 11. The torch 1 is rotated by a motor 2 mounted on an x-axis slide block 12 via a gear mechanism 8. The rotational position detector 9 of arc, L a C f points shown in FIG. 6 (b) to the reference, C r, which is to detect the four points R. In the figure, 13 is an x-axis ball screw, 14 is an x-axis motor, 16 is a y-axis ball screw, and 17 is a y-axis motor. The y-axis slide block is not shown.
また、溶接ワイヤ3と被溶接物6の間には給電チップ
(図示せず)を介して溶接回路30が構成され、溶接電源
31,溶接電流検出器32及びアーク電圧検出器33が組み込
まれている。検出器32により溶接電流Iaを検出し、検
出器33によりアーク電圧Eaを検出する。In addition, a welding circuit 30 is configured between the welding wire 3 and the object 6 to be welded via a power supply tip (not shown), and a welding power source is provided.
31, Welding current detector 32 and arc voltage detector 33 are incorporated. The detector 32 detects the welding current I a and the detector 33 detects the arc voltage E a .
溶接方法は、上記のように構成された高速回転アーク溶
接トーチ1によるアーク溶接であり、アークの1回転ご
とに前述のように溶接電流Ia及びアーク電圧Eaを検
出し、これらの検出値からx軸及びy軸方向のトーチ位
置の修正量を演算しながら溶接を行う。なお、アーク回
転速度N=10〜200Hz,アーク回転直径D=1〜6mm,ワイ
ヤ径は0.8〜1.6mmが適当である。The welding method is arc welding using the high-speed rotating arc welding torch 1 configured as described above, detecting the welding current I a and the arc voltage E a as described above for each revolution of the arc, and detecting these values. Welding is performed while calculating the correction amount of the torch position in the x-axis and y-axis directions. It is suitable that the arc rotation speed N = 10 to 200 Hz, the arc rotation diameter D = 1 to 6 mm, and the wire diameter 0.8 to 1.6 mm.
そそで、再び第1図に戻って説明すると、任意の制御点
iにおける溶接方向ベクトルiは、前記(2)式を簡
略化すると次のように表すことができる。Then, returning to FIG. 1 again, the welding direction vector i at an arbitrary control point i can be expressed as follows by simplifying the equation (2).
ここに、o :あらかじめ設定された溶接方向ベクトルi :制御点iけるCP制御ベクトルi :CP制御ベクトルdiに垂直な軌道修正ベクトル すなわち、軌道修正ベクトルiは、アークの1回転ご
とに前記ΔX(SL−SR),ΔY(=SI)に基づき
決定される値に、それぞれある定数kx,ky(ゲイン)
を乗じたものであり、CP制御ベクトルiに垂直にx軸
方向及びy軸方向に与える。そして、溶接方向ベクトル
iの方向のみをCP制御ベクトルiと軌道修正ベクト
ルiとの和(i+i)の方向に修正することによ
り、同一の溶接速度で溶接トーチ1の進行方向のみを少
しずつ変えるようにしている。このような方法でもっ
て、実際に折れ曲っている溶接線10の開先を正確に追従
していくことができる。 Here, o: preset welding direction vector i: Control points i Keru CP control vector i: CP control vector d i perpendicular trajectory correction vector that is, the trajectory correction vector i, the ΔX per revolution of the arc (S L -S R), ΔY a value determined based on (= S I), there are constant k x, k y (gain)
And is given in the x-axis direction and the y-axis direction perpendicular to the CP control vector i . And the welding direction vector
By correcting only the direction of i to the direction of the sum ( i + i ) of the CP control vector i and the trajectory correction vector i , only the advancing direction of the welding torch 1 is gradually changed at the same welding speed. . With such a method, it is possible to accurately follow the groove of the welding line 10 that is actually bent.
次に、第4図及び第5図はそれぞれx軸及びy軸方向の
制御ブロック図である。Next, FIG. 4 and FIG. 5 are control block diagrams in the x-axis and y-axis directions, respectively.
第4図において、41はアークの回転位置検出器で、溶接
トーチ1の回転角度90゜ごのアーク回転位置Cf,R,
Cr,Lの4点(第6図(b)参照)を検出するようにな
っている。42はアーク電圧検出器33によりアーク1回転
ごとに検出されたアーク電圧Ea,43はあらかじめ設定
された基準電圧Eoで、それぞれ差動アンプ44に入力さ
れる。45は回転位置検出器41及び積分領域設定回路46か
らの信号の入力により積分領域を決めるためのスイッチ
ング論理回路、47は第6図(b)においてL領域35を積
分するときのスイッチで、スイッチング論理回路45のL
領域指令により動作し、差動アンプ44により増幅された
アーク電圧の差信号(Ea−Eo)をプラスとして積分
器50に送る。48は第6図(b)においてR領域36を積分
するときのスイッチで、スイッチング論理回路45のR領
域指令により動作し、差動アンプ44により増幅されたア
ーク電圧の差信号(Ea−Eo)を反転器49によりマイ
ナスにして積分器50に送る。In FIG. 4, reference numeral 41 denotes an arc rotational position detector, which is an arc rotational position C f , R, for each 90 ° rotational angle of the welding torch 1.
Four points of C r and L (see FIG. 6 (b)) are detected. Reference numeral 42 denotes an arc voltage E a and 43 detected by the arc voltage detector 33 for each revolution of the arc, and reference voltages E o set in advance are input to the differential amplifier 44. Reference numeral 45 is a switching logic circuit for determining an integration area by inputting signals from the rotational position detector 41 and the integration area setting circuit 46, and 47 is a switch for integrating the L area 35 in FIG. L of logic circuit 45
It operates according to the region command, and sends the difference signal (E a −E o ) of the arc voltage amplified by the differential amplifier 44 to the integrator 50 as a plus. 48 with the switch when integrating the R region 36 in the view the 6 (b), the switching operates by R region command of the logic circuit 45, the difference signal (E a -E amplified arc voltage by the differential amplifier 44 o ) is made negative by the inverter 49 and sent to the integrator 50.
積分器50はスイッチング論理回路45の積分領域指令によ
って動作し、両スイッチ47,48を通じて入力される信号
をそれぞれ積分し、積分値差(SL−SR)としてx軸
修正演算器51に送る。52はx軸ゲイン設定器で、あらか
じめ設定されたx軸ゲインkxを演算器51に入力し、x
軸方向の修正量kx・ΔXを算出する。そして、この値
が正のときは溶接トーチをL側へ修正し、負のときには
R側へ修正する。53は溶接トーチ位置をx軸方向に修正
するためのx軸コントローラである。The integrator 50 operates by integration area command of the switching logic circuit 45, a signal inputted through the switches 47 and 48 each integrated and sent to the x-axis corrected calculator 51 as the integral value difference (S L -S R) . 52 is an x-axis gain setter, which inputs a preset x-axis gain k x to the calculator 51,
The correction amount k x · ΔX in the axial direction is calculated. When this value is positive, the welding torch is corrected to the L side, and when it is negative, it is corrected to the R side. Reference numeral 53 is an x-axis controller for correcting the welding torch position in the x-axis direction.
第5図において、54は溶接電流検出器32によりアーク1
回転ごとに検出された溶接電流Ia,55はあらかじめ設
定された基準溶接電流Io,56は差動アンプ、57はアー
ク1回転ごとに溶接電流の差信号(Ia−Io)を積分
する積分器、58はスイッチング論理回路で、回転位置検
出器41からの信号を受け、その1回転信号ごとに積分器
57を動作させる。59はy軸修正演算器で、積分器57によ
る積分値SIとy軸ゲイン設定器60によりあらかじめ設
定されたy軸ゲインkyとを演算器59に入力し、y軸方
向の修正量ky・ΔYを算出する。61はこの修正量の正
負の判定回路で、その値が正のときは溶接トーチ位置が
低いためトーチを上昇側へ修正する。逆に負のときはト
ーチをトーチ位置が高いため下降側へ修正する。62は溶
接トーチ位置をy軸方向に修正するためのy軸コントロ
ーラである。In FIG. 5, 54 is the arc 1 by the welding current detector 32.
The welding current Ia , 55 detected for each rotation is a preset reference welding current Io , 56 is a differential amplifier, and 57 is the welding current difference signal ( Ia- Io ) for each arc revolution. An integrator 58 is a switching logic circuit, which receives a signal from the rotational position detector 41 and receives an integrator for each rotational signal.
Activate 57. Reference numeral 59 is a y-axis correction calculator, which inputs the integrated value S I from the integrator 57 and the y-axis gain k y preset by the y-axis gain setter 60 to the calculator 59 to adjust the correction amount k in the y-axis direction. Calculate y · ΔY. Reference numeral 61 is a circuit for determining whether the correction amount is positive or negative. When the value is positive, the welding torch position is low and the torch is corrected to the ascending side. On the contrary, if the torch is negative, the torch position is high and the torch is corrected to the down side. Reference numeral 62 is a y-axis controller for correcting the welding torch position in the y-axis direction.
以上の第4図、第5図の回路によりそれぞれx軸及びy
軸方向の修正量を求め、その修正量を図示しない溶接速
度制御回路に送り、前記(3)式に従って溶接速度が一
定となるようにベクトル制御するものである。With the circuits shown in FIGS. 4 and 5, the x-axis and the y-axis are obtained, respectively.
The correction amount in the axial direction is obtained, the correction amount is sent to a welding speed control circuit (not shown), and vector control is performed so that the welding speed becomes constant according to the equation (3).
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、開先を有する溶接線が折
れ曲っているような被溶接物に対しても、高速回転アー
ク溶接トーチを有する溶接ロボットを用いて、溶接速度
を所定値に保ちつつ溶接進行方向のみを少しずつ変えな
がら、しかもその開先を正確に追従して溶接していくこ
とができるため、溶接品質やビード形状の優れた溶接が
可能になるとともに、ロボットによるティーチング作業
が大いに簡素化できるという効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, even with respect to an object to be welded in which a welding line having a groove is bent, welding is performed using a welding robot having a high-speed rotating arc welding torch. It is possible to perform welding with excellent welding quality and bead shape because it is possible to perform welding while keeping the speed at a predetermined value and gradually changing only the welding advancing direction and accurately following the groove. There is an effect that the teaching work by the robot can be greatly simplified.
第1図は本発明による開先倣い制御方法の説明図、第2
図は溶接ロボットのアームに取り付けられた溶接トーチ
の構成図、第3図は溶接方法ベクトルの修正方法を示す
原理図、第4図及び第5図はそれぞれ本発明の開先自動
倣い制御方法に用いるx軸倣い制御ブロック図及びy軸
倣い制御ブロック図、第6図(a),(b)は従来の回
転アークセンサによる開先自動倣い制御方法の説明図、
第7図(a),(b)は本発明の対象とする折れ曲った
溶接線を示す説明図である。 1……溶接トーチ、3……溶接ワイヤ 4……アーク、5……開先 6……被溶接物、10……溶接線 PS……溶接開始点(教示点) Pe……溶接終了点(教示点) G1,G2,…,Gn……制御点1 ,2,…,i……溶接方向ベクトル1 ,2,…,i……CP制御ベクトル1 ,2,…,i……軌道修正ベクトルFIG. 1 is an explanatory view of a groove copying control method according to the present invention, and FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a welding torch attached to an arm of a welding robot, FIG. 3 is a principle diagram showing a method of correcting a welding method vector, and FIGS. 4 and 5 are diagrams showing a groove automatic copying control method of the present invention. An x-axis copying control block diagram and a y-axis copying control block diagram to be used, and FIGS. 6 (a) and 6 (b) are explanatory views of a groove automatic copying control method using a conventional rotary arc sensor.
7 (a) and 7 (b) are explanatory views showing a bent welding line which is a target of the present invention. 1 ...... welding torch, 3 ...... welding wire 4 ...... arc, 5 ...... groove 6 ...... weld object, 10 ...... weld line P S ...... welding start point (a taught point) P e ...... welding end Point (teaching point) G 1 , G 2 , ..., G n ... Control point 1 , 2 , ..., i ... Welding direction vector 1 , 2 , ..., i ... CP control vector 1 , 2 , ..., i ...... Orbit correction vector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 健一郎 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (72)発明者 細井 一 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (56)参考文献 特開 昭64−15288(JP,A) 特開 昭62−248571(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Kenichiro Yamashita 20 Ishigane Co., Ltd., Toyama City, Toyama Prefecture (72) Inventor Hajime Hosoi 20 Ishigane Co., Ltd., Toyama City, Toyama Prefecture (56) References, 56 JP-A-64-15288 (JP, A) JP-A-62-248571 (JP, A)
Claims (1)
ボットにより、開先を有する被溶接物を溶接する場合に
おいて, (1)溶接アークを1秒間に10〜200回の高速で回転さ
せながら溶接を行い、 (2)溶接電流Ia,アーク電圧Ea及び溶接進行方向
前方Cf点を基準位置とするアークの回転位置をそれぞ
れ検出し、 (3)前記検出された溶接電流Iaと溶接電流の基準値
Ioとの差(Ia−Io)を、アークの1回転ごとに積
分した値をΔYとし、 (4)さらに前記検出されたアーク電圧Eaとアーク電
圧の基準値Eoとの差(Ea−Eo)を、前記Cf点を
中心に左右同一の位相角φで囲まれる領域、すなわちL
側(左側)及びR側(右側)で積分した値の差(SL−
SR)をΔXとし、 (5)あらかじめ溶接ロボットに教示されている溶接進
行方向を、アークの1回転または溶接ロボットの制御ピ
ッチごとに前記ΔYの値よって決定される量だけ溶接ト
ーチの軸方向に修正するとともに、同時に前記ΔXの値
によって決定される量だけ溶接進行方向及び溶接トーチ
の軸方向の両方に垂直な方向(以下、開先幅方向と呼
ぶ)に修正し、 (6)かつ、溶接速度の大きさを常に所定値に保つこと
により、 前記開先を自動的に追従しながら溶接を行うことを特徴
とするアークセンサによる開先自動倣い制御方法。1. When welding an object to be welded having a groove by a welding robot having a high-speed rotating arc welding torch, (1) welding is performed while rotating the welding arc at a high speed of 10 to 200 times per second. (2) The welding current I a , the arc voltage E a, and the arc rotation position with the forward Cf point in the welding advancing direction as a reference position are detected, respectively. (3) The detected welding current I a and welding current ΔY is a value obtained by integrating the difference (I a −I o ) from the reference value I o of each of the arc revolutions, and (4) the detected arc voltage E a and the reference value E o of the arc voltage. And the difference (E a −E o ) between the area and the area surrounded by the same phase angle φ with respect to the point C f , that is, L
Side (left side) and R side (right side) integrated value difference (S L −
S R ) is ΔX, and (5) the welding advancing direction taught to the welding robot in advance is the axial direction of the welding torch by an amount determined by the value of ΔY for each one revolution of the arc or for each control pitch of the welding robot. And at the same time, the amount of correction determined by the value of ΔX in a direction perpendicular to both the welding advancing direction and the axial direction of the welding torch (hereinafter referred to as groove width direction), (6), and A groove automatic tracing control method using an arc sensor, wherein welding is performed while automatically following the groove by always maintaining a magnitude of welding speed at a predetermined value.
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---|---|---|---|
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1989
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