JPH11226733A - 溶接ワイヤ送給装置 - Google Patents

溶接ワイヤ送給装置

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JPH11226733A
JPH11226733A JP5275698A JP5275698A JPH11226733A JP H11226733 A JPH11226733 A JP H11226733A JP 5275698 A JP5275698 A JP 5275698A JP 5275698 A JP5275698 A JP 5275698A JP H11226733 A JPH11226733 A JP H11226733A
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JP
Japan
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welding
motor
welding wire
push
wire
Prior art date
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Pending
Application number
JP5275698A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Handa
博幸 半田
Takahide Hirayama
卓秀 平山
Yasuhiro Koga
靖弘 古賀
Shinji Okumura
信治 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 定常溶接からアーク発生やアーク消弧時の過
渡状態まで安定かつ高品質な溶接を行う。 【解決手段】プッシュモータ6aとプルモータ7aとの間の
溶接ワイヤを絶えず弛ませるようにプッシュモータを制
御する。プッシュモータには溶接ワイヤリールを安定に
回転させるに十分なトルクを発生しうるサーボモータを
用いる。プルモータにはプッシュモータよりイナーシャ
が小さく、高速回転可能な小型サーボモータを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極式アーク
溶接の溶接ワイヤを好適に駆動するワイヤ送給装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から多関節型アーク溶接ロボットに
用いるワイヤ送給装置には、図7のようにワイヤ送給モ
ータを溶接トーチから離れた場所に設置するプッシュ方
式と、図8のように溶接トーチ付近(ロボット手先効果
部付近)にワイヤ送給モータを設置するプル方式と、図
9のようにプッシュ方式とプル方式を組み合わせたプッ
シュ−プル方式がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、プッシュ方
式では、重量物であるモータをロボット手先効果部から
離れた場所に設置するため、ロボットへの負荷が小さく
またロボット手先効果部付近の構造も簡素化できるため
動作範囲が広くなるが、細径の溶接ワイヤやアルミニウ
ムなどの溶接ワイヤでは送給装置と溶接トーチの間で発
生する摩擦抵抗や曲りなどで座屈を生じ易すく安定な溶
接状態を維持できないという問題があった。プル方式で
は、送給装置が溶接個所付近に設置されているため、細
径の溶接ワイヤやアルミニウムなどの溶接ワイヤを用い
た場合でも座屈を生じることはないが、ワイヤリールの
回転トルクおよび溶接トーチとワイヤリール間の摩擦抵
抗に対して十分なトルクを発生しうるモータおよび減速
機構がロボット手先効果部付近に設置する必要があるた
め、ロボットへの負荷が大きくなるという問題があっ
た。
【0004】また、従来のプッシュ−プル方式では、プ
ッシュモータとプルモータを同期させたり、特公昭62
−36789号公報のように速度制御モータ(プルモー
タ)の負荷に応じたトルク値でトルク制御モータ(プッ
シュモータ)を駆動する方法を用いて上記問題点を解決
した例が知られていたが、これらの方法では、高速応答
可能な速度制御モータ(プルモータ)の性能を十分に利
用できないため、定常速度のワイヤ送給に関してのみ有
効であり、ワイヤ先端の位置および速度を動的に制御で
きないという問題があった。
【0005】そこで、本発明はプッシュモータとプルモ
ータを用い、プッシュモータとプルモータの間の溶接ワ
イヤを絶えず弛ませることによって、細径ワイヤやアル
ミニウムなどの軟質ワイヤを座屈させることなく安定に
送給し、かつ、溶接ワイヤの動的な変化に対しても瞬時
にワイヤ長およびワイヤ送給速度を制御することによ
り、定常溶接からアーク発生やアーク消弧時の過渡状態
まで安定かつ高品質な溶接を行うことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は溶接を行う溶接トーチと、溶接ワイヤリー
ルと、前記溶接ワイヤリールから溶接ワイヤを前記溶接
トーチへ押し出すプッシュモータと、前記プッシュモー
タによって押し出された溶接ワイヤを前記溶接トーチへ
引き込むプルモータとを備えた溶接ワイヤ送給装置にお
いて、前記プッシュモータと前記プルモータとの間の溶
接ワイヤを絶えず弛ませるように前記プッシュモータを
制御することを特徴とするものである。なお、前記プッ
シュモータには前記溶接ワイヤリールを安定に回転させ
るに十分なトルクを発生しうるサーボモータを用い、前
記プルモータには高速応答可能な(小イナーシャ,高速
回転型)小型サーボモータを用いる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1は多関節型ロボットと溶接ワイヤ送
給装置を示す図である。図において、1は多関節型アー
ク溶接ロボット、2は溶接トーチ、3は溶接ワイヤリー
ル、4はワイヤリールスタンド、5は溶接ワイヤ、6a
はプッシュサーボモータ、7aはプルサーボモータ、8
は溶接ワイヤの弛みをそれぞれ示している。図2は、図
1の溶接トーチ/プッシュサーボモータ間の状態のみを
抽出した図であり、図における11は弛ませた溶接ワイ
ヤの初期状態を表す。この際、プルモータとプッシュモ
ータ間の溶接ワイヤ長をLとすると、11の状態ではL
=L0 である。この状態からプッシュサーボモータから
送給される9の溶接ワイヤ速度vpush とプルサーボモー
タから送給される10の溶接ワイヤ速度vpull の速度差
によって決定されるLの最大許容変位をΔLmax とし
て、図2の12のようにL=L0 +ΔLmax 、13のよ
うにL=L0 −ΔLmax とワイヤ弛みの上限と下限を設
定する。
【0008】次に、本発明を利用したモータ制御アルゴ
リズムの例を図3に示すステップに沿って説明する。 Step1:プッシュサーボモータの送給速度vpush と
プルサーボモータの送給速度vpull の差(vpush −vpul
l )を時間tで積分しワイヤ弛み量ΔLを求める。 Step2:Step1で計算した弛み量ΔLの絶対値
が許容誤差ε以下ならばStep7へ進み、ΔLの絶対
値がε以上の場合Step3へ進む。 Step3:ΔLが最大許容変位ΔLmax 以上の場合S
tep4へ進み、ΔLmax 以下の場合Step5へ進
む。 Step4:プッシュサーボモータの送給速度vpush を
前回のプッシュサーボモータの送給速度からΔLmax /
T(T:予め設定した時間間隔)だけ減じる。 Step5:ΔLが−ΔLmax 以下の場合Step6へ
進み、−ΔLmax 以上の場合Step7へ進む。 Step6:プッシュサーボモータの送給速度vpush を
前回のプッシュサーボモータの送給速度にΔLmax /T
(T:予め設定した時間間隔)だけ加える。 Step7:Step2の条件を満たし、かつ、Ste
p3、Step5の条件に合致しない場合、即ち、ワイ
ヤ弛み量ΔLの絶対値が最大許容変位ΔLmax 以下の場
合、プッシュサーボモータの送給速度vpush を定常溶接
に必要な送給速度vcに設定する。 Step8:溶接が終了であればStep9へ、まだ溶
接が終了していなければStep1へ戻る。 Step9:溶接が終了した場合のワイヤ弛み量の絶対
値が許容誤差ε以下ならばStep12へ進み、ΔLの
絶対値がε以上の場合Step10へ進む。 Step10:プッシュサーボモータの送給速度vpush
を前回のプッシュサーボモータの送給速度からΔL/T
(T:予め設定した時間間隔)だけ減じる。 Step11:プッシュサーボモータの送給速度vpush
とプルサーボモータの送給速度vpull の差(vpush −vp
ull )を時間tで積分しワイヤ弛み量ΔLを求める。 Step12:プッシュサーボモータの送給速度vpush
を0に設定(停止)して一連の動作を終了する。
【0009】また、図4〜図6はワイヤ送給方法の一例
を示す図である。図4はプルサーボモータのワイヤ送給
速度vpull を時系列t で表した図、図5はプルモータと
プッシュモータ間の溶接ワイヤ弛み量ΔLを前記tで表
した図、図6はプッシュサーボモータのワイヤ送給速度
vpush を前記tで表した図である。図4において、区間
(I) は溶接開始時のアークが発生するまでのワイヤ送給
速度を本発明を利用して高速に振動させることによって
確実にアークを発生させ、アークが発生した後、定常速
度vcでワイヤ送給を行う区間(II)へ速やかに移行する。
溶接終了点まで定常溶接を行った後、区間(III) の溶接
クレータ処理へ移行する。この区間では特にクレータ処
理時に発生しやすい溶接ビード中のブローホールやピッ
トといった気孔の発生を抑制するためにワイヤ送給速度
を本発明を利用して高速に振動させることができる。図
6のプッシュサーボモータの送給速度vpush は、溶接開
始後ワイヤ弛み量ΔLの絶対値が予め設定した最大許容
変位ΔLmax を越えるまで停止し、ΔLの絶対値がΔL
max を越えた時点aで弛み量ΔL(絶対値)が小さくな
る方向にプッシュサーボモータのワイヤ送給速度vpush
を速やかに増加する。そして、ΔLの絶対値が予め設定
した許容誤差ε以下になった時点bでプルサーボモータ
の定常速度vcと同じ送給速度で溶接ワイヤを送給する。
溶接終了点へトーチ先端が移動した際も定常速度vcで送
給を続け、ΔLの絶対値がΔLmax を越えた時点cで弛
み量ΔLが小さくなる方向にプッシュサーボモータのワ
イヤ送給速度vpush を速やかに減少し、許容誤差ε以下
になった時点dでプッシュサーボモータを停止する。以
上の一連の動作により、溶接開始点における安定したア
ーク発生の向上と溶接終了時に溶接クレータに発生しや
すいブローホールやピットといった気孔の発生を抑制
し、高品質な溶接が実現できる。
【0010】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ワ
イヤ送給装置においてプルモータとプッシュモータとの
間の溶接ワイヤを積極的に弛ませたため、アーク発生時
やアーク消弧時、更に定常溶接中に何らかの要因でアー
クが乱れるなどアークの状態が不安定になる過渡現象に
対しても溶接ワイヤの弛み量を利用したプルモータの高
速制御によってワイヤ送給速度を現象に対して最適に制
御することができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すプッシュ−プルワイヤ送
給装置を示す構成図
【図2】本発明の実施例を示すワイヤ弛みの詳細図
【図3】本発明の実施例を示すワイヤ送給アルゴリズム
のフローチャート
【図4】本発明の実施例を示すプルサーボモータのワイ
ヤ送給速度時系列変化図
【図5】本発明の実施例を示すワイヤ弛み量の時系列変
化図
【図6】本発明の実施例を示すプッシュサーボモータの
ワイヤ送給速度時系列変化図
【図7】従来例のプッシュワイヤ送給装置を示す構成図
【図8】従来例のプルワイヤ送給装置を示す構成図
【図9】従来例のプッシュ−プルワイヤ送給装置を示す
構成図
【符号の説明】
1 多関節ロボット 2 溶接トーチ 3 溶接ワイヤリール 4 溶接ワイヤリールスタンド 5 溶接ワイヤ 6 プッシュモータ 6a プッシュサーボモータ 7 プルモータ 7a プルサーボモータ 8 溶接ワイヤ弛み 9 プッシュサーボモータから送給される溶接ワイヤ
速度 10 プルサーボモータから送給される溶接ワイヤ速度 11 溶接ワイヤ初期状態 12 溶接ワイヤ許容最大弛み状態 13 溶接ワイヤ許容最小弛み状態
【手続補正書】
【提出日】平成10年4月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 信治 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接を行う溶接トーチと、溶接ワイヤリ
    ールと、前記溶接ワイヤリールから溶接ワイヤを前記溶
    接トーチへ押し出すプッシュモータと、前記プッシュモ
    ータによって押し出された溶接ワイヤを前記溶接トーチ
    へ引き込むプルモータとを備えた溶接ワイヤ送給装置に
    おいて、 前記プッシュモータと前記プルモータとの間の溶接ワイ
    ヤを絶えず弛ませるように前記プッシュモータを制御す
    ることを特徴とする溶接ワイヤ送給装置。
  2. 【請求項2】 前記プッシュモータには前記溶接ワイヤ
    リールを安定に回転させるに十分なトルクを発生しうる
    サーボモータを用い、前記プルモータには前記プッシュ
    モータよりイナーシャが小さく、高速回転可能なサーボ
    モータを用いることを特徴とする請求項1記載の溶接ワ
    イヤ送給装置。
  3. 【請求項3】前記プッシュモータの送給速度と前記プル
    モータの送給速度の差を時間積分して求めた溶接ワイヤ
    弛み量が、所定の範囲に納まるように制御するものであ
    る請求項1または2記載の溶接ワイヤ送給装置。
  4. 【請求項4】 前記プルモータは、溶接トーチ先端の溶
    接ワイヤ突出し位置および動的な溶接ワイヤ送給速度を
    前記溶接ワイヤ弛み量の範囲内で制御することを特徴と
    する請求項1、2、または3記載の溶接ワイヤ送給装
    置。
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