JPS5992173A - ウイ−ビング倣い溶接方法 - Google Patents

ウイ−ビング倣い溶接方法

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JPS5992173A
JPS5992173A JP20144282A JP20144282A JPS5992173A JP S5992173 A JPS5992173 A JP S5992173A JP 20144282 A JP20144282 A JP 20144282A JP 20144282 A JP20144282 A JP 20144282A JP S5992173 A JPS5992173 A JP S5992173A
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JP
Japan
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welding
torch
line
switch
point
Prior art date
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Pending
Application number
JP20144282A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiko Kondo
近藤 隆彦
Keiichi Hokaku
宝角 敬一
Hideo Koyama
英夫 小山
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Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/0216Seam profiling, e.g. weaving, multilayer

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、アーク溶接トーチを揺動することにより、
溶接線を自動的にウィービング倣い溶接するべくしだ方
法の改良に係り、特に、その倣い精度を向上させるよう
にしたものに関する。
例えば消耗電極式アークトーチを揺動することにより溶
接線を自動ウィービング倣い溶接するに際し、溶接電流
などを検出して、溶接トーチとワークとの距離を間接的
に検知して、揺動中心と溶接線の開先中心とを一致させ
るへくした、いわゆるアーク倣いによる溶接については
、すでに公知であり、例えば特公昭56−17992号
公報などに開示されている。しかしながら、溶接電流(
溶接電圧などでも同様)を検出するにしても、その値は
溶接トーチとワークとの距離以外のファクターによって
も大きく変化するなどのため、精度の良い倣いは不可能
であった。
この点を改良するため、例えば電流検出回路中に低域通
過フィルタをそう人したもの(例えば特公昭53−17
540号公報に開示)や、検出電流の積分値を比較する
もの(例えば特開昭54−26261号公報に開示)な
ど、種々の提案がなされた。しかしながらいずれも溶接
ロボットなどに実施して実用化するには、今−少年満足
なものであった。すなわち、どのような場合でも充分な
精度で倣いが実行できるのみならず、その溶接結果が良
好でなければならないという問題点が、従来の技術では
満足されないま捷であった。
発明者はこの問題点を種々研究した結果、従来の技術に
ついての欠点は次の2点にあることをつきとめた。
(])  ウィービング溶接実行時には、溶接線の開先
には溶融した金属が埋まり、結局開先の形状は浅くなっ
てその検出精度を悪くしている。
(2)  ワークの寸法や開先の形状によって、良好な
溶接結果を期待しうる溶接条件(例えば溶接電流、溶接
電圧、溶接速さ、など)は定する。一方、アーク倣いの
ためには必らずしもこのようにして定まった溶接条件で
は、その検出精度を良好とはなし得ない。例えば溶接電
流は通常の溶接より犬なる値においてアーク倣いの精度
を良好となしうるものである。
そこで発明者は、ウィービング溶接のだめのトーチの揺
動に先行して、アーク倣いのだめにトーチを揺動させ、
しかもこの倣いのための揺動時の溶接条件をアーク倣い
の精度を向」ニさせうる条件とすれば、前述問題点を解
決しうろことに着想しで、この発明を完成させるに至っ
たものである。
以下この発明の実施例を図面を参照しつつ詳述する。
第1図(はこの発明の背景となる、かつこの発明を実施
して有効な、プレイバック方式の直角座標溶接ロボット
ROを含む全体図であるが、この発明をこの実施の形態
に限定するも−のではない。
1は詳細は図示しない公知の直角座標(X + y+2
)ロボットROの端末に構成された、垂直軸である。
2は垂直軸1の下端に軸1寸わりに旋回α可能に支承さ
れた第1腕である。
3は腕2の先端に斜軸3aによって旋回β可能に支承さ
れた第2腕である。第2腕3先端にはエンドエフェクタ
としてのアーク溶接トーチ(この実施例では消耗電極式
MIG溶接1・−チ)Tを把持する把持具3bを備える
そして軸l、軸3aおよびトーチTの中心軸TCは一点
(トーチTの作動点)Pにおいて交差しうるべく構成さ
れる。さらにはトーチTはその溶接作動点が点Pと一致
しうるようになされている。
かくして、角αおよびβを制御することにより、1・−
チTの垂直軸1に対する姿勢角θおよび旋回角ψを制御
可能になされる。
4け公知の溶接電源装置である。装置4はトーチTの消
耗電極T Wを巻き取ったスプール4aを具備し、電極
TWとワークWK間に溶接用電源(例えば定電圧形)4
bを接続しうるように構成される。
5けこの実施例全体の制御手段として公知のコンピュー
タである。コンピュータ5には、CPUおLびメモリを
含む。
そしてコンビ、−夕5のパスラインBには、電源4bを
制御し、かつその作動状態(例えば溶接電流や溶接電圧
)をフィードバックすへく(〜た回路が接続される。
パスラインBにはさらに、ロボットROOX軸のサーボ
系Sxが接続される。)サーボ系Sχにはy軸の動力M
x、その位置情報を出力するエンコーダExが含まれる
。同様にしてハスラインI3には同様に構成したy軸の
ザーボ系Sy、Z軸のザーボ系Sz、α軸のサーボ系S
αおよびβuniのサーボ系Sβが接続される。
REは遠隔操作盤であり、マニュアル操作スナップスイ
ッチ群SWを設ける。そしてX 、y+ Z+θ、およ
びψ各制御軸毎のスナップスイッチを1−Uj側に倒せ
ばその制御軸の位置および角度情報の増加する方向に、
「D」側に倒せばその反対方向にエンドエフェクタが移
動する」:うに構成される。この場合において、α、β
の角度情報とθ。
ψの角度情報との間は、変換手段を介して変換される。
この変換手段は周知なる故ここで−:詳述しない。
操作盤REには捷た、速度指令ロータリスイッチSvを
設ける。またモード切換スイッチSMを設け、マニュア
ルモードM、テストモードTEおよびオートモードAU
に切換えうるように構成されている。SEは指定スイッ
チであり、図において上に切り換えてアップダウンスイ
ッチSUを操作することにより、くり返しパターン番号
(RN[l)が表示されかつ設定されるべくなされる。
さらにこのスイッチSEを図示のように左にセットした
うえで、スイッチSUを操作することにより、IK線補
間rLl、円補間「C」、くり返しのエンドrEJの順
に表示され設定されるべくなされている。さらにスイッ
チSEを図において右に切換え、スイッチSUを操作す
ると、溶接条件番号(WNα)が表示され、かつ設定さ
れるべくなされている。!f、ださらに操作盤REには
、溶接電流検出記憶指令スイッチSI、開先中心検出指
令スイッチSSおよびスタートスイッチSTを設ける。
これらスイッチSI、SSおよびSTの機能は後述する
作用説明において詳述される。そしてこれらスイッチは
パスラインBに接続される。
なお、スイッチSvは、マニュアルモート時に、その頭
を押えることにより、マニュアルモード時のトーチTの
移動速度として一定に記憶されるようになされているも
のである。
以下前述実施例につき、その作用を述べる1、、第2図
も参照されたい。
今ワークWKは図示のような■形開先溶接線WL(はぼ
X軸に平行)を有し、この溶接線WLを下向ウィービン
グ溶接しようとするものである。
まずオペレータは前述装置全体に通電して能動化し、ス
イッチSMを操作して、マニュアルモードMに設定し、
スイッチS■を操作してマニュアル時の移動速度Voを
設定する。今トーチTの作動点Pは第1図図示POの原
位置にあるものとし、以下のようなステップにより、テ
ィーチング作業を行なう。
(TI) 捷ずスイッチSWを操作して、トーチTの作
動点Pを図示P+(溶接線WL上のウィービング溶接始
点)上に移動させ、同時に1・−チTの角度を溶接に適
当な姿勢θ、ψ(この場合図示2点鎖線のように垂直)
に制御する。次にスイッチSEを図示のように左に切り
換え、スイッチSUを操作して、r L−1を選択設定
する。またスイッチSEを図において上に切り換え、ス
イッチS ’Uを操作して、くり返しパターン番号R+
(例えば01)を表示させ設定する。捷たさらにスイッ
チsVを操作して、オートモード時に1・−チTをPO
がらP1迄移動させる指令速さvlを設定する。そのう
えでスイッチSTを押す。
コンピュータ5はスイッチSTの操作に応じて、Plに
位置制御されたトーチTの位置姿勢に対応する各軸情報
P+(XI+ y+・Zl・θI・ψ1)を・丑だ゛設
定された[L−1指令、くり返しパターン番号「01−
1、および指令速さV]をメモリに取り込む。
かくしてコンピュータ5はこれらの情報をユーザプログ
ラムの最初のステップの指令情報として取り込むもので
ある。
(T’、)次にスイッチSWを操作して、トーチTを図
示P2(溶接線WL上のウィービングのための2番目の
目標点)上に移動させ、同時にトーチTの角度を溶接に
適当な姿勢(垂直)に制御する。またさらにスイッチS
Vを操作して、オートモード時にトーチTをPlがらP
2迄移動させる指令溶接速さVJ段設定る。捷たさらに
スイッチSEを図において右に切り換え、スイッチSU
を操作して、溶接条件(電圧、電流)番号W(例えば「
1o−])を設定する。そしてそのうえてスイッチST
を押す。
コンピュータ5けスイッチSTの操作に応して、前述制
御された]・−チTの位置姿勢に対応する各軸の情報P
2をメモリに取り込む。寸だ最適に設定された溶接条件
番号「1o」、溶接速さんならびにさきに(TI)にお
いて設定されているrLJ指令およびくり返しパターン
番号rollをメモリに取り込む。
(T3)次てスイッチswを操作して、トーチTを図示
P3(溶接線WL上のウィービングの3番目の目標点)
上に垂直姿勢のまま移動させる。そしてスインチSVを
操作して、オートモード時にトーチTを点P2からP3
に移動させるときの指令速さ”−を設定する。この速さ
v請溶接結果を無視した可能なかぎり速い速さを選定し
うる。さらにスイッチSEおよびSUを操作して、溶接
条件番号(例えばrolJ)を設定する。このときの溶
接条件は溶接結果を無視して後述する開先検出に適した
、但しアークのと切れない溶接条件とする(例えば溶接
電流を300アンペア)。そしてスイッチSTを押す。
コンピュータ5は同様に、制御されたトーチTの位置姿
勢に対応する各軸の情報p3をメモリに取り込む。また
、r L J指令、パターン番号「01」、溶接条件番
号「01」、および溶接速さ■をメモリに取り込む。
(T1)次にスイッチSWを操作して、トーチTを垂直
のまま図示P4(溶接線WL上のウィービングの4番目
の目標点)土に移動させる。同時にスイッチSvを操作
してオートモード時にトーチTを点P3からP、Iに移
動させるだめの指令速さV8を設定する。そしてスイッ
チSIを操作して指令「A−1を設定したうえでスイッ
チSTを押す。なお指令速さVsは後述する開先検出に
適した値に選定される6、。
コンピュータ5は同様に、制御されたトーチTの位置姿
勢に対応する各軸の情報P4をメモリに取り込む。また
、[L−1指令、パターン番号「01」、溶接条件番号
「01」、溶接速さVsおよび指令rAJをさらにメモ
リに取り込む。
(T5)次にスイッチSWを操作して、1〜−チTを垂
直のま捷図示P5(溶接線WL上のウィービングの5番
目の目標点)上に移動させる。甘たスイッチSVを操作
して溶接速さ■を設定する。そしてスイッチSSを操作
して指令1B」を設定し、RN(lには91ヨ(パター
ン最終点をあられず)を設定したうえでスイッチSTを
押す。
コンピュータ5は同様に、制御されたトーチTの位置姿
勢に対応する各軸の情報色をメモリに取り込む。またr
LJ指令、パターン番号「91」、溶接条件番号101
」、溶接速さ■および指令1B」をメモリに取り込む。
(T6)スイッチSWを操作して、トーチTを垂直のま
捷図示Pe(溶接線W L J:のウィービング溶接終
点)上に移動させる。またスイッチSEおよびSUを前
述同様に操作して、「E」を選択する。またR Na「
01」を「00」とし、スイッチSVにより速さを覧シ
し、そのうえでスイッチSTを押す0 コ/ピ、−夕5は同様に、制御されたトーチTの位置姿
勢に対応する各軸の情報Peを、「E」指令、パターン
番号[−〇〇」、溶接条件番号[10]、および溶接速
さ■を次のステップの情報としてメモリに取り込む0 (T7)次にスイッチSWを操作して、トーチTを図示
POの位置に退避させる。さらにスイッチSEおよびS
Uを操作して、rLJを設定し、WNαをクリヤし、そ
してスイッチS■を操作して速さV】を設定する。
そのうえでスイッチSTを押す。コンピュータ5は同様
に制御されたトーチTの位置姿勢に対応する各軸の情報
Poを、°壕だ、「L」指令、RN11’″00ヨおよ
び指令速さvlを次のステップの情報としてメモリに取
り込む。
前述ティーチングの各ステップの内容を整理して表にす
れば次表のごとくなる。
表 I     PILOI     V+2      
P2     Lol  10  Vw3      
P3     L   0IOIVrn4      
p、、     L   O]’01  V8   A
5      P5.     L   9101Vm
B6      P、、     E  0010”す
7      P7LOOV+ (T8)次にオペし・−タ―、スイッチSMを操作して
、TEを選択しテストモードとしたうえで、スイッチS
Tを押す。
コンピュータ5はこれを受けて、 RNα01ヨノ初め
からRNa’91.迄の点位置間の長さπにと、RNα
O1の初めからE情報のある点位置間の長さPIP。
を演算し、さらに躇/可耳を演算し、この商(但し小数
点以下切捨て)の値をNe(総くり返し数)として記憶
する。捷たPI R5の値をピッチτ1として記憶(〜
でおく。
コンビコータ5は、スイッチSTの操作毎に先に記憶し
たユーザプログラムの各ステップ毎の動作を、但し溶接
は実行しないで、実行する。オペレータはこれを目視し
、誤りがあれば訂正しておく。
そのうえでオペレータはスイッチSMを操作しAUを選
択し、オートモードとし、スイッチSTを操作すれば、
第2図のフローチャートに示したような手順によって、
以下の制御が実行される。
(A+) !!、ずコンピュータ5はN=0とする(処
理PR1)0 (A2)次にコンピュータ5は、前述ユーザプログラム
のステップの先頭のステップNα1=1の内容を日−ド
し実行する(処理PR2)。
(A−3)そして1−2とする(処理PR3)。
(Aa)次にN=Oか否か判断する(処理PR4)。
(A5)今そうであるとして、ステップNα】(今1−
2)の内容をロードし実行する(処JJ’ P R,5
)。
(Ati)そしてRNnが「91」か否か判断する(処
理PR6)。
(A7)今そうでない(今1−2のステップなる故RN
α−01)からi=i+1とする(処理PR7)。
そのうえで処理PR,Iに戻る。そして処理P R,r
−PR5−P R6P R7P R4と循環し、i二5
に至ればRNα−91となる故この循環から出る。
(A8)そして1−2とする(処理PR8)。
(A9)さらにN=’N+1とする(処理PR9)。
(AIO)そしてN = Neを判断する(処理P R
4o) o今N=1なる故処理P R4に戻る。
(An)今回はN=0ではないから、処理P R5の代
りに処理PRI+を実行する。すなわち、ステップNα
1(今1−2)の内容を実行するのであるが、特に位置
情報π+ 6X” N +ls’lと修正して実行する
。但し△Xは前述したPI R5である。また鰐は、i
’ −== 4におけるrAl指令により、溶接電流を
取り込み、さらにこの値からi=5における「BJ指令
により、ウィービング方向の偏差5を求めるものであり
、さらに詳細には後述される。そして処理PR4P R
r+ −P R[う−PR7−PR4と循環し、処理P
 R6でRNα=91ならば処理P Rsに至る。
(A+zl処理P RIOでN = Neならば、次に
i = 6の内容をロードし実行し、以下さらに逐次の
ステップの内容をロードし実行しく処理P R+2)、
このプログラムを終了する。
前述説明では各指令内容のうち主として位置指令につい
てPIからR5迄のパターンを反復することについて説
明したが、これら各ステップの他の指令情報、すなわち
、例えば直線補間指令し、溶接条件WN11および速さ
の各指令さらにAやBの指令についてもそのステップの
指令情報を実行するものである。すなわち、トーチTは
点P1から点P2迄溶接に適した速さ■、溶接に適した
溶接条件「IO」で直線補間されて開先を横断して溶接
し、点P2から点R3迄は、溶接結果を問わない高速■
、溶接結果は無視した溶接条件「Ol」で前方に直線補
間移動し、点P36・ら点R4迄は開先検出に適した速
さVsかつ溶接条件「01」で開先を直線補間して横断
する。この横断時、コンピュータ5は指令rAJにより
適宜間隔毎の溶接電流を検出してメモリに取り込む。次
に点P4からR5迄は速さ篇、溶接条件「01」で後方
に直線補間移動すると共に、指令rBJによって前述ス
テップでメモリに取り込まれた溶接電流値から点P−3
から点R4迄の横行のうち開先の最も深い位置を求める
。これはトーチTが点P3+P4の近辺ではワークWK
の表面に近く溶接電流大きく、その中間ではワークWK
の表面から遠隔し溶接電流が小さくなるという公知の自
然現象により求められる。そしてこの最も深い缶装置(
すなわち溶接線WL上の位置)と点p3p4間の中点と
の差(すなわち溶接線WLの偏差)7タ1を演算する。
次に点P5から点P6迄開先を溶接するときに、前述し
たようにこの偏差面たけ左右のイX装置を修正するので
ある。
かくして、次のくり返しパターンにおける点P7から点
R8迄の移動の間に同様にして溶接電流を検知すること
により、この個所における偏差式7を求め、点P9から
点PIO迄の溶接実行時にはこの偏差渾たけ左右位置が
修正され、以下同様にして溶接線WLが曲っていても、
これに倣ってウィービング溶接しうるものである。
この発明は前述実施例にかぎることはないのであって、
下記する変形も可能である。
(1)  ロボノ)ROは直角座標形のみでなく、他の
メカ構成、例えば多関節形、極座標形々どても同実施例 (El)  溶接線は下向V形開先のみでなく、水平す
み自溶接線など、いわゆる公知のウィービング倣い溶接
を実行しうる溶接線であればよい。
011)  ウィービングのパターンは、例えば前述実
施例において可−を除いて直線で各点を結ぶのが望まし
い(サイクルタイム短縮および溶接線検出のため)が、
■「はこの溶接線をウィービング溶接するに適した曲線
であってもよい。さらに第3図に示したような溶接と溶
接線検出とにおけるトーチTの移動の向きが同一となる
ようにしてもよい。
さらに揺動幅もPI P2と皿とで変えてもよい。また
、溶接を実行するバスと、検出を行なうパスとを1対l
に対応させなく共よく、任意のパス数で対応させてもよ
い。
(財) トーチTはMIG)−テのみならず、TIGト
ーチであっても同様の考え方で実施しうる。この場合は
倣いのための情報は溶接電圧である。
(ト) ウィービングの実行は1パターンのみプログラ
ムして、実行時はこれを自動的に反復させるのが望捷し
く、その詳細なアルゴリズムについては、前述実施例以
外に、例えば特開昭58−14139号公報なとて公知
の技術を実施してもよい。
(ロ) ライ−ビングアーり倣いのために開先を検出す
るアルゴリズムについても、従来多種の技術が提案出願
され公開されており、これらの技術を溶接結果を無視し
て開先検出のために最適の条件で先行して実施して、こ
の発明実施例となすことも可能である。
■ その他この発明の技術的思想の範囲における各構成
の均等物との置換えも、またこの発明の技術的範囲に含
まれる。
この発明は前述したとおりであるから、下記する特有の
かつ顕著な効果を奏するものである。
(イ) ウィービング倣い溶接するのに、溶接線を横断
させて溶接するのとは別に、時間的にかつ位置的に先行
してトーチを溶接線に横断させて、倣いに必要な情報を
取り込むようにしたので、溶接のためのトーチの横断時
にはその開先に適した条件を設定し、情報取り込みのた
めの横断時には正確な情報を取り込みうる条件を設定す
ることが可能となり、溶接結果も良好となると共に倣い
も正確に実行しうる。
(ロ)(イ)と同様理由により、倣いのための情報を取
り込む溶接線上の個所は、溶接による肉盛りが少ないた
め、開先形状が変形してなく、正確な情報を取り込みつ
る。
(ハ) この発明方法を実施するのに、特別な装置を必
要とせず、例えばロボットを制御するコンピュータのプ
ログラムで実施しうる。
【図面の簡単な説明】
第1図力いし第2図はこの発明一実施例を示し、第1図
は余1祝図を含む全体図、第3図は別の実施例の一部平
面図である。 T アーク溶接トーチ、 RO溶接ロボット、WL ・
溶接線。 出願人 新明和工業株式会社 代理人 弁上 正 (ほか1名)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  アーク溶接トーチを揺動することにより溶接
    線をウィービング倣い溶接する方法において、前記トー
    チがもっばら溶接のために前記溶接線を横切る動作とは
    別に、時間的にかつ位置的に先行して前記溶接線のアー
    ク倣いのために横切る動作を実行させ、この倣いのだめ
    の横切り動作における溶接条件は前記溶接線の中心を検
    出するのに適した値に設定されていることを特徴とする
    。前記溶接方法。
  2. (2)前記溶接条件は溶接電流である、特許請求の範囲
    第1項記載の溶接方法。
  3. (3)前記溶接条件は溶接電圧である、特許請求の範囲
    第1項記載の溶接方法。
  4. (4)前記溶接条件は溶接速さである、特許請求の範囲
    第1拍記載ζl)溶接方法。
  5. (5)  前記溶接条件はトーチの揺動幅である、特許
    請求の範囲第1項記載の溶接方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6142488A (ja) * 1984-08-03 1986-02-28 Toyota Motor Corp 自動ア−ク溶接における位置ずれ検出方法
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