JPS60240378A - ウイ−ビング制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば、溶接ロボットのような溶接装置にＪ
３けるウィービング溶接をする際に使用されるウィービ
ング制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、被溶接体としての配管溶接作業において、接合
される配管体Ｑ開先部は溶接用ロボットによるウィービ
ング溶接で施されている。。Ｉ］ち、溶接用ロボットは
、予め教示した開先部の溶接線に苅して一定幅のウィー
ビングを行うものである。

しかしながら、上記溶接用ロボットは、被溶接体のｇ８
欠部をウィービング溶接すると、溶接歪等により被溶接
体が変形し、予め、教示した溶接線に沿って溶接を実Ｍ
？Ｆることが困釘になり、このため、溶接作業を中断し
て、再僚、上記溶接用ロボットに対して変形時の溶接線
をあらたに教示しなりればならなかった。

又一方、ウィービング溶接１段にお、いて、例えば、テ
レビカメラ等の視覚センリーーを用いて、変形した溶接
線を検出して溶接用ロボットの溶接トープに教示して溶
接線を補正することが提案されている番ノれど６１上記
視覚センサーは、溶接トーチの近傍に設賄し４にければ
ならず、被溶接体の形状の構造の複雑なものには、その
ままこれを使用Ｊることは困難である。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した難点を解消するために、溶接用ロボ
ットによって被溶接体の開先部をウィービング溶接する
際、溶接歪による溶接線のずれや開先形状の変形に対し
て自動的に修正しながら追従し゛（溶接し、中断づるこ
となく自動溶接してウィービング溶接の作業能率及び信
頼性の向上を図るようにしたことを目的とするウィービ
ング制御装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、アーク電圧を一定にして被溶接体に対する電
極の位置を制御しながらウィービング溶接を行う制御装
置において、操作盤にウィービング幅を設定するウィー
ビング幅設定器を設け、溶接トーチを備えた駆動機構の
ウィービング軸にウィービング軸アクチュエータを接続
したウィービング位置検出器を設け、上記制御装置に比
較器を上記ウィービング幅設定器と上記ウィービング軸
位置検出器の両信号を授受して比較するようにして設置
プ、上記制御装置のアーク電圧検出器にピーク検出器を
介し、しかも、ト記比較器へ接続したウィービング端位
置判別器を連結し、このウィービング端位置判別器に動
作方向反転器を介してウィービング軸駆動器を上記つ、
ｆ−ビングアクチコエータへ接続舊るようにして設り、
予め、設定したウィービング幅以上の位ｒにおいて検出
したアーク電圧のピーク値が設定レベル以上ぐあるとぎ
、上記ウィービング軸位−をウィービング端位ｄとして
ウィービング溶接して開先形状の変形に対して自動的に
追従し゛Ｃ溶接するように構成したものである。

〔発明の実施例〕

以）、本発明を配管溶接ロボットによる溶接装百に適用
した図示の一実施例について説明り゛る。

第１図は、本発明における配管溶接ロボットの制ｔＭｌ
！！装置と被溶接物（管体）との関係を示す構成図であ
る。

第１図において、符号１は、走行軸、ウィービング軸、
電極軸の各動作軸を備えた駆動機構を線図的に示したも
のであって、この駆動機構１の先端部には、電極軸１１
及びウィービング軸１２が順に付設されており、この電
極軸１１の自由端部には溶接ｉ・−チ２が装着されてい
る。又、上記駆動機１１ｉ１の走行軸（図示されず）に
は、各車輪３が回転自在に軸装され工おり、この各車輪
３は、ｔ１■先部４ａを有づる管体としての被溶接体４
に（リーされたリング状の各レール４ｂ上を転勤し冑る
ようになっている。

一゛ｈ、上記駆動１１構１には操作盤８を備えた制御装
置５が接続されており、この制御装置５には、溶接電源
装置６が上記溶接トープ２へ給電し得るようにしで繋が
れ°〔いる。又上記Ｉｌｌ　ＩＩＩ装跨５には、ワイＡ
７送給装置７が上記溶接トーチ２へ溶接媒体どしてのノ
イラーワイ）７を供給し冑るＪ、うに付設されている。

しかしく、上記制御装置５は、予め設定された溶接条件
若しくは上記操作盤８で設定された溶接条件に基づいて
、上記駆１ｉｌ１機構１、溶接電源装置６及びワイヤー
供給装＠７にそれぞれ制御信号を発信するように構成さ
れている。

他方、第１図に示されるように、上記駆動機構１による
溶接トーチ２が肉厚の管体４を溶接する場合、この管体
４に開先部４ａを形成して、この開先部４ａをウィービ
ング溶接するとき、溶接用ロボッＩ−に対して、作業右
は、予め、（１）溶接電圧、溶接電流によって決定され
る管体４の外周に対Ｊる溶接トーチ２の位置、（２）開
先部４ａの形状によって決定されるウィービング幅、（
３）管体４の全周に０るウィービング幅の中心位置（つ
まり、溶接線）の各データを上記操作盤８を介して制御
装置５へ教示する。

しかし、■−記溶接用ロボットが上述すだ各デー・夕に
基づき、プレイバックしながら、溶接を行なうどき、溶
接歪等によって′ミ実際の溶接線がずれる関係」０、上
記溶接部に不具合を生じないＪ、うに、本発明は、溶接
用ロボットの制御装置５に、第２図に示されるようなウ
ィービング制御を修正して自動的に調整しでウィービン
グ溶接を施ｔ　、Ｊ：うにしたｂのである。

第２図において、符号８は、操作盤であって、この操作
盤８には、ウィービング幅を設定づるウィービング幅設
定器８　ａ　ｌｆｉ設けられており、１記溶接］・−ヂ
２を備えＩＣ駆動機構′１のウィービング幅１２には、
ウィービング軸アクヂュエータ１２ｔ）と直結したウィ
ービング軸検出器１２ａが例えば、ボテンシ王１メータ
のように、−１記ウイービング軸１２の現イｆ位置を検
出りるようにして設置ノられている。又、上記制御装置
５にｇＪ、１を較器３＋　ｃがＬ記つィービング幅設定
器８ａど、Ｌ記つィービング軸検出器１２ａからの両川
力信号を授受しく比較器ｎ　シＩｒ、するＪ、うにし′
（設けられＩいる。

他ｊｊ、上記制御装置５内に番よ、アーク電圧検出器５
ａが、」−記溶接１−−チ２の電極と管体４の間のアー
ク電圧を検出し得るようにして設番プられており、この
アーク電１１”検出器５ａには、ピーク検出器５ｂが、
上記アーク電圧検出器５ａからの検出ｆＩ＋を入力して
、Ｌ９定レベル以上のピーク電圧を検出するように接続
されている。又、このピーク検出器５　ｂ　ｋ：は、ウ
ィービング端位置判別器５ｄが、上記ピーク検出器５ｂ
からの設定レベル以上のどきに出力されるレベル゛１″
の信号と上記比較器５ｃからのレベル″“１″の信号を
出力するようにしＣ段重）られており、このウィービン
グ端位置判別器５ｄには、このウィービング端位置判別
器５ｄからの出力信号を動作づるフリツプフロツプ等の
動作り向反転器５ｅが接続されている。さらに、この動
作方向反転器５０には、ウィービング軸駆動５５ｆが上
記動作方向反転器５ｅからの出力信号レベル“１″のと
き正（−１）方向へ、又、レベル゛Ｏ″′のとき０（−
）方向へ駆動指令の出力をし得るようにし゛（接続され
ており、このライ−じング軸駆動器５ｆは、Ｌ記つィー
ビング軸１２を駆動するモータ等の上記ウィービング軸
ｊ′クヂ−１ｒ−夕１２ｂに出力（１１号を弁部づるよ
うにして設【〕られている。

ＩＸ−）、本発明の作用について説明する。

第３図に示されるグラフは、上記溶接トーチ２のアーク
電流■とアーク電Ｂ二ｖ及びアーク長りとの関係を示し
たもの′Ｃあって、この第３図のアーク電流Ｉは、■　
く１２であり、ｌ　４．Ｌ、アーク長を示し、■−＋ま
、１−り電［［を示し、さらに、ｖ。

は、設定した電Ｆ［１ｌＣＩＣある。

従つ（、この第３図のグラフかＩう明かなように、ｌ−
ｉ［！　ｉ′−り電ＩＩｖを設定値に保持するためには
、１、　ｉＩ＋、！　’７−り１（ｌ、つまり、被溶接
体としての管体４に対づる溶接１−−　ｆ−２の電極位
置を制御すればよい、。

しかし、−［記電極（☆置の制御をしながら、第４図（
ａ＞、（ｂ）に示されるように、ウィービング溶接を実
ＩＩＡ′１Ｊると、第４図（ａ）の開先両端位置へ、１
−３又は第４図（ｂ）のウィービング停＋を位賀△’、
１３’　に１１３いて、電極軸１１（第１図参照）の制
御罪れの！こめに、第４図（ａ）、（ｂ）に承りように
、アーク電Ｌ［の変動が発生覆る。

本発明は、］述したアーク電圧の変動現象に着目したも
のである。

次に、本発明の作用を第２図及び第５図のタイムヂャ−
１−により説明する。

４１：　ッｃ　、今、上記駆Ｗｉｌ１機４１１ｉ　１０
）　ライ−ヒン’Ｊ軸１２が１ｈ向に駆動すると、この
ウィービング軸１２の位置は、上記ウィービング軸位置
検出器１２ａに、ｊ；つて検出され、さらに、この検出
信号は上記比較器５Ｇに送信され、他ｈ、上記操作盤８
のウィービング幅設定器ｔ３ａに、予め、第４図（ａ）
及け（ｂ）に示されるように、設定された正側及び負側
の設定値ｃ、ｃ’及びり、Ｄ’　と比較される。

ｐＨち、上記ウィービング軸位置検出器１２ａの検出信
号が正側の設定値Ｃ，（Ｃ’）以上になると、上記比較
器５Ｃは、レベル″１：′の信号を出力づる。このとき
、アーク電圧検出’Ｐｊｉ　５　ａで検出されＩ、アー
ク電１０．１、第４図（ａ）、（ｂ）の如く設定された
ピーク検出レベルα、βを有するピーク検＋Ｎ　；’？
＋’ｉ　ｔ）　ｂにＪ、ってレベル比較を行い１．［記
ビ〜り検出レベルα、β以−Ｌのピーク時にレベルＩＩ
　Ｉ　１１の信号を出力りる。このように上記比較器５
　Ｇの出力イハ）づどピーク検出器５ｂの出力信号は、
−［記つ、ｆ−ピング端位置検出器５ｄにおいて、共に
レベル゛１″の時、ウィービング端位置であることを示
Ｊレベル“１″の信号どなり出力される。

この信号は、前述したように、フリップフ［１ツブ等で
構成された上記動作方向反転器５ｅにおいて、レベル゛
ｌ　ｌ　ＩＴ　４ｇ号の入力ごとに、出口がレベル“′
１″どＯＩＩを繰り返して出力される信号となる。

しかして、今、正方向に駆動していてレベルＩＩ　Ｉ　
ＩＩの信号がこの動作方向反転器５ｅに入力された結果
、いままで出力していたレベル゛０″の出力信号は、レ
ベルＩＩ　Ｉ　ＩＩとなる。このレベル″゛１″の出力
信号は、ウィービング軸駆動器５ｆにより、上記ウィー
ビング軸１２を駆動するウィービング軸アク％１ュータ
１２ｂに対する口（−）方向の駆動指令どした出力され
る。この結果、上記ウィービング軸１２の移動方向が反
転し、負り向へ動作し、再び、上記ウィービング幅設定
値Ｄ（Ｄ′）とウィービング軸位置検出信号が比較器５
Ｇで比較され、出力信号がレベル１１１１１となり、さ
らに、上記ビー・り検出器５ｂが動作して、出力信号が
レベル゛１″どなり、ウィービング端位置判別器５ｄの
出力伝号がレベル“１″となる。

この結果、１紀動作り向反転器５ｅの出力４８号は、レ
ベル“′１″からレベル゛′Ｏパとなり、上記ウィービ
ング軸駆動器５ｄは、再び正方向へウィービング軸１２
を駆りＪする指令を出力１゛る。

このようにし【、本発明は、ウィービング端位置を自動
的に検出して上記つｆ−ピング軸１２の移動方向を反転
さけるわけであるが、第５図のタイムヂャーＩ〜に示さ
れるように、ピーク検出器５ｂの出力に点線で示１ウィ
ービング幅設定器８ａのウィービング幅設定値Ｃ（Ｃ’
）とＤ（Ｄ’）との内側ぐ、ノイズ又は前溶接ど−ドの
形状により、１［１，ツノ信号が発１りることがある。

しかし、この出力信号は、ライ−じング端位置判別Ｐ＋
　１２　ａにより無視される結果、必要なウィービング
幅を確保することができる。

このように本発明は、非消耗電極を用いＣウィービング
溶接を行う場合、溶接線のずれや溶接歪による開先部４
ａの変形に対しても、アーク電圧の変化からウィービン
グ端位置を自動的に検出できるため、溶接作業を中Ｉｇ
ｉすることなく、良好な溶接部を肖ることができるよう
にな・）でいる。

次に、第６図のタイムチャートに示される本発明の他の
実施例は、ウィービング端位置を検出したら、自らに、
ライ−じング軸１２を反転さＵるようにしに：前記貝体
例の代りに、ウィービング軸１２を時間１だ番プ停止Ｉ
：りるようにしたものである。

即ち、この実／！１！ｉ例【よ、動作反転器５ｅからの
出カイ、１翼のレベル変化時に、ウィービング軸駆動器
５１に、予め設定した時間１だりＨ延回路等により、ウ
ィーヒング軸アクデーｊエータ１２【）への駆動指令を
停止１−さｌる。

この結果、ウィービング端位置、特に、第４図（ｂ）の
Δ′、Ｂ′のウィービング停＋１−位置で、従来溶り込
み不足による溶接欠陥が発生した【プれども、本発明の
ように、時間ｔだけ、ウィービング軸を停止づることに
より、充分イ「溶番ノ込みがてきるため、溶接欠陥のな
い良好な溶接部を生成Ｊることができる。

〔発明の効果〕

以］−述べたように本発明にＪ、れば、アーク電圧を一
定にし【被溶接体４に対する溶接Ｉ・−１２のｍ　１４
＋の位置を制御しながら、ウィービング溶接を行う制御
装置５にＪ５いて、操作盤８につｆ−ピング幅を設定す
るウィービング幅設定器８ａを設け、溶接１−−−　）
２を協えた駆動機構１のウィービング軸１２にウィービ
ング軸アクヂコュータ１２ｂを接続したウィービング軸
位向検出器１２　ａを設り、−１記制御装置Ｆ；５に比
較器５　Ｇを１記ウイ一ビング幅設定器８ａど上記ウィ
ービング軸位置検出器１２　ａの両（ｉ”ｔ　＞３．を
授受し−Ｃ比較ＪるＪ、うにした設り、上記制御装Ｆ１
を５のアーク電圧検出器５８にピーク検出器５　ｂを介
し、しかも、上記比較器５Ｃへ４９続したウィービング
端位置判別器５ｄを連結し、このウィービング軸位置判
別器５　ｄに？）Ｊ作方向反転器５Ｃを介してウィービ
ング軸駆動器５１を上記ウィービングアクナ］ュータ１
２ｂへ接続するようにし”Ｃ設番ノＣあるので、被溶接
１ホ４にｒめ設定した溶接線に対重るずれや溶接歪によ
る開先部／Ｉａの変形に対し〜ｌｔ）、ウィービング喘
位置を上記電極の追従遅れによるアーク電圧変化１）ｒ
　＋う検出してウィービング軸１２を制御りるＪ、うに
し−Ｃあるから、溶接作業を中ｎりることなく、円滑に
、しかも、溶接欠陥のない良な−「／、ｆ溶接を施すこ
とがＣきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明し−よるウィービング制御装置を組込
んだ溶接装置Ｎを示７Ｊ’　Ｐｒ１図、第２図は、本発
明の・“／　（−ヒング制御装置のブ［１ツク線図、第
３図は、溶１８１〜−ブの）′−り電流、ｊ′−り電几
及びノ′−り艮どの関係を承りグラフ、第４図（ａ）、
（ｂ）は、溶接］へ−ヂ位置とアーク電圧との関係を示
づ各図、第５図は、第２図に示される本発明のブ［１ツ
ク線図の動作を説明するためのタイムヂＩ・〜ｈ、第６
図は、本発明の仙の実施例を示覆タイムヂ＋−−−１・
−Ｃある。 １・・・駆動機構、２・・・溶接トーチ、３・・・車輪
、１・・・被溶接体、４ａ・・・開先部、ｊ）・・・制
御装置、５ａ・・・７／−り電圧検出器、５ｂ・・・ピ
ーク検出器、５Ｇ・・・比較器、５ｄ・・・ウィービン
グ喘位「ず判別器５０・・・仙イ１／Ｊ向反転器、５ｆ
・・・ウィービング軸駆動器、６・・・溶接電源装置、
７・・・ワイ曳７送給装冒、８・・・操（’Ｉ？ｌｉｌ
、８ａ・・・ウィービング幅設定器、１２・・・ウィー
ビング軸、１２ａ・・・ウィービング１１＋位ｉｆｆ検
出器。 出願人代狸人　猪　股　ｈＩｉ 第１図 第２図 第３図 アータ艮

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アーク電圧を一定にして被溶接体に対する電極の位置を
   制御しながらウィービング溶接を行う制御装置において
   、操作盤にウィービング幅を設定りるウィービング幅設
   定器を設り、溶接１−−チを備えた駆動機構のウィービ
   ング軸にウィービング帖アクヂコＩ−夕を接続したウィ
   ービング位置検出器を設【ノ、上記制御装置に比較器を
   上記ウィービング幅設定器とＹ記つィービング軸位置検
   出器の両仁号を授受しく比較するようにして設置ノ、上
   記制御装置の＞１−り電圧検出器にピーク検出器を介し
   、しかし、−１−記比較器へ接続したウィービング端（
   ｆｌｌ買切別器連結し、このウィービング端位置判別器
   に動作方向反転器を介してウィービング軸駆動器を一１
   二記ウィービングアクチュエータへ接続するようにして
   設けたとどを特徴とするウィービング制御装置。