JPS6076281A - 自動溶接装置のテイ−チング装置 - 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】 この発明は自動溶接装置のティーチング装置に関し、特
に溶接トーチを溶接線検知器（センサ）として使用する
ような自動溶接装置のティーチング装置に関する。

記憶装置に記憶した位置情報および制御情報に従って溶
接トーチとワークとを相互に空間に位置制御して、プロ
グラムにより自動的に溶接を行なうようにしたプレイバ
ック方式の自動溶接装置がよく知られている。そして、
溶接トーチをワークの溶接綿に倣わせるために、センサ
を使用することが知られている。しかしながら、従来は
、溶接線を検出するためのセンサはトーチとは個別にか
つトーチの近傍に取付けていたため、トーチまわりの形
状寸法が太き（なる。そのため、狭いワークの奥などに
はトーチすなわちセンサが入り込めなかったり、溶接線
の開先寸法の小さい場合にはセンサが有効に作用しない
。またその構造が複雑でかつ高価になるなど種々の問題
点があった。そこで、本発明者等は先にトーチ自身をセ
ンサとして作用させる極めて優れた自動溶接装置を提案
した。

そこで、この発明では、このような改良された自動溶接
装置において、溶接線の始点、終点をティーチングする
ようにしたティーチング装置を提供する。

この発明は、要約すれば、コンピュータによってワーク
とトーチとの相互位置を自動的に制御しで、前記ワーク
の溶接線を自動溶接する自動溶接装置のティーチング装
置において、前記トーチの電極と前記ワーク間の近接に
よる通電時の前記相互位置情報を前記コンピュータに取
入れ、これを前記溶接線を横切って複数箇所繰返し、こ
れら複数箇所の位置情報から前記溶接線の一溶接点位置
を前記コンピュータにより演算し、この演算位置情報を
前記コンピュータに記憶させるようにしたティーチング
装置である。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

この発明の実施例について説明する前に、この発明の背
景となるかつこの発明を実施して有効な自動溶接！置に
ついて説明する。しかしながら、この発明はこのような
実施の形態に限定されるものではないことを予め指摘す
る。

第１図はこの発明の背景どなる日勤溶接装置の一例を示
す全体斜視図である。第１１において、この自動溶接装
置１００は、ワークＷ（図示せず）の取付具１０５を左
右１前後方向に移＆ＩＩないし水平軸ト］まわりに回転
できるように、トーチ１０９の取付具１０８を上下方向
に移動ないし垂直軸りまわりに回転できるように、それ
ぞれ栴成され、ワークＷおよび１〜−チ１０９の移動お
よび回転位置を自動制御するための汎用電算機を含めた
制御箱４００が設けられる。より詳細に説明しよう。

平面り字形の床板１０１の一方辺には第１枠体１０２が
固設される。この枠体１０２の上部には、左右方向（図
におけるＸ軸方向）に移動可能な台車１０３が設けられ
る。この台車１０３の動力手段は（図示しないが）この
実施例では公知の減速似付のブレーキ付モータであり、
動力伝達手段は（図示しないが）公知のポールナツトと
ねじ棒との係合手段（いわゆるボールスクリュー）であ
る。

また、台車１０３の上部には、前後方向く図におけるＹ
軸方向）に移動可能な第２枠体１０４が設けられる。こ
の枠体１０４の動力手段および動力伝達手段も、図示し
ないが、同様の減速機付のブレーキ付モータおよびボー
ルスクリューである。

前記枠体１０４の前部には、図におけるｅ軸方向に回転
可能なワーク取付具１０５が設けられる。

このワーク取付具１０５の動力手段も、図示しないが、
公知の減速機付のブレーキ付モータである。

前記床板１０１の他方辺端部には、第３枠体１Ｏ６が立
設される。この枠体１０６には、上下方向（図における
Ｚ軸方向）に移動可能な腕１０７が設けられる。この腕
１０７の動力手段および動力伝達手段も、図示しないが
、同様の減速機付のブレーキ付モータおよびボールスク
リューである。

そして、腕１０７の先端部には垂直Ｉｒ′１ＩＩＬまわ
り（図におけるΦ方向）に回転可能なトーチ１０９の取
付具１０８が設けられる。この１−−チ取付真１０８の
動力手段も、図示しないが、公知の減速閥付のブレーキ
付モータである。また、トーチ１０９の取付位Ｕは、該
トーチ１０９の中心縁延長上の溶接点ＷＰが、前記垂直
軸り上に一致するように（３成され、さらにその取付角
は、丈ｂ）する溶接態格（突合わせ溶接あるいはすみ肉
溶接等）や被加工物の形状に応じて最ｊｖに選ばれるも
のとする。

また、前記トーチ１０９には電源装置２００から電流が
与えられる。前記各部の動力手段（減速機付のブレーキ
付モータ）の正転、逆転、移動速度および溶接電流等を
、前記制御箱４００　ａ：ｔよび溶接制御装置３００で
プログラムに従って自動的に制御し、前記溶接点ＷＰが
被加工４７ＩＷ（図示せず）の溶接線に沿うように、か
つ溶接条件の最も良い姿勢で自動溶接ができるように、
２つの取付具１０５および１０８の相互位置を制御する
。そのためのプログラムを作成する目的ないし手動操作
の目的で、リモートコントロール（「リモコン」）パネ
ル５００が設けられる。

なお、この実施例では、トーチ１０９の中心線延長上の
溶接点ＷＰは、垂直軸り上に一致するように栂成してい
るため、取付具１０８のΦ軸方向回転にかかわらず一定
であり、同一溶接点に対するトーチ１０９の姿勢を取付
具１０８の回転（Φ軸方向）によって任意に変えること
ができる。すなわち、この実施例は、５つの自由度を有
りる自動溶接装置である。

第２凶は電極供給部を示す図解図である。なお、この第
２図の例Ｃは、ワークＷは図示のようなずみ自溶接線Ｗ
　Ｌを有するものとする。トーチ１０９は前述のように
トーチ取侶具′１０Ｂによって軸りを中心として旋回自
在に取付けられている。そして、このトーチ１０９には
、消耗電極供給手段２０１からの消耗電極が与えられる
。消耗電極供給手段２０１は、たとえば第１図に示す電
源装置２００に備えられ、消耗電極強制器２０２を含む
。

消耗電極強制器２０２は、たとえば消耗電極案内用可撓
管をループ状に形成したもので、この可撓管の中を通る
消耗電極に対して曲り方向の癖をつけようとするもの℃
゛ある。ただし、この強ｍす器２０２は、たとえば案内
ローラで消耗電極を挾みそれによって直線状に癖付けす
るようなものであってもよい。消耗電（コ供給手段２０
１から供給される消耗電極には、周知の電圧印加手段２
０３からの電圧が印加される。電圧印加手段２０３は、
切換スイッチ２０４によって、溶接用電源２０ｂかある
いは検出用電源としての放電用高圧電［２０６に選択接
続される。溶接用電源２０５は、周知の溶接のための電
源であって、ｔＪｌ、較的低電圧かつ大電流で、放電用
高圧電源２０６は比較的高圧（約１００〜２０００Ｖ）
かつ小゛曙流である。また、溶接用電源２０５はワーク
Ｗと直接に接続され、放電用高圧電源２０６は電流セン
サ２０７を介してワークＷとそれぞれ接続される。電ｍ
ｔ＝ン勺２０７は、トーチ１０９の消耗電極とワークＷ
との間に流れる電流値を検出するものであって、このセ
ンサ２０７における電流値変化に伴なう出力信号は、制
御箱４００に与えられる。さらに、前記切換スイッチ２
０４は、通常はこの第２図に示すように溶接用電源２０
５側に切換えられているが、制御箱４００からの切換指
令に応じて放電用高圧電源２０６に切換えられるように
されている。

第３図および第４図はそれぞれこの発明が適用できるワ
ークＷの形態を示す図解図である。すなわち、第３図は
すみ肉溶接をする場合の例を示し、第４図は開先を有す
る突合わせ溶接をする場合の例を示す。

第５Ａ図ｄ３よび第５Ｂ図はこの発明の一実施例を示す
フロー図である。以下にこの実施例の操作ないし動作に
ついて説明する。

動作に先立って、ティーチングのパターンについて説明
する。

パターント・・このパターンはワークないし母材の精度
はよく出Ｃいるので、ティーチングモードのときだけ溶
接の始点および終点をセンシングする。後はワークを取
替えても同じ位置情報でよい。

パターン２・・・このパターンは母材の精度がパターン
１の４５合よりも悪くセンシング動作もティーチングし
なければならないが、そのずれが平行移動だ（プで済む
ような場合であって、溶接の始点のセンシングだけでよ
い。

パターン３・・・パターン２の場合で溶接線が平行以外
にずれるため、溶接の始点も終点もセンシング動作が必
要である。

まず、制御箱４００内にある図示しないコンピュータを
ティーチングモードとし、かつリモコンパネル５００の
図示しない操作ボタンを操作して、公知のプレイバック
方式で、溶接トーチ１０９をセンシングづ″る近傍（こ
の場合は溶接の始点の近傍）まで手動で移動副葬する。

そして、たとえば制御箱４００に段けられたパターン選
択スイッチによって、ワークが先に述べたパターン１な
いしパターン３のいずれに該当するかを入力する。それ
とともに、ティーチングすさき母材の種類がＡ（たとえ
ば第３図に示すようなすみ肉溶接の場合）ｈｌＢ（たと
えば第４図に示す突合わせ溶接の場合）かを入力する。

そして、センシング指令を与える。

応じて、コンピュータは、パターンが１であるｈ）２で
あるかまたは３であるかを判断する。パターン１であれ
ば、続いて母材の種類はＡであるかＢであるかを判断す
る。パターンの種類が１以外すなわち２および３であれ
ば、そのときの最初の位置情報とじて舶記近傍位置を記
憶させてから母材の種類を判断する。母材の種類がＡで
あれば、続いて、センシングＡのサブルーチンに入り、
母材の種類かＢぐあればセンシングＢのサブルーチンに
入る。　。

ここで第３図および第６図を参照して母材の丘類がＡで
ある場合のセンシング動作について説明する。このルー
チンに入ると、まず、コンピュータにインプットしてあ
ったシステムプログラムによって、切換スイッチ２０４
に対する指令が出力され、それによりスイッチ２０４は
切換ねる。ま１ζ同様にシステムプログラムにより、Ｚ
軸を下げる指令、すなわちトーチ１０９を下降すべき指
令が出力し、トーチ１０９は降下する。そしてトーチ１
０９の電極とワークＷとの間には、電８２０６によって
高圧が印加している故、トーチ１０９の電極先端が点Ｐ
２　（ワークＷと電極先端の距離が最大的２ｍｍ）の位
置で両者間にスパークが飛ぶ。

かくしてセンサ２０７がこの電流を検出し、その信号に
より、そのときの位ＭＰ２の位置情報のうちｚｓを取込
み、この値とこのステップにおける指令情報のうらＺ２
どの差ΔＺをコンピュータが演算する。同時にシステム
プログラムにより、トーチ１０９を成る一定量（１〜２
ｍｌ′ｉｌ）上昇させ、点Ｐ、に至る。

そして、コンピュータはΦ軸の角度がΦ１であることお
よびｘＩとｘ２との差から、次のセンシング方向Ｘ　ａ
３よＵ向き（第３図において右向き）を判定し、その向
きにワークＷを移動させるべき指令が出力され、ワーク
Ｗは右行する。前述と同様にして、電極とワークＷとの
間が接近し、点Ｐ４においてスパークが飛び、そのとき
のト）４のＸ方向位置Ｘ　ｓと指令×２どの差ΔＸを演
算する。

かくしてワークＷを成る一定量だけ戻し、点Ｐ５に至る
。かくしてセンシング完了を判断し、その情報により、
先のスイッチ２０４に対する指令が消去され、スイッチ
２０４は元に戻り、溶接用電源２０５側に切換わる。

さらに、ここで第４図および第７図を参照し−（母材の
□Ｅ　′？Ｊ’ｉがＢ　Ｏ）　ｇ合のセンシング動作に
ついて説明する。

この實脇例は、拓３図および鎮６図の例とは異なり、溶
接線Ｗ　Ｌを構成する２側面のなす角（開先角）が予め
判明していない場合に適用し得るものである。そして、
この実施例のＸ＠方向溶接稼ＷＬは、開先を有する突合
わせ溶接であり、これを下向き溶接線とするものであり
、１・−チ１０９は垂直の姿勢を保つ。まず、切換スイ
ッチ２０４に対する指令が出力され、それによりスイン
′ｙ−２０４は高圧用型！’２０６側に切換わり、トー
チ１０９の電極とワークＷとの間に高電圧が印加される
。そして、Ｚ軸を下げる指令、すなわちトーチ１０９を
下降すべき指令が出力し、トーチ１０９は降下する。そ
シテ、点Ｐ２　（ＸＩ　、Ｙ、、Ｚ２）において、スパ
ークが飛び、センサ２０７からの出力信号がコンピュー
タに入力される。この入力信号によりコンピュータはこ
の点Ｐ２の位置情報（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ２　）を取込み、
成る定められた箇所に記憶する。

次に、センサ指令はセンシング方向−Ｘとなっているか
ら、それによってセンシングの向きを判定し、この第４
図の場合ワークを右行させるための８動指令を出力する
。そして、点Ｐ、（Ｘ２　。

Ｙｌ、Ｚ２）にＪ３いてスパークが飛び、センサ２０７
の信号がコンピュータに入力される。この入力信号によ
りこの点Ｐ、の位置情報を取込み、成る定められた箇所
りこ記憶する。次に先のＸ軸方向の移動と反対向きに一
定量く溶接線ＷＬの大きさにより適宜定める）戻り指令
を出力し、すなわちこの場合ワークＷは若干左行する。

そして点Ｐ４　（Ｘ−ＩＹＩ　、Ｚ２　）に至れば、再
度ＺＩｌ！１１を下げる指令が出力され、トーチ１０９
は下降する。そして点Ｐ５　（Ｘ、、’Ｙ、、Ｚ、）に
おいてＣフサ２０フの信号がコンピュータに入力され、
この点Ｐ５の位置情報を取込み、成る定められた箇所に
２厖づる。

さらにワークＷを左行（先のＸ方向移動と同−向き）さ
せるべき指令が出力され、さらに、Ｐ６（Ｘ　４　、　
Ｙ　＋　、　Ｚ　ｓ　）　ｋ：　８３　イーＣセンＭ２
Ｏ７の信号がコンピュータに人力され、この点Ｐ６の位
置情報を取込み、同様１こして記憶する。

かくしで、センサ２０７の信号の４回の入力による４訳
の泣Ｅ　Ｉｆ？　報の記憶により、センシング完了を判
晶し、点Ｐ２　Ｐ６を結ぶ線と、点Ｐ　−Ｐ　ｉを結ぶ
繰の交点を演算し、点Ｐ７を１？る。そして、点ト）７
より１・−１１０９の狙い位置（通常は点Ｐ７の若干上
方）Ｐ８　（Ｘ＝　ＩＹＩ　、２−　）を演算する。そ
して、第５Ａ図のルーチンに戻る。

このようにして、溶接の始点のセンシングが終了する。

そして、たとえばワークＷの肉厚の不同等の関係から始
点位置を修正する必要があるかどうかを判断する。修正
する必要がなければ上述のセンシングＡまたはセンシン
グＢのルーチンでめた始点位置を記憶する。、よた、修
正の必要があれば、上述のようにしてめた始点の位置情
報にその修正量を加樟して修正し、これを始点位置情報
として記憶させる。これで始点位置のティーチングが終
わる。

続いて、溶接の終点位置のセンシングを行なう５尺であ
るが、このときにも、リモコンパネル５００の操作ボタ
ンを操作して溶接１〜−チを終点近傍まで移動さぜる。

その後、コンピュータはパターンが１，２または３のい
ずれであるかを判ｌ１ｌｉする。

そして、パターン１．２の場合には続いて母材のｔ３類
がＡまたはＢのいずれであるかを判１折する。

パターンが３であれば前記終点近洟位［５を１ステツプ
記憶させた後、に母材の種類をｉ′１」（！７ｉ−ｊる
。そして、母材の種属がＡであれば先に説明したセンシ
ングＡのルーチンによって、ま１ζＩｆｌｖＪの種類が
８であれば上述のセンシングＢのルーチンによって、そ
れぞれ終点位置をセンシングする。その後、修正の有無
を判断し、修正があれはその修正位置を、また修正がな
【プればそのまま終点位置情報として記憶さゼる。この
ようにして、溶接線の始点および終点がレンジングされ
、ティーチングされる。

前述説明において、消耗電極の先端のトーチ１０９に対
りる関係位置は、強制器２０２の作用により、消耗電極
が常に同一の形状でトーチ１０９より突出していること
、およびその突出長さは、溶接終了時において常に同一
であることがら、常に同一関係位置となり、前述センサ
としての作用に支障ないことは理解されるであろう。な
おトーチ１０９にカス（たとえばｃｏ２）を流せは、よ
り安定したセンシンクを行ない得るものである。

儲お、第４図、第７図の実施例によれば、予め定まって
いない形状の開先による溶接線ＷＬであっても、その側
面の交点を演算し、開先形状を判断し、それによって、
最も溶接結果の良好な溶接狙い位置を定め得るものであ
る。またこの実施例は一直線の溶接線Ｖｖ’　Ｌについ
て実行する場合につき述べたが、屈折した溶接線ＷＬで
あっても、その始点、各屈折点、終点にｄ５けるトーチ
１０９の狙い位置を予めすべて演算しておき、その各点
を逐次Ｐ　Ｔ　Ｐ　ｆｔｉ制御により実行せしめればよ
い。

なお１〜−チ゛１０９の電極は消耗電極として説明しＩ
ζが、これをたとえばＴ　Ｉ　Ｇ溶接用トーチのように
非消耗電極の場合でも実施し得ることは明白である。

このように、上述の実施例によればトーチの電極ぞのも
のをセンサとしたので、トーチまわりに特にセンサどし
ての構造物がなく、このため、１・−チの入り込める箇
所はどこでも溶接線の位置を検出し得る。そのため、硯
造が簡甲となるだけでなく、溶接線の形状や大小の如何
を問わずヒンシング可能である。さらに、電極か潤耗電
（（であっても、強制器を備えれば、トーチ本体に苅す
る電極先端の位置は常に一定であり、センシングに支障
ない。まＩζ、検出用電圧を高圧とすれば、ワー電間げ
きはほぼ一定となり、常に正確なセンシングが可能であ
る。

そして、この発明によれば、溶接線のセンシング句作も
ティーチングするようにしたので、ワーク（母材）が変
わっても、自動的に溶接の始点。

終点がセンシングされティーチングされる。そのため、
プレイバック時に従来のようにワークとトーチとの相互
位置を手動制御する面倒がなく７：ｆす、ティーチング
作業時間を短縮しかつ、正確なティーチングが可能とな
るなど、顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背鉛となるかつこの発明を実施して
有効な自動溶接装置の一例を示す全体斜視図である。第
２図は消耗電極供給部について詳細に示す図解図である
。第３図および第４図（：１、それぞれ、溶接すべき母
材の形態の一例を示づ図解図である。第５Ａ図および第
５Ｂ図はこの発明の一実施例を示すフロー図であるっ第
６図はセンシングＡのルーチンを示すフロー図である。 第７図はセンシンクＢのルーチンを示すフロー図である
。 図において、１０５はワーク取付具、１０８は取Ｎ具、
１０９はトーチ、２０′１は消耗電極供給手段、２０２
は消耗電（５強制器、２０３は電圧印加手段、２０４は
切換スイッチ、２０５は溶接用電源、２０６は放電用高
圧電ｍ＜検出用型８）、２０７は電流センサ、Ｗはワー
ク、ｗしは溶接線、Ｗ　Ｐは溶接点を示ず。 めｊＢ図 第１頁の続き ■発明者山本　裕敏 ＠発明者三浦　達也 西宮市田近野町６番１０７号　新明和工業株式会社開発
センター内 西宮市田近野町６番１０７号　新明和工業株式会社開発
センター内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　自動溶接を行なう前に所定の溶接点位置をセン
   シングして、該センシングした溶接点位置をティーチン
   グする自動溶接装置のティーチング装Ｕであって、 電極を有する溶接トーチ（１０９）、 前記溶接トーチを保持する溶接トーチ保持手段（１０Ｂ
   ）、 前記溶接トーチの前記電極に印加する電源を溶接モード
   とセンシンクモードとで切換えるための電源切換手段（
   ２００）、 溶接線を有するワークピースを固定するためのワークピ
   ース取付具（’ｌ　Ｏｂ　）、前記溶接トーチ保持手段
   と前記ワークピース取付具との相互位置関係の調整を可
   能にするため前記溶接トーチ保持手段と前記ワークピー
   ス取付具との少なくとも一方を可動的に支持する支持手
   段（１０１，１０２，１０３，１０４，１０６，１０７
   ）、 前記支持手段に関連して設けられ、前記支持手段の可動
   部分を変位させて前記相互位置関係を変化させるための
   変位機構、 前記溶接トーチの前記電極の通電状態を検出する通電状
   態検出手段（２０７）　、１３よび前記センシングを行
   なうためのセンシング手段（４００）を備え、 前記センシング手段は、 前記溶接線を横切る複数の点位置において前記溶接トー
   チのｆｆ１ｔｌと前記ワークピースとを近接さじるため
   に前記変位機構に移動指令を与える移動指令付与手段と
   、 前記複数の点位置にＪ３いて、前記通電状態検出手段の
   出力に応答して、そのときの前記溶接トーチと前記ワー
   クピースとの相互位置を表わすデータを発生する点位置
   データ発生手段と、前記複数の点位置における前記デー
   タに基づいて、前記所定の溶接点位置を演算する演算手
   段とを含む、自動溶接装置のティーチング装置。
2. （２）　前記電源切換手段は、前記溶接モードのとき比
   較的低電圧かつ大電流の電源を前記溶接トーチの電極に
   印加し、前記センシングモードのとき比較的高電圧かつ
   小電流の電源を前記溶接トーチの電極に印加する手段を
   含む、特許請求の範囲第１項記載の自動溶接装置のティ
   ーチング装置。