JPS6123578A

JPS6123578A - 自動ア−ク溶接におけるワ−クの隙間検出方法

Info

Publication number: JPS6123578A
Application number: JP14511184A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Matsudaira; 松平　康人
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-02-01

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】［産業上の利用分野］本発明は自動アーク溶接におけるワークの隙間検出方法
、特に所定のティーチング溶接ライン上に任意に隙間検
出ティーチングポイントを設定しワークのｒａ間を検出
する方法に関する。

［背景技術］従来より、例えばティーチングプレイバック方式を採用
し、予め所定の溶接ラインをコンピュータ等にティーチ
ングする自動アーク溶接方法が周知であり、この溶接方
法によれば、設定されたティーチング溶接ラインに従っ
てトーチを移動しワークの溶接を自動的に行うことがで
きることから、例えば自動車の溶接工程及びその他の大
量生産ラインにおける溶接に幅広く用いられている。

ところで、このようなティーチング溶接ラインに沿った
アーク溶接を良好に行うためには、溶接の対象となるワ
ークを予め定められた溶接ラインに沿って正確にかつ隙
間なく位置決めすることが必要とされる。

しかし、実際上、ワークそのものの寸法誤差、アーク溶
接時の熱歪み、ワークを位置決めする治具の誤差等に起
因してワーク設置位置の位置ずれ及び隙間が発生するこ
とは避けられず、このようにして発生するワークの位置
ずれ及び隙間等に起因して、溶接位置のずれ及び溶接不
良等の溶接欠陥が発生する。

このようなワークの溶接位置ずれを検出しその位置ずれ
を補正する方法として、例えば従来よりウイビング法、
レーザ光を用いる方法、及びその他の方法が開発実用化
されており、この結果ワークの位置ずれに起因する溶接
欠陥の発生は有効に防止されている。

しかし、従来のワークの隙間を有効に検出する手段は何
ら開発されておらず、そのためワークの隙間の発生に起
因する溶・接不良を未然に防止することができず、その
有効な対策が望まれていた。

［発明の目的コ本発明はこのような従来の課題に鑑み為されたものであ
り、その目的は、ワークの隙間の発生を正確に検出し、
ワークのＨ間に起囚茎る溶接不良の発生を未然に防止す
ることが可能な自動アーク　　　　　（溶接におけるワ
ークの隙間検出方法を提供することにある。

Ｆ発明の構成］前記目的を達成するため、本発明の方法は、予めプログ
ラムされた所定のティーチング溶接ラインに従って溶接
ワイヤを移動しワークの溶接を行う消耗電極式自動アー
ク溶接方法において、前記ティーチング溶接ラインの任
意位置に予め隙間検出ティーチングポイントを設定して
おき、該ティーチングボインにおいてアーク溶接を一時
的に停止し、更に溶接ワイヤの移動を一時的に停止し、
その後溶接ワイヤをティーチングポイントに向は送給し
、該溶接ワイヤの送給量に基づきティーチングポイント
にお番ノるワークの隙間を検出することを特徴と覆る。

［実施例］次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明づる。

第２図には本実施例において用いられる自動アーク溶接
装置が示されており、実施例の装置は、先端から溶接ワ
イヤ１０が送られるトーチ１２を有し、該トーチ１２を
溶接ロボット１４のアームム１６に取付けて、三次元的
に移動し、ワーク１８のアーク溶接を行っている。

このアーク溶接は、ワーク１８を治具２０を用いて予め
定められた所定の溶接ラインに沿って位置決めし、その
後湾接電８２２からワーク１８と溶接ワイヤ１０の間に
それぞれ所定の溶接電圧を印加し、トーチ１２とともに
溶接ワイヤ１０を予め定められた所定の溶接ラインに沿
って移動す、ることにより進められる。

このようにしてアーク溶接を行うと、溶接ワイヤ１０の
先端は順次消耗してい（ためその消耗量に対応した長さ
の溶接ワイヤ１０を順次補給する必要がある。このため
、実施例の装置においては、溶接ワイヤ１０が予め所定
量ドラム２４に巻装されており、このようにして巻装さ
れた溶接ワイヤ１０がワイヤ送給モータ２６により消耗
量に応じて順次トーチ１２に向は連続的に供給される。

更に、本実施例の装置においては、ガスシールド用ボン
ベ２８内に封入されたシールドガスがトーチ１２を介し
て溶接ワイヤ１０の先端方向に向【ノ吹出され、ワーク
１８の溶接を良好なものとしている。

そして、本実施例の装置は、前記アーク溶接に先立って
ワーク１８の溶接ラインがロボット制御盤３０内のメモ
リに予めティーチングされる。そして、ロボット制御盤
３０は、冶具２０によりワーク１８が設冒される毎に、
溶接ロボット１４等を制御し前記ティーチング溶接ライ
ンに沿って該ワーク１８の溶接を行う。

従って、実施例の装置においては、ワーク１８、例えば
順次搬送されてくる自動車部品等をティーチング溶接ラ
インに沿って正確に行うことが可能になる。

ここにおいて、第３Ａ図には２つのワーク１８ａ、１８
ｂが治具２０により隙間なく位置決めされた場合が示さ
れており、第３Ｂ図には２つのワーク１８ａ、１８ｂが
両者の間に所定の隙間１００が存在する状態で位置決め
された状態が示されている。

ここにおいて、第３Ａ図に示すごとく、両ワーク１８ａ
、１８ｂが何ら隙間のない状態で正確に位置決めされて
いる場合には、第４Ａ図に示すごとく、溶接ワイヤ１０
の先端により両ワーク１８ａ、１８ｂにまたがって溶接
部３２が形成され、両ワーク１８ａ、１８ｂは互いに確
実に溶接されることになる。

しかし、第３Ｂ図に示すごとく、両ワーク１８ａ、１８
ｂの間に隙間１００が存在する場合には、トーチ１２を
ティーチング溶接ライン２００に沿って移動するのみで
は、第４Ｂ図に示すごとく、そのＩＩＩ間１００位置に
おいていずれか一方のワークのみが溶接されるのみで、
その溶接部３２により両ワーク１８ａ、１８ｂが良好に
溶接されずまた仮に両ワーク１８ａ、１８ｂが溶接され
たとしても十分な溶接強度が得られず、溶接欠陥が発生
するという問題がある。　　　　　　　　　　　　（本
発明の特徴事項は、このような両ワークＬ８ａ、１８ｂ
の間に発生する隙間１００を正確に検出し、ワーク１８
ａ、１８ｂの溶接欠陥の発生を未然に防止することを可
能としたことにある。

このため、本発明の方法は、ティーチング溶接ライン２
００の任意位置に予め隙間検出ティーチングポイントを
設定しておき、該ティーチングポイントにおいて次のよ
うな隙間検出動作を行う。

すなわち、ティーチング溶接ライン２００に沿って行わ
れるアーク溶接が、隙間検出ティーチングポイントに到
達すると、アーク溶接及び溶接ワイヤ１２の移動を一時
的に停止し、溶接ワイヤ１０を該ティーチングポイント
に向は送給する。そして、溶接ワイヤ１０の送給量に基
づき該ティーチングポイントに１１５けるワーク１８の
隙間１００の有無を検出する。

実施例においては、第３図に示すごとく、ティーチング
溶接ライン２００上に、所定間隔をおいて複数のティー
チングポイントＡ、Ｂ、Ｃ・・・を設定しており、アー
ク溶接が各ティーチングポイントＡ、Ｂ、Ｃ・・・に到
達する毎に前述した隙間検出動作を繰返して行っている
。

実施例において、溶接ワイヤ１０によるワーク１８の溶
接は、第４図に示すごとく、一方のアーク１８ａに対し
４５°の角度を持って行われている。このため、各ティ
ーチングポイントにおいてそのまま溶接ワイヤ１０を送
給してもその先端は該ワーク１８ａに衝突し隙間１００
が存在していてもこれを円滑に検出することは難しい。

このため、実施例においては、アーク溶接が各ティーチ
ングポイントＡ、Ｂ、Ｃ・・・に到達する毎に、第１図
に示すごとく、溶接ワイヤ１０のワーク１８ａに対する
角度αを、溶接ワイヤ１０の先端がワークの隙間１００
の存在する方向に対向するように傾け、その後溶接ワイ
ヤ１０の送給動作を開始する。

この傾き角αは、溶接の対象となるワーク１８の種類に
よって異なるが、一般にＯ°〜１０’の範囲において設
定することが好ましい。

このようにして各ティーチングポイントＡ、Ｂ。

Ｃ・・・において、隙間検出動作を行うと、両ワーク間
に隙間１００が存在しない場合には、第１Ａ図に示すご
とく、溶接ワイヤ１０の先端がワーク１８ａ、１８ｂに
衝突し、それ以上溶接ワイヤ１０の送給を行うことがで
きなくなる。

これに対し、両ワーク１８８．１８．ｂ間に隙間１００
が存在する場合には、溶接ワイヤ１０は何らその先端が
ワーク１８ａ、１８ｂに衝突して停止することなく隙間
１００を介して送給され続ける。

従って、間隙１００の有無によりワイヤ送給量は異なり
、このワイヤ送給量を検出することにより、各ワーク１
８ａ、１８ｂに隙間１００が存在するか否かを正確に検
出することができる。

このようにして隙間検出動作が終了すると、溶接ワイヤ
１０は溶接開始に最適な長さまでワイヤ送給モータ２６
により巻き戻され、その後第４図に示すごとく、溶接ワ
イヤ１０の角度を一方のワーク１８ａに対し４５°の角
度まで傾け、次のティーチングポイントまでの溶接開始
準備を行う。

そして、前述した一連の隙間検出動作を行った結果、当
該ティーチングポイントにおいてワーク１８ａ、１８ｂ
ｌｌｌに隙間１００が存在しなかったと判断された場合
には、第３Ａ図に示すごとく次の隙間検出ティーチング
ポイントまでアーク溶接をティーチング溶接ライン２０
０に従ってに行い、その後同様にして隙間検出を行う。

また、前述した。一連の隙間検出動作を行った結果、該
ティーチングポイントにおいて隙間１００が存在すると
判断された場合には、第３Ｂ図に示すごとく、次のティ
ーチングポイントまでの溶接をティーチング溶接ライン
２００に対し溶接ワイヤ１０を所定の振幅で直交方向に
ウイビングを行いながらその溶接を行う。このようなウ
イビング溶接により、両アーク１８ａ、１８ｂ間に隙間
１００が存在していてもその溶接を両ワーク１８ａ、１
８ｂにまたがって行うことが可能となり、このため隙間
１００の存在に関わりなく両ワーク１８ａ、１８ｂを確
実に溶接することが可能となる。

Ｚ　（７）　Ｊ″う１・本発明ゝ１７１予め設定′８４
ゞ　　　　）ティーチング溶接ライン２００に沿ってワ
ーク　　　　　：１８の溶接を行うに当たり、ワーク１
８　ａ、、　１８　ｂ−問に発生ずる隙間１００を確実
に検出し、その隙間１００の有無に対応して最適な溶接
動作を行うことが可能となるため、隙間１００の存在に
起因するワーク１８の溶接欠陥の発生を未然に防止し確
実な溶接を行うことが可能となる。

なお、本発明の方法によれば、アーク１８ａ。

１８ｂ間に存在づる隙間１００が溶接ワイヤ１０の直径
以下である場合には、その隙間１００を溶接ワイヤ１０
が通過づることができないためこれを検出することはで
きないが、このような程度の隙間１００が存在してもワ
ーク１８の溶接品質はほとんど影響を受【プないため何
ら問題はない。

また、前記実施例においては、ティーチングポイントＡ
、Ｂ、’Ｃ・・・における隙間検出を行った結果、その
ティーヂングポイントＡ、Ｂ、Ｃ用に隙間１００が存在
することが検出された場合には、つぎのティーチングポ
イントまでライピングを行いながらその溶接を行う場合
を例にとり説明したが、これ以外にも他の溶接動作を行
うことも可能であり、例えば、このような隙間１００が
検出された場合には、何らかの警報信号を出力しその溶
接を該ティーチングポイント位１にて中断することも可
能である。

第５図には、前述したワークの隙間検出を行う隙間検出
回路の好適な実施例が示されている。

実施例の装置は、前述した一連の間隙検出動作が予めプ
ログラミングされた制御回路３４を含み、該制御回路３
４は、第２図に示すロボット制御盤３０内に設けられて
いる。

そして、この制御回路３４から、第２図に示す溶接ロボ
ット１４に設けられたトーチ角度設定用サーボモータ３
６に向は制御信号が出力され、アーム１６の先端に設け
られたトーチ１２の角度、すなわちトーチ１２のワーク
１８ａに対丈る角度αが任意の値に制御される。

また、実施例において、ワイヤ送給モータ２６はリレー
回路３８を介して溶接電源２２の所定出力端子に接続さ
れ、制御回路３４は、リレー回路３８を制御することに
よりワイヤ送給モータ２６を正転、逆転、停止の各状態
に制御する。

また、溶接ワイヤ１０の送給経路にはタコジェネレータ
４０が設けられ、ワイヤの送給方向及び速度に応じた電
圧を出力し、検出回路４２はこのようにしてタコジェネ
レータ４０から出力される電気信号に基づきワイヤの送
給速度及び方向を検出し、その検出信号を制御回路３４
に入力している。

第６図には第５図に示す装置の隙間検出動作を示すタイ
ミングチャートが示されている。

まず、実施例の装置においては、予めプログラムされた
所定のティーチング溶接ライン２００に従ってトーチ１
２）すなわち溶接ワイヤ１０が移動され、ワーク１８の
溶接が行われる。そして、この溶接が予め設定された隙
間検出ティーチングポイント、例えばＢ点に達すると、
制御回路３４から溶接型＃ｉ２２に向はアークオフ指令
ａ、が出力されるとともに、モータ３６に向はトーチ回
転指令すが出力される。

これにより、アーク溶接がティーチングポイント８点に
到達すると同時に、溶接１！１ｆｉｌ１２２から溶接ワ
イヤ１０とワーク１８との間に印加される溶接電圧がオ
フされ溶接が停止されるとともに、トーチ１２の移動、
すなわち溶接ワイヤ１０の移動が一時的に停止され、そ
の後モータ３６により、トーチ１２が傾き角９を４５°
から０〜１０°となるまで回転され、該トーチ１２に取
付けられた溶接ワイヤ１０の先端を隙間１００方向に向
は対向させる。これにより、後に続く一連の隙間検出動
作の準備を終了する。

このようにして、一連の隙間検出動作の準備がンｆ′り
ると、制御回路３４はリレー回路３８に向は溶接ワイヤ
送給指令Ｃを出力し、これによりワイヤ送給モータ２６
は正転し溶接ワイヤ１０をティーチングポイントＢに向
（プ送給を開始する。

この際、溶接ワイヤ１０の送給量は、溶接がオフされる
際の溶接ワイヤ燃え上がり聞以上の値に設定すればよい
。なお、溶接ワイヤ送給」は必要以上に長いと、ティー
チングポイントに隙間１００が存在しなかった場合に溶
接ワイヤ１０の　　　　　　ｊ先端がワーク１８と衝突
し、該溶接ワイヤ１０がワイヤ送給系内で座屈する恐れ
があるので、これらの点を考慮して、実施例においては
、溶接ワイヤ送給量距離をワイヤ送給速度（ワイヤ送給
モータの回転速度）×ワイヤ送給時間をもって５〜１０
ｍｍの値に設定している。

このようにして、ティーチングポイントＢに向は溶接ワ
イヤ１０の送給を開始すると、第１Ａ図に示すごとくテ
ィーチングポイントＢに隙間１００が存在しない場合に
は、溶接ワイヤ１００の先・端はティーチングポイント
Ｂに衝突しその送給が停止するが、第１Ｂ図に示すごと
くティーチングポイントＢに隙間１００が存在する場合
には該隙間１００を介して溶接ワイヤ１０は更に奥へと
送給される。

従って、この溶接ワイヤ１０の送給量を検出することに
より、ティーヂングボインｈ　Ｂにおける隙間１００の
有無を正確に検出することができる。

実施例において、このようなワイヤ送給量の検出は、タ
コジェネレータ４０の出力信号ｄに基づき行われおり、
ティーチングポイントＢに隙間１００が存在しない場合
には、タコジェネレータ４０の出力は第６図中において
信号ｄ１で示すごとく極めて短時間しか出力されないが
、ティーチングポイントＢに隙間１００が存在すると、
溶接ワイヤ１００は送給され続けるため、タコジェネレ
ータ４０の出力は第６図中おいて体号ｄ２に示すごとく
比較的長時間出力されことになる。

本実施例において、検出回路４２は、このようにしてタ
コジェネレータ４０から出力される検出信号ｄに基づき
ティーチングポイントＢにおける隙間１００の有無を検
出している。

例えば溶接ワイヤ１０の送給速度を１００ｍｍ／ｓｅｃ
に設定した場合には、溶接ワイヤ１０は送給開始時点か
らワーク１８に達瓦るまで遅くとも０１秒程度あればよ
い。このため、検出回路４２は、溶接ワイヤ送給開始時
点から０．１秒到達後タコジェネレータ４０から信号が
出力されているか否かを検出し、この検出結果に基づき
ティーチングポイントＢにおける隙間１００の有無を判
別している。孟して、隙間１００が存在すると判断した
場合には、制御回路３４に向は間隙検出信号ｅを出力す
る。

このようにして、隙間１００の有無が検出されると、制
御回路３４はリレー回路３８に向はモータ逆転指令を出
力し、これにより溶接ワイヤ１０の先端が溶接開始位置
まで復帰するようワイヤ送給モータ２６が逆転制御され
る。そして、このワイヤ送給モータ２６の逆転制御が終
了した後、制御回路３４は更にトーチ復帰指令ｆを出力
し、これによりモータ３６が駆動、されトーチ１２の角
度αをワーク１８ａに対し４５°まで復帰させる。

このようにして、一連の動作が終了すると、制御回路３
４は、ティーチングポイントの確認を行い、これに続い
て、溶接電源２２に溶接再開指令ｇを出力し、次のティ
ーチングポイントＣまでティーチング溶接ライン２００
に沿ったアーク溶接を再開する。

ここにおいて、前記の隙間検出の結果、ティーチングポ
イントＢに隙間１００が存在しない場合には、次のティ
ーチングポイントＣまでのアーク溶接をティーチング溶
接ライン２００に泊って吟線的に行い、ティーチングポ
イントＣに到達した際前述と同様な隙間検出を行う。

また、前述した隙間検出の結果、ティーチングポイント
Ｂに隙間１００が検出された場合には、制御回路３４は
この検出信号を制御盤３０内の所定の制御装置に供給し
、ティーチングポイントＢから次のティーチングポイン
トＣまで、溶接ライン２００に沿って隙間１００に対す
る余裕度の高いウイビング溶接を実行する。

このようにして実施例の装置は、各ティーチングポイン
トＡ、Ｂ、Ｃ・・・において前記一連の隙間検出を繰り
かえして行い、この検出結果に応じた最適なアーク溶接
を行うため、隙間１００の存在の有無に関わりなくアー
ク溶接を確実行うことが可能となる。

なお、前記実施例においては、ティーチングポイントに
おける溶接ワイヤ１０の送給量検出手段としてタコジェ
ネレータ４０を用いた場合を例に　　　　　（とり説明
したが、本発明はこれに限らず、溶接ワイヤ１０の送給
量をワイヤ送給モータ２６のアーマヂャ電流として測定
することにより、又はワイヤ送給モータ２６の回転数を
測定することにより検出することも可能であり、この検
出結果に基づき溶接ワイヤ１０の送給量を測定し、隙間
１００の有無を判別することも可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、予めプログラム
された所定のティーチング溶接ラインに従って溶接ワイ
ヤを移動しワークの溶接を行うに際し、溶接ラインに存
在するワークの隙間を正確に検出することができ、この
結果、隙間の存在に起因するワークの溶接欠陥の発生を
未然に防止し溶接を確実に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動アーク溶接におけるワークの
隙間検出方法の好適な実施例を示す説明図、第２図は本実施例に用いられるアーク溶接装置の説明図
、第３図は本発明の方法を用いて行われるアーク溶接の説
明図、第４図は隙間１００の存在する場合としない場合におけ
る溶接状態の説明図、第５図は本発明の方法を用いて隙間検出を行う回路のブ
ロック図、第６図は第５図に示す回路のタイミングチャート図であ
る。１０　・・・　溶接ワイヤ１２　・・・　トーチ１８　・・・　ワーク１００　・・・　隙間２００　　・・・　溶接ラインＡ、Ｂ、Ｃ・・・　ティーチングポイント。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予めプログラムされた所定のティーチング溶接ラ
インに従つて溶接ワイヤを移動しワークの溶接を行う消
耗電極式自動アーク溶接方法において、前記ティーチング溶接ラインの任意位置に予め隙間検出
ティーチングポイントを設定しておき、該ティーチング
ポインにおいてアーク溶接を一時的に停止し、更に溶接
ワイヤの移動を一時的に停止し、その後溶接ワイヤをテ
ィーチングポイントに向け送給し、該溶接ワイヤの送給
量に基づきティーチングポイントにおけるワークの隙間
を検出することを特徴とする自動アーク溶接におけるワ
ークの隙間検出方法。
（２）特許請求の範囲（１）記載の方法において、アー
ク溶接がティーチングポイントまで到達した際、溶接ワ
イヤの移動を一時的に停止し、溶接ワイヤのワークに対
する角度を溶接ワイヤの先端がワークの隙間方向に対向
するよう傾け、その後溶接ワイヤの送給を開始すること
を特徴とする自動アーク溶接におけるワークの隙間検出
方法。
（３）特許請求の範囲（１）、（２）のいずれかに記載
の方法において、ティーチングポイントはティーチング
溶接ラインに所定間隔をおいて複数個設定することを特
徴とする自動アーク溶接におけるワークの隙間検出方法
。
（４）特許請求の範囲（１）〜（３）のいずれかに記載
の方法において、いずれかのティーチングポイントにお
いてワークの隙間が検出された際、次のティーチングポ
イントまで溶接ワイヤをウイビングしてワークの溶接を
行うことを特徴とする自動アーク溶接におけるワークの
隙間検出方法。