JPS6213270A - 多層盛溶接方法 - 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】 （産業上の利用分″＃） 本発明は、少くともＩＮ１目につき溶接トーチを所定揺
動パターンで開先幅方向に揺動させながらアーク溶接を
行う多ｌｔ１盛溶接方法に関する。

（従来技術） 従来、前述アーク溶接において、溶接トーチの揺動中に
溶接電流信号の変化に基づき溶接トーチの位置ずれを検
出し、この位置ずれを修正することにより溶接トーチを
溶接線に追従させるようにした溶接方法（以下、「アー
クセンサー」と呼称）がある。

しかしながら、多ｌ−盛溶接において、１）−目には前
述アークセンナ−が利用できるが、２層目以降には溶接
ビードの影響を受けるため、このアークセンサーは利用
できず、正確な１枚いができない。

この欠点を解消しようとする試みの１つとして。

特開昭５８−１８８５７２号公報に開示されているよう
な溶接方法がある。この溶接方法の場会、Ｉ　ＩＮＦ目
の溶接時には各教示点において実際に溶接トーチが通過
した座標を記憶手段に記憶しておき、２Ｊ−目以降の溶
接時には各教示点において上記記憶された実測座標に所
定のシフト黛を加えた座標について適宜な線により補則
してだ接パスを決定するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 前述特開昭５８−１８８５７２号に開示されている溶接
方法の場合、２層目以降では教示点のみしか１層目のア
ークセンサーの結果を反映できない。従って、教示点間
が長い場合は、その間のアークセンサーによる累積補正
は太き（なり、２ＮＪ目以降の各教示点における位ｔｌ
修正が急激でビード形状が歪む。

（問題点の解決手段とその作用） 本発明による多響盛溶接方法は、ＩＩ−目Ｉａ接時には
揺動パターン実行毎に浴接トーチの位置ずれを検出し、
該検出量で溶接トーチの現在点を修正し、揺動パターン
の所定回数毎にそれまでの累積検出量を記憶手段に記憶
しておき、２層目以降の各層溶接時には溶接トーチが前
記所定回数に相当する溶接線方向距離移動する毎に前記
記憶手段から嗣記累積検出破を読み出し、該累積検出量
で溶接トーチの現在点を修正するごとくしたことを特徴
とする。従って、ティーチング時に必要な付加的な操作
としては、前記揺動パターンの所定回数ＮＴを設定する
ことである。このＮ７は、小さければ小さいほど２層目
以降の溶接パスの追従性がよ（なるが、予〜Ｕされるワ
ークの個体差、ワーク取付誤差、熱歪による位置ずれ量
と記憶手段のメモリ容端との兼ね合いで最適値を決定す
る。

（実施例） 以−ド、図面に示す実施例に基づき詳述する。

１は本発明を実施する上で採用した直角座標（Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚｌｌｌｌｍ）形溶擾ロボットで、端末に構成した
垂直軸２の下端に該垂直１ｄ１２まわり（矢印α）に旋
回ａＪ能に第１腕３を取付け、該第１脚３の先端には斜
軸線４まわり（矢印β）に旋回可能に第２腕５を取付け
である。さらに、前記第２腕５の先端にはエンドエフェ
クタとしてのａＳ　トーチ６（この実施例ではＭＩＧ溶
接トーチ）を取前している。前記垂直軸２の中心軸線２
ａ、ポ斗軸線４゜およびトーチ６の中心軸線６ａは一点
Ｐにおいて交差するようにｔｆｌ成し、該点Ｐをトーチ
６から突出する電極７先端の溶接作動点に一致させる。

かくして、αおよびβ方向への回転角を制御することに
より、トーチ６の垂直軸２に対する姿勢角θおよび旋回
角Ｆ（いわゆるオイラ角）を点Ｐを固定して制御角を泪
となっている。

８は溶接電源装置、９は溶接電源値Ｍ８に付設した電極
供給装置で、図示しないが送りローラを回転して前記電
極７をトーチ６に送給するものであり、前記溶接電源装
置！１８は電極７とワークＷ間に溶接用電源１０および
電流検出器１）を直列に接続するように溝成しである。

１２は溶接ロボット１全体を総合的に制御する制御手段
としての公知のコンピュータである。コンピュータ１２
には％ＣＦ’Ｕおよびメモリを含み、コンピュータ１２
のパスラインＢには前記ｔｉｌｔｍ　１０および電流検
出器１）がＷ！続しである。

パスラインＢにはさらにロボット１のｘ６のサーボ系Ｓ
Ｘが接続してあり、このサーボ系Ｓ　Ｘ　（Ｉ　Ｘ軸の
切刃ＭＸ、並びにその位置情報を出力するエンコーダＥ
Ｘを含んでいる。同様にしてパスラインＢには同様に構
成したＹＩ４１のサーボ系ｓｙ、ｚ軸のサーボ系ＳＺ、
α輪のサーボ系Ｓαおよびβ軸のサーボ系ＳβをＦｆｋ
　ｈｔしである。

１３は遠隔操作盤であり、トーチ６を手動で移動させる
ためのマニュアル操作スナップスイッチ群ＳＷ、溶接待
以外の速度を指令するための速度指令ロータリスイッチ
ＳＶ、３種傾のモード（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Ａ）に切換えるためのモ
ード切換スイッチＳ？ｖ１゜テンキーＴＫ、テンキーＴ
Ｋの操ｒ１により盪述の各切換位置で種々の条件を設定
するための条件設定用切換スイッチＳＥ、４びに各モー
ドにおいて動作を開始したりティーチング８容をメモリ
に取込−む際に使用するスタートスイッチＳＴＡ等を備
えている。

前記切換スイッチＳＥは以Ｆに示す７つの切侠位！！　
ＳＥＩ　−ＳＥｙを有する。

（１）切換位１ｉ１ｓＥ、・・・直＠補間ＩＬ」２内袖
間［Ｃ」、アークセンシングｒＡ、Ｊの３つの表示ラン
プを備え。

それぞれテンキーＴＫのキ一番号「１」〜「−３」を押
すことにより谷表示ランプを点灯させて選択することが
できる。

（２）切換位置ＳＥ、・・・ｔ！ｇ接条件番号Ｗ隘の表
示部を有し、コンピュータ１２のメモリには予め陽ごと
に溶接電圧Ｅ、溶接電流１．および溶接速度Ｉ／ｗをセ
ットとして記憶されており、所望のセットに対応するテ
ンキーＴＫのキ一番号を押すことにより呼び出せるよう
になっている。

（３）切換位ｔｔｌｓＥｓ・・・ファンクション番号Ｆ
Ｎｕの表示部を有し、本実施例ではテンキーＴＫのキ一
番号「７」の操作により、溶接トーチ６の現任位ｄは移
動位置の教示点ではなくダミ一点であることを教示する
。

（４）切換位置ＳＥ、・・・補正方式ｊｌ号Ａ　Ｉ−Ｔ
　ＸＮａの表示部を有し、本実施例では、ｔン千−ＴＫ
のキ一番号ｒｏｌｌ。

ｒ０２Ｊ、　ｒ０３Ｊの押動により、それぞれ第２図（
ａ）。

（ｂ）、（ｅ）に示すように下回隅肉、水平隅肉、し形
開先の各溶接継手形状を選択するようになっている。

（５）切換位置ＳＥＳ・・・パターン表示部を仔し、本
実施例では４桁の数字でＪ溺動パターンを設定するよう
になっている。例えば、４〜１好す目にはそれぞれ。

揺動パターンの振幅ｍ　（ｔｌＦ４先櫂方向の移動距農
）。

高さｈ（第２図（ａ）・（ｂ）・（Ｃ）で示すようにド
同隅肉およびし形開先では溶接線から佃動面までの距離
であり、水平隅肉では＋１）１長である）、ピッチＰＣ
（第３図に示すように揺動パターンの半周期におけるｌ
容接線の延びる方向への移動距庸）。

きざみ数ｎ（揺動パターンの半周期における移動分、１
ｉｌＩ数でこれにより周波数が決定）の谷メニュ一番号
を設定するようになっている。

（６）切換位ｔａ　Ｓ　Ｅａ・・・タイマー表示部を有
し、揺動のに・右端での停止時間をメニュ一番号で設定
できるようになっている。

（７）切換位置ＳＥｙ・・・パターン回収表示部を有し
、１）ｍ！’ＩＬＩのアークセンサーにより検出される
累偵検出噴を揺動パターンの何回＜Ｎｒ＞ｉＡごとにメ
モリに取り込むかをキ一番号で設定できるようになって
いる。

分、ワークＷは第１図に示すように、＝ｔｔｉい水平部
材Ｗ１の上面に１枚の垂直部材Ｗ２を１反付けしてあり
、これらの部材Ｗ１・Ｗ２　で形成されるｊげ角隅部を
一端から他端まで３１−の多層盛で連続溶接せんとする
ものである。

以下オペレータのティーチング操作、およびこれに伴い
コンピュータ１２が実行する処理につき説明する、 （ＴＩ）スイッチＳＭの操作によりマニュアルモードＭ
を選択する。そしてスイッチＳＷの操作によりトーチ６
を前記直角１山部の一端に近い任意の地へＰに位置決め
する。次に切換スイッチＳＥを切換位ｆｔ１ｓＥ＋に切
換え、テンキーＴＫの４ｆ’Ｆにより直（（Ａｄ、ｌ（
ｌ　ｒＬＪを設定し、スイッチＳＴＡを操作すれば、コ
ンピュータ１２は点Ｐ０の位置情報（Ｘ、。

ＹＯ、Ｚｌｌ　、θ。、す３よび’ｉ’ｏ　）と直線補
間ｒＬＪを最初のステップとして取り込む。

（Ｔ２）スイッチＳＷの操１乍によりトーチ６を１層目
Ｌ１の溶接開’ａｒＨＰ＋に浴接に適した姿勢に位置決
めする。

次いで切換スイッチＳＥの切換位置はそのままでテンキ
ーＴＫの操作によりアークセンシング「Ａ、」を設定し
、スイッチＳＴＡを操ｌ／「すれば、コンピュータ１２
は点Ｐ、の位置情報とアークセンシング「八、」を次の
ステップとして取り込む。

（Ｔ３）スイッチＳＷの操作により　トーチ６を部材Ｗ
１・Ｗ２で囲まれた座標象限内の任意の点Ｐ２ダミ一点
と呼称）に位置決めする。

伏いて切換スイッチＳＥのｔＪＪ＃！ｉ１．位（ｊｌ　
ＳＥｒ　、　　ＳＥｓ　。

ＳＥ、においてテンキーＴＫのｍｔ’ｌ’によりそれぞ
れｒ　Ａ、　Ｊ　、　ｒ’７Ｊ　、　ｒ０２Ｊを設定す
る。このうち　Ｆ血「７」ハタミ一点（７）　指７ｉ　
テあり、ＡＵＸＮａ　ｒ０２Ｊは溶接継手形状として水
平隅肉の指定である（第２図番１ｊｉ　）。さらに切換
スイッチＳＨの切換位ｔｒｉｓＥｓでは、テンキーＴＫ
により既述の揺動パターンを構成する振幅ｍ、詩さり、
ピッチＰＣ９きざみ数ｎを４桁のメニュー数値で設定す
る。その後、スイッチＳＴＡを操作すれば、コンピュー
タ１２はダミ一点Ｐ、の位１）１）１ｆ報、アークセン
シング「Ａ、　ｊ　。

Ｆｍｒ７」、　ＡＵＸＮａ　ｒｏ２Ｊ、　　並びに揺動
パターンの情報を次のステップとして取り込む。

（Ｔ４）スイッチｓｗの操作によりトーチ６を１７＋Ｊ
目Ｌ１の溶接終了点Ｐｉ　（図示せず）に溶接に逸した
姿勢で位置決めする。次いで切換スイッチＳＥの切換位
ｉｔ　ＳＥ＋　、　ＳＥｓ　、　ＳＦ３　、　ＳＥｓ　
、　ＳＥｙにおいてテンキーＴＫの操作によりそれぞれ
ＦＡＳＪ、　ｒｏｌＪ。

ｒｌＯＪ、　　ｒｌＪ、　　ｒ３ｊ　　を設定する。こ
の中で、Ｗ嵐「Ｏｌ」は溶接開始点Ｐ１から溶接終了点
Ｐ、までの溶接条件（ｆ７Ｉ接電圧、Ｉ８接電流専）と
して最適の条件を備えたメニュ一番号である。またＡＵ
Ｘ［’＆Ｌ「１０」は予め別のワークで得られた揺動パ
ターンのデータで位置補正することを意味する。タイマ
ー「１」はｇｊ動の左・右端で浴接１・−チロを一時停
とさせるのに適したメニュ一番号を指定している。ざら
にＮ？「３」はアークセンサーにより検出する累積検出
ｋｔをパターンの３回目終了ごとにメモリに取り込むこ
とを意味する。これでスイッチＳＴＡを操作すれば、コ
ンピュータ１２は溶接路Ｔ点ｐｓの位置情報、アークセ
ンシングｒ　Ａ、　Ｊ　。

ＷＮｔｔ　ｒｏＩＪ　、　ＡＵＸＮｈ　ｒｌＯＪ　、　
９イマ−「１」、ＮＴ「３」を次のステップとして取り
込む。

（Ｔ５）スイッチＳＷの操作によりトーチ６を前Ｊｄ溶
接終了点Ｐ１から１ｆｉｌｉ的に移行できる任意の退避
点Ｐ、に位置決めする。そして切換スイッチＳＥを切換
位ｆｉｓＥ１に切換え、テンキーＴＫの操作により直線
補間「Ｌ」を設定し、スイッチＳＴＡを操作すれば、コ
ンピュータ１２は点Ｐ４の位ｒＩｉ１’＃　慢と直線捕
間ｒＬＪ”ａ−次のステップとして取り込む。

以上、１！鍔目Ｌ１　のティーチングについて説明した
が、２層目Ｌ２および３層目Ｌ３についても同様にティ
ーチングする。１層目Ｌｌと異る点についてのみ説明す
ると、（Ｔ２）において、２層目Ｌ２と３層目Ｌ３の７
！８ｆｉ！開始点Ｐｓ、Ｐｖの位置情報のみでアークセ
ンシング「Ａ、」は選択から外す０（Ｔ３）において、
アークセンシング「Ａ、」ヲ’Ａし、（Ｔ４）において
は２Ｍ目Ｌ２と３１−目Ｌ３の溶接終了点Ｐａ　、　Ｐ
＊　（いずれも図示せず）の位置情報を教示し、アーク
センシングｒＡ、　Ｊ　、　ＡＵＸ　Ｎ１）ｒｌ　ＯＪ
　、　Ｎｔ　ｒ３ｊを外す代りに、例えばＡＵＸ嵐「１
）」を選択する。

このＡＵＸＮｌｌｒｌｌＪは、１ｍ目Ｌ１でティーチン
グされたパターン回数Ｎ７目ごとにメモリに記憶されて
いる累積検出量を読み出し、この累積構出量で位ａｄｓ
正することを意味する。

以上でティーチング作業を終える。そして自動溶接に移
る場合、先ずスイッチＳＭをオートモードＡとし、スイ
ッチＳＴＡを操作すれば、　前述ティーチングによって
ｎ″成されたプログラムが連続して実行される。このと
きコンピュータ１２が実行する処理の流れを第４図のフ
ローチャートに示す。

溶接ロボットエはコンピュータ１２からの指令出力に基
づき以下の動作を行う。先ずトーチ６を点Ｐ０に位置決
めし、該トーチ６は直線補間で１）付目Ｌ１の溶ｆｆｌ
開恰点Ｐ、に同って移動する。トーチ６は点Ｐ、に達す
ると、処理ＰＲ６によりアークウィービングを開始し、
溶接条件ＷＮｈｒ０１Ｊに基づき溶接終了点Ｐ３に向っ
て水平隅肉溶接を実行する。このときのトーチ６の移動
軌跡を第５図を参照しながら説明する。

コンピュータ１２は１回目（Ｎ＝１　）の揺動パターン
として溶接開始点Ｐ、と溶接終了点ｐｓを結ぶパターン
基準線ＰＬＩを底辺とする二等辺三角形の揺動パターン
ＰＴを作成し出力する。

従って、処＠　ＰＨ１において、トーチ６は点ＰＩ→ｐ
ｕ→Ｐｌｆと移動し、コンピュータ１２がその移動の間
にアークセンサーにより位置ずれを検出するため、点Ｐ
ｉｔからさらにパターン基準線ＰＬ、に対し直角方向に
その検出量だけ移動し点Ｐ４に至る。

２回目の実行揺動パターンは点ｐｕｓを起点とし点Ｐｒ
ｓ　＝　ＰＩ３−　Ｐｕｓ　＝　Ｐｌａ　（Ｐｕｓ　−
Ｐｅｇは位置ずれ検出量）のように描（。トーチ６が３
回目の揺動パターンとして点Ｐ１．→Ｐｔｙ　−Ｐｌａ
　−Ｐ　１＊　（Ｐｕｓ　−ＰＩ３は位置ずれ検出量）
のように移動し１点ｐＨに￥った時点でコンピュータ１
２は処４　ＰＨ１においてＮ＝３（＝Ｎ、）と判断し％
Ｎ＝１〜３の累積検出量どｘδ１（パターン基準線ＰＬ
、から点Ｐ１・までの距離）をメモリに取り込む。

続いて、トーチ６は新たな１回目、２回目、３回目の揺
動パターンを実行し、３回目終了点ＰＨに至ると、コン
ピュータ１２は新たなＮ＝１〜３の累積検出量△δ□（
点ｐｉｅを通るパターン基ｆｌｉ　ＨＰ　Ｌｔから点Ｐ
ｔｌまでの距離）をメモリに取り込む。

こうしてコンピュータ１２はトーチ６が揺動パターンを
Ｎ＝３（＝Ｎ？）回実行するごとに、各Ｎ＝３（＝Ｎ？
）回分の累積検出量をΔδ２．Δδｈ・・・Δδｎのよ
うにメモリに取り込む。

１層目Ｌ１の溶接を終え、トーチ６が２層目Ｌ２の溶接
開始点Ｐ５からアークセンサーを伴わないでアークウィ
ービング溶接を行う。即ち、トーチ６は１回目（Ｐｓ　
＝Ｐｓｔ−４Ｐ　ｓ＊　）　、　２回目（Ｐｓ＊−ｐｓ
ｉ→Ｐ５４　）　、　３回目（Ｐ３．→Ｐ５１→Ｐ、６
）の揺動パターンを実行し、点ｐｓａに至ったところで
コンピュータ１２は処理ＰＲ１７においてＮ＝３（＝Ｎ
、）と判断し、処理ＰＲＩ　９に移行し、メモリに記憶
されている最初の累積検出量Δ６１を読み出し、このΔ
δｌで現在点Ｐ５８をパターン基準線Ｐ　Ｌ、’に対し
直角方向に位置修正する指令を出力する。従って。

トーチ６は点Ｐ□→ｐｓｒと移動し、点ｐｓｙを起点と
し次のパターンを描く。そして新たなＮ＝３　（＝Ｎ？
）回目の揺動パターンを実行すると、再びコンピュータ
１２は次の累積検出量△δ、をメモリから読み出し、こ
の△δ、での　位置修正する指令を出力するため、トー
チ６は現在点Ｐａｓを新たなパターン基準線ｐＬｔ’に
対し１ａ角方向に△δ、変位したｐｇａへ移＃Ｉ修正す
る。　このようにトーチ６はＮ＝３（＝Ｎ、）回の揺動
パターン実行ごとに位を違修正しながらアークウィービ
ングを継続し、２層目Ｌ２の溶接を終了する。３層目Ｌ
３についても、２層目Ｌ２と同様にアークセンサーを伴
わず、Ｎ？回の揺動パターン実行毎に位ｔａ修正しなが
ら溶接を行う、本発明は回連実施例以外に下記する変形
もまた可能である。

（Ｉ）　　前述実施例において、２層目以降の位ｒａ修
正の頻度をＮ７＝３としたが、ワークの個体差や取付誤
差および熱歪による位置ずれの予想、揺動パターンの大
きさおよび形状、メモリ容量により適宜回数に設定して
よ（、極端な場合Ｎア＝１であってもよい。

（ｎ）　　第５図では、１；−目Ｌ１と２ノー目Ｌ２の
揺動パターンの形状・大きさを全く同じとして図示した
が、ピッチＰＣさえ同じであれば振・−ｍやきざみａｎ
を層ごとに任意に設定することができる。

極端な例としては、振幅ｍを「０」として　ウィービン
グを伴わない溶接としてもよい。

（ＩＩＩ）　　前述実施例では、揺動パターンは振幅ｍ
。

ピッチＰＣ９高さｈをキー人力で設定しティーチングす
るようにしたが、溶接開始点にトーチを実際に位置決め
し、この溶接開始点を起点として揺動パターンの１つを
教示するようにしてもよい。

（ＩＶ）　　ロボットは直角座標形以外のメカ構成のも
のでも実施できる。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明の多層盛溶接方法によれば
、１層目ではアークセンサーを使用して倣い溶接すると
ともに揺動パターンの所定回数ごとにアークセンサーに
よる位置ずれ累積検出量を記憶しておき、２層目以降で
は前記所定回数に相当する溶接線方向距離移動する毎に
前記累積検出量を読み出してこれで位置修正するように
したため、アークセンサーを使用できない２層目以降で
もアークセンサーを使用するのと実質同様の正確な倣い
溶接が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層盛溶接方法を採用した溶接ロボッ
トの全体概略図、第２図は％種溶接継手形状を示す略図
、第３図はｍ動パターンの説明図、第４図はフローチャ
ート、第５図は揺動ｔくターンの実行説明図である。 図中、１は溶接ロボット、６は溶接トーチ、１２はコン
ピュタ、１３は遠隔操作盤、Ｗはワークである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも１層目につき溶接トーチを所定揺動パタ
   ーンで開先幅方向に揺動させながらアーク溶接を行う多
   層盛溶接方法において、１層目溶接時には揺動パターン
   実行毎に溶接トーチの位置ずれを検出し、該検出量で溶
   接トーチの現在点を修正し、前記揺動パターンの所定回
   数毎にそれまでの累積検出量を記憶手段に記憶しておき
   、２層目以降の各層溶接時には溶接トーチが前記所定回
   数に相当する溶接線方向距離移動する毎に、前記記憶手
   段から前記累積検出量を読み出し、該累積検出量で溶接
   トーチの現在点を修正するごとくしたことを特徴とする
   、多層盛溶接方法。