JPS62224479A - 溶接線倣い制御方法および装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶接トーチを一定周期でウィービングさせなが
らアーク溶接を進めるものであり。

特に溶接トーチからのアーク長に係わる電気量を検出し
、これにもとづいて溶接対象となるワークの溶接線に涜
って動くよう溶接トーチを倣い制御する方法および装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

溶接トーチをウィービングさせながらアーク溶接を進め
るウィービング溶接法はすでに広く知られている。この
方法はＶ開先を有する鋼板同志を突合せ溶接したり、壁
面と壁面との交差部を隅肉溶接したりする場合に多用さ
れている。

このウィービング溶接法においては、溶接トーチな周期
的に揺動させることから、このトーチの揺動と溶接電流
等の電気量の変化に着目した溶接線倣い制御技術が各種
提案されている。例えば、特開昭５２−１００３５２号
公報のものは、ウィービング両端における溶接電流を比
較することにより、溶接線からの位置ずれを検出し倣い
制御するものである。しかしながら、この方式は溶接電
流が位置情報以外の外乱情報（ノイズ）を多（含む電流
域では、倣い制御の性能が低下する欠点を有していた。

さらに、アーク現象自体の位相ずれに対してまったく考
慮されていない為１位相ずれが少ない条件でしか、うま
く制御できないという欠点があった。

特公報５７−２４２８号公報のものではローパスフィル
タを用いることにより、特開昭５２−９６５７号公報の
ものでは、ウィービング両端の電流値を積分することに
より、それぞれ外乱情報の除去を行っている。しかしな
がらアーク現象自体の位相ずれに対しては、考慮されて
おらず、ノイズがかなり除去されているにもかかわらず
限られた条件でしか倣い制御が行えなかった。

一方、特開昭５９−１２０３６９号公報のものでは。

溶接の電気量に含まれるウィービング周波数成分と、そ
の２倍周波数成分を抽出することにより溶接線からの位
置ずれを検出する方法をとっている。この方式では０位
置情報以外の外乱“情報がほとんど除去されている。ま
た、この方式では１位置ずれの大きさを各周波数成分よ
り求めているが、ずれの方向は検出した電気量の位相に
影響される。したがって、アーク現象自体の位相ずれに
対しては、各々の条件を個別に調整してやる必要があっ
た。

また、米国特許第４４７７７１３号記載のものでは。

溶接の電気量を用いて開先形状の様子を判断し。

各種の制御を行うことが述べられている。しかし、これ
においても位相の考慮がなされていないため、ウィービ
ング周波数を位相ずれの影響が無視できる程度まで下げ
てやらないと当該の目的が達せられず、実用上は生産効
率を落す結果となる。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来の難点を除き、各種条件のもとでも良好に
動作する倣い制御を実現するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては溶接トーチからのアーク長に係わる電
気量たとえば溶接電流を検出する。

この電気量から溶接トーチのウィービングにともなって
周期的に変化する周期的変化量を抽出する。この周期的
変化量はたとえばウィービングの周波数と等しい周波数
成分の電気量であって、複素数として表示できる。以上
の周期的変化量にもとづき１周期が一定な前記ウィービ
ング波形に対するこの周期的変化量の位相差を検出する
。この位相差にもとづき、溶接トーチのための位置修正
方向を判定する。このときの位（置修正量の絶対値はた
とえば前記複素数の絶対値に比例する量であり、あるい
は一定量である。

〔作用〕

溶接′＃Ｌ流（アーク直流）あるいはアーク電圧は溶接
トーチ先のアーク長に関係する電気量であって、それは
また浴接トーチの電極と溶接対象となるワーク（母材）
との間の距離すなわちエクステンシ日ソの関数と考えら
れる。溶接トーチの動きにウィービングがともなう場合
は以上の電気量に溶接トーチの位置に関係する情報が含
まれる。この電気量から周期的変化量を抽出する。この
変化量が周期的に変化するのは一定周期のウィービング
に起縁するものであって。

この両者の間の位相差を検出することが可能となる。以
上の位相差の値は溶接トーチの位置がいずれの方向にズ
しているのかによって変化する。このズレはウィービン
グの中心となるウィービング中心と溶接線との間のオフ
セットをあられ、すものであって、たとえば右側にズし
ているのであれば溶接トーチの溶接線に沿った進路を左
側寄りに修正することが必要である。本発明はこのため
の溶接トーチの位置修正量の絶対値を規定するものでは
なく、それは一定値でもよいが、その位置修正方向は前
記位相差にもとづいて判定される。

〔実施例１ まず１本発明の背景となる事項について説明する。前記
したエクステンシミンの変動と、アーク長に係わる電気
量の変動との間には時間的なズレがある。ときにはかな
り大きな時間ズレとなることが実験的に確認される。第
１５図〜第１８図はその様子を示したものである。たと
えば。

第１５図のように、消耗電極式のアーク溶接を平□板上
で行ったとする。Ａは溶接トーチでありＢは電極、Ｃは
溶接ワイヤ、Ｃはアーク、Ｄは溶接対象となるワーク（
母材）である。この溶接トーチｌを矢印Ｅが示す上下（
閉方向に揺動させたとする。このとき、ワークＤを一定
の速度でｙ方向に供給しておく。この暗の溶接トーチＡ
の動きは第１６図のようになる。この溶接トーチＡの動
斗に対する溶接電流（電気ｔ）Ｉを第１７図、第１８図
に示す。ここでは説明の便宜上６ノイズ成分は除いて示
している。第１７図は一般だ考えられているＦ′Ｉ接ト
ーチＡの動きと溶接電流■の関係であり、エクステンシ
式ン閃と溶接電。

施工は反比例しており、そこに時間的なズレはない。と
ころが実際に実験を行ってみると、第１８図のように、
溶接電流Ｉの位相の方が溶接トーチ人の動きよりかなり
進むことがある。ここでは、その位相の進みをαで示し
である。この位相進みαは溶接条件（溶接電流、溶接電
圧、シールドガス、ワイヤ種類等）、ウィービング周波
ａ（前記揺動の周波数）などにより変動することが確認
される。この位相αの値は９０変以上にも及ぶことがあ
り、特にこのような場合はこれを考傭しないと精度のよ
い倣い制御は難しい。

以下６本発明の一実施例を第１図〜第１４図により説明
する。本実施例では、ロボットによる自動溶接システム
に本発明を適用している。

第２図は１本実施例の全体構成を示しているｄｌはロボ
ット本体であり、５個のサーボモーターにより駆動され
ている。２はロボット制御装置であり、内部にロボット
制御用のＣＰＵボードや、センサ制御用のＣＰＵボード
、サーボモーター駆動用の強電部等を内蔵している。ま
たその上部にはデータ表示用の画面（ＣＲＴ）３５と。

起動、停止などに用いる各種スイッチのともなう操作盤
３６が付いている。３はセンサユニットであり内部に電
流検出用のシャント及びローパスフィルター（Ｌ、Ｐ、
Ｆ）を内蔵している。４はテーチングボックス（Ｔ、Ｂ
ＯＸ）でありロボットに溶接作業等を教示する際に用い
る。５は溶接機、６はワイヤ供給装置、７はワイヤ送給
装置である。これらはすべて、ロボット制御装置２から
の指令により動作する。８は溶接トーチ。

９は被溶接物（ワーク）であり、　１０はワーク９を置
く為の台で：ｂる。

次に第３図、第４図を用いて内部の様子を説明する。第
３図は、センサ制御部のブロック図である。１】はセン
サ用ＣＰＵ（中央処理ユニット）部、１２はインターフ
ェース部であり、これらは第２図のロボット制御部Ｒ２
の内部に格納されている。まず、１１のセンサ用ＣＰＵ
部は次のようなｍ成になっている。１３はＣＰＵそのも
のであり、センサ制御用のすべての処理を行っている。

１４は記憶装置としてのＲＯＭであり。

ＣＰＵ１３のための処理手順を記述したプログラムが格
納されている。１５は記憶装置としてのＴｔＡＭであり
ＣＰＵ１３での処理の途中結果などが格納される。１６
はＤ　Ｐ　ＲＡ　Ｍ　（デュアルポートＲＡＭ）であり
、ＣＰＵ１３からもロボット制御用のＣＰＵ２６，２７
からもアクセス可能な構成になっており、ロボット制御
部２５とセンサ制御部との情報の伝達に用いられる。１
７はタイマであり、ＣＰＵ１３より初期設定を行うこと
により。

一定時間間隔でＣＰＵ１３に対し割込をかける。

１８は入出力用のＩ１０ボートであり、外部との入出力
を行う。以上の部品１３〜１８まではバス（ＢＵＳ）１
９によって結合されている。１２はインターフェース部
である。２０及び２１はフォトカプラであり、外部との
電気的な絶縁をはかつている。２０は入力、２１は出力
用である。２２はＡ／Ｄ変換器であり、入力信号をディ
ジタル化しフォトカプラ２０へ信号を送る。３はセンサ
ユニットである。２３はローパスフィルタ（Ｌ、Ｐ、Ｆ
）−Ｃ−アリ、入力信号に含まれる高周波ノイズを除去
する。２４はシャントであり、溶接電流信号を電圧信号
に変換する。以上の構成により、溶接電流信号は、シャ
ント２４で検出され、ローパスフィルタ２３でノイズ除
去を行われた後、Ａ／Ｄ変換器２２でディジタル信号に
変換され、フォトカプラ２０で電気的絶縁を行われる。

その後Ｉ１０ボート１８を介してＣＰＵ１３に送られる
。ＣＰＵ１３で各種の処理が行われ１位置信号に変換さ
れてＤＰＲＡＭ１６に送られ、ロボットの動きに反映さ
れる。

次に第４図は、ロボット本体１０制御ブロック図である
。２５はロボット制御部であり、第２図のロボット制御
装置２の内部に格納されている。２６はＣＰＵ−Ａであ
り、ロボットの動作制御を主に担当する。２７はＣＰＵ
−Ｂであり、マンマシンインターフェース関係の処理を
主に担当する。２８は共通Ｆ（ＡＭであり、ＣＰＵ−Ａ
２６゜ＣＰＵ−Ｂ２７の両方の情報交換や計算用のワー
クエリアとして用いられる。２９はＩＮ　Ａ　Ｍ　−Ａ
であり、ＣＰＵ−Ａの処理手順を記述したプログラムが
格納されている。３０はＲＡ　Ｍ　−ＢでありＣＰＵ−
Ｂの処理手順を記述したプログラムが格納されている。

３１はＲＯＭであり、電源起動時に磁気バブルメモリ４
０より所要のプログラムをＲ，ＡＭ−Ａ２９．　Ｒ，Ａ
Ｍ−８３０にローディングする為の処理プログラムが格
納されている。磁気バブルメモリ４０は不揮発性の外部
記憶装置であり、電源切断時において消えてほしくない
プログラムやデータが格納されている。３２は溶接機イ
ンターフェースであり、溶接機５に対するワイヤ送給量
や電圧、アークオンなどの指令のうけ渡しを行っている
。３３は通信用ＬＳＩであり、ＣＰＵ−８２７とティー
チングボックス４゜操作盤３６．ＣＲＴコントローラ３
４との通信によるインターフェースを行っている。ティ
ーチングボックス４では、ロボットの動作教示を行うこ
とができる。操作盤３６では、ロボットの起動、。

停市、及び教示、プレイバックなどのモード切替等の操
作を行う。３４のＣＲＴコントローラでは０通信ＬＳＩ
３３から送られた情報に基づいて画面（ＣＲＴ）３５に
各種の情報を表示する。３８のサーボ制御部では、ＣＰ
Ｕ−Ａ２６から送られたデータに従って、各サーボモー
タＭｌ〜Ｍ５　（４１〜４５）を制御する。

本実施例ではロボットはティーチング、プレイバンク方
式になっており、ティーチングによって倣い制御を指定
した時に、センサ関係の制御プログラムが動作するよう
になっている。次に、センサ関係の部分を中心に動作の
様子を説明していく。第１図は処理の概念図を第５〜１
０図は詳細な処理手順を示している。

まず、第１図におい、てＡは溶接トーチの先端であり、
１０９はそのウィービングのともなう軌跡を示している
。この軌跡１０９は溶接対象となるワークＤの溶接線（
開先ないしは隅肉に沿った線）Ｄ方向の動傘と、Ｘ方向
に対する一定周期の三角関数として表示できるウィービ
ング特有の動きを合成したものである。ここに示す座標
においてはトーチ高さ方向はｙ、ウィービング方向はＸ
とする。１０２は以上のウィービングの動きに対応した
溶接電流Ｔを示している。１０５で示す各縦線のタイミ
ングで電流値Ｉをサンプリングしている。１０３はサン
プリングされ？、［流値Ｉを周波数変換した結果であっ
て、横軸は周波数を、縦軸はパワースペクトルを示して
いる。このうちのウィービング周波数と等しい周波数の
成分１０７とその位相］０６を用いて位置修正量を算出
し、　　ＩＯＦ！で示すように軌跡１０９を修正する。

次に内部の処理手順を説明する。第５〜１０図は第３図
のＣＰＵ１３で処理される手１１＠を示す。

第５図では、１！源が投入されると１００１でＣＰＵ１
３への割込を禁止し、　１００２で＠３図のタイマ１７
の設定を行う。ここでタイマ１７ニ対し時間Δｔを設定
してやることにより、タイマ１７は一定時間間隔Δｔで
ＣＰＵ１３に割込をかけてくる。次に１００３で各種エ
リアの初期化を行う。ここでは。

ワークエリアの初期化、ロボット制御部２５との情報の
やりとりを行う第３図のＤＰＲＡＭ１６の初期化などを
行う。１００４ではＣＰＵ１３の割込を解除し、タイマ
割込が可能な状、轢にしておく。

以後ＣＰＵ１３の処理要求がなにもない時は１００４の
処理をくり返えす。

第６図はタイマ１７の割込処理の様子を示している。一
定時間Δｔおきのたびに実行中のタスクが中断されこの
処理が行われる。１１０１では、溶接線倣いの指定があ
るか否かを判定する。指定がない場合は何もし７ない。

指定がある場合は１１０２の処理を行う。１１０２では
、溶接′に、流値のサンプリング周期か否かを判定する
。ここでの処理は充分！ＩＣ小さｔ「時間間隔Δｔにつ
き１同の頻度で行われるので ΔＴ、ｔ　＝ΔｔＸＮ Δ］°タ：サンプリング周期 Ｎ　：カウント となるＮに対し処理回数りをカウントし１．器＝Ｎであ
ればサンプリング周期と判定する。サンプリング周期で
あれば１１０３でタスク１の起動要求を発行する。１１
０４ではロボットのサンプリング周期か否かを判定する
。タイマの割込周期Δｔは口２？ットのサンプリング周
期より十分短くとッテアル。ロボットのサンプリング周
期であれば１１０５タスク２の起動要求を発行する。次
に１１０６では電流値のサンプリングが−ウィービング
周期について終了したか否かを判定する。これは後述す
るタスクｌの状態を監視することにより判定する。一群
の電流値の各サンプリングが終了していれば１１０７で
タスク３の起動要求を発行する。以上のようにこのタイ
マ割込処理においては、センサの状態を判定して、それ
ぞれに対応した処理の起動要求を発行する。これらの処
理の終了後には、タスクコントローラに制御が移る。

次に第７図におけるタスクコントローラについて説明す
る。タスクコントローラでは現在実行中のタスクと起動
要求のあったタスクとの優先順位を比較判定し優先順位
の高い方に制御を移す。まず１２０１で、起動要求のあ
ったタスクを探し、これをＮとする。この時、Ｎは小さ
い方から見ていく。例えば、タスク１の要求がある場合
はＮは１となり、タスク２とタスク３の要求がある場合
はＮは２となる。どのタスクの要求もなかった場合には
Ｎを４とする。次に１２０２では中断中のタスクなＣＮ
とする。どのタスクも実行中でなかった場合ＣＮは４と
なる。１２０３ではＮとＣＮとの大きさを比較し、Ｎ（
起動要求のあったタスク）の方がＣＮ（実行中であった
タスク）よりも小さかった場合、１２０４において、起
動要求のあったタスクを起動する。ここでは実行中であ
ったタスクの資源（メモリ、　ＣＰＵの状態）をスタッ
クにすべて退逃し、新たに実行されるタスクに対し、資
源を開放した後、そのタスクに制御を引き渡す。一方、
ＣＮＯ方が小さいか等しかった場合は中断中のタスクに
も。

どる。

次に各タスクの処理について説明する。

タスクｌ： タスクＩは溶接電流値をサンプリングするタスクである
。このタスク１は一定のサンプリング間隔（ΔＴｔ　）
で起動される必要があり、この間隔はこの装置の性能に
直接影響を及ぼす。このため、タスクｌは優先順位が最
高になっている。具体的な処理は次のようになる。まず
１３０１ではサンプリング開始要求があるか否かを判定
する。サンプリング開始要求は後述のタスク２より発行
される。サンプリング開始要求がない場合にはなにもし
ない。サンプリング開始要求があった場合には以下の処
理を行う。１３０２で。

第３図のＡ／Ｄ変換器２２を起動し、溶接電流をサンプ
リングする。１３０３では、サンプリングされた溶接電
流値Ｉｉを第３図のＲＡＭ１５のサンプリングテーブル
に記録する。１３０４ではテンプリングテーブルに記録
する為のインデックスｉを１つインクリメントする。１
３０５ではタスク２であらかじめ算出されているｌウィ
ービング当りのサンプリング回数Ｎｏとインデックス器
が等しいか否かを判定する。等しい場合はウィービング
１周期分のサンプリングが終了したとして以下の処理を
行う。１３０６では、記録された合計Ｎ。

個の溶接電流値Ｉｏ・・・・・をタスク３へ転送する。

１３０７ではサンプリング開始要求をクリアして。

インデックス器を０クリ了する。以上の処理を行うこと
により第１１図に示すような溶接電流値工のサンプリン
グテーブルかえられる。これをグラフにすると第１２図
のようＫなる。

タスク２： タスク２はロボットとの同期制御を行うタスクである。

タスク２はロボットのサンプリング周期ΔｔＲと同期し
て起動される。本実施例ではマルチＣＰＵ構成をとって
いるが、Ｃ’ＰＵ１３の能力に余裕があれば、このタス
クでロボットの制御を行うことも可能である。このタス
クではまず１４０１でロボットのウィービングの状態を
受けとる。これは第３図のＤＰＲＡＭ１６を介して行う
。ウィービングの状態とはロボットのウィービング位相
と周波数であり０位相を判定することにより、ウィービ
ングの位置、開始、終了などの様子がわかる。１４０２
ではウィービングの位相より１ウイ一ビング周期の初め
か否かを判定、する。初めでない場合は１４０６にとぶ
。初めであった場合は１４０３でタスクｌに対してサン
プリング開始要求を発行する。次に１４０４でウィービ
ングの周波数ｆよりウィービングの周期Ｔ＆算出する。

Ｔ＝− １４０５では周期Ｔよりサンプリング回数Ｎｏを算出す
る。

Ｎｏ＝Ｔ／ΔＴＪ？（ただし小数点以下切捨て）次に１
４０６では、タスク３の状態を見て０位置修正量の計算
は終了したか否かを判定する。修正量の演算が終了して
いた場合には１４０７で修正量の出力タイミングか否か
を見る。これは、ロボットのウィービングの状態に対し
、修正量が常に一定のタイミングで出力されるようにす
る為行っている。修正量出力のタイミングであれば。

Ｙ、Ｚの各成分をもっており、タスク３から送られたも
のである。

タスク３： タスク３では本発明の中心となる各種の数値演算処理を
行う。タスク３では、第１１図のサンプリングテーブル
、ロボットの各軸の値、ウィービング周期などを用いて
、倣いの修正量を算出する。

まず１５０１では、記録された電流値（サンプリングテ
ーブル）がタスク１から転送されてきたか否かを判定し
、転送されてくるまでここで待つ。転送が完了したら１
５０２で周７Ｍ数＾換を行う。

周波数変換は各種の手法が提案されてお９ＦＦＴアルゴ
リズムなどが一般的であるが、　１５０２では直流成分
、ウィービング周改数成分、２倍周波数成分の３つを算
出するだけである。その為次式のような方法を用いてい
る。

（１１直流成分：Ｐ。

Ｐｏ　＝　ｆ　Ｉ　ｄｔ／Ｔ し＝０ １靭０ （２）　　ウィービング周波数成分：ＰＩＰ　１　”　
ｆＩ　ｅ−Ｌｗ’　ｄｔ　／Ｔ　　　ここにω＝２ｘｆ
ｉ＝。

ここにΔω＝ω×ΔＴ、５＋ Ｌ＝Ｑ （３）２倍周波数成分：Ｐ２ ２１ｗｔ Ｐ２　＝　ｆ　Ｔｅ　　　ｄｔ　／Ｔ Ｌ＝Ｏ ｍＱ 以上の演算によって、ｐｏ　、　ＰＩ　、　Ｐ２が得ら
れる。

ただし、ウィービング醐波数と一致した周波数成分なら
びにその２倍の周波数成分を示す以上のｐｍ、ｐｚは複
素数であって、ＲｅＣ１はそれらの実数部であり、　Ｉ
ｍ［）はそれらの虚数部である。

これらの演算は溶接トーチＡのウィービングが一定周期
であり、これに関連する溶接電流Ｉもフーリエ変換が可
能な周期的関数となることを前提とするものである。

次に第１０図の１５０３では、トーチ高さ方向の修正量
を算出する。ここでは直流成分Ｐｏを用いる。

Ｄｙ　＝　Ｇｙ　Ｘ　（Ｐａ　−Ｉｒ　）ここにＩＴは
あらかじめ設定されている目標電流値であり、　Ｇｙは
変換定数（ゲイン）である。

１５０４ではウィービング方向の修正量を算出する。

ウィービング方向とは、第１図のＸが示す方向である。

１５０４における。まず、最初のステップで修正の大き
さく絶対値）を算出する。

ｌ　Ｄｒ　ｌ　＝　Ｇｊｃｌ　ｈ　ｌ　　　　　−・−
＝　（１）又は １Ｄｘｌ＝Ｇ′ｒｌＰｔｌ／１Ｐ２１　　−・・・−１
２１１Ｄｒ　ｌは修正量の絶対値であり０以上の（１１
＋２１式のいずれかを使って演算する。これらの（１１
（２１式におけるＧｘあるいはＧｘはあらかじめ設定し
た変換定数（ゲイン）である。

以上のｆｌ）　＋２１式について、第１３図を参照して
説明する。第１３図におけるＡの場合は溶接トーチＡが
ワークＤの溶接線りを正しく指向しており。

そこを中心としてＸ方向の＋側（Ｌ側）あるいは−側（
Ｒ側）にウィービングしている。この゛場合は、その溶
接電流Ｉの波形は右に示すグラフのようになりＩＰ２１
すなわち、ウィービング２倍周波数成分が大きくなる。

又右（Ｂ）　、左（Ｄのどちらかにずれた場合には、第
１３図Ｂ、Ｃに示すようにＩＰｌｌすなわちウィービン
グ周波数成分が大きくなる。ＩＰｌｌ　、１Ｐ２１はい
ずれもパワースペクトルである為０位相の変動にはまっ
たく関係がなく、その影響をうけない。したがって１位
相にはかかわりな（１以上の（１１＋２１式が成立する
が、（１）式とするか（２）式とするかは溶接条件によ
って選択する。２倍周波数成分のＩＰ２１は、ｃｏ２溶
接などの場合ノイズにうもれてうまく検出できないこと
があり、その場合は（１１式を用いる。

第１０図の１５０４における次のステップでは位相を算
出する。これには検出されたウィービング周波数成分Ｐ
１より次のようにして計算する。

Ｉｍ［Ｐ１］ この計算では８分子および分母の符号を考慮した象現判
別を行うことにより位相θＤが一π〈θＤくπ の範囲で求まるようにする。

この位相θＤの中には次のようなものが含まれている。

θＲ：ロボット動作の遅れ θｆ：ローパスフィルタ２３による検出電流の遅れ θｆ：アークの位相差 θＲ９θｆはあらかじめ測定することが可能であり定数
としてもっている。θｆは、前記第１８図に示したαに
対応するものであり、浴接条件０位置ずれによって変動
する。まずθｆを求めるとθえ＝θＤ−（輸＋ｏｆ） となる。位相差θＡは第１３図Ｂ、Ｃの６右Ｏ１！ＩＶ
ｃおける溶接電流Ｉのグラフでわかるように、右（Ｒ）
にずれた時と左（Ｌｌにずれた時とでは位相がほぼ１８
０度異９ている。そこで、たとえば左［Ｌ）にずれた時
の位相差θＡをと（に基準位相差θＡＯとして設定して
おく。これにより基準位相差θＡＯは標準的なアークの
位相差を表している。本実施例では基準位相差θＡを常
に画面３５（第２図、第４図）上に表示するようにして
おり、あらかじめ使用する条件での０人を測定し、平均
的な値をθＡＯとして設定している。このためには、第
１３図のＣの状況を故意に作り（そのような教示を行う
か、あるいはワークＤをずらしてセットし。

溶接トーチＡに対する位置修正は行わない）。

テスト溶接を繰り返えす。

以上のθＡＯとθｆを用いると次のように、左右どちら
にずれているかが判定できる。

１θＡＯ−θＡｌ≦９０°→左にずれている。

Ｄ、ｒ　＝　ｌ　ｆｉｘ　１ １θＡＯ−θＡｌ＞・９０°→右にずれている。

Ｄｘ　＝　−ｌ　ｆ）ｘ　１ 式をみて明らかなように、θｆが±９０°未満の変動で
あれば、左右の判定に影響がないことがわかる。この点
について、第１４図を使って補足して説明する。第１４
図はウィービング周波数成分Ｐ１の波形をその位相差（
θＡ−θＡＯ）が−９０°から９０置きに２７０°まで
変化するものとし、それらを形式的に重ねて示したもの
である。−９０°のものと２７００のものは一致するの
で、この判定は不可となる。このため１以上の判定式は
一９０°と２７０°を含まない、その間の範囲において
有効となる。

また、アークの位相差θＡが溶接条件を変えた時、基準
位相差θＡＯＲし９０°以上ずれた場合には。

θＡＯを設定しなおしてやれば艮い。実際には。

ワイヤ径を極端に変えた場合や溶接機５をまりだ（異っ
た制御方法を持つものに変えた場合にしか起らない。以
上のようにして、ウィービング方向（Ｘ方向）の修正ｆ
ｃＤＺ（大きさと符号）が求まる。また、基準位相差θ
ＡＯに関しては。

アークの状態を予測して内部演算により設定することも
考えられるが、アーク現象の様々な様相に対しすべてに
適用できる予測モデルを立てなければならない。

次に第１０図における１５０５では溶接トーチＡの方向
、ウィービング方向を演算する。これは先はど述べたＸ
軸、ｙ軸がトーチＡに付属した座標系であるので、これ
がロボット座標系でどうい方向になるかを計算してやる
。トーチ方向はロボットの各軸のデータと、ロボットの
機構から算出され０次のような単位ベクトルとして算出
する。

ＥＴ　＝　（ＥＴＴ　、　ＥＴ３）　＊　ＥＴｚ　）１
会Ｔ１＝１ ウィービング方向は、ロボットがライ−ビングラ行う為
のウィービングベクトルより算出される。

ＥＷ　＝　（Ｅｗｚ　、　Ｅｗｙ　＋　Ｅｗｚ　）次に
第１０図の１５０６では、今までに求めたり、ｒ　、　
Ｄ３１゜ＥＴ、Ｅｗを用いて最終的な修正量りを次式に
て算出する。

Ｄ　　＝　ＥｗＸ　Ｄｒ　＋　ＥＴ　Ｘ　Ｄ’／さらに
ロボットが一時的に大きな動きをしないそれ以外のとき
はｆ＞　＝　ｆ：＞’ ただしＫはリミッタ定数（修正量の上限値）次の１５０
７では以上のＤをタスク２に転送する。

これにともない、タスク２（第９図）の１４０８で。

第１図の１０８に相当するトーチ位置の修正が実行され
る。以上の実施例については以下の点が指摘できる。

（１）アークの位相により修正方向を決定しているので
どのような溶接条件でのアークの位相変動に対してもθ
ＡＯを測定し設定することにより常に良好な倣い溶接が
可能である。

（２）アークの位相変動が±９０°以下であれば広い溶
接条件で良好な倣い溶接が可能である。

（３）周波数変換方式を用いている為、ノイズに強く、
シ５−トアーク、グロゼユール領域などでも良好な倣い
が行える。

などの効果がある。

上記実施例では溶接トーチからのアーク長にかかわる電
気量を溶接電流とし、これを検出したが、これがアーク
電圧となることもある。また、修正量の絶対値上限に対
しリミッタ処理を施したが、下限に対しても同様に取扱
え得る。

すなわち、その絶対値が設定値より小さいときく零とす
るのである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アークの位相変動に対し対応できるの
で０幅広い条件で良好に動作する溶接線倣い制御が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のための原理説明図。 第２図はそのシステム構成図、第３図と第４図はその回
路図、第５図から第１０図はその処理内容を示すフロー
チャート、第１１図はそのサンプリングテーブルを示す
説明図、第１２図はそのサンプリングデータな示す説明
図、第１３図はトーチ位置ずれに対する溶接電流の変化
を示す説明図、第１４図はウィービング周波数成分の位
相変化を示す波形図、第１５図はアーク溶接の実験説明
図、第１６図〜第１８図はこの実験にともなう各種波形
図である。 Ａ・・・溶接トーチ、　　　　Ｘ・・・ウィービング方
向。 Ｄ・・・ワーク、１０２・・・電気量。 １０７・・・周期的変化量としてのウィービング周波数
成分。 １０６・・・位相。 ｔ′、゛丁］：″Ｘ ゝ＼、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接トーチを一定周期でウイービングさせながら、
   溶接対象となるワークの溶接線に沿つて、前記溶接トー
   チを倣い制御するものにおいて、 前記溶接トーチからのアーク長に係わる電気量を検出し
   、検出された電気量から前記ウイービングにともなつて
   周期的に変化する周期的変化量を抽出し、前記周期的変
   化量にもとづいて周期が一定な前記ウイービング波形に
   対する前記周期的変化量の位相差を検出し、前記位相差
   にもとづいて前記溶接トーチのための位置修正方向を定
   めることを特徴とする溶接線倣い制御方法。 ２、溶接トーチからのアーク長に係わる電気量を溶接電
   流とする特許請求の範囲第１項記載の溶接線倣い制御方
   法。 ３、検出された位相差にもとづき、この位相差を予め定
   めた基準位相差と比較して溶接トーチのための位置修正
   方向を定める特許請求の範囲第１項記載の溶接線倣い制
   御方法。 ４、溶接トーチのズレが既知の状況下で予め行われるテ
   スト溶接時に検出された位相差を基準位相差とする特許
   請求の範囲第３項記載の溶接線倣い制御方法。 ５、予め定めた基準位相差と検出された位相差との間の
   差の絶対値を検出し、この絶対値の大きさにもとづいて
   溶接トーチのための位置修正方向を定める特許請求の範
   囲第３項記載の溶接線倣い制御方法。 ６、ウイービングにともなつて周期的に変化する周期的
   変化量を前記ウイービングの周波数と等しい周波数成分
   の電気量とする特許請求の範囲第１項記載の溶接線倣い
   制御方法。７、ウイービングにともなつて周期的に変化
   する周期的変化量を複素数とする特許請求の範囲第６項
   記載の溶接線倣い制御方法。 ８、複素数の実数部と虚数部の比にもとづいて周期的変
   化量の位相差を演算し検出する特許請求の範囲第７項記
   載の溶接線倣い制御方法。 ９、抽出された周期的変化量の絶対値にもとづいて溶接
   トーチのための位置修正量の絶対値を定める特許請求の
   範囲第７項記載の溶接線倣い制御方法。 １０、溶接トーチと、この溶接トーチを一定周期でウイ
   ービングさせながら溶接対象となるワークの溶接線に沿
   つて動かす手段と、前記溶接トーチからのアーク長に係
   わる電気量を検出する手段と、検出された電気量から前
   記ウイービングにともなつて周期的に変化する周期的変
   化量を抽出する手段と、前記周期的変化量にもとづいて
   周期が一定な前記ウイービング波形に対する前記周期的
   変化量の位相差を検出する手段と、前記位相差にもとづ
   いて定められる位置修正方向に前記溶接トーチの位置を
   修正する手段を備えたことを特徴とする溶接線倣い制御
   装置。