JPS63180372A - 自動溶接装置 - 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〕 本発明は自動溶接！！置、特に、アークセンシングを行
う自動溶接装置に関する。

〔従来の技術〕

自動溶接装置においては、溶接電極が設計止定められた
浴接線に溢って運棒されるようにするために、溶接電流
の変化によりて溶接電極の先端の、所定の経路からの上
下方向および左右方向各々のずれを慣用して、該ずれを
修正するように該溶接電極の位置を制御するアークセン
シングを行うものがおる。

このようなアークセンシングの一例について以下に説明
する。

第４Ａ図は自動溶接装置におけるウィービングの一例を
示す図でらシ、溶接＃ｌ１１０を上方から見たものであ
る。また、第４Ｂ図は該溶接溝１０を断面方向から見た
図である。第４Ｂ図はＭＩＧ　（メタル−イナート・ガ
ス）溶接、あるいは、　ＭＡＧ（メタル・アクティブ・
ガス）溶以の場合について示すもので、１１はガスノズ
ル、１２はチップ、６は溶接ワイヤ（前記溶接電極に対
応する）、７は母材でちυ、８はシールドガスの流れを
、９はアークを示すものである。第４Ｂ図の中央の左右
方向を向く矢印はウィービングの方向を示すものである
。

溶接電極の先端が第４Ａ図のＡ点からＢ点まで動く間に
ついて考えると、第４Ｂ図から明らかなように、溶接′
１極（溶接ワイヤ６）の先端が左右方向に移動すると該
溶接電極の先端から母材７までの距離は変化する。

ところで、溶接電極（ワイヤ）の先端と母材表面との間
の距離が大きくなれば溶接電流は挙式くｌシ、逆に、該
溶接電極（ワイヤ）の先端と母材秋面との間の距離が挙
式くなれば溶接電流は大きくなるという性質がある。第
５図は、第４Ｂ図のような断面形状を有する溶余溝内に
おいて＃接゛電極（ワイヤ）を左から右へ１例えば、第
４Ａ図のＡ点からＢ点へ移動させたときの溶接電流の変
化を示すものでおる。Ａ点およびＢ点の近傍においては
溶接電極（ワイヤ）の先端と母材との距離が短くなシ溶
接電流が大となりている。

次に、第６Ａ図、第６Ｂ図、第６Ｃ図、および第７図を
用いて、第５図のようなウィービングの半周期の間にお
ける溶接電流分布の情報から、溶接電極の先端の、所定
の経路からの左右方向のずれを検出して修正する手順を
説明する。ただし、ここでは溶接溝の断面形状が左右対
称な場合について説明する。

まず、第７図のステップ７１においては、例えば第４Ａ
図のＡ点からＢ点までのウィービングの半サイクルの溶
接が実施される。Ａ点における時刻がｔｌ、Ｂ点におけ
る時刻がｔｌとすると、第５図は第６Ａ図のように表わ
嘔れる。ここでｔｃはａに等しく、つまシ、ｔｌからｔ
２’ｔでのつイーピングの半サイクルの半分まで溶接が
行われた時刻で、このとき溶接電極（ワイヤ）は溶接溝
の中心線上にるる。５ＬｓＳＢはそれぞれ浴接ＷＣＩ中
心線から左半分、および右半分を溶接した間の溶接電流
の積分値で套る。

ステップ７２で上記のウィービングの半サイクルの溶接
が終ると、ここでまだ全体の溶接が完了していないなら
ば、ステップ７４において、第６Ａ図に示すように、検
出された溶接電流からその最小値Ｉｒｎ１ｎを求め、１
ｇ５Ａ図の溶接電流値からこのｌｍ１ｎを差引いた値（
加工された溶接電流ｒ−タ）の左右の積分値ＳＬ＋Ｓ１
１をそれぞれ求める。

ステップ７５ではＳＬとＳＲとを比較して１両者のうち
の大きい方に含まれる前記加工された溶接電流データの
うち前記半サイクルの時間ｔ２−ｔ１のα慢の間のｒ−
夕を除き、残シの時間 （（ｔｚ−ｔｌ）ｘ（１−÷））を左右２等分してその
中間ｆＵｉｔｃｅ求め、該ｔｃ′の前後における前記加
工式れた溶接電流データの積分値、ＳＬ＋ＳＲ金それぞ
れ求める。Ｓｘ″および５ｌｔ−求める様子は第６Ｃ図
に、Ｓ、、＞　Ｓ、の場合について示されている。

ステラｆ７６では、上記のようにαチの時間のデータを
取り除いても、やはり同じ側の積分値が大となるかどう
かを判断する。ここでαチの時間のデータを除いたこと
により、左右の積分値の大小関係が、Ｓｒ＊Ｓｎ’を比
較した場合とｓ　ＳＬ　Ｔ　ＳＲを比較した場合とで入
れ替りた場合には、元々のデータの左右の偏シに有意差
がないものと見なし、ステップ７１に戻って次の半サイ
クルの溶接を始める。つまシ、／４ラメータαは溶接電
極の先端ｑ所定の経路からのずれの検出の感度を定める
左右ずれ検出感度パラメータである。ステップ７６にお
いては、ＳＬ’＊ＳＢと５Ｌｅ８１Ｌとで大小関係の入
れ替シのないときは、溶接電流の左右の分布に有意差が
あるものと見なし、すなわち、溶接電極の先端の、所定
の経路からの左右方向へのずれが検出式れたものとして
、次にステップ７７においてこのずれの大きさに応じた
溶接電極の位置の修正量を計算する。ステップ７７の式
においてΔ１は左右方のは、ずれが挙式い時に感度良く
修正を行なうようにするためのもので、同様の関数形を
有する他の関数でもよい、こうして左右修正量Δ−（求
められ、ステップ７８において溶接゛電極の位置修正指
令が比重れる。この修正は次のウィービングの半サイク
ル（ステップ７１）の溶接電極の駆動（実際は溶接電極
（ワイヤ）を保持しているトーチ（図示せず）の駆−〇
際に実現される。

以上は溶接溝の断面形状が左右対称であって１溶接も該
溶接溝の中心線に対して左右対称に行なわれる場合にお
ける左右方向のずれの検出の手順を示すものであるが、
溶接溝の断面形状が非対称１あるいは、その他の溶接条
件が溶接溝の中心線に対して非対称の場合は、前述のＳ
ＬとＳＲの値も上記の非対称性に応じて左右非対称とな
る。このような場合に浴接電極の先端が所定の経路を通
った場合においてψりえは、ＳＬ＜ＳＲとなるとき、適
当な）４ラメータｐを用いて、ＳＬとれ＝ＳＲｘ面とを
、前述の左右対称な溶接の場合のＳＬとｓＲの代シに用
いれば、前述と同様の手順で、左右方向のずれの検出を
行うことができる。すなわち、ｐ（％）は、左右非対称
な溶接においてアークセンシングを行うためのオフセラ
トノ母うメータであシ、予め実験等により求めておくも
のとする。

次に、溶接電極（ワイヤ）の先端の所定の経路からの上
下方向のずれの検出および修正の手ｊＩヲ第８図を用い
て説明する。

第８図のステップ８１においては、ウィービングの半サ
イクルの間の溶接電流の積分値を求めてこれを基準値Ｓ
ｏとする。ステップ８２で、この半サイクルが終了する
と、その後＜シ返されるウィービングの半サイクルにお
ける溶接電流の積分値５ｉ（１＝１．２．・・・）を順
に求め（ステップ８４）、これらの積分値ｓｉの各々を
前記基準値Ｓｏと比較してβ％を超えるずれがおるかど
うかを判断する（ステラ７°８７）。該ずれがβチ以下
のときはそのまま次の半サイクルの浴接（ステップ７４
）に進み、該ずれがβチを超えるときには、ステップ８
８にて、該ずれの太き嘔に応じた溶接電極の位置の修正
量を計算する。ここでパラメータβは溶接電極の先端の
所定の経路からのずれの検出の感ｉｔ定める上下ずれ検
出感ｉノｅラメータである。

また、ステップ８８においてΔ２は上下方向の修正量の
大きさを決める上下修正量ノ臂うメータである。

ここでも＋Ｓｉ、＋の平方根をとりているのは、ｇ。

前述の第７図ステップ７７と同様に、ずれが小さい時に
感展良く修正を行うようにするためのもので、同様の関
数形を有する他の関数でもよい。こうして求められた上
下修正量ΔＶの修正指令がステップ８８において出てれ
る。この修正は次のウィービングの半サイクル（ステッ
プ８４）における溶接電極の駆動において実ｆＡされる
。

以上が上下方向のずれの検出と修正の手順でおる。

更に、災際に上記のアークセンシングを行う自動溶接を
開始する際、アーク発生直後は溶接アークが安定しない
ことに注意する必俄かある。そのため溶接開始時におい
てアークセンシングを行う手順は以下のように行なわれ
る。

■　アーク発生時を時刻ＴＯとして、時刻Ｔ１までドウ
エル（ｄｗｅｌｌ）状態に保持してアークを安定させる
。

■　時刻Ｔ２に、前述の左右方向のずれの検出および修
正を開始する。

■　時刻で５に、前述の上下方向のずれの検出および修
正を開始する。

ここでＴ　ｏ　（Ｔ　Ｉ（Ｔ　２　（Ｔ　ｓである。

前述のように、左右方向のずれの検出は、ウィービング
の半サイクルの間において、溶接電流の、溶接溝の中心
線に対して右側での積分値と、左側での積分値の相対的
比較であるので安定するまでの時間は短くともよいが、
上下方向のずれの検出は、ウィービングの半サイクルに
おける溶接電流の積分値そのものという絶対値を基準値
ＳＯとして取込むことから始まるので、先に左右方向の
ずれの修正によって初期のワークのずれが修正され、ア
ークも十分に安定した後に開始される。

’ｈ　、　Ｔ２　、　Ｔｓは予め実験等によって求めら
れた適当な値に設定でれるべきパラメータである。また
、先に述べた］々ラメータ、α、β、Δ１．Δ２．ｐも
同様でおる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のアークセンシングを行う自ＩＪｔＩＪ溶接装置に
おいて、溶接囲始前に予め設定式れるべきパラメータは
、溶接条件に応じて定められるものであるので、設計上
の理由等により溶接条件が変化すればそれに応じて変え
られねばならない。また、溶接芙施中において、設定さ
れているパラメータが適当でないと判断ちれるような場
合は、溶接中においてもパラメータが変えられねばなら
ない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、第１図に示すように、ウィービング
を伴なう＃接において溶接″電流の変化によりて溶接電
極の先端の所定の＋経路からの上下方向および左右方向
のずれを検出して、該ずれを修正するように該溶接電極
の位置を制御するアークセンシングを行う自動溶接装置
において、上記アークセンシングのだめのパラメータを
記憶するメモリを備え、該Ａ？パラメータ溶接開始前に
マニ。

アル入力により書替えるか、溶接中にオンラインのコン
ピュータ入力により誓替えるか、あるいは、当該自動溶
接装置を動作させるプログラムにより所定の時期に誓替
えることｌ徴とするものでちる。

〔作用〕

本発明の自動溶接装置によれば、溶接開始前にマニュア
ル入力によって予めｉ４ラメータを設定することもでき
、また複数の溶接条件の異る部分からなる溶接を実施す
る際には、予め、自動＃接システムを動作式せるプログ
ラムによって、溶做条件が変化する時点で該変化に応じ
た）４ラメータに書替えるようにしている。更に溶接中
にパラメータを変更したい場合にはオンラインのコンピ
ュータ入力によりパラメータを書替えることができる。

〔実施例〕

第２図は１本発明の自動溶接装置の１実施例としてアー
クセンシングのためのパラメータ（以下ではアークセン
ジングツぐラメータ、あるいは年に）ぐラメータと称す
）１ｆｃ記憶するメモリ２とアークセンシングパラメー
タ入力用コンピュータ５とを備えてアークセンシングを
行う溶接ロボット４ｔ−示すものでらる。ここで、アー
クセンシングパラメータとは、先に述べた、左右ずれ検
出感度パラメータα、上下ずれ検出感度ｔ＋ラメータβ
、左右修正量パラメータΔ１、上下修正量パラメータΔ
２゜オフセラトノ４ラメータｐ、そして、アークセンシ
ングの開始のタイミングを定めるＴ１．　Ｔ２、および
Ｔ３等のことであるが、その他ウィービング周波数やウ
ィービング振幅ウィービングの左右両端での停止時間等
、ウィービング動作を定めるパラメータも、上記のアー
クセンシング／４’ラメータ同様に第２図のメモリ２に
記憶式れ、ｉｉＦ替えられ、読出されるものとする。

第２図のアークセンシングを行う溶接ロボットの動作は
、アークセンシングの機能をも含めて。

全て、マイクロコンピュータからなる口？ットコントロ
ーラ３によりて制御される。第２図のアークセンシング
を行う溶接ロボット４には、その他、図示しないが、溶
接電流検出手段の他、溶接電極（ワイヤ）の駆動手段（
すなわち、溶接電極（ワイヤ）を保持するトーチ（図示
せず）の駆動手段）を始めとして、通常の溶接ロボット
としての機能は全て備えられている。

第２図の５は、アークセンジングツ９２メータを当該溶
接口〆ット４の溶接開始前におけるキーが−トからの、
マニュアル入力、おるいは溶接実行中のオンラインのコ
ンピュータ入力を行うためのアークセンジングツ母ラメ
ータ入力用コンピュータである。

口〆ットコントローラ３は予め入力されているプログラ
ムに従って溶接ロボットを駆動、制御するが、その中で
アークセンシングに関する動作の手順は、第３図に示て
れるようなものとなる。

まず、溶接開始前ステップ３０においては、前述の第２
図のアークセンシングパラメータ入力用コンピュータ５
からのマニュアル入力（ステップ３０ａ）Ｉｃよシ、ア
ークセンシングパラメータをメモリ２に書込むことを可
能にする。他方、ステップ３２は、溶接開始前に、プロ
グラムによって定められたアークセンジングツ母ラメー
タをメモリ２に書込むステップ（プログラムによる書替
え）で、これを行うかどうかはステップ３１にて判断さ
れる。

溶接開始時には、アーク発生後のドウエル時間Ｔｌ、左
右方向のアークセンシング開始時刻Ｔ２．上下方向のア
ークセンシング開始時刻Ｔ３．そしてウィービングの周
期や振幅、ウィービングの左右両端における停止時間等
、ウィービングに関するＩ？ラメータを続出しておく必
要がｌ）、ステップ３３にてこれを行う。時刻Ｔｏで、
まずドウエル（ｄｗ＠ｌｌ）状態でアークを発生させて
ステップ３４）、アークが安定するに必要な時刻Ｔ１−
１で待つ、ステップ３５で時刻Ｔ１の経過が確認される
とステップ３６に進み、先にステップ３３で読出したウ
ィービングに関するパラメータで定められたウィービン
グを行う、これを時刻Ｔ２まで続ける。

ステラｆ３７で時刻Ｔ２の経過が確認されると、ステラ
ｆ３８からは左右方向のずれの検出を開始する。ステッ
プ４２では左右方向のずれの検出と修正蓋の演算に必要
なパラメータをメモリ２より続出し、ステップ４３にて
左右方向のみのアークセンシングによる溶接電極の位置
の修正量の演算を行い、ステップ４４にてこの修正指令
が出される。この修正は次のウィービングの半サイクル
における溶接電極（前述のトーチ）の駆動の際に実現さ
れる（ステップ３８または４８）。ステップ４３の演算
のよシ詳細な内容は前述の第７図のステップ７４〜７７
に等しい０時刻Ｔ３まではこの左右方向のみのアーク七
ンシングｆ：続ける。なお、次の半サイクルの溶接（ス
テップ３８）に進む前にステップ４６にて左右方向のア
ークセンシングパラメータを書替える必要があるかどう
かを判断して必要があればこれを書替える（ステップ４
７、プログラムによる書替え）。

ステラｆ４５においてＴ３の経過が確認されると、ステ
ップ４８に進み、ここでは、ウィービングの半サイクル
の溶接時に左右方向のずれ検出のためのＳＬ＊ＳＢと共
に、上下方向のずれ検出のだめの基準値となるＳｏ（前
述）をも同時に求める。以後のステップ４９〜５６は、
先のステップ３９〜４４および４６．４７と同様である
。

ステップ５７〜６５は、左右方向と上下方向のずれの検
出と修正を共に行う手順を示しており、ウィービングの
半サイクルの溶接時には、５ＬｔＳｌおよび８１（１＝
１１２　ｍ・・・）を求める（ステップ５７）、ステッ
プ６０ではメモリ２よシ左右方向および上下方向のアー
クセンシングのためのノ９ラメータα、β、ｐ、Δ１．
Δ２ｔ−胱出し、ステップ６２で、左右方向および上下
方向のずれの検出および修正のための演算を行りてこの
修正量を求め、ステップ６３にてこの修正命令が出され
る。この修正は次のウィービングの半サイクル（ステッ
プ５７）において実現される。なお、ステラｆ６２の演
算の詳細は、前述の第７図のステップ７４〜７７および
第８図の８７．８８の両方の演算を行うことである。ま
た、ステップ６４．６５は、次の半サイクルのウィービ
ングの前に前記左右方向および上下方向のアークセンシ
ングのためのパラメータの書替えの必要の有無を判断し
て、必要があればこれを書替えるものである（プログラ
ムによる書替え）。

第２図のアークセンシングパラメータ入力用コンピュー
タ５からは、溶接開始前（ステラｆ３０および３０＆）
にはもちろん、溶接中においてもｍ時メそり２のアーク
センシングパラメータの書替えを行う（ステップ４１ａ
、５１ａ、６０ａ）ことができるように、ウィービング
の半サイクル毎に所定時間メモリ２を書込可能としてい
る（ステップ４１．５１．６０）。

ステップ４０，５０．５９では、各ウィービングの半サ
イクルの溶接によって設計により畳求された溶接が完了
されたかどうかを判断し、完了していれば１以上の手順
は終了する。

以上が第２図のロデットコントローラ３の制御の手順の
１　ｖＡＪである。

〔発明の効果〕

本発明の自動溶接装置によれば、アークセンシングのた
めのパラメータが、溶接開始前はもとより、溶接中にお
いてもオンラインのコンビ、−タからの入力、あるいは
自動溶接装置を動作させるプログラムによって随時最適
な値に設定および変更可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示す図、第２図は本発明
の１実施例の構成を示す図、第３図は第２図の口？ット
コントローラ３の制御の手順の１例を示す図、 第４Ａ図は自動溶接装置におけるウィービングの１例を
示す図、 第４Ｂ図は溶接溝１０の断面図、 第５図はウィービングの半サイクルの間における溶接電
流の変化を示す図、 ｉ６Ａ図、第６Ｂ図、第６Ｃ図は左右方向のずれの検出
の手順の説明図、 第７図は左右方向のずれの検出と修正の手順を示す図、 第８図は上下方向のずれの検出と修正の手順を示す図で
ある。 （符号の説明） １・・・アークセンシングを行う自動溶接装置、２・・
・メモリ、３・・・ロボットコントローラ、４・・・ア
ークセンシングを行う溶接ロボット、５・・・アークセ
ンジングツ臂ラメータ入力用コンピュータ、６・・・溶
接ワイヤ、７・・・母材、８・・・シールドガス、９・
・・アーク、１０・・・溶接溝、１１・・・ガスノズル
、１２・・・チップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウィービングを伴なう溶接において溶接電流の変化
   によって溶接電極の先端の、所定の経路からの上下方向
   および左右方向各々のずれを検出して、該ずれを修正す
   るように該溶接電極の位置を制御するアークセンシング
   を行う自動溶接装置であって、 上記アークセンシングのためのパラメータを記憶するメ
   モリを備え、該パラメータは溶接開始前にマニュアル入
   力により書替えるか、溶接中にオンラインのコンピュー
   タ入力により書替えるか、あるいは、当該自動溶接装置
   を動作させるプログラムにより所定の時期に書替えるこ
   とを特徴とする自動溶接装置。