JPS63260680A - ア−ク溶接ロボツトの制御方法及びその装置 - 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〕 本発明はアーク溶接ロボットの制御方法及びその装置に
係り、特に溶接線に仮付溶接部があっても溶接線追従性
能に影響されないための好適な制御方法及びその装置に
関する。

〔従来の技術〕

溶接作業の自動化を図るためには、溶接中の溶接開先位
置を常に監視し、溶接アークを位置ずれなく溶接線に一
致させることが必要である。そのため各種のセンサが使
用されている。特に溶接アークの状態をもとにしたアー
クセンサは、溶接トーチ周辺に何等検出装置を取付ける
ことなく、構成が簡素になることから多く採用されてい
る。また、より精度のよい追従性をもたせる方式として
他のセンサを兼用する場合がある。例えば特開昭５６−
３９１７０号に記載のように、２ケのマイクロホンを溶
接部の裏面に設は溶接トーチの揺動による左右の音のレ
ベルが一致するように溶接トーチの位置修正を行なう方
法がある。この例では溶接部の裏面から検出するため、
溶接ワークの移動に伴うマイクロホンの移動手段が複雑
になることや、溶接位置ずれが生じた時の検出精度や、
溶接線上に仮付部等の開先変化がある場合に関しては言
及されてなかった。

また、アークの状態を音響信号でモニタする例として特
開昭５９−２０９４８５号がある。この例ではアーク状
態を判別するためには好適であるが、溶接線が変化した
時のアーク変化等に関しては言及されてなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、溶接実施中に溶接線部に仮付溶接部が
存在した場合の対策についての配慮がなされておらず、
溶接線の追従性に問題があった。

溶接開先中に仮付溶接部が存在した場合、溶接ワークの
板厚が大きな場合には、開先内を埋める溶接金属景も大
とする必要があるため揺動溶接の場合には溶接トーチの
揺動幅も大きくすることが可能で、従来技術を用いても
仮付溶接部を無視して溶接を実施することができる。こ
の場合は溶接トーチの揺動幅は前述のように大きくでき
るので。

裏側からマイクロホンで溶接トーチの揺動端部でアーク
音を比較することは可能である。一方、溶接ワークの板
厚が小なる場合には、開先内を埋める溶着金属量も少な
くてよく、溶接トーチの揺動幅も小さくなければならな
い。そのため、溶接トーチ揺動端の判別が困難となると
共に、仮付溶接部の影響が無視できなくなる。特に薄板
（板厚２ｍ程度）の重ねスミ肉継手の倣い溶接時に仮付
溶接部があるとアークねらい位置は上板側にずれる場合
が生じたり、仮付溶接部を避けて下板側にずれが生ずる
こと等溶接欠陥の発生や溶接部品質の低下の原因となる
。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、溶接開先部に
仮付溶接部が存在しても何等支障なく溶接線を追従する
ための制御方法及びその装置を供提することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、溶接アークをセンサとしで用いる揺動溶接
法の溶接トーチの揺動周期と、溶接トーチ揺動によって
アーク長が変化する時の特定周波数の音の変化周期とを
比較し１両者が同期して変化している間は正常な倣い動
作を行っていると判断し、両者の同期が乱れた時に仮付
溶接部があると判断し信号出力を出す。この信号をもと
に開先位置情報としての電流値取込みを中断し、該検出
信号が出た時の位置信号を引続き開先位置情報としてア
ーク溶接ロボットを制御することによって達成される。

〔作用〕

溶接アークをセンサとする溶接法は、溶接線とほぼ直角
方向に溶接トーチを揺動しつつ溶接する。

重ねスミ肉溶接を行なう場合、溶接トーチの揺動動作に
よってアーク長が変化し、揺動幅の両端でアーク長は短
かくなる。したがって溶接トーチを周期的に揺動すれば
それに伴って溶接アークの音も周期的に変化する。しか
し開先中に仮付溶接部が存在すると溶接！・−チを揺動
しても溶接アーク長が変化せず、溶接アーク音の変化の
周期性も乱れる。これを信号として取出すようにした。

それによって溶接電流値変化のみを溶接線位置信号とし
て用いる時に生ずる仮付溶接部による倣い動作の誤りが
回避される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は本発明の基本となる構成を示したものである。

溶接アークをセンサとする溶接ロボットの構成は、溶接
電源（１）、ロボット制御装置（２）。

ロボット本体（３）、アークセンサ回路（５）である。

あらかじめロボット制御装置（２）にプログラムされた
溶接条件を溶接電源（１）、ロボット本体（３）で実行
する。溶接トーチ（６）を溶接ワーク（４）の開先部で
揺動させ、その時の溶接トーチ（６）の位置と溶接電流
値をアークセンサ回路（５）から検出し、溶接トーチ（
６）を開先部のあらかじめ設定した位置になるよう修正
しながら溶接は実施される。したがって溶接線があらか
じめプログラムされた位置と異なっていても溶接は正常
に実行される。上記のように実施される溶接中、開先部
に仮付溶接部があると溶接アークが乱れそのためアーク
センサによる位ｔｖｉ修正動作が適正に行なえなくなる
。その結果、スパッタの発生、アーク切れ、不整ビード
発生の原因となる。

仮付溶接検出回路（８）は、このような不安定アークが
生じても、アークセンサによる倣い動作を誤まることな
く溶接を持続させようとするものである。これは、溶接
トーチ（６）の近傍に設けた音響検出器（７）と溶接ト
ーチ（６）の揺動周期の関係から仮付溶接部を検出し、
その検出信号によりロボット制御表ｂ’？（２）による
倣い動作を一時中断し仮付溶接部を以前の位置のまま通
過するようにしたものである。

アークセンサ方式は溶接トーチ（６）を溶接線方向とほ
ぼ直角方向に揺動させ、その時のアーク長変化による溶
接電流変化をとらえ位置修正しようというものである。

開先中に仮付溶接部（１５）がある場合の動作を説明す
るものが第２図である。

溶接トーチ（６）の揺動時溶接トーチ（６）のねらい位
置（揺動中心位置）は、通常開先の中央部（Ｃ）である
。したがって、仮付溶接部（１５）がある場合は第２図
中のＡ部、あるいは８部を開先中央と判断してしまう、
第２図で示すような板厚の大きなスミ肉継手であれば、
溶接が進行し仮付溶接部（１５）を通過すれば溶接ワー
ク（１４）の下板あるいは立板があるため倣い位置（揺
動中心位置）は第２図中のＣの位置に復帰できる。しか
し、第３図のような重ねスミ肉溶接でかつ溶接ワーク（
４）の板厚が小さな場合問題となる。仮付溶接部（１５
）が開先部に存在すると、前述のスミ肉溶接継手と同様
に、そのねらい位置（揺動中心位置）はＡあるいはＢと
なる。正常な溶接が実施されている場合であれば溶接ア
ーク熱は上板および下板にほぼ均等に分布するが、Ａの
位置のように仮付溶接部（１５）の位置を避けるように
なる結果、下板側にアークの熱が集中する。このため、
下板の溶は落ち現象が生ずることになり。

アークセンサの動作が乱れ溶接の継続が困矯となる。

一方、アークセンサの修正機能から、仮付溶接部（１５
）がある場合、揺動中心位置が１３の位置にずれる時も
ある。この場合はアークセンサの動作として上板が存在
する方向に位置修正するので、溶接位置は開先部から離
れ、上板側へ移る。そのため溶接線方向の溶接は仮付溶
接部（１５）の存在する位置からは開先部の溶接ではな
くなってしまう、したがって、健全な溶接部を得るため
には仮付溶接部（１５）を適切な方法で検出し、倣い動
作を中断し、仮付溶接部（１５）に達した時の溶接トー
チ（６）の位置を保持するようにすれば、上記欠点はな
くなる。

第４図は第１図で示した仮付溶接検出回路（８）の構成
を示したものである。通常溶接トーチ（６）パパは溶接
ワーク（４）によって形成される溶接開先部を矢印ａ−
ａ’方向に揺動し溶接が実施される。

この時、溶接トーチ（６）の揺動の両端部と中央部では
アーク長に差があるため、溶接電流およびアークの音が
揺動周期に応じ変化する。第４図で示した溶接トーチ揺
動検出回路（１２）は溶接トーチ（６）の揺動端部の位
置を検出するものであり、直接動作を検出するセンサの
出力あるいはロボット本体（３）の動作から取出す信号
でもよい。

通常溶接トーチ（６）の揺動は単振動であり、第５図で
示すような動作である。この信号から溶接トーチ（６）
の端部信号を取り出すには、８の信号を反転し適当なし
きい値を設定し比較することにより（ｂ）で示した矩形
波が得られる。

一方、音響検出器（７）からは、揺動溶接中のアーク音
を検出する。アーク音は低周波域から高周波域までの周
波数を含んでいるので、適宜、フィルタ回路（１０）を
介して溶接トーチ（６）の揺動と同期して変化する周波
数を選択し利用することができる０本発明では、レベル
変化の大きさも考慮して７０〜１００　Ｈｚのバンドパ
スフィルタとした。第７図で示したものは該フィルタ回
路の出力状況を示したものである。レベル設定回路（１
１）ではフィルタ回路（１０）に適宜定め得るしきい値
Ｅ、（第７図）を設定し、溶接トーチ（６）の端部の音
を矩形波（第６図）として取り出す、溶接開先中に仮付
溶接（１５）があると、溶接トーチ（６）を揺動しても
アーク長が揺動端部と、中央部での差がなくなり、アー
ク音の周期性もなくなる。そのためにレベル設定回路（
１１）の出力信号（第８図）もハイレベルが連続的に出
続けることになる。

判別回路（１３）は、溶接トーチ揺動検出回路（１２）
の出力と、レベル設定回路（１１）の出力とを入力し、
溶接トーチ揺動検出回路（１２）の出力がローレベルで
、レベル設定回路（１１）がハイレベルの時のみ出力信
号Ｅｏを生ずるもので構成されている。したがってレベ
ル設定回路（１１）がハイレベルの時、すなわち仮付溶
接部（１５）が存在してアークが乱れた時に出力が生ず
る。

ロボット制御回路（２）は、前記出力信号Ｅ。

が生じた時には１通常の方式で行っているアークセンサ
のための電流値の取り込みを中断し、それまでの位！信
号を保持し続ける。そのため、位置の修正は該出力信号
Ｅｎが生じている間は位置の修正もなく溶接が続行され
るので、仮付溶接部（１５）が存在するために生ずる倣
い動作誤りや、溶接欠陥等の発生もなく健全な溶接部が
得られる。

このように、仮付溶接部（１５）が溶接開先中に存在し
ても、アークセンサとしての位置情報を、仮付溶接部（
１５）に達する直前のものを用いるので、溶接追従性を
低下させることもなく連続した倣い溶接が可能となる。

また、仮付溶接部（１５）に達する時点で出力信号Ｅｏ
　を出力するので、単に倣い動作を中断する動作に適用
するばかりでなく、仮付溶接部（１５）における溶は込
み量を制御するための溶接速度などの溶接条件制御のた
めの信号として利用できる。さらに、仮付溶接部（１５
）に重ねて溶接を実施すると、この部分で前記溶は込み
不足、スラグ巻込等の欠陥が発生し易い、溶接実施中に
仮付溶接部（１５）の検出信号Ｅｏ　を得ることができ
るので、この信号を生じた位置を記憶装置等へ記録する
ことで、溶接後の溶接部品質評価のためにも利用可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明は溶接アークをセンサとする溶接線倣い方法で、
溶接実行中に溶接開先内に仮付溶接部が存在した時、セ
ンサ用としての溶接電流値を制御装置に取込まない方式
である６そのため溶接開先内に仮付溶接が存在しても溶
接線追従性能を低下することもなく、仮付溶接部に伴な
う溶は落ち等の溶接欠陥の発生も最小限にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図はス
ミ肉溶接の場合で仮付溶接が存在した時の溶接アークの
倣い動作を説明する図、第３図は薄板重ねスミ肉溶接時
の動作を説明する同、第４図は本発明の具体的構成を示
す図、第５図〜第８図は本発明の具体的構成部の動作を
説明する図である。 １・・・溶接電源、２・・・ロボット制御装置、３・・
・ロボット本体、４・・・溶接ワーク、５・・・アーク
センサ回路、６・・・溶接トーチ、７・・・音響検出器
、８・・・仮付溶接検出回路、１０・・・フィルター回
路、１１・・・レベル設定回路、１２・・・溶接トーチ
揺動検出回路、１３・・・判別回路、１４・・・溶接ワ
ーク、１５・・・仮付環　ｌ　ロ 第２国　　　　　　　　名３区 第４　呂 ／２　二灰トド）トー＋ｉｔリオ→ξ工玉すＪθ′７３
　　　　半り別回１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接トーチを溶接線方向に対しほぼ直角に周期的に
   揺動させながらアーク溶接をする揺動溶接中に前記溶接
   トーチの溶接線と直角方向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
   させるようにしたアーク溶接ロボットの制御方法におい
   て、前記溶接トーチの揺動周期と、前記溶接トーチ近傍
   に設けた音響検出器の特定周波数のレベル変化の周期と
   から仮付溶接部を検出し、仮付溶接部が検出された時、
   溶接トーチの位置修正のための電流値信号の取込み動作
   を中断し、前記仮付溶接部を検出した時点の位置を保持
   し続けるようにしたことを特徴とするアーク溶接ロボッ
   トの制御方法。 ２、溶接トーチを溶接線方向に対しほぼ直角に周期的に
   揺動させながらアーク溶接をする揺動溶接中に前記溶接
   トーチの溶接線と直角方向の位置を検出し、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
   るようにしたアーク溶接ロボットの制御装置において、 前記溶接トーチの揺動位置を検出する検出器と、 前記溶接トーチの近傍に設けた音響検出器と該検出器の
   特定周波数のみを取り出すためのバンドパスフィルタと
   、該バンドパスフィルタの出力変化と、適宜設定された
   値とを比較する比較器と、前記溶接トーチ位置を検出す
   る検出信号と該比較器の出力信号を比較し、両者の変化
   状態が同期している場合は何等信号出力を生ずることな
   く、両者の変化状態が乱れた場合に出力信号を生ずるよ
   うな判別器を備え、前記判別器からの出力信号によつて
   前記溶接トーチの位置ずれを修正することを特徴とする
   アーク溶接ロボットの制御装置。