JPS63313671A - ロボットによる溶接方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はロボットによる溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、多角形柱状体１と、この多角形柱状体１０門口端
面に配設される部材からなるワーク２を溶接ロボットに
より溶接するには、第８図の要部断面斜視図で示すよう
に、垂直に配置されたポジショナ−３の一側面３ａに、
四角形の柱状体（例えば、−膜構造用角形鋼管である鉄
骨コラム）１の間口端面１ａに前もって仮溶接して固定
されたプレート４を固定設置し、しかる後この柱状体１
の間口端面１ａとプレート４との接触面、即ち環状の溶
接面５を、溶接ロボットのトーチ６を使用し、少なくと
も２つの前記多角形柱状体の隣接する２辺に対応する前
記溶接面５ａ、５ｂ（直線部分）に多層溶接（カスケー
ド溶接）を施した後、該２つの直ａ部分の間のコーナ一
部５ｃ（円弧部分）をつなぎアーク溶接するようにして
いた。

なお、アーク溶接を施す際は、ポジショナ−３を所定の
方向へ回転させて溶接を施す溶接面５の各部分を常に酷
上方に位置させる。

一方、前記柱状体１の溶接面５ａ（直線部分）の部分に
多層溶接による溶接作業を施す場合は、第８図の要部断
面図で示す第９図のようにロボットのトーチ６を溶接面
５ａの一方のコーナ部５ｄ近傍の所定の開始点から、他
方のコーナ部５ｃ近傍の所定の終了点まで、必要に応じ
て１層あるいは多層の溶接操作を、順転あるいは逆転に
よるトーチ６の移動により行っている。なお、多層溶接
による溶接層１０のうち、上段の層１２及び下段の層１
１を溶接する際のトーチ６の溶接開始点と終了点は同一
の値に設定されている。

（発明が解決しようとする問題点〕 ところで、多層溶接を行う際に、各層を溶接するトーチ
６の溶接開始点と終了点とを同一の値に設定する従来の
溶接方法によると、第９図に示すように初層以降の溶接
層１２の始端１２ａ、終端１２ｂに溶融金属の垂れ落ち
が発生した場合、この垂れ落ちた溶融金属１３が初層１
１の始端１１ａ、終端１１　ｂｌｃ融看し、この結果、
以降の行程で溶接すべきコーナ一部５Ｃ１５ｄ（円弧部
分）の一部は垂れ落ちた溶融金属の１３により塞がれて
しまい、これにより第１０図で示すようにコーナ一部５
ｃ（円弧部分）へ溶接作業を実行する際に、予め設定さ
れたコーナ一部５Ｃの領域に渡り品質の高いつなぎアー
ク溶接を施すことが出来ず、溶接欠陥となる問題点があ
った。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕この発明は上
述した問題点に鑑み、少なくとも２つの直Ｓ部分を多層
溶接した後、該２つの直線部分の間の円弧部分をつなぎ
溶接するロボットによる溶接方法において、前記直５！
部分の多層溶接の各層間の溶接開始位置を各層間で所定
距離ずつずらせて設定し、これれにより多層溶接の際に
初層以降の各溶接層の溶融金属が下層の溶接層へ垂れ落
ちないようにしている。

（実施例〕 以下、この発明に係わるロボットによる溶接方法の一実
施例を詳述する。

第１図は、この発明に係わる溶接方法を実施する溶接装
置２０の概念斜視図で第８図乃至第１０図と同一部分を
同一符号で示す。

この溶接装置２０は四角形の柱状体１からなるワーク２
を支持するワーク保持装置２１と、多関節の産業用ロボ
ットにより構成された溶接装置本体２２とから構成され
ており、これらワーク保持装置２１及び溶接装置本体２
２の動作はそれぞれワーク保持制御装置２３及び溶接制
御ｌ装ｖ：１２４により以下に詳述するように予め設定
されている。

このうちワーク２を固定設置するワーク保持装置２１の
ポジショナ−３は図示ゼぬ水平な初期位置から第１図の
垂直位置まで傾斜自在に構成されており、またこのポジ
ショナ−３は該ポジショナ−３を支持する図示せぬ軸を
中心に回動自在に構成されている。なお、第１図で符号
２６は溶接電源である。

次に上述したワーク−保持副部装置２３及び溶接制御装
置２４に基づくワーク保持装置２１と溶接装置本体２２
の動作について説明し、併せてこの発明に係わる溶接方
法を詳細に説明する。

溶接装置２０の初期位置では、溶接装置本体２２のトー
チ６は溶接制Ｗ装置２４の制御上〇により初期基準位置
に退避しており、ワーク保持装置２１のポジショナ−３
はワーク保持制御装置２３の制御信号により図示せぬ水
平位置に停止している。この水平姿勢に保持されたポジ
ショナ−３の初期位置において、ワーク２を構成するプ
レート３をポジショナ−３に固定し、ワーク２をポジシ
ョナ−３に位置決め設置する。なお、ワーク２を構成す
る各部材はワーク２をポジショナ−３に設置する以前に
仮付溶接されている。しかる後、ワーク保持側ａ装置２
３によりポジショナ−３を図示せぬ水平な初期位置から
第１図で示す垂直位置へ傾斜させ、かつポジショナ−３
を所定角度回転させることにより、第１図の要部拡大断
面図で示す第２図のように溶接面５のうち、任意の１面
５ａ（直線部分）を最上方に移動させ、かつこの１面５
ａを水平な溶接姿勢に停止させる。このように、溶接面
３の第１面５ａを垂直上方に対し最上方に移動し、かつ
この１面５ａを水平保持した後、この１而５ａに、溶接
装置本体２２により駆動されるトーチ６により多層溶接
を施す。

この多層溶接は第２図に示すように溶接層３０のうち、
上段の層３２の長さしを下段の層３１の長さＭよりも炉
く設定して、溶接層３０の端部を階段状に形成する。

このように溶接層３０の端部を階段状に設定すると、初
層３１以降の溶接層端部の溶融金属の垂れ落ちが阻止さ
れ、以降の各行程で実施される各コーナ部５ｃ、５ｄ、
５ｈ１５　ｉ　（円弧部分）におけるつなぎ溶接の際に
発生する溶接欠陥が阻止されることとなる。なお、溶接
層３０のうち、上段の層３２の長さしを下段の層３１の
長さＭよりも短く設定するには、トーチ６による溶接条
件として、順転あるいは逆転による上段の層３２を溶接
する際に、トーチ６の開始点からトーチ６が所定の距離
移動するまで正規の電流よりも低い低電流で溶接し、そ
の後所定距離正規の電流による溶接を行い、さらに、終
了点の所定距離前から再び正規の′ｆｕ流よりも低い低
電流で溶接する。あるいは、上段の層２２を溶接する際
のトーチ６の移動量始点及び終了点を変更し、上段の層
３２を溶接する際のトーチ６の移動距離そのものを下段
の層３１を溶接する際の移動距離よりも短く設定する。

なお、第２図で示すように溶接面５ａに多層溶接を施す
と、この溶接面５ａは最上方かつ水平に保持されている
ので、第２図のＡＡ拡大断面で示す第３図のように多層
溶接が施された溶接面５ａの最外周に位置する溶融金属
４０は自重により溶接面５ａ内部へ移動する力が作用し
、このため溶接部分の溶融金［４０は溶接面５ａの外部
へ垂れ落ちないこととなる。このように柱状体１の任意
の溶接面５ａの溶接作業が終了すると、トーチ６は溶接
制ｒＪｒＪ装置２４の制御信号により、図示ゼぬ初期位
置に退避する。するとポジショナ−３はワーク保持制ｔ
Ｉｌｌ装置２３の制？ｎ信号により第４図で示すように
反時計方向へ略９０°回転し、隣接する柱状体４の次の
溶接面５ｆを最上方へ移動させ、さらにこの溶接面５ｆ
を水平に保持する。しかる債、溶接制御装置２４の制御
信号により溶接装置本体２２のトーチ６を溶接面５ｆに
沿って移動させ、その溶接面５ｆに第２図と同様な多層
溶接３０を施す。

このように、四角形柱状体４の溶接面５のうち相隣接す
る２面５ａ、５ｆの溶接作業が終了し、トーチ６が所定
の初期位置に退避すると、ポジショナ−３は前記ワーク
保持制御１１装置２３の制御信号により略４５”度逆転
し、第５図に示すように、前記柱状体４の溶接面５ａ、
５ｂの間に形成されるコーナ部５ｄ（円弧部分）を最上
方へ移動させ、その位置に保持する。そして、このコー
ナ部５ｄを最上方へ移動させた後、溶接制迎装ｃ１２４
の制御信号により、前記トーチ６はコーナ部５ｄに多層
溶接によるつなぎ溶接を施す。なお、このコーナ部５ｄ
に第６図のように多層のつなぎ溶接を施すと、コーナ部
５ｄの斜面（溶接面５の面５ａ。

５ｆに相当する）に溶着する溶融金属４１は、自重によ
・りこの斜面に添って下方へ流れようとするが、この斜
面には前もって多層溶接による溶接層３０が隆起してい
るので、この溶接層３０の隆起により溶融金属４１の流
れは阻止され、このため溶融金属４１が溶接面５の外側
へ垂れ落ちることはない。なお、第３図で符号５０は仮
溶接に使用される裏当金である。

なお、直線部分（溶接面５の５ａ、５ｂ、５ｆ、５Ｑ）
に多層溶接をおこなった際に、第６図と同一部分を同一
符号で示す第７図のように、下段の層３１の端部に跳上
がり等の溶接欠陥部３１ａが発生する場合があるが、こ
のような場合であっても、第７図で示すように、トーチ
６の姿勢角度αを、コーナ部５ｄに多層溶接を施す際の
初期位置において溶接層３０側へ所定角度傾斜させるよ
うに制御し、アークの方向を溶接欠陥部３１ａへ向ける
と、溶接欠陥部３１ａはコーナ部５ｄにつなぎ溶接を施
すことにより消滅することとなる。

なお、第２図に示す柱状体１の他の溶接面５ｂ、５ｑ及
び、これらの溶接面５ｂ、５９に形成されるコーナ部５
Ｃ１５ｈ、５１も、上述した溶接方法により順次溶接作
業が施される。

なお、上述した溶接作業を施す際に、必ずしも、隣接し
た２つの溶接面に溶接作業を施した後、この隣接する２
面との間に構成されるコーナ部に溶接を施す必要はなく
、例えば柱状体１の４つの溶接面を、順次最上方かつ水
平に保持し、この各辺に溶接を施した俊、各コーナ部を
順次最上方へ移動し、この各コーナ部に溶接を施すよう
にしても良い。

上述したように、柱状体１の全ての溶接面及びコーナ部
の溶接作業が終了すると、前記ポジショナ−３は前記ワ
ーク保持制Ｗ装置２３の制御信号により水平位置に復帰
する。

なお上記実施例では、この発明に係わる溶接方法を四角
形柱状体１に適用した場合について詳述したが、勿論、
この発明は上記実施例に限定されることなく、三角形、
及び四角形以上の多角形の柱状体に適用してもよい。

〔発明の効果〕

この発明では、多層溶接の各層間の溶接開始位置を各層
間で所定距離ずつずらせて設定し、これにより上段の溶
接層を構成する溶融金属の一部が下段の溶接層の端部に
垂れ落ちないようにしたため、コーナ部をつなぎ溶接す
る際の溶接欠陥の発生が可及的に阻止され、このため溶
接後のワークの機械強度を高め、溶接品質を著しく向上
させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる溶接方法を実施する溶接装置
の概念斜視図、第２図乃至第７図はこの発明に係わる溶
接方法の溶接行程を示す柱状体の要部拡大断面図、第８
図は柱状体を固定する装置の概念斜視図、第９図及び第
１０図は従来の溶接方法による溶接行程を示す柱状体の
要部拡大断面図である。 ５ａ１５ｂ１５ｆ１５９・・・直線部分（溶接面）、５
Ｃ１５ｄ、５ｈ、５１・・・円弧部分（コーナ部）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２つの直線部分を多層溶接した後、該
   ２つの直線部分の間の円弧部分をつなぎ溶接するロボッ
   トによる溶接方法において、前記直線部分の多層溶接の
   各層間の溶接開始位置を各層間で所定距離ずつずらせて
   設定したことを特徴とするロボットによる溶接方法。
2. （２）直線部分の多層溶接は、第１層目の溶接開始時か
   ら所定の距離に至るまでの間溶接電流が正規の値より小
   さな値に設定されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載のロボットによる溶接方法。
3. （３）円弧部分のつなぎ溶接は、直線部分の多層溶接部
   との接点において溶接アークの方向が該直線部分の多層
   溶接部に対して斜めに向かうように溶接トーチの姿勢が
   制御されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載のロボットによる溶接方法。