JPS6393476A - 消耗性電極を用いた自動ア−ク溶接方法 - 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】 本発明は消耗性電極を用いた自動アーク溶接方法に関し
、一層詳細には、アーク溶接ロボットを使用して電極用
ワイヤを繰り出しながら自動アーク溶接を行う場合に、
先ず、アークの発生の有無を検出し、アークの発生がな
い場合には溶着検出回路を作動させてワークと電極用ワ
イヤとが溶着していた際には溶着解除電流を通電するこ
とにより溶着状態を自動的に解除して次の作業ルーチン
に進むことを可能にした消耗性電極を用いた自動アーク
溶接方法に関する。

溶接用消耗性電極芯線（以下、溶接芯線という）を送給
してアークを発生させワークを溶接する自動アーク溶接
方法では、溶接が正常の時には溶接芯線とワークとの間
にアークが発生して溶接が進行するが、特に、溶接開始
時や溶接終了時には溶接芯線とワークとが溶着してしま
う場合がある。この結果、次なる溶接に必要なアークの
発生が得られない。このように溶接芯線とワークとが溶
着した状態では、溶接トーチを移動させて溶接を行おう
とする溶接ロボットはワークを牽引することになり、そ
れによってワークの変形、ワークの変位を惹起し、また
、場合によってはロボット自体の破損に繋がる虞が存在
している。そのため、従来の自動ロボット溶接装置では
、溶接ワイヤとワークとの溶着を検出すると、溶接ロボ
ットを即時に停止し、これを警報音等で作業者に知得さ
せている。すなわち、作業者はその警報音によって目視
で溶着箇所を確認し、溶着箇所を発見した場合には、適
宜の手段によって前記溶接ワイヤとワークとを切り離し
、再び正常な溶接作業を行わさせるようにシステム構成
している。

また、溶接作業途中での溶接ロボットの他の停止要因と
しては、溶接芯線の欠如およびイナートガスの欠如等を
掲げることが出来る。この場合も同様に溶接作業は中止
されて作業者は芯線やガスの補填を行うことになる。

以上述べた溶接作業における中断等の不都合は溶接作業
能率を極端に低下させるばかりでなく、例えば、溶接用
ワークとワークとの溶着状態を解除するためには作業者
がロボットに直接接触しなければならず、不測の事故に
遭遇する可能性が存在する。

さらにまた、溶接用ワイヤがワークに溶着した際にこれ
を検出し、当該ワイヤに通電して？容着状態を解除する
方法も特開昭筒５９−９２１７２号で開示されているが
、この方法は溶接終了時におけるワイヤとワークとの検
出を行うだめのものであって、溶接の開始時、溶接中に
おける溶着状態の検出は出来ず、作業性がよくない等の
難点が存在している。

本発明方法は前記の不都合を悉く克服するためになされ
たものであって、アークを発生させる工程を開始した直
後に当該アークの発生と、溶接芯線の有無およびイナー
トガスの有無の検出確認を行い、溶接芯線並びにイナー
トガスが存在するにも拘らずアークの発生が存在しない
場合には溶接芯線とワークとが概ね溶着していると判断
して実際溶着状態にあるか否かを溶着検出手段を動作さ
せることにより確認し、溶着の際には溶着解除電流を送
給することにより当該溶接芯線とワークとの溶着を解除
し、再び正常な溶接作業を開始せしめ、一方、溶接終了
時においても同様に溶着検出動作を行い、このように、
常時、正常な溶接作業を自動的に開始することを可能と
する消耗性電極を用いた自動アーク溶接方法を提供する
ことを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明はアーク溶接ロボ
ットを使用して自動アーク溶接を行う際、溶接電極芯線
とワークと電圧電流設定可能な溶接電源と溶接電源開閉
器とからなる閉ループ内に電流検出手段を配設し、前記
溶接電源からの溶接電圧電流によりアークが発生する予
定時刻の直後から前記電流検出手段をを介して中央処理
装置を含むロボットコントローラによりアークの発生の
有無を検出する第１の工程と、アークの発生がないか若
しくはアークが途切れたことを検出した場合には、前記
ロボットコントローラにより前記溶接電源開閉器を開に
して前記溶接電流を停止させる第２の工程と、前記ロボ
ットコントローラにより溶着検出電源と溶着検出電源開
閉器と溶着検出手段とからなる溶着検出部の溶着検出電
源開閉器を閉成して当該溶着検出部の出力信号により溶
接芯線とワークとが溶着しているか否かを確認検出する
第３の工程と、 溶接芯線とワークとが溶着している場合にロボットコン
トローラの指令により前記溶着検出電源開閉器を開成し
て前記溶接電源の電圧電流設定値を前記溶接電圧電流よ
り予め大きく設定された溶着解除電流値に変更した後、
前記溶接電源開閉器を閉成して当該溶着解除電流を前記
溶接芯線並びにワークに送給する第４の工程と、前記溶
接電源開閉器を再度開成して後、溶着検出部を再び動作
させ溶着状態の解除が確認された場合には、前記溶接電
源の設定値を当初の電圧電流設定に戻すことにより再び
通常の自動アーク溶接を行う第５の工程とからなること
を特徴とする。

次に、本発明に係る消耗性電極を用いた自動アーク溶接
方法について、これを実施するための装置との関係にお
いて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら、
以下、詳細に説明する。

第１図は、本発明方法を実施するための装置の概略構成
であって、その中、参照符号２０は溶接ロボットを示す
。当該ロボット２０の先端には溶接トーチ２２が組み付
けられ、トーチ２２には溶接芯線リール２３から送給ロ
ーラ２６によって送給される一方の溶接電極としての溶
接芯線２４が導入される。また、溶接トーチ２２の内周
にはガスボンベ２５からイナートガス２８が尊大される
。参照符号３２は被溶接物（ワーク）であって、当該ワ
ーク３２と前記溶接芯線２４との間に正常溶接時にはア
ーク３０が発生ずる。

次いで、溶接芯線リール２３の送出端には溶接芯線切れ
検出器３４が配設され、当該溶接芯線切れ検出器３４の
出力信号は溶接電源部５０、第１のパスライン４８を介
してロボットコントローラ４０に導入される。一方、前
記ガスボンベ２５にはガス切れ検出器３６が配設され、
当該ガス切れ検出器３６のガス切れ検出信号は同様に溶
接電源部５０、前記第１パスライン４８を介してロボッ
トコントローラ４０に導入される。

ところで、前記溶接電源部５０は溶接電圧電流制御部５
２およびアーク発生検出器５４を含み、当該溶接電源部
５０の出力線５５ａ、５５ｂは夫々溶接芯線２４とワー
ク３２に接続され、当該溶接芯線２４とワーク３２に溶
接電流または溶着解除電流を送給するよう構成されてい
る。

さらに、溶接電源部５０は前記第１パスライン４８を介
しロボットコントローラ４０を構成する入出力インタフ
ェース４６に接続される。ロボットコントローラ４０は
図示しない中央処理装置、リードオンリーメモリ　（Ｒ
ＯＭ）およびランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）を基
本として含む制御回路４２および前記入出力インタフェ
ース４６とからなる。溶着検出部６２は第２のパスライ
ン６０を介して入出力インタフェース４６と接続される
。

当該入出力インタフェース４６は第３のパスライン４４
を介して制御回路４２と接続される。

この場合、前記溶着検出部６２は溶着検出電源部６４、
溶着検出器６６、溶着表示器６８および警報器６９から
なり、この溶着検出部６２の２本の出力線は夫々前記溶
接電源部５０の出力線５５ａ、５５ｂと接続される。以
上が第１図に示す装置の概略構成である。

次に、第２図は第１図に示した溶接電源部５０と溶着検
出部６２の要部の詳細を含む回路ブロック図であって、
この中、参照符号５２ａは電圧電流設定可能な溶接並び
に溶着解除用電源を示す。

当該電源５２ａの電圧電流の設定は、前記制御回路４２
の指令により前記入出力インタフェース４６を介して予
め定められた設定ルーチンに従い自動的に設定される。

当該電源５２ａの一方の端子はワーク３２と接続され、
他方の端子は電源の開閉器５２ｂの一方の端子に接続さ
れる。当該開閉器５２ｂは前記制御回路４２により前記
入出力インタフェース４６を介して開閉器１Ｊｌｌされ
る。前記開閉器５２ｂの他方の端子は、電流検出手段を
含むアーク発生検出器５４の一方の端子に接続し、アー
ク発生検出器５４の他方の端子は溶接芯線２４に接続さ
れる。前記アーク発生検出器５４の検出信号は入出力イ
ンタフェース４６を介して、制御回路４２に導入される
。

一方、参照符号６４ａは溶着検出電源であり、その一方
の端子はワーク３２と接続され、他方の端子は溶着検出
電源開閉器６４ｂの一方の端子に接続される。当該溶着
検出電源開閉器６４ｂの他方の端子は電流検出手段を含
む溶着検出器６６と接続され、この溶着検出器６６を通
じて溶着検出電流を前記溶接芯線２４に送給する。前記
溶着検出電源開閉器６４ｂの開閉動作は入出力インタフ
ェース４６を介して制御回路４２によって制御される。

さらに、前記溶着検出器６６の検出信号は前記入出力イ
ンタフェース４６を介して制御回路４２に導入される。

なお、第２図において、上記以外の参照符号は第１図に
用いた構成要素を示す参照符号と同一のものでありその
詳細な説明は省略する。

本実施例に係る消耗性電極を用いた自動アーク溶接装置
は基本的には以上のように構成されるものであり、次に
その作用並びに効果について第３図に示すタイミングチ
ャートを用いて説明する。

本発明に係る自動アーク溶接装置は予め定められた３通
りのシーケンス、すなわち、第３図ａ、ｂ、ｃに示すシ
ーケンスに基づいて溶接動作を実行する。先ず、ワーク
３２が準備された時に、作業者はロボットコントローラ
４０に接続された図示しない操作テーブルを操作して溶
接開始を指示する。この溶接開始信号は図示しないパス
ラインを介して人出力インタフェース４６に導入され、
制御回路４２でこの探作開始命令が解読されると、当該
制御回路４２の指令により第１図に示す第１パスライン
４８を介して溶接電源部５０内の第２図に示す電源開閉
器５２ｂが閉となり、前記電源５２ａから溶接芯線２４
とワーク３２に対し溶接電流が送給される。この結果、
第３図ａ（１）に示すように、時刻む。で溶接が開始さ
れる。

実際、アークが発生すると、第３図ａ（２）に示すアー
ク検出信号が時刻ｔ１において得られる。

当該アーク検出信号がアーク発生検出器５４からロボッ
トコントローラ４０に送給されると、制御回路４２は予
め定められた手順に基づき、第３図ａ（３）並びに第３
図ａ（４）に示すガス切れチェック信号をＴ３時間並び
に溶接芯線切れチェック信号をＴ４時間だけ溶接電源部
５０に送給し、前記溶接芯線切れ検出器３４の出力信号
並びにガス切れ検出器３６の出力信号の有無を判定し、
当該ガス切れ並びに溶接芯線切れがなかった場合には、
第３図ａ（１）に示す所定の時刻ｔ４まで溶接作業を続
行させる。時刻ｔ４においてアークが消滅したのを検出
すると、前記アーク発生検出器５４の出力信号は第３図
ａ（２）のｔ、に示すようにハイレベルからローレベル
に落ちる。次いで、第３図ａ（５）に示す溶着検出信号
が１６時間だけ制御回路４２から入出力インタフェース
４６を通じて溶着検出電源開閉器６４ｂに送給され、こ
の時溶着検出電源開閉器６４ｂは閉となり、溶着検出器
１６４ａから溶着検出電流が溶接芯ｙＡ２４並びにワー
ク３２に送給される。この時、流れた電流に比例した溶
着検出器６６の出力信号がロボノトコントローラ４０に
取り込まれ、予め定められた値と比較され、溶着かされ
ていないことが制御回路４２で判定された時には、新た
な溶接作業が予め定められたプログラムに従い、ｔ、の
時点から始まる（なお、第３図ａにおいて、ｔｓ、’ｒ
ｑ、Ｔ、。は前記ｔ＋　、’ｒ’：ｌ　、Ｔ４と対応す
る）。以上がアーク溶接が正常に行われた第３図ａに示
す過程である。

次に、第３図すに示す溶接開始直後に溶着が生じた場合
の動作について説明する。

第３図ｂ（１）に示す時刻ｔ２゜より溶接作業が開始し
、第３図ｂ（２）の時刻ｔ２１に示すようにアークの発
生が確認される。第３図ｂ（３）並びに第３図ｂ（４）
に示したのと同様に、ガス切れチェック、芯線切れチェ
ックに関し支障がないことが確認された後、予め定めら
れた第１図ａ（１）に示す溶接時間ＴＩＳより短い時間
、すなわち、時刻ｔ２□においてアーク発生確認信号が
ハイレベルからローレベルに落ちた場合には、前記制御
回路４２は溶接電圧電流制御部５２の電源開閉器５２ｂ
を時刻ｔＺ３で開成すると同時に溶着検出電源開閉器６
４ｂを時刻ｔｚ４で閉成する。その際、溶着状態が検出
されたことによって溶着表示器６８でその旨の表示を開
始した（　Ｌ　ｚｓ）後、第３図ｂ（７）のＴＺ＆に示
ず溶断処理を行う。すなわち、この場合、制御回路４２
は溶着検出電源開閉器６４ｂを開成して、溶接並びに溶
着解除電源５２ａを予め定められた溶着解除用の電圧電
流に設定し直すと共に、電源開閉器５２ｂを閉とし、第
３図ｂ（７）のＴＺ６に示す期間溶着解除用電流を溶接
芯線２４とワーク３２に送給する。この溶着溶断処理が
行われた所定時間の後、再度、第３図ｂ（５）のＴＺ？
区間に示すように、溶着検出判定が行われる。そこで、
溶着状態が解除されていれば、前記溶着表示器６８を閉
じて（ｔｚｓ）、予め定められた溶接動作を自動的に再
開する。一方、溶着が解除されない場合には前記溶着解
除用電源５２ａの電圧電流を若干大きく設定し直し、再
度溶着解除電流を溶接芯線２４とワーク３２に送給する
。このようにして溶接芯線とワークとの溶断を図った後
、溶接動作を自動的に開始する。

以上が、溶接開始後に溶着した場合の本発明に係る溶着
解除方法である。

次に、第３図Ｃに溶接終了直前または直後に溶接芯線と
ワークとが溶着した場合について示す。この過程は第３
図ｂ　（１１の時刻ｔ２１以降に生起する過程と同一の
過程である溶着検出処理（第３図ｃ（２））、溶着表示
（第３図ｃ（３））、および溶断処理（第３図ｃ　ｆ４
）　）であるので詳細な説明は省略する。なお、警報器
６９はガス切れ、溶接芯線切れ時に作動する。この装置
の動作は前記説明により容易に諒解されるのものである
ためにその詳細な説明は省略する。

本発明によれば、以上のように、溶接開始直後にアーク
の発生と、溶接芯線切れの有無と、イナートガス切れの
検出確認を行い、溶接芯線　４があり且つイナートガス
も存在するにも拘らずアークの発生が停止している時に
はワークと溶接芯線とが溶着していると判断し、溶着検
出手段を動作させ溶着と判定された場合には溶着解除電
流を送給することにより溶着を解除し再び正常な溶接作
業を自動的に開始すると共に溶接終了時にも必ず溶着状
態の検出を行い、ここでも溶着と判定された場合には溶
着解除電流を送給することにより溶着を解除している。

このため、作業者は溶接芯線とワークとの溶着が惹起し
てもロボットに接して溶接芯線の切断等の作業を行うこ
となく、安全が確保され、さらに作業能率が向上すると
いう効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の概略構成図、 第２図は第１図の要部を表す回路ブロック図、第３図は
第１図の動作説明のためのタイムチヤードである。 ２０・・・ロボット　　　２２・・・溶接トーチ２４・
・・溶接芯線　　　２８・・・イナートガス３０・・・
アーク　　　　３２・・・ワーク４２・・・制御回路　
　　４６・・・入出力インタフェース５０・・・溶接電
源部　　６２・・・溶着検出部−一 ”Ｉ　　　　　　　　　Ｓ：

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アーク溶接ロボットを使用して自動アーク溶接を
   行う際、溶接電極芯線とワークと電圧電流設定可能な溶
   接電源と溶接電源開閉器とからなる閉ループ内に電流検
   出手段を配設し、前記溶接電源からの溶接電圧電流によ
   りアークが発生する予定時刻の直後から前記電流検出手
   段をを介して中央処理装置を含むロボットコントローラ
   によりアークの発生の有無を検出する第１の工程と、 アークの発生がないか若しくはアークが途切れたことを
   検出した場合には、前記ロボットコントローラにより前
   記溶接電源開閉器を開にして前記溶接電流を停止させる
   第２の工程と、前記ロボットコントローラにより溶着検
   出電源と溶着検出電源開閉器と溶着検出手段とからなる
   溶着検出部の溶着検出電源開閉器を閉成して当該溶着検
   出部の出力信号により溶接芯線とワークとが溶着してい
   るか否かを確認検出する第３の工程と、 溶接芯線とワークとが溶着している場合にロボットコン
   トローラの指令により前記溶着検出電源開閉器を開成し
   て前記溶接電源の電圧電流設定値を前記溶接電圧電流よ
   り予め大きく設定された溶着解除電流値に変更した後、
   前記溶接電源開閉器を閉成して当該溶着解除電流を前記
   溶接芯線並びにワークに送給する第４の工程と、前記溶
   接電源開閉器を再度開成して後、溶着検出部を再び動作
   させ溶着状態の解除が確認された場合には、前記溶接電
   源の設定値を当初の電圧電流設定に戻すことにより再び
   通常の自動アーク溶接を行う第５の工程とからなること
   を特徴とする消耗性電極を用いた自動アーク溶接方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   第１乃至第５の工程終了後に作業を再開して後、予め定
   められた溶接期間終了直後に前記第３乃至第５の工程を
   遂行することからなる消耗性電極を用いた自動アーク溶
   接方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の方法において、ロボ
   ットコントローラには、ガスボンベのガス検出手段から
   のガス切れ検出信号と、溶接芯線リールの芯線切れ検出
   手段からの芯線切れ検出信号を導入し第１工程終了後ア
   ークが発生していることを確認した場合には、前記ロボ
   ットコントローラの予め定められた確認手順によりガス
   切れおよび／または芯線切れを確認し、前記溶接電源開
   閉器を開成すると共に警報器を動作させてなる消耗性電
   極を用いた自動アーク溶接方法。