KR101003223B1

KR101003223B1 - 아크 용접 로봇의 제어 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101003223B1
Application number: KR1020080106867A
Authority: KR
Inventors: 아키히코 아사이; 마사유키 시게요시
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2010-12-21
Also published as: US8487213B2; US20090107969A1; CN101422837B; KR20090045064A; CN101422837A; JP5049916B2; JP2009131893A; EP2055420A1; EP2055420B1; DE602008004399D1

Abstract

본 발명의 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 기억 수단과, 제어 수단과, 용접 조건 변경 위치 산출 수단과, 용접 토치가 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때마다 위빙 1 주기 완료 신호를 출력하는 위빙 동작 제어 수단과, 변경 예정 용접 조건을 산출하는 용접 조건 산출 수단과, 위빙 1 주기 완료 신호가 입력될 때마다 변경 예정 용접 조건에 근거하여 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경하는 용접 조건 변경 수단을 구비한다. 이러한 구성에 의해, 아크 용접 로봇이 위빙할 경우에도, 연속적인 용접 조건의 변경과 양호한 정밀도의 아크 모방을 가능하게 한다.

Description

아크 용접 로봇의 제어 장치 및 그 방법{ARC WELDING ROBOT CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 아크 용접 로봇의 용접 조건을 연속적으로 변경하는 아크 용접 로봇의 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 아크 용접 로봇을 이용한 아크 용접에서는, 용접 전류, 용접 전압, 용접 속도, 위빙(weaving) 주기, 위빙 진폭 등의 용접 조건을 단계적으로 변경하기 위해서, 용접선상에 복수의 용접 조건 변경 위치(교시점)를 설정(교시)하고, 용접 조건 변경 위치마다 상이한 용접 조건을 수동으로 설정할 필요가 있다. 이렇게, 용접 조건 변경 위치마다 용접 조건을 수동으로 설정하는 것은 매우 번잡하기 때문에, 자동적으로 용접 조건을 변경하는 기술이 개시되어 있다(일본 실용신안 공개 제 1986-138470 호, 미국 특허 제 6,177,650 호 참조).

예를 들면, 일본 실용신안 공개 제 1986-138470 호에서 개시하고 있는 기술은, 용접 로봇의 이동 거리에 근거하여, 아크 용접 로봇의 용접 조건을 선 형(linear)으로 변경하는 것이다. 또한, 미국 특허 제 6,177,650 호에서 개시하고 있는 기술은, 용접 조건의 변경 시점 및 종점을 설정하고, 이 시점 및 종점에 있어서의 용접 조건을 설정하고, 이 종점에서, 종점에 있어서의 용접 조건에 이르도록 용접 조건을 서서히 변경하는 것이다.

상기 2개의 특허문헌에 개시되어 있는 기술에서는, 용접 토치가 위빙을 1 주기 실시하는 사이에 용접 전류 등의 용접 조건이 변경되어 버려서, 위빙의 좌우 양단에서의 용접 전류의 지령값이 상이하기 때문에, 용접 비드의 두께에 편차가 생겨 버리는 문제가 있다. 또한, 아크 용접 로봇이 아크 센서를 구비하는 경우에도, 워크에 어긋남이 생기지 않더라도 위빙의 좌우 양단에서의 실제의 용접 전류가 상이하기 때문에, 원하는 용접선을 추종할 수 없어, 용접 와이어의 겨냥에 어긋남이 생겨 버린다. 또한, 위빙 지령에 대하여, 실제의 용접 토치의 위빙 동작에는 미소한 지연이 발생하고, 이러한 지연에 의해, 용접 토치가 실제로 위빙을 1 주기 실시하는 타이밍과 용접 전류 등의 용접 조건을 변경하는 타이밍이 어긋나 버려서, 위빙의 좌우 양단에서의 용접 전류가 동일해지지 않아, 위빙 주기를 빨리 할수록 용접 비드의 두께에 편차가 생겨 버린다.

여기에서, 본 발명은, 전술한 문제를 해결하고, 아크 용접 로봇이 위빙하는 경우에도, 용접 비드의 두께에 편차가 생기지 않는 아크 용접 로봇의 제어 장치, 그 방법 및 그 프로그램을 제공하다 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 소정의 동작 패턴으로 위빙하면서 워크를 용접하는 아크 용접 로봇의 제어 장치로서, 용접 조건 변경 개시 위치, 용접 조건 변경 종료 위치, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건, 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건을 기억하는 기억 수단으로서, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건은, 위빙 주기, 위빙 진폭, 및 용접 전류와, 용접 전압과, 용접 속도중 적어도 하나를 포함하는, 상기 기억 수단과; 상기 아크 용접 로봇의 용접 토치를 상기 소정의 동작 패턴으로 위빙시키는 위빙 지령을 생성하는 동시에, 상기 위빙 지령에 따라서 상기 용접 토치가 상기 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때마다 위빙 1 주기 완료 신호를 출력하는 위빙 동작 제어 수단과; 상기 용접 토치가 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 용접 조건 변경 종료 위치를 향해서 진행한 진행 위치를 산출하는 용접 조건 변경 위치 산출 수단과; 상기 용접 개시 위치에서의 용접 조건과 상기 용접 종료 위치에서의 용접 조건의 차이에 근거하여, 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 진행 위치까지의 거리에 따른 보정값을 산출하고, 상기 용접 개시 위치에서의 용접 조건에 상기 보정값을 가산해서 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출하는 용접 조건 산출 수단과; 상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력될 때마다, 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건에 근거하여 상기 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경하는 용접 조건 변경 수단으로 구성된다.

이러한 구성에 의하면, 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 아크 용접 로봇의 용접 토치가 용접 조건 변경 개시 위치로부터 용접 조건 변경 종료 위치까지의 사이에 위치할 경우, 용접 토치가 위빙을 1 주기 실시할 때마다, 진행 위치의 변경 예 정 용접 조건에 근거하여 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경한다. 이에 의해, 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 용접 토치가 위빙을 1 주기 실시하는 사이에 용접 조건을 변경하는 일이 없다. 여기에서, 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 용접 조건 변경 개시 위치, 용접 조건 변경 종료 위치, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건을 개선(開先)의 형상, 워크의 형상, 재질이나 크기에 따라 임의로 설정할 수 있다.

또한, 상기 아크 용접 로봇의 제어 장치에 있어서, 또한, 상기 용접 조건 변경 수단에 상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력되고 나서 상기 용접 토치가 상기 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때까지의 지연 시간에 근거하여, 상기 용접 조건 변경 수단에, 상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력되고 나서 상기 지연 시간을 경과시켜서, 상기 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경시키는 위빙 동작 지연 시간 조정 수단을 더 구비한다.

이러한 구성에 의하면, 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단에 의해, 필터 지연이나 기계 지연 등의 지연 시간만큼 지연시키고, 용접 토치가 용접선 중심에 도달했을 때에, 용접 조건 변경 수단에 용접 조건을 변경시킨다. 보통, 위빙 주기가 빨라질수록, 지연의 영향이 커지지만, 아크 용접 로봇의 제어 장치는 이러한 경우에도 지연의 영향을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 상기 용접 토치가 선행 전극 및 후행 전극을 선단에 구비하고, 상기 선행 전극 및 상기 후행 전극에 급전을 실행하는 2개의 용접 전원을 구비하는 탠덤(tandem) 아크 용접 시스템에 대하여 사용해도 좋다. 이 경우, 상기 기억 수단은, 상기 선행 전극 및 상기 후행 전극 각각에 대해서, 상기 용접 개시 위치에서의 용접 조건과, 상기 용접 종료 위치에서의 용접 조건을 기억하고, 상기 용접 조건 산출 수단은, 상기 선행 전극 및 상기 후행 전극 각각에 대해서, 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출한다.

또한, 본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 방법은, 소정의 동작 패턴으로 위빙하면서 워크를 용접하는 아크 용접 로봇의 제어 방법으로서, 용접 조건 변경 개시 위치, 용접 조건 변경 종료 위치, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건, 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건을 기억 수단에 저장하는 저장 단계로서, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건은, 위빙 주기, 위빙 진폭, 및 용접 전류와, 용접 전압과, 용접 속도중 적어도 하나를 포함하는, 상기 저장 단계와; 상기 아크 용접 로봇의 용접 토치를 상기 소정의 동작 패턴으로 위빙시키는 위빙 지령을 생성하는 동시에, 상기 위빙 지령에 따라서 상기 용접 토치가 상기 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때마다 위빙 1 주기 완료 신호를 출력하는 위빙 동작 제어 단계와; 상기 용접 토치가 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 용접 조건 변경 종료 위치를 향해서 진행한 진행 위치를 산출하는 용접 조건 변경 위치 산출 단계와; 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건과 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건의 차이에 근거하여, 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 진행 위치까지의 거리에 따른 보정값을 산출하고, 상기 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건에 상기 보정값을 가산해서 상기 진행 위치의 변경 예정 용 접 조건을 산출하는 용접 조건 산출 단계와; 상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력될 때마다, 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건에 근거하여 상기 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경하는 용접 조건 변경 단계로 구성된다.

본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 장치, 및 그 방법에 의하면, 하기와 같은 우수한 효과를 나타낸다. 즉, 아크 용접 로봇이 위빙할 경우에도, 용접 토치가 위빙을 1 주기 실시할 때마다 용접 조건을 변경함으로써, 용접 비드의 두께에 편차가 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단을 더 구비하는 구성에 의하면, 위빙 주기가 빠를 경우에도 용접 비드의 두께 편차 발생을 방지할 수 있고, 지연의 영향을 저감시켜서 정확한 아크 용접을 가능하게 할 수 있다.

[제어 장치의 개요]

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 적절히 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1을 참조하여, 제어 장치의 개요에 대해서 설명한다. 도 1(a)는 본 발명 에 따른 제어 장치를 포함하는 아크 용접 시스템의 개요를 도시하는 구성도이며, 도 1(b)는 본 발명에 있어서의 워크 및 용접선의 확대도이다. 도 1(a)에는, 제어 장치(아크 용접 로봇의 제어 장치)(1), 아크 용접 로봇(2), 교시 팬던트(4), 용접 토치(9) 및 워크(W)를 도시한다. 또한, 도 1(b)에는, 워크(W) 및 용접 비드(B)를 도시한다.

제어 장치(1)는, 교시 팬던트(4)로부터 입력되는 명령이나 교시 프로그램에 근거하여, 아크 용접 로봇(2)을 제어하고, 아크 용접 로봇(2)의 용접 조건을 변경하는 것이다. 또한, 제어 장치(1)는 아크 용접 로봇(2) 및 교시 팬던트(4)와 접속되어 있다.

아크 용접 로봇(2)은, 예컨대, 6축 구성의 수직 다관절 로봇이며, 그 손목 부분에는, 용접 토치(9)가 장착되어 있다. 또한, 아크 용접 로봇(2)은, 제어 장치(1)로부터의 이동 명령에 근거해서, 아크 용접 로봇용 모터(M)가 구동하여, 용접 토치(9)를 워크(W)의 용접선으로 이동시킬 수 있다. 또, 도 1에서는, 설명을 위해 1개의 아크 용접 로봇용 모터(M)를 도시했지만, 그 개수는 특히 제한되지 않고, 예컨대 아크 용접 로봇(2)이 6축 구성의 수직 다관절 로봇이면, 6개의 아크 용접 로봇용 모터(M)를 구비한다.

용접 토치(9)는 용접 와이어(도시하지 않음)를 워크(W)의 용접선을 향해서 송출하는 것이다. 이 송출된 용접 와이어와 워크(W)의 용접선 사이에 아크가 형성됨으로써 아크 용접이 실행된다. 또한, 용접 토치(9)는 와이어 송급 장치(도시하지 않음)를 거쳐서 용접 전원에 접속된다. 이 용접 전원은 제어 장치(1)에 접속된다. 그리고, 제어 장치(1)가 용접 지령을 용접 전원에 출력하면, 용접 전원으로부터의 급전에 의해 와이어 송급 장치가 구동되어, 용접 토치(9)에 용접 와이어가 송급된다. 또, 아크 용접 로봇(2)은 2개의 용접 토치(9)를 구비하는 탠덤형의 아크 용접 로봇이어도 좋다.

제어 장치(1)는, 예컨대 센서 컴퓨터를 내장한다. 이 센서 컴퓨터는, 용접 전류의 변화와 아크 용접 로봇(2)의 용접 와이어의 돌출 길이의 대응 관계에 근거하여, 위빙의 우단에서의 용접 전류와 위빙의 좌단에서의 용접 전류를 검출하는 것이다(아크 센서).

교시 팬던트(4)는, 아크 용접 로봇(2)의 교시 작업시에, 교시 프로그램, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건이나 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건을 입력하는 것이다. 또한, 교시 팬던트(4)는, 조작자의 조작에 근거하여, 아크 용접 로봇(2)을 정지시키는 명령을 제어 장치(1)에 출력할 수 있다. 또, 도 1에서는, 교시 팬던트(4)는, 제어 장치(1)에 유선 통신 회선에 의해 접속되어 있지만, 제어 장치(1)에 무선 통신 회선에 의해 접속되어도 좋다. 또한, 교시 팬던트(4)는 컴팩트 플래시(Compact Flash; 등록상표) 카드 등의 기록 매체에 교시 프로그램을 기록하고, 제어 장치(1)는 이 기록 매체로부터 교시 프로그램을 판독하여도 좋다.

워크(W)는 아크 용접의 대상이 되는 금속 등의 부재이다. 도 1(b)에서는, 이른바 수염 비드로 불리는 용접 비드(B)를 형성하도록, 제어 장치(1)는 위빙 주기나 위빙 진폭 등의 용접 조건을 연속적으로 변경하고 있다.

[제어 장치의 구성]

도 2를 참조하여, 제어 장치(1)의 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 도 1에 도시한 제어 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 블럭도이다. 제어 장치(1)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), HDD(Hard Disk Drive) 및 입출력 인터페이스로 구성된다. 또한, 제어 장치(1)는, 후술하는 각종 기능을 실현하기 위해서, 센서 컴퓨터(3), 입출력 수단(10), 기억 수단(20), 로봇축 제어 수단(30), 아크 용접 로봇 제어 수단(40) 및 용접 전원 제어 수단(50)을 구비한다.

입출력 수단(10)은 소정의 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스로 구성된다. 또, 도 2에서는, 설명의 편의상, 입출력 수단(10)을 일체로 표시하고 있지만, 개별적으로 구성해도 좋다. 이 입출력 수단(10)은 교시 팬던트(4)로부터 입력되는 명령이나 교시 프로그램을 기억 수단(20)이나 로봇축 제어 수단(30)에 출력한다. 또한, 입출력 수단(10)은 용접 전원 제어 수단(50)으로부터 출력되는 용접 지령을 용접 전원(P)에 출력한다.

또한, 입출력 수단(10)은, 아크 용접 로봇 제어 수단(40)으로부터의 명령을 아크 용접 로봇용 모터(M)에 출력하고, 아크 용접 로봇용 모터(M)로부터의 용접 토치(9)의 위치 등을 나타내는 피드백(feedback) 신호나 피드포워드(feedforward) 신호를 아크 용접 로봇 제어 수단(40)에 출력한다.

기억 수단(20)은, 예컨대 ROM, RAM, HDD 등으로 구성되고, 교시 프로그램 기억 수단(21), 용접 조건 변경 위치 기억 수단(22) 및 용접 조건 기억 수단(23)을 구비한다. 또한, 용접 와이어의 절단이나 노즐의 접촉에 의해 아크 용접이 중단되는 경우에 대비하여, 기억 수단(20)은, 후술하는 나머지 거리나 산출한 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 기억하는 것이 바람직하다. 이 경우, 용접 조건의 변경시에 용접이 중단되어도, 제어 장치(1)는 기억 수단(20)으로부터 나머지 거리나 진 행 위치의 변경 예정 용접 조건을 판독하여, 아크 용접을 재개할 수 있다. 또, 도 2에서는, 설명의 편의상, 기억 수단(20)을 일체로 표시하고 있지만, 개별적으로 구성해도 좋다.

교시 프로그램 기억 수단(21)은 아크 용접 로봇(2)에의 명령 등을 기술한 교시 프로그램을 기억하는 것이다. 또한, 교시 프로그램 기억 수단(21)에 기억된 교시 프로그램은 미리 작성된 것이며, 교시 팬던트(4) 또는 퍼스널 컴퓨터 등의 접속 기기(도시하지 않음)에서의 조작에 의해 편집 가능한 것이다.

용접 조건 변경 위치 기억 수단(22)은 용접 조건 변경 개시 위치 및 용접 조건 변경 종료 위치를 기억하는 것이다. 여기에서, 용접 조건 변경 개시 위치는 용접 조건의 변경을 개시하는 위치이며, 1개소에 한하지 않고, 복수 설정해도 좋다. 또한, 용접 조건 변경 종료 위치는 용접 조건의 변경을 종료하는 위치이며, 용접 조건 변경 개시 위치보다 후방에 위치한다. 또, 용접 조건 변경 종료 위치는 1개소에 한하지 않고, 용접 조건 변경 개시 위치와 동일 개소 설정하면 좋다.

용접 조건 기억 수단(23)은 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건을 기억하는 것이다. 도 3을 참조하여, 용접 조건의 일례에 대해서 설명한다. 도 3은 도 2에 도시한 제어 장치에 입력되는 용접 조건의 일례를 나타내는 설명도이다. 우선, 「용접 조건 연속 변경 - 구간 개시」란 위치(P1)가 용접 조건 변경 개시 위치인 것을 나타낸다. 또한, 「직선 이동」이란 워크(W)에 설정된 위치(P1)로 직선 이동하는 것을 나타낸다. 그리고, 「아크 온」이란 아크 용접을 실행하는 것을 나타낸다. 더욱, 위치(P1)에서의 용접 조건 은, 용접 전류가 220A, 용접 전압이 소정 전압의 100%, 용접 속도가 30cm/분, 위빙 주기가 120회/분, 위빙 진폭이 5mm인 것을 나타낸다. 또, 본 예에서는, 위빙의 진행 방향을 향해서 좌우 양단에서의 정지하는 시간을 의미하는 양단 정지 시간이 설정되어 있지 않지만, 이 양단 시간을 설정해도 좋다.

「용접 조건 연속 변경 - 구간 종료」란 위치(P2)가 용접 조건 변경 종료 위치인 것을 나타낸다. 또한, 위치(P2)에서의 용접 조건은, 용접 전류가 280A, 용접 전압이 소정 전압의 100%, 용접 속도가 60cm/분, 위빙 주기가 180회/분, 위빙 진폭이 5mm인 것을 나타낸다. 따라서, 제어 장치(1)는, 위치(P1)로부터 위치(P2)까지의 사이에서, 연속적으로, 위빙 주기를 120회/분부터 180회/분까지 증가시키고, 용접 전류를 220A로부터 280A까지 증가시키고, 용접 속도를 30cm/분부터 60cm/분까지 증가시킨다. 또, 제어 장치(1)는, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건중 일부, 예컨대 전술한 바와 같이, 용접 전류, 용접 속도, 위빙 주기만을 변경해도 좋고, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건 모두를 변경해도 좋다.

로봇축 제어 수단(30)은 교시 프로그램에 저장된 명령을 실행하여, 용접 조건의 변경을 하는 것이며, 예컨대 교시 프로그램 실행 수단(31), 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32), 용접 조건 산출 수단(33), 용접 조건 변경 수단(34) 및 위빙 동작 제어 수단(35)을 구비한다.

교시 프로그램 실행 수단(31)은 교시 프로그램을 교시 프로그램 기억 수단(21)으로부터 판독하고, 그 교시 프로그램에 저장된 명령을 실행하는 것이다. 또한, 교시 프로그램 실행 수단(31)은, 용접 토치(9)의 위치를 나타내는 신호에 근거하여, 용접 토치(9)의 위치를 나타내는 신호가 소정의 교시점에 도달하였는지 여부를 판별하고, 용접 토치(9)의 위치를 나타내는 신호가 그 교시점에 도달했을 경우, 그 교시점에 설정된 명령을 실행한다.

용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)은, 아크 용접 로봇(2)의 용접 토치(9)의 보간(補間) 위치를 산출하는 보간 계산에 의해, 용접 토치(9)가 용접 조건 변경 개시 위치로부터 용접 조건 변경 종료 위치를 향해서 진행한 진행 위치를 산출하는 것이다. 또한, 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)은, 보간 위치가 용접 조건 변경 개시 위치를 초과했을 경우에는 보간 위치와 용접 조건 변경 개시 위치의 차이로부터 진행 위치를 산출한다. 여기에서, 보간 위치란 교시점 사이를 보간하는 위치이다.

위빙 동작 제어 수단(35)은, 용접 토치(9)를 소정의 동작 패턴으로 위빙시키는 위빙 지령을, 예컨대 용접 조건으로서 입력된 위빙 주기나 위빙 진폭으로부터 생성하는 것이다. 또한, 위빙 동작 제어 수단(35)은 생성한 위빙 지령을 아크 용접 로봇 제어 수단(40)을 거쳐서 아크 용접 로봇용 모터(M)에 출력한다. 또한, 위빙 동작 제어 수단(35)은, 위빙 지령에 따라서 용접 토치(9)가 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때마다 위빙 1 주기 완료 신호를 용접 조건 산출 수단(33)이나 용접 조건 변경 수단(34)에 출력하는 것이다.

용접 조건 산출 수단(33)은, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건과 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건의 차이에 근거하여, 용접 조건 변경 개시 위치로 부터 진행 위치까지의 거리에 따른 보정값을 산출하고, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건에 보정값을 가산해서 변경 예정 용접 조건을 산출하는 것이다.

(변경 예정 용접 조건의 산출)

도 4를 참조하여, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건의 산출에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 발명에 있어서 용접 조건의 변경을 설명하기 위해 워크의 용접선을 도시하는 설명도이다. 또, 도 4에서는, 용접선, 진행 위치, 용접 조건 변경 개시 위치(P1), 용접 조건 변경 종료 위치(P2), 용접 조건 변경 개시 위치(P1)로부터 용접 조건 변경 종료 위치(P2)까지의 거리를 전체 거리(ℓ), 및 진행 위치로부터 용접 조건 변경 종료 위치(P2)까지의 거리를 나머지 거리(ℓ_r)를 도시한다.

용접 조건 산출 수단(33)은, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 용접 속도, 위빙 주기 및 위빙 진폭에 대해서, 수학식 1을 이용하여 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출할 수 있다. 또, 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건과 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건의 차이를 용접 조건 차이분이라고 한다. 여기에서, 수학식 1중, {(전체 거리-나머지 거리)/전체 거리}×용접 조건 차이분의 항이 용접 조건 변경 개시 위치로부터 진행 위치까지의 거리에 따른 보정값이며, 용접 조건 산출 수단(33)은 이 보정값을 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건에 가산해서 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출한다. 또, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건이 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건보다 클 경우에는 보정 값이 부의 값이 되고, 용접 조건 산출 수단(33)은 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건에 부의 값을 가산, 즉 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건으로부터 보정값을 감산한다.

[수학식 1]

변경 예정 용접 조건 = {(전체 거리-나머지 거리)/전체 거리}×용접 조건 차이분 + 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건

예컨대, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건중 위빙 주기가 120회/분, 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건중 위빙 주기가 180회/분, 전체 거리(ℓ)가 100mm 및 나머지 거리(ℓ_r)가 50mm일 경우, 진행 위치에서의 위빙 주기는 150회/분이 된다(수학식 2 참조).

[수학식 2]

150회/분 = {(100-50)/100}×(180-120) + 120

또, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건중 용접 속도가 30cm/분, 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건중 용접 속도가 60cm/분, 전체 거리(ℓ)가 100mm 및 나머지 거리(ℓ_r)가 50mm일 경우, 진행 위치에서의 용접 속도는 45cm/분이 된다(수학식 3 참조).

[수학식 3]

45cm/분 = {(100-50)/100}×(60-30) + 30

또한, 용접 조건 산출 수단(33)은, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 용 접 전류 및 용접 전압에 대해서, 수학식 4를 이용하여 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출할 수 있다. 수학식 4중, {전체 거리-(나머지 거리-용접 속도/위빙 주기)}/전체 거리×용접 조건 차이분의 항이 용접 조건 변경 개시 위치로부터 진행 위치까지의 거리에 따른 보정값이며, 용접 조건 산출 수단(33)은 이 보정값을 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건에 가산해서 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출한다. 또, 여기에서는, 용접 조건 산출 수단(33)은, 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시할 때마다 용접 속도를 위빙 주기에서 나누어, 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시할 때까지의 거리를 구하고 있다.

[수학식 4]

변경 예정 용접 조건 = {전체 거리-(나머지 거리-용접 속도/위빙 주기)}/전체 거리×용접 조건 차이분 + 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건

예컨대, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건중 용접 전류가 220A, 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건중 용접 전류가 280A, 전체 거리(ℓ)가 100mm, 나머지 거리(ℓ_r)가 50mm, 위빙 주기가 150회/분 및 용접 속도가 450mm/분일 경우, 진행 위치에서의 용접 전류는 251.8A가 된다(수학식 5 참조).

[수학식 5]

251.8A = {100-(50-450/150)}/100×(280-220) + 220

이후, 도 2로 되돌아와서, 제어 장치(1)의 구성에 대해서 설명을 계속한다. 용접 조건 변경 수단(34)은, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단(36)을 구비하고, 위빙 동작 제어 수단(35)으로부터 위빙 1 주기 완료 신호가 입력될 때마다, 용접 조건 산출 수단(33)이 산출한 진행 위치의 변경 예정 용접 조건에 근거하여, 아크 용접 로봇(2)의 용접 조건을 변경하는 것이다. 또한, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 용접 전류 및/또는 용접 전압을 변경할 경우, 용접 조건 변경 수단(34)은, 용접 전원 제어 수단(50)에 용접 지령을 출력하여, 용접 전원(P)에 용접 전류 및/또는 용접 전압을 변경시킨다. 또한, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 위빙 주기 및 위빙 진폭을 변경할 경우, 용접 조건 변경 수단(34)은 위빙 동작 제어 수단(35)에 변경후의 위빙 주기 및 위빙 진폭을 출력한다. 그리고, 위빙 동작 제어 수단(35)은 상기 변경후의 위빙 주기 및 위빙 진폭으로부터 위빙 지령을 생성해서 아크 용접 로봇 제어 수단(40)에 출력한다. 더욱이, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 용접 속도를 변경할 경우, 용접 조건 변경 수단(34)은 변경후의 용접 속도를 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)에 출력한다. 그리고, 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)은 변경후의 용접 속도를 보간 계산에 적용해서 보간 위치를 산출·갱신하고, 이 보간 위치를 아크 용접 로봇 제어 수단(40)을 거쳐서 아크 용접 로봇용 모터(M)에 출력한다.

아크 용접 로봇 제어 수단(40)은, 로봇축 제어 수단(30)으로부터의 이동 명령이나 위빙 지령을 아크 용접 로봇용 모터(M)에 출력하는 것이다. 또한, 아크 용접 로봇 제어 수단(40)은, 아크 용접 로봇용 모터(M)로부터의 신호, 예컨대 피드백 신호나 피드포워드 신호를 로봇축 제어 수단(30)에 출력한다. 더욱이, 아크 용접 로봇용 모터(M)는, 상기의 이동 명령에 의해 아크 용접 로봇(2)을 구동해서 용접 토치(9)의 위치를 이동시키고, 상기의 위빙 지령에 의해 용접 토치(9)를 위빙시키는 동시에 위빙 주기나 위빙 진폭을 변경하는 것이다.

용접 전원 제어 수단(50)은 로봇축 제어 수단(30)으로부터의 용접 지령을 용접 전원(P)에 출력하는 것이다. 또한, 용접 전원(P)은 용접 전원 제어 수단(50)으로부터의 용접 지령에 의해 용접 전류나 용접 전압을 변경하는 것이다.

(지연의 영향의 저감)

도 5 및 도 6을 참조하여, 필터 지연이나 기계 지연 등의 지연이 발생했을 경우, 제어 장치(1)가 그 영향을 저감하는 것에 대해서 설명한다. 도 5(a)는 본 발명에 있어서의 아크 용접 로봇의 용접 토치의 궤도를 도시하는 설명도이며, 도 5(b)는 본 발명에 있어서의 아크 용접 로봇의 용접 토치의 위빙 동작을 도시하는 설명도이다. 또, 도 5(a)에서는, 시간의 진행을 화살표로 나타내고, 위빙 지령에 따른 용접 토치(9)의 위치(지령 위치)를 실선으로 나타내고, 실제의 용접 토치(9)의 위치(실제의 위치)를 파선으로 나타내고, 지연 시간을 도면부호(T)로 나타낸다.

도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(9)는 좌우로 위빙하면서 용접선상을 이동한다. 여기에서, 제어 장치(1)에서는, 아크 용접 로봇 제어 수단(40)에서의 필터 지연이나, 아크 용접 로봇 제어 수단(40)이 이동 명령이나 위빙 지령을 출력하고 나서 아크 용접 로봇용 모터(M)가 실제로 구동할 때까지의 기계 지연 등의 지연이 발생할 경우가 있다. 지연이 발생했을 경우, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(9)의 실제의 위치는 지령 위치에 대하여 지연 시간(T)만큼 지연된다. 또, 이 지연 시간(T)은 아크 용접 로봇(2)의 특성에 의한 것이며, 지연 시 간(T)을 미리 구하여 기억 수단(20)에 기억시켜 두어도 좋다. 그리고, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단(36)은 기억 수단(20)에 기억된 지연 시간(T)을 참조해도 좋다.

이 때, 제어 장치(1)는 하기와 같이 지연의 영향을 저감한다. 도 6(a)는 본 발명에 있어서의 아크 용접 로봇의 용접 토치의 위빙 궤도를 도시하는 설명도이며, 도 6(b)는 용접 토치의 위치에 대응한 용접 전류의 지령값을 나타내는 설명도이다. 또, 도 6(a)에서는, 시간의 진행을 화살표로 나타내고, 위빙 지령에 따른 용접 토치(9)의 위치(지령 위치)를 실선으로 나타내고, 실제의 용접 토치(9)의 위치(실제의 위치)를 파선으로 나타내고, 지연 시간을 도면부호(T)로 나타낸다. 또한, 도 6(b)에서는, 본 발명에 있어서의 지연에 대응하지 않고 있는 경우의 용접 전류의 지령값을 실선으로 나타내고, 본 발명에 있어서의 지연에 대응하는 경우의 용접 전류의 지령값을 파선으로 나타내고, 위빙 지령에 따라서 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시한 타이밍과 용접 전류를 변경하는 타이밍의 어긋남을 용접 전류의 어긋남으로서 나타냈다.

지연이 발생하지 않고 있는 경우, 용접 토치(9)의 지령 위치와 용접 토치(9)의 실제의 위치는 동일하고[도 6(a)에서 실선과 파선이 겹치는 상태], 실제로 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시하는 타이밍과 용접 조건 변경 수단(34)이 용접 전류의 변경 지령을 용접 전원(P)에 출력하는 타이밍[용접 조건 변경 수단(34)에 위빙 1 주기 완료 신호가 입력되는 타이밍]이 일치한다. 그러나, 지연이 발생했을 경우, 도 6에 도시하는 바와 같이, 실제로 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시하는 타이밍과, 용접 조건 변경 수단(34)이 용접 전류의 변경 지령을 용접 전원(P)에 출력하는 타이밍이 어긋난다[도 6(a)의 용접 토치의 실제의 위치와 도 6(b)의 지연에 대응하지 않고 있는 용접 전류의 지령값을 참조]. 이 경우, 실제로 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시해서 지연 시간(T)이 경과한 후, 용접 전류가 변경되게 된다[도 6(b)의 용접 전류의 어긋남을 참조].

여기에서, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단(36)은, 용접 조건 변경 수단(34)에, 위빙 1 주기 완료 신호가 입력되고 나서 지연 시간(T)을 경과시켜서, 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경시킨다. 예를 들면, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단(36)은 용접 조건 변경 수단(34)에 미리 대기 신호를 출력한다. 이 대기 신호를 수신한 용접 조건 변경 수단(34)은, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단(36)으로부터 지연 시간(T) 신호를 수신할 때까지 용접 전원(P)에 용접 전류의 변경 지령을 출력하지 않는다. 그리고, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단(36)이 지연 시간(T)을 산출하고, 지연 시간(T)을 포함하는 신호(지연 시간 신호)를 용접 조건 변경 수단(34)에 출력한다. 용접 조건 변경 수단(34)은 이 지연 시간 신호를 수신하고 나서 용접 전원(P)에 용접 전류의 변경 지령을 출력한다. 이렇게 하여, 제어 장치(1)는, 실제로 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시하는 타이밍(실제의 위치)과, 용접 조건 변경 수단(34)이 용접 전류의 변경 지령을 용접 전원(P)에 출력하는 타이밍을 일치시켜, 지연의 영향을 저감시킬 수 있다[도 6(a)의 용접 토치의 실제의 위치와 도 6(b)의 지연에 대응한 용접 전류의 지령값을 참조]. 또, 용접 전류를 지연에 대응시키는 예로 설명했지만, 제어 장치(1)는 용접 전류와 마찬가지로 용접 전압의 지 령값을 지연에 대응시켜도 좋다.

[제어 장치의 동작]

도 7을 참조하여, 본 실시형태에 따른 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다. 도 7은 도 2에 도시한 제어 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다. 또, 제어 장치(1)는 기억 수단(20)에 미리 용접 조건 등을 기억하고 있는 것으로 한다.

용접 토치(9)가 어느 교시점에 도착하여 있는 것으로 하여, 이하 설명한다. 우선, 제어 장치(1)는, 교시 프로그램 실행 수단(31)에 의해, 교시점에 설정된 명령을 순차적으로 실행한다(단계 S1). 또, 제어 장치(1)는, 교시 프로그램 실행 수단(31)에 의해, 교시 프로그램에서 설정된 다음 교시점으로 용접 토치(9)를 이동시키는 이동 명령을 아크 용접 로봇 제어 수단(40)을 거쳐서 아크 용접 로봇용 모터(M)에 출력한다(단계 S2).

제어 장치(1)는, 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)에 의해, 용접 조건을 연속적으로 변경할 것인지 여부를 판별한다(단계 S3). 용접 조건을 연속적으로 변경할 경우에, 제어 장치(1)는 단계 S4의 처리로 진행한다(단계 S3에서 예). 한편, 용접 조건을 연속적으로 변경하지 않을 경우에, 제어 장치(1)는 단계 S7의 처리로 진행한다(단계 S3에서 아니오).

단계 S3에서 예일 때, 제어 장치(1)는 기억 수단(20)으로부터 다음 교시점 에 설정되어 있는 용접 조건을 취득한다(단계 S4). 또한, 제어 장치(1)는 용접 조건 기억 수단(23)에 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건이 설정되어 있는지 여부를 판별한다(단계 S5). 그리고, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건이 설정되어 있는 경우, 제어 장치(1)는 단계 S6의 처리로 진행한다(단계 S5에서 예). 한편, 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건이 설정되어 있지 않은 경우, 제어 장치(1)는 단계 S7의 처리로 진행한다(단계 S5에서 아니오).

단계 S5에서 예일 때, 제어 장치(1)는, 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)에 의해, 용접 조건 변경 위치 기억 수단(22)으로부터 용접 조건 변경 개시 위치 및 용접 조건 변경 종료 위치를 판독하고, 용접 조건 산출 수단(33)에 의해, 용접 조건 기억 수단(23)으로부터 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건 및 용접 조건 변경 종료 위치의 용접 조건을 판독하여, 연산용 데이터를 취득한다(단계 S6). 이러한 단계 S6의 처리후에, 용접 토치(9)가 다음 교시점을 향해서 이동을 시작한다. 또한, 제어 장치(1)는, 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)에 의해, 교시점간에 있어서의 용접 토치(9)의 보간 위치, 예컨대 제어 주기마다 용접 토치(9)의 보간 위치를 직선 보간, 원호 보간 등의 보간 계산에 의해 산출하고, 이 보간 위치를 아크 용접 로봇 제어 수단(40)을 거쳐서 아크 용접 로봇용 모터(M)에 출력한다(단계 S7).

제어 장치(1)는, 교시 프로그램 실행 수단(31)에 의해, 용접 토치(9)가 목표로 하는 교시점에 도착하였는지 여부를 판별한다(단계 S8). 용접 토치(9)가 교시점에 도착했을 경우, 제어 장치(1)는 단계 S1의 처리로 복귀한다(단계 S8에서 예). 한편, 용접 토치(9)가 교시점에 도착하지 않은 경우, 제어 장치(1)는 단계 S9의 처 리로 진행한다(단계 S8에서 아니오).

단계 S8에서 아니오일 때, 제어 장치(1)는, 위빙 동작 제어 수단(35)에 의해, 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시하였는지 여부를 판별한다(단계 S9). 여기에서, 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시했을 경우, 제어 장치(1)는 단계 S10의 처리로 진행한다(단계 S9에서 예). 한편, 용접 토치(9)가 위빙을 1 주기 실시하지 않은 경우, 제어 장치(1)는 단계 S7의 처리로 복귀한다(단계 S9에서 아니오). 단계 S9에서 예일 때, 제어 장치(1)는, 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)에 의해, 용접 조건을 연속적으로 변경할 것인지 여부를 판별한다(단계 S10). 용접 조건을 연속적으로 변경할 경우, 제어 장치(1)는 단계 S11의 처리로 진행한다(단계 S10에서 예). 한편, 용접 조건을 연속적으로 변경하지 않을 경우에, 제어 장치(1)는 단계 S7의 처리로 복귀한다(단계 S10에서 아니오).

단계 S10에서 예일 때, 제어 장치(1)는, 용접 조건 변경 수단(34)에 의해, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 미리 산출한 용접 전류 및 용접 전압을 용접 전원(P)에 출력한다(단계 S11). 또, 지연이 발생하고 있는 경우, 제어 장치(1)는, 위빙 동작 지연 시간 조정 수단(36)에 의해, 용접 조건 변경 수단(34)에, 지연 시간 경과시키고 나서 용접 전류 및 용접 전압을 용접 전원(P)에 출력한다. 또한, 제어 장치(1)는, 용접 조건 산출 수단(33)에 의해, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 위빙 동작 조건인 위빙 주기 및 위빙 진폭을 산출하고, 또한 용접 속도를 산출한다(단계 S12). 또한, 제어 장치(1)는, 용접 조건 산출 수단(33)에 의해, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 다음에 위빙을 1 주기 실시했을 때의 용접 전류 및 용접 전압을 산출한다(단계 S13). 더욱이, 제어 장치(1)는, 용접 조건 변경 수단(34)에 의해, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건중, 위빙 동작 조건인 위빙 주기 및 위빙 진폭을 위빙 동작 제어 수단(35)에 출력하고, 변경후의 용접 속도를 용접 조건 변경 위치 산출 수단(32)에 출력하고, 용접 토치(9)의 동작 궤적을 재계산해서 단계 S7의 처리로 복귀한다(단계 S14).

또, 제어 장치(1)는, 일반적인 컴퓨터를, 전술한 각 수단으로서 기능시키는 프로그램에 의해 동작시킬 수도 있다. 이 프로그램은, 통신 회선을 거쳐서 배포해도 좋고, CD-ROM이나 플래시 메모리 등의 기록 매체에 저장해서 배포해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 용접 조건 변경 개시 위치로부터 용접 조건 변경 종료 위치까지의 구간을 1 구간 설정한 예로 설명했지만, 이 구간을 2 구간 이상으로 하여도 좋다.

다음에, 본 발명의 제어 장치를 탠덤형의 아크 용접 로봇에 적용한 실시형태에 대해서 설명한다.

탠덤형의 아크 용접 로봇의 경우, 선행 전극과 후행 전극에 대하여 2개의 용접 전원이 제어 장치(1)에 접속된다. 따라서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 2개의 용접 전원(용접 전원 1 및 용접 전원 2) 각각에 대하여 2개의 용접 전원 제어 수단(용접 전원 제어 수단 1 및 용접 전원 제어 수단 2)을 갖게 된다. 또한, 2개의 전극을 구별하기 위해서, 한쪽을 L극, 다른 한쪽을 R극으로 정의하고 있다.

탠덤형의 아크 용접 로봇에 적용했을 경우의 용접 조건 기억 수단(23)에는, 예컨대 도 9에 도시하는 바와 같은 용접 조건이 입력된다. 탠덤 용접 특유의 항목 으로서, 「탠덤 조건」 명령에 의해, 탠덤 용접을 실행할 것인지, 단일(single) 용접을 실행할 것인지가 지시된다. 예를 들면, 「모드 RL」로 지정된 경우에는, R극이 선행 전극이며, L극이 후행 전극인 것을 나타낸다.

더욱이, 위치(P1)에서의 용접 개시 조건은, 선행 전극의 용접 전류가 320A, 용접 전압이 소정 전압의 100%, 후행 전극의 용접 전류가 220A, 용접 전압이 소정 전압의 103%, 용접 속도가 30cm/분, 위빙 주기가 120회/분, 위빙 진폭이 5mm인 것을 나타낸다. 또한, 위치(P2)에서의 용접 종료 조건은, 선행 전극의 용접 전류가 380A, 용접 전압이 소정 전압의 100%, 후행 전극의 용접 전류가 280A, 용접 전압이 소정 전압의 103%, 용접 속도가 60cm/분, 위빙 주기가 180회/분, 위빙 진폭이 5mm인 것을 나타낸다.

따라서, 제어 장치(1)는, 위치(P1)로부터 위치(P2)까지의 사이에서, 연속적으로, 위빙 주기를 120회/분부터 180회/분까지 증가시키고, 선행 전극의 용접 전류를 320A로부터 380A까지 증가시키고, 후행 전극의 용접 전류를 220A로부터 280A까지 증가시키고, 용접 속도를 30cm/분부터 60cm/분까지 증가시킨다.

용접 조건 산출 수단(33)에 있어서의, 진행 위치의 변경 예정 용접 조건의 산출은 전술한 전극이 1개인 경우와 마찬가지로 실행할 수 있다. 즉, 선행 전극 및 후행 전극의 용접 전류 및 용접 전압 각각에 대해서, 수학식 4를 이용하여 산출할 수 있다. 또한, 도 7의 흐름도에 있어서는, 단계 S11의 용접 전류, 용접 전압을 갱신하는 곳에서 선행 전극 및 후행 전극의 용접 전류 및 용접 전압 각각을 갱신하고, 단계 S13의 다음 위빙 1 주기 실시시의 용접 전류, 용접 전압을 연산하는 곳에서 다음 위빙 1 주기 실시시의 선행 전극 및 후행 전극의 용접 전류 및 용접 전압 각각을 연산해서 구하면 좋다.

또, 본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 변경해야 할 용접 조건에, 용접 전류, 용접 전압 또는 용접 속도중 어느 하나만을 포함해도 좋다. 예를 들면, 본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 원하는 형상의 용접 비드를 형성하기 위해서, 용접 전류 또는 용접 전압중 한쪽을 변경하도록 해도 좋다. 또한, 예컨대 본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 용접 전류를 일정하게 유지해서 용접 비드를 가늘게 할 경우에는 용접 속도를 높게 하는 등, 용접 속도만을 변경해도 좋다.

본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 변경해야 할 용접 조건에, 용접 전류와 용접 전압의 2개, 용접 전압과 용접 속도의 2개 또는 용접 전류와 용접 속도의 2개를 포함해도 좋다. 예를 들면, 본 발명에 따른 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 용입 깊이를 깊게 하기 위해서 용접 전류와 용접 속도를 높게 하는 등, 용접 전류와 용접 속도를 변경하도록 해도 좋다.

도 1(a)는 본 발명에 따른 제어 장치를 포함하는 아크 용접 시스템의 개요를 도시하는 구성도이며, (b)는 본 발명에 있어서의 워크 및 용접선의 확대도,

도 2는 도 1에 도시한 제어 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 블럭도,

도 3은 도 1에 도시한 제어 장치에 입력되는 용접 조건의 일례를 나타내는 설명도,

도 4는 본 발명에 있어서, 용접 조건의 변경을 설명하기 위해서 워크의 용접선을 도시하는 설명도,

도 5(a)는 본 발명에 있어서의 아크 용접 로봇의 용접 토치의 궤도를 도시하는 설명도이며, (b)는 본 발명에 있어서의 아크 용접 로봇의 용접 토치의 위빙 동작을 도시하는 설명도,

도 6(a)는 본 발명에 있어서의 아크 용접 로봇의 용접 토치의 위빙 궤도를 도시하는 설명도이며, (b)는 용접 토치의 위치에 대응한 용접 전류의 지령값을 도시하는 설명도,

도 7은 도 2에 도시한 제어 장치의 동작을 도시하는 흐름도,

도 8은 탠덤형의 아크 용접 로봇용의, 도 1에 도시한 제어 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 블럭도,

도 9는 탠덤형의 아크 용접 로봇용의, 도 1에 도시한 제어 장치에 입력되는 용접 조건의 일례를 나타내는 설명도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 아크 용접 로봇의 제어 장치 2 : 아크 용접 로봇

3 : 센서 컴퓨터 4 : 교시 팬던트

9 : 용접 토치 10 : 입출력 수단

20 : 기억 수단 21 : 교시 프로그램 기억 수단

22 : 용접 조건 변경 위치 기억 수단

23 : 용접 조건 기억 수단 30 : 로봇축 제어 수단

31 : 교시 프로그램 실행 수단 32 : 용접 조건 변경 위치 산출 수단

33 : 용접 조건 산출 수단 34 : 용접 조건 변경 수단

35 : 위빙 동작 제어 수단 36 : 위빙 동작 지연 시간 조정 수단

40 : 아크 용접 로봇 제어 수단 50 : 용접 전원 제어 수단

W : 워크

Claims

소정의 동작 패턴으로 위빙하면서 워크를 용접하는 아크 용접 로봇의 제어 장치에 있어서,

용접 조건 변경 개시 위치, 용접 조건 변경 종료 위치, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건, 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건을 기억하는 기억 수단으로서, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건은, 위빙 주기, 위빙 진폭, 및 용접 전류와, 용접 전압과, 용접 속도중 적어도 하나를 포함하는, 상기 기억 수단과;

상기 아크 용접 로봇의 용접 토치를 상기 소정의 동작 패턴으로 위빙시키는 위빙 지령을 생성하는 동시에, 상기 위빙 지령에 따라서 상기 용접 토치가 상기 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때마다 위빙 1 주기 완료 신호를 출력하는 위빙 동작 제어 수단과;

상기 용접 토치가 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 용접 조건 변경 종료 위치를 향해서 진행한 진행 위치를 산출하는 용접 조건 변경 위치 산출 수단과;

상기 용접 개시 위치에서의 용접 조건과 상기 용접 종료 위치에서의 용접 조건의 차이에 근거하여, 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 진행 위치까지의 거리에 따른 보정값을 산출하고, 상기 용접 개시 위치에서의 용접 조건에 상기 보정값을 가산해서 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출하는 용접 조건 산출 수단과;

상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력될 때마다, 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건에 근거하여 상기 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경하는 용접 조건 변경 수단을 포함하는

아크 용접 로봇의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 용접 조건 변경 수단에 상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력되고 나서 상기 용접 토치가 상기 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때까지의 지연 시간에 근거하여, 상기 용접 조건 변경 수단에 상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력되고 나서 상기 지연 시간을 경과시켜서, 상기 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경시키는 위빙 동작 지연 시간 조정 수단을 더 구비하는

아크 용접 로봇의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 아크 용접 로봇의 제어 장치는, 상기 용접 토치가 선행 전극 및 후행 전극을 선단에 구비하고, 상기 선행 전극 및 상기 후행 전극에 급전을 실행하는 2개의 용접 전원을 구비하는 탠덤 아크 용접 시스템에서 사용되고,

상기 기억 수단은, 상기 선행 전극 및 상기 후행 전극 각각에 대해서, 상기 용접 개시 위치에서의 용접 조건과, 상기 용접 종료 위치에서의 용접 조건을 기억 하고,

상기 용접 조건 산출 수단은, 상기 선행 전극 및 상기 후행 전극 각각에 대해서, 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출하는

아크 용접 로봇의 제어 장치.
소정의 동작 패턴으로 위빙하면서 워크를 용접하는 아크 용접 로봇의 제어 방법에 있어서,

용접 조건 변경 개시 위치, 용접 조건 변경 종료 위치, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건, 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건을 기억 수단에 저장하는 저장 단계로서, 상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건 및 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건은, 위빙 주기, 위빙 진폭, 및 용접 전류와, 용접 전압과, 용접 속도중 적어도 하나를 포함하는, 상기 저장 단계와;

상기 아크 용접 로봇의 용접 토치를 상기 소정의 동작 패턴으로 위빙시키는 위빙 지령을 생성하는 동시에, 상기 위빙 지령에 따라서 상기 용접 토치가 상기 소정의 동작 패턴의 위빙을 1 주기 실시할 때마다 위빙 1 주기 완료 신호를 출력하는 위빙 동작 제어 단계와;

상기 용접 토치가 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 용접 조건 변경 종료 위치를 향해서 진행한 진행 위치를 산출하는 용접 조건 변경 위치 산출 단계와;

상기 용접 조건 변경 개시 위치에서의 용접 조건과 상기 용접 조건 변경 종료 위치에서의 용접 조건의 차이에 근거하여, 상기 용접 조건 변경 개시 위치로부터 상기 진행 위치까지의 거리에 따른 보정값을 산출하고, 상기 용접 조건 변경 개시 위치의 용접 조건에 상기 보정값을 가산해서 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건을 산출하는 용접 조건 산출 단계와;

상기 위빙 1 주기 완료 신호가 입력될 때마다, 상기 진행 위치의 변경 예정 용접 조건에 근거하여 상기 아크 용접 로봇의 용접 조건을 변경하는 용접 조건 변경 단계를 포함하는

아크 용접 로봇의 제어 방법.