WO1986002029A1 - Welding control system in an automatic welding machine - Google Patents

Description

明 細 書

自 動溶接機におけ る溶接制御方式

技 術 分 野

本発明は、 自 '動溶接機における溶接制御方式 に関 し 、 更に詳 し く は 、 溶接部材の態様に適 じた ウ ィ ー ビ ン グバ タ ー ン を得る こ と が で き る 自動溶接機に おけ る 溶接制御 方式に 関する 。

北

冃 景 技 術

ア ー ク 溶接機は ワ イ ヤ と溶接部材 と の間 に電圧を 印加 し て ワ イ ヤ先端 よ り ア ー ク を発生せ しめ 、 発生する熱で ワ イ ヤ と 溶接部材 を 少 しずつ溶融せ しめ る と と も に 、 ヮ ィ ャ を順次少量ずつ繰 り 出 し ながら ワ イ ヤ先端 を溶接通 路に沿 っ て移動 さ せ る こ と に よ り 溶接部材に溶接を行 う も の で あ る 。 第 6 図 は こ の よ う なア ー ク 溶接機の概略図 で あ る 。 同図 に おい て 、 W R は ワ イ ヤ で 、 該 ワ イ ヤ W R は繰 り 出 し ロ ー ラ F R に よ り 矢印方向に少量ずつ繰 り 出 され、 案内部材 G B を経由 し て、 ト ー チ T C の先端 よ リ 突出 し 、 ワ イ ヤ先端が瑢接部材 W K の表面 よ り 所定量離 れた位置 に あ る よ う ワ イ ヤ W R の フ ィ 一 ド量が制限 さ れ てい る 。 該 ワ イ ヤ W R に は溶接電源 P S よ り 所定の周期 で断続す る 高電圧の プ ラ ス側が案内部材 G B を 介 し て加 え られ、 溶接電源 P S のマ イ ナ ス側は溶接部材 W K に加 え られ てい る 。

なお 、 前記 ト ー チ T C 内には、 図示 し ない ガ ス供紿部 か らた と えば C 0 2 ガ スが供給 され、 該 C 0 2 ガ ス を矢 印に示す よ う に先端か ら溶接部材 W K に噴出せ し め、 溶 接部分の酸化 を防 ぐ よ う にな つ ている。 さ て、 該ア ー ク 溶接材ほ ガ ス供給部 よ リ ガ スを供給 し、 且つ ワ イ ヤ W R を少量ずっ繰 リ 出 し なが ら溶接電源 P S よ り 高電圧を 断 続的に発生す る と ワ イ ヤ先端よ り アー ク が発生 し 、 こ れ に よ り ワ イ ヤ及び溶接部分を溶か し、 溶融部分 を一体 に 溶接す る 。 そ し て、 最近はかかる溶接作業を D ボ ッ ト に よ り 行 わせ る よ う に な っ て き ている 。 即 ち 、 溶接 ロ ボ ッ ト は溶接機 の ト ー チ を ロ ボ ッ ト に よ り 把持 さ せ、 該 ロ ポ ッ ト を し て ト ー チ （ ワ イ ヤ先端） を溶接通路 に ¾ つ て 移動 さ せ、 溶接部分の溶接を行 ラ。 この よ う に し て、 接部材 を ロ ボ ッ ト に溶接 させる ためには ロ ボ ッ ト に ト ー チが移動すべ き 位置、 ト ーチの移動速度 を教示す る必要 力、あ る-。 '

そ こ で 、 教示位置デー タ に従っ て溶接 を行 な っ て い く 場合に は 、 最近では ロ ボ ッ ト の旋回铀、 上腕轴、 下腕軸 及び手首部各轴 6 軸の合成運動に よ る ソ フ ト ゥ ィ 一 ビ ン グ機能 を持たせ る ょ ラ に している。

第 7 図 は 前 記 ロ ボ ッ ト に よ っ て 実 施 さ れ る ソ フ ト ゥ ィ 一 ビ ン グ の ゥ ィ 一 ビ ングパ タ ー ン の一例 を 示す図 で あ る 。 こ の よ う な ウ ィ ー ビ ン グ動作を実施す る 場合、 プ ロ グ ラ ム に おけ る ウ イ — ビ ン グ指令フ ォ ー マ ツ ト は、

( G 8 1 , 1 , f , a )

と し て示 され る 。 こ こ で、 G 8 1 は ウ イ 一 ビ ン グ指令、 1 ほ ウ イ 一 ビ ン グ · パ タ ー ン （第 6 図に示すパ タ ー ン） の指定番号、 f は ウ イ 一 ビ ン グの周波数、 a は ウ イ 一 ビ ン グ の振幅 を示す。 こ の ウ ィ ー ビ ン グ動作を実行 した場 合、 第 7 図か ら明 ら かな よ う に、 ウ イ 一 ビ ン グは そ の振 幅が溶接線 （ C T ) を 中心線 と して左側 も右側 も 同 じ振 幅 a に な る よ う に し か ウ ィ ー ビ ング動作 を行 う こ と が で き ない。 従 っ て、 こ の よ う に ウ ィ ー ビ ン グす る と 、 第 8 図及び第 9 図 に示 され る よ う に窑接部材 W K の溶接線 を 中心線 と し て左右平均 し て瑢接材 Mを盛 る こ と しかで き ない。

と こ ろ が 、 ロ ボ ッ 卜 に 複雑 な動作 を 要求す る よ う に な っ て 、 た と えば溶接材を溶接中心線に対 し て片寄 ら せ て盛 ら せ る よ う な ウ ィ ー ビ ン グ動作を熔接 ロ ボ ツ 卜 に実 行 させたい場合が生 じ る。 これは種 々 の理由が あ る が、 例えば、 異種の金属 を瑢接 した リ 、 溶接部の形状に よ つ て一方側に溶接材 を 片寄 らせる こ と に よ っ て一 方側 を強 固に溶接 したい場合 な どであ る。

と こ ろ が、 従来の方式では、 こ の よ う な動作 を熔接 口 ボ ッ ト に実行 させる こ と ができ なか っ た。

本発明は、 溶接部分に溶接材を盛る場合に 、 溶接部分 の態様 に適合 し て溶接材を盛る こ と がで き る よ う に し た 自 動溶接機に おけ る 溶接制御方式を提供す る こ と を 目 的 と する 。

発 明 の 開 示

本 発 明 に よ れ ば 、 ト ー チ の 先 端 を 溶 接線 に 沿 っ て ゥ ィ 一 ビ ン グ し つつ移動制欏する制御装置 を備えた 自 動 溶接機に おい て 、 前記制御装置は溶接線 を Φ心 と し て左 側 と 右側の振幅を独立 した指令に基づき 前記 ト 一 チ を 移 動制御せ し め る こ と を特徵とする 自動溶接機に おけ る 溶 接制御方式が提供 される。

本発明 に よ る溶接制御方式は、 ウ イ 一 ビ ン グ を行 う 場 合、 ト ー チ の振幅を溶接線を中心に し て 左側 と 右側 と で 独立に指定基づい て制御する よ う に した の で、 瑢接部分 の溶接態様に適合す る形で、 溶接機の盛 り 方を変更す る こ と が で き 、 窑接態様に応 じた迅速かつ的確な溶接を行 う こ と がで き る 。

図面の簡単な説明

第 1 図 は 木発明 に係 る ゥ ィ 一 ビ ン グパ タ ー ン の説钥 図、 第 2 図及び第 3 図は瑢接部分の説明 図、 第 4 図は溶 接 口 ボ ッ ト の概略を 示すブロ ッ ク 図、 第 5 図は 自動溶接 機の概略構成 図 、 第 6 図 は太発明 の動作を示す フ ロ - チ ヤ 一 ト 、 第 7 図は従来のウ イ 一 ビ ン グパ タ ー ン の説明 図、 第 8 図及び第 9 図は従来溶接制御方式に よ る溶接部 分の説明図で あ る 。

発明 を実施するための最良の形態 以下、 本発明 を 図面に示す一実施例に 基づい て具体的 に説明 する 。

第 4 図は、 瑢接 ロ ボ ッ ト の概略を示す ブ ロ ッ ク 図で あ る。 同図に おいて 、 1 は溶接機、 2 は溶接 ロ ボ ッ ト で 、 そのハ ン ド が前記溶接機の ト ーチ T C を 把握 し 、 該 ト ー チ T C を教示デー タ に従っ て溶接部材 W K 上 を移動せ し め る 。 3 は前記溶接機 1 および溶接ロ ボ ッ ト 2 を制御す る数値制御装置であ る 。 該数値制御装置 3 は、 数値制御 装置全体の制街や演算処理を実行する 中央処理装置 （ C P U ) 3 1 と 、 '制御 プ ロ グラ ム等を格納 した リ ー ド オ ン リ ー ' メ モ リ （ R O M ) 3 1 と 、 溶接 口 ポ ッ ト の教示 デー タ な ど各種のデー タ を一時格納する ラ ン ダ ム ァ ク セ ス ， メ モ リ （ R A M ) 3 2 と 、 各種の溶接条件 を入力す る外、 溶接 ロ ボ ッ ト お よび溶接作業の教示操作な どを 行 ラ操作盤 3 3 と 、 ト ー チ T C の現在位置の表示ゃ プ ロ グ ラ ム リ ス ト やデー タ の表示を行 ラ表示装置 3 4 と 、 前記 C P U 3 1 か ら送 られるデジ タ ルの指今値 を ア ナ ロ グの 指令値 に変換 し て溶接機 1 に出力する デ ジ タ ル Zア ナ D グ変換器 3 5 な ど を有 し てい る。

第 1 図は *発明 に 係る溶接制御方式を実施す る ため に 用い られる ゥ ィ 一 ビ ン グパタ ー ン の一実施倒の説明 図 、 第 2 図及び第 3 図は第 1 図に係る瑢接制御方式 を実行す る こ と に よ つ て得 られる溶接部の説明図 であ る 。

'第 1 図か ら 明 らか な よ う に 、 本発明'に よ る 溶接制鄉方 式は ウ ィ ー ビ ン グす る場合に、 瑢接線 （ C T ) を 中心線 と し て 左側 a L と 右側 a R の振幅 を 独立 に指定で き る ウ ィ ー ビ ン グ指令 フ ォ ー マ ツ ト を用レ、 る よ う に す る 。

そ の ため に は、 次 に示すよ う なウ イ - ビ ン グ指令 フ ォ 一 マ ツ ト を用 い て、 溶接線 （ C T ) を中心 と し て左側 a L と 右側 a R の振幅 を独立に指定する。

G 8 1 , l , f , a L , a R こ の ウ ィ ー ビ ン グ指令 フ ォ ー マ ツ ト に おい て 、 『 G 8 1 』 は ト ー チ T C の動作が直線であ る ゥ ィ 一 ビ ン グ指今 を表 し 、 『 1 』 は ウ イ 一 ビ ン グパタ ー ン の指定番号 を表 す 。 こ の ウ ィ ー ビ ン グ ノ、。 タ ー ン は 、 第 1 図 に示す よ う に、 溶接線 （ C T ) を 中心 と して、 左右 に ト ー チ T C が 三角形に移動す る パ タ ー ンであ る。 『 ί 』 は ト ー チ T C の ウ ィ ー ビ ン グ周波数を示 し、 1 耖間に おけ る ウ イ 一 ビ ン グの サ ィ ク ル動作数を 0 . 1 H z 単位 で指今す る 。 た と えば、 1 0 秒間に サ イ ク ル動作を 1 0 回行わせ る と す る と 、 1 0 と 指今す る 。 『 a L 』 は左側の振幅値で あ り 、 『 a R 』 は右側 の振幅値を示す。

こ の よ う な ウ イ 一 ビ ン グ指今フ ォ ー マ ッ ト を 用い て溶 接動作 を実行す る場合を 、 第 5 図に示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト を用い て説明す る 。

な お 、 溶接実行 の前 に 、 前操作 と し て 、 溶接線 （ C T ) の位置 デ ー タ や ウ ィ ー ビ ン グ動作 を指令す る 前記 ウ ィ ー ビ ン グ指今 フ ォ ー マ ッ ト など、 必要 なデ ー タ は教 示操作 に ょ リ 溶接 ロ ボ ッ 卜 に教示されて い る も の と し 、 さ ら に ト ー チ T C の初期動作は終了 し、 ト — チ T C が動 作途中 の第 1 図の点 ： P に あ る も の と し 、 こ の位置か ら ト ー チ T C が移動す る も の と する 。

ス テ ッ プ （ 1 ) で 、 ト ー チ T C は点 P か ら左側 に移動 を開始 される 。 そ し て こ の動作は、 さ き に ウ イ 一 ビ ン グ 指令 フ ォ - マ ツ ト に て指令された周波数 f と 左側振幅値 a L の 2 つ の デ ー タ を 用 い て 直線補間 さ れ [ ス テ ッ プ ( 2 ) ] 、 ト ー チ T C の軌踩は三角形 と な る 。 な お、 こ の三角形の波高値は 、 a L であ る。

こ の補間動作が終 了 す る と [ステ ッ プ ( 3 ) ] 、 ト - チ T C は右側 に移動 を開始される [ステ ッ プ （ 4 ) ] 。 そ し て 、 こ の動作 は 、 さ き に ゥ イ ー ビ ン グ指令 フ ォ ー マ ツ 卜 に て指令 された周波数 f と右側振幅値 a R と の 2 つのデ ー タ で直線補間 され [ ステ ッ プ （ 5 ) ] 、 ト - チ T C の軌辟は左側 と 同様三角形 と なる。 な お 、 こ の三角 形の波高値は 、 a R であ る。

こ の補間動作が終 了 する と [ ステ ッ プ ( 6 ) ] , C P

U 3 1 の 中 の サ イ ク ル カ ウ ン タ が 『 + 1 』 .さ れ る [ ス テ ツ フ ( 7 ) ] 。 こ の よ う な溶接動作が所定回数繰 り 返 え され、 サ イ ク ル カ ウ ン タ が所定値 に達 す る と [ ステ ツ プ （ 8 ) ] 1 回 の ウ イ — ビ ン グ窑接動作は終 了 す る 。

の よ う に 、 指今 された ソ フ ト ウ イ 一 ビ ン グ に よ る と 、 例 えば、 第 1 図 に示される よ う な周波数が同一で左 右の振幅 a L ， a R が異る ウ イ 一 ビ ン グパ タ ー ン を得 る こ と がで き る 。

そ し て 、 か か る ウ ィ ー ビ ン グ に よ つ て溶接 を行 な う と 、 第 2 図 あ る い は第 3 図に示 される よ う に 、 溶接材 M は瑢接線に対 し て右側 に片寄っ た状態に盛 られ る こ と に な る 。

第 2 図及び第 3 図はかかる場合を示す説明 図 であ り 、 第 2 図の場合は溶接すべき V溝の右側の方へ片寄 らせて 溶接材 Mを盛 る よ う に した場合でぁ リ 、 第 3 図は L形溶 接部分の右側 に溶接材 Mを片寄 らせて盛 る よ う に した も の であ る 。

以上の よ う に、 *発明に よれば、 ウ イ 一 ビ ン グを行 な う場合 に、 ト ー チの振幅を溶接線を中心線に し て左側 と 右側 と で独立 した指定に基づいて制御す る よ ラ に した の で、 溶接部分の溶接態様に適合する形で、 溶接材の盛 り 方を変更する こ と が で き 、 溶接態様に応 じた迅速かつ的 確な溶接を行 な う こ と ができ る。

産業上の利用可能性

以上の よ う に、 本発明 に よ る溶接制御方式は 、 ソ フ ト ウ ィ ー ビ ン グパ タ ー ン を得る こ とができ る の で 、 ソ フ ト ゥ ィ 一 ビ ン グ機能を 備えた溶接ロ ボ ッ ト に適用 し て好適 であ る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 · ト ー チの先端を 溶接線に ¾ つ て ウ イ 一 ビ ン グ し つつ 移動制御す る 制御装置 を備えた自動溶接機に おいて、 前 記制御装置は溶'接線を 中心と し て左側 と 右側の振幅を独 立 し た指今に基づ き 前記 ト ーチを移動制御せ し め る こ と を特徴 と する 自動溶接機におけ る溶接制御方式。

2 · 前記 ト ー チは前記制御装置に よ っ て制铟せ し め られ る溶接 ロ ボ ッ ト に よ り 作動する こ と を特徴 と す る 請求の 範囲第 1 項記載の 自 動溶接機における溶接制铒方式。 一

3 刖記指令は、

G 8 1 , 1 , , a L , a

た し

G 8 ウ イ 一 ビ ン グ指令

ウ イ 一 ビ ン グパタ ー ン の指定番号

ト ー チ T C の ウ ィ ー ビ ン グ周波数

a L 左側 の振幅値

a R 右側 の振幅値

な る ゥ ィ 一 ビ ン グ指令 フ ォ ー マ ッ ト で あ る こ と を特徴 と す る 求の範囲第 1 項記載の 自動溶接機 に おけ る溶接制 御方式