WO2005120758A1 - ロボット溶接制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

　ロボットを用いて、高品質な溶接を実現するロボット溶接制御装置及び制御方法を提供する。 　先端に溶接トーチ(2)を備えるロボット(1)と、ロボット(1)を制御するロボット制御装置(5)と、溶接トーチ(2)にワイヤを送給するワイヤ送給装置(3)と、ワイヤと母材の間に電力を供給する溶接電源(10)とを備え、溶接トーチ(2)を教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶接制御装置において、ワイヤと母材との接触を検知する接触検知部(16)と、ワイヤの送給方向を切替える送給方向切替部(12)と、ワイヤと母材との間にアークが発生したことを検知するアーク発生検知部(13)と、ワイヤと母材との間に印加する複数の形状の電力波形を制御する波形制御部(22)と、接触検知部(16)、送給方向切替部(12)、アーク発生検知部(13)、波形制御部(22)を統括して制御する溶接シーケンス部(20)とを備える。

Description

明 細 書

ロボット溶接制御装置及び制御方法

技術分野

[0001] 本発明は、消耗電極を用いてロボットを動作させて溶接を行うロボット溶接制御装 置及びロボット溶接制御方法に関する。

背景技術

[0002] 従来の溶接制御方法 (例えば、特許文献 1)に関して図 7を示して説明する。時間 t

0 において、 3mZmin程度の比較的低い速度 Sでワイヤ送給を開始すると同時に溶

0

接電源を起動してワイヤに無負荷電圧 Vを印加する。時間 tでワイヤは母材と接触

0 1

して通電を開始する力 このとき、ワイヤに短絡電流 I

sが流れたことを電流値検出器 で検知すると、ワイヤ送給制御装置は時間 t力 3ms経過した時間 tでプル送給装

1 2

置のワイヤ送給モータ（図示せず)を逆転して速度 Sでワイヤを母材 3から 3mm程度

B

引き戻す。この過程でワイヤの先端は通電しながら母材力 離れ、ワイヤ 2の先端か ら小さなスパークを発生してアークとなる。

アークが発生したことをワイヤ電圧 Vの変化やワイヤ電流 I力 検知して、時間 t w w 3 からはワイヤ送給速度を溶接時の速度 S にして定常溶接状態に入る。

w

特許文献 1：特開 2002— 160059号公報 (第 4頁左列第 40行〜第 4頁右列第 5行） 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかし、以上に述べた従来のロボット制御装置では、アーク発生後の定常状態の溶 接に入った初期の段階で溶接が不安定になるという問題があった。

[0004] 本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しょうとするものであり、口 ボットを用いて、高品質な溶接を実現するロボット溶接制御装置及び制御方法を提 供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明の請求項 1記載のロボット溶接制御装置は、先端に溶接トーチを備えるロボ ットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、前記溶接トーチにワイヤを送給す るワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電力を供給する溶接電源とを備え、 前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶 接制御装置において、前記ワイヤと前記母材との接触を検知する接触検知部と、前 記ワイヤの送給方向を切替える送給方向切替部と、前記ワイヤと前記母材との間に アークが発生したことを検知するアーク発生検知部と、前記ワイヤと前記母材との間 に印加する複数の形状の電力波形を制御する波形制御部と、前記接触検知部、前 記送給方向切替部、前記アーク発生検知部、及び前記波形制御部を統括して制御 する溶接シーケンス部とを備えることを特徴とする。

[0006] 本発明の請求項 2記載の溶接制御装置は、前記複数の形状の電力波形には、パ ルス状の波形が含まれることを特徴とする。

[0007] 本発明の請求項 3記載の溶接制御装置は、前記複数の形状の電力波形を制御す るための媒介変数は、前記ロボット制御装置力も設定することを特徴とする。

[0008] 本発明の請求項 4記載のロボット溶接制御方法は、先端に溶接トーチを備えるロボ ットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、前記溶接トーチにワイヤを送給す るワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電力を供給する溶接電源とを用い、 前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶 接制御方法において、電圧を印加した前記ワイヤを送給するステップと、前記ワイヤ が前記母材に接触したことを判定するステップと、前記ワイヤを逆方向に送給するス テツプと、前記ワイヤと前記母材との間にアークが発生したことを判定するステップと、 前記ワイヤを正方向に送給しながら第一波形にて前記ワイヤに電力を供給するステ ップと、所定時間経過後、前記第一波形とは異なる第二波形にて電力を供給するス テツプとからなることを特徴とする。

[0009] 本発明の請求項 5記載のロボット溶接制御方法は、前記第一波形は、パルス状の 波形であることを特徴とする。

[0010] 本発明の請求項 6記載のロボット溶接制御方法は、前記第一波形及び前記第二波 形を制御するための媒介変数は、前記ロボット制御装置力 設定することを特徴とす る。

発明の効果 [0011] 本発明によれば、確実にアークを発生させ、その後アークを安定させることができる ので、速やかに溶接本条件へ移行できる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明のシステム構成図

[図 2]本発明のフロー

[図 3]第一波形の出力電圧波形

[図 4]第一波形の出力電流波形

[図 5]第二波形の出力電圧波形

[図 6]第二波形の出力電流波形

[図 7]従来技術の図

符号の説明

1 πホッ卜

2 トーチ

3 ワイヤ送給装置

5 ロボット制御装置

10 溶接電源

11 送給駆動部

12 送給方向切替部

13 アーク発生検知部

14 電流検知部

15 電圧検知部

16 接触検知部

20 溶接シーケンス部

21 電力供給部

22 波形制御部

30 ワイヤ格納部

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図 1〜図 6に基づいて説明する。 実施例 1

[0015] 本発明のシステム構成図を図 1に示す。ロボット 1は、 6以上の自由度を持つ多関節 ロボットであって、ロボット制御装置 5により制御される。ロボット 1のアーム上には、ワイ ャ送給装置 3が搭載されている。また、ロボット 1の先端部には、トーチ 2が取り付けら れている。ワイヤ送給装置 3は、ワイヤ格納部 30に格納されているワイヤをトーチ 2の 先端まで送給する電動モータを備えて 、る。

溶接電源 10は、このワイヤ送給装置 3の電動モータを制御する送給駆動部 11を備 える。溶接の電力は、溶接電源 10内の電力供給部 21から供給される。波形制御部 22 は電力供給部 21が出力する溶接波形を制御する。

また、溶接電源 10は溶接中の出力状態を検出する電流検知部 14と電圧検知部 15 とを備える。アーク発生検知部 13は、電流検知部 14と電圧検知部 15に基づいてァー クが発生して 、ることを検知する。

[0016] 続いて図 2に基づき、溶接シーケンス部 20の処理について詳細を示す。

ロボット 1力 溶接開始点に移動する。その後、溶接電源 10に対して、ロボット制御 装置 5から溶接条件、溶接開始指令が出力される。

溶接電源 10では、ロボット制御装置 5からの指令について、溶接シーケンス部 20が ポーリング処理を実行して 、る。このポーリング周期はロボット制御装置 5の制御周期 よりち短い。

ポーリング処理により溶接シーケンス部 20がロボット制御装置 5からの溶接開始指令 を認識すると、ワイヤ送給装置 3の電動モータを正方向に回転させるよう送給駆動部 11へ指令する。このとき、同時にワイヤと母材との間に所定の電圧を印加するよう電 力供給部 21へ指令する。

[0017] 接触検知部 16は、ワイヤを正方向に送給制御している間、電圧検知部 15により出 力電圧を監視する。出力電圧が所定の値以下になった場合、ワイヤが母材と接触し たと判断し、溶接シーケンス部 20に接触を通知する。溶接シーケンス部 20は、ワイヤ の接触検知の通知を受信すると、送給方向切替部 12に対して送給方向を切替えるよ うに指令する。送給方向切替部 12は、送給駆動部 11に対し、ワイヤ送給をー且停止 してその後、逆方向にワイヤを送給するように指令する。このようにすることにより、ヮ ィャは、母材から離れる方向（逆方向）に戻される。

[0018] ワイヤが母材力も離れる方向に戻っている間、電流検知部 14では、出力電流が検 知されている。アーク発生検知部 13では、電流検知部 14力もの出力電流を監視し、 出力電流が所定値以上になった場合、アーク発生と判別する。アーク発生検知部 13 は、アークが発生したと判別すると溶接シーケンス部 20に通知する。

[0019] 溶接シーケンス部 20は、第一波形で溶接制御するように波形制御部 22に指令する 。指令を受けた波形制御部 22は第一波形にて溶接を実行する。溶接シーケンス部 20 は、第一波形の溶接を所定時間実行すると、第二波形にて溶接を実行するように波 形制御部 22に指令する。

[0020] 第一波形及び第二波形について、図 3〜図 6に示す。

図 3は第一波形の出力電圧の波形で、図 4は第一波形の出力電流の波形である。 図 5は第二波形の出力電圧の波形で、図 5は第二波形の出力電流の波形である。 図を見て分かるように、第一波形は通常、パルスと呼ばれる波形であり、出力波形が パルス状の波形となるよう溶接制御を行う。また、第二波形は、短絡溶接の制御波形 である。

アーク発生後、所定の時間溶接を安定させるために、第一波形がパルス波形となる よう制御する。パルス波形では、ワイヤが溶滴に移行する際、この溶滴の大きさを制 御してスパッタの少ない溶接を行うことができる。

このように、アーク溶接開始から一定時間の間、溶接波形をパルス状に制御すれば 、確実にアークを安定させて、良好なアークスタートを行うことができる。そして、確実 にアークスタートを行うことで、速やかに溶接本条件に移行することができるものであ る。

[0021] さらに、第一波形及び第二波形のパターンを番号にて認識すれば、ロボット制御装 置 5からパターン番号を指令することで、さまざまな溶接開始時の溶接波形を制御で きる。

また、本実施例では、各波形の切替に関して経過時間にて管理したが、平均電流 値、電圧値などの様々なパラメータで切替のタイミングを作成してもよ 、。

産業上の利用可能性 本発明は、消耗電極を用いて溶接を行うロボット溶接制御装置及びロボット溶接制 御方法に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 先端に溶接トーチを備えるロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、 前記溶接トーチにワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電 力を供給する溶接電源とを備え、前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づい て移動させ、溶接を行うロボット溶接制御装置において、

前記ワイヤと前記母材との接触を検知する接触検知部と、

前記ワイヤの送給方向を切替える送給方向切替部と、

前記ワイヤと前記母材との間にアークが発生したことを検知するアーク発生検知部 と、

前記ワイヤと前記母材との間に印加する複数の形状の電力波形を制御する波形制 御部と、

前記接触検知部、前記送給方向切替部、前記アーク発生検知部、及び前記波形 制御部を統括して制御する溶接シーケンス部とを備えることを特徴とするロボット溶接 制御装置。

[2] 前記複数の形状の電力波形には、パルス状の波形が含まれることを特徴とする請 求項 1記載のロボット溶接制御装置。

[3] 前記複数の形状の電力波形を制御するための媒介変数は、前記ロボット制御装置 力も設定することを特徴とする請求項 1記載のロボット溶接制御装置。

[4] 先端に溶接トーチを備えるロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、 前記溶接トーチにワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電 力を供給する溶接電源とを用い、前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づい て移動させ、溶接を行うロボット溶接制御方法において、

電圧を印加した前記ワイヤを送給するステップと、

前記ワイヤが前記母材に接触したことを判定するステップと、

前記ワイヤを逆方向に送給するステップと、

前記ワイヤと前記母材との間にアークが発生したことを判定するステップと、 前記ワイヤを正方向に送給しながら第一波形にて前記ワイヤに電力を供給するス テツプと、 所定時間経過後、前記第一波形とは異なる第二波形にて電力を供給するステップ と力 なることを特徴とするロボット溶接制御方法。

[5] 前記第一波形は、パルス状の波形であることを特徴とする請求項 4記載のロボット 溶接制御方法。

[6] 前記第一波形及び前記第二波形を制御するための媒介変数は、前記ロボット制御 装置力も設定することを特徴とする請求項 4記載のロボット溶接制御方法。