JP2001293574A - 溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置 - Google Patents
溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置Info
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Abstract
処するのではなく、送給系の状態を常に定量的に把握
し、予防的にメンテナンスを行うことができる溶接ワイ
ヤの送給抵抗モニタ装置を提供する。 【解決手段】 溶接ワイヤと、サーボモータによって駆
動され溶接ワイヤを送給するワイヤ送給手段と、少なく
とも速度および電流のフィードバックループを備え、サ
ーポモータをフィードバック制御するワイヤ送給制御手
段と、サーボモータのトルク情報から溶接ワイヤ送給経
路の抵抗力を計測する送給抵抗計測手段と送給抵抗計測
手段の計測結果を表示する表示手段を備えたことを特徴
とする。
Description
溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置に関する。
はモータによって駆動される送りローラによりワイヤリ
ール等から引き出され、コンジットチューブ内を経て溶
接トーチへ送出される。
速度は、溶接条件として予め定められた一定速度に制御
される必要があり、一般的には送りローラを駆動するモ
ータを速度制御することにより管理されているが、送り
ローラは駆動モータの速度制御により定速で回転してい
たとしても、当該ローラでの滑りやコンジットチューブ
内での摩擦等によって溶接ワイヤの送給速度は往々にし
て変動し、この変動量が過大になると溶接部に不具合を
生じる。
て、送給異常を検出する方法として、例えば特開昭57
−184581号に示されるように、溶接ワイヤの送給
速度を検出する手段を設けて、ワイヤ送給速度が目標速
度から大きくずれた場合にはモータ(すなわち送りロー
ラ)を停止するようにした溶接ワイヤ送給制御装置が提
案されている。
ているにもかかわらず、そのまま生産が続けられ溶接不
良品を多数生産してしまうと言ったことがなくなり、異
常が発生したときには直ちに適切なメンテナンスが行え
ることになる。
技術では、何れも溶接ワイヤの送給速度自体を検出監視
しているために、送給系の問題が溶接ワイヤの送給速度
の変動として顕在化した時点、すなわち溶接品質に影響
が出て初めて察知することができるものである。
など必然的に寿命が短く、定期的なメンテナンスを必要
とする部品が多く、異常が発生してから事後対処するの
ではなく、送給系の状態を常に定量的に把握し、予防的
にメンテナンスを行うための仕組みが強く求められてい
た。
やロボットの姿勢によっては送給経路中に曲率の小さく
なる部分が生じる場合があり、この部分の摩擦抵抗が増
加して溶接ワイヤの送給速度が変動し、溶接中の特定の
部分で溶接不良が発生しやすくなるといった問題があっ
た。
更しながら最適な送給経路の配置を検討していくわけで
あるが、多くの時間と手間を費やす結果となっていた。
で、溶接ワイヤの送給抵抗を力として検出し、検出した
抵抗値を作業者に対して表示することにより、設置時に
於いては作業者は最適な溶接ワイヤ送給経路を送給抵抗
の表示を確認しながら検討することができ、生産時に於
いては定期的に溶接ワイヤの送給抵抗を管理すること
で、溶接品質に影響が出る前に予防的にメンテナンスを
行うことができ、溶接品質と稼働率を共に向上すること
のできる溶接ワイヤ送給抵抗モニタ装置を提供すること
を目的とするものである。
成するため、溶接ワイヤと、サーボモータによって駆動
され溶接ワイヤを送給するワイヤ送給手段と、少なくと
も速度および電流のフィードバックループを備え、サー
ボモータをフィードバック制御するワイヤ送給制御手段
と、サーボモータのトルク情報から溶接ワイヤ送給経路
の抵抗力を計測する送給抵抗計測手段と送給抵抗計測手
段の計測結果を表示する表示手段を備えたことを特徴と
するものである。
ーラ式の送給機構を備えたことを特徴とするものであ
る。
報が、電流フィードバック又は電流ループに入力される
トルク指令値を用いて計測されることを特徴とするもの
である。
標指令値を入力として送給抵抗力以外のトルク成分を推
定し、モータのトルク情報から推定トルク成分を減ずる
ことにより送給抵抗を算出する送給抵抗算出手段を備え
たことを特徴とするものである。
結果を表示する表示手段がロボットのティーチングペン
ダントの表示部であることを特徴とするものである。
リアル通信により表示部に送信されることを特徴とする
ものである。
記憶手段と、送給抵抗の計測結果を上下限設定値と比較
し、計測結果が上下限設定値を超えた場合には警告を発
する比較警告手段を設けたことを特徴とするものであ
る。
定アドレスへの電子メール出力であることを特徴とする
ものである。
て図を用いて説明する。
えたロボット自動溶接装置の全体構成を示す図である。
図1において、溶接トーチ1は溶接用ロボット2のアー
ム21に支持されており、溶接用ロボット2はロボット
制御装置3に制御されて、アーム21先端の溶接トーチ
1を被溶接体Bの溶接線に沿って移動させる。
等は予めロボット制御装置3内に記憶されており、この
時同時に移動軌跡上の各溶接部位の指定と、溶接部位毎
の溶接条件も記憶されている。溶接条件は例えば溶接電
流、溶接電圧、溶接ワイヤ送給速度等である。
付けられており、ワイヤリール5に収納された溶接ワイ
ヤ51をフレキシブルなコンジットチューブ52内を経
て溶接トーチ1へ引き出すいわゆるプル方式の溶接ワイ
ヤ送給系を構成している。
によってフィードバック制御されるサーボモータ(図示
略)によって回転駆動されており、溶接ワイヤ51はワ
イヤリール5から引き出されて所定の速度で溶接トーチ
1の先端から被溶接体Bに向けて送給される。
よびロボット制御装置3とワイヤ送給制御装置7はそれ
ぞれシリアル通信3a、3bによって接続されており、
通信によって信号のやり取りが行われる。
を経て溶接指令が送信されるとアーク溶接電源4はガス
ボンベ8内のシールドガスを溶接トーチ先端部から被溶
接体Aに向かって噴出させ、溶接部を不活性ガスでシー
ルドするとともに、溶接トーチ1と被溶接体Aとの間に
指示された電圧を印加して、溶接ワイヤ51の先端と被
溶接体Aとの間にアーク放電を生じさせ溶接を行う。こ
の時ロボット制御装置3はワイヤ送給制御装置7に対し
てもシリアル通信3bを経てワイヤ送給指令を送信し、
ワイヤ送給制御装置7は指示された指令速度でサーボモ
ータを定速制御してワイヤ送給装置6を駆動し、溶接ワ
イヤ51を送給する。
ぞれアーク溶接電源4内の電流計と電圧計(共に図示せ
ず)で検出されてシリアル通信3aを経てロボット制御
装置3に送信され、ロボット制御装置3のティーチング
ペンダントの表示部31に表示される。
装置7内のサーボ制御部(図示略)で検出されたサーボ
モータのトルク情報を基に送給抵抗が算出されてシリア
ル通信3bを経てロボット制御装置3に出力され、ロボ
ット制御装置3のティーチングペンダントの表示部31
に表示される。
て説明する。本実施例に於ける送給装置では、送給機構
に遊星ローラ式の送給機構61を用いており、遊星ロー
ラ式送給機構61はタイミングプーリー63及びタイミ
ングベルト64を介してサーボモータ65により回転駆
動される。
ヤの周りに互いに筋違いに指向するよう配置された一対
の遊星ローラ62で溶接ワイヤ51を挟み込み、遊星ロ
ーラ対62を送給軸線B周りに回転させることにより、
遊星ローラ対62が接触線に沿ってほぼ接線方向の応力
を溶接ワイヤ51に対し作用することにより溶接ワイヤ
51を送給軸線Bに沿って送給するものである。
み込んで送給する一般的な送給機構では駆動モータの発
生する駆動力を減速機構によって減速する必要があり、
機械効率は決して高くない。これに対して遊星ローラ式
の送給機構は構造がシンプルなため機械効率が高く、溶
接ワイヤ送給経路の抵抗力がダイレクトに駆動モータに
伝わるため、本発明の目的とする溶接ワイヤ送給抵抗の
モニタ機能にとって好適な送給機構といえる。
ブロック図を用いて説明する。
ンド制御部72、サーボ制御部73、送給抵抗算出部7
4で構成されており、ソフトウエアで実現されたソフト
ウエアサーボとなっている。
てシリアル通信3bを介して信号を送受信する。コマン
ド制御部72は、ロボット制御装置3から通信で送られ
てきた命令を解析し、サーボ制御部73に位置や速度の
目標指令値を出力する。
ループ76、電流ループ77を有し、コマンド解析部7
2から入力された目標指令値と実際のサーボモータ65
の位置、速度、電流(トルク)が一致する様にサーボモ
ータ65を駆動する。
令が送信されると、コマンド制御部72は指令されたワ
イヤ送給速度に対応するサーボモータ65の回転速度を
算出し、サーボ制御部73に回転速度指令として出力す
る。本実施例のサーボ制御部73は位置ループ75を有
しているので、実際の回転速度指令は制御周期当たりの
回転量として与えられ偏差カウンタ方式のPID制御に
より各ループがフィードバック制御を行う。
り溶接ワイヤの送給抵抗が増加すると、電流ループ77
のトルク指令値(電流指令値)或いは電流フィードバッ
クが増加するので、これらの信号を取り出せば溶接ワイ
ヤの送給抵抗をリアルタイムに検出することができる。
令には溶接ワイヤの送給抵抗力以外に、サーボモータ6
5自身が指定速度で回転するための無負荷運転トルクや
起動停止時や変速時の加減速トルクが含まれるため、こ
れらを除去する必要がある。
74で、コマンド制御部72から入力した目標指令値を
基に無負荷運転トルクや加減速トルクを推定し、サーボ
制御部73の電流ループ77から得られたトルク情報か
ら該推定値を減ずることにより正確な溶接ワイヤの送給
抵抗を算出する。
ド制御部72から通信部71を経てシリアル通信3bに
よりロボット制御装置3に送信され、溶接電源4から受
信した溶接電流や溶接電圧と言った他の溶接情報と共に
ロボット制御装置3に付随するティーチングペンダント
の表示部31に表示される。
下限値の設定記憶手段(図示略)が設けられており、溶
接部位毎に予め送給抵抗の上下限値を設定記憶する事が
でき、送給抵抗の計測結果は表示手段31に表示される
と同時に上下限設定値と比較され、計測結果が上下限設
定値を超えた場合には警告を発する比較警告手段(図
示)も設けられている。
の警告表示あるいは外部への警告通知に使用される。
が発せられたとしても、この警告はあくまで送給抵抗が
増加したことを示すのみで、溶接ワイヤの送給速度自体
はワイヤ送給制御装置7の位置或いは速度フィードバッ
ク制御(75,76)により依然として一定に制御され
ており、この時点では溶接不良は発生していない為であ
り、あわててメンテナンス等の対処をする必要がないの
で、外部への警告通知には例えば電子メール等の即時性
が保証されない通知手段を用いても十分に効果を奏する
ことができる。
送給系を示したが、プッシュ構成やプッシュプル構成の
溶接ワイヤ送給系に対しても利用可能である。
身の停止や、外部機器への停止信号として利用すること
も可能であることは言うまでもないことである。
モニタ装置によれば、設置時に於いては作業者は最適な
溶接ワイヤ送給経路を送給抵抗の表示を確認しながら検
討することができ、生産時に於いては定期的に溶接ワイ
ヤの送給抵抗を管理することで、溶接品質に影響が出る
前に予防的にメンテナンスを行うことができ、溶接品質
と稼働率を共に向上することができる。
の詳細構造図
装置の詳細を示すブロック図
御装置間) 4 溶接電源 5 ワイヤリール 51 溶接ワイヤ 52 コンジットケーブル 6 ワイヤ送給装置 61 遊星ローラ式送給機構 62 一対の遊星ローラ 63 タイミングプーリー 64 タイミングベルト 65 サーボモータ 7 ワイヤ送給制御装置 71 通信部 72 コマンド制御部 73 サーボ制御部 74 送給抵抗算出部 75 位置ループ 76 速度ループ 77 電流ループ 8 ガスボンベ A 被溶接体 B 送給軸線
Claims (8)
- 【請求項1】 溶接ワイヤと、サーボモータによって駆
動され溶接ワイヤを送給するワイヤ送給手段と、少なく
とも速度および電流のフィードバックループを備え、サ
ーボモータをフィードバック制御するワイヤ送給制御手
段と、サーボモータのトルク情報から溶接ワイヤ送給経
路の抵抗力を計測する送給抵抗計測手段と送給抵抗計測
手段の計測結果を表示する表示手段を設けたことを特徴
とする溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置。 - 【請求項2】 ワイヤ送給手段が遊星ローラ式の送給機
構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の溶接ワイ
ヤの送給抵抗モニタ装置。 - 【請求項3】 サーボモータのトルク情報は、電流フィ
ードバック又は電流ループに入力されるトルク指令値を
用いて計測されることを特徴とする請求項1又は2に記
載の溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置。 - 【請求項4】 送給抵抗計測手段が、目標指令値を入力
として送給抵抗力以外のトルク成分を推定し、モータの
トルク情報から推定トルク成分を減ずることにより送給
抵抗を算出する送給抵抗算出手段を備えたことを特徴と
する請求項1から3のいずれかに記載の溶接ワイヤの送
給抵抗モニタ装置。 - 【請求項5】 送給抵抗計測手段の計測結果を表示する
表示手段がロボットのティーチングペンダントの表示部
であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記
載の溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置。 - 【請求項6】 送給抵抗の計測結果がシリアル通信によ
り表示部に送信されることを特徴とする請求項1から5
のいずれかに記載の溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置。 - 【請求項7】 送給抵抗の上下限値設定記憶手段と、送
給抵抗の計測結果を上下限設定値と比較し、計測結果が
上下限設定値を超えた場合には警告を発する比較警告手
段を設けたことを特徴とする請求項1から6のいずれか
に記載の溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置。 - 【請求項8】 比較警告手段の出力が特定アドレスへの
電子メール出力であることを特徴とする請求項7に記載
の溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置。
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