JP2009183976A - Welding control method and welding device - Google Patents

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達也 池田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that, when detecting variations in a welding current to perform copying control of the weld torch along a weld line in carrying out welding while making a weld torch weave, a phenomenon is generated in which a variation in a welding current is delayed behind the position of an actual weld torch according to components of a welding gas and to the material of a welding wire, and, if a welding current is sampled in synchronization with the position of the weld torch under the phenomenon, the sampling is performed at the position out of the peak of the variation in the welding current, so that copying motion is not accurately executed. <P>SOLUTION: A welding control device detects the peak value of variations in the welding current to determine the timing of sampling. Thereby, the device enables further accurate copying motion when converting the difference of variations in the welding current into a shift amount to an aimed position of the weld torch, even if a variation phase in the welding current is delayed behind a weaving phase. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接トーチをウィービングさせながら溶接を行う際に、溶接電流の変化を検出して、溶接トーチを溶接線に沿った倣い制御を行う溶接制御方法および溶接装置に関するものである。   The present invention relates to a welding control method and a welding apparatus for detecting a change in a welding current and performing tracking control of a welding torch along a weld line when performing welding while weaving the welding torch.

溶接部材におけるＶ状開先や隅肉溶接において、金属溶着量を増やすことを目的として溶接トーチ、すなわち、消耗電極である溶接ワイヤを溶接線に対して左右方向に振りながら溶接するウィービング溶接が行われる。溶接トーチを左右方向に振るウィービング動作を行う機構としては、垂直多関節ロボットや、直交するスライド軸により構成される直交ロボットなどが使用される。   In a V-shaped groove or fillet weld in a welding member, a welding torch, that is, a weaving welding in which a welding wire that is a consumable electrode is swung in the horizontal direction with respect to the welding line is performed in order to increase the amount of metal deposition. Is called. As a mechanism for performing a weaving operation in which the welding torch is shaken in the left-right direction, a vertical articulated robot, an orthogonal robot composed of orthogonal slide axes, or the like is used.

ウィービング溶接時の電流変化について図７を用いて説明する。７１は溶接ワイヤ、７２は溶接ワイヤ７１に給電する溶接トーチ、７３は溶接部材である。ウィービング溶接では、溶接トーチ７２の振り動作により、溶接トーチ７２に設けられた図示しない給電チップの先端部から溶接ワイヤ７１の先端までの溶接ワイヤ７１の突き出し長が変わるため、突き出し長の変化に応じて溶接電流も変化する。これは定電圧特性の溶接機において溶接ワイヤ７１のワイヤ突き出し部分が抵抗成分として働き、ワイヤ突き出し長が長くなる、すなわち、抵抗成分が大きくなると、電流値が小さくなり、ワイヤ突き出し長が短くなる、すなわち、抵抗成分が小さくなると電流値が大きくなるためである。そして、ウィービングの左右振り方向の中心が溶接部材のＶ状開先や隅肉溶接の溶接線中心を正確に倣って溶接している場合には、ウィービング周期の２倍の周期を持つ電流波形が観測される。   A current change during weaving welding will be described with reference to FIG. 71 is a welding wire, 72 is a welding torch for supplying power to the welding wire 71, and 73 is a welding member. In the weaving welding, the protruding length of the welding wire 71 from the tip of the power supply tip (not shown) provided on the welding torch 72 to the tip of the welding wire 71 is changed by the swinging operation of the welding torch 72. The welding current also changes. This is because the wire protruding portion of the welding wire 71 works as a resistance component in a constant voltage characteristic welding machine, and the wire protruding length increases, that is, when the resistance component increases, the current value decreases and the wire protruding length decreases. That is, the current value increases as the resistance component decreases. When the center of the weaving direction is the same as the center of the weld line of the V-shaped groove or fillet weld of the welding member, the current waveform having a cycle twice the weaving cycle is obtained. Observed.

次に、ウィービングの左右振り方向の中心が溶接中心から逸れている場合の電流変化について、図８を用いて説明する。溶接トーチ８２の位置が指令軌跡上のＡ位置に来たとき、溶接ワイヤ８１の突き出し長が短くなり溶接電流はＣ部分のように高くなる。一方、溶接トーチ８２の位置が指令軌跡上のＢ位置に来たときも溶接ワイヤ８１の突き出し長が短くなり溶接電流はＤ部分のように高くなる。しかし、Ａ位置の突き出し長と、Ｂ位置の突き出し長では、Ａ位置の突き出し長の方がＢ位置よりも短くなるので、溶接電流はＣ部分の方がＤ部分より高い電流値となる。このように、ウィービングの左右振り方向の中心が溶接部材のＶ状開先や隅肉溶接の溶接線中心から逸れた状態で溶接を行っている場合には、ウィービング周期の２倍の周期を持つ電流波形に対してウィービング周期と同一周期成分が重畳された電流波形が観測される。   Next, a current change when the center of the weaving in the left-right swing direction deviates from the welding center will be described with reference to FIG. When the position of the welding torch 82 reaches the position A on the command locus, the protruding length of the welding wire 81 is shortened and the welding current is increased as in the C portion. On the other hand, also when the position of the welding torch 82 reaches the position B on the command trajectory, the protruding length of the welding wire 81 is shortened and the welding current is increased as in the D portion. However, in the protrusion length at the A position and the protrusion length at the B position, the protrusion length at the A position is shorter than the B position, so that the welding current has a higher current value in the C portion than in the D portion. Thus, when welding is performed in a state where the center of the weaving left and right swing direction deviates from the center of the weld line of the V-shaped groove or fillet weld of the welding member, the welding has a cycle twice the weaving cycle. A current waveform in which the same period component as the weaving period is superimposed on the current waveform is observed.

このように、ウィービングの左右振り方向の中心が溶接中心から逸れている場合には、溶接トーチ８２がウィービングの左方向に動作している場合と右方向に動作している場合とで、例えば溶接電流のＣ部分、Ｄ部分のようなピーク値を比較することにより、そのピーク値の差分から溶接トーチ８２の狙い位置のシフト量を換算し、これにより溶接トーチ８２を溶接線中心にシフト動作させて倣い動作を実現している。あるいは、溶接電流のピーク値だけではなく、範囲Ｅの積分値、範囲Ｆの積分値を比較することにより、その積分値の差分から溶接トーチ８２の狙い位置のシフト量を換算することにより、溶接トーチ８２を溶接線中心にシフト動作させて倣い動作を実現している。   As described above, when the center of the weaving left-right swing direction deviates from the welding center, for example, when the welding torch 82 is operating in the left direction of the weaving and in the case of operating in the right direction, for example, welding By comparing peak values such as the C part and D part of the current, the shift amount of the target position of the welding torch 82 is converted from the difference between the peak values, thereby shifting the welding torch 82 to the center of the weld line. The copying operation is realized. Alternatively, by comparing not only the peak value of the welding current but also the integrated value of the range E and the integrated value of the range F, the shift amount of the target position of the welding torch 82 is converted from the difference between the integrated values, thereby welding. The copying operation is realized by shifting the torch 82 around the center of the weld line.

ここで、溶接電流のピーク値を検出して差分を計算する場合においても、溶接電流のピークからピークまでの積分値の差分を計算する場合においても、溶接電流変化のピーク値を検出してサンプリングのトリガとすることが倣い精度向上に必要な条件となる。   Here, both when the peak value of the welding current is detected and the difference is calculated, or when the difference of the integrated value from the peak of the welding current is calculated, the peak value of the welding current change is detected and sampled. It is a necessary condition for improving the scanning accuracy to be a trigger.

実際に計測される溶接電流は、溶接ワイヤ８１と溶接部材８３とが接触したときの短絡電流成分やノイズ成分、パルス溶接時にはパルス電流成分などが重畳された複雑な波形となっている。故に、必要な電流波形成分を取り出すため、電気回路的に実現されたアナログフィルタや、ソフトウェア処理で実現されたデジタルフィルタなどにより短絡成分やノイズ成分を除去した電流波形を計測して倣い動作が実現される。   The actually measured welding current has a complex waveform in which a short-circuit current component and a noise component when the welding wire 81 and the welding member 83 are in contact with each other and a pulse current component during pulse welding are superimposed. Therefore, in order to extract the necessary current waveform component, the copying operation is realized by measuring the current waveform from which the short-circuit component and noise component have been removed with an analog filter realized by an electric circuit or a digital filter realized by software processing. Is done.

従来の溶接線倣い制御方法では、検出された溶接電流の変化を、フーリエ関数変換器を用いて、ウィービング周期に等しい揺動周波数成分を取り出し、この周波数成分を減少させるようにウィービング動作の中心位置を制御するものが提案されている。これは溶接電流が複雑な変化をした場合でも周波数成分だけを取り出すことにより短絡成分などの影響を受けない溶接線倣い制御を目的としたものである（例えば、特許文献１参照）。   In the conventional welding line scanning control method, the fluctuation position of the detected welding current is extracted from the oscillation frequency component equal to the weaving cycle by using a Fourier function converter, and the center position of the weaving operation is reduced so as to reduce this frequency component. Some have been proposed to control. This is intended for welding line scanning control that is not affected by a short circuit component or the like by extracting only the frequency component even when the welding current changes in a complicated manner (see, for example, Patent Document 1).

また、溶接電流の変化をサンプリングするタイミングについては、溶接トーチ８２の位置に同期して行われることも一般的である。この溶接トーチ８２の位置に同期して溶接電流をサンプリングする際には、図８に示すように、溶接トーチ８２がウィービング端のＡ位置やＢ位置に到達したときに、電流変化のピークＣやピークＤが発生するのが理想的である。しかし、実際には溶接トーチ８２の移動指令に対するサーボ機構の応答の遅延に起因して、実際のサーボ軌跡が指令軌跡に遅れて追従する。このため、溶接トーチ８２の位置に同期してサンプリングすると溶接電流のピークから外れた位置でサンプリングすることとなり、精度の良い倣い動作を実現できない。この指令軌跡に対してサーボ軌跡が遅れて追従するという課題に対しては、溶接トーチの位置指令値から溶接トーチ実際位置を予測し、予測された溶接トーチ実際位置に基づいてデータサンプリングのタイミングを決定するデータサンプリング方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平２−５８０３１号公報 特開平１１−１７９５４２号公報 The timing for sampling the change in the welding current is generally performed in synchronization with the position of the welding torch 82. When sampling the welding current in synchronization with the position of the welding torch 82, as shown in FIG. 8, when the welding torch 82 reaches the A position or the B position of the weaving end, Ideally, peak D occurs. However, in actuality, due to the delay in the response of the servo mechanism to the movement command of the welding torch 82, the actual servo track follows the command track with a delay. For this reason, if sampling is performed in synchronization with the position of the welding torch 82, sampling is performed at a position deviating from the peak of the welding current, and a precise copying operation cannot be realized. For the problem that the servo track follows the command track with a delay, the actual position of the welding torch is predicted from the position command value of the welding torch, and the data sampling timing is set based on the predicted actual position of the welding torch. A data sampling method to be determined has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-2-58031 JP-A-11-179542

しかし、従来の溶接線倣い制御方法では、溶接電流が複雑な変化をした場合でも、周波数成分だけを取り出すために、フーリエ関数変換器などの仕組みを必要とし、フーリエ変換を実現するためには高速な計算を行うためのＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)やメモリなどのハードウェアを必要とし、機器の価格も高価になるという課題がある。   However, the conventional welding line tracking control method requires a mechanism such as a Fourier function converter in order to extract only the frequency component even when the welding current changes in a complicated manner. This requires a hardware such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory for performing complicated calculations, and there is a problem that the price of the equipment becomes expensive.

また、溶接ガスの成分や溶接ワイヤの材質、あるいはパルス溶接か短絡溶接かといった溶接法の違いによっても、実際の溶接トーチの位置に対して、溶接電流の変化が遅れるという現象が発生する。この状況を、図９を用いて説明する。溶接トーチ９２の位置がサーボ軌跡、つまり溶接ワイヤ９１の実際位置が図９のＧ位置に来たとき、溶接ワイヤ９１の突き出し長が最も短くなり、理想的には溶接電流値は最も高くなるはずである。しかし、溶接電流はＩ部分のように遅れて最も高くなっている。そのため、Ｋ部分に示すようにタイムラグが発生しており、溶接トーチ９２のウィービング周期動作を位相と考えると、ウィービング位相に対して電流変化位相が遅れている状態となる。   Moreover, the phenomenon that the change of the welding current is delayed with respect to the actual position of the welding torch also occurs depending on the welding gas component, the material of the welding wire, or the welding method such as pulse welding or short-circuit welding. This situation will be described with reference to FIG. When the position of the welding torch 92 is a servo locus, that is, when the actual position of the welding wire 91 reaches the position G in FIG. 9, the protruding length of the welding wire 91 is the shortest, and ideally the welding current value should be the highest. It is. However, the welding current is the highest with a delay like the I portion. For this reason, a time lag is generated as shown in the portion K, and when the weaving cycle operation of the welding torch 92 is considered as a phase, the current change phase is delayed with respect to the weaving phase.

この状態で、溶接トーチの位置に同期して溶接電流をサンプリングすると溶接電流変化のピークから外れた位置でサンプリングすることとなり、精度の良い倣い動作を実現できない。また、ウィービング位相と電流変化位相とが大きくずれている場合には、サンプリングする溶接電流変化のピーク位置が本来のピーク位置とは反転した位置となり、本来シフト動作すべき方向とは全く反対方向にシフト動作を行うこととなる。   In this state, if the welding current is sampled in synchronism with the position of the welding torch, the sampling is performed at a position deviating from the peak of the welding current change, and a precise copying operation cannot be realized. In addition, when the weaving phase and the current change phase are greatly deviated, the peak position of the welding current change to be sampled is reversed from the original peak position, and is completely opposite to the direction in which the shift operation should be originally performed. A shift operation is performed.

このように、溶接トーチの位置指令値から溶接トーチ実際位置を予測し、予測された溶接トーチ実際位置に基づいてデータサンプリングのタイミングを決定したとしても、もしくは予測ではなく、実際のトーチ位置が検出できたとしても、溶接トーチ位置に基づいてデータサンプリングするだけでは、溶接電流変化のピークを正しくサンプリングすることができないという課題がある。   In this way, even if the welding torch actual position is predicted from the position command value of the welding torch and the data sampling timing is determined based on the predicted welding torch actual position, the actual torch position is detected instead of being predicted. Even if it is possible, there is a problem that the peak of the welding current change cannot be correctly sampled only by data sampling based on the welding torch position.

上記課題を解決するために、本発明の溶接制御方法は、ウィービング動作中に溶接用ワイヤと被溶接物との距離が変わる溶接において、溶接トーチをウィービングさせながら溶接を行う際に、ウィービング周期に同期して溶接電流をサンプリングすることにより溶接電流の変化を検出して溶接トーチを溶接線に沿って倣い制御を行う溶接制御方法であって、溶接電流の変化から溶接電流のピーク値を検出し、溶接電流ピーク値検出タイミングに一致させるもしくは近づけるように溶接電流のサンプリングのタイミングを決定するものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the welding control method of the present invention provides a weaving cycle when performing welding while weaving the welding torch in welding in which the distance between the welding wire and the workpiece is changed during the weaving operation. A welding control method that detects a change in the welding current by sampling the welding current synchronously and controls the welding torch along the welding line, and detects the peak value of the welding current from the change in the welding current. The welding current sampling timing is determined so as to coincide with or approach the welding current peak value detection timing.

そして、溶接電流変化のピークをサンプリングすることが可能となり、溶接電流ピーク値を比較することや、あるいはピークからピークまでの積分値を比較し、その差分から溶接ワイヤの狙い位置のシフト量を換算することが可能となる。   It is also possible to sample the peak of the welding current change, compare the welding current peak value, or compare the integrated value from peak to peak, and convert the shift amount of the target position of the welding wire from the difference It becomes possible to do.

また、本発明の溶接制御方法は、上記に加えて、溶接電流の変化から溶接電流のピーク値を検出し、溶接電流のサンプリングのタイミングを決定する際に、溶接電流ピーク値検出タイミングと溶接電流サンプリングタイミングとの差分時間が徐々に減少して前記２つのタイミングが一致もしくは近づくように溶接電流のサンプリングのタイミングを決定するものである。   In addition to the above, the welding control method of the present invention detects the peak value of the welding current from the change in the welding current, and determines the welding current peak value detection timing and the welding current when determining the sampling timing of the welding current. The timing for sampling the welding current is determined so that the difference time with the sampling timing is gradually decreased and the two timings coincide or approach each other.

そして、倣い動作に急な変化を与えることなく、溶接電流のサンプリングのタイミングを決定することができる。   The timing of sampling the welding current can be determined without giving a sudden change to the copying operation.

また、本発明の溶接制御方法は、上記に加えて、ウィービング周期毎に溶接電流ピーク値検出タイミングと溶接電流サンプリングタイミングとの差分時間をフィードバックして前記差分時間が減少するように溶接電流サンプリングタイミングを決定することにより、ウィービング周期毎に前記差分時間を徐々に減少するものである。   In addition to the above, the welding control method of the present invention provides a welding current sampling timing so that the difference time between the welding current peak value detection timing and the welding current sampling timing is fed back for each weaving period to reduce the difference time. By determining the above, the difference time is gradually decreased for each weaving cycle.

また、本発明の溶接制御方法は、上記に加えて、溶接電流の変化が、増加から減少に変わる際の溶接電流を上限側のピーク値として検出し、減少から増加に変わる際の溶接電流を下限側のピーク値として検出するものである。   In addition to the above, the welding control method of the present invention detects the welding current when the change in the welding current changes from increase to decrease as the peak value on the upper limit side, and determines the welding current when the change from decrease to increase. It is detected as a peak value on the lower limit side.

本願発明の溶接装置は、溶接電源装置と、前記溶接電源装置から給電される溶接用トーチを保持するロボットと、前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置とを備え、上記溶接制御方法を行うものである。   A welding apparatus according to the present invention includes a welding power supply apparatus, a robot that holds a welding torch fed from the welding power supply apparatus, and a robot control apparatus that controls the operation of the robot, and performs the welding control method. It is.

高速な計算を行うためのＣＰＵやメモリなどのハードウェアを必要とせず、またウィービング位相に対して溶接電流変化位相に遅れが生じている場合でも、溶接電流変化のピーク値を検出してサンプリングタイミングを決定することができ、溶接電流変化の差分から溶接トーチの狙い位置のシフト量を換算する際に、これまで以上に精度の良い倣い動作を実現することができる。 Sampling timing by detecting the peak value of the welding current change even if the welding current change phase is delayed with respect to the weaving phase without requiring hardware such as CPU or memory for high-speed calculation. When the shift amount of the target position of the welding torch is converted from the difference in the welding current change, it is possible to realize a copying operation with higher accuracy than before.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１から図６を用いて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.

（実施の形態１）
図１の１１は溶接トーチ、１２は前記溶接トーチを保持／運搬するロボット、１３は溶接ワイヤ、１４は溶接ワイヤ１４を送給するワイヤ送給装置、１５は溶接部材である。１６は溶接制御装置であり、その内部構成として、１７はロボット１２を制御するロボット制御部、１８は溶接電流を検出する溶接電流検出部、１９は溶接波形制御を行う溶接制御部である。ロボット制御部１７および溶接制御部１９は、ロボット制御または溶接制御に必要なＣＰＵ、メモリ等を備えている。 (Embodiment 1)
In FIG. 1, 11 is a welding torch, 12 is a robot for holding / carrying the welding torch, 13 is a welding wire, 14 is a wire feeding device for feeding the welding wire 14, and 15 is a welding member. Reference numeral 16 denotes a welding control apparatus. As an internal configuration thereof, 17 is a robot control unit that controls the robot 12, 18 is a welding current detection unit that detects a welding current, and 19 is a welding control unit that performs welding waveform control. The robot control unit 17 and the welding control unit 19 include a CPU, a memory, and the like necessary for robot control or welding control.

ウィービング溶接時の動作について、図２を用いて説明する。ウィービング溶接は、ロボット制御部１７がロボット１２に対して軌跡指令を行い、溶接トーチ１１は図２の指令軌跡のような軌跡を描きながら、ウィービング溶接を行う。このときロボット制御部１７は、ウィービングの振り動作を行いながら、図２のウィービング信号に示される信号をＣＰＵ内部に生成する。このウィービング信号の変化タイミングを基に、図２のサンプリングトリガに示される溶接電流サンプリング用のトリガ信号をＣＰＵ内部に生成する。   The operation during weaving welding will be described with reference to FIG. In the weaving welding, the robot control unit 17 gives a trajectory command to the robot 12, and the welding torch 11 performs the weaving welding while drawing a trajectory like the command trajectory of FIG. At this time, the robot control unit 17 generates a signal indicated by the weaving signal in FIG. 2 inside the CPU while performing the weaving swing motion. Based on the change timing of the weaving signal, a trigger signal for welding current sampling shown in the sampling trigger of FIG. 2 is generated in the CPU.

ここで、ロボット制御部は１７、前記サンプリングトリガを遅延させる仕組みをＣＰＵ内部に持ち、図２の遅延サンプリングトリガに示すように、ウィービング信号の変化タイミングに対して、Ｔ−ｄｅｌａｙ時間の遅延を持ってサンプリングトリガを生成することができる。このサンプリングトリガを遅延させる仕組みについては、ＣＰＵに一般的に備わっているタイマ機能を使用すれば実現は容易であり、高性能なＣＰＵやメモリ等は必要としない。   Here, the robot controller 17 has a mechanism for delaying the sampling trigger in the CPU, and has a delay of T-delay time with respect to the change timing of the weaving signal as shown in the delayed sampling trigger of FIG. A sampling trigger can be generated. The mechanism for delaying the sampling trigger can be easily realized by using a timer function generally provided in the CPU, and does not require a high-performance CPU or memory.

次に、図１における溶接電流検出部１８の構成について、図３と図４を用いて説明する。図３（ａ）は、溶接電流検出部１８によって溶接電流をサンプリング周期１ｍｓで検出した波形の例である。これは、溶接ワイヤ１３と溶接部材１５とが接触したときの短絡電流成分やノイズ成分、パルス溶接時にはパルス電流成分などが重畳された複雑な波形となっている。故に、このままでは溶接電流の変化を検出して、溶接トーチ１１を溶接線に沿っての倣い制御もできない。また、溶接電流変化のピークを検出することもできない。そこで、電気回路的に実現されたアナログフィルタや、ソフトウェア処理で実現されたデジタルフィルタなどにより短絡成分やノイズ成分を除去した電流波形を計測し、倣い動作や、電流変化のピーク検出を行う。このフィルタ処理を行った溶接電流波形の例を図３（ｂ）に示す。なお、アナログ回路でのフィルタの例を図４（ａ）に示す。このときステップ入力に対する時定数Ｔは、Ｔ＝Ｒ×Ｃで決定される。   Next, the configuration of the welding current detection unit 18 in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3A is an example of a waveform in which the welding current detection unit 18 detects the welding current at a sampling period of 1 ms. This is a complex waveform in which a short-circuit current component and a noise component when the welding wire 13 and the welding member 15 are in contact with each other and a pulse current component and the like are superimposed during pulse welding. Therefore, in this state, it is impossible to detect a change in the welding current and control the copying of the welding torch 11 along the weld line. In addition, the peak of the welding current change cannot be detected. Therefore, a current waveform from which short-circuit components and noise components have been removed is measured by an analog filter realized as an electric circuit, a digital filter realized by software processing, and the like, and a copying operation and peak detection of current change are performed. An example of a welding current waveform subjected to this filter processing is shown in FIG. An example of a filter in an analog circuit is shown in FIG. At this time, the time constant T for the step input is determined by T = R × C.

次に、ＣＰＵ上で動作するソフトウェア処理によるデジタルフィルタ処理については、図４（ｂ）に示す、Ｙ［ｋ］＝（１−Ｇ）×Ｘ［ｋ］＋Ｇ×Ｙ［ｋ−１］で表され、Ｇ＝Ｔ／（Ｔ＋ｔ）、Ｔは時定数、ｔはサンプリング周期、Ｘ［ｋ］は時刻ｋのフィルタ入力、Ｙ［ｋ］は時刻ｋのフィルタ出力を表す。   Next, the digital filter processing by software processing operating on the CPU is represented by Y [k] = (1-G) × X [k] + G × Y [k−1] shown in FIG. G = T / (T + t), T is a time constant, t is a sampling period, X [k] is a filter input at time k, and Y [k] is a filter output at time k.

溶接電流検出部１８によって実行されるこれら簡単なフィルタ処理により、ウィービング動作および溶接線に対する狙いずれに関する成分のみ抽出した溶接電流波形が得られ、溶接電流変化のピークを検出することが可能となる。   By these simple filter processes executed by the welding current detection unit 18, a welding current waveform in which only components relating to the weaving operation and the aim for the welding line are extracted is obtained, and the peak of the welding current change can be detected.

次に、溶接電流検出部１８における溶接電流変化のピーク検出方法について説明する。このピーク検出方法については、特別な方法ではなく、計測データの前後値の比較や、波形接線傾きの前後比較等の簡単な処理で可能である。   Next, the peak detection method for the welding current change in the welding current detector 18 will be described. This peak detection method is not a special method, and can be performed by simple processing such as comparison of values before and after measurement data and comparison of waveform tangent slope before and after.

ここでは、図５を用いて、区間平均値の前後比較でのピーク検出方法について説明する。計測した溶接電流波形に対してフィルタ処理を行っても、図５（ａ）に示す波形のようにミクロ的には滑らかな曲線にはなっていない。そこで、ある一定時間ごとに溶接電流計測値の平均値を算出し、前後の平均値を比較してピーク検出を行う。図５（ｂ）に示すフローのフロー１において、Ｔａ［ｋ］区間の平均値Ａｖｅ［ｋ］を算出する。例えば、Ｔａ［ｋ−２］区間の平均値Ａｖｅ［ｋ−２］＝２３０Ａであるとし、現在時刻が［ｋ−１］とすると、図５のフロー１においてＴａ［ｋ−１］区間の平均値Ａｖｅ［ｋ−１］＝２４０Ａを算出する。次に、フロー２において、Ａｖｅ［ｋ−２］とＡｖｅ［ｋ−１］の大小比較が行われ、Ａｖｅ［ｋ−１］の方がＡｖｅ［ｋ−２］より大きいため判定結果はＮＯと判定され、フロー１に戻り、Ｔａ［ｋ］区間の平均値Ａｖｅ［ｋ］＝２４２Ａが算出される。同様にフロー２においてＮＯと判定され、フロー１に戻りＴａ［ｋ＋１］区間の平均値Ａｖｅ［ｋ＋１］＝２３５Ａが算出される。このときフロー２において、Ａｖｅ［ｋ＋１］の方がＡｖｅ［ｋ］より小さいためＹＥＳと判定され、溶接電流波形の上限側ピークに到達したとして、フロー３において上限側ピーク値検出信号が発生される。この上限側ピーク値検出信号をサンプリングトリガとする。下限側のピーク値検出についても、フロー４、フロー５、フロー６において、電流平均値の比較が行われ、下限側ピーク値検出信号が発生される。この下限側ピーク値検出信号をサンプリングトリガとする。   Here, with reference to FIG. 5, a peak detection method in comparison between before and after the section average value will be described. Even if the measured welding current waveform is filtered, it is not a microscopically smooth curve like the waveform shown in FIG. Therefore, the average value of the welding current measurement values is calculated every certain time, and the peak detection is performed by comparing the average values before and after. In the flow 1 of the flow shown in FIG. 5B, the average value Ave [k] in the Ta [k] section is calculated. For example, assuming that the average value Ave [k−2] = 230 A in the Ta [k−2] section and the current time is [k−1], the average of the Ta [k−1] section in the flow 1 of FIG. The value Ave [k−1] = 240A is calculated. Next, in Flow 2, Ave [k-2] and Ave [k-1] are compared in magnitude. Since Ave [k-1] is larger than Ave [k-2], the determination result is NO. Determination is made, and the flow returns to the flow 1, and the average value Ave [k] = 242A in the Ta [k] section is calculated. Similarly, NO is determined in the flow 2, and the flow returns to the flow 1, and the average value Ave [k + 1] = 235A in the Ta [k + 1] section is calculated. At this time, in Flow 2, since Ave [k + 1] is smaller than Ave [k], it is determined as YES, and the upper limit peak value detection signal is generated in Flow 3 assuming that the upper limit peak of the welding current waveform has been reached. . This upper limit peak value detection signal is used as a sampling trigger. Regarding the lower limit side peak value detection, the current average values are compared in the flow 4, flow 5, and flow 6, and the lower limit side peak value detection signal is generated. This lower limit side peak value detection signal is used as a sampling trigger.

これらの処理により、実際に検出している溶接電流の変化から溶接電流のピーク値を検出し、溶接電流のサンプリングのタイミングを決定することにより、溶接電流変化のピークをサンプリングすることが可能となる。そして、溶接電流のピーク値を比較することや、あるいは、溶接電流のピークからピークまでの積分値を比較し、その差分から溶接ワイヤの狙い位置のシフト量を換算することが可能となり、精度の良い倣い動作を実現することができる。   By these processes, the peak value of the welding current can be sampled by detecting the peak value of the welding current from the actually detected change of the welding current and determining the sampling timing of the welding current. . Then, it is possible to compare the peak value of the welding current, or to compare the integrated value from the peak of the welding current to the peak, and to convert the shift amount of the target position of the welding wire from the difference. A good copying operation can be realized.

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、実施の形態１と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 (Embodiment 2)
Embodiments of the present invention will be described below. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location similar to Embodiment 1, and detailed description is abbreviate | omitted.

溶接電流波形のピーク値を検出し、溶接電流ピーク値を比較することや、あるいは、溶接電流のピークからピークまでの積分値を比較し、その差分から溶接ワイヤの狙い位置のシフト量を換算する溶接制御装置においては、図７や図８に示したように、溶接電流の変化がウィービング周期に同期していることを前提としている。しかし、実際の溶接においては、溶接ワイヤ１３と溶接部材１５が接触したときの短絡電流成分やノイズ成分、パルス溶接時にはパルス電流成分などが重畳された複雑な波形となっており、例えば、図９で示したように溶接電流の変化がウィービング周期に同期していない場合が発生する。この対策として、サンプリング間隔はウィービング周期に同期した一定の周期とするが、溶接電流変化ピーク値検出タイミングを参照しながら、サンプリングトリガの遅延時間Ｔ−ｄｅｌａｙ時間を制御して、溶接電流変化ピーク値のタイミングとサンプリングトリガのタイミングを一致もしくは近づけさせる仕組みが有効である。この方法について図６を用いて説明する。   Detect the peak value of the welding current waveform, compare the welding current peak value, or compare the integration value from the peak of the welding current to the peak, and convert the shift amount of the welding wire target position from the difference In the welding control apparatus, as shown in FIGS. 7 and 8, it is assumed that the change in the welding current is synchronized with the weaving cycle. However, in actual welding, a short-circuit current component and a noise component when the welding wire 13 and the welding member 15 are in contact with each other, and a complicated waveform in which a pulse current component is superimposed during pulse welding, for example, FIG. As shown in Fig. 1, there occurs a case where the change in the welding current is not synchronized with the weaving cycle. As a countermeasure, the sampling interval is set to a constant period synchronized with the weaving period, but the welding current change peak value is controlled by controlling the delay time T-delay time of the sampling trigger while referring to the welding current change peak value detection timing. It is effective to make the timing of and the timing of the sampling trigger coincide with each other. This method will be described with reference to FIG.

Ｔ−ｄｅｌａｙ時間を制御する例として、一般的なフィードバック制御方式であるＰＩ制御（比例動作と積分動作を組み合わせた制御）を行う。図６にデジタル処理系のＰＩ制御ブロック図を示す。Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、１／Ｚはサンプリングの１周期だけの信号遅延を示す。溶接電流変化ピーク値検出タイミングとウィービング周期に同期したタイミングとの差分を偏差ｅ１［ｋ］としたとき、この偏差ｅ１［ｋ］が０となるように制御を行うため、目標値ｘ［ｋ］は０となる。ＣＳは制御対象であり、ロボット１２に相当する。制御対象ＣＳへの入力は、溶接電流変化ピーク値検出タイミングとウィービング周期に同期したタイミングとの差分である偏差を０にするためのＴ−ｄｅｌａｙ［ｋ］であり、制御対象ＣＳからの出力は、時刻［ｋ］における溶接電流変化ピーク値検出タイミングとウィービング周期に同期したタイミングとの差分である偏差ｅ１［ｋ］である。   As an example of controlling the T-delay time, PI control (control combining a proportional action and an integral action) which is a general feedback control method is performed. FIG. 6 shows a PI control block diagram of the digital processing system. Kp is a proportional gain, Ki is an integral gain, and 1 / Z is a signal delay for one sampling period. When the difference between the welding current change peak value detection timing and the timing synchronized with the weaving cycle is defined as a deviation e1 [k], control is performed so that the deviation e1 [k] becomes zero. Becomes 0. CS is a control target and corresponds to the robot 12. The input to the control target CS is T-delay [k] for setting the deviation, which is the difference between the welding current change peak value detection timing and the timing synchronized with the weaving cycle, to zero, and the output from the control target CS is Deviation e1 [k], which is the difference between the welding current change peak value detection timing at time [k] and the timing synchronized with the weaving cycle.

このフィードバック制御の仕組みにより、ウィービング位相と電流変化位相にズレが生じている場合には、偏差ｅ１［ｋ］が０以外の値となり、偏差ｅ１［ｋ］を０にするための操作入力Ｔ−ｄｅｌａｙが決定される。実施の形態１で説明したように、ウィービング信号の変化タイミングに対して、遅延時間Ｔ−ｄｅｌａｙを持ってサンプリングトリガを生成することにより、ウィービング位相と電流変化位相のズレをなくすことが可能となる。なお、ウィービング周期毎にフィードバック制御を行って溶接電流ピーク値検出タイミングと溶接電流サンプリングタイミングとの差分時間を徐々に減少させる制御を行うことにより、倣い動作に急な変化を与えることなく溶接電流のサンプリングのタイミングを決定することができる。そして、倣い動作に急な変化を与えないことにより、滑らかなビードを形成することができる。   Due to this feedback control mechanism, when there is a deviation between the weaving phase and the current change phase, the deviation e1 [k] becomes a value other than 0, and the operation input T− for making the deviation e1 [k] zero. The delay is determined. As described in the first embodiment, by generating the sampling trigger with the delay time T-delay with respect to the change timing of the weaving signal, it is possible to eliminate the deviation between the weaving phase and the current change phase. . It should be noted that feedback control is performed every weaving cycle and the difference time between the welding current peak value detection timing and the welding current sampling timing is gradually reduced, so that the welding current can be controlled without causing a sudden change in the copying operation. Sampling timing can be determined. A smooth bead can be formed by not giving a sudden change to the copying operation.

本発明は、溶接トーチをウィービングさせながら溶接を行う際に、溶接電流の変化を検出して、溶接トーチを溶接線に沿って倣い制御を行う場合において、溶接電流の変化から溶接電流のピーク値を検知し、溶接電流のサンプリングのタイミングを決定することにより、高速な計算を行うためのＣＰＵやメモリなどのハードウェアを必要とせず、またウィービング位相に対して溶接電流変化位相に遅れが生じている場合でも、溶接電流変化のピーク値を検出してサンプリングタイミングを決定するので、溶接電流変化の差分から溶接トーチの狙い位置のシフト量を換算する際に、これまで以上に精度の良い倣い動作を実現することができ、ウィービングさせながら溶接を行う溶接制御装置として産業上有用である。   The present invention detects a change in the welding current when performing welding while weaving the welding torch, and performs a tracking control of the welding torch along the weld line. By detecting the welding current and determining the sampling timing of the welding current, hardware such as a CPU and memory for performing high-speed calculation is not required, and the welding current change phase is delayed with respect to the weaving phase. Even when the welding current is detected, the peak value of the welding current change is detected and the sampling timing is determined. It is industrially useful as a welding control device that performs welding while weaving.

本発明の実施の形態１における溶接を行う装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the apparatus which performs welding in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１におけるウィービング信号を示す図The figure which shows the weaving signal in Embodiment 1 of this invention （ａ）本発明の実施の形態１におけるフィルタ処理前の波形例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるフィルタ処理後の波形例を示す図(A) The figure which shows the example of a waveform before the filter process in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the example of the waveform after the filter process in Embodiment 1 of this invention （ａ）本発明の実施の形態１におけるアナログフィルタの例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるデジタルフィルタの例を示す図(A) The figure which shows the example of the analog filter in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the example of the digital filter in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１における電流変化のピーク値検出方法を示す図The figure which shows the peak value detection method of the electric current change in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２におけるＰＩ制御ブロック図PI control block diagram in Embodiment 2 of the present invention ウィービング指令軌跡と溶接電流変化の関係図Relationship diagram between weaving command locus and welding current change 狙いズレ発生時の溶接電流変化の図Diagram of welding current change when aim deviation occurs 溶接電流変化の遅れを示す図Diagram showing delay in welding current change

符号の説明Explanation of symbols

１１ 溶接トーチ
１２ ロボット
１３ 溶接ワイヤ
１４ ワイヤ送給装置
１５ 溶接部材
１６ 溶接制御装置
１７ ロボット制御部
１８ 溶接電流検出部
１９ 溶接制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Welding torch 12 Robot 13 Welding wire 14 Wire feeding apparatus 15 Welding member 16 Welding control apparatus 17 Robot control part 18 Welding current detection part 19 Welding control part

Claims (5)

ウィービング動作中に溶接用ワイヤと被溶接物との距離が変わる溶接において、溶接トーチをウィービングさせながら溶接を行う際に、ウィービング周期に同期して溶接電流をサンプリングすることにより溶接電流の変化を検出して溶接トーチを溶接線に沿って倣い制御を行う溶接制御方法であって、
溶接電流の変化から溶接電流のピーク値を検出し、溶接電流ピーク値検出タイミングに一致させるもしくは近づけるように溶接電流のサンプリングのタイミングを決定する溶接制御方法。 In welding where the distance between the welding wire and the work piece is changed during the weaving operation, when welding is performed with the welding torch being weaved, a change in the welding current is detected by sampling the welding current in synchronization with the weaving cycle. A welding control method for controlling the copying of the welding torch along the welding line,
A welding control method for detecting a peak value of a welding current from a change in welding current and determining a sampling timing of the welding current so as to coincide with or approach the welding current peak value detection timing. 溶接電流の変化から溶接電流のピーク値を検出し、溶接電流のサンプリングのタイミングを決定する際に、溶接電流ピーク値検出タイミングと溶接電流サンプリングタイミングとの差分時間が徐々に減少して前記２つのタイミングが一致もしくは近づくように溶接電流のサンプリングのタイミングを決定する請求項１に記載の溶接制御方法。 When the peak value of the welding current is detected from the change in the welding current and the timing for sampling the welding current is determined, the difference time between the welding current peak value detection timing and the welding current sampling timing is gradually reduced, and the two The welding control method according to claim 1, wherein the sampling timing of the welding current is determined so that the timings match or approach each other. ウィービング周期毎に溶接電流ピーク値検出タイミングと溶接電流サンプリングタイミングとの差分時間をフィードバックして前記差分時間が減少するように溶接電流サンプリングタイミングを決定することにより、ウィービング周期毎に前記差分時間を徐々に減少する請求項２記載の溶接制御方法。 The difference time between the welding current peak value detection timing and the welding current sampling timing is fed back for each weaving cycle, and the welding current sampling timing is determined so as to reduce the difference time, thereby gradually increasing the difference time for each weaving cycle. The welding control method according to claim 2, which decreases to 溶接電流の変化が、増加から減少に変わる際の溶接電流を上限側のピーク値として検出し、減少から増加に変わる際の溶接電流を下限側のピーク値として検出する請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接制御方法。 The welding current when the change in welding current changes from increase to decrease is detected as a peak value on the upper limit side, and the welding current when it changes from decrease to increase is detected as a peak value on the lower limit side. The welding control method according to claim 1. 溶接電源装置と、前記溶接電源装置から給電される溶接用トーチを保持するロボットと、前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置とを備え、請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接制御方法を行う溶接装置。 5. The welding according to claim 1, comprising: a welding power supply device; a robot that holds a welding torch fed from the welding power supply device; and a robot control device that controls the operation of the robot. A welding apparatus that performs a control method.
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