JP2021094581A - アーク溶接ロボットシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】各溶接で溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスが変わるような環境であっても、それぞれの溶接で最適な溶接が可能なアーク溶接ロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボット制御装置４と、ロボット制御装置４とアーク溶接機３の両方、または、いずれか一方に設けられたパラメータ保持装置と、を備え、溶接対象物の構成ごとに、溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスを予め取得してパラメータ保持装置に保存し、ロボット制御装置４が、溶接対象物の構成に応じて、パラメータ保持装置に保存されているインピーダンス及びインダクタンスに基づいて溶接対象物の溶接制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、アーク溶接ロボットシステムに関する。
従来、自動車、鉄道、船舶、航空機、建築物などのあらゆる技術分野において、アーク放電を利用し、金属材料を接合するアーク溶接が多用されている。また、周知の通り、溶接トーチを取り付けたロボットを動作制御することにより、生産ラインなどで溶接作業を自動化する技術が実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。
ここで、アーク溶接中は、溶接ワイヤ先端と溶接対象物との間でアーク放電が生じることによって、溶接回路が閉じて電流が流れる。この溶接回路のインピーダンス（抵抗）及びインダクタンス（誘導係数）は、アーク安定性、スパッタ量、溶接品質に影響を与える重要なパラメータである。このため、アーク溶接ロボットシステムを設計する際には、前記パラメータを測定しながら、例えば、パワーケーブルの径及び長さは適切か、パワーケーブルが巻かれるような配線になっていないか、溶接アース箇所が適切か等を確認し、最適な溶接回路の設計を行うようにしている。また、指令電流値、指令電圧値等の溶接条件の調整を行う。
特表２０１９−５０５３９１号公報 特開２０１８−０５８１１７号公報 特開２０１７−０６４８０５号公報 特開２０１７−０５６４８７号公報 特開２０１３−０７１１８０号公報
一方、近年、前記パラメータを測定し、その測定結果に基づいた最適な溶接制御を行える溶接機も実用化されている。
しかしながら、例えば、大きさや形状が異なるなどの溶接対象物に対し、前記パラメータは、アーク溶接ロボットシステムで一意に決まるとは限らない。また、溶接治具がレール等に乗っていることにより、溶接治具自体が可動で複数存在するような溶接システムも考えられる。
このため、従来では、ある特定の構成での前記パラメータを全構成で使う、あるいは、それぞれの構成で測定した前記パラメータの中間値を使う等の対応が行われており、この対応では、すべてのケースにおいて最適な前記パラメータに基づいた溶接にはなっていないという問題があった。
本開示のアーク溶接ロボットシステムの一態様は、ロボットとアーク溶接機とからなるアーク溶接ロボットシステムにおいて、前記ロボット制御装置と、前記ロボット制御装置と前記アーク溶接機の両方、または、いずれか一方に設けられたパラメータ保持装置と、を備え、溶接対象物の構成ごとに、溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスを予め取得して前記パラメータ保持装置に保存し、前記ロボット制御装置が、溶接対象物の構成に応じて、前記パラメータ保持装置に保存されている前記インピーダンス及びインダクタンスに基づいて前記溶接対象物の溶接制御を行う構成とした。
本開示のアーク溶接ロボットシステムの一態様においては、各溶接で溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスが変わるような環境であっても、それぞれの溶接で最適な溶接が可能になる。これにより、アーク安定性の向上、スパッタ量の低減、溶接品質の向上を図ることが可能になる。
一態様のアーク溶接ロボットシステムを示す図である。 一態様のアーク溶接ロボットシステムを示す図である。 一態様のアーク溶接ロボットシステムを用いてアーク溶接を行う際の手順を示す図である。 一態様のアーク溶接ロボットシステムを用いてアーク溶接を行う際の手順を示す図である。
以下、図１から図４を参照し、一実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムについて説明する。
本実施形態のアーク溶接ロボットシステム１は、例えば、生産ラインに具備され、自動車ボディなどの作業対象（溶接対象物）に対してアーク溶接を施すためのシステムであり、図１、図２、及び図３、図４に示すように、ロボット２と、ロボット制御装置４と、アーク溶接電源３ａ、溶接トーチ３ｂ及び溶接ワイヤ３ｃを備えたアーク溶接機３と、ロボット制御装置４とアーク溶接機３の両方、または、いずれか一方に設けられたパラメータ保持装置５と、を備え、溶接対象物６の構成ごとに、溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスを予め取得してパラメータ保持装置５に保存し、ロボット制御装置４が、溶接対象物６の構成に応じて、パラメータ保持装置５に保存されているインピーダンス及びインダクタンスに基づいて溶接対象物６を溶接する制御を行うように構成されている（図４のステップＳ２１〜Ｓ２３参照）。
また、本実施形態のアーク溶接ロボットシステム１において、アーク溶接機３に設けられたパラメータ保持装置５が複数のパラメータを保持し、アーク溶接機がパラメータに応じた溶接制御を行う場合に、ロボット制御装置４が使用するパラメータを指定して溶接制御を行い、アーク溶接機３が複数のパラメータを保持せず、単一のパラメータに応じた溶接制御を行う場合に、ロボット制御装置４に設けられたパラメータ保持装置５が複数のパラメータを保持し、使用するパラメータをアーク溶接機３に送って溶接制御を行うように構成されている。
あるいは、ロボット制御装置４が複数のパラメータを保持し、アーク溶接機３がパラメータに応じた溶接制御を行わない場合に、ロボット制御装置４が使用するパラメータに基づく最適な溶接指令値として、溶接電流値、溶接電流波形のピーク値、ベース値等を算出し、その値をアーク溶接機３に送って溶接制御を行うように構成されている。
また、パラメータ保持装置５は、溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスを定期的に取得して保存する。そして、アーク溶接ロボットシステム１は、パラメータ保持装置５に保存されているインピーダンス及びインダクタンスに一定値以上の差異が発生した場合に、溶接回路に異常が有ると判断する異常判断部を備えており、オペレータに異常を通知するよう構成されている（図３のステップＳ１１〜Ｓ１５参照）。
なお、パラメータ保持装置５に保存されているインピーダンス及びインダクタンスは、溶接時に取得したものであるか、または非溶接時にロボット２を移動させ、アーク溶接機３が備える溶接ワイヤ３ｃの先端を溶接対象物６に接触させて取得したものである。
そして、本実施形態のアーク溶接ロボットシステム１においては、ロボット制御装置４あるいはアーク溶接機３（本実施形態ではアーク溶接電源３ａ）あるいはその両方が、複数の前記パラメータを保持できるようになっており、使用する前記パラメータを自由に切り替えられる。
例えば、溶接対象物６がＡとＢの２種類ある場合、Ａで測定した前記パラメータＡ’及びＢで測定した前記パラメータＢ’の２セットをロボット制御装置４あるいはアーク溶接電源３ａあるいはその両方が保持する。
このとき、Ａに対して溶接を行う場合はＡ’を、Ｂに対して溶接を行う場合はＢ’を使用する「準備」をしておく。
前記「準備」とは、前記パラメータに基づいた最適な前記溶接制御をアーク溶接機３が行えるのか否かによって変わる。アーク溶接機３が前記溶接制御を行える場合でかつアーク溶接機３が複数の前記パラメータを保持できる場合、ロボット制御装置４は使用する前記パラメータのどれを使用するかをアーク溶接機へ指令するだけでよい。
アーク溶接機３が前記溶接制御を行える場合でかつアーク溶接機３が前記パラメータを保持できない場合（単一の前記パラメータを保持できる場合も含む）、ロボット制御装置４が複数の前記パラメータを保持しておき、使用する前記パラメータをアーク溶接機３に送ればよい。
一方、アーク溶接機３が前記溶接制御を行えない場合、ロボット制御装置４が複数の前記パラメータを保持しておき、使用する前記パラメータを元に、ロボット制御装置４側で最適な溶接指令値（溶接電流値、溶接電流波形のピーク値、ベース値等、様々な溶接パラメータ）を算出し、その値をアーク溶接機３に送ってもよい。
そして、本実施形態のアーク溶接ロボットシステム１においては、その後に行われるＡまたはＢに対する溶接で、それぞれ最適な前記パラメータに基づいた溶接が行われることになる。
したがって、本実施形態のアーク溶接ロボットシステム１によれば、各溶接で溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスが変わるような環境であっても、それぞれの溶接で最適な溶接が可能になる。これにより、アーク安定性の向上、スパッタ量の低減、溶接品質の向上を図ることが可能になる。
以上、アーク溶接ロボットシステムの一実施形態について説明したが、上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
１ アーク溶接ロボットシステム
２ ロボット
３ アーク溶接機
３ａ アーク溶接電源
３ｂ 溶接トーチ
３ｃ 溶接ワイヤ
４ ロボット制御装置
５ パラメータ保持装置
６ 溶接対象物
７ 溶接治具

Claims (5)

  1. ロボットとアーク溶接機とからなるアーク溶接ロボットシステムにおいて、
    ロボット制御装置と、
    前記ロボット制御装置と前記アーク溶接機の両方、または、いずれか一方に設けられたパラメータ保持装置と、を備え、
    溶接対象物の構成ごとに、溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスを予め取得して前記パラメータ保持装置に保存し、
    前記ロボット制御装置が、溶接対象物の構成に応じて、前記パラメータ保持装置に保存されている前記インピーダンス及びインダクタンスに基づいて前記溶接対象物の溶接制御を行う、
    アーク溶接ロボットシステム。
  2. 前記アーク溶接機に設けられた前記パラメータ保持装置が複数の前記パラメータを保持し、前記アーク溶接機が前記パラメータに応じた溶接制御を行う場合に、前記ロボット制御装置が使用する前記パラメータを指定して溶接制御を行い、
    前記アーク溶接機が複数の前記パラメータを保持せず、単一の前記パラメータに応じた溶接制御を行う場合に、前記ロボット制御装置に設けられた前記パラメータ保持装置が複数の前記パラメータを保持し、使用するパラメータを前記アーク溶接機に送って溶接制御を行う、
    請求項１に記載のアーク溶接ロボットシステム。
  3. 前記ロボット制御装置が複数のパラメータを保持し、前記アーク溶接機が前記パラメータに応じた溶接制御を行わない場合、前記ロボット制御装置が使用するパラメータに基づく最適な溶接指令値として、溶接電流値、溶接電流波形のピーク値、ベース値等を算出し、その値を前記アーク溶接機へ送って溶接制御を行う、
    請求項１に記載のアーク溶接ロボットシステム。
  4. 前記パラメータ保持装置は、前記溶接回路のインピーダンス及びインダクタンスを定期的に取得して保存し、
    前記アーク溶接ロボットシステムは、前記パラメータ保持装置に保存されている前記インピーダンス及びインダクタンスに一定値以上の差異が発生した場合に、前記溶接回路に異常が有ると判断する異常判断部をさらに備える、請求項１から３いずれかに記載のアーク溶接ロボットシステム。
  5. 前記パラメータ保持装置に保存されている前記インピーダンス及びインダクタンスは、溶接時に取得したものであるか、または非溶接時に前記ロボットを移動させて前記アーク溶接機が備える溶接ワイヤの先端を前記溶接対象物に接触させて取得したものである、請求項１から４いずれかに記載のアーク溶接ロボットシステム。
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