JPH0587356B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、溶接ロボツトの制御装置における
溶接電流・溶接電圧の制御方法の改良に関する。

（従来の技術とその問題点） 溶接ロボツトを用いてワークの溶接作業を行な
う場合には、ワークの種類や姿勢・開先形状など
に応じて溶接電流と溶接電圧とを適宜選択する必
要がある。このため溶接ロボツトの制御装置は、
通常、これらの溶接電流・溶接電圧を選択するこ
とができるように構成されている。

このような制御装置の一般的構成を第７図に示
す。同図において、この制御装置１は、溶接機
（溶接電源装置）５と溶接ロボツトのサーボ系
（図示せず）とをあわせて制御するためのマイク
ロコンピユータ３を有している。このマイクロコ
ンピユータ３は、後述する態様で遠隔操作盤２か
ら入力された溶接条件にしたがつて、溶接電圧指
令信号S_Vと溶接電流指令信号S_Iとを出力するが、
これらはＤ／Ａコンバータ４ａ，４ｂにおいてそ
れぞれＤ／Ａ変換されたあと、溶接機５に与えら
れる。

そして、この溶接機５は、これらの指令値に応
じた電力をトーチ６とワークＷとに供給して、溶
接電圧Ｖおよび溶接電流Ｉを与えるようになつて
いる。

この第７図のような構成において、遠隔操作盤
２のキーボードから溶接電流・溶接電圧を指定す
る方式として、次の２つの方式がある。その１つ
は、所望の溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖとの適当な組
合せをあらかじめ数種類〜数十種類準備し、それ
ぞれに応じた溶接電流指令値S_Iと溶接電圧指令値
S_Vとの組をメニユーナンバーで指定する方式で
ある。

そして、このメニユーを作成するにあたつて
は、第８図に示すような、溶接電流指令値S_Iと
溶接電流Ｉとの対応関係と、溶接電圧指令値
S_Vと溶接電圧Ｖとの対応関係を、それぞれ表現
する特性データ（特性曲線）をあらかじめ求めて
おく必要がある。

ところが、この方式では、指令値S_I，S_Vを選択
するわけであるから、実際の溶接電流Ｉと溶接電
圧Ｖとを直接指定することはできず、CADや
CAMを適用した数値制御ロボツトにおいて利用
することができないほか、メニユー数が限られて
いるために、必ずしも最適な溶接条件を指定でき
るとは限らないという問題がある。

一方、第２の方式では、第７図のマイクロコン
ピユータ３内に、第８図の第２象限および第４象
限の特性データをROM化して設けておき、溶接
電流Ｉと溶接電圧Ｖとを遠隔操作盤２のキーボー
ドから直接指定させている。そして、指定された
溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖとに対応する溶接電流指
令値S_Iと溶接電圧指令値S_Vとを、上記ROM内の
特性データから求めて、溶接機５へと出力する。
したがつて、この場合は、ROMによる「実際値
→指令値」の理論的変換と、実現の溶接機５にお
ける「指令値→実際値」の変換とを組合わせるこ
とによつて、制御を行なうことになる。

ところが、周知のように、実際の溶接電流Ｉや
溶接電圧Ｖは、制御装置からの指令値のみによつ
て一義的に決まるものではなく、溶接機自体の特
性のほか、溶接時のワークおよびトーチの姿勢や
ワイヤエクステンシヨンその他のフアクタによつ
て変化してしまう。このため、実際の溶接特性は
作業対象・作業環境ごとに異なつたものとなり、
上記第２の方式では、特性が変わるごとにROM
を交換しなければならないという問題がある。

（発明の目的） この発明は、上述の問題点の克服を意図してお
り、溶接電流と溶接電圧とを直接指定させて操作
制を高めるとともに、溶接特性の変化に対して正
確かつ迅速に対応できる溶接ロボツトの制御装置
における溶接電流溶接電圧の制御方法を提供する
ことを目的とする。

（目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この発明にかかる
溶接ロボツトの制御装置における溶接電流溶接電
圧の制御方法では、溶接電流および溶接電圧と、
制御装置から溶接機へ与える溶接電流指令値およ
び溶接電圧指令値とのそれぞれの対応関係を表現
するあらかじめ作成された基準特性曲線データを
記憶装置に記憶させ、溶接作業に対応する条件下
で、溶接電流および溶接電圧を検出しつつ溶接ロ
ボツトに溶接を行なわせることによつて、前記溶
接電流指令値および溶接電圧指令値と、実際の溶
接電流および溶接電圧とのそれぞれの対応関係を
表現する特性データを、記憶されている前記基準
特性曲線データ基づく補正によつて作成するとと
もに、その作成された特性データを記憶装置に記
憶させ、溶接作業を行なう際に、指定された溶接
電流および溶接電圧に対応する溶接電流指令値お
よび溶接電圧指令値を記憶されている前記特性デ
ータから求めて前記溶接機へと出力する点にあ
る。

（実施例） 実施例にかかる溶接ロボツトの全体的構成第１
図はこの発明の一実施例にかかる溶接ロボツトの
制御装置のブロツク図である。同図において、こ
の制御装置１０は、CPU１２と記憶装置として
のメモリ１３とを含むマイクロコンピユータ１１
を有しており、このメモリ１３には、後述する特
性データを読み書き自在に記憶するRAM１４が
含まれている。

また、このマイクロコンピユータ１１のバスラ
インBLには、入出力のための遠隔操作盤１５が
接続されている。そして、この遠隔操作盤１５に
は、マニユアルモード、オートモード、特性デー
タ作成モード等のモード切換を行なうためのモー
ド切換スイツチSMや、トーチ６を手動で移動さ
せるためのマニユアル操作スナツプスイツチ群
SWなどが設けられているほか、データの取込み
や動作の開始などを指示するためのスタートスイ
ツチSTA、種々の数値入力のためのデンキー１
６、それにLEDデイスプレイ１７などが設けら
れている。

また、上記バスラインBLには、溶接ロボツト
の機械的動力ＭやエンコーダＥを含むロボツトサ
ーボ系１８が接続されており、マイクロコンピユ
ータ１１は、これに対して駆動指令出力S_Mを与
えるとともに、これからのエンコード信号S_Eを取
込むようになつている。なお、このサーボ系１８
など溶接ロボツト機械的構成は、従来の溶接ロボ
ツトの構成を利用できるため、詳細な説明は省略
する。

一方、マイクロコンピユータ１１からの溶接電
圧指令信号S_Vと溶接電流指令信号S_Iとは、それぞ
れＤ／Ａコンバータ４ａ，４ｂによつてアナログ
信号へと変換された後、溶接機５に与えられる。
これらの入力信号に応じて溶接機５から供給され
る溶接電力PWは、電流センサ１９を介して消耗
電極２０に与えられる。この消耗電極２０は、ス
プール２１に巻取られているとともに、その一端
がトーチ６に伸びており、図示しない送りローラ
によつて繰り出し可能とされている。

また、実際の溶接時における溶接電圧Ｖと溶接
電流Ｉとは、消耗電極２０側とワークＷ側との間
に介挿された電圧センサ２２と上記電流センサ１
９とによつてそれぞれ検出され、電圧計２３およ
び電流計２４に表示されるとともに、Ａ／Ｄコン
バータ２５ａ，２５ｂによつてＡ／Ｄ変換され
テ、マイクロコンピユータ１１内に取込まれるよ
うになつている。

実施例の動作 Ａ 特性データの作成・記憶 次に、この制御装置の動作のうち、特性データ
の作成と記憶とを第２図を参照しつつ説明する。
この動作は、所望の時期たとえば１日の溶接作業
の開始前や、作業対象・作業環境が変わつたとき
に随時行なうものである。

まず、第１図のモード切換スイツチSMを操作
して特性データ作成モードとした後、ステツプ
S1において、溶接電流Ｉおよび溶接電圧Ｖのそ
れぞれについて、ひとつずつの値を目標値として
テンキー１６から入力する。これらの目標値の選
択基準については後述する。

次のステツプS2においては、CPU１２がメモ
リ１３中にあらかじめストアされている基準特性
曲線データを検索して、入力された溶接電流Ｉお
よび溶接電圧Ｖにそれぞれ対応する溶接電流指令
値S_Iおよび溶接電圧指令値S_Vを求め、これらを溶
接機５へ出力することによつて溶接を行なう。こ
の「基準特性曲線」データとは、あらかじめテス
トピースなどを用いて作成しておいた溶接電流Ｉ
及び溶接電圧Ｖと、溶接電流指令値S_Iおよび溶接
電圧指令値S_Vとのそれぞれの対応関係を表現す
る特性データであり、その例を第３図中にC_Oで
示す。

つまり、上記ステツプS2において、入力され
た溶接電流値がI_Aであるときに、この基準特性曲
線C_Oによつて溶接電流指令値S_Aを求め、この指
令値S_Aを溶接機５に出力するわけである。なお、
この第３図には溶接電流Ｉについてのみを示して
あり、溶接電圧Ｖについては図示していないが、
溶接電圧Ｖについても同様の取扱いを行なう。ま
た、以下においても電流を中心に説明するが、電
圧についても同様の処理がなされるものと理解さ
れたい。

ステツプS3では、第１図の電流センサ１９お
よび電圧センサ２２からの検出値をCPU１２が
取込み、溶接電流Ｉおよび溶接電圧Ｖがそれぞれ
目標値に一致するように、指令値S_I，S_Vを変化さ
せる。

すなわち、第３図の基準特性曲線C_Oはあらか
じめ準備されている固定データであつて、溶接条
件が変わつた場合には、これに基いて求められる
指令値S_I，S_Vを出力しても、実際には溶接電流・
溶接電流の目標値がそのまま得られるわけではな
いため、目標値を現実に得るための指令値の補正
を行なうわけである。たとえば、第３図の目標値
I_Aに対して指令値S_Aを出力したが、実際の特性曲
線はC₁であつて、溶接電流Ｉとして電流I_Bが検出
されたときには、指令値をS_AからS_Bへと補正す
ることによつて、目標値I_Aを実現するのである。

このようにして目標値に対応する状態が実現さ
れると、次のステツプS4において、このときの
指令値S_I，S_V等をCPU１２が取込み、RAM１４
内の対応する領域にストアする。なお、異なる条
件下についての複数種類の特性データを求める場
合のストア領域の選定については後述する。

次のステツプS5では、すべての目標値が入力
済であるかを判断し、未入力の場合はステツプ
S1へと戻つて同様の動作を繰返す。すなわち、
特性曲線を求めるには、何組かの目標値を順次入
力して、それらについての（補正された）指令値
を求めておく必要があるが、この実施例ではその
個数を10組とし、たとえば後に説明する第５図の
ように、目標値I₁，I₂，…，I₁₀を順次入力させ
る。そして、これらに対応する指令値S₁，S₂，
…，S₁₀を求めてストアするのである。

この目標値の定め方は特に限定するものではな
いが、特性曲線は、第３図または前述した第８図
に示すように、中央部ではほぼ直線であり、端部
では曲率が大きくなつていることが多いため、中
央部で疎に、端部で密に、それぞれ設定しておく
ことが望ましい。

第２図に戻つて、すべての目標値についてのデ
ータの取込みが完了すると、ステツプS6に移り、
取込まれたデータを基礎にして、溶接電流Ｉおよ
び溶接電圧Ｖと、それぞれの補正指令値との間の
対応関係に基く新たな特性曲線データを作成し
て、RAM１４内の対応する領域にストアし、特
性データ作成・記憶処理を完了する。

もつとも、特性データの計測にあたつては、こ
のような方法に限らず、たとえば第４図に示すよ
うに、目標値I_Aに対して基準特性曲線による指令
値がS_Aであり、現実にこの指令値S_Aを与えた場
合に溶接電流としてI_Bが検出されたときに、I_Aを
I_Bに補正して、このI_Bの値を補正電流値としてス
トアしておいてもよい。

Ｂ 補間処理 ところで、この実施例では、目標値として10組
の値を用いてるだけであるから、そのままのデー
タのみでは、すべての溶接電流値Ｉ、溶接電圧値
Ｖについての特性データを直接得たわけではな
い。たとえば、溶接電流値Ｉと溶接電圧値Ｖと
を、それぞれ８ビツト（＝256レベル）で入力可
能とした場合、実際の溶接作業時においては、目
標値以外の値についてのデータが必要になる。

そこで、この実施例では、上記目標値について
得られたデータを補間することによつて、８ビツ
ト表現での全ての溶接電流Ｉ・溶接電圧Ｖについ
て入力可能とする。この補間は、上記第２図のス
テツプS6において行なつて、この補間値を含め
たデータをRAM１４中にストアしておいてもよ
く、また、特性データとしては計測された10組の
値のみをストアしておき、実際の溶接作業時にお
いて、RAM１４から読出されたデータに基いて
補間演算を行なつてもよいが、この補間の方法
を、ここで説明する。

第５図に示すように、S₁，I₂，S₂，I₂，…，
S₁₀，I₁₀の10組のデータが得られているとき、こ
の実施例では、隣接する２組のデータの間を直線
補間するとともに、指令値S_Iの最大値S_nax（＝
255）とS₁₀との間の区間、および最小値S_nio（＝
０）とS₁との間の区間については、それぞれS₉，
S₁₀およびS₁，S₂のデータを用いて直線的な外挿
を行なつてデータを求める。これは、直線補間が
最も簡単で演算時間が短くてすむという理由のほ
かに、特性曲線のほとんどの部分がもともと直線
的であるため、直線補間によつて精度の高い近似
が行なわれるという理由に基く。もつとも、特性
曲線の端部付近では比較的曲率が大きい場合もあ
るため、円弧補間などを採用することも有効であ
る。

このようにして得られる折線を第５図中に破線
で示すが、この補間によつて、かなり忠実に特性
曲線が再現されることがわかる。

Ｃ 溶接作業時の動作 以上のように新たな特性データが得られると、
実際の溶接作業を行なうことができる。そこで、
次にこの動作を、第６図を参照して説明する。

まずステツプS10において、プレイバツク方式
ではテイーチングデータ中に、また数値制御方式
ではあらかじめ準備するデータの中に、それぞれ
各溶接区間における溶接電流Ｉおよび溶接電圧Ｖ
の値を指定をしておき、その後溶接ロボツトを再
生モードとする。次のステツプS11では、CPU１
２がRAM１４の中の特性データを検索して、最
初の溶接区間における溶接電流Ｉおよび溶接電圧
Ｖに対する指令値S_I，S_Vを読出してセツトする。
なお上述した補間を読出し時に行なう場合には、
補間処理をこのステツプで行なつて指令値を求め
る。

次のステツプS12では、これらの指令値S_I，S_V
を溶接機５に出力して、当該区間における溶接を
行なう。このときには、もちろんサーボ系１８の
制御も行なわれている。そして、ステツプS13に
おいて、すべての区間についての溶接を行なつた
か否かが判断され、溶接区間が残つているときに
はステツプS11に戻つて同様の処理を繰返すが、
溶接区間のすべてについての溶接を終えると、処
理を完了する。

他の実施例 ところで、ひとつの溶接ロボツトで単一の姿勢
や単一の開先形状のみについての溶接を行なう場
合には、特性データとしても１種類のみを作成し
ておけば足りるわけであるが、区間ごとに姿勢な
どの条件が異なつていたり、また異なる種類のワ
ークを交互に溶接しなければならないときなどに
は、各区間やワークの種類ごとに異なつた特性曲
線を用いることが望ましいことになる。

このようなときには、上述した特性データの作
成を、各条件ごとに別個に行なつて、複数の特性
データをRAM１４中の異なるエリアにそれぞれ
ストアしておき、溶接作業の際には、各条件ごと
に、対応するエリアをアクセスして必要な特性デ
ータを取出すようにすればよい。

したがつて、この場合には特性データの作成時
にその条件をテンキー１６からパラメータ入力し
ておき、第２図のステツプS4，S6におけるスト
アと、第６図のステツプS11における読出しと
は、各条件について準備されたエリアについて行
なうように構成する。こうすることによつて、各
条件に応じた特性データが準備され、使用される
ことにより、この発明の利点がさらに活用される
ことになる。

変形例 ところで、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、たとえば次のような変形も可能で
ある。

特性データ作成のための目標値設定は、マニ
ユアルで行なうことを必須とするものではな
く、たとえば、所定の電流・電圧値から一定値
きざみで自動的に目標値を設定させるようにす
ることも可能である。

上記実施例では補間処理を行なうことによつ
て、特性データ作成のためのデータ取込み処理
時間などを短縮しているが、特に高精度を要求
されているようなときには、分解能に応じたす
べての目標値または指令値についてのデータを
取込んで、特性データをさらに精密化させるこ
とも可能である。

特性データ作成時には、あらかじめ準備して
おいた基準特性曲線データを補正して新たな特
性データを得ているが、前回作成されRAM内
に記憶されている特性データを基準特性曲線デ
ータとして利用してもよい。

多種類の条件のそれぞれについての特性デー
タを作つて保存しておく場合には、マイクロコ
ンピユータ内のRAMに限らず、カセツトテー
プやバブルメモリなどの外部記憶装置にこれを
保存しておいてもよい。特に、前記のよう
に、前回作成しておいた特性データを補正して
新たな特性データを得るような場合には、作業
完了の電源断によつてその時点での特性データ
が消えないようにする必要があり、このような
変形が有効である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、記憶
装置に記憶されているあらかじめ作成された基準
特性曲線データを基にして補正を行い、特性デー
タを作成する方式であり、特性データの作成時間
が短縮化できる。またその作成された特性データ
に基づき、溶接電流と溶接電圧とを直接指定させ
て操作性を高めているとともに、特性データを必
要に応じて新しいものに書き換えることになるた
め、溶接特性の変化に対して正確かつ迅速に対応
できる溶接ロボツトの制御装置おける溶接電流溶
接電圧の制御方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる制御装置
のブロツク図、第２図および第６図は実施例の動
作を示すフローチヤート、第３図および第４図は
特性データ作成原理とその変形例をそれぞれ示す
図、第５図は補間の例を示す図、第７図は従来の
装置の一般的構成を示すブロツク図、第８図は溶
接特性を例示する図である。 １，１０……制御装置、３，１１……マイクロ
コンピユータ、２，１５……遠隔操作盤、５……
溶接機、６……トーチ、１３……メモリ、１４…
…RAM、Ｗ……ワーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接作業を行なう際の溶接ロボツトの制御装
   置における溶接電流溶接電圧の制御方法におい
   て、 溶接電流および溶接電圧と、制御装置から溶接
   機へ与える溶接電流指令値および溶接電圧指令値
   とのそれぞれの対応関係を表現するあらかじめ作
   成された基準特性曲線データを記憶装置に記憶さ
   せ、 溶接作業に対応する条件下で、溶接電流および
   溶接電圧を検出しつつ溶接ロボツトに溶接を行な
   わせることによつて、前記溶接電流指令値および
   溶接電圧指令値と、実際の溶接電流および溶接電
   圧とのそれぞれの対応関係を表現する特性データ
   を、記憶されている前記基準特性曲線データに基
   づく補正によつて作成するとともに、その作成さ
   れた特性データを記憶装置に記憶させ、 溶接作業を行なう際に、指定された溶接電流お
   よび溶接電圧に対応する溶接電流指令値および溶
   接電圧指令値を記憶されている前記特性データか
   ら求めて前記溶接機へと出力することを特徴とす
   る溶接ロボツトの制御装置における溶接電流溶接
   電圧の制御方法。 ２ 前記特性データは、指定された個数だけの溶
   接電流値および溶接電圧値について求められた前
   記対応関係からなり、溶接作業を行なう際には前
   記特性データの補間により求められた溶接電流指
   令値および溶接電圧指令値を溶接機へと出力する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶
   接ロボツトの制御装置における溶接電流溶接電圧
   の制御方法。