JPH064194B2 - アーク溶接ロボットによる溶接方法 - Google Patents
アーク溶接ロボットによる溶接方法Info
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- JPH064194B2 JPH064194B2 JP4519084A JP4519084A JPH064194B2 JP H064194 B2 JPH064194 B2 JP H064194B2 JP 4519084 A JP4519084 A JP 4519084A JP 4519084 A JP4519084 A JP 4519084A JP H064194 B2 JPH064194 B2 JP H064194B2
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- welding
- oscillating
- groove
- arc
- torch
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、消耗電極を使用し、オツシレート幅自動制御
法を適用したアーク溶接ロボットによる溶接方法に関す
るものである。
法を適用したアーク溶接ロボットによる溶接方法に関す
るものである。
消耗電極（ワイヤ）を使用するアーク溶接において、溶
接時のアーク長とワイヤ突出し長さとの和（以下、チツ
プ−被溶接物間距離と略記する。）のオツシレートによ
る変化から開先間隔の変化を検出し、それに応じてオツ
シレート幅を自動的に制御する方法は未だ見出されてい
ない。
接時のアーク長とワイヤ突出し長さとの和（以下、チツ
プ−被溶接物間距離と略記する。）のオツシレートによ
る変化から開先間隔の変化を検出し、それに応じてオツ
シレート幅を自動的に制御する方法は未だ見出されてい
ない。
本発明は上記実情に鑑み、ワイヤを使用するアーク溶接
において、溶接トーチの近傍に有形な検出子を装着する
ことなく溶接時の溶接条件を演算してオツシレート幅を
開先間隔の変化に応じて自動的に制御することのできる
アーク溶接ロボットを提供することを目的とする。かか
る目的を達成する本発明は、検出が容易で、かつ通常用
いる溶接条件を電気的な演算回路で処理することによ
り、ワイヤ突出し長さとアーク長との和（チツプ−被溶
接物間距離）を求め、トーチをオツシレートすることに
よりこの和（チツプ−被溶接物間距離）の変化から開先
間隔の変化を検出し、開先間隔の大小に応じて開先幅方
向および開先幅と直角方向の二次元的制御でオツシレー
ト幅を自動的に制御し、溶接欠陥がない健全な溶接継手
部を得ることをその要旨とする。
において、溶接トーチの近傍に有形な検出子を装着する
ことなく溶接時の溶接条件を演算してオツシレート幅を
開先間隔の変化に応じて自動的に制御することのできる
アーク溶接ロボットを提供することを目的とする。かか
る目的を達成する本発明は、検出が容易で、かつ通常用
いる溶接条件を電気的な演算回路で処理することによ
り、ワイヤ突出し長さとアーク長との和（チツプ−被溶
接物間距離）を求め、トーチをオツシレートすることに
よりこの和（チツプ−被溶接物間距離）の変化から開先
間隔の変化を検出し、開先間隔の大小に応じて開先幅方
向および開先幅と直角方向の二次元的制御でオツシレー
ト幅を自動的に制御し、溶接欠陥がない健全な溶接継手
部を得ることをその要旨とする。
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。な
お、本発明に係る実施例の演算処理はアナログ演算器に
よつても勿論可能であるが本実施例ではデイジタル電算
機による処理の場合を示す。
お、本発明に係る実施例の演算処理はアナログ演算器に
よつても勿論可能であるが本実施例ではデイジタル電算
機による処理の場合を示す。
まずはじめに構成を説明する。第１図及び第２図におい
て、 １は、消耗電極用溶接トーチ、 ２，３は、溶接トーチ１に回動および回転運動を与える
回動機構部でトーチ傾斜軸２と手首旋回軸３である。
て、 １は、消耗電極用溶接トーチ、 ２，３は、溶接トーチ１に回動および回転運動を与える
回動機構部でトーチ傾斜軸２と手首旋回軸３である。
４は、トーチ傾斜軸２と手首旋回軸３とを保持してそれ
らにＺ方向に運動を与えるＺ方向移動軸である。
らにＺ方向に運動を与えるＺ方向移動軸である。
５は、Ｚ方向移動軸４を保持して、それにＹ方向に運動
を与えるＹ方向移動軸である。
を与えるＹ方向移動軸である。
６は、Ｙ方向移動軸５を保持して、それにＸ方向に運動
を与えるＸ方向移動軸である。
を与えるＸ方向移動軸である。
７は、遠隔操作盤１０からの制御指令で電動駆動装置８
を介してトーチ傾斜軸２，手首旋回軸３，Ｚ方向移動軸
４，Ｙ方向移動軸５，Ｘ方向移動軸６の運動を制御する
制御装置である。
を介してトーチ傾斜軸２，手首旋回軸３，Ｚ方向移動軸
４，Ｙ方向移動軸５，Ｘ方向移動軸６の運動を制御する
制御装置である。
また、制御装置７は遠隔操作盤１０からの制御指令でア
ーク溶接機９に作用して溶接電流（Ｉ：Ia，Ie）、溶接
電圧（Ｖ）、ワイヤ送給速度（ｖ）等の溶接条件を制御
することができる。さらに、制御装置７のなかにはトー
チ位置を制御してオツシレート幅を溶接線の開先間隔の
変化に従つて自動的に変化させる演算機能および演算し
た開先間隔に応じて溶接速度を自動的に変化させる演算
機能も内蔵されている。上記の制御は手動でも、またあ
らかじめプログラムされた手順いわゆる自動のどちらで
も可能である。
ーク溶接機９に作用して溶接電流（Ｉ：Ia，Ie）、溶接
電圧（Ｖ）、ワイヤ送給速度（ｖ）等の溶接条件を制御
することができる。さらに、制御装置７のなかにはトー
チ位置を制御してオツシレート幅を溶接線の開先間隔の
変化に従つて自動的に変化させる演算機能および演算し
た開先間隔に応じて溶接速度を自動的に変化させる演算
機能も内蔵されている。上記の制御は手動でも、またあ
らかじめプログラムされた手順いわゆる自動のどちらで
も可能である。
９は、ワイヤ１３と被溶接材１６との間にアーク１４を
発生させ、溶接金属１７を得るのに必要な電気エネルギ
を供給するための溶接， ４５は、溶接電圧又は溶接電流などの溶接条件設定器， １１は、シールドノズルでありシールドガス１５と共に
アーク１４雰囲気および溶接金属１７を大気からシール
ドする。
発生させ、溶接金属１７を得るのに必要な電気エネルギ
を供給するための溶接， ４５は、溶接電圧又は溶接電流などの溶接条件設定器， １１は、シールドノズルでありシールドガス１５と共に
アーク１４雰囲気および溶接金属１７を大気からシール
ドする。
１２は、ワイヤに給電するためのチツプ， １８は、裏当金、 １９ａ，１９ｂはコイル状に巻かれたワイヤ１３を溶接
トーチ１内に送給するためのローラで、送給ローラ１９
ａはモータ２１に機械的に給合されており、またモータ
２１は駆動制御装置２２によつて速度を制御されてお
り、これにより溶接電流または溶接電圧を、溶接条件設
定器４５と共に調整する。
トーチ１内に送給するためのローラで、送給ローラ１９
ａはモータ２１に機械的に給合されており、またモータ
２１は駆動制御装置２２によつて速度を制御されてお
り、これにより溶接電流または溶接電圧を、溶接条件設
定器４５と共に調整する。
２０は、アーク溶接機９の溶接トーチ１への給電部， ２３は、シヤント等の溶接電流値検出器， ２４はチツプ１２と被溶接材１６との間の電圧値を検出
する分圧器等の電圧値検出器， ２５は、ローラ１９ｂと機械的に給合されていて、エン
コーダ等のワイヤ送給速度（ｖ）を検出するための、回
転量検出器， ２６は、溶接ロボットの制御装置７からトーチ１のオツ
シレート位置信号（Ｘ方向の（ｗ）とＹ方向の（wy））
を受け取る増幅器， ２７は回転量検出器２５からの信号を適当なレベルにす
るための増幅器， ２８は、電圧値検出器２４からの信号を適当なレベルに
するための増幅器， ２９は、電流値検出器２３の信号から溶接電流の平均値
に比例する信号を発生するための増幅器， ３０は、電流値検出器２３の信号から溶接電流の実効値
に比例する信号を発生するための増幅器， ３１は、溶接トーチ１の被溶接物１６からの距離、即ち
チツプ−被溶接物間距離Ｌ（＝LE＋LA）を設定するため
の設定器， ３２，３３，３４，３５，３６，３７は、２６，２７，
２８，２９，３０，３１のアナログ信号をデイジタル信
号に変換し、デイジタル電算機３８に入力するためのＡ
／Ｄ（アナログ／デイジタル）変換器， ３９は、電算機３８からのデイジタル信号をアナログ信
号に変換するＤ／Ａ（デイジタル／アナログ）変換器で
あり、溶接ロボツトのオツシレートを制御する制御装置
７へ増幅器４２を通じて出力する。その信号はオツシレ
ート幅制御信号およびオツシレート速度制御信号であ
る。
する分圧器等の電圧値検出器， ２５は、ローラ１９ｂと機械的に給合されていて、エン
コーダ等のワイヤ送給速度（ｖ）を検出するための、回
転量検出器， ２６は、溶接ロボットの制御装置７からトーチ１のオツ
シレート位置信号（Ｘ方向の（ｗ）とＹ方向の（wy））
を受け取る増幅器， ２７は回転量検出器２５からの信号を適当なレベルにす
るための増幅器， ２８は、電圧値検出器２４からの信号を適当なレベルに
するための増幅器， ２９は、電流値検出器２３の信号から溶接電流の平均値
に比例する信号を発生するための増幅器， ３０は、電流値検出器２３の信号から溶接電流の実効値
に比例する信号を発生するための増幅器， ３１は、溶接トーチ１の被溶接物１６からの距離、即ち
チツプ−被溶接物間距離Ｌ（＝LE＋LA）を設定するため
の設定器， ３２，３３，３４，３５，３６，３７は、２６，２７，
２８，２９，３０，３１のアナログ信号をデイジタル信
号に変換し、デイジタル電算機３８に入力するためのＡ
／Ｄ（アナログ／デイジタル）変換器， ３９は、電算機３８からのデイジタル信号をアナログ信
号に変換するＤ／Ａ（デイジタル／アナログ）変換器で
あり、溶接ロボツトのオツシレートを制御する制御装置
７へ増幅器４２を通じて出力する。その信号はオツシレ
ート幅制御信号およびオツシレート速度制御信号であ
る。
４０は、電算機３８からのデイジタル信号をアナログ信
号に変換するＤ／Ａであり、溶接線倣いを制御する制御
装置７へ増幅器４３を通じて出力する。その信号は溶接
線の倣い信号である。
号に変換するＤ／Ａであり、溶接線倣いを制御する制御
装置７へ増幅器４３を通じて出力する。その信号は溶接
線の倣い信号である。
４１は、電算機３８からのデイジタル信号をアナログ信
号に変換するＤ／Ａであり、トーチ高さを制御する制御
装置７へ増幅器４４を通じて出力する。その信号はトー
チ高さ制御信号である。
号に変換するＤ／Ａであり、トーチ高さを制御する制御
装置７へ増幅器４４を通じて出力する。その信号はトー
チ高さ制御信号である。
次に動作を説明する。
(イ) 電流検出器２３と増幅器２９とによつて、溶接電
流の平均値Iaが、また電流検出器２３と増幅器３０とに
よつて溶接電流の実効値Ieが求められる。また、電圧値
検出器２４と増幅器２８とによつてチツプ１２と被溶接
物１６との間の電圧Ｖが求められる。さらに、回転量検
出器２５と増幅器２７とによつてワイヤ送給速度ｖが検
出される。
流の平均値Iaが、また電流検出器２３と増幅器３０とに
よつて溶接電流の実効値Ieが求められる。また、電圧値
検出器２４と増幅器２８とによつてチツプ１２と被溶接
物１６との間の電圧Ｖが求められる。さらに、回転量検
出器２５と増幅器２７とによつてワイヤ送給速度ｖが検
出される。
(ロ) これらのアナログ量はＡ／Ｄ変換器３５，３６，
３４，３３によつてデイジタル量に変換されてデイジタ
ル電算機３８に加えられる。
３４，３３によつてデイジタル量に変換されてデイジタ
ル電算機３８に加えられる。
(ハ) ここで記号を次のように定義する。
Ia：溶接電流の平均値， Ie：溶接電流の実効値， ｖ：パイヤ送給速度， Ｖ：チツプ１２と被溶接材１６との間の電圧， LE：チツプ１２の先端からアーク１４までのワイヤ１３
の長さ、いわゆるワイヤ突出し長さ， LA：ワイヤ１３の先端から溶接金属１７までの距離、い
わゆるアーク長， Ｌ：LEとLAとの和、即ちチツプ１２の先端から溶接金属
１７までの距離， VE：ワイヤ突出部に溶接電流Ia，Ieによつて生ずる電圧
降下， VA：ＶからVEを差引いた電圧、即ちアーク電圧、とする
と、上記諸量の間には近似的に次の関係がある。
の長さ、いわゆるワイヤ突出し長さ， LA：ワイヤ１３の先端から溶接金属１７までの距離、い
わゆるアーク長， Ｌ：LEとLAとの和、即ちチツプ１２の先端から溶接金属
１７までの距離， VE：ワイヤ突出部に溶接電流Ia，Ieによつて生ずる電圧
降下， VA：ＶからVEを差引いた電圧、即ちアーク電圧、とする
と、上記諸量の間には近似的に次の関係がある。
（但しｋ１，ｋ２は定数 ＶＥ＝ｆ２（Ｉａ，ｖ，ＬＥ） ＝ｋ３・Ｉａ k4・ＬＥ k5・Ｖk6…第２式 （但しｋ３，ｋ４，ｋ５，ｋ６は定数） ＶＡ＝Ｖ−ＶＥ …第３式 （但しｋ７，ｋ８，ｋ９，ｋ10は定数） Ｌ＝ＬＥ＋ＬＡ …第５式 第１式は参考文献１から、また第４式は参考文献２から
求められる。第２式の具体的な形は実験によつて求める
ことができる。第３式および第５式は第２図から自明で
ある。
求められる。第２式の具体的な形は実験によつて求める
ことができる。第３式および第５式は第２図から自明で
ある。
参 考 文 献 (1)溶接学会 溶接法委員会 １９８０年７月電流制御
アーク溶接に関する研究 (2)溶接アーク現象 増補版 産報 安藤公平他 (ニ) 従つて、第１式の関係をデイジタル電算機３８に
プログラムしておき、溶接電流Ia，Ieとワイヤ送給速度
ｖとを与えると、ワイヤ突出し長さLEが求められる。
アーク溶接に関する研究 (2)溶接アーク現象 増補版 産報 安藤公平他 (ニ) 従つて、第１式の関係をデイジタル電算機３８に
プログラムしておき、溶接電流Ia，Ieとワイヤ送給速度
ｖとを与えると、ワイヤ突出し長さLEが求められる。
(ホ) 第２式の関係をデイジタル電算機３８にプログラ
ムしておき、溶接電流Ｉa、ワイヤ送給速度ｖおよび上
記(ニ)で得られたワイヤ突出し長さＬEを与えるとワイヤ
突出し部の電圧降下VEが求められる。
ムしておき、溶接電流Ｉa、ワイヤ送給速度ｖおよび上
記(ニ)で得られたワイヤ突出し長さＬEを与えるとワイヤ
突出し部の電圧降下VEが求められる。
(ヘ) 第３式の関係をデイジタル電算機３８にプログラ
ムしておきチツプ１２と被溶接物１６との間の電圧、お
よび上記(ホ)で得られたワイヤ突出し部の電圧降下VEを
与えるとアーク電圧VAが求められる。
ムしておきチツプ１２と被溶接物１６との間の電圧、お
よび上記(ホ)で得られたワイヤ突出し部の電圧降下VEを
与えるとアーク電圧VAが求められる。
(ト) 第４式の関係をデイジタル電算機３８にプログラ
ムしておき溶接電流Ｉａと上記(ヘ)で得られたアーク電
圧VAとを与えるとアーク長LAが求められる。
ムしておき溶接電流Ｉａと上記(ヘ)で得られたアーク電
圧VAとを与えるとアーク長LAが求められる。
(チ) 第５式の関係をデイジタル電算機３８にプログラ
ムしておくと上記(ニ)で得られたワイヤ突出し長さLEと
上記(ト)で得られたアーク長LAとの和からチツプ１２と
被溶接物１６との距離Ｌが求められる。
ムしておくと上記(ニ)で得られたワイヤ突出し長さLEと
上記(ト)で得られたアーク長LAとの和からチツプ１２と
被溶接物１６との距離Ｌが求められる。
(リ) 上述のように、説明変数として溶接電流Ia,Ie、ワ
イヤ送給速度ｖおよびチツプ１２と被溶接物１６との間
の電圧Ｖを与えると第１式〜第５式からチツプ１２と被
溶接物１６との間の距離Ｌが目的変数として求められ
る。
イヤ送給速度ｖおよびチツプ１２と被溶接物１６との間
の電圧Ｖを与えると第１式〜第５式からチツプ１２と被
溶接物１６との間の距離Ｌが目的変数として求められ
る。
(ヌ) 第３図は溶接ロボツト制御装置７からのオツシレ
ート位置信号（振幅が最大になるタイミングおよび振幅
が零になるタイミング）を基に、即ちオツシレート振幅
がゼロを横切るタイミングを基準にして、それから一定
時間△t毎に、溶接電流Ia，Ie、ワイヤ送給速度ｖ、チ
ツプ−被溶接物間電圧Ｖをサンプリングして前述のＬを
演算した時のタイミング（これは等価的にオツシレート
振幅となる。何故ならばオツシレート速度は一定であ
り、かつサンプリング間隔も一定である。）とチツプ−
被溶接物間距離Ｌとの関係を、第２図に示したような被
溶接物１６で形成されるＶ型突合せ開先内で溶接した場
合の１例を示す。本例ではデータIa，Ie，ｖ，Ｖのサン
プリングは振幅のゼロクロス時から最大の往路のみで行
い復路では行わない場合を示す。
ート位置信号（振幅が最大になるタイミングおよび振幅
が零になるタイミング）を基に、即ちオツシレート振幅
がゼロを横切るタイミングを基準にして、それから一定
時間△t毎に、溶接電流Ia，Ie、ワイヤ送給速度ｖ、チ
ツプ−被溶接物間電圧Ｖをサンプリングして前述のＬを
演算した時のタイミング（これは等価的にオツシレート
振幅となる。何故ならばオツシレート速度は一定であ
り、かつサンプリング間隔も一定である。）とチツプ−
被溶接物間距離Ｌとの関係を、第２図に示したような被
溶接物１６で形成されるＶ型突合せ開先内で溶接した場
合の１例を示す。本例ではデータIa，Ie，ｖ，Ｖのサン
プリングは振幅のゼロクロス時から最大の往路のみで行
い復路では行わない場合を示す。
このように開先内でオツシレート溶接を行うとオツシレ
ート位置とそれに対応するチツプ−被溶接物間距離Ｌと
のグラフが得られる。
ート位置とそれに対応するチツプ−被溶接物間距離Ｌと
のグラフが得られる。
(ル) 第４図は、被溶接物１６で形成される開先が変化
している状態を示すが、第５図および第６図は開先間隔
が異なる２つの開先でオツシレート溶接を行つた時のオ
ツシレート幅ｗとチツプ−被溶接物間距離Ｌとの関係を
模式図に示したものである。
している状態を示すが、第５図および第６図は開先間隔
が異なる２つの開先でオツシレート溶接を行つた時のオ
ツシレート幅ｗとチツプ−被溶接物間距離Ｌとの関係を
模式図に示したものである。
(ヲ)第４図は被溶接物１６で形成される継手の開先間隔
が変化している状態を示すが、第５図および第６図は第
４図で示した開先の位置が異なる２つの断面で、オツシ
レートを２次元に行いつつ溶接を行つた時に、Ｘ方向の
オツシレート幅ｗとチツプ−被溶接物間距離Ｌの関係お
よびチツプ先端の軌跡４６，４７を示す。第５図は開先
間隔が小さく、第６図は開先間隔が大きい場合を示して
いるがいずれも、２次元のオツシレート軌跡（４６，４
７に相当する）を開先の断面形状に近く選ぶとオツシレ
ート幅ｗとチツプ−被溶接物間距離Ｌとの関係において
チツプ−被溶接物間距離Ｌは平坦になる。
が変化している状態を示すが、第５図および第６図は第
４図で示した開先の位置が異なる２つの断面で、オツシ
レートを２次元に行いつつ溶接を行つた時に、Ｘ方向の
オツシレート幅ｗとチツプ−被溶接物間距離Ｌの関係お
よびチツプ先端の軌跡４６，４７を示す。第５図は開先
間隔が小さく、第６図は開先間隔が大きい場合を示して
いるがいずれも、２次元のオツシレート軌跡（４６，４
７に相当する）を開先の断面形状に近く選ぶとオツシレ
ート幅ｗとチツプ−被溶接物間距離Ｌとの関係において
チツプ−被溶接物間距離Ｌは平坦になる。
(ワ) 第７図．および第８図は第５図および第６図に於
けるｗとＬとの関係とチツプ先端の軌跡４６，４７とに
注目し、Ｙ方向のオツシレート高さをwyとする時に、Ｘ
方向のオツシレート幅ｗに対する（Ｌ−wy）を求めたも
のである。ここに、w1およびw3はＸ方向のオツシレート
幅，w2およびw4はwy＝０である時ｗの幅であり、wy＝０
に対して左右対称とする。
けるｗとＬとの関係とチツプ先端の軌跡４６，４７とに
注目し、Ｙ方向のオツシレート高さをwyとする時に、Ｘ
方向のオツシレート幅ｗに対する（Ｌ−wy）を求めたも
のである。ここに、w1およびw3はＸ方向のオツシレート
幅，w2およびw4はwy＝０である時ｗの幅であり、wy＝０
に対して左右対称とする。
(カ) 第９図、および第１０図は、被溶接物１６で形成
されるＶ型突合せ継手において、２次元オツシレートに
よる溶接で前記(チ)で述べたｗとL′1（（L′1＝Ｌ−
wy）とする）に注目すれば、オツシレート幅ｗが制御で
きることの説明図である。
されるＶ型突合せ継手において、２次元オツシレートに
よる溶接で前記(チ)で述べたｗとL′1（（L′1＝Ｌ−
wy）とする）に注目すれば、オツシレート幅ｗが制御で
きることの説明図である。
ここでLe′はＸ方向のオツシレート幅ｗが小さい時の、
即ち開先中央付近でのL′の値である。γは演算によつ
て求めたL′の値が外乱による誤差のためバラツキを生
ずるので、この影響を除くために設けたパラメータすな
わちバラツキ除去パラメータである。Ｕはオツシレート
振幅を制御するために設けたパラメータすなわちオツシ
レート振幅制御パラメータである。
即ち開先中央付近でのL′の値である。γは演算によつ
て求めたL′の値が外乱による誤差のためバラツキを生
ずるので、この影響を除くために設けたパラメータすな
わちバラツキ除去パラメータである。Ｕはオツシレート
振幅を制御するために設けたパラメータすなわちオツシ
レート振幅制御パラメータである。
(ヨ) 第９図は、開先形状が不変の時にオツシレート振
幅制御パラメータＵの設定値の大小によつて適正なＸ方
向のオツシレート幅ｗが変化することの説明図である。
幅制御パラメータＵの設定値の大小によつて適正なＸ方
向のオツシレート幅ｗが変化することの説明図である。
ここで、バラツキ除去パラメータγおよびオツシレート
振幅制御パラメータＵはあらかじめ実験によつて求めた
適正な値をデイジタル電算機３８にパラメータとして設
定しておく。
振幅制御パラメータＵはあらかじめ実験によつて求めた
適正な値をデイジタル電算機３８にパラメータとして設
定しておく。
(タ) 溶接が開始されると、Ｘ方向のオツシレート振幅
の零タイミングを検出し、検出したらデータIa，Ie，
Ｖ，ｖをサンブリングしてＬを第１式〜第５式に従つて
演算する。次のサンブリングタイムが来たら又データを
取込みＬを計算するこの過程を数回繰返してその平均値
を求めておく。サンブリングの間隔は第３図で示した△
tである。
の零タイミングを検出し、検出したらデータIa，Ie，
Ｖ，ｖをサンブリングしてＬを第１式〜第５式に従つて
演算する。次のサンブリングタイムが来たら又データを
取込みＬを計算するこの過程を数回繰返してその平均値
を求めておく。サンブリングの間隔は第３図で示した△
tである。
(レ) その後は、△t毎にその時のデータIa，Ie，Ｖ，ｖ
に基づくＬを演算しL′と｛L0′−（γ＋Ｕ）｝との大
小関係に注目する。もし、〔（L′）≧｛L0′−（γ＋
Ｕ）｝〕ならば、さらに同じ方向にオツシレートを行
う。しかし、〔（L′）＜｛L0′−（γ＋Ｕ）｝〕の条
件が数回連続して成立すれば、オツシレート方向を反転
させる。
に基づくＬを演算しL′と｛L0′−（γ＋Ｕ）｝との大
小関係に注目する。もし、〔（L′）≧｛L0′−（γ＋
Ｕ）｝〕ならば、さらに同じ方向にオツシレートを行
う。しかし、〔（L′）＜｛L0′−（γ＋Ｕ）｝〕の条
件が数回連続して成立すれば、オツシレート方向を反転
させる。
(ソ) 次はまた、(タ)で述べたオツシレート方向と反対方
向でのＸ方向のオツシレート振幅が零のタイミングを検
出し、以後(タ)，(レ)で述べたシーケンスを繰返す。
向でのＸ方向のオツシレート振幅が零のタイミングを検
出し、以後(タ)，(レ)で述べたシーケンスを繰返す。
(ツ) このようにすれば、γ，Ｕで設定されたパラメー
タ条件に従い適当な大きさでオツシレートが繰返し行わ
れる。
タ条件に従い適当な大きさでオツシレートが繰返し行わ
れる。
(ネ) ところで、第９図は開先形状が不変の場合に、Ｕ
をU1，U2（U1＜U2）とした場合を示しているが、
〔（L′）＜｛L0′−（γ＋Ｕ）｝〕の条件を成立させ
るためには、U2の方がU1の場合よりも大きくＸ方向にオ
ツシレートさせなければならないことは第９図から自明
である。即ち、Ｕを調整することによつて、Ｘ方向のオ
ツシレート幅ｗを制御できる。U1＜U2ならばw5＜w6とな
る。ここに、w5はU1に対応するＸ方向のオツシレート
幅、w6はU2に対応するＸ方向のオツシレート幅である。
をU1，U2（U1＜U2）とした場合を示しているが、
〔（L′）＜｛L0′−（γ＋Ｕ）｝〕の条件を成立させ
るためには、U2の方がU1の場合よりも大きくＸ方向にオ
ツシレートさせなければならないことは第９図から自明
である。即ち、Ｕを調整することによつて、Ｘ方向のオ
ツシレート幅ｗを制御できる。U1＜U2ならばw5＜w6とな
る。ここに、w5はU1に対応するＸ方向のオツシレート
幅、w6はU2に対応するＸ方向のオツシレート幅である。
オツシレートパターンの制御は、第７図および第８図に
於いて、Ｘ方向のオツシレート幅w2およびw4を制御する
ものとし、wymaxおよび（w2−w1），（w4−w3）は一定
とする。ここにwymaxはwyの最大値である。
於いて、Ｘ方向のオツシレート幅w2およびw4を制御する
ものとし、wymaxおよび（w2−w1），（w4−w3）は一定
とする。ここにwymaxはwyの最大値である。
(ナ) 第１０図は、溶接途中で開先間隔が変化した時
に、Ｕを一定にしておけば、Ｘ方向のオツシレート幅が
適正値に制御できることの説明図である。
に、Ｕを一定にしておけば、Ｘ方向のオツシレート幅が
適正値に制御できることの説明図である。
(ラ) 動作の原理は、前記(タ)〜(ソ)と同一であるが、第
１０図の場合はＵを一定の値U3に設定したことである。
開先間隔が異なつている時に、Ｕが一定であると、開先
間隔が大きい場合（実線で示す）のオツシレート幅w7は
開先間隔が小さい場合（点線で示す）のオツシレート幅
w8よりも大きくなることは第１０図から自明なことであ
る。即ち、Ｕに適正な値を選んで置くと、開先間隔の変
化によつて自動的にＸ方向のオツシレート幅ｗが制御さ
れる。
１０図の場合はＵを一定の値U3に設定したことである。
開先間隔が異なつている時に、Ｕが一定であると、開先
間隔が大きい場合（実線で示す）のオツシレート幅w7は
開先間隔が小さい場合（点線で示す）のオツシレート幅
w8よりも大きくなることは第１０図から自明なことであ
る。即ち、Ｕに適正な値を選んで置くと、開先間隔の変
化によつて自動的にＸ方向のオツシレート幅ｗが制御さ
れる。
(ム) 以上、第９図から開先間隔が不変の場合Ｘ方向の
オツシレート幅ｗはＵの設定値によつて制御できるこ
と。また、第１０図に示した開先間隔が変化している時
適正なＵを設定することによつてＸ方向のオツシレート
幅ｗが変化し、開先間隔の変化に適応する制御ができる
ことを説明した。
オツシレート幅ｗはＵの設定値によつて制御できるこ
と。また、第１０図に示した開先間隔が変化している時
適正なＵを設定することによつてＸ方向のオツシレート
幅ｗが変化し、開先間隔の変化に適応する制御ができる
ことを説明した。
(ウ) 次に、第７図および第８図における（L′＝Ｌ−
wy）の第３図に示したＸ方向オツシレートの１サイクル
の平均値Lm′は次のように演算することができる。
wy）の第３図に示したＸ方向オツシレートの１サイクル
の平均値Lm′は次のように演算することができる。
(ヰ) したがつて、設定器３１の設定値Ldと上述(ウ)のL
m′とを比較して、もしLm′＞Ldならば溶接ロボツトの
トーチ高さを制御する制御装置７へ（Lm′−Ld）に比例
する信号を出力しLm′＝Ldになるまで溶接ロボツトの各
軸２，３，４，５，６を制御する。逆にLm′＜Ldなら
ば、前述と同様にLm′＝Ldになるまで溶接ロボツトの各
軸２，３，４，５，６を制御する。
m′とを比較して、もしLm′＞Ldならば溶接ロボツトの
トーチ高さを制御する制御装置７へ（Lm′−Ld）に比例
する信号を出力しLm′＝Ldになるまで溶接ロボツトの各
軸２，３，４，５，６を制御する。逆にLm′＜Ldなら
ば、前述と同様にLm′＝Ldになるまで溶接ロボツトの各
軸２，３，４，５，６を制御する。
(ノ) 前述(ム)，(ウ)によつてLm′をLdの値に常に保持す
ることができる。
ることができる。
(オ) また、第７図および第８図における｛L′（＝Ｌ−
wy）｝の第３図に示したオツシレートパターンにおい
て、縦軸L′の左側の総和 と右側の総和 との差△Ｄは であるが、△Ｄ≠０の時は、オツシレート中心軸と被溶
接物１６で形成される開先の中心軸が不一致であること
を示している。即ち、△Ｄ＞０であれば、オツシレート
中心軸は開先の中心軸よりも右側に存在し、逆に△Ｄ＜
０ならばオツシレート中心軸は開先の中心軸よりも左側
に存在している。
wy）｝の第３図に示したオツシレートパターンにおい
て、縦軸L′の左側の総和 と右側の総和 との差△Ｄは であるが、△Ｄ≠０の時は、オツシレート中心軸と被溶
接物１６で形成される開先の中心軸が不一致であること
を示している。即ち、△Ｄ＞０であれば、オツシレート
中心軸は開先の中心軸よりも右側に存在し、逆に△Ｄ＜
０ならばオツシレート中心軸は開先の中心軸よりも左側
に存在している。
(ク) 従つて△Ｄ＞０ならば溶接ロボツトの溶接線倣い
を制御する制御装置７へ△Ｄに比例する信号を出力し、
△Ｄ＝０になるまで溶接ロボツトの各軸２，３，４，
５，６を制御する。逆に、△Ｄ＜０ならば前述と同様に
△Ｄ＝０になるまで溶接ロボツトの各軸２，３，４，
５，６を制御する。
を制御する制御装置７へ△Ｄに比例する信号を出力し、
△Ｄ＝０になるまで溶接ロボツトの各軸２，３，４，
５，６を制御する。逆に、△Ｄ＜０ならば前述と同様に
△Ｄ＝０になるまで溶接ロボツトの各軸２，３，４，
５，６を制御する。
(ヤ) 上記(ム)，(ク)によつて、オツシレート中心位置を
常に開先の中心位置に保持することができる。
常に開先の中心位置に保持することができる。
(マ) 以上で、本実施例によれば開先間隔が変動した場
合に、オツシレート幅がそれに適応することまた、トー
チ１と被溶接物１６との距離が変化しても常にトーチ高
さＬを設定値Ldに保持できること。さらに、溶接線が設
定位置からずれてもそれに自動追随できることを述べた
が、開先間隔が変動した場合ワイヤ送給速度ｖが一定で
（通常はこの状態である）、かつ溶接速度Ｓが一定であ
ればビード高さが変化する。
合に、オツシレート幅がそれに適応することまた、トー
チ１と被溶接物１６との距離が変化しても常にトーチ高
さＬを設定値Ldに保持できること。さらに、溶接線が設
定位置からずれてもそれに自動追随できることを述べた
が、開先間隔が変動した場合ワイヤ送給速度ｖが一定で
（通常はこの状態である）、かつ溶接速度Ｓが一定であ
ればビード高さが変化する。
(ケ) 従つて、第９図、および第１０図に示すようにデ
イジタル電算機３８はオツシレート幅w5，w6，w7，w8を
演算することができるので、オツシレート幅ｗの変化を
フイードバツクしてトーチ１の移動速度を制御してビー
ド高さが均一になるようにする。
イジタル電算機３８はオツシレート幅w5，w6，w7，w8を
演算することができるので、オツシレート幅ｗの変化を
フイードバツクしてトーチ１の移動速度を制御してビー
ド高さが均一になるようにする。
(フ) 以上述べた操作はすべて電算機３８のプログラム
で制御するものとする。
で制御するものとする。
以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、開先間隔の変動に対して自動的にオツシレート幅
を適応させ、かつ溶接線を自動的に追随することができ
るので欠陥のない溶接が実現でき、溶接ロボツトの信頼
性を向上させることができる。
れば、開先間隔の変動に対して自動的にオツシレート幅
を適応させ、かつ溶接線を自動的に追随することができ
るので欠陥のない溶接が実現でき、溶接ロボツトの信頼
性を向上させることができる。
第１図は本発明に係るアーク溶接ロボツトを示す構成
図、第２図は本発明に係る実施例の溶接回路及び演算処
理機構を示すブロツク図、第３図はオツシレートパター
ンとチツプ−被溶接物間距離Ｌの関係を示す特性図、第
４図は被溶接物を示す斜視図、第５図は第４図のＶ−Ｖ
断面における開先内でオツシレートした時のオツシレー
ト幅ｗに対するチツプ−被溶接物間距離Ｌの変化パター
ンを示す説明図、第６図は第４図のVI−VI断面における
開先内でオツシレートした時のオツシレート幅ｗに対す
るチツプ−被溶接物間距離Ｌの変化パターンを示す説明
図、第７図および第８図は２次元にオツシレートした時
に、板厚方向のオツシレート高さwyを加味したチツプ−
被溶接物間距離Ｌとオツシレート幅ｗの関係を示す説明
図、第９図および第１０図は第７図および第８図のグラ
フと開先断面図との関係を示す説明図である。 図 面 中、 １は溶接トーチ、 ２はビード傾斜軸、 ３は手首旋回軸、 ４，５，６は移動軸、 ７は制御装置、 ８は電動駆動装置、 ９はアーク溶接機、 １３はワイヤ、 １６は被溶接物、 ２３は溶接電流検出器、 ２４は電圧値検出器、 ２５は回転量検出器、 ３１はチツプ−被溶接物間距離設定器、 ３８はデイジタル電算機、 ４５は溶接条件設定器である。
図、第２図は本発明に係る実施例の溶接回路及び演算処
理機構を示すブロツク図、第３図はオツシレートパター
ンとチツプ−被溶接物間距離Ｌの関係を示す特性図、第
４図は被溶接物を示す斜視図、第５図は第４図のＶ−Ｖ
断面における開先内でオツシレートした時のオツシレー
ト幅ｗに対するチツプ−被溶接物間距離Ｌの変化パター
ンを示す説明図、第６図は第４図のVI−VI断面における
開先内でオツシレートした時のオツシレート幅ｗに対す
るチツプ−被溶接物間距離Ｌの変化パターンを示す説明
図、第７図および第８図は２次元にオツシレートした時
に、板厚方向のオツシレート高さwyを加味したチツプ−
被溶接物間距離Ｌとオツシレート幅ｗの関係を示す説明
図、第９図および第１０図は第７図および第８図のグラ
フと開先断面図との関係を示す説明図である。 図 面 中、 １は溶接トーチ、 ２はビード傾斜軸、 ３は手首旋回軸、 ４，５，６は移動軸、 ７は制御装置、 ８は電動駆動装置、 ９はアーク溶接機、 １３はワイヤ、 １６は被溶接物、 ２３は溶接電流検出器、 ２４は電圧値検出器、 ２５は回転量検出器、 ３１はチツプ−被溶接物間距離設定器、 ３８はデイジタル電算機、 ４５は溶接条件設定器である。
Claims (1)
- 【請求項１】三次元空間の所望な点に溶接トーチを移動
させることができる移動機構と、溶接トーチに所望の姿
をとらせる姿勢制御機構と、所要の溶接条件諸元を制御
する制御装置とを備え、消耗電極即ちワイヤを使用して
上記溶接トーチをオツシレートさせながら行うアーク溶
接ロボットによる溶接方法において、 溶接電流の平均値Ｉａ及び実効値Ｉｅ，ワイヤ送給速度
ｖ及びチップと被溶接物との間の電圧Ｖを検出し、上記
溶接電流の平均値Ｉａ，実効値Ｉｅ、上記ワイヤ送給速
度ｖおよび上記電圧Ｖを演算することによってワイヤ突
出し長さＬＥとアーク長ＬＡとの和ＬＥ＋ＬＡ即ちチッ
プ−被溶接物間距離を求め、上記溶接トーチのオツシレ
ートによる上記チップ−被溶接物間距離ＬＡ＋ＬＥの変
化パターンから上記溶接トーチのオツシレート中心位置
と被溶接材で構成される継手の中心位置との偏差および
開先面を認知し、上記オツシレート中心位置と上記継手
の中心位置との相対位置が設定どおりになるように常に
上記溶接トーチの位置を開先幅方向および開先幅と直角
方向の二次元的制御によって制御してアーク点が溶接線
を自動的に倣うようにし、更に開先間隔の変化に応じて
オツシレート幅を自動調整すると共に溶接速度Ｓを制御
して開先間隔が変化しても常に一定のビード高さが得ら
れるようにすることを特徴とするアーク溶接ロボットに
よる溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4519084A JPH064194B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | アーク溶接ロボットによる溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4519084A JPH064194B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | アーク溶接ロボットによる溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60191668A JPS60191668A (ja) | 1985-09-30 |
| JPH064194B2 true JPH064194B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=12712343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4519084A Expired - Lifetime JPH064194B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | アーク溶接ロボットによる溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH064194B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0441078A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-12 | Japan Steel Works Ltd:The | 自動溶接方法及び自動溶接装置 |
| JP2002144036A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-05-21 | Daihen Corp | 溶接線倣い溶接用溶接電源装置 |
| US10682717B2 (en) | 2013-10-22 | 2020-06-16 | Lincoln Global, Inc. | Systems and methods providing location feedback for additive manufacturing |
| US9815135B2 (en) | 2013-10-22 | 2017-11-14 | Lincoln Global, Inc. | Systems and methods providing location feedback for additive manufacturing |
| US11007594B2 (en) | 2013-10-22 | 2021-05-18 | Lincoln Global, Inc. | Systems and methods providing location feedback for additive manufacturing |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP4519084A patent/JPH064194B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60191668A (ja) | 1985-09-30 |
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