JPH074667B2 - アークセンサによる開先自動倣い制御方法 - Google Patents
アークセンサによる開先自動倣い制御方法Info
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- JPH074667B2 JPH074667B2 JP1250685A JP25068589A JPH074667B2 JP H074667 B2 JPH074667 B2 JP H074667B2 JP 1250685 A JP1250685 A JP 1250685A JP 25068589 A JP25068589 A JP 25068589A JP H074667 B2 JPH074667 B2 JP H074667B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、開先を設けた溶接線が折れ曲ったり、ロボッ
トの教示点に対して実際の溶接線がずれているような被
溶接物に対し、高速回転アーク溶接トーチを備えた溶接
ロボットを用いて溶接する場合における開先自動倣い制
御方法に関するものである。
トの教示点に対して実際の溶接線がずれているような被
溶接物に対し、高速回転アーク溶接トーチを備えた溶接
ロボットを用いて溶接する場合における開先自動倣い制
御方法に関するものである。
［従来の技術］ 消耗電極式アーク溶接における開先自動倣い制御とし
て、溶接アークの回転によるアークセンサ技術を利用す
ることは、例えば特開昭60−174270号や特開昭62−2485
71号により知られている。
て、溶接アークの回転によるアークセンサ技術を利用す
ることは、例えば特開昭60−174270号や特開昭62−2485
71号により知られている。
第６図（ａ），（ｂ）は従来の回転アークセンサによる
開先倣い制御方法の説明図で、同時に制御方向の定義を
与えている。図において、１はモータ２により回転する
電極ノズルを有する溶接トーチで、図示しない溶接ロボ
ットアームの先端に取り付けられている。３はトーチ１
のノズル先端において所定量の偏心を与えられて自動送
給される溶接ワイヤ、４はアーク、５は被溶接物６に形
成された開先で、図示の場合、溶接線10は真直ぐな直線
となっている。７は溶接ビードである。また、以下にお
いて、ｘ軸は開先５の幅方向をいい、ｙ軸はトーチ１の
軸方向（高さ方向）をいうものとする。ｚ軸は溶接トー
チ１の進行方向（溶接進行方向）を表している。
開先倣い制御方法の説明図で、同時に制御方向の定義を
与えている。図において、１はモータ２により回転する
電極ノズルを有する溶接トーチで、図示しない溶接ロボ
ットアームの先端に取り付けられている。３はトーチ１
のノズル先端において所定量の偏心を与えられて自動送
給される溶接ワイヤ、４はアーク、５は被溶接物６に形
成された開先で、図示の場合、溶接線10は真直ぐな直線
となっている。７は溶接ビードである。また、以下にお
いて、ｘ軸は開先５の幅方向をいい、ｙ軸はトーチ１の
軸方向（高さ方向）をいうものとする。ｚ軸は溶接トー
チ１の進行方向（溶接進行方向）を表している。
このような回転アークセンサ技術を用いれば、アーク４
の１回転ごとに溶接電流Ｉａ及びアーク電圧Ｅａを検出
し、この検出された溶接電流Ｉａと溶接電流の基準値Ｉ
ｏとの差（Ｉａ−Ｉｏ）の積分値が常に零になるように
制御することにより、溶接トーチ１を溶接トーチとワー
クとの距離（トーチ高さ）が一定になるようにｙ軸方向
に修正することができ（定アーク長制御）、また、検出
されたアーク電圧Ｅａとアーク電圧の基準値Ｅｏとの差
（Ｅａ−Ｅｏ）を、ｚ軸方向の前方点Ｃｆを中心として
左右同一の位相角φで囲まれる領域、すなわち左側と右
側で積分した値の差（ＳＬ−ＳＲ）が常に零になるよう
に制御することにより、溶接トーチ１を溶接トーチの狙
い位置が開先中心にくるようにｘ軸方向に修正すること
ができる。これにより自動的にトーチ１を開先５に追従
させながら溶接を行うことができる。
の１回転ごとに溶接電流Ｉａ及びアーク電圧Ｅａを検出
し、この検出された溶接電流Ｉａと溶接電流の基準値Ｉ
ｏとの差（Ｉａ−Ｉｏ）の積分値が常に零になるように
制御することにより、溶接トーチ１を溶接トーチとワー
クとの距離（トーチ高さ）が一定になるようにｙ軸方向
に修正することができ（定アーク長制御）、また、検出
されたアーク電圧Ｅａとアーク電圧の基準値Ｅｏとの差
（Ｅａ−Ｅｏ）を、ｚ軸方向の前方点Ｃｆを中心として
左右同一の位相角φで囲まれる領域、すなわち左側と右
側で積分した値の差（ＳＬ−ＳＲ）が常に零になるよう
に制御することにより、溶接トーチ１を溶接トーチの狙
い位置が開先中心にくるようにｘ軸方向に修正すること
ができる。これにより自動的にトーチ１を開先５に追従
させながら溶接を行うことができる。
しかして、従来の回転アークセンサでは、トーチ１をｘ
軸及びｙ軸方向に位置修正するだけであり、ｚ軸方向に
はトーチ１を一定の速度で動かしている。
軸及びｙ軸方向に位置修正するだけであり、ｚ軸方向に
はトーチ１を一定の速度で動かしている。
［発明が解決しようとする課題］ そのため、例えば第７図（ａ），（ｂ）のようにｚ軸と
溶接線10のなす角度θｘ，θｙが大きい場合には、ｚ軸
方向の溶接速度は一定であるため、折れ線部10a,10bに
おける溶接速度は実質的に速くなり、このため適正な溶
接結果が得られない。したがって、例えば多関節型の溶
接ロボット等により第７図のような被溶接物を溶接する
場合には、溶接開始点Ｐｓと終了点Ｐｅ以外に、溶接方
向が変る点P1,P2,P3等を教示したり、それら屈曲点で溶
接速度を変更する必要があるなど、ティーチング作業に
多くの時間がかかるという課題もあった。
溶接線10のなす角度θｘ，θｙが大きい場合には、ｚ軸
方向の溶接速度は一定であるため、折れ線部10a,10bに
おける溶接速度は実質的に速くなり、このため適正な溶
接結果が得られない。したがって、例えば多関節型の溶
接ロボット等により第７図のような被溶接物を溶接する
場合には、溶接開始点Ｐｓと終了点Ｐｅ以外に、溶接方
向が変る点P1,P2,P3等を教示したり、それら屈曲点で溶
接速度を変更する必要があるなど、ティーチング作業に
多くの時間がかかるという課題もあった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、溶接線がｚ軸方向に対し折れ曲っている場合で
あっても、高速回転アークセンサ技術を利用することに
より溶接トーチの進行方向を適正に修正しながら同一の
溶接速度で折れ線部を自動溶接することができるアーク
センサによる開先自動倣い制御方法を提供することを目
的としている。
もので、溶接線がｚ軸方向に対し折れ曲っている場合で
あっても、高速回転アークセンサ技術を利用することに
より溶接トーチの進行方向を適正に修正しながら同一の
溶接速度で折れ線部を自動溶接することができるアーク
センサによる開先自動倣い制御方法を提供することを目
的としている。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係るアークセンサ
による開先自動倣い制御方法は、高速回転アーク溶接ト
ーチを備えた溶接ロボットを用いて、溶接線がｚ軸に対
し折れ曲った被溶接物を溶接する場合において、次の手
順により溶接することとしたものである。すなわち、 （１）溶接アークを１秒間に10〜200回の高速で回転さ
せる。
による開先自動倣い制御方法は、高速回転アーク溶接ト
ーチを備えた溶接ロボットを用いて、溶接線がｚ軸に対
し折れ曲った被溶接物を溶接する場合において、次の手
順により溶接することとしたものである。すなわち、 （１）溶接アークを１秒間に10〜200回の高速で回転さ
せる。
（２）溶接電流Ｉａ，アーク電圧Ｅａ及び溶接進行方向
の前方Ｃｆ点を基準位置とするアークの回転位置をそれ
ぞれ検出する。
の前方Ｃｆ点を基準位置とするアークの回転位置をそれ
ぞれ検出する。
（３）前記検出された溶接電流Ｉａと溶接電流の基準値
Ｉｏとの差（Ｉａ−Ｉｏ）を、アークの１回転ごとに積
分した値をΔＹとし、 （４）さらに前記検出されたアーク電圧Ｅａとアーク電
圧の基準値Ｅｏとの差（Ｅａ−Ｅｏ）を、前記Ｃｆ点を
中心に左右同一の位相角φ（ただし、５゜＜φ＜180
゜，好ましくは５゜＜φ＜90゜）で囲まれる領域、すな
わちＬ側（左側）及びＲ側（右側）で積分した値の差
（ＳＬ−ＳＲ）をΔＸとする。
Ｉｏとの差（Ｉａ−Ｉｏ）を、アークの１回転ごとに積
分した値をΔＹとし、 （４）さらに前記検出されたアーク電圧Ｅａとアーク電
圧の基準値Ｅｏとの差（Ｅａ−Ｅｏ）を、前記Ｃｆ点を
中心に左右同一の位相角φ（ただし、５゜＜φ＜180
゜，好ましくは５゜＜φ＜90゜）で囲まれる領域、すな
わちＬ側（左側）及びＲ側（右側）で積分した値の差
（ＳＬ−ＳＲ）をΔＸとする。
（５）そして、あらかじめ溶接ロボットに教示されてい
る溶接進行方向を、アークの１回転または溶接ロボット
の制御ピッチごとに前記ΔＹの値によって決定される量
だけ溶接トーチの軸方向に修正し、同時に前記ΔＸの値
によって決定される量だけ溶接進行方向及び溶接トーチ
の軸方向の両方に垂直な方向（開先幅方向）に修正す
る。
る溶接進行方向を、アークの１回転または溶接ロボット
の制御ピッチごとに前記ΔＹの値によって決定される量
だけ溶接トーチの軸方向に修正し、同時に前記ΔＸの値
によって決定される量だけ溶接進行方向及び溶接トーチ
の軸方向の両方に垂直な方向（開先幅方向）に修正す
る。
（６）かつ、溶接進行方向の溶接速度の大きさは常に所
定値に保つ。
定値に保つ。
［作 用］ 第１図に示すように、溶接ロボットの軌道制御はPTP（P
oint To Point）教示のCP（Continuous Pass）制御であ
り、２つの教示点ＰｓとＰｅ間においてあらかじじめ同
一ピッチで制御点G1,G2,…,Gｎが定められている。この
制御ピッチは通常アークの回転周期であり、アークの回
転速度Ｎは10〜200Hzの範囲で高速に保つ。また、溶接
速度の大きさは各制御点間の距離を一定にすることによ
り、あらかじめ設定された値に保持することができる。
oint To Point）教示のCP（Continuous Pass）制御であ
り、２つの教示点ＰｓとＰｅ間においてあらかじじめ同
一ピッチで制御点G1,G2,…,Gｎが定められている。この
制御ピッチは通常アークの回転周期であり、アークの回
転速度Ｎは10〜200Hzの範囲で高速に保つ。また、溶接
速度の大きさは各制御点間の距離を一定にすることによ
り、あらかじめ設定された値に保持することができる。
いま、溶接線が２つの教示点Ｐｓ,Pｅ間において折れ曲
っている場合、アークの１回転ごとに、あるいは上記の
溶接ロボットの制御ピッチごとに、溶接速度を一定に保
ちながら溶接進行方向のみを少しずつ変えるように溶接
方法ベクトルの修正を行うのである。この溶接方向ベク
トルの修正を行うのに高速回転アークセンサの技術を利
用する。
っている場合、アークの１回転ごとに、あるいは上記の
溶接ロボットの制御ピッチごとに、溶接速度を一定に保
ちながら溶接進行方向のみを少しずつ変えるように溶接
方法ベクトルの修正を行うのである。この溶接方向ベク
トルの修正を行うのに高速回転アークセンサの技術を利
用する。
溶接方向ベクトルの修正は次のようして行う。アークの
１回転ごとに溶接電流Ｉａとアーク電圧Ｅａ並びに前記
Ｃｆ点を基準位置とするアークの回転位置が検出されて
いるので、検出値Ｉａと基準値Ｉｏとの差（Ｉａ−
Ｉｏ）をアークの１回転ごとに積分した値（ＳＩ）をΔ
Ｙとし、また検出値Ｅａと基準値Ｅｏとの差（Ｅａ−Ｅ
ｏ）をＣｆ点を中心とする左右の同一移送角φ（５゜＜
φ＜90゜）の領域についてアークの１回転ごとに積分し
た値（ＳＬ−ＳＲ）をΔＸとすると、第３図を参照して
制御点ｉにおけるｘ軸及びｙ軸方向の修正量は、それぞ
れ ｘ軸方向修正量＝ｋｘ・ΔＸｉ・ｅ ｙ軸方向修正量＝ｋｙ・ΔＹｉ・ｅ で与えられる。ここに、ｋｘ,kｙは制御定数（ゲイ
ン）、ｅ，ｅはそれぞれｘ軸及びｙ軸方向の単位ベ
クトルである。
１回転ごとに溶接電流Ｉａとアーク電圧Ｅａ並びに前記
Ｃｆ点を基準位置とするアークの回転位置が検出されて
いるので、検出値Ｉａと基準値Ｉｏとの差（Ｉａ−
Ｉｏ）をアークの１回転ごとに積分した値（ＳＩ）をΔ
Ｙとし、また検出値Ｅａと基準値Ｅｏとの差（Ｅａ−Ｅ
ｏ）をＣｆ点を中心とする左右の同一移送角φ（５゜＜
φ＜90゜）の領域についてアークの１回転ごとに積分し
た値（ＳＬ−ＳＲ）をΔＸとすると、第３図を参照して
制御点ｉにおけるｘ軸及びｙ軸方向の修正量は、それぞ
れ ｘ軸方向修正量＝ｋｘ・ΔＸｉ・ｅ ｙ軸方向修正量＝ｋｙ・ΔＹｉ・ｅ で与えられる。ここに、ｋｘ,kｙは制御定数（ゲイ
ン）、ｅ，ｅはそれぞれｘ軸及びｙ軸方向の単位ベ
クトルである。
したがって、制御点ｉにおける修正された溶接方向ベク
トルｉは、前回の制御点（ｉ−１）で修正された溶接
方向ベクトルｉ−１とこれに垂直なｘ軸及びｙ軸方向
の軌道修正ベクトル、すなわち上記のｋｘ・ΔＸｉ・
ｅと、ｋｙ・ΔＹｉ・ｅの３つのベクトルを合成した
方向ACに向くことになる。そして、溶接方法ベクトル
ｉの向きは同じで大きさを最初に設定された溶接速度の
大きさと同一にする必要がある。したがって、溶接方向
ベクトルｉは次式で表される。
トルｉは、前回の制御点（ｉ−１）で修正された溶接
方向ベクトルｉ−１とこれに垂直なｘ軸及びｙ軸方向
の軌道修正ベクトル、すなわち上記のｋｘ・ΔＸｉ・
ｅと、ｋｙ・ΔＹｉ・ｅの３つのベクトルを合成した
方向ACに向くことになる。そして、溶接方法ベクトル
ｉの向きは同じで大きさを最初に設定された溶接速度の
大きさと同一にする必要がある。したがって、溶接方向
ベクトルｉは次式で表される。
ここに、｜ｏ｜はあらかじめ設定されたｚ軸方向の溶
接速度である。
接速度である。
しかし、（１）式はあくまで基本式であって、実用上
は、溶接方向ベクトルの修正は直前の数回の溶接方向ベ
クトルを加重平均などの処理をして行うこともある。こ
の場合、実用式は次のようになる。
は、溶接方向ベクトルの修正は直前の数回の溶接方向ベ
クトルを加重平均などの処理をして行うこともある。こ
の場合、実用式は次のようになる。
ただし、 （２）式に従ってアーク１回転ごとまたは制御点ごとに
溶接方向ベクトルを修正すれば、その方向の溶接速度の
大きさはあらかじめ設定されたｚ軸方向の溶接速度の大
きさに等しく、かつ各制御点間の距離では前記アークセ
ンサによりｘ軸及びｙ軸方向の倣い制御を自動的に行っ
ているので、溶接線が折れ曲っていても各制御点におい
て少しずつ溶接トーチの進行方向を変えていく。そのた
め、溶接線の屈曲点の位置を改めてティーチングしなく
ても、ｚ軸方向の一定の溶接方向ベクトルと、その溶接
方向ベクトルに垂直で、かつ高速回転アークセンサによ
り検出されたｘ軸及びｙ軸方向の各検出値から決定され
る軌道修正ベクトルとから大きさ一定で溶接方向のみを
修正することにより、屈曲点の位置から自動的にトーチ
進行方向を変えていく。
溶接方向ベクトルを修正すれば、その方向の溶接速度の
大きさはあらかじめ設定されたｚ軸方向の溶接速度の大
きさに等しく、かつ各制御点間の距離では前記アークセ
ンサによりｘ軸及びｙ軸方向の倣い制御を自動的に行っ
ているので、溶接線が折れ曲っていても各制御点におい
て少しずつ溶接トーチの進行方向を変えていく。そのた
め、溶接線の屈曲点の位置を改めてティーチングしなく
ても、ｚ軸方向の一定の溶接方向ベクトルと、その溶接
方向ベクトルに垂直で、かつ高速回転アークセンサによ
り検出されたｘ軸及びｙ軸方向の各検出値から決定され
る軌道修正ベクトルとから大きさ一定で溶接方向のみを
修正することにより、屈曲点の位置から自動的にトーチ
進行方向を変えていく。
［実施例］ 以下、本発明の制御方法を図によりさらに具体的に説明
する。
する。
第１図は各制御点における溶接方向ベクトルの修正方法
を示す説明図である。図において、２つの教示点Ｐｓと
Ｐｅはそれぞれ溶接開始点及び終了点で、溶接ロボット
によりあらかじめ教示されている。この２つの教示点Ｐ
ｓ,Pｅ間を、アーク回転速度Ｎを例えば50Hzとして溶接
するものとすれば、制御ピッチが20msの制御点G1,G2,
…,Gｎが定まる。
を示す説明図である。図において、２つの教示点Ｐｓと
Ｐｅはそれぞれ溶接開始点及び終了点で、溶接ロボット
によりあらかじめ教示されている。この２つの教示点Ｐ
ｓ,Pｅ間を、アーク回転速度Ｎを例えば50Hzとして溶接
するものとすれば、制御ピッチが20msの制御点G1,G2,
…,Gｎが定まる。
第２図は溶接ロボットに取り付けられた溶接トーチの説
明図であり、ロボットアーム21の先端にｙ軸移動機構15
を取り付け、さらにｙ軸移動機構15上にｘ軸移動機構11
を取り付け、このｘ軸移動機構11のｘ軸スライドブロッ
ク12に溶接トーチ１を回転可能に支持させたものであ
る。トーチ１の回転はｘ軸スライドブロック12上に取り
付けられたモータ２により歯車機構８を介して行われ
る。アークの回転位置検出器９は、第６図（ｂ）に示す
Ｃｆ点を基準にL,Cｒ,Rの４点を検出するようなってい
る。図中、13はｘ軸ボールネジ、14はｘ軸モータ、16は
ｙ軸ボールネジ、17はｙ軸モータである。なお、ｙ軸ス
ライドブロックは図示されていない。
明図であり、ロボットアーム21の先端にｙ軸移動機構15
を取り付け、さらにｙ軸移動機構15上にｘ軸移動機構11
を取り付け、このｘ軸移動機構11のｘ軸スライドブロッ
ク12に溶接トーチ１を回転可能に支持させたものであ
る。トーチ１の回転はｘ軸スライドブロック12上に取り
付けられたモータ２により歯車機構８を介して行われ
る。アークの回転位置検出器９は、第６図（ｂ）に示す
Ｃｆ点を基準にL,Cｒ,Rの４点を検出するようなってい
る。図中、13はｘ軸ボールネジ、14はｘ軸モータ、16は
ｙ軸ボールネジ、17はｙ軸モータである。なお、ｙ軸ス
ライドブロックは図示されていない。
また、溶接ワイヤ３と被溶接物６の間には給電チップ
（図示せず）を介して溶接回路30が構成され、溶接電源
31,溶接電流検出器32及びアーク電圧検出器33が組み込
まれている。検出器32により溶接電流Ｉａを検出し、検
出器33によりアーク電圧Ｅａを検出する。
（図示せず）を介して溶接回路30が構成され、溶接電源
31,溶接電流検出器32及びアーク電圧検出器33が組み込
まれている。検出器32により溶接電流Ｉａを検出し、検
出器33によりアーク電圧Ｅａを検出する。
溶接方法は、上記のように構成された高速回転アーク溶
接トーチ１によるアーク溶接であり、アークの１回転ご
とに前述のように溶接電流Ｉａ及びアーク電圧Ｅａを検
出し、これらの検出値からｘ軸及びｙ軸方向のトーチ位
置の修正量を演算しながら溶接を行う。なお、アーク回
転速度Ｎ＝10〜200Hz,アーク回転直径Ｄ＝１〜6mm,ワイ
ヤ径は0.8〜1.6mmが適当である。
接トーチ１によるアーク溶接であり、アークの１回転ご
とに前述のように溶接電流Ｉａ及びアーク電圧Ｅａを検
出し、これらの検出値からｘ軸及びｙ軸方向のトーチ位
置の修正量を演算しながら溶接を行う。なお、アーク回
転速度Ｎ＝10〜200Hz,アーク回転直径Ｄ＝１〜6mm,ワイ
ヤ径は0.8〜1.6mmが適当である。
そそで、再び第１図に戻って説明すると、任意の制御点
ｉにおける溶接方向ベクトルｉは、前記（２）式を簡
略化すると次のように表すことができる。
ｉにおける溶接方向ベクトルｉは、前記（２）式を簡
略化すると次のように表すことができる。
ここに、ｏ ：あらかじめ設定された溶接方向ベクトルｉ ：制御点ｉけるCP制御ベクトルｉ :CP制御ベクトルｄｉに垂直な軌道修正ベクトル すなわち、軌道修正ベクトルｉは、アークの１回転ご
とに前記ΔＸ（ＳＬ−ＳＲ），ΔＹ（＝ＳＩ）に基づき
決定される値に、それぞれある定数ｋｘ,kｙ（ゲイン）
を乗じたものであり、CP制御ベクトルｉに垂直にｘ軸
方向及びｙ軸方向に与える。そして、溶接方向ベクトル
ｉの方向のみをCP制御ベクトルｉと軌道修正ベクト
ルｉとの和（ｉ＋ｉ）の方向に修正することによ
り、同一の溶接速度で溶接トーチ１の進行方向のみを少
しずつ変えるようにしている。このような方法でもっ
て、実際に折れ曲っている溶接線10の開先を正確に追従
していくことができる。
とに前記ΔＸ（ＳＬ−ＳＲ），ΔＹ（＝ＳＩ）に基づき
決定される値に、それぞれある定数ｋｘ,kｙ（ゲイン）
を乗じたものであり、CP制御ベクトルｉに垂直にｘ軸
方向及びｙ軸方向に与える。そして、溶接方向ベクトル
ｉの方向のみをCP制御ベクトルｉと軌道修正ベクト
ルｉとの和（ｉ＋ｉ）の方向に修正することによ
り、同一の溶接速度で溶接トーチ１の進行方向のみを少
しずつ変えるようにしている。このような方法でもっ
て、実際に折れ曲っている溶接線10の開先を正確に追従
していくことができる。
次に、第４図及び第５図はそれぞれｘ軸及びｙ軸方向の
制御ブロック図である。
制御ブロック図である。
第４図において、41はアークの回転位置検出器で、溶接
トーチ１の回転角度90゜ごのアーク回転位置Ｃｆ,R,
Cｒ,Lの４点（第６図（ｂ）参照）を検出するようにな
っている。42はアーク電圧検出器33によりアーク１回転
ごとに検出されたアーク電圧Ｅａ,43はあらかじめ設定
された基準電圧Ｅｏで、それぞれ差動アンプ44に入力さ
れる。45は回転位置検出器41及び積分領域設定回路46か
らの信号の入力により積分領域を決めるためのスイッチ
ング論理回路、47は第６図（ｂ）においてＬ領域35を積
分するときのスイッチで、スイッチング論理回路45のＬ
領域指令により動作し、差動アンプ44により増幅された
アーク電圧の差信号（Ｅａ−Ｅｏ）をプラスとして積分
器50に送る。48は第６図（ｂ）においてＲ領域36を積分
するときのスイッチで、スイッチング論理回路45のＲ領
域指令により動作し、差動アンプ44により増幅されたア
ーク電圧の差信号（Ｅａ−Ｅｏ）を反転器49によりマイ
ナスにして積分器50に送る。
トーチ１の回転角度90゜ごのアーク回転位置Ｃｆ,R,
Cｒ,Lの４点（第６図（ｂ）参照）を検出するようにな
っている。42はアーク電圧検出器33によりアーク１回転
ごとに検出されたアーク電圧Ｅａ,43はあらかじめ設定
された基準電圧Ｅｏで、それぞれ差動アンプ44に入力さ
れる。45は回転位置検出器41及び積分領域設定回路46か
らの信号の入力により積分領域を決めるためのスイッチ
ング論理回路、47は第６図（ｂ）においてＬ領域35を積
分するときのスイッチで、スイッチング論理回路45のＬ
領域指令により動作し、差動アンプ44により増幅された
アーク電圧の差信号（Ｅａ−Ｅｏ）をプラスとして積分
器50に送る。48は第６図（ｂ）においてＲ領域36を積分
するときのスイッチで、スイッチング論理回路45のＲ領
域指令により動作し、差動アンプ44により増幅されたア
ーク電圧の差信号（Ｅａ−Ｅｏ）を反転器49によりマイ
ナスにして積分器50に送る。
積分器50はスイッチング論理回路45の積分領域指令によ
って動作し、両スイッチ47,48を通じて入力される信号
をそれぞれ積分し、積分値差（ＳＬ−ＳＲ）としてｘ軸
修正演算器51に送る。52はｘ軸ゲイン設定器で、あらか
じめ設定されたｘ軸ゲインｋｘを演算器51に入力し、ｘ
軸方向の修正量ｋｘ・ΔＸを算出する。そして、この値
が正のときは溶接トーチをＬ側へ修正し、負のときには
Ｒ側へ修正する。53は溶接トーチ位置をｘ軸方向に修正
するためのｘ軸コントローラである。
って動作し、両スイッチ47,48を通じて入力される信号
をそれぞれ積分し、積分値差（ＳＬ−ＳＲ）としてｘ軸
修正演算器51に送る。52はｘ軸ゲイン設定器で、あらか
じめ設定されたｘ軸ゲインｋｘを演算器51に入力し、ｘ
軸方向の修正量ｋｘ・ΔＸを算出する。そして、この値
が正のときは溶接トーチをＬ側へ修正し、負のときには
Ｒ側へ修正する。53は溶接トーチ位置をｘ軸方向に修正
するためのｘ軸コントローラである。
第５図において、54は溶接電流検出器32によりアーク１
回転ごとに検出された溶接電流Ｉａ,55はあらかじめ設
定された基準溶接電流Ｉｏ,56は差動アンプ、57はアー
ク１回転ごとに溶接電流の差信号（Ｉａ−Ｉｏ）を積分
する積分器、58はスイッチング論理回路で、回転位置検
出器41からの信号を受け、その１回転信号ごとに積分器
57を動作させる。59はｙ軸修正演算器で、積分器57によ
る積分値ＳＩとｙ軸ゲイン設定器60によりあらかじめ設
定されたｙ軸ゲインｋｙとを演算器59に入力し、ｙ軸方
向の修正量ｋｙ・ΔＹを算出する。61はこの修正量の正
負の判定回路で、その値が正のときは溶接トーチ位置が
低いためトーチを上昇側へ修正する。逆に負のときはト
ーチをトーチ位置が高いため下降側へ修正する。62は溶
接トーチ位置をｙ軸方向に修正するためのｙ軸コントロ
ーラである。
回転ごとに検出された溶接電流Ｉａ,55はあらかじめ設
定された基準溶接電流Ｉｏ,56は差動アンプ、57はアー
ク１回転ごとに溶接電流の差信号（Ｉａ−Ｉｏ）を積分
する積分器、58はスイッチング論理回路で、回転位置検
出器41からの信号を受け、その１回転信号ごとに積分器
57を動作させる。59はｙ軸修正演算器で、積分器57によ
る積分値ＳＩとｙ軸ゲイン設定器60によりあらかじめ設
定されたｙ軸ゲインｋｙとを演算器59に入力し、ｙ軸方
向の修正量ｋｙ・ΔＹを算出する。61はこの修正量の正
負の判定回路で、その値が正のときは溶接トーチ位置が
低いためトーチを上昇側へ修正する。逆に負のときはト
ーチをトーチ位置が高いため下降側へ修正する。62は溶
接トーチ位置をｙ軸方向に修正するためのｙ軸コントロ
ーラである。
以上の第４図、第５図の回路によりそれぞれｘ軸及びｙ
軸方向の修正量を求め、その修正量を図示しない溶接速
度制御回路に送り、前記（３）式に従って溶接速度が一
定となるようにベクトル制御するものである。
軸方向の修正量を求め、その修正量を図示しない溶接速
度制御回路に送り、前記（３）式に従って溶接速度が一
定となるようにベクトル制御するものである。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、開先を有する溶接線が折
れ曲っているような被溶接物に対しても、高速回転アー
ク溶接トーチを有する溶接ロボットを用いて、溶接速度
を所定値に保ちつつ溶接進行方向のみを少しずつ変えな
がら、しかもその開先を正確に追従して溶接していくこ
とができるため、溶接品質やビード形状の優れた溶接が
可能になるとともに、ロボットによるティーチング作業
が大いに簡素化できるという効果がある。
れ曲っているような被溶接物に対しても、高速回転アー
ク溶接トーチを有する溶接ロボットを用いて、溶接速度
を所定値に保ちつつ溶接進行方向のみを少しずつ変えな
がら、しかもその開先を正確に追従して溶接していくこ
とができるため、溶接品質やビード形状の優れた溶接が
可能になるとともに、ロボットによるティーチング作業
が大いに簡素化できるという効果がある。
第１図は本発明による開先倣い制御方法の説明図、第２
図は溶接ロボットのアームに取り付けられた溶接トーチ
の構成図、第３図は溶接方法ベクトルの修正方法を示す
原理図、第４図及び第５図はそれぞれ本発明の開先自動
倣い制御方法に用いるｘ軸倣い制御ブロック図及びｙ軸
倣い制御ブロック図、第６図（ａ），（ｂ）は従来の回
転アークセンサによる開先自動倣い制御方法の説明図、
第７図（ａ），（ｂ）は本発明の対象とする折れ曲った
溶接線を示す説明図である。 １……溶接トーチ、３……溶接ワイヤ ４……アーク、５……開先 ６……被溶接物、10……溶接線 ＰＳ……溶接開始点（教示点） Ｐｅ……溶接終了点（教示点） G1,G2,…,Gｎ……制御点1 ,2,…，ｉ……溶接方向ベクトル1 ,2,…，ｉ……CP制御ベクトル1 ,2,…，ｉ……軌道修正ベクトル
図は溶接ロボットのアームに取り付けられた溶接トーチ
の構成図、第３図は溶接方法ベクトルの修正方法を示す
原理図、第４図及び第５図はそれぞれ本発明の開先自動
倣い制御方法に用いるｘ軸倣い制御ブロック図及びｙ軸
倣い制御ブロック図、第６図（ａ），（ｂ）は従来の回
転アークセンサによる開先自動倣い制御方法の説明図、
第７図（ａ），（ｂ）は本発明の対象とする折れ曲った
溶接線を示す説明図である。 １……溶接トーチ、３……溶接ワイヤ ４……アーク、５……開先 ６……被溶接物、10……溶接線 ＰＳ……溶接開始点（教示点） Ｐｅ……溶接終了点（教示点） G1,G2,…,Gｎ……制御点1 ,2,…，ｉ……溶接方向ベクトル1 ,2,…，ｉ……CP制御ベクトル1 ,2,…，ｉ……軌道修正ベクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 健一郎 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (72)発明者 細井 一 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (56)参考文献 特開 昭64−15288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−248571（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】高速回転アーク溶接トーチを有する溶接ロ
ボットにより、開先を有する被溶接物を溶接する場合に
おいて， （１）溶接アークを１秒間に10〜200回の高速で回転さ
せながら溶接を行い、 （２）溶接電流Ｉａ，アーク電圧Ｅａ及び溶接進行方向
前方Ｃｆ点を基準位置とするアークの回転位置をそれぞ
れ検出し、 （３）前記検出された溶接電流Ｉａと溶接電流の基準値
Ｉｏとの差（Ｉａ−Ｉｏ）を、アークの１回転ごとに積
分した値をΔＹとし、 （４）さらに前記検出されたアーク電圧Ｅａとアーク電
圧の基準値Ｅｏとの差（Ｅａ−Ｅｏ）を、前記Ｃｆ点を
中心に左右同一の位相角φで囲まれる領域、すなわちＬ
側（左側）及びＲ側（右側）で積分した値の差（ＳＬ−
ＳＲ）をΔＸとし、 （５）あらかじめ溶接ロボットに教示されている溶接進
行方向を、アークの１回転または溶接ロボットの制御ピ
ッチごとに前記ΔＹの値よって決定される量だけ溶接ト
ーチの軸方向に修正するとともに、同時に前記ΔＸの値
によって決定される量だけ溶接進行方向及び溶接トーチ
の軸方向の両方に垂直な方向（以下、開先幅方向と呼
ぶ）に修正し、 （６）かつ、溶接速度の大きさを常に所定値に保つこと
により、 前記開先を自動的に追従しながら溶接を行うことを特徴
とするアークセンサによる開先自動倣い制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1250685A JPH074667B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | アークセンサによる開先自動倣い制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1250685A JPH074667B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | アークセンサによる開先自動倣い制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03114670A JPH03114670A (ja) | 1991-05-15 |
| JPH074667B2 true JPH074667B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=17211525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1250685A Expired - Fee Related JPH074667B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | アークセンサによる開先自動倣い制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074667B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011056553A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Jfe Engineering Corp | 回転サブマージアーク溶接のアークセンサによる倣い制御方法 |
| KR200455017Y1 (ko) * | 2010-09-10 | 2011-08-10 | 정종오 | 안전모용 머리받침 내피 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR900003972B1 (ko) * | 1985-04-30 | 1990-06-07 | 닛뽕 고오깡 가부시기가이샤 | 고속회전 아아크 필릿(fillet)용접의 그루우브 트레이싱(GROOVE TRACING) 제어방법 |
| JPS6415288A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-19 | Nippon Kokan Kk | Groove profile control method for arc welding |
-
1989
- 1989-09-28 JP JP1250685A patent/JPH074667B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03114670A (ja) | 1991-05-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |