JPS60130471A

JPS60130471A - 溶接線追従方法および装置

Info

Publication number: JPS60130471A
Application number: JP23823783A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Hokaku; 宝角　敬一; Hiroshi Kondo; 弘近藤; Masami Une; 宇根　正美; Kenji Saeki; 佐伯　健二
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1983-12-16
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1985-07-11
Also published as: JPH0549389B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、消耗電極を供給する溶接トーチを開先幅方
向に揺動させながら行うアーク溶接において溶接トーチ
の位置ずれ例えば開先幅方向に対するその揺動中心の位
置ずれ、その軸方向への位置ずれを検出し、これを修正
することにより溶接トーチを溶接線に追従させるように
した溶接線追従方法および装置の改良に関するものであ
る。

溶接トーチの揺動中、溶接トーチの位置ずれを検出する
のに当り、溶接電流や溶接電圧を検出して行うもの、光
学式に検出するものなどいろいろなものがあり、これら
の検出に基いて溶接トーチの位置ずれを修正して溶接１
・−チを溶接線に追従させる方法および装置は多い。い
ずれにしても、揺動の度ごとに大きな制御量の位置修正
が繰り返えされるとすれば、ワークの不良、ワークの位
置決めの不良、追従動作の不良々どの追従不具合が予想
される。従って、これらの不具合を発見し、適切な処置
をすることが必要となる。従来、このような不具合に対
処するものとして、教示された溶接線上の教示点から一
定の距離における溶接トーチの開先幅方向位置修正の制
御量が所定の範囲を越えたとき、追従エラー発生を判定
するものが扁　５あった。しかしながら、このようなものにあっては、教
示点の近くにおいて、教示された溶接線からの揺動中心
の位置ずれの大小をもって追従エラーの有無を判定する
ものであるため、溶接線の全体にわたるそれぞれの場所
について、実際の溶接線に対する追従エラーの判定がで
きないと言う欠点があった。

この発明は、前述のような従来技術の問題点に着目して
行われたものであり、溶接線の全体にわたるそれぞれの
場所についてワークの不良、ワークの位置ずれによる溶
接線追従の不良および追従動作自体の不良などによる不
具合を検出し、追従エラー判定を行うようにした前記溶
接線追従方法および装置を提供することを目的とする。

この発明は、前記のよう々溶接線追従方法および装置に
おいて、溶接トーチの位置修正のための制御量を所定回
数の揺動について加算し、その結果を判定レベルと比較
することによって追従エラー発生を判定するようにした
てとを特徴とする。

以下、この発明を、消耗電極を供給する溶接トローチの揺動機構を具備した自動溶接装置を使用し、下向
隅肉継手について揺動を伴ったアーク溶接を行い開先幅
方向の位置修正を行う実施例について図面を用いて説明
する。

第１図は構成を示すブロック図であると共に下向隅肉継
手への実施状態を示す模式図である。第１図において１は溶接電源であり、溶接トーチ２を介して消耗電極（
溶接ワイヤ）３とワーク４ａとの間に電圧を印加し、溶
接電流を供給する。

２は溶接トーチであり、その中心に沿って消耗電極８が
通過しており、図示しないチップを通して消耗電極３に
給電している。また、図示しカいガスノズルを介してシ
ールドガスを供給し、アーク部をシールドする。

３は消耗電極であり、溶接ワイヤでできている。

そして図示しない送給装置により供給される。

４は開先であり、ワーク４ａによりこの図では下向隅肉
継手を形成している。

５は電流センサであり、溶接トーチ２、消耗電Ａ７極３を通して流れる電流を検出する。

６はローパスフィルタであり、溶接ワイヤ送給の不均等
による溶接電流中のノイズを除去する。

７ｉｄＡ／Ｄコンバータであす、ローパスフィルタ６の
出力を入力し、ディジタルデータに変換する。

８は自動溶接装置制御箱１８ｂとデータをやり取りする
第１ポートである。

９は溶接制御盤１８ａおよび電流センサとデータをやり
取りする第２ポートである。

１０はＣＰＵであり、検出した溶接電流、溶接制御盤で
設定した溶接条件に関するデータ、自動溶接装置制御箱
ｔａｂから得られる溶接姿勢、溶接トーチ２が揺動の開
始点にあるか到着点にあるか、アークセンサ動作に対す
要求などに関するデータを取り込み、第２図、第３図、
第５図および第６図に示すこの溶接線追従方法および装
置における演算等を行う。

１１はＲＯＭであり、ＣＰＵｌ０が行う演算のシステム
プログラムを格納している。

１２はＲＡＭであり、第３図、第５図および第６図に示
すこの溶接線追従装置の演算中におけるデータを格納す
る。

１３は自動溶接装置であり、少々くとも溶接制御盤１８
ａ、自動溶接装置制御箱１８ｂ、トーチ揺動機構１８ｃ
、トーチ軸方向移動機構１８ｄ、トーチ２の溶接進行方
向移動機構１８ｅからなっている。

１８ａは溶接制御盤であり、少なくとも溶接電流、溶接
ワイヤ径、シールドガス種類についてデータを設定でき
る。

１８ｂは自動溶接装置制御箱であり、アークセンサ動作
、サンプルモード、実行モードなどの動作モードを指定
する。また、エラー表示を行う０１８ｃはトーチ揺動機
構であり、図示しないアンプ、モータ、減速機、回転を
直線運動に変換する機構、トーチ位置検出器等からなる
公知の機構である。この機構１８ｃは図示しない揺動指
令信号を入力して溶接トーチ２を開先幅方向（ＬＥＦＴ
、ＲＩＧＨＴ方向）に揺動させると共にＣＰＵ屋　９１０からの制御量を入力して揺動中心位置をも制御する
。

ｌａｄはトーチ軸方向移動機構であり、図示しないアン
プ、モータ、減速機、回転を直線運動に変換する機構、
トーチ位置検出器等からなる公知の機構である。この機
構は図示しない軸方向位置指令信号を入力し、溶接トー
チ２の軸方向位置制御する。

１８ｅは溶接進行方向移動機構であり、機構１８Ｃ１１
８ｄと同じような構成である。

また、第１図中、溶接トーチ２が■位置から■位置へ揺
動するのをＬＥＦＴ方向■とし、■位置からＩ位置へ揺
動するのをＲＩＧＨＴ方向■とするＯ第２図は検出した溶接電流を処理するための全体的なデ
ータ処理のフロー図である。第２図において、基準値を
作成するため溶接電流を検出し、そのための諸量を演算
するサブルーチンをサンプルモードと言い、サンプルモ
ードで得られた基準値とその後に検出した溶接電流から
演算した諸量形１０とを比較し、溶接トーチ２を制御するための制御量を演
算するサブルーチンを実行モードと言う。

第３図はサンプルモードのフロー図である。

第４図はサンプルモードにおいて基準値を作成するため
演算される諸量と溶接トーチ２の揺動経路との関係など
を示す模式図である。図中、４ｂは溶接線を、２ａは揺
動経路を示す。

第５図は実行モードのフロー図である。

また、第６図はエラーチェックのフロー図である。

以下、作用について説明する。

溶接制御盤１８ａ上で、溶接電流、溶接ワイヤ径、シー
ルドガス種類が設定され、自動溶接装置１８による溶接
姿勢に基き、これらの溶接条件を表すデータがＣＰＵに
取り込まれ、基準値を作成するために溶接電流検出を行
う揺動の回数が選定される。自動溶接装置１８により溶
接トーチ２は第４図（ａ）に示す教示された溶接開始点
１Ｓ１に位置され、自動溶接装置１３はアークセンサス
タートすなわち溶接電流検出をめる状態に々ったも扁１
１のと判断される（ステップＳｌ）。更に、サンプルモー
ドすなわち、基準値作成をめる状態であると判断される
と（ステップＳ２）、サンプルモード（ステップＳａ）
が始まる。

溶接トーチ２は、第４図（ａ）の教示された正しい溶接
開始点１Ｓ１に位置決めされており、溶接開始に伴い溶
接トーチ２は第４図（ａ）の点１８１．２Ｒ１，２Ｓ１
．１Ｒ２，１Ｓ２．２Ｒ２，２Ｓ２・・・の順に移動し
ながら溶接を行なって行き、同時に揺動開始点１ＳＩ〜
到着点２Ｒ１間（ＬＥＦＴ方向）、２８１〜１Ｒ２間（
ＲＩＧＨＴ方向）、１８２〜２Ｒ２間（ＬＥＦＴ方向）
・・・の順に溶接電流を検出して行く。検出された溶接
電流の状態の一例を揺動開始点１８１〜到着点２Ｒ１お
よび２Ｓ１〜１Ｒ２間について示すと第４図（ｂ）およ
び（Ｃ）の通りとなる。ＬＥＦＴ方向の初めの１／４周
期の溶接電流の積分値をＡ１Ｌ＋次の１／４周期のそれ
をＡ２Ｌ、ＲＩＧＨＴ方向の初めの１／４周期の溶接電
流の積分値をＡｌＢ２次の１／４周期のそれをＡ２Ｒと
すると、制御量をめるための基準値をめるため例えば次
の諸量が必要になる。

△ＡＬ　＝Ａ１Ｌ−Ａ２Ｌ △ＡＲ＝　ＡＩＲ−Ａ２Ｒここで△ＡＬおよび△ＡＲは揺動の半周期中における揺
動の開始点から中心までの１／４周期と中心から到着点
までの１／４周期の溶接電流の積分値の差である。

前述の揺動過程で検出された溶接電流は第４図の通９に
、△ＡＬ　＋△ＡＲの平均値が演算されて、基準値と々
す、ＲＡＭ１２に記憶される。そして自動溶接装置１３
がサンプルモードをめていないときは（ステップ８２）
実行モード（ステップＳ４）へ移行する。

実行モードにはいると、制御量記憶用ポインタが設定さ
れ（ステップ５４１）、制御量の記憶が可能になる。そ
して、サンプルモードのとき同様にして開始点１Ｓｍ〜
到着点２Ｒｍ間、２Ｓｍ〜１Ｒｒ１１＋１間において溶
接電流が検出され（ステップ５４２）、これに基いて前
述の基準値作成のための諸量と同様の制御量をめるため
の諸量が演算され、　１　Ｂ前述同様△ＡＬ　＋△ＡＲがめられる（ステップ８４Ｂ
）。そしてサンプルモードで得られた基準値すなわち△
ＡＬ（平均）または△ＡＲ（平均）と比較され、この間
に偏差があれば、この偏差をもって制御量とされる（ス
テップ５４４）。この制御量は、各半周期について全て
ＲＡＭ１２中に記憶される（ステップ５４５）。次にエ
ラーチェックのサブルーチン（ステップ８４６）にはい
る。後述するようにこのサブルーチンでエラーありと判
定されるとエラー処理が行われ、エラーなしと判定され
れば、溶接トーチ２が揺動到着位置１Ｒｍ十、〜揺動開
始位置１　Ｓｍ＋１にある間に、制御量は転送され（ス
テップ５４７）、自動溶接装置１３へ入力され、トーチ
揺動機構が駆動されて溶接トーチ２の揺動開始位置が１
８′ｍ＋１に修正される。

エラーチェックのサブルーチン８４６においては、ステ
ップＳ４５で記憶された制御量が揺動の（ｎ−ｗ）回目
からｎ回目についてすなわちＷ回分について加算され（
ステップＳ４６１　）、判定レベルＸＭと比較される（
ステップ８４６２）。

扁１４これを数式で示すと次の通りになる。

判定式Ｄ　＝　ＸＭ　）　ｘｉ −ｗＸｉ：揺動の半周期ごとの制御量ＸＭ≦ｗｘｍｘｍ：制御量の最大値Ｄ≦０：エラー発生と判定。

ここでｘｍは揺動１回当りの許容の最大誤差量でもあり
、溶接電流、溶接ワイヤ径、シールドガスの種類、溶接
姿勢などの諸条件によって決まるものでテーブルとして
ＲＯＭＩ　ｌ中に保持しているものである。そして前述
の加算値が判定レベル未満であれば、エラーはないと言
うことになり、このサブルーチンを抜は出して、第５図
のステップ８４７へ移り、制御量は転送され、溶接トー
チ２は開先幅方向位置を修正される。また、前述の加算
値が判定レベル以上であれば、エラー発生と判定される
。

これを模式的に示すと第７図の通りになり、溶接トーチ
２は教示された溶接線４　ｂ’でなく、実際Ａ；１５の溶接線４ｂを追従し、かつその場合の制御量が所定回
数の揺動について過大に々ったときエラー発生と判定さ
れることが分る。

このエラー判定に基き、自動溶接装置制御箱１３でエラ
ー表示が行われると、自動溶接装置１３による溶接動作
を停止させ、ワークの取替え、位置決め修正々との処置
を行なうことになる。

このようにして、溶接線４ｂに対する溶接トーチ２の開
先幅方向の位置ずれを修正するための正確な制御が行わ
れる。

以上の通り、溶接線追従の実行モード期間中、溶接経路
の全体にわたって溶接トーチ２の開先幅方向の位置修正
の制御量が所定量以上に彦るときは溶接線追従上の不具
合であると判定され、ワーク取替え、ワーク位置修正な
どの適切な処置がとりうるので、誤った追従を続けるこ
とがなくなり正確な制御が行われると言う顕著な効果が
発揮される。

他の実施例として、制御量を加算する場合の揺動回数Ｗ
が小さい場合にはエラーチェックの範囲が狭くなるので
エラーを早く判定できるが、アークが不安定であるため
制御量が適切な値にならない場合にもエラーと判定して
しまうことになることがあや、これに対してアーク不安
定のときにはＷを大にしてエラーチェックの範囲を広げ
るなど、Ｗの値を変えることもできる。また、揺動の１
周期ごとの制御量を加算し、これに対する判定レベルと
比較するようにすることもできる。更に、水平隅肉継手
、■開先継手など他の溶接姿勢の溶接についても実施で
きる。また、溶接トーチの軸方向の位置修正についての
エラー判定および開先幅方向の位置修正と軸方向の位置
修正を組み合わせたものについてのエラー判定について
も実施できる０また、溶接線に対する溶接トーチの位置ずれを溶接電流
の検出によることなく、光学式センサその他のセンサに
よって検出するもの、自動溶接装置として産業用ロボッ
トを用いたものなどについても実施できる。そして、こ
れらの他の実施例もまた、最初の実施例と同様の作用、
効果を有して洗１７いる。

以上の通り、この発明は消耗電極を供給する溶接トーチ
を開先幅方向に揺動させながらアーク溶接を行い、この
揺動中、溶接トーチの位置ずれを検出し、前記溶接トー
チの位置修正を行うようにした溶接線追従方法および装
置において、溶接線のほぼ全体にわたって溶接線追従の
不具合を検出し、エラー判定を行うことにより正確な溶
接線追従が行えると言う顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すものであり、第１図はブ
ロック図、第２図および第３図はフロー図、第４図およ
び第７図は模式図、第５図および第６図はフロー図であ
る。第１図において、２・・・溶接トーチ、３・・・消耗電
極、４・・・開先。第４図においてｔ４ｂ・・・溶接線。第５図において、ステップ８４５・・・記憶手段。第６図において、ステップ８４６１・・・加算手段、ス
テップＳ　４６２・・・比較判定手段。第５７ −Ａ貴１−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）消耗電極を供給する溶接トーチを開先幅方向に揺
動させながらアーク溶接を行ない、前記揺動中、前記溶
接トーチの位置ずれを検出し、この位置ずれを修正する
ことにより前記溶接トーチを溶接線に追従させるように
した溶接線追従方法において、前記溶接トーチの位置修
正のための制御量を所定回数の揺動について加算し、そ
の結果を所定の判定レベルと比較することによって追従
エラー発生を判定するようにした前記溶接線追従方法。
（２）前記溶接トーチの位置ずれは、前記溶接トーチの
揺動中心の開先幅方向に対する位置ずれであり、前記溶
接トーチの位置修正は前記開先幅方向の位置修正である
特許請求の範囲第１項記載の溶接線追従方法。
（３）前記溶接トーチの位置ずれは、前記溶接トーチの
軸方向の位置ずれてあり、前記溶接トーチの扁　２位置修正は前記溶接トーチの軸方向の位置修正である特
許請求の範囲第１項記載の溶接線追従方法。
（４）前記溶接トーチの位置ずれは、前記溶接トーチの
揺動中心の前記開先幅方向に対する位置ずれおよび前記
溶接トーチの軸方向の位置ずれであり、前記溶接トーチ
の位置修正は前記溶接トーチの前記開先幅方向の位置修
正および前記溶接トーチの軸方向の位置修正である特許
請求の範囲第１項記載の溶接線追従方法。
（５）消耗電極を供給する溶接トーチを開先幅方向に揺
動させながら行うアーク溶接の、前記揺動中、前記溶接
トーチの位置ずれを検出し、この位置ずれを修正するこ
とにより前記溶接トーチを溶接線に追従させるようにし
た溶接線追従装置において、前記溶接トーチの位置修正
のための制御量を少々くとも所定の揺動回数だけ記憶す
る記憶手段と、前記所定の揺動回数の制御量を加算する
加算手段と、前記加算された結果を判定レベルと比較し、追従エラー
発生を判定する比較判定手段と、扁　３を具備してなる前記溶接線追従装置。
（６）　前記溶接トーチの位置ずれは、前記溶接トーｆ
０揺動中７品開先、方向に対す６位置ずゎアあり、前記
溶接トーチの位置修正は前記開先幅方向の位置修正であ
る特許請求の範囲第５項記載の溶接線追従装置。
（７）前記溶接トーチの位置ずれは、前記溶接トーチの
軸方向の位置ずれてあり、前記溶接トーチの位置修正は
前記溶接トーチの軸方向の位置修正である特許請求の範
囲第５項記載の溶接線追従装置。
（８）　前記溶接トーチの位置ずれは、前記溶接トーチ
の揺動中心の前記開先幅方向に対する位置ずれおよび前
記溶接トーチの軸方向の位置ずれであり、前記溶接トー
チの位置修正は前記溶接トーチの前記開先幅方向の位置
修正および前記溶接トーチの軸方向の位置修正である特
許請求の範囲第５項記載の溶接線追従装置。