JPS60191668A - Arc welding robot - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a joint free from welding defect by calculating a sum of length of arc protrusion and arc length and controlling the width of oscillation automatically based on the pattern of variation. CONSTITUTION:The average value and the effective value of welding current are obtained from a current detector 23 and amplifiers 29, 30. A voltage between a chip 12 and an object to be welded 16 is determined from a detected value of voltage 24, and a wire feeding speed v is obtained by a rotation detector 25. The sum of the length of wire protrusion and arc length is calculated from these values by computer 38. The computer 38 performs arithmetic so as to conform the average value for one cycle of the value of the sum with a set value based on the pattern of variation of the sum of the length of protrusion and arc length. Further, it performs arithmetic for controlling weld line copying and arithmetic for making the torch height constant, and controls each shaft of a robot. Thus, a sound weld joint free from defect is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、消耗電′ＩＩｊ！ヲ使用し、オンシレート幅
自動制御法を適用したアーク溶接ロボットに関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for reducing consumption power 'IIj! The present invention relates to an arc welding robot that uses the automatic oscillator width control method.

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７１１］（以下
、チングー被溶接物間距離と略記する。）のオンシレー
トによる変化から開先間隔の変化を検出し、そｉｔに応
じてオンシレート＆ｉ自動的に制御する方法は未だ見出
さｎていない。In arc welding using a consumable electrode (wire), the change in the groove spacing is calculated from the change in the arc length during welding and the wire protrusion length (711) (hereinafter abbreviated as the distance between objects to be welded) due to onsillation. No method has yet been found to detect and automatically control the on-sill rate and i accordingly.

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ンシレート幅を
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シ
、ワイヤ突出し長さとアーク長との和（チップ−被溶接
物問丸Ｍ）をめ。In view of the above-mentioned circumstances, the present invention calculates the welding conditions during welding without installing a tangible detector near the welding torch in arc welding using a wire, and adjusts the oscillation width according to the change in groove spacing. The purpose of the present invention is to provide an arc welding robot that can be automatically controlled. The present invention achieves the above object by easily detecting the sum of the wire protrusion length and the arc length (tip-to-be-welded object round) by processing normally used welding conditions with an electrical arithmetic circuit. M).

トーチをオンシレートすることによルこの和（チップ−
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ン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。By onsulating the torch, the sum (chip-
Detects changes in groove spacing from changes in the distance between welded objects,
The gist of this technology is to automatically control the oscillation width by two-dimensional control in the groove width direction and in the direction perpendicular to the groove width, depending on the size of the groove spacing, and to obtain a sound welded joint with no weld defects. do.

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
よっても勿論可能であるが。Embodiments of the present invention will be described in detail below based on the drawings. It should be noted that, of course, the arithmetic processing in the embodiments of the present invention can also be performed by an analog arithmetic unit.

本実施例ではディジタル電算機による処理の場合を示す
。In this embodiment, a case where processing is performed by a digital computer is shown.

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。First, the configuration will be explained. In FIGS. 1 and 2.

ｌは、消耗電極用溶接トーチ。l is a welding torch for consumable electrodes.

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。Reference numeral 2.3 denotes a rotating mechanism section that gives rotation and rotational motion to the welding torch 1, and is a torch tilting shaft 2 and a wrist rotating shaft 3.

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。Reference numeral 4 denotes a Z-direction movement axis that holds the torch tilting shaft 2 and wrist rotation shaft 3 and gives them movement in the Z direction.

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。Reference numeral 5 denotes a Y-direction movement axis that holds the Z-direction movement axis 4 and gives motion to it in the Y-direction.

６は、Ｙ方向移動軸５を保持して、そＴ′ＬＫＸ方向え
運動ヶ与えるＸ方向移動軸である。Reference numeral 6 denotes an X-direction moving axis that holds the Y-direction moving axis 5 and provides movement in the T'LKX direction.

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２１手首部回軸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。7 is an electric drive device 8 based on a control command from a remote control panel 10.
Torch tilting shaft 21 wrist rotation shaft 3. Z direction movement axis 4. Y direction movement axis 5. This is a control device that controls the movement of the X-direction movement axis 6.

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（■）、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ンシレート幅を溶接線
の開先間隔の変化に従っ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ｉ’している。上記の制御は
手動でも、またあらかじめプログラムさｎた手順いわゆ
る自動のどちらでも可能である。Further, the control device 7 acts on the arc welding machine 9 according to a control command from the remote control panel 10 to control the welding current (I: Ia,
Ie), welding voltage (■), wire feeding speed (v), and other welding conditions can be controlled. Furthermore, the control device 7 includes a calculation function that controls the torch position and automatically changes the onsill width according to changes in the groove spacing of the weld line, and a calculation function that automatically changes the welding speed according to the calculated groove spacing. It also has built-in functions. The above control can be carried out either manually or in a pre-programmed procedure, so-called automatically.

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、溶接金用１７を得るのに４５は、溶接電圧又
は溶接電流などの溶接条件設定器。9 generates an arc 14 between the wire 13 and the material to be welded 16 to obtain a weld metal 17. 45 is a welding condition setting device such as welding voltage or welding current.

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Ｍ１７を大気からシール
ドする。A shield nozzle 11 shields the atmosphere of the arc 14 and the weld metal M17 together with the shield gas 15 from the atmosphere.

１２は、ワイヤに給電するためのチップ。12 is a chip for feeding power to the wire.

１８は、裏当金。18 is the backing money.

１９ａ、１９ｂはコイル状に巻かれたワイヤ１３を溶接
トーチｌ内に送給するためのローラで。19a and 19b are rollers for feeding the coiled wire 13 into the welding torch l.

送給ローラ１９ａはモータ２１に機械的に給合されてお
シ、またモータ２１は駆動制御装置２２によって速度を
制御さｎており、こｎによシ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。The feed roller 19a is mechanically connected to a motor 21, and the speed of the motor 21 is controlled by a drive control device 22, which controls the welding current or voltage and sets the welding conditions. Adjust together with the container 45.

２０は、アーク溶接機９の溶接トーチｌ−＼の給電部。20 is a power supply part of the welding torch l-\ of the arc welding machine 9.

２３は、シャント等の溶接電流値検出器。23 is a welding current value detector such as a shunt.

２４はチップ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。24 is a voltage value detector such as a voltage divider that detects the voltage value between the tip 12 and the material to be welded 16;

２５は、ローラ１９ｂと機械的に給合さｎ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９回
転量検出器。A rotation amount detector 25 is mechanically connected to the roller 19b and is used to detect the wire feeding speed (v) of an encoder or the like.

２６ｔｒｉ、溶接ロボットの制御装置７からトーチｌの
オンシレート位置信号（Ｘ方向の（Ｗ）とＹ方向の（ｗ
ｙ））ｔ−受は取る増幅器。26tri, the control device 7 of the welding robot sends the torch l's oscillator position signal (X direction (W) and Y direction (W)
y)) t-amplifier.

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。27 is an amplifier for adjusting the signal from the rotation amount detector 25 to an appropriate level.

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。28 is an amplifier for adjusting the signal from the voltage value detector 24 to an appropriate level.

２９は、電流値検出器２３の信号から溶接電流の平均値
に比例する信号全発生するための増幅器。29 is an amplifier for generating a signal proportional to the average value of the welding current from the signal of the current value detector 23;

３０は、電流値検出器２３の信号から溶接電流の実効値
に比例する信号全発生するための増幅器。Reference numeral 30 denotes an amplifier for generating a signal proportional to the effective value of the welding current from the signal of the current value detector 23.

３１は、溶接トーチｌの被溶接物１６からの距離、即ち
チップ−被溶接物間距離１．（＝ｌ、Ｂ＋ＬＡ）ｋ設定
するための設定器。31 is the distance of the welding torch l from the workpiece 16, that is, the tip-workpiece distance 1. (=l, B+LA) Setting device for setting k.

３２．３３，３４，３５，３６，３７は、２６゜２７．
２８，２９．３０．３１のアナログ信号をディジタル信
号に変換し、ディジタル電算機３８に入力するためのＡ
／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変換器。32.33, 34, 35, 36, 37 are 26°27.
A for converting the analog signals of 28, 29, 30, and 31 into digital signals and inputting them to the digital computer 38.
/D (analog/digital) converter.

３９は、電算機３８からのディジタル信号をアナログ信
号に変換するＤ／Ａ　（ディジタル／アナログ）変換器
であシ、溶接ロボットのオンシレートＶ制御する制御装
置７へ増幅器４２を通じて出力する。その信号はオンシ
レート幅制御信号およびオンシレート速度制御信号であ
る。Reference numeral 39 is a D/A (digital/analog) converter that converts the digital signal from the computer 38 into an analog signal, and outputs it through an amplifier 42 to the control device 7 that controls the on-chip rate V of the welding robot. The signals are an onsillate width control signal and an onsillate speed control signal.

４０は、電算機３８からのディ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ｆｉ溶
接線の倣い信号である。40 is a D/A that converts the digital signal from the computer 38 into an analog signal, and outputs it through the amplifier 43 to the control device 7 that controls welding line tracing. The signal fi is a copying signal of the welding line.

４１は、電算機３８からのディ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Ｍ７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。41 is a D/A that converts the digital signal from the computer 38 into an analog signal, and outputs it through the amplifier 44 to the control device M7 that controls the torch height. That signal is the torch height control signal.

次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.

０）電流検出器２３と増幅器２９とによって。0) by current detector 23 and amplifier 29.

溶接電流の平均値Ｉａが、また電流検出器２３と増幅器
３０とによって溶接電流の実効値Ｉｅがめら九る。また
、電圧値検出器２４と増幅器２８とによってチップ１２
と被溶接物１６との間の電圧Ｖがめらｎる。さらに１回
転量検出器２５と増幅器２７とによってワイヤ送給速度
Ｖが検出さｎる。The average value Ia of the welding current and the effective value Ie of the welding current are varied by the current detector 23 and amplifier 30. Also, the voltage value detector 24 and the amplifier 28
The voltage V between the welding object 16 and the workpiece 16 changes. Furthermore, the wire feeding speed V is detected by the one-rotation amount detector 25 and the amplifier 27.

（ロ）　こｎらのアナログ量はＡ／Ｄ変換器３５゜３６
．３４．３３によってディジタル量に変換さｎてディジ
タル電算機３８に加えらｎる。(b) These analog quantities are A/D converter 35°36
．． 34.33 into a digital quantity and added to the digital computer 38.

ｆ→　ここで記号を次のように定義する。f→ Here, the symbol is defined as follows.

■ａ：溶接電流の平均値。■a: Average value of welding current.

ＩｅＨ溶接電流の実効値。Effective value of IeH welding current.

Ｖ：ワイヤ送給速度。V: wire feeding speed.

■：チツノ１２と被溶接材１６との間の電圧。■: Voltage between Chitsuno 12 and material to be welded 16.

ＬＥ：チップ１２の先端からアーク１４までのワイヤ１
３の長さ、いわゆるワイヤ突出し長さ。LE: Wire 1 from the tip of tip 12 to arc 14
3, the so-called wire protrusion length.

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。LA: distance from the tip of wire 13 to weld metal 17,
So-called arc length.

Ｌ：ＬＢとＬＡとの和、即ちチップ１２の先端から溶接
金Ｅ３１７までの圧熱。L: The sum of LB and LA, that is, the pressure heat from the tip of the tip 12 to the weld metal E317.

ｖＥ：ワイヤ突出部に？￥−；接電流１ａ　、　Ｉｅに
よって生ずる電圧降下。vE: On the wire protrusion? ¥-: Voltage drop caused by contact currents 1a and Ie.

ｖＡ：ｖからｖＥを差引いた電圧、即ちアーク電圧、と
すると、上記諸最の間には近似的に次の関係がおる。When vA is the voltage obtained by subtracting vE from v, that is, the arc voltage, the following relationship exists approximately between the above-mentioned voltages.

Ｌｐ２＝ｆｌ　（Ｉａ　Ｉ　Ｉｅ　、　ｖ）　ａ　＠１
１第１式ＶＢ＝ｆ２（Ｉａ、Ｉｅ、ｖ、ＬＨ）　＠・−
第２式Ｖ　”＝Ｖ　ＶＢ　ｓｅｅ、　ｆｉｔ、　３　式
ＬＡ＝　ｆ３　（Ｉａ、　ＶＡ）　””　ｍ　４式り二
ＬＦ、十１．．Ａ　・・・第５式 第１式は参考文献ｌから、また第４式は参考文献２から
められる。第２式の具体的な形は実験によってめること
ができる。第３式および第５式は第２図から自明である
。Lp2=fl (Ia I Ie, v) a @1
1 1st equation VB=f2 (Ia, Ie, v, LH) @・-
2nd equation V ”=V VB see, fit, 3 equation LA= f3 (Ia, VA) ””m 4 equation 2 LF, 11..A ... 5th equation 1st equation is from Reference 1 , and the fourth equation can be found from Reference 2. The specific form of the second equation can be determined by experiment. The third equation and the fifth equation are obvious from FIG.

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 に）従って、第１式の関係をディジタル電算機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がめらｎ
る。References (1) Welding Society of Japan, Welding Method Committee, July 1980 Research on current-controlled arc welding (2) Welding arc phenomena (expanded edition, Sanpo Kohei Ando et al.) Therefore, the relationship of the first equation was programmed into the digital computer 38. Then, when welding currents Ia and Ie and wire feeding speed V are given, the wire protrusion length LE becomes n
Ru.

ｆｌ−Ｊ　第２式の関係をディジタル＠算機３８にプロ
クラムしておき、溶接電流１ａ、　ｒｅ、ワイヤ送Ｉ＆
速度Ｖおよび上記（→で得らｎたワイヤ突Ｗし長さＬｒ
ｇｋ与えるとワイヤ突出し部の電圧降下ＶＥがめらｎる
。fl-J The relationship of the second equation is programmed into the digital @ calculator 38, and the welding current 1a, re, wire feed I&
The speed V and the wire protrusion length Lr obtained from the above (→)
If gk is given, the voltage drop VE at the wire protrusion will be reduced.

（へ）第３式の関係をディジタル電算機３８にプログラ
ムしておきチップ１２と被溶接物１６との間の電圧、お
よび上記に）で得らｎたワイヤ突出し部の電圧降下ｖＥ
を与えるとアーク電圧ｖ人がめらｎる。(f) Program the relationship of the third equation into the digital computer 38, and calculate the voltage between the tip 12 and the workpiece 16, and the voltage drop vE at the wire protrusion obtained in () above.
When the arc voltage v is given, people are confused.

（ト）第４式の関係金ディジタル電算機３８にプログラ
ムしておき溶接電流Ｉａ　、　Ｉｅと上記（へ）で得ら
れたアーク電圧ＶＡ　（！：　′ｆ！：与えるとアーク
長ＬＡがめらｎる。(g) The relationship of the fourth equation is programmed into the digital computer 38, and the arc length LA is changed by giving the welding currents Ia, Ie and the arc voltage VA obtained in (g) above (!: 'f!: Ru.

（ト）第５式の関係をディジタル電算機３８にプログラ
ムしておくと上記に）で得らＪ“したワイヤ突出し長さ
ＬＢと上記（ト）で得らｎたアーク長ＬＡとの和からチ
ップ１２と被溶接物１６との距離りがめらｎる。(g) If the relationship of the fifth formula is programmed into the digital computer 38, it can be calculated from the sum of the wire protrusion length LB obtained in (g) above and the arc length LA obtained in (g) above. The distance between the tip 12 and the workpiece 16 is determined.

（男　上述のように、説明変数として溶接電流Ｉａ。(Male) As mentioned above, welding current Ia is used as an explanatory variable.

Ｉｅ、ワイヤ送給速Ｂｙ　ｖ　＊よびテップ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
テップ１２と被溶接物１６との間の距離りが目的変数と
してめらｉする。Given Ie, wire feeding speed By v *, and voltage V between the tip 12 and the workpiece 16, the distance between the step 12 and the workpiece 16 is the objective variable from equations 1 to 5. I think about it.

０）第３回灯溶接ロボット制御装置７からのオンシレー
ト位ｍ　ＫｔＪ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、即ちオンシレート
振幅がゼロを横切るタイばングを・基準にして、−’ｆ
：ｆＬから一定時間△を毎に、溶接電流１ａ、Ｉｅ、ワ
イヤ送給速度Ｖ。0) Based on the 3rd lamp welding robot controller 7's oscillation position m KtJ (timing when the amplitude is maximum and timing when the amplitude is zero), that is, the timing at which the oscillation amplitude crosses zero is the standard. and -'f
: Welding current 1a, Ie, wire feeding speed V every fixed time △ from fL.

チップ−被溶接物量電圧■をサンプリングして前述のし
ｆｔ演算した時のタイばングにｎは等測的にオンシレー
ト振幅となる。伺故ならばオンシレート速度は一定であ
シ、かつサンプリング間隔も一定である。）とチッ７−
被溶接物間距離１．との関係を、第２図に示したような
被溶接物１６で形成さｎる■型突合せ開先内で溶接した
場合の１ｆｌｌｋ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イリ路では行わない響合金示す。When the tip-to-weld object voltage (2) is sampled and the above-mentioned ft calculation is performed, n is isometrically equal to the onsillate amplitude. If this is the case, the oncillation rate is constant, and the sampling interval is also constant. ) and tsk7-
Distance between objects to be welded 1. The relationship with 1fllk is shown when welding is performed within a n-shaped butt groove formed with the workpiece 16 as shown in FIG. In this example, data Ia, Ie
, v, and V are sampled only on the maximum forward path from the zero crossing of the amplitude and not on the backward path.

このようにｖｉ］先内でオンシレート溶接を行うとオン
シレート位置とそｎに対応するチップ−被溶接物間距離
りとのグラフが得らｎる。In this way, when onsill welding is performed within the tip, a graph of the onsill position and the corresponding tip-to-weld distance distance is obtained.

（へ）第４図は、被溶接物１６で形成さｎ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つの開先でオンシレート溶接を行った時のオ
ンシレート＠Ｗとチップ−被溶接物間距離りとの関係を
模式％式％ に）第４図は被溶接物１６で形成される継手の開先ｒＦ
ｔ５隔が変化している状態を示すが、第５図および第６
図ｉｊ：第４図で示した開先の位置が異なる２つの断面
で、オンシレートを２次元に行いつつ溶接を行った時に
、Ｘ方向のオンシレート幅Ｗとチップ−被溶接物間距離
りの関係およびトーチ先端の軌跡５０．５１ｉ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庇も、２次元のオンシレート軌跡
（５０，５１に相当する）を開先の断面形状に近く選ぶ
とオンシレート幅Ｗとチップ−被溶接物間距離りとの関
係においてチップ−被溶接物間距離りは平坦になる。(f) Fig. 4 shows a state in which the grooves formed on the workpiece 16 are changing, but Figs. 5 and 6 show on-silate welding with two grooves with different groove intervals. Figure 4 shows the relationship between the oscillation rate @W and the distance between the tip and the welded object as shown in the % formula (%).
Figures 5 and 6 show that the t5 interval is changing.
Figure ij: Relationship between the onsill width W in the X direction and the tip-to-workpiece distance when welding is performed while onsillating two-dimensionally on the two cross sections shown in Fig. 4 with different groove positions. and the trajectory of the torch tip 50.51i is shown. Figure 5 shows the case where the groove spacing is small, and Figure 6 shows the case where the groove spacing is large. If selected, the distance between the tip and the workpiece becomes flat in the relationship between the oscillation width W and the distance between the tip and the workpiece.

＠　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との関係とチップ先端の軌跡４６．４７とに注
目し、Ｙ方向のオンシレート高さを■アとする時に、Ｘ
方向のオンシレート幅Ｗに対する（Ｌ−Ｗｙ）をめたも
のである。ここＫ　、Ｗｌおよびｗ３はＸ方向のオンシ
レート幅、Ｗ２およびＷ４はｖｒｙ　＝　Ｏである時Ｗ
の幅であり　、　Ｗｙは軸ｖｉｙ　＝　０に対して左右
対称とする。@ Figures 7 and 8 focus on the relationship between W and L in Figures 5 and 6 and the locus 46.47 of the tip tip, and assume that the oncillation height in the Y direction is ■A. Sometimes, X
(L-Wy) for the oscillation width W in the direction. Here, K, Wl and w3 are the oscillation widths in the X direction, and W2 and W4 are W when vry = O.
, and Wy is symmetrical about the axis viy = 0.

＆）　第９図、および第１θ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次元オンジレートに
よる溶接で前記←うで述べたＷとＬ’　（（Ｌ’　＝　
Ｌ　−Ｗｙ　）とする）に注目す扛ば。&) Fig. 9 and Fig. 1θ show that W and L'((L' =
Let's focus on L-Wy).

オンシレート幅Ｗが制御できることの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing that the oncillation width W can be controlled.

ここでＬｏｌはＸ方向のオンシレート幅Ｗが小さい時の
、即ち開先中央付近でのＬｌの値である。ｒは演算によ
ってめたＬｌ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力
わちバラツキ除去パラメータである。Ｕはオンジレート
振幅を制御するために設けたパラメータすなわちオンジ
レート振幅制御パラメータである。Here, Lol is the value of Ll when the oscillation width W in the X direction is small, that is, near the center of the groove. Since the value of Ll determined by calculation causes variations due to errors due to disturbances, r is a parameter provided to eliminate this influence, that is, a variation removal parameter. U is a parameter provided for controlling the on-di-rate amplitude, that is, an on-di-rate amplitude control parameter.

（ロ）ｉ９図は、開先形状が不変の時にオンジレート振
幅制御パラメータＵの設定値の大小によって適正なＸ方
向のオンシレート幅Ｗが変化することの説明図である。(b) Figure i9 is an explanatory diagram of how the appropriate onsylate width W in the X direction changes depending on the magnitude of the setting value of the onsylate amplitude control parameter U when the groove shape remains unchanged.

ここで、バラツキ除去パラメータγおよびオンジレート
振幅制御パラメータＵはあらかじめ実験によってめた適
正な値をディジタル電ｎ機３８にパラメータとして設定
しておく。Here, as for the variation removal parameter γ and the oscillation rate amplitude control parameter U, appropriate values determined in advance through experiments are set as parameters in the digital electronic machine 38.

０）溶接が開始さｎると、Ｘ方向のオンジレート振幅の
苓タイミングを検出し％検出したらデータＩａ、Ｉｅ、
Ｖ、ｖｉサンプリングしてＬｉ第１式〜第５式に従って
演算する。次のザ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
をめておく。サンプリングの間隔ハ第３図で示した△ｔ
でるる。0) When welding starts, detect the timing of the onward rate amplitude in the X direction, and when % is detected, data Ia, Ie,
V, vi is sampled and calculated according to Li equations 1 to 5. When the next zumbling time comes, data is taken again and this process of calculating L is repeated several times and the average value is recorded. The sampling interval is △t shown in Figure 3.
Out.

（ｌ→　その後は、△を毎にその時のデータｌａ　、　
Ｉｅ　。(l→ After that, for each △, the current data la,
Ie.

Ｖ、ｖＫ基づ＜１４演算しＬ’と（Ｌｏ’　−（ｒ＋Ｕ
））との大小関係に注目する。もし、Ｉ：（Ｌ’）≧（
Ｌｏ’　（ｒ＋Ｕ））　〕ならば、さらに同じ方向にオ
ンジレート振幅う。しかし、（（Ｌ’）＜（Ｌｏ’　−
（ｒ＋Ｕ））　）の条件が数回連続して成立すｎば、オ
ンジレート振幅を反転させる。Based on V, vK < 14 calculations and L' and (Lo' - (r+U
))). If I:(L')≧(
Lo' (r+U))], then the ondirate amplitude further increases in the same direction. However, ((L')<(Lo' −
(r+U))) If the condition (r+U)) is satisfied several times in succession, the onjirate amplitude is inverted.

し）次はまた。（ロ）で述べたオンジレート振幅と反対
方向でのＸ方向のオンジレート振幅が苓のタイばングを
検出し、以後０）、（ロ）で述べたシーケンスを繰返す
。) See you next time. The on-di-rate amplitude in the X direction in the opposite direction to the on-di rate amplitude described in (b) detects the tie-bang of the grass, and thereafter the sequences described in 0) and (b) are repeated.

０　このようにすｎば、γ、Ｕで設定さｎたノくラメー
タ条件に従い適当な大きさでオンジレートが繰返し行わ
ｎる。0 In this way, the ondirate is repeatedly performed with an appropriate size according to the parameter conditions set by γ and U.

０９　ところで、第９図は開先形状が不変の場合に、Ｕ
をＵｌ、　Ｕｚ　（、Ｕｓ　＜　０２　）とした場合を
示しているが、　（（Ｌｌ）＜（ＬＯ’−（γ＋Ｕ））
〕の条件を成立させるためには、Ｕｚの方がＵｌの場合
よりも大きくＸ方向にオンジレートさせなけオむばなら
ないことは第９図から自明である。09 By the way, Fig. 9 shows that when the groove shape remains unchanged, U
The case where Ul, Uz (, Us < 02) is shown, but ((Ll) <(LO'-(γ+U))
] It is obvious from FIG. 9 that in order to satisfy the condition, Uz must be turned in the X direction to a greater extent than Ul.

Ｐ口ち、ＩＪｔ−１４整することによって、Ｘ方向のオ
ンシレート幅Ｗ全制御できる。Ｕｌ＜Ｕ、ならばＷ５　
（ｗｓとなる。ここに、　Ｗ５はＵｌに対応するＸ方向
のオンシレート幅、Ｗ６はＵｚに対応するＸ方向のオン
シレート幅である。By adjusting P and IJt-14, the oscillation width W in the X direction can be fully controlled. If Ul<U, then W5
(ws. Here, W5 is the oscillation width in the X direction corresponding to Ul, and W6 is the oscillation width in the X direction corresponding to Uz.

オンジ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方向のオンシレート幅Ｗ２およびＷ４を制御
するものとし、ｗｙｍａｘおよび（ｗ２−Ｗｌ　）、　
（ｗ４−Ｗｌ　）は一定とする。ここにＷｙｍａｘ　は
Ｗｙの最大値である。In FIG. 7 and FIG. 8, the on-sill rate pattern is controlled by controlling the on-sill widths W2 and W4 in the X direction, and wymax and (w2-Wl),
(w4-Wl) is assumed to be constant. Here, Wymax is the maximum value of Wy.

に）第１θ図は、溶接途中で開先間隔が変化した時に、
Ｕ全一定にしておけば、Ｘ方向のオンシレート幅が適正
値に制御できることの説明図である。) Figure 1θ shows that when the groove spacing changes during welding,
FIG. 7 is an explanatory diagram showing that if U is kept constant, the oscillation width in the X direction can be controlled to an appropriate value.

（ロ）動作の原理は、前記し）〜ぐ→と同一であるが。(b) The principle of operation is the same as in the above.

第１０図の場合ＦｉＵを一定の値Ｕ３に設定したことで
ある。開先間隔が異なっている時に。In the case of FIG. 10, FiU is set to a constant value U3. When the groove spacing is different.

Ｕが一定であると、開先間隔が大きい場合（実線で示す
）のオンシレート幅Ｗ７は開先間隔が小さい場合（点線
で示す）のオンシレート幅Ｗ８よすも大きくなることは
第１０図から自明なことである。即ち、ＵＫｉ正な値を
選んでぼくと、開先間隔の変化によって自動的にＸ方向
のオンシレート幅Ｗが制御さ２する。It is obvious from FIG. 10 that when U is constant, the onsill width W7 when the groove interval is large (indicated by the solid line) is also larger than the onsill width W8 when the groove interval is small (indicated by the dotted line). That's true. That is, when a positive value of UKi is selected, the oscillation width W in the X direction is automatically controlled by changing the groove interval.

に）以上、第９図から開先間隔が不変の場合Ｘ方向のオ
ンシレート幅ＷはＵの設定値によって制御できること。(b) From the above, it can be seen from FIG. 9 that when the groove interval remains unchanged, the oscillation width W in the X direction can be controlled by the set value of U.

また、第１θ図に示した開先間隔が変化している時適正
なＵ（（設定す−ることによってＸ方向のオンシレート
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。In addition, when the groove spacing shown in Fig. 1θ changes, by setting the appropriate U ((), the oscillation width W in the explained.

（ロ）次に、第７図および第８図における（Ｌ１＝Ｌ　
−ｗｙ）の第３図に示したＸ方向オンシレートの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
。(b) Next, (L1=L
-wy) shown in FIG. 3, the average value Lm' of one cycle of the X-direction oscillation can be calculated as follows.

←）　したがって、設定器３１の設定値Ｌｄと上述役）
のＬｍ’とを比較して、もしＬｍ　’　＞　Ｌ’ならば
溶接ロボットのトーチ高さを制御する制御装置７へ（Ｌ
ｍ’　ｉ、ｄ）に比例する信号を出力しＬｍｌ　：　Ｌ
ｄ　になるまで溶接ロボットの各軸２゜３．４，５，６
を制御する。逆にＬｍＩ　（Ｌｄならば、前述と同様に
しい、Ｉ　冨ｔ、ｃｔ　になるまで溶接ロボットの各軸
２，３．４，５，６を制御する。←) Therefore, the setting value Ld of the setting device 31 and the above-mentioned combination)
If Lm'>L', the control device 7 that controls the torch height of the welding robot (L
m' i, d) outputs a signal proportional to Lml: L
Each axis of the welding robot 2゜3.4, 5, 6 until d.
control. Conversely, if LmI (Ld), each axis 2, 3.4, 5, and 6 of the welding robot is controlled until I reaches I, as described above.

０　前述■、＠によってＬｍｌ　ｅＩ・ｄの値に常に保
持することができる。0 It is possible to always hold the value of Lml eI・d using ■ and @ mentioned above.

（２）　また、第７図および第８図における（Ｌｌ（＝
Ｌ　−Ｗｙ　）　）の第３図に示したオンシレートパタ
であるが、△ＤＮＯの時は、オンシレート中心軸と被溶
接物１６で形成さ几る開先の中心軸が不一致でちること
を示している。即ち。(2) Also, (Ll(=
The oncillate pattern shown in Fig. 3 of L-Wy)) shows that when △DNO, the oncillate central axis and the central axis of the groove formed by the workpiece 16 do not match and break. ing. That is.

△Ｄ）０であｎば、メ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ならばオンシレート
中心軸は開先の中心軸よりも左側に存在している。If △D) is 0, then the messylate central axis exists to the right of the central axis of the groove, and conversely, if △D (0), the onsylate central axis exists to the left of the central axis of the groove. .

（ロ）　従ってΔＤ）Ｑならば溶接ロボットの溶接線倣
いを制鶴する制御装置７へΔＤに比例する信号を出力し
、△Ｄ＝ＯＫなるまで浴接ロボットの各軸２，３，４，
５．６’に制御する。(b) Therefore, if ΔD)Q, a signal proportional to ΔD is output to the control device 7 that controls the welding robot to follow the welding line, and each axis 2, 3, 4 of the welding robot is rotated until ΔD=OK.
Control to 5.6'.

逆に、ΔＤ（０ならば前述と同様にΔＤ＝０になるまで
溶接ロボットの各軸２，３，４゜５．６１１ｒ、制御す
る。Conversely, if ΔD (0), each axis of the welding robot 2, 3, 4°5.611r is controlled until ΔD=0, as described above.

（至）上記に）、（ロ）によって、オンシレート中心位
置を常に開先の中心位置に保持することができる。By (to) above) and (b), it is possible to always maintain the onsylate center position at the center position of the groove.

（ハ）以上で、本実施例によｎば開先間隔が変動した場
合に、オンシレート幅がそれに適応することまた。トー
チｌ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ｎても七ｎ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）。(c) As described above, according to the present embodiment, when the groove interval changes, the onsill rate width can be adapted to it. To be able to always maintain a torch height L at a set value Ld even if the distance between a torch I and a workpiece 16 to be welded changes. Furthermore, although it has been mentioned that even if the welding line is not in the set position, it can be automatically followed up to 7n, but when the groove interval changes, the wire feeding speed V is constant (usually in this state).

かつ溶接速度Ｓが一定であ扛ばビード高でが変化する。Moreover, if the welding speed S is constant, the bead height changes.

（支）従って、第９図、および第１０図に示すようにデ
ィジタル電算機３８はオンシレート幅ＷＳ　、　Ｗ６　
、　Ｖｌ’７　、　Ｗｙ　を演算することができるので
。(Support) Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, the digital computer 38 has on-sill rate widths WS and W6.
, Vl'7, and Wy can be calculated.

オンシレート幅Ｗの変化をフィートノ（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。The moving speed of the torch 1 is controlled by adjusting the change in the oscillation width W so that the bead height becomes uniform.

０　以上述べた操作鉱すべて電算機３８の７°ロダラム
で制御するものとする。0 All of the operations described above shall be controlled by the 7° Rodarum of the computer 38.

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
庇ば、開先間隔の変動に対して自動的にオンシレート幅
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、溶接ロボットの信頼
性全向上させることができる。As specifically explained above in conjunction with the embodiments, according to the present invention, it is possible to automatically adapt the onsill width to variations in the groove spacing and automatically follow the weld line, thereby eliminating defects. It is possible to realize welding without any problems, and the reliability of the welding robot can be completely improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係るアーク溶接ロポツ）１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
機構を示すブロック図、第３図はオンシレートパターン
とテラツー被溶接物間距離り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■−■断
面における開先内でオンシレートした時のオンシレート
幅Ｗに対するテップ−被溶接物間距離りの変化パターン
を示す説明図、第６図は第４図の■−■断面における開
先内でオンシレートした時のオンシレート幅Ｗに対する
テップ−被溶接物間距離りの変化パターンを示す説明図
。 第７図および第８図は２次元にオンシレートした時に、
板厚方向のオンシレート高さＷｙｆ加味したテップ−被
溶接物間距離りとオンシレート幅Ｗの関係を示す説明図
、第９図および第１Ｏ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ｔｌ明図である。 図　面　中。 ｌ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れ電圧値検出器。 ２５は回転量検出器。 ３１はテップ−液浴接物間距離設定器。 ３８はディジクル電算機。 ４５は溶接条件設定器である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復代理人 弁耶士光石士部 （他１名）Fig. 1 is a block diagram showing the arc welding robot (1) according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the welding circuit and arithmetic processing mechanism of the embodiment according to the present invention, and Fig. 3 is an oncillate pattern and a Teratwo welded object. Characteristic diagram showing the relationship between object distances, 4th
The figure is a perspective view showing the workpiece, and Fig. 5 is an explanatory diagram showing the change pattern of the distance between the tip and the workpiece with respect to the onsillation width W when onsillation is performed within the groove in the ■-■ cross section of Fig. 4. , FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change pattern of the distance between the tip and the welded object with respect to the onsillation width W when onsillation is performed within the groove in the section ■-■ of FIG. 4. Figures 7 and 8 show that when oscillated in two dimensions,
An explanatory diagram showing the relationship between the tip-to-weld distance and the oncillate width W, taking into account the oncillate height Wyf in the plate thickness direction. It is a clear diagram showing the relationship with the figure. Inside the drawing. l is a welding torch. 2 is the bead tilt axis. 3 is the wrist rotation axis. 4.5.6 is the movement axis. 7 is a control device. 8 is an electric drive device. 9 is an arc welding machine. 13 is a wire. 16 is the object to be welded. 23 is a welding current detector. 24 voltage value detector. 25 is a rotation amount detector. 31 is a tip-to-liquid bath distance setting device. 38 is a digital computer. 45 is a welding condition setting device. Patent Applicant: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sub-Agent, Benya Attorney Shibu Mitsuishi (and 1 other person)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 任意のトーチ姿勢をとりながら任意の三次元空間に移動
さ九る浴接トーチをオンシレートさせながら、消耗電極
（ワイヤ）を使用してアーク溶接を行うアーク溶接ロボ
ットにおいて、溶接電流（Ｉａ、：平均電流、Ｉｅ：実
効電流）、ワイヤ送絽速度（ｖ）及びチップと被溶接物
との間の電圧（Ｖ）’！ｒ検出する検出手段と、上記溶
接電流（Ｉａ、ｌｅ）、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
長さくＬＥ）とアーク長（ＬＡ）との和（ＬＥ　＋　Ｌ
Ａ　）をめる鼠算手段と、溶接トーチのオンシレートに
よる上記（ＬＥ＋ＬＡ）の変化パターンから上記溶接ト
ーチのオンシレート中心位俗と被溶接材で構成されるＷ
手の中心位置との偏差および開先面全認知し、上記オン
シレート中心位置と継手の中心位置との相対放置が設定
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ンシレート幅を自動内積する
と共に溶接速度（Ｓ）を制御して開先間隔が変化しても
常に一定のピード高さが得られるようにする制御装貿と
と備えたことを特徴とするアーク溶接ロボット。In an arc welding robot that performs arc welding using a consumable electrode (wire) while moving a torch in an arbitrary three-dimensional space while taking an arbitrary torch posture, an arc welding robot performs arc welding using a consumable electrode (wire). current, Ie: effective current), wire feeding speed (v), and voltage (V) between the tip and the workpiece to be welded'! r, a detection means for detecting the welding current (Ia, le), the wire feeding speed (V), and the voltage (V) to calculate the sum of the wire protrusion length (LE) and the arc length (LA). (LE + L
A) From the above change pattern of (LE+LA) due to the onsillation rate of the welding torch and the calculation means for determining A), W consisting of the onsillation center position of the welding torch and the material to be welded
The deviation from the center position of the hand and the groove surface are fully recognized, and the welding torch is always positioned in the groove width direction and the groove width so that the relative position between the onsillate center position and the joint center position is as set. The arc point automatically follows the welding line by two-dimensional control in the direction perpendicular to the welding line, and the welding speed (S) is also controlled while automatically integrating the onsill width according to changes in the groove spacing. An arc welding robot characterized by being equipped with a control system that allows constant speed height to be obtained even if the groove spacing changes.