JPS61199578A

JPS61199578A - ア−ク溶接ロボツトにおける溶接監視装置

Info

Publication number: JPS61199578A
Application number: JP3952485A
Authority: JP
Inventors: Kouzou Kouno; 河野　紅三; Masakatsu Sawada; 澤田　正勝
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1985-02-27
Filing date: 1985-02-27
Publication date: 1986-09-04

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】弦酉分量本発明は、ティーチングプレイバック式のアーク溶接ロ
ボットにおける溶接監視装置に関し、詳しくは溶接状態
の適否を判断する溶接監視装置に関する。

ｌ米掠開ＣＯ２溶接、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接等の消耗電極式ア
ーク溶接は、従来、半自動により行なわれてきたが、最
近は生産性の向上等から７−り溶接ロボットにより行な
うことが多くなってきている。このアーク溶接ロボット
の一般的なシステムと溶接回路の概略を第４図に示す。

なお、この図では、治具、治具制御盤、シールドガス等
は省略しである。溶接トーチ３１はロボット３２の手首
部３２ａに装着されていて、ロボット３２の作動により
トーチ３１が溶接箇所に来ると、ロボット制御盤３４か
ら溶接電源装置３５に溶接開始の信号が送られ、ワイヤ
３６がワイヤ供給ローラ３７によりトーチ３１に送給さ
れると共に、ワイヤ３６と被溶接物（母材）３８との藺
にアークが発生し、溶接回路に直流電流が流れて溶接が
行なわれる６図中、３９．４０は夫々正極側及び負極側
の溶接ケーブル、４１．４２は夫々電流計及び電圧計、
４３は溶接指令用ケーブル、４４はロボット制御用ケー
ブルである。上記アーク溶接ロボットでは、１回の動作
サイクル内でいくつかの溶接箇所が連続して溶接される
ことが一般的である。これには、一つの被溶接物内にい
くつかの異なる溶接箇所がある場合とか、被溶接物がい
くつかあって溶接箇所が多数になる場合などがある。そ
して、各溶接箇所の溶接条件は同一でないことが多い。

そこで、これらの各溶接箇所ごとに品質の安定した溶接
を行うために、種々の溶接条件について考察した。すな
わち、一般にアーク溶接では、特に溶接電流、溶接電圧
、溶接速度などの溶接条件によって溶接部の品質が大き
く影響され、これらの条件に上り溶接状態の適否を判断
している。従って、ティーチングプレイバック式のアー
ク溶接ロボットでは各溶接箇所ごとにそれぞれ適正な条
件値が出力されるよう、予め出力に対応する指令値が与
えられている。上記溶接条件のうち、溶接速度は適正値
に一度設定するとロボット自身の動作速度によって決ま
るため、その変化はない。よって、溶接電流と溶接電圧
が、トーチ３１の先端と被溶接物３８との１ｌｉｌｌｌ
ｉによっであるいはその他の原因によってしばしば変動
し、その変動が大きいときには脚長不足、溶落ち等の溶
接欠陥を生じることがある。

このため、溶接時の電流及び電圧を溶接電源装置３５の
電流計４１及び電圧計４２で作業者が肉眼で読み取って
、それぞれ適正範囲内にあるか否かを判定することによ
り、溶接状態の適否を判断していた。

明の　　すべ軽　　σ しかしながら、ロボットの溶接では、いくつかの溶接箇
所を連続して溶接するので、溶接電流・電圧は逐次変化
し、読み一す誤差が生じ易く、特に溶接時間が短い箇所
の値は誤差が大となっていた。

また、例え、値を読み取って記録したとしても、溶接箇
所が多数になると、各溶接箇所の測定値がそれぞれ適正
範囲に入っているか否かの判定を即時に行なうことは困
難であった。

このため、溶接ロボット作業者は゛、溶接状態を正確に
監視することができず、また溶接中に溶接条件のコント
ロールもできないので、溶接終了後、全溶接部について
溶接の良否を検査しなければならず、これに大巾な時間
を費しているのが実情であった。

したがって、本発明の目的はアーク溶接回路の電流及び
電圧の測定及びその測定値が適正範囲内に入っているか
否かの判断を自動的に行なうことのできるアーク溶接ロ
ボット用溶接監視装置を提１４Ｆ−？Ｌ′シＬ＋九λ ３里り逍虞上記目的を達成するために、本発明は、溶接箇所毎に、
溶接ロボット作業者が溶接電流・電圧の測定と、及びこ
れらの測定値について適正範囲内に入っているか否かの
判断を行なわずに、単に溶接状態の異常の有無のみを判
断しうるように構成した。すなわち、各溶接箇所毎に所
定時間間隔で所定時＠Ｊ溶接電流及び＊接電圧を夫々測
定する溶接電流測定回路及び溶接電圧側定回路島該各測
定回路により測定された測定値の算術平均値を夫々算出
する各演算回路と、該各演算回路により算出された算術
平均値を夫々予め設定された上限値及び下限値と比較判
別する各比較判別回路と、該各比較判別回路で比較判別
して、上記中なくともいずれかの比較判別回路において
算術平均値が上限値と下限値の範囲を越えたとき、溶接
状態の異常を示す異常警報装置とを備えるように構成し
た。

又皿ｐ詐Ｊ二効盟上記構成によれば、連続的に複数箇所の溶接な行なうテ
ィーチングプレイバック式のアーク溶接ロボットによる
溶接作業ｉに、上記各測定回路でアーク溶接回路の溶接
電流及び溶接電圧を測定し、各測定値を各演算回路で演
算して算術平均値を算出し、この各算術平均値が各上下
限値の範囲内に含まれるか否かを各比較判別回路で判断
して、溶接電流又は溶接電圧のいずれが又は両方の比較
判別回路において、上記Ｗ、術平均値が上限値と下限値
の範囲を越えたとき異常警報装置で溶接状態の異常を作
業者に知らせるので、作業者は肉眼で電流計及び電圧計
の値を読み取って夫々適正範囲内に入っているが否かの
判断を行なう必要がなく、単に異常警報装置で異常が示
されているが否かを判断するだけでよく、溶接欠陥の発
生の有無あるいは欠陥発生箇所が明確となり、溶接状態
の適否判断時間が大巾に短縮できる。また、溶接電流・
電圧の測定値を一旦平均化したのち、上下限値と比較す
るので、溶接電流・電圧が瞬間的に変動しても、また溶
接時間の短い箇所においても確実に溶接状態の適否判断
が行なえる。さらに、各溶接箇所毎に上下限設定回路に
上下限値を予め設定することがでト、これらの上下限値
と溶接電流・電圧の平均値との比較を各比較判別回路で
行なうことができ、ロボット溶接に十分に適用できる。

すなわち、従来の溶接監視装置は、上下限値が溶接電流
・電圧について各−条件しか設定で外ないこと、あるい
は測定する溶接電流・電圧の平均化処理ができないこと
等から溶接箇所がいくつかあって、各溶接箇所の溶接条
件が異なることの多いロボット溶接の場合には適用する
ことができなかったのである。

実施例以下に、本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図に本実施例に係る溶接監視装置のブロック図を示
す。図中、１は溶接電源であって、正極側の出力端子を
溶接トーチのワイヤに接続する一方、負極側の端子を分
流器２を鐵して被溶接物に接続する。該分流器２には、
溶接電流入力回路４を接続して、測定回路６によりアー
ク溶接回路の溶接電流を測定する。上記溶接電源１の出
力端子間には、溶接電圧入力回路３を接続して、測定回
路５によりアーク溶接回路の溶接電圧を測定する。

上記両測定回路５．６には、所定時に所定時間だけ測定
を夫々性なうための測定信号を入力する測定条件設定回
路７を接続する。該回路７は、溶接開始時は各入力回路
３．４への入力が不安定なので、入力と同時には測定を
行なわずに、一定時間（エスケープタイム）後から各測
定を開始し、予め設定した測定間隔（サンプリング周期
）で予め設定した測定時間内でのみ行なうように測定信
号を各測定回路５．６に入力する。上記エスケープタイ
ム（例えば０．５秒）、測定間隔（例えば０．１秒）及
び測定時間は、各溶接箇所ごとに前もって上記条件設定
回路７に夫々設定する上記溶接電流入力回路４と測定回
路６と測定条件設定回路７とで電流測定装置１６を構成
し、上記溶接電圧入力回路３と測定回路５と測定条件設
定回路７とで電圧測定装置１５を構成する。上記測定回
路５，６には）宙ｆｆ硼誌ｇ、９ｈｔキ々培鎧されて、
　　Ｒｆｆｌｌｌ’ｉｆイ１打のγ肚を測定回数で除し
て算術平均を出す演算を行なう。各演算回路８，９には
比較判別回路１０．１１が接続され、上下限設定回路１
２．１３で予め定められた上限値及び下限値と上記測定
値すなわち算術平均値を比較判別する。この比較判別回
路１０゜１１には異常を示す異常警報装置１４が接続さ
れ、上記測定値が上下限値範囲を越えたときに、ランプ
、ブザー等で表示又はプリンタ等に記録したり、該表示
及び記録を行うことによって、溶接ロボット作業者に溶
接条件の変動による異常すなわち溶接欠陥のある箇所を
知らせる。

なお、上記の電流・電圧の入力から異常表示よでは、各
溶接箇所ごとに順次行なうものであり、演算処理と比較
判別までは、次の溶接箇所の溶接開始の入力信号がある
までに終了している。また、ロボット動作１サイクルで
溶接ｎケ所目の測定が終了すると自動的に溶接１ケ所目
に戻る回路となっている。

第２図にアーク溶接ロボットで溶接を行なう場合のロボ
ット動作１サイクルのタイムチャートを示す。この図で
Ｅｎ（Ｖ）、Ｉｎ（Ａ）はそれぞれ溶接ｎケ所目の溶接
電圧、溶接電流を示す記号であり、ｔｎ　（秒）はアー
クタイムである。

第３図は、溶接時間、アークタイム、エスケープタイム
及び測定時間の関係を示したものである。

溶接開始時（アーク発生時）は、溶接電圧、溶接電流が
不安定なため、測定を行なわないエスケープタイムを備
えているが、溶接終了時（アーク終了時）も同様に不安
定であるため、該終了時のところでも測定しないよう測
定時間を決める。

従って、エスケープタイムと測定時開の和は、溶接時間
（溶接指令ＯＮ状態の時間）より短くなる。

溶接時間は、溶接開始点と終了点間のロボットの動作時
間に、ホットスタート時間（溶接開始点）やクレータ処
理時間（終了点）がある場合にはこれらの時間を加えた
ものであり、各時間はロボット制御盤の表示から容易に
知ることができる。

なお、測定は、上記のように溶接電圧の発生を検出して
開始させることの他に、ロボット制御盤等の外部出力接
点から溶接ＯＮの信号を検出して開始させることもでき
る。

上記構成によれば、連続的に複数箇所の溶接を行なうテ
ィーチングプレイバック式の７−り溶接ロボットによる
溶接作業時に、溶接電圧の発生等により溶接が開始され
たことを検出し、エスケープタイム後、測定条件設定回
路７からの信号の入力で予め設定したサンプリング周期
毎に設定時間内でアーク溶接回路の電流・電圧を各入力
回路・３゜４を経て各測定回路５．６で測定し、演算回
路８゜９でそれぞれ測定値の算術平均値を算出して、予
め設定した各上下限値とこの各平均値とを比較判別回路
１０．１１で比較判別し、上下限値の範囲内に上記平均
値が含まれれば溶接条件即ち溶接状態が良好であること
を意味し、異常警報装置１４に異常であることの出力信
号を入力しないようにするかもしくは該装置１４により
正常であることを表示又は印字記録する一方、上記平均
値が上下限値の範囲を越えれば溶接条件即ち溶接状態が
異常であることを意味し、異常であることを示す信号を
異常警報装置１４に入力し、ランプ、ブザー等で表示し
又はプリンタ等で記録する。

上記実施例によれば、いくつかの溶接箇所を連続して溶
接するときでも、各溶接箇所毎に、測定回路５，６によ
り連続して自動的に溶接電流・電圧を測定でき、かつ各
測定値の算術平均値を求めてこの平均値が予め定められ
た上限値と下限値の範囲内に入っているか否かを比較判
別して、該結果を表示もしくは記録又はその両動作をす
るので、溶接電流・電圧が瞬間的に変動しても、また溶
接時間の短い箇所においても確実に電流・電圧の平均値
が検出でき、溶接状態の適否即ち溶接欠陥の発生の有無
あるいは欠陥の発生している箇所が明確となり、検出時
間の大巾な短縮ができるとともに、溶接欠陥品を次の工
程へ流したり、製品として市場に出したりしてしまうこ
とが防止できる。

また、従来の溶接監視装置は、上下限値が一条件しか設
定できないこと、あるいは、測定する溶接電流・電圧の
平均化処理ができないこと等から溶接箇所がいくつがあ
って、それらの溶接条件が異なることの多いロボット溶
接の場合には適用することができなかった。しかしなが
ら、上記実施例によれば、各溶接箇所毎に上下限値設定
回路１２゜１３で上下限値を予め設定することができ、
かつ溶接電流・電圧の平均化処理を各演算回路９，８で
行なうことができ、ロボット溶接に十分に適用できる。

さらに、溶接ロボットでは、入力されている指令により
、繰り返しの溶接を行なうだけなので、良好な溶接品を
得るためには、各溶接箇所ごとに適切な溶接電流・電圧
が出力するよう溶接前に最適な指令値を与えておかなけ
ればならない。このためには、前もって指令値と溶接電
流あるいは電圧との関係を把握しておいたり、または入
力した指令値に対して目標とする電流、電圧が出力して
いるかどうかを確認する必要がある。このような場合に
も、本実施例に係る溶接監視装置を使用すれば、最適な
指令値及び溶接条件を正確、容易に把握でき設定できる
。

なお、この装置を構成する機器、部品等については既存
のものでよく、この装置のために特に限定したものを必
要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶接監視装置のブロック図、第２
図は上記装置の溶接タイムチャート、第３図は溶接時間
、エスケープタイム及び測定時間の関係を示す図、第４
図は従来の一般的な溶接ロボットシステム及び溶接回路
の概略図である。１・・・溶接電源、　　３・・・溶接電圧入力回路、４
・・・溶接電流入力回路、　　５，６・・・測定回路、
７・・・測定条件設定回路、　　８．９・・・演算回路
、１０．１１・・・比較判別回路、　　１２．１３・・
・上下限値設定回路、　１４・・・異常警報装置、１５
．１６・・・測定装置。特許出願人　株式会社東海理化電機製作所代理人　弁理
士　青　山　　葆　　ばか２名昭和６０年　５月２４日昭和６０年特許願第　　０３９５２４　　　号２、発明
の名称アーク溶接ロボットにおける溶接監視装置３、補正をす
る者事件との関係　特許出願人住所愛知県丹羽郡大口町大字豊田宇野田ＩＩ地４、代理
人住所　大阪府大阪市東区本町２−１０　本町ビル内５、
補正命令の日付：自発明細書：「発明の詳細な説明」、「図面で！べ固ＥｑＱ
）６、補正の対象欄。図面。７、補正の内容Ａ、明細書中、次の箇所を訂正します。（１）第７頁第１７行目、［一旦と□あるを、「一旦」と訂正します。（２）第８頁第１７行目、「溶接トーチのワイヤ」とあるを、「溶接トーチ」と訂正します。（３）第８頁第１９行目、第９頁第１５行目から１６６
行目かけて、「溶接電流入力回路４」とあるを、「溶接電流入力回路３」と訂正します。（４）第８頁第２０行目、第９頁第１６行目、「測定回
路６」とあるを、「測定回路５」と訂正します。（５）第９頁第２行目、第１７行目から１８８行目かけ
て、［溶接電圧入力回路３」とあるを、「溶接電圧入力回路４」と訂正しまず。（６）第９頁第２行目から３行目にかけて、及び第１８
行目、「測定回路５」とあるを、「測定回路６」と訂正します。（７）第９頁第１５行目、「設定する上記」とあるを、「設定する。上記」と訂正します。（８）第９頁第１６行目から１７７行目かけて、「電流
測定装置１６」とあるを、「電流測定装置１５Ｊと訂正します。（９）第９頁第１８行目から１９９行目かけて、［電圧
測定装置１５Ｊとあるを、［電圧測定装置１６Ｊと訂正します。（１０）第１４頁第４行目、「各演算回路９．８」とあるを、「各演算回路８，９」と訂正します。（１１）第１５頁第８行目から９行目にかけて、［３・
・・溶接電圧入力回路、４・・・溶接電流入力回路」とあるを、［３・・・溶接
電流入力回路、４・・・溶接電圧入力回路」と訂正します。８３図面中、第１図と第４図を別紙の通りに訂正します
。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）連続的に複数箇所の溶接を行なうティーチングプ
レイバック式のアーク溶接ロボットによる溶接作業時に
、アーク溶接回路の溶接電流及び溶接電圧を測定し、各
測定値が予め設定された範囲内にあるか否かを判定して
溶接状態の適否を判断するアーク溶接ロボットにおける
溶接監視装置において、溶接箇所毎に所定時間間隔で所定時限、溶接電流及び溶
接電圧を夫々測定する溶接電流測定回路及び溶接電圧側
定回路と、上記各測定回路により測定された測定値の算術平均値を
夫々算出する各演算回路と、上記各演算回路により算出された算術平均値を夫々予め
設定された上限値及び下限値と比較判別する各比較判別
回路と、上記各比較判別回路で比較判別して、上記少なくともい
ずれかの比較判別回路において各算術平均値が上限値と
下限値の範囲を越えたとき、溶接状態の異常を示す異常
警報装置とを備えていることを特徴とするアーク溶接ロ
ボットにおける溶接監視装置。