JPS6233068A

JPS6233068A - 溶接ロボットの制御装置における溶接電流溶接電圧の制御方法

Info

Publication number: JPS6233068A
Application number: JP17020185A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kobayashi; 武夫小林
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1987-02-13
Also published as: JPH0587356B2

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】（産業上の利用分野）この発明は、溶接ロボットの制御装置における溶接電流
・溶接電圧の制御方式の改良に関する。

（従来の技術とその問題点）溶接ロボットを用いてワークの溶接作業を行なう場合に
は、ワークの種類や姿勢・開先形状などに応じて溶接電
流と溶接電圧とを適宜選択する必要がある。このため溶
接ロボットの制御装置は、通常、これらの溶接電流・溶
接電圧を選択することができるように構成されている。

このような制御装置の一般的構成を第７図に示す。同図
において、この制御装置１は、溶接機（溶接電源装置）
５と溶接ロボットのサーボ系（図示せず）とをあわせて
制御するためのマイクロコンピュータ３を有している。

このマイクロコンピュータ３は、後述する態様で遠隔操
作盤２から人力された溶接条件にしたがって、溶接電圧
指令信号ＳＶと溶接電流指令信号Ｓ１とを出力するが、
これらはＤ／Ａコンバータ４ａ、４ｂにおいてそれぞれ
Ｄ／Ａ変換されたあと、溶接機５に与えられる。

そして、この溶接機５は、これらの指令値に応じた電力
をトーチ６とワークＷとに供給して、溶接電圧Ｖおよび
溶接電流Ｉを与えるようになっている。

この第７図のような構成において、キーボード２から溶
接電流・溶接電圧を指定する方式として、次の２つの方
式がある。その１つは、所望の溶接電流■と溶接電圧■
との適当な組合せをあらかじめ数種類〜数十種類準備し
、それぞれに応じた溶接電流指令（ｉａｓ、と溶接電圧
指令値Ｓｖとの組をメニューナンバーで指定する方式で
ある。

そして、このメニューを作成するにあたっては、第８図
に示すような、■溶接Ｎ流指令値Ｓ■と溶接電流Ｉとの
対応関係と、■溶接電圧指令値Ｓ。

と溶接電圧■との対応関係を、それぞれ表現する特性デ
ータ（特性曲線）をあらかじめ求めておく必要がある。

ところが、この方式では、指令値Ｓ１．Ｓ、を選択する
わけであるから、実際の溶接電流Ｉと溶接電圧■とを直
接指定することはできず、ＣＡＤやＣＡＭを適用した数
値制御ロボットにおいて利用することができないほか、
メニュー数が限られているために、必ずしも最適な溶接
条件を指定できるとは限らないという問題がある。

一方、第２の方式では、第７図のマイクロコンピュータ
３内に、第８図の第２象限および第４象限の特性データ
をＲＯＭ化して設けておき、溶接電流■と溶接電圧Ｖと
をキーボード２から直接指定させている。そして、指定
された溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖとに対応する溶接電流指
令値Ｓ１と溶接電圧指令値ＳＶとを、上記ＲＯＭ内の特
性データから求めて、溶接機５へと出力する。したがっ
て、この場合は、ＲＯＭによる「実際値→指令値」の葎
論的変換と、現実の溶接機５における「指令値→実際値
」の変換とを組合わせることによって、制御を行なうこ
とになる。

ところが、周知のように、実際の溶接電流Ｉや溶接電圧
Ｖは、制御装置からの指令値のみに′よって一義的に決
まるものではなく、溶接機自体の特性のほか、溶接時の
ワークおよびトーチの姿勢やワイヤエクステンションそ
の他のファクタによって変化してしまう。このため、実
際の溶接特性は作業対象・作業環境ごとに異なったもの
となり、上記第２の方式では、特性が変わるごとにＲＯ
Ｍを交換しなければならないという問題がある。

（発明の目的）この発明は、上述の問題点の克服を意図しており、溶接
電流と溶接電圧とを直接指定させて操作制を高めるとと
もに、溶接特性の変化に対して正確かつ迅速に対応でき
る溶接ロボットの制御装置を提供することを目的とする
。

（目的を達成するための手段）上述の目的を達成するため、この発明にかかる溶接ロボ
ットの制御装置では、溶接電流および溶接電圧を検出しつつ溶接ロボットに溶
接を行”なわせることによって、制御装置から溶接機へ
与える溶接電流指令値および溶接電圧指令値と、実際の
溶接電流および溶接電圧とのそれぞれの対応関係を表現
する特性データを作成する特性データ作成手段を設け、特性データを所望の時期に随時作成して記憶手段中に記
憶させておくとともに、溶接作業を行なう際に、指定さ
れた溶接電流および溶接電圧に対応する溶接電流指令値
および溶接電圧指令値を記憶手段中の特性データから求
めて溶接機へと出力させている。

（実施例）実施例の全体的構成第１図はこの発明の一実施例である溶接ロボットの制御
装置のブロック図である。同図において・この制御装置
１０は、ＣＰＵ１２とメモリ１３とを含むマイクロコン
ピュータ１１を有しており、このメモリ１３には、後述
する特性データを読み書き自在に記憶するＲＡＭ１４が
含まれている。

また、このマイクロコンピュータ１１のパスラインＢＬ
には、入出力のための遠隔操作盤１５が接続されている
。そして、この遠隔操作盤１５には、マニュアルモード
、オートモード、特性データ作成モード等のモード切換
を行なうためのモード切換スイッチＳＭや、トーチ６を
手動で移動させるためのマニュアル操作スナップスイッ
チ群ＳＷなどが設けられているほか、データの取込みや
動作の開始などを指示するためのスタートスイッチＳＴ
Ａ、種々の数値入力のためのテンキー１６、それにＬＥ
Ｄディスプレイ１７などが設けられている。

また、上記パスラインＢＬには、溶接ロボットの機械的
動力ＭやエンコーダＥを含むロボットサーボ系１８が接
続されており、マイクロコンピュータ１１は、これに対
して駆動指令出力Ｓ８を与えるとともに、これからのエ
ンコード信号ＳＥを取込むようになっている。なお、こ
のサーボ系１８など溶接ロボット機構的構成は、従来の
溶接ロボットの構成を利用できるため、詳細な説明は省
略する。

一方、マイクロコンピュータ１１からの溶接電圧指令信
号Ｓｖと溶接電圧指令値＠Ｓ１とは、それぞれＤ／Ａコ
ンバータ４ａ、４ｂによってアナログ信号へと変換され
た後、溶接機５に与えられる。これらの入力信号に応じ
て溶接機５から供給される溶接電力ＰＷは、電流センサ
１９を介して消耗電極２０に与えられる。この消耗電極
２０は、スプール２１に巻取られているとともに、その
一端がトーチ６に伸びており、図示しない送りローラに
よって繰り出し可能とされている。

また、実際の溶接時における溶接電圧■と溶接電流Ｉと
は、消耗電極２０側とワークＷ側との間に介挿された電
圧センサ２２と上記電流センサ１９とによってそれぞれ
検出され、電圧計２３および電流計２４に表示されると
ともに、Ａ／Ｄコンバータ２５ａ、２５ｂによってＡ／
Ｄ変換されテ、マイクロコンピュータ１１内に取込まれ
るようになっている。

次に、この制御装置の動作のうち、特性データの作成と
記憶とを第２図を参照しつつ説明する。

この動作は、所望の時期たとえば１日の溶接作業の開始
前や、作業対像・作業環境が変わったときに随時性なう
ものである。

まず、第１図のモード切換スイッチＳＭを操作して特性
データ作成モードとした後、ステップＳ１において、溶
接電流！および溶接電圧Ｖのそれぞれについて、ひとつ
ずつの値を目標値としてテンキー１６から入力する。こ
れらの目標値の選択基準については後述する。

次のステップＳ２においては、ＣＰＬＪ１２がメモリ１
３中にあらかじめストアされている基準特性曲線データ
を検索して、入力された溶接電流値Ｉおよび溶接電圧Ｖ
にそれぞれ対応する溶接電流指令値Ｓ１および溶接電圧
指令値Ｓｖを求め、これらを溶接機５へ出力することに
よって溶接を行なう。この「基準特性曲線」データとは
、あらかじめテストピースなどを用いて作成しておいた
特性データであり、その例を第３図中にＣ０で示す。

つまり、上記ステップＳ２においては、入力された溶接
電流値がＩＡであるときに、この基準特性曲線Ｃ６によ
って溶接電流指令値ＳＡを求め、この指令値ＳＡを溶接
機５に出力するわけである。

なお、この第３図には溶接電流■についてのみを示して
あり、溶接電圧Ｖについては図示していないが、溶接電
圧Ｖについても同様の取扱いを行なう。また、以下にお
いても電流を中心に説明するが、電圧についても同様の
処理がなされるものと理解されたい。

ステップＳ３では、第１図の電流センサ１９および電圧
センサ２２からの検出値をＣＰＵ１２が取込み、溶接電
流■および溶接電圧Ｖがそれぞれ目標値に一致するよう
に、指令ｍｓ、、ｓｖを変化させる。

すなわち、第３図の基準特性曲線Ｃ８はあらかしめ準備
されている固定データであって、溶接条件が変わった場
合には、これに基いて求められる指令値Ｓ１．Ｓｖを出
力しても、実際には溶接電流・溶接電圧の目Ｎ１１ｉが
そのまま得られるわけではないため、目標値を現実に得
るための指令値の補正を行なうわけである。たとえば、
第３図の目標値■、に対して指令ｌ１１［ＳＡを出力し
たが、実際の特性曲線はＣ１であって、溶接電流■とし
て電流■Ｂが検出されたときには、指令値をＳＡからＳ
８へと補正することによって、目標値ＩＡを実現するの
である。

このようにして目標値に対応する状態が実現されると、
次のステップＳ４において、このときの指令値Ｓ、Ｓ、
等をＣＰＵ１２が取込み、ＲＡ■ Ｍ１４内の対応する領域にストアする。なお、異なる条
件下についての複数種類の特性データを求める場合のス
トア領域の選定については後述する。

次のステップＳ５では、すべての目標値が入力済である
かを判断し、未入力の場合はステップＳ１へと戻って同
様の動作を繰返す。すなわち、特性曲線を求めるには、
信組かの目標値を順次入力して、それらについての（補
正された）指令値を求めておく必要があるが、この実施
例ではその個数を１０組とし、たとえば後に説明する第
５図のように、目標値Ｉ　　、Ｉ　　、・・・、１１ｏ
を順次入力させる。そして、これらに対応する指令値Ｓ
１゜Ｓ２．・・・、Ｓ１０を求めてストアするのである
。

この目標値の定め方は特に限定するものではないが、特
性曲線は、第３図または前述した第８図に示すように、
中央部ではほぼ直線であり、端部では曲率が大きくなっ
ていることが多いため、中央部で疎に、端部で密に、そ
れぞれ設定しておくことが望ましい。

第３図に戻って、すべての目標値についてのデータの取
込みが完了すると、ステップＳ５に移り、取込まれたデ
ータを基礎にして、溶接電流Ｉおよび溶接電圧■と、そ
れぞれの補正指令値との間の対応関係に基く新たな特性
曲線データを作成して、ＲＡＭ１４内の対応する領域に
ストアし、特性データ作成・記憶処理を完了する。

もつとも、特性データの計測にあたっては、このような
方法に限らず、たとえば第４図に示すように、目標値Ｉ
Ａに対して基準特性曲線による指令値がＳＡであり、現
実にこの指令値ＳＡを与えた場合に溶接電流としてＩＢ
が検出されたときに、ＩＡを■、に補正して、このＩ、
の値を補正電流値としてストアしておいてもよい。

１２１１１１１％ところで、この実施例では、目標値として１０組の値を
用いているだけであるから、そのままのデータのみでは
、すべての溶接電流値■、溶接電圧値Ｖについての特性
データを直接得たわけではない。たとえば、溶接電流値
Ｉと溶接電圧値Ｖとを、それぞれ８ビツト（＝２５６レ
ベル）で入力可能とした場合、実際の溶接作業時におい
ては、目標値以外の値についてのデータが必要になる。

そこで、この実施例では、上記目標値について得られた
データを補間することによって、８ビツト表現でのすべ
ての溶接電流Ｉ・溶接電圧■について入力可能とする。

この補間は、上記第３図のステップＳ６において行なっ
て、この補ａｍを含めたデータをＲＡＭ１４中にストア
しておいてもよく、また、特性データとしては計測され
た１０組の値のみをストアしておき、実際の溶接作業時
においで、ＲＡＭ１４から読出されたデータに基いて補
間演算を行なってもよいが、この補間の方法を、ここで
説明する。

第５図に示すように、（Ｓ　　、Ｉ２）、（８２゜１２
）、・、（Ｓ　　、Ｉ　　）（７）１０組ノテデーが得
られているとき、この実施例では、隣接する２組のデー
タの間を直線補間するとともに、指令値Ｓ　の最大値Ｓ
　　　（−２５５）と８１０との間の１　　　　　　　
　１８Ｘ区間、および最小値Ｓ　・　（−〇）と＄１との間１ｎの区間については、それぞれ５９＝８１０みよびＳｌ、
Ｓ２のデータを用いて直線的な外挿を行なってデータを
求める。これは、直線補間が最も簡生で演粋時間が短く
てすむという理由のほかに、特性曲線のほとんどの部分
がもともと直線的であるため、直線補間によって粘度の
高い近似が行なわれるという理由に暴く。もつとも、特
性曲線の端部付近では比較的曲率が大きい場合もあるた
め、円弧補間などを採用することも有効である。

このようにして得られる折線を第５図中に破線で示すが
、この補間によって、かなり忠実に特性曲線が再現され
ることがわかる。

ｃ、、ｒｉ　　業時の動作以上のように新たな特性データが得られると、実際の溶
接作業を行なうことができる。そこで、次にこの動作を
、第６図を参照して説明する。

まずステップ８１０において、プレイバック方式ではテ
ィーチングデータ中に、また数値制御方式ではあらかじ
め準備するデータの中に、それぞれ各溶接区間における
溶接電流■および溶接電圧Ｖの値を指定しておき、その
後溶接ロボットを再生モードとする。次のステップ８１
１では、ＣＰＵ１２がＲＡＭ１４の中の特性データを検
索して、最初の溶接区間における溶接電流ｌおよび溶接
電圧Ｖに対する指令１ａｓ１．Ｓ、を読出してセットす
る。なお上述した補間を読出し時に行なう場合には、補
間処理をこのステップで行なって指令値を求める。

次のステップＳ１２では、これらの指令値ＳＩ。

Ｓ、を溶接１１５に出力して、当該区間における溶接を
行なう。このときには、もちろんサーボ系１８の制御も
行なわれている。そして、ステップＳ１３において、す
べての区間についての溶接を行なったか否かが判断され
、溶接区間が残っているときにはステップＳ１１に戻っ
て同様の処理を繰返すが、溶接区間のすべてについての
溶接を終えると、処理を完了する。

ｉ匹塞皇３ところで、ひとつの溶接ロボットで単一の姿勢や単一の
開先形状のみについての溶接を行なう場合には、特性デ
ータとしても１種類のみを作成しておけば足りるわけで
あるが、区間ことに姿勢などの条件が異なっていたり、
また異なる種類のワ−りを交互に溶接しなければならな
いときなどには、各区間やワークの種類ことに異なった
特性曲線を用いることが望ましいことになる。

このようなときには、上述した特性データの作成を、各
条件ごとに別個に行なって、複数の特性データをＲＡＭ
１４中の異なるエリアにそれぞれストアしておき、溶接
作業の際には、各条件ごとに、対応するエリアをアクセ
スして必要な特性データを取出すようにすればよい。

したがって、この場合には特性データの作成時にその条
件をテンキー１６からパラメータ入力しておき、第２図
のステップ８４．８６におけるストアと、第６図のステ
ップ８１１における読出しとは、各条件について準備さ
れたエリアについて行なうように構成する。こうするこ
とによって、各条件に応じた特性データが準備され、使
用されることにより、この発明の利点がさらに活用され
ることになる。

１星３ところで、この発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、たとえば次のような変形も可能である。

■上記実施例では、特性データ作成時の溶接電流■およ
び溶接電圧Ｖの検出値の取り込み判断を、第１図（７）
Ａ／Ｄ：ｌンバータ２５ａ、２５ｂを介してＣＰＣＩ　
２が行なっているが、オペレータが熟練者である場合な
どは、実際の溶接アークの状態を目視して、遠隔操作盤
などに設けられたスイッチを用いて指令値を変化させ、
安定状態と判断したときにスタートスイッチＳＴＡ等を
押下することによって検出値の取込みを行なってもよい
。この場合、Ａ／Ｄコンバータ２５８．２５ｂなどは不
要であり、このようにすることによって装置のコスト低
下などを図ることができる。

■特性データ作成のための目標値設定は、マニュアルで
行なうことを必須とするものではなく、たとえば、所定
の′Ｒ流・電圧値から一定値きざみで自動的に目標値を
設定させるようにすることも可能である。

■上記実施例では補間処理を行なうことによりて、特性
データ作成のためのデータ取込み処理時間などを短縮し
ているが、特に高精度を要求されているようなときには
、分解能に応じたすべての目標値または指令値について
のデータを取込んで、特性データをさらに精密化させる
ことも可能である。

■特性データ作成時には、あらかじめ準備しておいた基
準特性曲線を補正して新たなデータを得ているが、基準
特性曲線のかわりに、前回作成してＲＡＭ内に記憶され
ている特性データを補正するように構成してもよく、ま
た、補正ではなく、特性データを直接作ってもよい。

■多種類の条件のそれぞれについての特性データを作っ
て保存しておく場合には、マイクロコンピュータ内のＲ
ＡＭに限らず、カセットテープやバブルメモリなどの外
部記憶装置にこれを保存しておいてもよい。特に、上記
■のように、前回作成しておいた特性データを補正して
新たな特性データを得るような場合には、作業完了の電
源断によってその時点での特性データが消えないように
する必要があり、このような変形が有効である。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、溶接電流と溶
接電流とを直接指定させて操作性を＾めているとともに
、特性データを必要に応じて新しいものに磨き換えるこ
とになるため、溶接特性の変化に対して正確かつ迅速に
対応できる溶接ロボットの制御装置を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である制御装置のブロック
図、第２図および第６図は実施例の動作を示すフローチ
ャート、第３図および第４図は特性データ作成原理とそ
の変形例をそれぞれ示す図、第５図は補間の例を示す図
、第７図は従来の装置の一般的構成を示すブロック図、
第８図は溶接特性を例示する図である。１．１０・・・制御装置３．１１・・・マイクロコンピュータ２．１５・・・遠隔操作盤、　　５・・・溶接機６・・
・トーチ、　　　　　　　　Ｗ・・・ワーク第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶接ロボットにワークの溶接動作を行なわせるた
めの溶接ロボットの制御装置において、溶接電流および
溶接電圧を検出しつつ前記溶接ロボットに溶接を行なわ
せることによつて、前記制御装置から溶接機へ与える溶
接電流指令値および溶接電圧指令値と、実際の溶接電流
および溶接電圧とのそれぞれの対応関係を表現する特性
データを作成する特性データ作成手段を設け、前記特性データを所望の時期に随時作成して記憶手段中
に記憶させておくとともに、溶接作業を行なう際に、指
定された溶接電流および溶接電圧に対応する溶接電流指
令値および溶接電圧指令値を前記記憶手段中の前記特性
データから求めて前記溶接機へと出力することを特徴と
する、溶接ロボットの制御装置。
（２）前記特性データ作成手段は、あらかじめ与えられ
ている他の特性データを補正することによつて新たな特
性データを作成する手段である、特許請求の範囲第１項
記載の溶接ロボットの制御装置。
（３）前記特性データ作成手段は、指定された個数だけ
の溶接電流値および溶接電圧値について前記対応関係を
求め、前記対応関係に基いて新たな特性データを作成す
る手段であり、前記制御装置には、前記特性データを補
間する補間手段が設けられた、特許請求の範囲第２項記
載の溶接ロボットの制御装置。