JP2683311B2 - 自動溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数台の自動溶接機を
１台の制御装置で切替使用できるようにした自動溶接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶接工程は一人で複数台の自動溶
接機や溶接ロボット等を操作できるように改善され大巾
に省力化されてきた。たとえば、ごく最近までは鉄鋼業
界においは、図４に示すような溶接装置によって溶接作
業を行なっていた。つまり、鋼板８に溶接を施す場合に
は、溶接トーチ６を備えたヘッド５と、溶接トーチ１６
を備えたヘッド１５とを交互に切り替えて行なうように
なっている。溶接トーチ６，１６にはワイヤ供給機３，
１３によって溶接用の線材が供給されるようになってい
る。図中のペンダント４，１４は溶接装置の動作を制御
する信号を出力するものである。また、ヘッド５の動作
は、制御盤１及び溶接電源２によって制御されるように
なっており、同様にヘッド１５の動作は、制御盤１１及
び溶接電源１２によって制御されるようになっている。

【０００３】このように構成された２セットの自動溶接
装置を用いて溶接を行なう場合、図５に示してあるよう
に交互に運転と清掃を繰り返した使用態様とされる。つ
まり制御盤１及び溶接電源２によって制御されるセット
Ａで溶接作業を行なっている場合には、制御盤１１及び
溶接電源１２によって制御されるセットＢの方ではノズ
ル清掃とスラグ除去、ヘッドまたはワークの運搬，取
付、開先の清掃，計測、条件入力などの運転準備作業を
行なった後に溶接作業を開始する。この間にセットＡの
溶接作業が終了していれば、セットＡのノズル清掃とス
ラグ除去を行なった後に次の溶接箇所にセットＡのヘッ
ド又はワークを運搬，取付し、開先の清掃，計測、条件
入力等運搬準備作業を行なって次の溶接作業に入る。な
お、図５に示すように板厚や溶接長によっては溶接以外
の運搬準備作業が溶接時間よりも長くなってしまうこと
もあり得る。

【０００４】このように。１台の自動溶接機に対して１
台の制御盤及び溶接電源が備えられている形式のもので
は、制御盤及び溶接電源の稼動率がかなり低下すること
になる。これは、溶接作業項目の中で、コンピュータお
よびデジタルサーボモータを動かすのに必要なサーボモ
ジュール、及び溶接電源が必要となるのは溶接中だけで
運搬準備作業には必要なくなることに起因する。したが
って、図４の点線で囲まれた制御盤１１及び溶接電源１
２を取り除いて、図２に示すような構成とすれば、自動
溶接装置の価格を大幅に安くすることができる。つま
り、図に示すように、１台の制御盤と溶接電源とをヘッ
ド切換器９及びトーチ切換器１０によりセットＡとセッ
トＢとを切り替えて共用する構成とすることにより作業
能率を低下させることなく上記のコストダウンを実現す
ることができる。

【０００５】従来は、このような１台の制御盤と溶接電
源で複数台の溶接器を選択的に切り替えて制御する図２
に示すような装置はなかったので、やむを得ず図４に示
したような構成のセットを２セット以上用意して溶接作
業を行なっている。しかし、上述のような作業内容から
して装置の利用効率は悪く、結果的に高価な装置になっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、装置の
利用効率を向上させるために図２に示すような構成とす
ると、切換えに伴う新たな問題が生じる。すなわち、自
動溶接器、溶接ロボットなどのフィードバック制御系の
詳細は図６に示すような構成となっており、溶接ロボッ
トの各軸を駆動するデジタルサーボモータ４４〜４７は
サーボモジュール４０〜４３で制御されている。１台の
制御盤で複数のヘッドを切換えて制御する場合には、図
１に示すように１台の制御盤１内の１組のサーボモジュ
ール４０〜４３で複数台のヘッド５、１５の複数組のデ
ジタルサーボモータ４４〜４７、４８〜５１を切換えて
制御する。しかし、従来は制御盤内のサーボモジュール
を一方のヘッドのデジタルサーボモータから引き放し、
他方のヘッドのデジタルサーボモータに接続したとき、
異常な回転や非常停止を起こすことがたびたびあるとい
う問題である。

【０００７】このような問題の発生をさらに詳しく説明
する。図７に示すようにコンピュータ２０の指令によっ
てデジタルサーボモータ２２の動作を制御するサーボモ
ジュール２１には、偏差カウンタ２３と増幅器２４とが
設けられているが、この偏差カウンタ２３は、コンピュ
ータ２０から出力された指令パルスの加算をしつつ、デ
ジタルサーボモータ２２が有するパルス発生器２６から
出力された戻りパルスを減算してパルスの溜り量、すな
わち偏差を求めるものである。増幅器２４はこのパルス
の溜り量に応じた大きさの信号をモータ２５に与えるも
のである。この信号によってモータ２５の速度や回転量
が制御されることになる。通常、デジタルサーボモータ
２２は停止しているときも、サーボモジュール２１の制
御を受けて正転、逆転を繰り返して停止位置を保持する
動作を行っている。したがって、停止状態でも図３に示
す戻りパルス線２７、３７、及びモータ駆動電源線２
８、３８を、モータ２５、パルス発生器２６による構成
をＡ、モータ、パルス発生器３６による構成をＢとした
場合に、単に例えばＡ側を切ってＢ側に接続すれば、Ｂ
側のモータ３５は異常な回転を起こし、モータやギア、
サーボモジュール２１の増幅器を痛めたり、非常停止が
かかり正常な操作が不可能になる。

【０００８】そこで本発明は、異常な回転や非常停止を
起こすことなく、一方のデジタルサーボモータをサーボ
モジュールから切り離し、他方のデジタルサーボモータ
に接続する自動溶接方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、サーボ制御手段によって制
御される複数のデジタルサーボモータを有する自動溶接
機を複数台有し、いずれかの当該自動溶接機を選択的に
作動させて１台の制御装置で被溶接物への溶接を行なう
ようにした自動溶接方法において、前記サーボ制御手段
が有するデジタルサーボモータ制御用の偏差カウンタを
０にリセットした状態に保持したまま、一方の自動溶接
機のサーボモータの戻りパルス線とモータ駆動電源とを
他方の自動溶接機のサーボモータに切替接続し、その
後、サーボ制御手段が有する前記偏差カウンタの前記リ
セット状態を解除することを特徴とする。請求項２記載
の本発明は、サーボ制御手段によって制御される複数の
デジタルサーボモータを有する自動溶接機を複数台有
し、いずれかの当該自動溶接機を選択的に作動させて１
台の制御装置で被溶接物への溶接を行なうようにした自
動溶接方法において、前記デジタルサーボモーターのモ
ータ駆動電源をオフした状態に保持したまま、一方の自
動溶接機のサーボモータの戻りパルス線とモータ駆動電
源とを他方の自動溶接機のサーボモニタに切り替え接続
し、その後、前記モータ駆動電源をオンすることを特徴
とする。

【００１０】

【作用】サーボモジュールを一方のデジタルサーボモー
タから切り離し、他方のデジタルサーボモータに接続し
たときになぜ異常な回転や非常停止を起こすのかを詳細
に調査したところ、たとえば、図３のサーボモジュール
２１からＡ側のデジタルサーボモータ２２を切った直後
の偏差カウンタ２３のパルスの溜まり、または切換器９
のリレーなどの接点による戻りパルス線２７とモータ駆
動電源線２８との切り離しタイミングの僅かなズレによ
るノイズがパルスとなって偏差カウンタ２３に加算され
ること、この２つが原因であることが判った。また、Ｂ
側に接続するときも同様に、切換器９のリレーなどの接
点による戻りパルス線３７とモータ駆動電源線３８の切
り離しタイミングの僅かなズレによるノイズがパルスと
なって偏差カウンタ２３に加算されることが判った。増
幅器２４は偏差カウンタ２３のパルスの溜まり量に応じ
てモータ駆動電流を増加するために、Ｂ側に接続したと
きに異常な回転を起こし、モータやギア、サーボモジュ
ール２１の増幅器２４を痛めたり、偏差カウンタ２３の
パルスの異常な溜まりや増幅器２４の過負荷を検知して
非常停止となることが判った。

【００１１】このために、切換時の偏差カウンタ２３の
パルスの異常な溜りを除くためにサーボモジュール２１
から一方のデジタルサーボモータ２２を切り離し、他方
のデジタルサーボモータ３２を接続する間、偏差カウン
タ２３をリセット状態に保ち、パルスの異常な溜りを除
くと共に増幅器２４の出力を０にした。これにより、切
り替えられるデジタルサーボモータ３２が異常な回転を
起こしたり、非常停止となることがないことが判った。

【００１２】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図２は実施例に用いた自動溶接機であ
り、ヘッド５，ヘッド１５はヘッド切替器９を介して共
通の制御盤１と接続されると共に、ワイヤ供給器３，ワ
イヤ供給器１３はトーチ切替器１０を介して共通の溶接
電源２と接続され、溶接トーチ６と溶接トーチ１６とは
選択定に切り替えられて使用される。ヘッド５とヘッド
１５とをヘッド切替器９を介して共通の制御盤１と切り
替える手順は、表１に示すように、本発明の方法である
手順１ではサーボモジュールの偏差カウンタをリセット
状態に保持したまま（０にしたまま）の状態でヘッド
５，ヘッド１５を切り替えた後、サーボモジュールの偏
差カウンタをリセット解除する（カウント開始）する方
法と、比較方法である手順２ではサーボモジュールの偏
差カウンタをリセットせずサーボモジュールのモータ駆
動電源をオンしたままヘッド５，ヘッド１５を切り替え
る方法を行なった。

【００１３】実験は表１に示すように実験ＮＯ１では本
発明方法の切替手順である手順１で行ない、実験ＮＯ２
では本発明方法以外の比較方法である手順２で切替を繰
り返し１００回行ない異常動作の発生回数を数えた。

【００１４】まず、ヘッド５とヘッド１５の共通の制御
盤１に対し切り替える動作は本発明方法の切替手順であ
る実験ＮＯ１では異常動作は全く発生せずにスムーズに
ヘッド５とヘッド１５との切替を行なうことができた。
しかし、本発明方法以外の比較方法である手順２で行な
った実験ＮＯ２ではヘッド５とヘッド１５との切替時に
異常動作が２８回発生した。したがって、評価として切
替手順が本発明方法の実験ＮＯ１では良好であり、本発
明方法以外の比較方法の実験ＮＯ２は不良であった。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
台の制御盤で複数のヘッドをスムーズに切り替えて制御
する安価な自動溶接器を提供できるので、溶接工程の自
動化、ロボット化に大きく貢献できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、１台の制御盤で２台のヘッドを制御する自
動溶接器の構成を示すブロック図である。

【図２】は、１台の制御盤で２つのヘッドを切り替えて
制御する自動溶接機に本発明の方法を用いた実施例のブ
ロック図である。

【図３】は、２台のデジタルサーボモータを１台のサー
ボモジュールで切り替える動作原理を示す図である。

【図４】は、従来の１台の制御盤で１つのヘッドを制御
する自動溶接機２台分のブロック図である。

【図５】は、２台の自動溶接機を１人で操作するときの
作業項目のタイムチャートである。

【図６】は、従来の自動溶接器またはロボットの構成を
示すブロック図である。

【図７】は、デジタルサーボモータとサーボモジュール
の動作原理を示す説明図である。

【符号の説明】

１，１１…制御盤 ２，１２…溶接電源 ３，１３…ワイヤ供給器 ４，１４…ペンダント ５，１５…ヘッド ６，１６…溶接トーチ ７，１７…レール ８…鋼板 ９…ヘッド切替器 １０…トーチ切替器 １１…制御盤 ２０…コンピュータ ２１，３１…サーボモジュール ２２，３２…デジタルサーボモータ ２３，３３…偏差カウンタ ２４，３４…増幅器 ２５，３５…モータ ２６，３６…パルス発生器 ２７，３７…戻りパルス線 ２８，３８…モータ駆動電源線 ２９，３９…指令パルス線 ３０…Ｉ／Ｏポート ４０〜４３…サーボモジュール ４４〜５１…デジタルサーボモータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボ制御手段によって制御される複数
   のデジタルサーボモータを有する自動溶接機を複数台有
   し、いずれかの当該自動溶接機を選択的に作動させて１
   台の制御装置で被溶接物への溶接を行なうようにした自
   動溶接方法において、 前記サーボ制御手段が有するデジタルサーボモータ制御
   用の偏差カウンタを０にリセットした状態に保持したま
   ま、一方の自動溶接機のサーボモータの戻りパルス線と
   モータ駆動電源とを他方の自動溶接機のサーボモータに
   切替接続し、 その後、サーボ制御手段が有する前記偏差カウンタの前
   記リセット状態を解除することを特徴とする自動溶接方
   法。