JP3695603B2

JP3695603B2 - 自動溶接倣い装置における倣い制御方法

Info

Publication number: JP3695603B2
Application number: JP01876996A
Authority: JP
Inventors: 信治奥村; 卓秀平山
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH09206944A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ロボット等の自動倣い装置において、アークセンサで検出した溶接電流により軌道修正を行う倣い制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶接ロボット等の自動倣い装置において、溶接トーチ先端のウィービングの中心が溶接線から偏った場合、アークセンサによって検出された前記ウィ一ビング両端における溶接電流検出値の差が小さくなるように左右修正信号を出力してロボットが保持するトーチのウィービングの中心位置を制御し、かつウィービング中心における溶接電流検出値と設定値との差が小さくなるように上下修正信号を出力してロボットが保持するトーチの上下方向（中心軸線方向）の位置を制御することは公知である（特公平２−１８６７１号公報の〔従来の技術〕の項参照）。
このような従来の方法では、ウィービング両端の電流値の偏差によって、左右方向ズレを、ウィービング中央の電流値の偏差によって、上下方向ズレを検出し、それぞれの偏差が小さくなるように移動指令を払い出してロボットが保持するトーチ位置を修正することになるが、溶接線上に仮付け、隙間等の異常箇所があった場合には、上下方向・左右方向のズレがないにも拘わらす、修正動作を行ってしまう。
【０００３】
このような問題を解決する手法として、特開昭６０−４６８７０号公報に記載された方法がある。これは、溶接トーチのアークに対応する電流を検出し、この電流値と碁準値との偏差に応じて溶接線からの溶接トーチの位置を修正する修正信号を出力する際に、前記偏差が予定値よりも越えたときには前記の修正信号を出さないか、または通常の修正信号よりも小さいある値で位置の修正を行うものである。
この方法により、アーク切れが発生したときの検出電流の変動を無視し、ア一クの安定度が低い条件下でも、追従性の良好な溶接線倣い制御が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前記従来の方法では、溶接線上に仮付け、隙間等の短区間の異常箇所があって過大電流、過小電流が発生した場合に、これを軌道修正信号と判断してしまい、誤った倣い動作となってしまう。
即ち、仮付箇所では一般的に過大電流となり、修正動作はワイヤ突き出し長が長くなる方向に働き、本来の溶接線から離れ、仮付箇所を通過後も一定区間離れた状態で溶接が行われ、溶接の溶け込みが浅くなってしまう。また、ウィービング振幅以上の隙間箇所では、一般的には過小電流となり、修正動作はワイヤ突き出し長が短くなる方向に働き、本来の溶接線に突っ込むようになり、ワークに穴、溶け込みが発生する。
以上のように、仮付、隙間箇所近傍で溶接上著しく溶接品質が劣化するとともに動作も不安定になる。
【０００５】
また、前記の特開昭６０−４６８７０号公報に記載された方法では、アーク切れによって発生する偏差オーバ時に位置の修正を行わないか修正を減少させて溶接の破れ箇所の発生や溶け落ちを防止できるものの、その修正方法は、単にそのままアーク切れ箇所を通過するか、修正量を減少させるだけであるため、仮付箇所を十分に溶かすことができず、仮付箇所の溶接の溶け込みが浅くなってしまうという問題があった。
さらに、特公平２−１８６７１号公報に記載されている方法では、仮付筒所において溶接機への電流指令を減少させるかまたは溶接速度を上昇させることで、−一定幅のビードを形成させることはできるが、溶接の溶け込み深さが不十分となってしまう問題があった
本発明が解決すべき課題は、このような従来の問題点を解決し、仮付箇所近傍でも溶接品質を維持して、安定した倣い動作を行わせることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の自動溶接倣い装置における倣い制御方法は、溶接トーチを、溶接線に沿って進行させながら、ウィービング方向に水平に揺動し、かつ前記溶接トーチの上下方向に駆動しうるアクチュエータを設け、アークセンサによって検出された前記ウィービング両端における溶接電流検出値の差が小さくなるように左右修正信号を出力して前記アクチュエータのウィービングの中心位置を制御し、かつウィービング中心における溶接電流検出値と設定値の差が小さくなるように上下修正信号を出力して前記アクチュエータにより溶接トーチの上下方向の位置を制御する自動溶接倣い装置における倣い制御方法において、ウィービング中央での電流値と設定基準電流との偏差を常時監視し、この偏差が設定偏差以上の場合は予め設定された回数分、ワイヤ突き出し長を短くする方向に修正を行うものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施する装置例の構成を示すブロック図であり、１１は溶接ロボット、１２はロボット制御装置、１３は前記溶接ロボット１１に取り付けられる溶接トーチ１によって溶接を行なう溶接機、１４は溶接電流を検出する電流検出器、１５はこの電流検出器１４より検出された溶接電流値と溶接電流指令との偏差をもとにロボット制御装置１２に上下左右方向の修正信号を発生するアーク・センサ・ユニットである。ここでは、アーク・センサ・ユニット１５はロボット制御装置１２とは別になっているが、ロボット制御装置１２自体がアーク・センサ・ユニット１５の機能を内蔵するものであってもよい。
なお、上下左右方向とは、トーチ１の進行方向に向かった図２に示すように、それぞれ、Ｕ（ＵＰ）、Ｄ（ＤＯＷＮ）、Ｌ（ＬＥＦＴ）、Ｒ（ＲＩＧＨＴ）の方向である。同図中、２はワーク、３は溶接箇所である。
また図３はウィービング動作を行なう溶接トーチ１先端の軌跡を示したものであり、Ｌ₁，Ｌ₂・・・はウィービングの左端点、Ｒ₁，．Ｒ₂・・・はウィービングの右端点、Ｃ₁，Ｃ₂・・・はウィービングの中央点、Ｐ_Sは溶接開始点、Ｐ_eは溶接終了点である。
【０００８】
次に、本実施例の特徴である、アーク・センサ・ユニット１５の機能を説明する。ロボット制御装置１２からの所定のタイミングに発せられるサンプリング指令に基づいて溶接電流をサンプリング手段１５１でサンプリングする。具体的には３種のサンプリング指令Ｐ_C，Ｐ_L，Ｐ_Rにより、それぞれ、ウィービングの振幅の中央部の溶接電流値Ｉ_C、ウィービングの振輻の左端部の溶接電流値Ｉ_L、ウィービングの振輻の右端部の溶接電流値Ｉ_rを取得する。この場合、ノイズ防止のため、瞬時値ではなく、ある区間の積分値とすることが望ましい。修正量算出部処理フローを図４に示す。
次に、比較器１５２でウィービングの振幅の中央部の溶接電流値の上下方向の電流偏差Ｉ_ud、及びウィービング両端の左右方向の電流偏差Ｉ_Lrを下式により求める。
Ｉ_ud＝Ｉ_C−Ｉ・・・・・・（１）
Ｉ_Lr＝Ｉ_L−Ｉ_r ・・・・・・（２）
ここで、Ｉはロボット制御装置１２から与えられる溶接電流指令値である。
（１）式より、上下方向の修正量を作成する。また、（２）式より、左右方向の修正量を作成する。
ここで、上下方向修正量に関しては、図５に示す仮付部修正量算出を行う。即ち、（１）式から得られたウィービング中央部での電流値と設定電流値との偏差Ｉ_udと、予め設定された仮付部識別用偏差Ｉ_tと比較し、
Ｉ_ud≧Ｉ_tかつＣＮＴＲ１≦設定回数：仮付部と判断し、予め設定された回数分だけＤ信号採用
Ｉ_ud＜Ｉ_tかつＣＮＴＲ１＞設定回数：仮付部無しと判断し、通常の修正量算出部の結果採用
【０００９】
本実施例に関係するロボット制御装置１２の内部処理を説明する。
まず、教示されているプログラムは解析・補間されて教示点（補間点を含む）の位置・姿勢データが生成される。このデータはアーク・センサ・ユニット１５に出力されて、前述のような修正量算出に使用される。
一方アーク・センサ・ユニット１５から出力された修正量Ｃ_nはで基本座標の修正量データに座標変換され、前記プログラムから導かれた位置・姿勢データに合成され、修正量が付加された移動量データが得られる。この移動位置データはパルスデータ生成処理においてパルスデータに変換される。アナログ電流指令生成処理部において、このパルスデータとマニピュレータのパルスジェネレータからのパルスデータからアナログ電流指令が生成される。このアナログ電流指令はサーボ駆動部に入力され、ロボットの駆動モータヘ動作電流が出力される。
以上の例では、アーク・センサ・ユニット１５はロボット制御装置１２とは別置のものとして説明したが、ロボット制御装置１２がこの機能を内包するものでもよい。
また、アーク・センサ・ユニット１５は補間点を受け取っている例であったが、教示点（開始点と終了点）と、補間種別（直線補間、円弧補間、三次元補間等）を受取り、自己の内部で補間点を算出するようにしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、下記の効果を奏する。
（１）溶接線上に仮付箇所が存在しても、溶接線から逸脱することなく安定した品質の溶接が可能となる。
（２）溶接線上に仮付箇所が存在しても、十分な溶け込みが得られ安定した品質の溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する装置例を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる倣い動作における修正方向成分を示す説明図である。
【図３】ウィービング動作を行なう溶接トーチ先端の軌跡を示す説明図である。
【図４】本発明の修正量算出部処理フローである。
【図５】本発明の仮付部修正量算出部処理フロー図である。
【符号の説明】
１溶接トーチ、２ワーク、３溶接箇所、１２ロボット制御装置、１３溶接機、１４電流検出器、１５アーク・センサー・ユニット、１５１サンプリング手段、１５２比較器、１５３修正量算出部

Claims

溶接トーチを、溶接線に沿って進行させながら、ウィービング方向に水平に揺動し、かつ前記溶接トーチの上下方向に駆動しうるアクチュエータを設け、アークセンサによって検出された前記ウィービング両端における溶接電流検出値の差が小さくなるように左右修正信号を出力して前記アクチュエータのウィービングの中心位置を制御し、かつウィービング中心における溶接電流検出値と設定値の差が小さくなるように上下修正信号を出力して前記アクチュエータにより溶接トーチの上下方向の位置を制御する自動溶接倣い装置における倣い制御方法において、
ウィービング中央での電流値と設定基準電流との偏差を常時監視し、この偏差が設定偏差以上の場合は予め設定された回数分、ワイヤ突き出し長を短くする方向に修正を行うことを特徴とする自動溶接倣い装置における倣い制御方法。