JPH0360866A - 溶接ロボットの溶接トーチ制御方法 - Google Patents

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］ 本発明は、例えば柱と梁との接合部に使用される仕口コ
ア等のごとき被溶接部材を自動溶接する溶接ロボットに
関するものである。

［従来の技術］ 鉄骨構造物における仕口コアは、第３図及び第４図に示
すように、鉄骨柱とＨ形鋼等の鋼製梁との接合部に使用
されるものであり、図において、３０は仕口コア、３４
は鉄骨柱、３６は鋼製梁である。

このような仕口コア３０は、一般に四角形の角型コラム
３１と、このコラム３１の上下両端に溶接され、梁３６
からの応力を伝達するためのダイヤフラム３２とから構
成されている。コラム３１とダイヤフラム３２の継手は
通常、突合せ継手であり、その開先３３の形状は第５図
に示すようにし字型が普通である。このような開先３３
に多層盛溶接を行って仕口コア３０を製作する。なお、
第５図において３８はバッキングである。

仕口コア３０の製作にあたっては、従来、多関節ロボッ
トが用いられている。従来の多関節ロボットは多関節の
アーム先端に溶接トーチを取り付けただけのものであり
、溶接トーチの先端位置を制御しながら多層盛溶接を行
っている。この場合、溶接トーチの先端位置は各アーム
の関節位置の制御によって行われるため、多関節ロボッ
トだけで多層盛溶接するときは、溶接前に積層の進行に
伴うロボットの動作点を各層毎にティーチングしたリ、
プログラムを作成する必要があった。例えば、第６図（
ａ）、（ｂ）に示すように、仕口コア３０の開先３３を
全周積層溶接するときは、ロボットの動作点ａ、ｂ、ｃ
、・・・　ｎは積層数によって変化する（第１層〜第５
層の各バスにおける動作開始点はそれぞれａ、ａ２．・
・・”５１”５２となる〉ため、積層分だけティーチン
グしたり、プログラムを作成しなければならないという
不便がある。

［発明が解決しようとする課題］ このように、従来の溶接ロボットでは被溶接部材の多層
盛溶接におけるティーチングまたはプログラムの作成が
きわめて煩雑になり、多大の時間がかかるという課題が
あった。また、被溶接部材の機械加工精度があまり良く
ない場合があり、このような場合、標準寸法に基づくプ
ログラムでは実物とのずれが大きいため、プログラムの
修正等に時間がかかったり、溶接結果も好ましくないこ
とがあった。

一方、アーク溶接における開先倣い制御として、揺動反
転式アークセンサを用いる技術は、例えば特開昭６０−
２５５２７１号により知られている。

このような揺動反転式アークセンサを用いれば、溶接電
流またはアーク電圧を検出することにより自動的に開先
倣いを行わせることができ、積層数の追加や１つの層に
おけるバス数の振り分けなども自動的に行うことができ
る。

そこで、本発明は、上記公報に記載された揺動反転式ア
ークセンサを用いることによりティーチングまたはプロ
グラムの作成が簡単にでき、高品質かつ良好なビード形
状が得られるようにした溶接ロボットを提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係る溶接ロボット
は、被溶接部材を回転自在に支持するポジショナと、ポ
ジショナの回転動作と同期して動作するロボットと、ロ
ボットのアーム先端に開先の幅方向（Ｘ軸）のＸ軸移動
機構と開先の高さ方向（Ｙ軸）のＹ軸移動機構とを介し
て取り付けられ、揺動反転式アークセンサ機能を有する
溶接トーチとから構成したものである。

〔作　用］ ・溶接トーチは揺動反転式アークセンサ機能を有するた
め、溶接時においては、ロボットのアーム先端に取り付
けられたＸ軸移動機構とＹ軸移動機構とにより、たとえ
被溶接部材の寸法のバラツキが大きくてもその実開先を
正確に倣って積層溶接することができる。したがって、
高品質の溶接ができ、ビード形状は平滑なものとなる。

また、このロボットの動作はポジショナの回転動作と同
期させて行われる。すなわち、角型部材の場合、そのコ
ーナ一部を溶接するときにおいては、溶接トーチがコー
ナ一部の始点に到達した時にポジショナにより角型部材
を所定角度、例えば９０°の回転を開始させ、その回転
終了時には溶接トーチがコーナ一部の終点に到達するよ
うにロボットの動作をポジショナの回転動作と同期させ
て溶接する。

これによりコーナ一部を適正な溶接速度で溶接すること
ができる。このようにして角型部材であっても全周自動
溶接が可能である。

上記のように、溶接時においては、揺動反転式アークセ
ンサ機能により自動的に開先を倣わせることができるの
で、溶接前におけるロボットの動作点は被溶接部材の標
準寸法で作成される初層の一周分だけについてティーチ
ングするか、またはプログラムを作成すればよいことに
なる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図はこの実施例による溶接ロボットの斜視図で、仕
口コアを自動溶接する場合について示しである。第２図
は溶接トーチ部分の構成図である。

第１図に示すように、本溶接ロボットは、多関節型のロ
ボット１０と、仕口コア３０を取り付はロボット１０と
同期して回転動作を行うポジショナ１２とから構成され
ている。

ポジショナ１２は、仕口コア３０を水平に片持ち状に取
り付ける回転テーブル１３を有し、この回転テーブル１
３により仕口コア３０を水平軸３７の周りに所定角度（
例えば９０ｅ）ごとに回転させる。この回転動作はロボ
ット１０の動作に同期させて行う。

第２図において、ロボット１０は、アーム１１の先端に
取り付けられる溶接トーチ１がＸ軸移動機構１４とＹ軸
移動機構１５を介して取り付けられるようになっている
。Ｘ軸移動機構１４は溶接トーチ１をＹ軸移動機構１５
を介して開先３３の幅方向（Ｘ軸）に位置決めするもの
であり、Ｘ軸モータ１６とネジ機構１７により行われる
ようになっている。Ｙ軸移動機構１５は溶接トーチ１を
開先３３の高さ方向（Ｙ軸）、すなわち溶接トーチ１の
軸方向に位置決めするものであり、Ｙ軸モータ１８とネ
ジ機構１９により行われるようになっている。溶接ワイ
ヤ２はこの溶接トーチ１に自動送給されるようになって
いる。

図中、２０は溶接電源で、定電圧電源または定電流電源
が用いられる。２１はアーク電圧検出器、２２は溶接電
流検出器で、溶接電源２０の特性に応じていずれかの検
出値をＹ軸方向のアーク長制御に用いる。２３はＸ軸変
位ｅｘ検出器、２４はＹ軸変位ｅ、検出器である。

この実施例の揺動反転式アークセンサの機能について説
明する。

ポジショナ１２の回転テーブル１３に水平に取り付けら
れた仕口コア３０に対し、ロボット１０の溶接トーチ１
をＸ軸移動機構１４により開先３３内で幅方向（Ｘ軸）
に揺動させながら、開先３３に沿って移動させ、同時に
Ｙ軸移動機構１５により開先３３の高さ方向（Ｙ軸）に
アーク長を一定に制御する。この場合において、溶接ワ
イヤ２より発生するアークの電圧または溶接電流が常に
一定となるようにＹ軸方向の移動を制御するとともに、
揺動巾検出される溶接ワイヤ２のＸ軸及びＹ軸方向の変
位ｅ　　、ｅ　　から、Ｙ軸変位ｅｙがＹ あらかじめ設定された値ｅ　に一致したことを条件とし
て揺動のＸ軸方向の反転位置を制御し、さらにＸ軸変位
ｅｘの大きさを判別することにより、次層溶接時の適正
パス数を決定する。

また、アーク点が仕口コア３０のコーナ一部に到達した
時は回転テーブル１３により仕口コア３０を９０＠回転
させ、同時にこの回転動作に同期させてロボット１０を
動作させる。すなわち、上記の揺動反転式アークセンサ
の作用下で、アーク点が仕口コア３０のコーナ一部の始
点に到達した時に回転を始め、９０”回転時にアーク点
がコーナ一部の終点に到達するように溶接する。コーナ
一部の始点及び終点の運動軌跡並びにその回転速度はわ
かっているので、コーナ一部における溶接速度を適正な
ものに制御することができる。

以上のように、溶接時においては、揺動反転式アークセ
ンサの機能により各層について正確な開先倣いができ、
仕口コア３０の全周自動溶接が可能になる。また、開先
寸法が設計通りでない場合であっても正確な開先倣いが
できる。さらに、各層の適正パス数も自動的に決定され
るので、溶接欠陥のない優れた溶接ができ、またビード
形状が滑らかなものとなる。

したがって、このような揺動反転式アークセンサ機能を
持つものであるため、溶接前におけるロボット１０の動
作点ａ、ｂ、ｃ、・・・は、標準的な仕口コア寸法（開
先寸法）で作成される初層の一周分についてだけティー
チングするか、またはプログラムを作成すればよいとい
うことになる。

また、所定の積層回数を溶接したのち、さらに１バス溶
接を追加したいときも、ロボット１０の動作点は同一の
一周分のものでよく、改めて動作点をティーチングした
り、プログラムを作成したりする必要はなく、追加溶接
することができる。

さらに、溶接中に揺動反転式アークセンサ機能により層
のパス数を自動判定し、２パスの振り分は溶接となった
ときでも、同一動作点で一周多く動作するだけで対応で
きる。

なお、被溶接部材は上記実施例における仕口コアのごと
き角型部材に限らず、円筒部材やその他の異形部材であ
ってもよいものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、ロボットの動作点が標準
的な被溶接部材寸法で作成される初層の一周分について
のみティーチングし、またはプログラム作成すればよい
ので、ティーチンやプログラム作成がきわめて簡単にな
り、高品質かつ平滑なビード形状が得られるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による溶接ロボットの斜視図、第２図は
溶接トーチ部分の構成図、第３図は仕口コアの使用状態
を示す図、第４図は仕口コアの斜視図、第５図は仕口コ
アにおける開先の断面図、第６図（ａ）、（ｂ）はロボ
ットの動作点の説明図である。 １・・・溶接トーチ ２・・・溶接ワイヤ １０・・・ロボット １２・・・ポジショナ １３・・・回転テーブル １４・・・Ｘ軸移動機構 １５・・・Ｙ軸移動機構 ３０・・・仕口コア ３３・・・開先

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被溶接部材を回転自在に支持するポジショナと、該ポ
   ジショナの回転動作と同期して動作するロボットと、該
   ロボットのアーム先端に開先の幅方向（Ｘ軸）のＸ軸移
   動機構及び開先の高さ方向（Ｙ軸）のＹ軸移動機構を介
   して取り付けられ、揺動反転式アークセンサ機能を有す
   る溶接トーチとを備えたことを特徴とする溶接ロボット
   。