JPH04138875A - 自動溶接装置の溶接開始位置検知方法 - 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、予め定めた作業内容を再生動作する自動溶接
装置の溶接開始位置検知方法に関し、特に重ね隅肉溶接
継手を自動溶接する際にその溶接開始位置を検知する方
法に関する。

［従来の技術］ 一般に、記憶再生型アーク溶接ロボットが作業するワー
クでの個体差や取付誤差がある中で重ね隅肉溶接継手を
溶接する際には、記憶された作業データの溶接開始位置
の修正つまり実際の溶接開始位置の検知が必要となる。

そこで、第４図に示すように、センサである溶接トーチ
２にてセンシングを行ない（溶接トーチ２にセンシング
電圧を印加しこの溶接トーチ２をセンサとして用いワー
クを検知する）、下板１１とこの下板１１上に重ねられ
た立板１２との重ね隅肉溶接継手部１３を溶接すべく、
その溶接開始位置Ｐ′を検知するに際しては、まず、溶
接トーチ２を、教示ワーク１２Ａにて教示した溶接開始
位置Ｐよりも距離ｐｘたけ立板１２から離れた位置Ｐ。

１に位置せしめ、この位置Ｐ０１から下方（下板１方向
）へ移動させて下板１１を検知する。この後、溶接トー
チ２を、立板１２の板厚しよりも少ない距離ΔＺたけ引
き上げてから、立板１２方向へ移動させ、立板端面１２
ａを検知した後、前記引上げ量△Ｚたけ今度は引下げれ
ば、溶接トーチ２から突出したワイヤ先端を、コーナ部
（つまり実際の溶接開始位置Ｐ’）に位置させることが
でき、適切な溶接開始位置Ｐ“から溶接を開始すること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した重ね隅肉溶接継手部１３の溶接開始
位置Ｐ′の検知に際し、前記距離ｎＸの選定は、通常、
重ね隅肉溶接継手部１３の下板１１がワークずれ量より
も大きいことから、ワークの想定ずれ量と検知時間とに
基づいて決めているが、ワークによっては同種溶接継手
形状でもその距離Ｑｘが制限されることがある。例えば
、第５図（ａ）に示すように、下板１１が短いと、溶接
トーチ２を位置Ｐから距離Ｑｘだけ移動させてから下方
へ移動させても、下板１１を検知できない。また、第５
図（ｂ）に示すように、下板１１が湾曲していると、下
板１１の湾曲度合いによっては、溶接トーチ２を、位置
Ｐから距離ＱＸだけ離れた位置Ｐ。より下方へ移動させ
て下板１１を検知した後、距離△Ｚだけ引き上げ、立板
１２方向へ移動させても、立板１２の立板端面１２ａで
はなく下板１１の表面を検知してしまう場合もある。

このような場合には、作業データ作成時（教示作業時）
に、距離Ｑｘを可変できる機能をもたせることによって
、下板距離の制限に対応できるが、距離Ｑｘの選定のた
めに実際の下板距離等の測定が必要となり、教示作業に
多大な時間を要するとともに、教示作業者に負担がかか
るなどの課題があった。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
重ね隅肉溶接継手の下板距離に制限がある場合でも、容
易かつ確実に重ね隅肉溶接継手の溶接開始位置を検知で
きるようにした自動溶接装置の溶接開始位置検知方法を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の自動溶接装置の溶
接開始位置検知方法は、下板と該下板上に重ねられた立
板との重ね隅肉溶接継手の溶接開始位置を検知するにあ
たり、■適正な溶接開始位置よりも第１の所定距離たけ
立板から離れた位置を、溶接開始位置検知用基準位置と
して予め教示し、■その基準位置から所定角度延長線上
におけるワークを溶接トーチにより検知した後、■溶接
トーチを第２の所定距離だけ引き上げ、■その引き上げ
状態にて溶接トーチが通電状態でなければ、溶接トーチ
を、立板方向へ移動させて立板を検知した後、第２の所
定距離だけ引き下げて適正な溶接開始位置を検知する一
方、■前記用き上げ状態にて溶接トーチが通電状態であ
れば、溶接トーチを、立板から離れる方向へ第３の所定
距離だけ移動させてから引き下げて下板を検知した後、
第３の所定距離だけ立板方向へ移動させて適正な溶接開
始位置を検知することを特徴としている。

［作　　　用］ 上述した本発明の自動溶接装置の溶接開始位置検知方法
では、適正な溶接開始位置よりも第１の所定距離たけ立
板から離れた位置から、所定角度延長線上におけるワー
クを溶接トーチにより検知し、溶接トーチを第２の所定
距離だけ引き上げてから、溶接トーチの通電状態に応じ
て立板と下板のいずれに接触したかを判断し、適当な動
作を選択して適正な溶接開始位置が検知される。つまり
、まず斜め上方から所定角度でワークを検知することで
、重ね隅肉溶接継手の下板距離に制限がある場合でも、
下板位置を確実に検知でき、前記距離ｐｘの選定のため
の下板距離測定を行なうことなく、重ね隅肉溶接継手の
溶接開始位置が容易かつ確実に検知される。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての自動溶接装
置の溶接開始位置検知方法について説明するに先立ち、
まず、第３図により、本発明の方法を適用される自動溶
接装置の１種であるアーク溶接ロボットの構成を簡単に
説明する。

第３図に示すように、多関節型のアーク溶接ロボット１
の手首部１ａには、溶接トーチ２が取り付けられその位
置と姿勢が制御されるようになっている。その制御は、
ロボット制御盤３もしくはこのロボット制御盤３に付属
するティーチングボックス４にて行なわれる。また、溶
接トーチ２には、ワイヤが供給され、溶接を実行する溶
接条件に従い溶接トーチ２から送給される。

そして、溶接トーチ２をセンサとして用いるべく、溶接
トーチ２とワーク７との間に溶接電圧とセンシング電圧
とを選択的に印加する溶接電源６には、センシング用電
源（図示せず）がそなえられている。ワイヤとワーク７
との接触による通電状態は、ロボット制御盤３内の通電
検出手段（図示せず）によって検知される。

なお、ワーク７は、ポジショナ８により溶接ロボット１
に対して姿勢制御される。また、本実施例のワーク７は
、第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、少なくとも、下
板１１とこの下板１１上に重ねられた立板１２とを有し
、これらの下板１１と立板１２との重ね隅肉溶接継手部
１３を溶接する際に、本発明の方法が適用される。

ところで、アーク溶接ロボット１によるワーク７への溶
接作業は、予めその溶接作業内容を教示（ティーチング
）しておき、ロボット制御盤３の記憶装置に記憶された
プログラムに従って再生動作される。その教示は、ティ
ーチングボックス４を用い手動操作により溶接トーチ２
とワーク７とを相対的に位置制御し、例えば次のような
手順＜ａ）〜（ｇ）に沿って行なわれる。

（ａ）退避位１！Ｐ、（第２図（ａ）、（ｂ）参照〕ま
で溶接トーチ２を移動させてその位置Ｐ０を記憶させる
。

（ｂ）適正な溶接開始位置ｐｃ（第２図（ａ）、（ｂ）
参照〕よりも第１の所定距離２．だけ立板１２から離れ
且つ下板１１から適当な高さり、たけ離れた位置ＰＣ３
を、溶接開始位置検知用基準位置として記憶させる。

（Ｃ）この位置ＰＣ５において、本発明の方法に基づく
重ね隅肉溶接継手部１３の溶接開始位置センシングの開
始指令を設定する。

（ｄ）溶接トーチ２より所定長さ突出したワイヤ先端を
、ワーク７における溶接線（下板１１と立板１２との重
ね隅肉溶接継手部１３）の溶接開始位置ｐｃまで移動さ
せ、この位置ＰＣを記憶させる。

（ｅ）この位置ＰＣにおいて溶接条件等を設定する。

（ｆ）続いて、必要であれば溶接線の溶接中間位置を記
憶させ、最後に溶接終了位置を記憶させてグレータ処理
条件を設定する。

（ｇ）その後に、溶接終了後の溶接トーチ２の退避位置
を記憶させ、他の溶接線がワーク７にあれば、その継手
種類に応じて教示を行なっていく。

さて、次に第１〜３図により本発明の一実施例としての
溶接開始位置検知方法について説明する。

第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の方法が適
用される重ね隅肉溶接継手部１３は、下板１１とこの下
板１１上に重ねられた立板１２とからなる。また、破線
で示した重ね隅肉溶接継手部１３Ａが教示時の位置で、
第２図（ａ）は、次のワークの重ね隅肉溶接継手部１３
が実線で示すように−Ｙ方向にずれた場合の、溶接トー
チ２の移動状態例を説明するための図であり、第２図（
ｂ）は、次のワークの重ね隅肉溶接継手ｍ１３が実線で
示すように＋Ｙ力方向ずれた場合の、溶接トーチ２の移
動状態例を説明するための図である。

（１）まず始めに、ティーチングデータに基づき溶接ト
ーチ２が、教示した退避位置Ｐ、に位置決めされ（ステ
ップＳｌ）、ついで、溶接開始位置検知用基準位置ＰＣ
８に位置決めされる（ステップＳ２）。

（２）基準位置ＰＣ５に位置決めされると、教示された
センシング開始指令によりセンシング電圧を溶接トーチ
２に印加し、この溶接トーチ２を、基準位置ｐｃｓから
所定角度延長方向（例えば教示時の溶接開始位置ｐｃへ
向い４５°斜め下方）へ移動させる（ステップＳ３）。

（３）この所定角度延長方向への移動の間に通電検品手
段からの通電検出高力の有無を判定する（ステップＳ４
）。通電検出高力が有るまで、ステップＳ３による移動
を続行する。このようにして、その出力が得られた時点
で、下板】１もしくは立板１２上の位置Ｐ１が検知され
る。

（４）位置Ｐ１の検知後、溶接トーチ２を、＋Ｚ力方向
第２の所定距離Ω、Ｃ数順程度）たけ移動（弓上）させ
て位置Ｐ２へ配置しくステップＳ５）、この位置Ｐ、に
おいて、通電検出手段からの通電検出高力の有無を判定
する（ステップＳ６）。通電検出出力が無いと判定され
た場合には、第２図（ａ）に示すように、下板１１を検
知したと認識してステップＳ７へ進む一方、呂力有りと
判定された場合には、第２図（ｂ）に示すように、立板
１２を検知したと認識してステップＳＩＯへ進む。ただ
し、第２の所定距離Ｑ、は、立板１２の板厚ｔよりも少
なく設定される。

（５）ステップＳ６にて通電検出高力が無いと判定され
た場合、第２図（ａ）に示すように、下板１１を検知し
たとの認識から、続いて溶接トーチ２を−Ｙ方向つまり
立板１２方向へ水平移動させて（ステップＳ７）、立板
１２を検知する（ステップＳ８）。そして、溶接トーチ
２を、立板１２検知位ＭＰおから−Ｚ力方向まり下板１
１方向へ前記第２の所定距離Ｑ２だけ垂直移動（引下）
させる（ステップＳ９）。これにより、溶接トーチ２は
、教示した溶接開始位置ＰＣに対応する現在のワーク７
の重ね隅肉溶接継手部１３の溶接開始位置Ｐ４に到達す
る。

（６）一方、ステップＳ６にて通電検出出力が有ると判
定された場合、第２図（ｂ）に示すように、立板１２を
検知したとの認識から、溶接トーチ２を、十Ｙ方向つま
り立板１２から離れる方向へ第３の所定゛距離Ｑ、（数
■程度）たけ水平移動させ位置Ｐ、に配置する（ステッ
プ５ＩＯ）。その後、溶接トーチ２を−Ｚ方向つまり下
板１１方向へ垂直移動（引下）させて（ステップ５ｌｌ
）、下板１１を検知する（ステップ５１２）。そして、
溶接トーチ２を、下板１１検知位置Ｐ、からＹ方向つま
り立板１２方向へ前記第３の所定距離Ｑ、たけ水平移動
させる（ステップ５１３）。

これにより、溶接トーチ２は、戟示した溶接開始位置Ｐ
ｃに対応する現在のワーク７の重ね隅肉溶接継手部１３
の溶接開始位置Ｐ４に到達する。

（７）このようにして、溶接トーチ２を実際の適正な溶
接開始位置Ｐ、へ導いた後、本実施例では、溶接トーチ
２を、その指向方向っまり４５°斜め上方へ向けて２Ｍ
だけ引き上げる（ステップ＄１４）。そして、この引き
上げ位置でのワイヤ先端の位置Ｐ。を、溶接開始位置と
して取り込んで記憶しくステップ５１５）、この位置Ｐ
６のデータとティーチングデータＰｃとの差Δを演算し
て記憶する（ステップ８１６）。

（８）以上の操作により溶接トーチ２を、位置Ｐ。

に移動させた後は、演算・記憶された差Δに基づいて、
以降のティーチングデータを修正して（ステップＳ　１
７）、重ね隅肉溶接継手部１３の溶接線に沿った溶接を
行なう。

二のように、本実施例の溶接開始位置検知方法によれば
、斜め上方から所定角度で下板１１．立板１２からなる
ワーク７を検知することで、立板１２近傍のワーク７上
位置を確実に検知できるので、重ね隅肉溶接継手部１３
の下板距離に制限がある場合［第５図（ａ）参照１や、
下板１１が湾曲している場合［第５図（ｂ）参照］でも
、距離Ｑｘの選定のための下板距離測定を行なうことな
く、重ね隅肉溶接継手部１３の適正な溶接開始位置が極
めて容易かつ確実に検知されるのである。

また、本実施例では、ステップＳ１４．Ｓ１５において
、溶接開始位置Ｐ４へ導がれた溶接ト一チ２を、その指
向方向へ２ｍｍだけ引き上げ、その位置を実際の溶接開
始位置とするので、ワイヤの先端とワーク７との間が、
アークスタートに際して良好な所定間隔だけあけられる
。記憶再生動作する溶接ロボットｌは、溶接トーチ２よ
り所定長さ突き出したワイヤ先端を位置制御ポイントと
し、溶接中のワイヤ突出長さを一定にして、設定された
溶接条件で溶接させることにしているが、溶接電源６に
よるワイヤ突出長さ一定化制御により、溶接終了後には
２Ｍ程短く１３Ｍだけ突出した状態となる。このため、
前述のように、溶接開始位置Ｐ、に到達後、溶接トーチ
２を２訓だけ引き上げた位置Ｐ５は、実質的にセンシン
グ後の適正溶接開始位置になるのである。さらに、溶接
トーチ２の引き上げ位置Ｐ６でのワイヤ先端の位置情報
を、ステップＳ１５にて溶接開始位置として取り込むた
め、ワイヤの曲がＶ（撓み）による検知誠差も発注しな
い。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の自動溶接装置の溶接開始
位置検知方法によれば、適正な溶接開始位置よりも第１
の所定距離だけ前記立板から離れた基準位置から所定角
度延長線上のワークを検知し、立板と下板のいずれに接
触したかを判断してから、適当な動作を選択して適正な
溶接開始位置を検知するようにしたので、立板近傍のワ
ーク上位置を確実に検知でき、重ね隅肉溶接継手の下板
距離に制限がある場合でも、重ね隅肉溶接継手の適正な
溶接開始位置を極めて容易かつ確実に検知できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例としての自動溶接装置の
溶接開始位置検知方法を示すもので、第１図はその手順
を説明するためのフローチャート、第２図（ａ）、　（
ｂ）はいずれも第１図の手順に沿う溶接トーチの移動状
態例を説明するための図、第３図は本発明の方法を適用
されるアーク溶接ロボットの全体構成を示す斜視図であ
り、第４図は従来の重ね隅肉溶接継手における溶接開始
位置検知手段を説明するための図、第５図（ａ）、（ｂ
）はそれぞれ重ね隅肉溶接継手下板が短い場合および湾
曲している場合の例を示す図である。 図において、１−アーク溶接ロボット（自動溶接装置）
、１ａ−手首部、２−溶接トーチ、３０ボツト制御盤、
４−ティーチングボックス、６溶接電源、７−ワーク、
８−ポジショナ、１１−下板、１２−立板、１３．１３
Ａ−重ね隅肉溶接継手部。 特許呂願大　株式会社　神戸製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶接トーチに溶接電圧とセンシング電圧とを選択的に印
   加し、センシング電圧の印加時に前記溶接トーチから突
   出した消耗電極とワークとの通電状態からワーク構成部
   材を検知する自動溶接装置の溶接開始位置検知方法であ
   って、 下板と該下板上に重ねられた立板との重ね隅肉溶接継手
   の溶接開始位置を検知するにあたり、適正な溶接開始位
   置よりも第１の所定距離だけ前記立板から離れた位置を
   、溶接開始位置検知用基準位置として予め教示し、 その基準位置から所定角度延長線上におけるワークを前
   記溶接トーチにより検知した後、前記溶接トーチを第２
   の所定距離だけ引き上げ、その引き上げ状態にて前記溶
   接トーチが通電状態でなければ、前記溶接トーチを、前
   記立板方向へ移動させて前記立板を検知した後、前記第
   ２の所定距離だけ引き下げて適正な溶接開始位置を検知
   する一方、 前記引き上げ状態にて前記溶接トーチが通電状態であれ
   ば、前記溶接トーチを、前記立板から離れる方向へ第３
   の所定距離だけ移動させてから引き下げて前記下板を検
   知した後、前記第３の所定距離だけ前記立板方向へ移動
   させて適正な溶接開始位置を検知することを特徴とする
   自動溶接装置の溶接開始位置検知方法。