JPH0446673B2 - - Google Patents
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- JPH0446673B2 JPH0446673B2 JP59268998A JP26899884A JPH0446673B2 JP H0446673 B2 JPH0446673 B2 JP H0446673B2 JP 59268998 A JP59268998 A JP 59268998A JP 26899884 A JP26899884 A JP 26899884A JP H0446673 B2 JPH0446673 B2 JP H0446673B2
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明はV型、L型又はこれらに類似した開先
を溶接トーチを左右にウイービングさせながら溶
接線に沿つて進行させて溶接を行う消耗電極式ア
ーク溶接方法に係り、特に溶接トーチを溶接線に
正しく倣わせる溶接線自動倣い制御を用いた溶接
方法に関するものである。Detailed Description of the Invention "Field of Industrial Application" The present invention is a consumable welding process in which V-shaped, L-shaped or similar grooves are welded by weaving the welding torch left and right along the welding line. The present invention relates to an electrode arc welding method, and particularly to a welding method using automatic welding line tracing control that causes a welding torch to accurately follow the welding line.
「従来技術」
従来、溶接線倣いの手法として溶接現象を利用
する方法が多く用いられている。この方法は溶接
ワイヤの突出長さと溶接電流との相関特性を利用
して開先部の溶接線を検出するものであり、専用
の検出器を必要としない利点がある。"Prior Art" Conventionally, methods that utilize welding phenomena have often been used as a method for copying weld lines. This method detects the weld line in the groove by using the correlation between the protruding length of the welding wire and the welding current, and has the advantage of not requiring a dedicated detector.
この種の溶接現象を利用した溶接線自動倣い方
法として特公昭52−107703号公報や特開昭52−
78654号公報の明細書に記載された方法が知られ
ている。この方法は周期的なウイービングの左右
両端位置における溶接電流値をそれぞれ検出して
比較し、両溶接電流値が等しくなるようにウイー
ビングの中心を移動制御するようにしたものであ
る。 Japanese Patent Publication No. 52-107703 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-10770 disclose methods for automatically tracing welding lines using this type of welding phenomenon.
A method described in the specification of Publication No. 78654 is known. This method detects and compares welding current values at both left and right end positions of periodic weaving, and controls movement of the center of the weaving so that both welding current values become equal.
また他の方法として特開昭58−5337号公報に記
載された消耗電極式アーク溶接方法が知られてい
る。この方法は要するに周期的なウイーピングの
各半周期における溶接電流値の最大値と最小値と
を半周期毎に比較し、その差を演算すると共に隣
合う半周期毎に前記最大、最小電流値の差を比較
し、この左右の差が小さくなる方向へウイービン
グの中心を移動制御することにより、溶接線に正
確に倣つた動きを行わせようとするものであり、
前記特公昭52−100773号公報や特開昭52−78654
号公報に記載された方法と較べて溶接線に対する
偏差の検出分解能が優れており、精密な溶接線倣
い制御を行うことができるという利点がある。 Another known method is the consumable electrode type arc welding method described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-5337. In short, this method compares the maximum and minimum welding current values in each half period of periodic weeping, calculates the difference, and calculates the maximum and minimum current values for each adjacent half period. By comparing the difference and controlling the movement of the center of the weaving in the direction where the difference between the left and right sides becomes smaller, the weaving is made to move in a way that accurately follows the welding line.
The above-mentioned Japanese Patent Publication No. 52-100773 and Japanese Patent Application Laid-open No. 52-78654
Compared to the method described in the above publication, this method has the advantage that the detection resolution of deviations from the weld line is superior, and precise weld line tracing control can be performed.
続いて上記特開昭58−53375号公報に記載され
た溶接方法を参考にして本発明の基礎となる溶接
線倣い方法の一例に付き説明する。 Next, an example of the welding line tracing method which is the basis of the present invention will be explained with reference to the welding method described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No. 58-53375.
いま、例えば定電圧特性の溶接電流を使用して
第5図に示すように母材となる水平板1と垂直板
2に対して溶接トーチ3を溶接線SWに対して左
右方向にウイーピングさせながら溶接線SW方向
(指面に垂直方向)に溶接を進行させて水平すみ
肉溶接を行なうものとする。溶接ワイヤ4を定速
送給するとワイヤ4の突出長さlは開先形状に沿
つて変化する。 Now, for example, using a welding current with constant voltage characteristics, weld the welding torch 3 to the horizontal plate 1 and the vertical plate 2, which are the base materials, in a horizontal direction with respect to the welding line SW , as shown in Fig. 5. Horizontal fillet welding shall be performed by proceeding welding in the direction of the welding line SW (perpendicular to the finger surface). When the welding wire 4 is fed at a constant speed, the protruding length l of the wire 4 changes along the groove shape.
第5図は、溶接トーチ3のウイービング幅の中
心位置S2が溶接線SWに一致して、溶接線を正し
く倣つている場合を示すものである。第6図は第
5図の場合において、トーチ3がウイービングの
左端位置S1からウイービング中心S2を経て右端位
置S3に至るウイービングの往行程と、逆に右端S3
から左端S1に至るウイービングの復行程の溶接電
流の変化を示すグラフである。その詳細は、脚長
7.5mmの水平すみ肉溶接を行つた場合の溶接電流
を光学式電極オツシログラフを用いて測定記録
し、その結果を示した波形図であり、溶接条件は
シールドガス組成Ar+20%CO2、ワイヤ径2mm、
平均溶接電流305A、溶接電圧29V、溶接速度35
cm/分、ウイービングサイクル約150回/分、ウ
イービング幅L=6mmである。なお、溶接電流の
測定に当たつては溶接電源の商用周波数に起因す
る高周波成分やアークの不規則な短絡などに基づ
く成分を除去するために遮断周波数fcが10Hzのロ
ーパスフイルタを使用している。 FIG. 5 shows a case where the center position S2 of the weaving width of the welding torch 3 coincides with the welding line SW , and the welding line is correctly followed. FIG. 6 shows the forward stroke of weaving in which the torch 3 reaches the right end position S 3 from the left end position S 1 of the weaving via the weaving center S 2 and vice versa in the case of FIG. 5 .
3 is a graph showing changes in welding current during the backward stroke of weaving from 1 to 1 to the left end S1. The details are leg length
This is a waveform diagram showing the results of measuring and recording the welding current when performing horizontal fillet welding of 7.5 mm using an optical electrode oscilloscope. The welding conditions were shielding gas composition Ar + 20% CO 2 , wire diameter 2 mm. ,
Average welding current 305A, welding voltage 29V, welding speed 35
cm/min, weaving cycle approximately 150 times/min, and weaving width L=6 mm. In addition, when measuring the welding current, a low-pass filter with a cutoff frequency fc of 10 Hz is used to remove high frequency components caused by the commercial frequency of the welding power source and components caused by irregular short circuits of the arc. .
ウイービングの左右端位置はウイービング装置
に取付けた近接スイツチで位置検出している。 The left and right end positions of the weaving are detected by a proximity switch attached to the weaving device.
第6図にて明らかなように、溶接トーチ3のウ
イービング幅の中心S2が溶接線SWに一致して溶
接線を正しく倣つている場合には、ワイヤ突出長
さlと溶接電流との相関特性からウイービング左
端部電流値IL1とウイービング右端部電流値IR1と
は互いに等しく、さらにウイービングの往行程に
おける溶接電流最小値IL2と復行程における溶接
電流最小値IR2とは互いに等しくなる。 As is clear from Fig. 6, when the center S2 of the weaving width of the welding torch 3 coincides with the welding line SW and the welding line is correctly followed, the wire protrusion length l and the welding current are From the correlation characteristics, the weaving left end current value IL 1 and the weaving right end current value IR 1 are equal to each other, and furthermore, the minimum welding current value IL 2 in the forward stroke of weaving and the minimum welding current value IR 2 in the backward stroke of weaving are equal to each other. .
また、左端部電流値IL1はウイービング左端位
置S1になつた時点から、右端部電流値IR1はウイ
ービング右端位置S3になつた時点から、ローパス
フイルタによる溶接電流信号の位相遅れ時間τだ
けそれぞれ遅延させた時点で検出するようにすれ
ば適切な対応が得られることがわかる。 In addition, the left end current value IL 1 is from the time when the weaving left end position S 1 is reached, and the right end current value IR 1 is from the time when the weaving right end position S 3 is reached by the phase delay time τ of the welding current signal due to the low-pass filter. It can be seen that an appropriate response can be obtained if the detection is performed at each delayed time point.
さらに、溶接電流最小値IL2は左端部電流値IL1
を検出したのち、ウイービング右端位置S3に至る
往工程における溶接電流を測定して、その間での
最小値を検出し、同様に、溶接電流最小値IR2は
右端部電流値IR1を検出したのち、ウイービング
左端位置S1に至る復行程における溶接電流を測定
して、その間での最小値を検出すればよい。 Furthermore, the minimum welding current value IL 2 is the left end current value IL 1
After detecting the welding current, the welding current in the forward process leading to the weaving right end position S 3 was measured, and the minimum value between them was detected. Similarly, the welding current minimum value IR 2 was detected as the right end current value IR 1 . Thereafter, the welding current during the backward stroke to the weaving left end position S1 may be measured and the minimum value during that period may be detected.
次に第7図は、ウイービング幅の中心位置S2が
溶接線SWに対して垂直板2側にずれた場合のウ
イービング状態を示し、第8図は、この場合のウ
イービングの往行程と復行程における溶接電流の
変化を示した具体例である。 Next, Fig. 7 shows the weaving state when the center position S2 of the weaving width is shifted toward the vertical plate 2 side with respect to the welding line SW , and Fig. 8 shows the forward and reverse weaving strokes in this case. This is a specific example showing a change in welding current during a process.
第8図は第6図で説明した溶接条件で水平すみ
肉溶接を行い、溶接線SWとのずれがD=2mmと
なつた場合の溶接電流を光学式電磁オツシログラ
フを用いて測定記録した結果を示す波形図であ
る。 Figure 8 shows the results of measuring and recording the welding current using an optical electromagnetic oscilloscope when horizontal fillet welding was performed under the welding conditions explained in Figure 6, and the deviation from the weld line S W was D = 2 mm. FIG.
第8図から、垂直板2側にずれた場合には右端
部電流値IR1と左端部電流値IL1とに偏差が生じ、
IR1>IL1となることがわかる。 From FIG. 8, when it shifts toward the vertical plate 2 side, a deviation occurs between the right end current value IR 1 and the left end current value IL 1 .
It can be seen that IR 1 > IL 1 .
ところで、第8図において注目すべきことは、
ウイービングの往行程における溶接電流の最小値
IL2が、復行程における溶接電流の最小値IR2に等
しくならずIR2<IL2となることである。即ち、ワ
イヤ突出長さと溶接電流との相関特性を単純にあ
てはめて考えるとIR2=IL2となるべきであるにも
拘わらず、等しくならないのである。このことの
理由は、必ずしも明らかではないが、実験中のア
ークの観察結果から推定すれば、上記のようにウ
イービング幅の中心S2が溶接線SWからずれた場
合には、開先内の溶接線における溶融池の挙動が
ずれていない場合に対して異なるために溶融池に
対するアークの挙動が異なり、第8図に示すよう
な溶接電流の変化が起きるものと推定される。 By the way, what should be noted in Figure 8 is that
Minimum value of welding current in the forward stroke of weaving
IL 2 is not equal to the minimum value IR 2 of the welding current in the backward stroke, and IR 2 <IL 2 . That is, even though IR 2 should be equal to IL 2 by simply applying the correlation between the wire protrusion length and the welding current, they are not equal. The reason for this is not necessarily clear, but if we estimate from the arc observation results during the experiment, if the center S2 of the weaving width deviates from the welding line SW as described above, the Since the behavior of the molten pool at the weld line is different from that in the case where there is no deviation, the behavior of the arc with respect to the molten pool is different, and it is presumed that a change in the welding current as shown in FIG. 8 occurs.
さらに、実験では、上記往行程における最小値
IL2に対して、復行程における最小値IR2は、常に
小さく、しかも、両最小値の差(IL2−IR2)は、
ウイービング幅の中心位置S2と溶接線SWとのず
れの大きさに比例した値となることが確認され
た。 Furthermore, in the experiment, the minimum value in the above outgoing process was
In contrast to IL 2 , the minimum value IR 2 in the backward stroke is always small, and the difference between the two minimum values (IL 2 - IR 2 ) is
It was confirmed that the value was proportional to the size of the deviation between the weaving width center position S 2 and the weld line SW .
また、逆にウイービング幅の中心位置S2が水平
板1側にずれた場合には、第8図とは逆になり
IL1>IR1及び往行程、復工程における溶接電流の
最小値の大小関係はIR2>IL2となる。 Conversely, if the center position S2 of the weaving width shifts toward the horizontal plate 1 side, the result will be opposite to that shown in Figure 8.
The magnitude relationship between IL 1 >IR 1 and the minimum value of the welding current in the forward and backward steps is IR 2 >IL 2 .
以上の関係を要約すると、いま、ウイービング
の左端位置S1からウイービング中心S2を経て右端
位置S3に至るウイービングの往行程におけるウイ
ービング左端部電流値をIL1、溶接電流最小値を
IL2、右端位置S3から左端位置S1に至る復工程に
おけるウイービング右端部電流値をIR1、溶接電
流最小値をIR2とすると、
(IL1−IL2)=(IR1−IR2)の場合はウイービ
ングの中心S2と溶接線SWとが一致していると
判断してよい。 To summarize the above relationship, let IL 1 be the current value at the left end of the weaving in the forward stroke of weaving from the left end position S 1 of the weaving to the right end position S 3 via the weaving center S 2 , and the minimum value of the welding current.
Assuming that IL 2 is the current value at the right end of weaving in the return process from right end position S 3 to left end position S 1 and IR 2 is the minimum welding current value, (IL 1 − IL 2 )=(IR 1 − IR 2 ), it may be determined that the weaving center S 2 and the welding line SW coincide.
(IL1−IL2)>(IR1−IR2)の場合はウイービ
ングの中心S2は溶接線SWに対して左側にずれ
ていると判断される。 If (IL 1 −IL 2 )>(IR 1 −IR 2 ), it is determined that the weaving center S 2 is shifted to the left with respect to the welding line SW .
(IL1−IL2)<(IR1−IR2)の場合はウイービ
ングの中心S2は溶接線SWに対して右側にずれ
ていると判断される。 If (IL 1 −IL 2 )<(IR 1 −IR 2 ), it is determined that the weaving center S 2 is shifted to the right with respect to the welding line SW .
というずれ方向の判断基準が得られる。This provides a criterion for determining the direction of deviation.
また、差電流値(IL1−IL2)、(IR1−IR2)及び
両差電流の偏差|(IL1−IL2)−(IR1−IR2)|はウ
イービング中心S2の溶接線に対する偏向値に比例
する。 In addition, the difference current values (IL 1 - IL 2 ), (IR 1 - IR 2 ) and the deviation of the two difference currents | (IL 1 - IL 2 ) - (IR 1 - IR 2 )| are the welding center S 2 of the weaving center. Proportional to the deflection value relative to the line.
従つて、各ウイービング半周期における電流値
IL1,IL2及びIR1,IR2を検出し、次にこらの検出
値を用いてそれぞれ差電流値(IL1−IL2)、(IR1
−IR2)を演算して両差電流値を互いに比較し、
その比較結果から、上記のずれ方向判断基準に基
づいて両差電流値が互いに等しくなる、あるいは
一定値になる方向に両差電流値の偏差に応じてウ
イービング幅中心位置を移動制御するようにすれ
ば、溶接線の自動倣いが可能となる。 Therefore, the current value in each weaving half cycle
Detect IL 1 , IL 2 and IR 1 , IR 2 , and then use these detected values to calculate the difference current values (IL 1 −IL 2 ) and (IR 1
−IR 2 ) and compare the difference current values with each other,
Based on the comparison results, the weaving width center position is controlled to move in the direction that the difference current values become equal to each other or to a constant value based on the deviation direction judgment criteria described above, according to the deviation of the difference current values. For example, automatic tracing of weld lines becomes possible.
「従来技術の問題点」
ところでアーク溶接においては、一般にアーク
長が長く溶接電流の大きい領域ではピンチ効果が
溶接棒の表面張力よりも大となつて溶滴が小粒子
として棒端から離脱し、高速度で溶融池に突入す
るスプレー移行と呼ばれる現象が発生する。一方
アーク長が短いと小電流において棒端に垂れ下が
つた溶滴は当然母材と接触し、溶接棒と母材とが
溶滴によつて橋絡される。小電流のアーク溶接で
はこのような短絡時に大電流が流れるような特性
の電源が使用されており、この大電流により生じ
るピンチ力によつて上記橋絡が破れてアークが発
生する。このように溶滴が大塊となつて移行する
現象は短絡移行と呼ばれ、その短絡周期は例えば
60〜100回/秒程度である。このような短絡の間
隔は溶接電流の変動を検出することによつて知り
うるが変動が大きいのが一般的で、短絡周期は上
記短絡の間隔の平均値として一般にとらえられ
る。``Problems with the prior art'' In arc welding, generally in areas where the arc length is long and the welding current is large, the pinch effect becomes greater than the surface tension of the welding rod, and the droplets separate from the rod end as small particles. A phenomenon called spray migration occurs, where the spray enters the molten pool at high velocity. On the other hand, when the arc length is short, the droplets hanging down at the end of the rod naturally come into contact with the base metal at a small current, and the welding rod and the base metal are bridged by the droplets. In low-current arc welding, a power source with characteristics that allows a large current to flow during such a short circuit is used, and the pinch force generated by this large current breaks the bridge and generates an arc. This phenomenon in which droplets migrate in large clumps is called short-circuit migration, and the short-circuit period is, for example,
It is about 60 to 100 times/second. The interval between such short circuits can be determined by detecting fluctuations in the welding current, but the fluctuations are generally large, and the short circuit period is generally taken as the average value of the intervals between the short circuits.
しかしながら短絡移行領域において、上記のよ
うに短絡とアークとがかなり大きい変動をもつた
周期として繰り返され、且つ移行する溶滴の大き
さも変動するため検出される溶接電流Iは第2図
eに波形図として示す如く急激に変動することを
避けることができない。この点スプレー移行領域
での溶接電流が概ね第8図に示される如くなめら
かに変化するのと対称的である。 However, in the short-circuit transition region, the short-circuit and arc are repeated as cycles with considerable fluctuations as described above, and the size of the migrating droplet also fluctuates, so the detected welding current I has a waveform as shown in Fig. 2e. As shown in the figure, sudden fluctuations cannot be avoided. This point is in contrast to the welding current in the spray transition region, which changes approximately smoothly as shown in FIG.
従来のアーク倣いによる溶接線自動倣い制御は
前述の通り溶接電流のピーク値又はボトム値を検
出し、その差によつて正確な倣い演算を行うもの
であるからスプレー移行領域のように溶接電流の
変動がゆるやかな場合には高精度を得ることがで
きるが、短絡移行領域のように溶接電流が急激に
変動する領域では、溶接ワイヤの溶接線からの偏
りのみに伴う溶接電流の変化を検出することが困
難で、倣い制御の制度が大幅に低下するという問
題点があつた。特に薄板溶接においてはこのよう
な短絡移行領域による溶接条件がほとんどで、し
かもワーク形状が複雑で、歪、ワークの取付誤差
等が大きく精度のよい倣い制御が要求される。 Conventional automatic weld line tracing control using arc tracing detects the peak or bottom value of the welding current as described above, and uses the difference to perform accurate tracing calculations. High accuracy can be obtained when the fluctuations are gradual, but in regions where the welding current fluctuates rapidly, such as in the short-circuit transition region, it is possible to detect changes in the welding current only due to deviation of the welding wire from the welding line. There was a problem in that it was difficult to do so, and the imitation control system was significantly degraded. Particularly in thin plate welding, most of the welding conditions are based on such a short-circuit transition region, and the workpiece shape is complex, distortion, workpiece installation error, etc. are large, and highly accurate tracing control is required.
「発明の目的」
従つて本発明の目的とするところは、短絡移行
領域における溶接電流の変化を平滑化して短絡移
行領域特有の理由による溶接電流の変化を吸収
し、溶接ワイヤの偏りによる電流変動の検出精度
を向上させることである。``Object of the Invention'' Therefore, the object of the present invention is to smooth the changes in welding current in the short-circuit transition region, absorb the changes in welding current due to reasons specific to the short-circuit transition region, and eliminate current fluctuations due to deviation of the welding wire. The objective is to improve the detection accuracy of
「発明の構成」
上記目的を達成するために、本発明が採用する
主たる手段は、検出した溶接電流に基づいて溶接
線の修正を一定周期毎に行ないつつ溶接トーチを
周期的にウイービングさせながら修正された溶接
線に倣つて短絡移行領域における溶接を行う消耗
電極式アーク溶接方法において、上記溶接電流を
短絡周期の2倍以上で且つウイービング周期の
1/4以下の所定時間毎に積分して得られた値の
ウイービング周期での最大値及び最小値に基づい
て溶接線の修正が行われるようになした点であ
り、その適用範囲は前記特開昭58−53375号公報
に記載されたアーク溶接方法のみでなく、特公昭
52−10773号公報や特開昭52−78654号公報に記載
の溶接線自動倣い方法、その他の消耗電極式のあ
らゆるアーク溶接方法に適用可能で、特に薄板の
アーク溶接に適用して好適である。"Structure of the Invention" In order to achieve the above object, the main means adopted by the present invention is to correct the welding line at regular intervals based on the detected welding current and to correct the welding line while periodically weaving the welding torch. In a consumable electrode arc welding method in which welding is performed in a short-circuit transition region following a welding line that has been The welding line is corrected based on the maximum and minimum values in the weaving cycle of the values determined, and its scope of application is the arc welding described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-53375. Not only the method, but also the
It is applicable to the welding line automatic tracing method described in JP-A-52-10773 and JP-A-52-78654, and all other consumable electrode type arc welding methods, and is particularly suitable for arc welding of thin plates. .
「実施例」
続いて第1図乃至第4図の添付図面を参照して
本発明を具体化した実施例に付き説明し、本発明
の理解に供する。ここに第1図は本発明の一実施
例にかかる溶接方法を実施した場合の溶接電流の
変化を示す線図、第2図a〜dは同溶接方法の制
御手順を示すフローチヤート、第2図eは溶接電
流の原波形を示す線図、第3図は同実施例に係る
溶接方法を実施するためのロボツト装置全体の側
面図、第4図は同ロボツト装置における信号の流
れを示すブロツク図である。なおこの実施例にお
いては前記従来例と共通の要素には同一の符合を
使用して説明する。"Embodiments" Next, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the accompanying drawings of FIGS. 1 to 4 to provide an understanding of the present invention. Here, FIG. 1 is a diagram showing changes in welding current when a welding method according to an embodiment of the present invention is implemented, and FIGS. Figure e is a diagram showing the original waveform of the welding current, Figure 3 is a side view of the entire robotic device for carrying out the welding method according to the same embodiment, and Figure 4 is a block diagram showing the signal flow in the robot device. It is a diagram. In this embodiment, the same reference numerals will be used for the same elements as those in the conventional example.
第3図は溶接用ロボツトRによつて母材MのV
形開先部5に溶接トーチ3によりアーク溶接を行
つている状態を示し、溶接ワイヤ4に流れる電流
はシヤント6に検出されてロボツト制御盤7に伝
達される。ロボツト制御盤7は溶接用ロボツトR
を駆動して溶接トーチ3を所定の溶接線に沿つて
誘導するための制御部で、溶接用ロボツトRの姿
勢及び位置、更にはウイービング波形を指定する
ためのロボツト本体制御部8と、シヤント6から
入力された溶接電流をサンプリングして溶接トー
チ3を適正な溶接線Swの方向へ修正移動させる
ために修正指令信号をロボツト本体制御部8に送
信する倣い制御部9とより構成されている(第4
図)。 Figure 3 shows the V of the base material M being welded by the welding robot R.
A state in which arc welding is being performed on the shaped groove portion 5 with the welding torch 3 is shown, and the current flowing through the welding wire 4 is detected by the shunt 6 and transmitted to the robot control panel 7. The robot control panel 7 is a welding robot R.
A control unit for driving the welding torch 3 along a predetermined welding line, a robot body control unit 8 for specifying the attitude and position of the welding robot R, and furthermore, a weaving waveform, and a shunt 6. It consists of a tracing control section 9 which samples the welding current inputted from the controller and sends a correction command signal to the robot main body control section 8 in order to correct and move the welding torch 3 in the direction of a proper welding line Sw. Fourth
figure).
溶接用ロボツトRはロボツト本体制御部8のサ
ーボ制御部10(第4図)によつて駆動され、サ
ーボ制御部10からの信号により駆動され、基礎
11に取り付けられ、垂直軸のまわりに矢印θ1の
方向に旋回運動を行う旋回台12と、この旋回台
12上に取付られ垂直面内において矢印θ2内の方
向に駆動運動を行う垂直アーム13と、この垂直
アーム13の先端に取付られ同じ駆動垂直面内に
矢印θ3の方向に揺動駆動される水平アーム14
と、この水平アーム14の先端に取付けられ、前
記溶接トーチ3を保持する手首部15とを有して
構成され、上記手首部15は矢印θ4で示す垂直面
内における揺動運動と、矢印θ5で示す手首部15
の軸芯まわりの旋回運動とを行うことができ、結
局溶接用ロボツトRとしては5つの自由度を有し
て構成されている。 The welding robot R is driven by a servo control unit 10 (FIG. 4) of the robot main body control unit 8, driven by a signal from the servo control unit 10, is attached to a foundation 11, and is rotated around a vertical axis by an arrow θ. 1 , a vertical arm 13 mounted on the swivel base 12 that performs a driving motion in the direction of the arrow θ 2 in a vertical plane, and a swivel base 12 that is mounted on the tip of the vertical arm 13. A horizontal arm 14 that is driven to swing in the direction of arrow θ 3 within the same driving vertical plane.
and a wrist portion 15 that is attached to the tip of the horizontal arm 14 and holds the welding torch 3 . Wrist part 15 indicated by θ 5
Therefore, the welding robot R is configured to have five degrees of freedom.
続いて第1図、第2図及び第4図を参照してマ
イクロコンピユータを用いて行うアーク溶接方法
の制御手順につき詳しく説明する。第1図は本発
明をウイービング半周期毎に溶接線の修正を行う
制御方法に適用した場合の溶接電流の変化を示す
線図、第2図aはロボツト本体制御部8における
制御手順を示し、同図bは倣い制御部9における
処理手順、また同図c及びdは第2図bに示した
ILnsx、ILnio及びIRnsx,IRnioのサンプリングを行
うサブルーチンを示すフローチヤートである。 Next, with reference to FIGS. 1, 2, and 4, the control procedure for the arc welding method using the microcomputer will be explained in detail. FIG. 1 is a diagram showing changes in welding current when the present invention is applied to a control method that corrects the welding line every half cycle of weaving, and FIG. 2a shows a control procedure in the robot main body control section 8. Figure b shows the processing procedure in the copying control unit 9, and Figures c and d are shown in Figure 2B.
This is a flowchart showing a subroutine for sampling IL nsx , IL nio and IR nsx , IR nio .
まず制御にあたつて既にロボツトには溶接線の
教示が、例えばPTP方式により完了しており、
教示データがロボツト本体制御部8内の図示せぬ
記憶装置に収納されているのとする。また溶接条
件は短絡移行領域におけるアーク溶接が行われる
ように設定されているものとする。 First, for control, the robot has already been taught the welding line using the PTP method, for example.
It is assumed that the teaching data is stored in a storage device (not shown) within the robot main body control section 8. It is also assumed that the welding conditions are set so that arc welding is performed in the short-circuit transition region.
まず溶接作業の開始にあたつて第2図aに示し
たロボツト本体制御部8側の処理手順と、第2図
bに示した倣い制御部9側の処理手順とが同期を
とつて並列的に処理される。第2図aに示したプ
ログラムではマイクロプロセツサは、まず図示せ
ぬ記憶装置から教示データを取り出し、これに補
間演算処理を行つて教示データに基づく溶接線の
位置を計算する。この計算はロボツト本体制御部
8の位置計算部16において行われる。またマイ
クロプロセツサには予めウイービングパターン
(例えばウイービング幅、ウイービング周期等)
が指定されており、このウイービングパターンに
基づいてウイービング波形計算部17においてウ
イービング波形計算、即ちウイービングの軌跡の
計算が行われる。ここでステツプaにおいて倣い
制御部9から修正指令信号がロボツト本体制御部
8の倣い入力部18に伝えられたか否かを判断す
る。 First, at the start of welding work, the processing procedure on the robot main body control section 8 side shown in Fig. 2a and the processing procedure on the copying control section 9 side shown in Fig. 2b are synchronized and executed in parallel. will be processed. In the program shown in FIG. 2A, the microprocessor first retrieves teaching data from a storage device (not shown), performs interpolation processing on this data, and calculates the position of the weld line based on the teaching data. This calculation is performed in the position calculation section 16 of the robot main body control section 8. In addition, the microprocessor has a weaving pattern (e.g. weaving width, weaving period, etc.)
is specified, and based on this weaving pattern, the weaving waveform calculation section 17 performs weaving waveform calculation, that is, calculation of the weaving locus. Here, in step a, it is determined whether a correction command signal has been transmitted from the copying control section 9 to the copying input section 18 of the robot main body control section 8.
一方倣い制御部9側においては、第2図bに示
す如くステツプbにおいて溶接トーチが第5図に
示す左端位置S1から右端位置S3へのトーチ3の移
動状態(右行き工程)であるか否かを判断する。
この時、トーチが左端位置S1から右端位置に向か
つて移動しているものとすれば、その時の溶接電
流は第1図に示す如く曲線Pの最初の半周期期間
C1lの部分で表される。ロボツト本体制御部8の
ウイービング波形計算部17から倣い制御部9の
倣い計算部19へは第4図に示す如くウイービン
グ左端信号とウイービング右端信号とが出力さ
れ、倣い計算部19においてウイービング動作の
右半周期と左半周期の各始点及び終点、即ち、左
端部S1の位置と右端部S3の位置が知らされる。 On the other hand, on the side of the scanning control section 9, as shown in FIG. 2b, in step b, the welding torch is in a state of movement of the torch 3 from the left end position S1 to the right end position S3 shown in FIG. 5 (rightward process). Determine whether or not.
At this time, assuming that the torch is moving from the left end position S1 to the right end position, the welding current at that time is during the first half period of the curve P as shown in Figure 1.
It is represented by the part C 1l . As shown in FIG. 4, a weaving left end signal and a weaving right end signal are output from the weaving waveform calculation section 17 of the robot main body control section 8 to the copying calculation section 19 of the copying control section 9. The start and end points of each half cycle and left half cycle, that is, the position of the left end S 1 and the position of the right end S 3 are informed.
最初の左半周期C1lにおいては、左側(L)から右
側(R)へ溶接トーチ3が移動する区間であるから、
ステツプbにおいてイエスの方向へ処理が進み、
左半周期C1lにおける溶接電流Pの溶接電流最大
値ILnsxと最小値ILnioとがサンプリングされる。 In the first left half cycle C 1l , the welding torch 3 moves from the left side (L) to the right side (R), so
Processing progresses in the direction of yes at step b,
The welding current maximum value IL nsx and minimum value IL nio of the welding current P in the left half period C 1l are sampled.
ILnsx,ILnioのサンプリングは、第2図cのサ
ブルーチンに従つて処理される。ここでは第2図
eに示すように一定のサンプリング周期SC毎に
ウイービング周期を分割し、このサンプリング周
期SC分の溶接電流Iを積分する。積分値を順番
にS1,S2,S3,…とする(左行き工程においては
S1′,S2′,S3′,S4′,…である)。次にこうして得
られた積分値の中で最大のものILnsx(溶接電流最
大値)と最小のものILnio(溶接電流最小値)をサ
ンプリングする。上記のようなサンプリング周期
SCは短絡周期の2倍以上で且つウイービング周
期の1/4以下の時間に設定される。短絡周期の
2倍以上に設定する理由は、1倍では原波形その
もので積分による平滑化の効果がまつたくなく、
また1.5倍程度ではサンプリング周期SC内に短絡
波形が1つ入る場合と2つ入る場合とが生じ中途
半端な積分となるからで、積分の効果を出すため
には、少なくとも1サンプリング周期内に2以上
の短絡波形が入ることが望ましいからである。ま
た溶接電流の最大値と最小値は1つのウイービン
グ周期中に各2個(合計4個のデータ)含まれる
と共に、これらほぼ等間隔に発生するため、1個
の積分時間の長さは1ウイービング周期の1/4
以下でなければならない。 Sampling of IL nsx and IL nio is processed according to the subroutine shown in FIG. 2c. Here, as shown in FIG. 2e, the weaving period is divided into predetermined sampling periods SC, and the welding current I for each sampling period SC is integrated. Let the integral values be S 1 , S 2 , S 3 , ... in order (in the leftward process,
S 1 ′, S 2 ′, S 3 ′, S 4 ′, …) Next, among the integral values thus obtained, the largest one IL nsx (maximum welding current value) and the smallest one IL nio (minimum welding current value) are sampled. Sampling period as above
SC is set to a time that is more than twice the short circuit period and less than 1/4 of the weaving period. The reason for setting it to more than twice the short-circuit period is that if it is 1 times the original waveform itself, the smoothing effect by integration is not strong enough.
In addition, when it is about 1.5 times, there are cases where one short-circuit waveform and two short-circuit waveforms are included in the sampling period SC, resulting in incomplete integration. This is because it is desirable to include the above short circuit waveform. Also, the maximum and minimum values of the welding current are included in one weaving cycle (total of 4 pieces of data), and they occur at approximately equal intervals, so the length of one integration time is one weaving cycle. 1/4 of the period
Must be less than or equal to
ステツプcにおいてウイービング動作の半周期
分の溶接処理が終了したか否かを判断する。これ
は前記したウイービング右端信号がウイービング
波形計算部17から倣い計算部19に入力された
か否かにより判断され、この時ノーと判断された
時にはステツプbに戻る。イエスと判断された場
合、これは溶接トーチ3が右端位置S3に到着した
ことを示し、処理はイエスの方向に進んでステツ
プdにおける判断に移る。ステツプdではステツ
プcにおいて判断された半周期が溶接開始時の最
初の半周期、即ち第1図における左半周期c1lで
あるか否かを判断し、イエスであればステツプb
へ戻る。この時、溶接行程は既に右端位置S3から
左端位置S1への処理に移つているため、ステツプ
bではノーの判断が行われ、左行き行程における
溶接電流Pの最大値IRnsx及び最小値IRnioが第2
図dに示すサブルーチンに従つてサンプリングさ
れる。続いて前記ステツプcにおいて半周期分、
即ちこの場合、右半周期c1rの終了を待つたのち
ステツプdを経てステツプeに至る。これで最初
の1ウイービング周期分が経過し、前記特開昭58
−53375号公報に記載された差電流値の算出が可
能となる。ここでステツプeにおいて左半周期に
おける電流値の差△ILをILnsx−ILnioによつて算
出すると共に、右半周期における溶接電流値の差
ΔILをIRnsx−IRnioによつて算出し、更にウイー
ビング中心S2の溶接線SWに対する偏向値に比例
した差電流値ΔO=ΔIL−ΔIRを算出する(ステ
ツプn)。その後、ステツプhにおいて前記差電
流値ΔOの絶対値が許容範囲(デツドゾーン)に
入つているか否かを判断し、デツドゾーンから離
れている場合には、修正指令信号を倣い入力部1
8に送出する。差電流値ΔOの絶対値が許容範囲
内であれば、溶接軌跡の修正を行うことなくプロ
グラムを最初に戻す。 In step c, it is determined whether the welding process for half a period of the weaving operation has been completed. This is determined by whether or not the above-mentioned weaving right end signal has been input from the weaving waveform calculation section 17 to the copy calculation section 19. If the determination is NO at this time, the process returns to step b. If the determination is YES, this indicates that the welding torch 3 has arrived at the right end position S3 , and the process proceeds in the direction of YES to the determination in step d. In step d, it is determined whether the half period determined in step c is the first half period at the start of welding, that is, the left half period c1l in FIG. 1, and if yes, step b is performed.
Return to At this time, since the welding process has already moved from the right end position S3 to the left end position S1 , a negative determination is made in step b, and the maximum value IR nsx and the minimum value of the welding current P in the leftward process are IR nio is the second
It is sampled according to the subroutine shown in Figure d. Then, in step c, for half a period,
That is, in this case, after waiting for the end of the right half cycle c1r , the process goes through step d and then goes to step e. The first one weaving cycle has now passed, and the
It becomes possible to calculate the difference current value described in the -53375 publication. Here, in step e, the difference ΔIL in current values in the left half cycle is calculated by IL nsx - IL nio , and the difference ΔIL in welding current values in the right half cycle is calculated by IR nsx - IR nio , Furthermore, a difference current value ΔO=ΔIL−ΔIR proportional to the deflection value of the weaving center S2 with respect to the welding line SW is calculated (step n). Thereafter, in step h, it is determined whether the absolute value of the difference current value ΔO is within the allowable range (dead zone), and if it is far from the dead zone, a correction command signal is copied and the input section 1
Send on 8th. If the absolute value of the difference current value ΔO is within the allowable range, the program is returned to the beginning without modifying the welding trajectory.
一方、第2図aに示したロボツト本体制御部8
側のプログラムのステツプaにおいて上記修正指
令信号を受けて修正指令ありと判断された場合に
は、位置計算部16に修正指令信号を与え、これ
を受けて位置計算部16は一定シフト分を元の目
標位置データに加算する。その後マイクロプロセ
ツサはウイービング波形計算部17より送出され
るウイービング波形に応じたデータと、修正され
た溶接線軌跡に対応した計算位置データとを垂畳
し、修正タイミング発生部20からの信号に応じ
て修正された目標位置信号をサーボ制御部10に
送り、溶接用ロボツトRをサーボ制御する。 On the other hand, the robot main body control section 8 shown in FIG.
If it is determined that there is a correction command after receiving the correction command signal in step a of the side program, the correction command signal is given to the position calculation unit 16, and in response to this, the position calculation unit 16 changes the fixed shift amount to the original position. Add to the target position data. Thereafter, the microprocessor multiplies the data corresponding to the weaving waveform sent from the weaving waveform calculating section 17 and the calculated position data corresponding to the corrected welding line locus, and responds to the signal from the corrected timing generating section 20. The corrected target position signal is sent to the servo control section 10 to servo control the welding robot R.
「発明の効果」
本発明は以上述べたように、検出した溶接電流
に基づいて溶接線の修正を一定周期毎に行ないつ
つ溶接トーチを周期的にウイービングさせながら
修正された溶接線に倣つて短絡移行領域における
溶接を行う消耗電極式アーク溶接方法において、
上記溶接電流を短絡周期の2倍以上で且つウイー
ビング周期の1/4以下の所定時間毎に積分して
得られた値のウイービング周期での最大値及び最
小値に基づいて溶接線の修正が行われることを特
徴とする消耗電極式アーク溶接方法であるから、
短絡移行領域であるために溶接電流の原波形が急
激な変動を含むものであつても、これが積分によ
つて平滑化されるので溶接トーチの偏りによる溶
接電流値の変動が正確に検出され、更にウイービ
ング全工程についてサンプリングされるので正確
にピーク値をとらえることができ、高精度の追従
性を発揮し、ビードの蛇行が少なくなり、溶接部
の外観が改良された。"Effects of the Invention" As described above, the present invention corrects the welding line at regular intervals based on the detected welding current, and periodically weaves the welding torch to short-circuit the welding line following the corrected welding line. In the consumable electrode arc welding method for welding in the transition region,
The welding line is corrected based on the maximum and minimum values in the weaving cycle of the values obtained by integrating the above welding current at predetermined time intervals that are more than twice the short circuit cycle and less than 1/4 of the weaving cycle. This is a consumable electrode type arc welding method characterized by
Even if the original waveform of the welding current includes sudden fluctuations due to the short circuit transition region, this is smoothed by integration, so fluctuations in the welding current value due to deviation of the welding torch can be accurately detected. Furthermore, since the entire weaving process is sampled, it is possible to accurately capture peak values, exhibiting highly accurate followability, reducing bead meandering, and improving the appearance of the welded part.
第1図は本発明の一実施例に係るアーク溶接方
法を実施した場合の平滑化された溶接電流の変化
を示す線図、第2図a〜dは同実施例の処理手順
を示すフローチヤート、第2図eは短絡移行領域
における溶接電流の原波形を示す線図、第3図は
同実施例に係るアーク溶接方法の実施に直接使用
することのできるロボツト装置全体の側面図、第
4図は同実施例における信号の流れを示すブロツ
ク図、第5図はウイービング中心と溶接線とが一
致した状態における溶接作業状態を示す溶接部の
側面図、第6図は第5図に示した状態における溶
接電流の変化を示す線図、第7図はウイービング
中心が溶接線に対して変位している状態を示す第
5図相当図、第8図は第7図の状態における溶接
電流の変化と従来の修正処理手順を示す線図であ
る。
(符合の説明) 3…溶接トーチ、4…溶接ワ
イヤ、7…ロボツト制御盤、8…ロボツト本体制
御部、9…倣い制御部、10…サーボ制御部、1
6…位置計算部、17…ウイービング波形計算
部、18…倣い入力部、19…倣い計算部、20
…修正タイミング発生部、I,IL,IR…溶接電
流、ΔO…差電流値、P…溶接電流曲線、SW…溶
接線、R…溶接用ロボツト、Cl,Cr…半周期。
FIG. 1 is a diagram showing changes in smoothed welding current when an arc welding method according to an embodiment of the present invention is carried out, and FIGS. 2 a to 2 d are flowcharts showing the processing procedure of the same embodiment. , FIG. 2e is a diagram showing the original waveform of the welding current in the short-circuit transition region, FIG. The figure is a block diagram showing the signal flow in the same embodiment, Figure 5 is a side view of the welding part showing the welding work state when the weaving center and the weld line are aligned, and Figure 6 is the same as shown in Figure 5. Fig. 7 is a diagram corresponding to Fig. 5 showing a state in which the weaving center is displaced with respect to the welding line, and Fig. 8 is a diagram showing changes in welding current in the state shown in Fig. 7. FIG. 3 is a diagram showing a conventional correction processing procedure. (Explanation of symbols) 3... Welding torch, 4... Welding wire, 7... Robot control panel, 8... Robot main body control section, 9... Copying control section, 10... Servo control section, 1
6... Position calculation section, 17... Weaving waveform calculation section, 18... Copying input section, 19... Copying calculation section, 20
...Correction timing generator, I, IL, IR...Welding current, ΔO...Difference current value, P...Welding current curve, S W ...Welding line, R...Welding robot, C l , Cr ... Half cycle.
Claims (1)
一定周期毎に行ないつつ溶接トーチを周期的にウ
イービングさせながら修正された溶接線を倣つて
短絡移行領域における溶接を行う消耗電極式アー
ク溶接方法において、上記溶接電流を短絡周期の
2倍以上で且つウイービング周期の1/4以下の
所定時間毎に積分して得られた値のウイーピング
周期での最大値及び最小値に基づいて溶接線の修
正が行われることを特徴とする消耗電極式アーク
溶接方法。1. In a consumable electrode type arc welding method in which the welding line is corrected at regular intervals based on the detected welding current, and the welding torch is weaved periodically to follow the corrected welding line to weld in the short-circuit transition region. , the welding line is corrected based on the maximum and minimum values in the weaving cycle of the values obtained by integrating the welding current at predetermined time intervals of at least twice the short circuit cycle and at most 1/4 of the weaving cycle. A consumable electrode arc welding method characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26899884A JPS61147975A (en) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | Consumable electrode type arc welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26899884A JPS61147975A (en) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | Consumable electrode type arc welding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147975A JPS61147975A (en) | 1986-07-05 |
| JPH0446673B2 true JPH0446673B2 (en) | 1992-07-30 |
Family
ID=17466244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26899884A Granted JPS61147975A (en) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | Consumable electrode type arc welding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147975A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529657A (en) * | 1975-07-14 | 1977-01-25 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Groove line follow up device |
-
1984
- 1984-12-19 JP JP26899884A patent/JPS61147975A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61147975A (en) | 1986-07-05 |
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