JPH07100228B2

JPH07100228B2 - 多層盛溶接ロボットの溶接線設定方法

Info

Publication number: JPH07100228B2
Application number: JP15101487A
Authority: JP
Inventors: 圭一車谷; 務上田; 良夫佐原; 典夫内田; 雅敏中村; 志織秋谷
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-06-17
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPS6487070A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、多層盛溶接ロボットの溶接線設定方法に係
り、特に、複数の溶接部を連続的に自動溶接するための
対策に関する。

（従来の技術）従来より、例えば特開昭60−30577号公報に開示される
如く、溶接ロボットに第１層目のトーチ狙い位置のみを
教示して、溶接作業を行わせ、その第１層目の制御情報
と位置シフト量とから第２層目以降のトーチ狙い位置を
演算して、順次溶接を行うことにより、所定の開先を有
する被溶接体の多層盛溶接を行おうとする方法は知られ
ている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、長い溶接線を有した被溶接体の途中に強度強
化用リブ，既溶接部が設けられたもの、あるいは複数の
被溶接体をその間にスペーサーを挟んで併設したもの等
同一の開先形状を有する複数の溶接部が上記リブ，既溶
接部、スペーサー等の障害物で非連続状態にある場合が
ある。

しかしながら、上記従来の方法を利用して各溶接部の多
層溶接を行おうとすると、各溶接部間に障害物や非連続
部があるために、各溶接部の多層盛溶接を連続的に行う
ことができず、１つの溶接部の多層盛溶接が終了したの
ち次の溶接部の溶接を行うには、再びトーチ狙い位置等
の溶接条件を設定する必要があり、手間を要していた。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、溶接線の設定において、既溶接部から未溶接部に
移行するときに、障害物を避ける適切な設定方法を講じ
ることにより、作業前の一括設定で逐次連続的に各溶接
部の多層盛溶接を行って溶接作業時間の短縮を図ること
にある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明の解決手段は、第１図お
よび第２図に示すように、多層盛溶接ロボットにより、
同一開先形状を有する複数の溶接部（A₁）〜（An）から
なる被溶接体（Ａ）の多層盛溶接を行う前にトーチ
（２）狙い位置の移動する軌跡としての溶接線（ｐ）を
設定する溶接線設定方法であって、各溶接部（Am）の初
層の溶接の始点（Pmo）と終点（Pmz）とを逐次設定する
とともに、各溶接部（Am）から次の溶接部（Am＋１）に
移行するときには、トーチ（２）狙い位置を溶接線
（ｐ）上にない空間（Ｂ）内の待避点（Ｑ）に設定した
のち次の溶接部（Am＋１）の始点（Pm＋1o）を設定する
方法とする。

（作用）以上の方法により、本発明では、複数の溶接部（A₁）〜
（An）からなる被溶接体（Ａ）において、１つの溶接部
（Am）上の溶接線（ｐ）を設定する際、初層の溶接を行
う始点（Pmo）と終点（Pmz）とを最小限設定し、次の溶
接部（Am＋１）に移行する前に、溶接線（ｐ）上にない
空間（Ｂ）内の待避点（Ｑ）を設定し、しかるのち、次
の溶接部（Am＋１）の溶接を行う始点（Pm＋1₀）を設定
するので、多層盛溶接時、２つの溶接部（Am），（Am＋
１）間に障害物がある場合にも、トーチ（２）が障害物
に接触することなく、次の溶接部（Am＋１）に移行する
ことができる。

よって、最初に一括して溶接線を設定すれば、各溶接部
（A₁）〜（An）を順次自動的に連続溶接することがで
き、多層盛溶接作業時間の短縮を図ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第３図〜第６図は本発明の実施例に係る可搬走行型多層
盛溶接ロボットシステムの概略構成を示し、（１）はア
ーム部に溶接用トーチ（２）を有するロボット本体であ
って、該ロボット本体（１）はガイドレール（３）の上
をガイドレール（３）に沿って（Ｔ軸方向）往復摺動す
るとともに、アーム部は、上記ガイドレール（３）方向
（Ｔ軸方向）とは直交する水平方向（Ｘ軸方向）および
垂直方向（Ｚ軸方向）に往復摺動し、さらに、上記トー
チ（２）はアーム部に対し水平軸（Ｓ軸）回りに回動
し、以上によって、上記トーチ（２）は互いに直交する
Ｘ、Ｚ、Ｔ軸の位置および垂直軸との傾き角αが調節可
能になされている。

また、（５）は装置全体の制御盤、（６）はガスボン
ベ、冷却水源、電力電源等に接続されたトーチ（２）の
出力電源装置、（７）は上記出力電源装置（６）にガス
ホース（C₁）、冷却水ホース（C₂）、パワーケーブル
（C₃）、送給制御ケーブル（C₄）等の配線、配管類を介
して接続されるとともに、それらの長さを調節し、さら
に、それらを集約してなる一本のコンジットケーブル
（Co）を介して上記トーチ（２）と接続されるワイヤ送
給装置である。また、（C₅）は上記制御盤（５）とロボ
ット本体（１）とを信号の授受可能に接続するメイン制
御ケーブル、（C₆）は制御盤（５）と出力電源装置
（６）とを信号の授受可能に接続する信号線である。

そして、上記制御盤（５）には装置全体の制御を行う制
御装置（８）が内蔵され、制御盤（５）のケーシング上
部の前面にはブラウン管よりなる表示装置（９）が設け
られており、さらに、制御盤（５）には遠隔操作により
制御盤（５）内部の制御装置（８）に指令信号を出力す
るとともに、多層盛溶接を行うに必要な積層パス数の単
複選択、溶接電流値の選択、被溶接体の開先形状および
裏当の有無もしくは種類等の基本条件を入力するための
教示ボックス（10）が信号線を介して接続されている。

第５図は上記制御装置（８）の内部の回路構成および外
部の各機器との信号接続を概略的に示し、（11）は上記
教示ボックス（10）から入力される多層盛溶接を行うに
必要な上記基本条件をパラメータとした「多層盛溶接の
各パス毎のトーチ狙い位置、溶接電流値、溶接電圧値、
溶接速度およびウィービング条件」等の溶接作業条件を
あらかじめ設定して記憶するROM、（12）は上記教示ボ
ックス（10）の指令に応じ、上記ROM（11）の記憶内容
に基づいて、入力された基本条件に適合する標準作業条
件すなわち溶接の各パス毎の「多層盛溶接の各パス毎の
トーチ狙い位置、溶接電流値、溶接電圧値、溶接速度お
よびウィービング条件」等を演算する演算装置、（13）
は該演算装置（12）で演算された標準作業条件に基づい
て多層盛溶接ロボットを制御するCPUである。そして、
（13）は上記CPU（13）の制御信号を受けて、その内容
を言語信号に変換する信号変換装置であって、該信号変
換装置（15）により変換された言語信号に応じて、その
内容が上記表示装置（８）で表示されるようになされて
いる。また、（14）は書き込まれた制御プログラム等を
記憶するRAMである。

次に、上記教示ボックス（10）の操作面には、第６図に
示すように、上記軸操作ボタン（25）〜（28）の左側に
は、溶接作業を指令するための溶接指令ボタン（32）
と、溶接条件又は溶接作業にあることを表示する溶接表
示ランプ（32a）とが設けられている。さらに、教示ボ
ックス（10）には、装置全体の起動を指令する起動ボタ
ン（20）と、指令を解除する指令解除ボタン（21）と、
停止を指令する停止ボタン（22）と、上記RAM（14）へ
のプログラム等を書込む書込みモードに設定する書込み
モード指令ボタン（23）と、ロボット本体（１）を各軸
X,T,Z,S方向に沿ってプラス又はマイナス方向に移動さ
せるための軸操作ボタン（25），（26），（27），（2
8）と、溶接電流、溶接電圧および溶接速度を増減変更
するための条件変更ボタン（29），（30），（31）と、
溶接作業の手動／自動切換ボタン（33）と、軸座標系を
選択する軸座標設定ボタン（34）と、トーチ（２）の移
動に対応してメイン制御ケーブル（C₅）の長さを調節す
るためのワイヤインチングボタン（35）と、非常停止ボ
タン（36）と、装置の異常動作時に点灯する異常時表示
ランプ（37）とがそれぞれ設けられている。

そして、多層盛溶接を行う前に溶接条件を設定するにあ
たっては、まず、積層パス数として、第７図（イ），
（ロ）に示す１層１パス又は１層多パスの２種類の積層
方式のうちいずれかの選択、溶接電流値として高電流
値、中電流値、低電流値のいずれかの選択を入力し、次
に、被溶接体の開先形状として、第８図（イ），
（ロ），（ハ）にそれぞれ示すレ型、Ｖ型および水平隅
肉の３種類の開先形状に応じて、レ型およびＶ型につい
ては板厚ｔ、開先角度θ、ルートフェイスＲ、ルートギ
ャップＧの値、水平隅肉については被溶接体の脚長Ｘお
よびＺの値を入力すると、上記基本条件に対して予め上
記ROM（11）に記憶された溶接電流値、溶接電圧値、溶
接速度およびウィービング条件等の標準作業条件が演算
装置（12）で演算され定められるようになされている。

次に、第２図は被溶接体（Ａ）の例を示し、該被溶接体
（Ａ）には、水平に載置された水平鉄板（51）と垂直に
載置された垂直鉄板（52）とを互いに突合わせてなるレ
型の開先形状を有し、その同一開先上に第１溶接部
（A₁）、該第１溶接部（A₁）とは強度補強用のリブ（5
3）で隔てられた第２溶接部（A₂）、該第２溶接部
（A₃）とは既溶接部（54）で隔てられた第３溶接部
（A₃）等のリブ等で隔てられたｎ個の溶接部（A₁）〜
（An）が形成されている。なお、該第３溶接部（A₃）に
は水平方向に若干被溶接体（Ａ）全体が折曲げられた折
曲り部（55）が形成されている。

そして、本発明の溶接線（ｐ）設定方法を以下に説明す
る。上記のような同一の開先形状を有する複数の溶接部
（A₁）〜（An）からなる被溶接体（Ａ）において、例え
ば、第１図に示すように、１つの溶接部（Am）（１≦ｍ
≦ｎ）上の溶接線（ｐ）を設定するときには、まず、Ｔ
軸に沿って初層の溶接を行う始点（Pmo）と終点（Pmz）
とを最小限設定する。このとき、例えば、溶接部（Am）
が中間で曲っている場合等、さらに両者（Pmo），（Pm
z）の間にある他の点を設定することができる。次に、
次の溶接部（Am＋１）に移行するときには、被溶接体
（Ａ）の上部空間（Ｂ）内の被溶接部にある待避点
（Ｑ）を設定する。しかるのち、次の溶接部（Am＋１）
の溶接を行う始点（Pm＋1o）と終点（Pm＋1z）とを設定
する。以上のようにして、各溶接部（A₁）〜（An）の溶
接線（ｐ）を順次設定するようになされている。このと
き、溶接部（Am）の終点（Pmz）と溶接部（Am＋１）の
始点（Pm＋1o）との間の中点（Ｍ）よりも小さなＴ軸値
を持つ溶接線（ｐ）上の点は溶接部（Am）内の点であ
り、中点（Ｍ）よりも大きなＴ軸値を持つ点は溶接部
（Am＋１）内の点であると認識させるようにしている。
また、溶接線（ｐ）上の点（Ｐ）と待避点（Ｑ）との区
別は、上記教示ボックス（10）の溶接指令ボタン（32）
のON,OFFにより行っており、溶接指令ボタン（32）がON
で溶接表示ランプ（32a）が点灯時には溶接線（ｐ）上
の点（Ｐ）であると認識するようになされている。この
ように識別させることにより、２つの点（Pmz），（Pm
＋1o）間のＴ軸値を持つ点だけでなく、例えば溶接部
（Am）の終点（Pmz）よりも小さなＴ軸値をもつ待避点
（Ｑ′）（図中点線）の設定が可能となっている。ま
た、複数個の待避点（Ｑ）…を設定することもできる。

以上を第９図に基づき具体的に説明するに、まず、溶接
指令ボタン（32）をONしてＴ軸値のみが互いに異なる第
１溶接部（A₁）の溶接始点（101）および終点（102）の
位置を設定し、第２溶接部（A₂）に移行する前に、上記
溶接指令ボタン（32）をOFFにして、上記第１溶接部（A
₁）の終点（102）と同じＴ軸値を有し、かつＺ軸値のみ
が異なる第１待避点（103）と、該第１待避点（103）と
同じＺ軸値を有し、かつ第２溶接部（A₂）の始点（10
5）と同じＴ軸値を有する第２待避点（104）とを設定す
る。したがって、リブ（53）を回避して、第１溶接部
（A₁）から第２溶接部（A₂）に移行するように設定でき
る。

次に、溶接指令ボタン（32）の操作は上記と同様にし
て、第２溶接部（A₂）の始点（105）と該始点（105）よ
りも大きなＴ軸値を有する終点（106）とを設定し、第
３溶接部（A₃）への移行前に、上記終点（106）よりも
大きなＴ軸値とＺ軸値とを有する第３待避点（107）を
設定する。このときには、上記リブ（53）ほど大きくな
い障害物である既溶接部（54）を回避するだけなので、
１つの待避点（107）のみを設定すれば充分である。

さらに、第３溶接部（A₃）では、溶接の始点（108）
と、途中の折曲り点（109）と、終点（110）とを設定す
る。以上のように設定された各点（101）〜（110）の溶
接指令ボタン（32）のON,OFFおよびX,Z,T,S軸値を次頁
の表に示す。

そして、以上のようにして設定された多層盛溶接の作業
条件および溶接線（ｐ）に基づき、CPU（13）によりロ
ボット本体（１）のX,Z,T軸方向に沿った運動と、トー
チ（２）の傾き角αとが制御されるとともに、トーチ
（２）の溶接出力が出力電源装置（６）を介して制御さ
れ、溶接作業が行われるようになされている。

その制御を第11図のフローチャートに基づき説明する。
まず、ステップS₁で多層盛溶接作業を行うためのプログ
ラムを読み出すべきか否かを判別し、NOであればステッ
プS₂で多層盛溶接を行う被溶接体の種類に従っていずれ
かの開先形状を選択し、それぞれの開先形状に応じて、
以下のように基本条件の入力を行う。すなわち、Ｖ型の
開先形状を選択した場合、表示装置（９）の表示画面に
示されたＶ型開先形状の各部位に対応する被溶接体の実
際の寸法および条件に応じて、ステップS₃〜S₈で板厚ｔの値，開先角度αの値，ルートフ
ェイスＲの値，ルートギャップＧの値，裏当材の有無，
余盛厚さｈの値を順次上記教示ボックス（10）から設定
する。一方、ステップS₂でレ型開先形状を選択した場
合、上記ステップS₃〜S₈と同様にして、ステップS₉〜S
₁₃で板厚t,開先角度θ，ルートフェイスR,ルートギャッ
プＧ等の値，裏当材の有無を入力する。また、ステップ
S₂で水平隅肉を選択した場合、水平隅肉開先形状の各部
位に対応する被溶接体の脚長ＸおよびＺの値を入力す
る。

以上により、被溶接体の開先形状等の条件の入力を終了
すると、ステップS₁₅で既に一部溶接されたものを途中
から溶接する場合には既溶接幅Eoを入力し、ステップS
₁₆で積層パス数の単複２つの方式に基づき、１層１パス
積層方式又は１層多パス積層方式いずれかの選択を行
い、ステップS₁₇で溶接方向として往復溶接又は片道溶
接のいずれかを選択し、ステップS₁₈で使用電流値とし
て３つの値すなわち高電流値A_H、中電流値A_Mおよび低電
流値A_Lのうちいずれかを選択する。

上記ステップS₁〜S₁₈により多層盛溶接を行う為の基本
条件の入力を終了すると、制御装置（８）の内部で演算
装置（12）により、上記ROM（11）に予め設定されてい
る多層盛溶接のデータに基づき標準作業条件が演算さ
れ、ステップS₁₉で推奨条件が表示装置（９）に表示さ
れる。そして、特殊な条件等があり、推奨条件を一部変
更する必要があるときには上記教示ボックス（10）の条
件変更ボタン（29）〜（31）からの指令により変更し、
ステップS₂₀で作業条件の決定が完了すると、ステップS
₂₁,S₂₂,S₂₃で、以下のようにして、RAM（14）に各溶接
部（A₁）〜（An）の溶接線（ｐ）を一括して教示、記憶
させる。

そして、ステップS₂₄,S₂₅で上記教示データと各溶接条
件に関するデータとを関連付けるとともに、これをロボ
ット本体（１）側に転送し、ロボット本体（１）側で
は、ステップS₂₆,S₂₇において上記で入力された溶接作
業条件に基づいて各溶接部（A₁）〜（An）の多層盛溶接
が行われ、ステップS₂₈ですべての溶接部（A₁）〜（A
n）の多層盛溶接が完了するまで、上記ステップS₂₆,S₂₇
を繰返し行う。

したがって、上記実施例においては、同一開先形状を有
する複数の溶接部（A₁）〜（An）からなる被溶接体
（Ａ）の多層盛溶接を行う溶接線（ｐ）を設定する際、
各溶接部（Am）毎に初層の溶接の始点（Pmo）と終点（P
mz）とを設定するとともに、次の溶接部（Am＋１）に移
行するときには溶接線（ｐ）上にない空間（Ｂ）内に待
避点（Ｑ）を設定するようにしたので、溶接部（Am）の
溶接線（ｐ）上に強度補強用のリブや既溶接部等の障害
物があって、水平方向にトーチ（２）を移動することが
できないときにも、トーチ（２）がいったん障害物を避
けてから次の溶接部（Am＋１）に移行することができ
る。そして、障害物の大小により、待避点（Ｑ）の個数
および位置を変えれば、被溶接体（Ａ）の種々の形状に
応じてトーチ（２）が障害物に接触することなく、多層
盛溶接を行うことができる。すなわち、大きな障害物が
あるときには、第10図（イ）に示すように溶接部（Am）
の多層盛溶接の終了後、２箇所の待避点（Q₁），（Q₂）
を経て次の溶接部（Am＋１）に移行して多層盛溶接を行
い、小さな障害物のときには、第10図（ロ）に示すよう
に、溶接部（Am）の多層盛溶接終了後、１箇所の待避点
（Q₁），（Q₂）を経て、順次溶接部（Am＋１），（Am＋
２）の多層盛溶接を連続的に行う。

よって、各溶接部（A₁）〜（An）の多層盛溶接が終了す
るごとに溶接線（ｐ）を設定する必要がなく、最初に一
括して設定すれば、全ての溶接部（A₁）〜（An）の溶接
を自動的に行うことができ、多層盛溶接の溶接作業時間
の短縮を図ることができる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の溶接線設定方法によれ
ば、多層盛溶接の溶接線の設定時、各溶接部から次の溶
接部に移行するときには、溶接線上にない空間内の待避
点を設定したのち次の溶接部の始点を設定するようにし
たので、最初に一括して溶接線を設定することにより、
連続的に各溶接部の多層盛溶接を行うことができ、溶接
作業の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は溶接線および待
避点の設定方法を示す概念図、第２図は被溶接体の斜視
図、第３図は多層盛溶接ロボット装置の全体構成図、第
４図はロボット本体のＸ−Ｚ面内の動作範囲を示す図、
第５図は多層盛溶接ロボットの制御装置の内部構成図、
第６図は教示ボックスの操作面の平面図、第７図（イ）
および（ロ）はそれぞれ１層多パスおよび１層１パスの
積層方式の説明図、第８図（イ），（ロ），（ハ）は被
溶接体のレ型、Ｖ型、水平隅肉の開先形状をそれぞれ示
す図、第９図は溶接線設定例を示す斜視図、第10図
（イ），（ロ）はそれぞれ待避点が１箇所および２箇所
の場合の多層盛溶接作業の説明図、第11図はCPUによる
制御を示すフローチャートである。（２）……トーチ、（Ａ）……被溶接体、（A₁）〜（A
n）……溶接部、（Ｂ）……空間、（ｐ）……溶接線、
（Pmo）……始点、（Pmz）……終点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐原良夫大阪府摂津市西一津屋１番１号ダイキン工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者内田典夫兵庫県尼崎市扶桑町２丁目１番地住金溶接工業株式会社内 (72)発明者中村雅敏兵庫県尼崎市扶桑町２丁目１番地住金溶接工業株式会社内 (72)発明者秋谷志織兵庫県尼崎市扶桑町２丁目１番地住金溶接工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層盛溶接ロボットにより、同一開先形状
を有する複数の溶接部（A₁）〜（An）からなる被溶接体
（Ａ）の多層盛溶接を行う前にトーチ（２）狙い位置の
移動する軌跡としての溶接線（ｐ）を設定する溶接線設
定方法であって、各溶接部（Am）の初層の溶接の始点
（Pmo）と終点（Pmz）とを逐次設定するとともに、各溶
接部（Am）から次の溶接部（Am＋１）に移行するときに
は、トーチ（２）狙い位置を溶接線（ｐ）上にない空間
（Ｂ）内の待避点（Ｑ）に設定したのち次の溶接部（Am
＋１）の始点（Pm＋1o）を設定することを特徴とする多
層盛溶接ロボットの溶接線設定方法。