JPH09253852A - アーク溶接用ロボットのアークスタート制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アーク溶接ロボットにおいて、アーク発生に失
敗した時の制御方法。 【解決手段】アーク溶接用ロボットによって予め教示さ
れた経路と区間において溶接を行うに際して、各アーク
スタート点でのアークスタートに失敗した時に各アーク
スタート点毎に実施すべきアーク再スタートの試行回
数、アーク再スタート試行毎の溶接トーチの正規のアー
クスタート点からのずらし量、ずらし方向、ワイヤリト
ラクト量およびリトラクトのタイミング、溶接トーチの
揺動の有無および揺動パターン、設定回数のアーク再ス
タート試行にもかかわらずアークスタートが不成功に終
った時の処理等の各スタート条件を記載したアーク再ス
タートスケジュールプログラムを定めたアーク溶接用ロ
ボットのアークスタート制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接ロボッ
トを用いて自動溶接を行う場合において、アーク発生に
成功しなかった時の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶接ロボットを用いて自動アーク
溶接を行なうときには、次のような方法が行なわれてい
た。 ［従来の技術１］溶接開始点でアークの起動が検出でき
なかった場合、教示された溶接線方向に進みながら、設
定回数に達するまでアーク起動を繰り返し、アークが発
生すれば、アークを出したまま本来の溶接開始点に戻
り、再び教示された軌跡上を本来の溶接条件で溶接し直
して進む方法。

【０００３】［従来の技術２］溶接開始点でアークの起
動が検出できなかった場合、教示された溶接線方向に進
みながら、設定距離の間アーク起動を繰り返し、アーク
が発生すれば、アークを出したまま本来の溶接開始点に
戻り、再び教示された軌跡上を本来の溶接条件で溶接し
直して進む方法。

【０００４】［従来の技術３］溶接開始点でアークの起
動が検出できなかった場合、教示された溶接線方向に進
みながら、ウィービングを行うことによってトーチ先端
の絶縁物をそぎ落とす動作をしながらアーク発生を試
み、アークが発生すれば、アークを出したまま本来の溶
接開始点に戻り、再び教示された軌跡上を本来の溶接条
件で溶接し直して進む方法。

【０００５】［従来の技術４］上記いずれかのアークス
タート再試行方法を行ない、設定回数または設定距離の
間行っても、その間にアークが発生しなかった場合は、
ロボットを異常停止させる方法。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の［従来の技術
１、２、３］は、いずれも同じ溶接線上を数回溶接する
ことになり、例えアーク発生に成功してもアークスター
ト動作を繰り返した部分はアークスタート動作により不
純物の巻込みが発生したりビードが盛り上がった状態と
なって、溶接品質上からは好ましくない結果となる。

【０００７】［従来の技術３］では、ウィービングによ
ってトーチ先端の絶縁物をそぎ落とそうとするものであ
るが、ウィービングの動作パターンを開先の形状に合わ
せなければ、絶縁物そぎ落しの効果が十分発揮できない
ものとなる。また、通常の溶接指令を与えたままアーク
が発生しないにもかかわらずウィービングを行うと、ワ
イヤがその間にも送給され続けるので、ワイヤ先端が曲
がってしまいワーク面にうまく擦り付けることができな
くなり、やはり絶縁物そぎ落しの効果が十分発揮できな
いものとなる。

【０００８】［従来の技術４］では、最終的にロボット
を異常として停止させるが、ロボットを複数台使用して
いる生産ライン等では、１台のロボットを停止させる
と、他の溶接中のロボットまでも停止させなければなら
ない場合が発生し、生産ラインの稼動効率を著しく低下
させてしまう場合がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】アークスタート不良が発
生する原因は、各溶接部位によってそれぞれ異なるもの
であるため、アーク再スタートの方法は、それぞれの部
位固有に定義すべきものである。例えば、（１）溶接開
始位置に既存の溶接ビードがあって、それがスラグ等の
絶縁物によって覆われている場合、（２）ワイヤの先端
に、酸化物などの絶縁物が付着している場合、等があ
り、それぞれの場合に対して、最適なアーク発生方法が
選択されるべきである。

【００１０】上記（１）の場合に対しては、アーク再ス
タート点を既存のビードの無い方向にほんの少しずらせ
ば、絶縁物がないためアークスタートが容易に行える。
その後、本来の溶接開始点に速やかに戻っても、微量の
動作距離であるからアークを不安定にすることはなく、
本来の溶接に移行することができる。

【００１１】また、アークが出ないままワイヤが母材に
当たった場合、ワイヤの送給圧力によってワイヤが曲が
る場合が多い。そこでワイヤをリトラクトせずに、トー
チを母材に接近してきた道筋とは逆の方向にステップバ
ックを行い、再度母材に接近させると、ワイヤが曲がっ
た分だけワイヤの先端が母材と接触する位置が以前とは
変化し、絶縁物のある位置からは離れた位置でアーク再
スタートが行なわれる。この結果、アークスタートに成
功率することが多い。

【００１２】（２）の場合に対しては、ワイヤ突き出し
長を一定に保ち、一定時間ウィービングを行うことによ
って、ワイヤ先端の絶縁物をそぎ落とすことができる
が、この場合、ワークの開先形状によって、ウィービン
グの動作パターンを決定すべきである。

【００１３】以上のアーク再スタート操作にもかかわら
ず、最終的にアーク発生が不成功に終わった場合、 （１）ロボットを異常停止させる。 （２）その溶接箇所をアーク切りでロボット動作させ、
次の溶接箇所から再びアークを出して続行する。 （３）最後までアーク切りでロボットを動作させる。 等の内の何れかが、被溶接物の溶接部位、溶接順序、生
産ライン全体からの要求などに合わせて選択されるべき
である。

【００１４】以上から本発明においては、アークスター
トに失敗した場合、各アークスタート点毎にアーク再ス
タートの試行回数、アーク再スタート試行毎のトーチの
ずらし量、ずらし方向、溶接トーチの退避・再試行ワイ
ヤリトラクト量とリトラクトのタイミング、溶接トーチ
の揺動の有無と揺動パターン、および設定回数のアーク
再スタートを行ったにもかかわらずアークスタートが成
功しなかった時の処理等のアーク再スタート条件を定め
たアーク再スタートスケジュールプログラムを作成し、
このプログラムに従ってロボットを動作させることによ
って各アークスタート点ごとに最適なアーク再スタート
動作を行なうようにしたものである。

【００１５】

【実施の形態】以下、本発明のアークスタート制御方法
の実施例を添付図を参照して説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例であるロボット制
御装置の構成を溶接機およびロボット本体と共に示すブ
ロック図、図２は図１の装置に用いる制御装置のアーク
再スタート時の動作を説明するためのフローチャート、
図３は本発明の一実施例であるアーク再スタート時の動
作に関するスケジュールを記述したアーク再スタートス
ケジュールプログラムである。

【００１７】図１の装置においてアークスタートすると
きの様子を図２および図３を参照して説明する。図１に
おいて、１はティーチングペンダントであり、ロボット
に動作経路を教示すると共に溶接条件の入力などを行な
う。２はロボット制御装置であり、作業プログラム５、
アーク再スタートスケジュールプログラムファイル６お
よびアーク再スタートカウンタ７を含むメモリ部４を主
とするメイン制御部３と入力制御部８および動作制御部
９とを備えている。１０は溶接器制御装置、１１は溶接
器、１２はロボット本体である。

【００１８】ロボット制御装置２からのアークスタート
指令を受信した溶接機制御装置１０が、アークスタート
不成功を検出し、その旨をロボット制御装置２に通知し
た場合、ロボット制御装置２は、そのアークスタート点
に対応するアーク再スタートスケジュールプログラムフ
ァイル６を開く。

【００１９】アーク再スタートスケジュールプログラム
ファイル６には、各アークスタート点毎に図３に示すよ
うにアーク再スタートの回数と、各アーク再スタート毎
におけるロボット１２が行うべき動作順序がアーク再ス
タートスケジュールプログラム内に「アーク再スタート
回数」、および「最終的なアークスタート不成功時にお
けるロボットの継続動作」、各アーク再スタート処理回
数毎の「ワイヤの逆送量」、「アーク再スタート点の指
定」、「溶接トーチの微細な揺動パターン」などを記述
しておく。

【００２０】ロボット制御装置２は、別にアーク再スタ
ートカウンタ７を持っており、アーク再スタートスケジ
ュールプログラムファイル６を開いた時点で、ファイル
内に記述されたアーク再スタート回数がアーク再スター
トカウンタ７の数値Ｎにコピーされる。以後、ロボット
制御装置２は、図２に示すフローチャートに示す如く、
アーク再スタートスケジュールプログラムファイル６内
に記述されたアークスタート再試行処理を順次行う毎
に、アーク再スタートカウンタの内容を１ずつ減じる。
ロボット制御装置６は、最終的にアークスタートが成功
するか、またはアーク再スタートカウンタの数値Ｎが０
になるまで、アーク再スタート処理を繰り返し行う。

【００２１】アーク再スタートスケジュールプログラム
は、ティーチペンダントを用いて直接ロボット制御装置
２内のメモリ４上に作成したり、パーソナルコンピュー
タを用いてオフラインで作成したものを、フロッピーデ
ィスク装置等の媒体や、通信回線を介して、ロボット制
御装置２に転送するなどの方法によって記憶する。

【００２２】図４は図３で示されたアーク再スタートス
ケジュールプログラムに従ってアーク再スタート処理を
行う場合のロボットの動作の例を示す説明図である。同
図においてＭは被溶接物、Ｔはロボットに取り付けられ
た溶接トーチ、Ｗは溶接トーチＴから送給される溶接ワ
イヤである。またＰ１は溶接開始点および１回目のアー
ク再スタート点、Ｐ２は１回目のアーク再スタートに先
立って溶接トーチをステップバックするときの目標点、
Ｐ３は２回目のアーク再スタート点、Ｐ４は３回目のア
ーク再スタート点である。

【００２３】同図の場合、教示されたＰ１点で最初のア
ークスタートに失敗した場合、アーク再スタート処理が
開始され、ロボットは溶接トーチＴをＰ２点へステップ
バックした後、再びＰ１点に戻りアーク再スタートを行
う。１回目のアーク再スタート処理においてアークスタ
ートに失敗した場合、２回目のアーク再スタート処理が
行われる。この処理では、ロボットはＰ３点に移動し、
その後に溶接ワイヤを溶接時の３０％の速度で０．５秒
間リトラクト（逆送）し、その後にアーク再スタートを
行う。２回目のアーク再スタート処理においてアークが
発生すると、そのままＰ１点まで戻り、以後教示された
溶接線通りの溶接を行う。２回目のアーク再スタート処
理においてもアークスタートに失敗した場合、さらに３
回目のアーク再スタート処理が行われる。この処理で、
ロボットはまず、その位置で溶接ワイヤを溶接時の２０
％の速度で０．２５秒間リトラクトし、その後にＰ４点
に移動し、さらに溶接トーチを予め設定された揺動パタ
ーン１に従って微細に揺動させた後、アーク再スタート
動作を行う。３回目のアーク再スタート処理で、アーク
スタートに成功した場合には、アークを出しながらＰ１
点に戻り、教示された溶接を行う。３回目のアーク再ス
タート処理においてもアークスタートに失敗した場合に
は、Ｐ１点に戻り、教示された溶接部分を溶接切り状態
で実行し、次に教示された溶接開始点では再び所定のア
ークスタート処理を行なう。

【００２４】図５は本発明で用いるアーク再スタートス
ケジュールプログラムの別の例であり、図６は図５で示
されたアーク再スタートスケジュールプログラムに従っ
てアーク再スタートを行う場合のロボットの動作説明図
である。図６においてＭは被溶接物、Ｔはロボットに取
り付けられた溶接トーチ、Ｗは溶接トーチＴから送給さ
れる溶接ワイヤである。またＰ５は溶接開始点および１
回目のアーク再スタート点、Ｐ６は１回目のアーク再ス
タートに先立って溶接トーチをステップバックするとき
の目標点、Ｐ７は２回目のアーク再スタート点である。

【００２５】教示されたＰ５点でアークスタートに失敗
した場合、アーク再スタート処理が開始される。１回目
のアーク再スタート処理では、ロボットはＰ６点へステ
ップバックした後、再びＰ５点へ戻りアーク再スタート
を行う。１回目のアーク再スタート処理においてアーク
スタートに失敗した場合、２回目のアーク再スタート処
理が行われる。この処理では、ロボットはＰ７点に移動
し、その後に溶接ワイヤを溶接時の５０％の速度で０．
５秒間リトラクト（逆送）し、さらに溶接トーチを予め
定められたパターン２に従って揺動させた後、アーク再
スタート動作を行う。２回目のアーク再スタート処理
で、アークスタートに成功した場合には、アークを出し
ながらＰ５点に戻り、教示された溶接を行う。２回目の
アーク再スタート処理でもアークスタートに失敗した場
合には、Ｐ５点に戻り、教示された溶接部分を溶接切り
状態で実行する。さらに、これ以降に教示されているす
べての溶接部分を溶接切り状態で実行する。

【００２６】図７はさらに別のアーク再スタートスケジ
ュールプログラムの例を示す図であり、図８（ａ）ない
し（ｃ）および図９（ａ）ないし（ｃ）は図７で示され
たアーク再スタートスケジュールプログラムに従ってア
ーク再スタートを行う場合のロボットの動作説明図であ
る。図８および図９において、Ｍは被溶接物、Ｔはロボ
ットに取り付けられた溶接トーチ、Ｗは溶接トーチＴか
ら送給される溶接ワイヤである。またＰ８は溶接開始点
および１回目、２回目のアーク再スタート点、Ｐ９は１
回目のアーク再スタートに先立って溶接トーチをステッ
プバックするときの目標点である。Ｐ１０は３回目、４
回目のアーク再スタート点、Ｐ１１は５回目、６回目の
アーク再スタート点である。

【００２７】図８（ａ）において教示されたＰ８点でア
ークスタートに失敗した場合、アーク再スタート処理が
開始される。１回目のアーク再スタート処理では、ロボ
ットはＰ９点へステップバックした後、再びＰ８点へ戻
りアーク再スタートを行う。１回目のアーク再スタート
処理においてアークスタートに失敗した場合、２回目の
アーク再スタート処理が行われる。この処理では、図８
（ｂ）に示すようにロボットはその位置で溶接トーチを
パターン３に従って微細に揺動させた後、アーク再スタ
ート動作を行う。２回目のアーク再スタート処理におい
てもアークスタートに失敗した場合、３回目のアーク再
スタート処理が行われる。この処理では図８（ｃ）に示
すように、ロボットはその位置で溶接ワイヤを溶接時の
１０％の速度で０．１秒間リトラクトした後、Ｐ１０点
に移動しアーク再スタート動作を行う。

【００２８】３回目のアーク再スタート処理で、アーク
スタートに成功した場合には、アークを出しながらＰ８
点に戻り、教示された溶接を行う。３回目のアーク再ス
タート処理においてもアークスタートに失敗した場合、
４回目のアーク再スタート処理が行われる。この処理で
は、図９（ａ）に示すようにロボットはその位置（Ｐ１
０）で溶接トーチをパターン４に従って微細に揺動させ
た後、アーク再スタート動作を行う。４回目のアーク再
スタート処理で、アークスタートに成功した場合には、
アークを出しながらＰ８点に戻り、教示された溶接を行
う。４回目のアーク再スタート処理においてもアークス
タートに失敗した場合、５回目のアーク再スタート処理
が行われる。この処理では、図９（ｂ）に示すようにロ
ボットはまずＰ１１点に移動し、その後溶接ワイヤを溶
接時の１５％の速度で０．２秒間リトラクトし、さらに
溶接トーチをパターン５に従って微細に揺動させた後、
アーク再スタート動作を行う。５回目のアーク再スター
ト処理で、アークスタートに成功した場合には、アーク
を出しながらＰ８点に戻り、教示された溶接を行う。５
回目のアーク再スタート処理においてもアークスタート
に失敗した場合、６回目のアーク再スタート処理が行わ
れる。この処理では、図９（ｃ）に示すようにロボット
はその位置で溶接ワイヤを溶接時の２０％の速度で０．
３秒間リトラクトし、さらに溶接トーチをパターン６に
従って微細に揺動させた後、アーク再スタート動作を行
う。６回目のアーク再スタート処理で、アークスタート
に成功した場合には、アークを出しながらＰ８点に戻
り、教示された溶接を行う。６回目のアーク再スタート
処理においてもアークスタートに失敗した場合、ロボッ
トはアークスタート不良のアラームを出力しその位置で
停止する。

【００２９】なお、上記各実施例は、本発明を具体化し
た一例であって、本発明の技術的範囲を限定するもので
はなく溶接物や溶接位置などの状況に応じて適宜変形実
施し得るものである。

【００３０】

【本発明の効果】本発明のアークスタート制御方法にお
いては、各溶接部位によってそれぞれ異なるアークスタ
ート不成功の原因に細かく対応することができるため、
従来の一律なアーク再スタート方法に比べて、アーク再
スタートの成功率を向上させることができる。また、各
アークスタート点毎に最適なアーク再スタート方法を順
次採用しながら再スタートを繰り返すことができるた
め、アークスタート成功の確率が格段に向上する。さら
に、最終的にアーク発生が不成功に終わった場合でも、
生産ラインにおける他のシステムと柔軟に協調させるこ
とができるため、生産ラインをより効率的に構築するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する、ロボット制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明のアークスタート方法の動作の例を示す
フローチャートである。

【図３】本発明に用いるアーク再スタートスケジュール
プログラムの例を示す図である。

【図４】図３のアーク再スタートスケジュールプログラ
ムを用いたときのロボットの動作説明図である。

【図５】本発明に用いるアーク再スタートスケジュール
プログラムの別の例を示す図である。

【図６】図５のアーク再スタートスケジュールプログラ
ムを用いたときのロボットの動作説明図である。

【図７】本発明に用いるアーク再スタートスケジュール
プログラムの別の例を示す図である。

【図８】図７のアーク再スタートスケジュールプログラ
ムを用いたときのロボットの動作説明図の（１／２）で
ある。

【図９】図７のアーク再スタートスケジュールプログラ
ムを用いたときのロボットの動作説明図の（２／２）で
ある。

【符号の説明】

１ ティーチペンダント ２ ロボット制御装置 ３ メイン制御部 ４ メモリ ５ 作業プログラム ６ アーク再スタートスケジュールプログラムファイル ７ アーク再スタートカウンタ ８ 入出力制御部 ９ 動作制御部 １０ 溶接機制御装置 １１ 溶接機 １２ ロボット本体 Ｍ 被溶接物 Ｔ ロボットに取り付けられた溶接トーチ Ｗ 溶接トーチＴから送給される溶接ワイヤ Ｐ１ 図３のスケジュールにおける溶接開始点および１
回目のアーク再スタート点 Ｐ２ 図３のスケジュールにおける１回目のアーク再ス
タートに先立って溶接トーチをステップバックするとき
の目標点 Ｐ３ 図３のスケジュールにおける２回目のアーク再ス
タート点 Ｐ４ 図３のスケジュールにおける３回目のアーク再ス
タート点 Ｐ５ 図５のスケジュールにおける溶接開始点および１
回目のアーク再スタート点 Ｐ６ 図５のスケジュールにおける１回目のアーク再ス
タートに先立って溶接トーチをステップバックするとき
の目標点 Ｐ７ 図５のスケジュールにおける２回目のアーク再ス
タート点 Ｐ８ 図７のスケジュールにおける溶接開始点および１
回目、２回目のアーク再スタート点 Ｐ９ 図７のスケジュールにおける１回目のアーク再ス
タートに先立って溶接トーチをステップバックするとき
の目標点 Ｐ１０ 図７のスケジュールにおける３回目、４回目の
アーク再スタート点 Ｐ１１ 図７のスケジュールにおける５回目、６回目の
アーク再スタート点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アーク溶接用ロボットによってあらかじめ
   教示された経路に従って溶接トーチを移動させ指定され
   た区間において溶接を行うに際して、アークスタート点
   での所定のアークスタート動作を行った結果、アークス
   タートに失敗した時には再スタート動作を行うようにし
   たアーク溶接ロボットの制御方法において、各アークス
   タート点毎にアーク再スタートの試行回数、アーク再ス
   タート試行毎の溶接トーチの正規のアークスタート点か
   らのずらし量、ずらし方向、ワイヤリトラクト量および
   リトラクトのタイミング、溶接トーチの揺動の有無およ
   び揺動パターン、設定回数のアーク再スタート試行にも
   かかわらずアークスタートが不成功に終った時の処理等
   のアーク再スタート条件からなるアーク再スタートスケ
   ジュールプログラムを定め、各アークスタート点ごとに
   個別に定めたアークスタート条件に従って動作させるア
   ーク溶接用ロボットのアークスタート制御方法。