JPH0976069A - アーク溶接ロボットシステム - Google Patents

アーク溶接ロボットシステム

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JPH0976069A
JPH0976069A JP7233724A JP23372495A JPH0976069A JP H0976069 A JPH0976069 A JP H0976069A JP 7233724 A JP7233724 A JP 7233724A JP 23372495 A JP23372495 A JP 23372495A JP H0976069 A JPH0976069 A JP H0976069A
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理 ▲高▼橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、パルスTIGアーク溶接におい
て、パルス領域またはベース領域のそれぞれで溶接トー
チと母材との距離を制御することにより、パルスなしT
IGアーク溶接と同等の倣い性能を実現する。 【構成】 パルス・ベース領域判定手段からのパルス・
ベース判定信号を参照して、差電圧出力選択手段におい
て、差電圧出力が選択される。選択された差電圧より、
トーチ母材間距離算出手段、および位置修正量算出手段
を経て、ロボット制御装置に位置修正量が伝送され、溶
接トーチと母材間の距離が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、TIGアーク溶接にお
けるAVC(Auto Voltage Contro
l)を使ったアーク溶接ロボットシステムに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来より、TIG溶接を自動化する場
合、対象部材の位置誤差、熱歪みによりアーク長が変化
し、良好な溶接品質を確保するのが困難な場合がある。
これに対して、アーク電圧を計測してアーク長を検出
し、常に所定のアーク長になるようトーチと母材との距
離を制御する方法が一般的である。
【0003】図2はTIG溶接における電流・電圧の特
性図であり、曲線L、M、Nはそれぞれアーク長が1、
m、n(1>m>n)のアーク特性、曲線Wは電源の外
部特性、点A、B、Cはそれぞれのアーク長における動
作点を示している。これを用いて、AVCの倣い制御の
原理を示す。
【0004】標準のアーク長をmとすると、動作点Bに
おいて動作している。対象部材の位置変動により、アー
ク長がmから1に長くなった場合、動作点Aに移動しア
ーク電圧が上昇する。これを検出して、アーク電圧が標
準のアーク長に相当する動作点Bに等しくなるまで溶接
トーチを部材に近づけることにより、アーク長を一定に
することができる。アーク長がmからnに短くなりアー
ク電圧が下降した場合は、逆に溶接トーチを遠ざけるこ
とにより、アーク長を一定にすることができる。
【0005】標準のアーク長に相当するアーク電圧(基
準アーク電圧)は、電極先端の形状、直径、母材の材
質、シールドガス流量等により異なる。したがって、あ
らかじめアーク長とアーク電圧の関係を実験的に算出す
る必要がある。
【0006】これに対して、従来は、パルス期間におけ
る電圧を溶接線倣い制御の情報源とし、パルス電圧の立
ち上がりから一定時間経過した後のアーク電圧を計測し
て、これを基準アーク電圧とする装置を提案している
(特開昭61−78570号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶接線倣い装置
では、AVCによる倣い制御をパルス期間のみとしてお
り、ベース期間は倣い制御を行っていない。このため、
パルスなしTIGアーク溶接の場合に比べて倣い性能が
低下し、特にパルス周波数が低くパルスおよびベースそ
れぞれの時間が長い場合、溶接品質に悪影響を及ぼす可
能性がある。
【0008】本発明は、パルスTIGアーク溶接におい
て、パルスなしTIGアーク溶接と同等の倣い性能を有
する、AVCによる溶接線倣い装置を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、パルスTIGアーク溶接機と、溶接トー
チと、前記溶接トーチを把持する溶接ロボットとを具備
し、アーク電圧を計測するアーク電圧計測手段、および
基準アーク長に相当する基準アーク電圧を設定し記憶す
る基準アーク電圧設定記憶手段、および前記アーク電圧
計測手段で計測したアーク電圧と前記基準アーク電圧と
の差電圧を算出する差電圧算出手段、および前記差電圧
より前記溶接トーチと母材との距離を算出するトーチ母
材間距離算出手段、および前記トーチ母材間距離を元に
前記溶接ロボットの位置修正量を算出する位置修正量算
出手段を有する溶接線倣い装置と、前記位置修正量を元
に前記溶接ロボットを制御するロボット制御装置とを具
備したアーク溶接ロボットシステムであって、前記溶接
線倣い装置は、前記アーク電圧計測手段で計測したアー
ク電圧を元にパルス領域またはベース領域を判定するパ
ルス・ベース領域判定手段と、パルス領域またはベース
領域のそれぞれにおける基準アーク電圧設定記憶手段、
および差電圧算出手段と、前記パルス領域あるいはベー
ス領域差電圧算出手段の出力を選択する差電圧出力選択
手段とを有するものである。
【0010】また、パルス・ベース領域判定手段は、パ
ルスTIGアーク溶接機からのパルスおよびベースを示
す同期信号を元にパルス領域およびベース領域を判定す
るものである。
【0011】また、基準アーク電圧設定記憶手段は、ア
ーク電圧計測手段により所定の時間にアーク電圧を計測
し基準アーク電圧として設定記憶することが可能なもの
である。
【0012】さらに、基準アーク電圧設定記憶手段は、
倣い動作中に設定記憶することが可能なものである。
【0013】
【作用】以上の構成により、本発明は、パルスTIGア
ーク溶接において、アーク電圧を計測してパルス領域お
よびベース領域を判定する。また、パルスまたはベース
のそれぞれの領域において、計測したアーク電圧と、あ
らかじめ記憶されている基準アーク電圧との差を算出す
る。そして、所定の手段にしたがって、パルス領域また
はベース領域の何れかの差電圧を選択する。この差電圧
を元にトーチ母材間距離および位置修正量を算出し、溶
接ロボットを駆動して、溶接トーチと母材との距離を制
御するものである。
【0014】また、パルスTIG溶接機からのパルスお
よびベースを示す同期信号を元にして、パルス領域およ
びベース領域を判定する。そして、上記と同様の作用に
より、パルスTIG溶接機で生成されるパルス・ベース
の判別情報を参照して、溶接トーチと母材との距離を制
御することができる。
【0015】また、前記アーク電圧計測手段により、所
定の時間にアーク電圧を計測し基準電圧として設定記憶
することが可能で、適正なトーチ母材間距離をロボット
に教示することで適正な基準アーク電圧を設定記憶する
ことができる。そして、上記と同様の作用により、溶接
トーチと母材との距離を制御するものである。
【0016】さらに、溶接動作中に基準アーク電圧を設
定することが可能で、作業者が溶接アークを見ながら適
正な溶接状態になるようにトーチ母材間距離を設定する
ことができる。そして、上記と同様の作用により、溶接
トーチと母材との距離を制御するものである。
【0017】
【実施例】本発明の第1実施例におけるアーク溶接ロボ
ットシステムにつき図1に沿って説明する。
【0018】本システムは、溶接ロボット1、溶接トー
チ2、パルスTIGアーク溶接機3、溶接線倣い装置
4、およびロボット制御装置5により構成されている。
溶接ロボット1はロボット制御装置5に記憶されている
教示プログラムに従って溶接を行うと同時に、溶接線倣
い装置4からの信号に従って、位置を修正しながら溶接
線倣いを行う。動作の流れは、次のとおりである。
【0019】パルスTIGアーク溶接機3からアーク電
圧信号6は、溶接線倣い装置4内のアーク電圧計測手段
7に入力される。アーク電圧計測手段7では、所定の時
間のアーク電圧信号6が計測され、計測アーク電圧8が
算出されてパルス領域差電圧算出手段9、およびベース
領域差電圧算出手段10へ伝送される。パルス・ベース
領域判定手段11には、アーク電圧計測手段7から計測
アーク電圧8が送られ、このデータを元にして、パルス
領域およびベース領域が判定され、パルス・ベース判定
信号12が差電圧出力選択手段13へ転送される。パル
ス領域およびベース領域における基準アーク長に相当す
る基準アーク電圧は、パルス領域基準アーク電圧設定記
憶手段14およびベース領域基準アーク電圧設定記憶手
段15にあらかじめ設定記憶されている。パルス領域差
電圧算出手段9では、パルス領域基準アーク電圧設定記
憶手段14に記憶されているパルス領域基準アーク電圧
16と計測アーク電圧8との差によりパルス領域差電圧
17が算出される。ベース領域差電圧算出手段10で
は、ベース領域基準アーク電圧設定記憶手段15に記憶
されているベース領域基準アーク電圧18と計測アーク
電圧8との差によりベース領域差電圧19が算出され
る。差電圧出力選択手段13では、パルス・ベース判定
信号12を参照して、所定の選択アルゴリズム(後述)
により、パルス領域差電圧17あるいはベース領域差電
圧19の何れかが選択され、差電圧20としてトーチ母
材間距離算出手段21へ伝送される。トーチ母材間距離
算出手段21では、差電圧20よりトーチ母材間距離2
2が算出されて、位置修正量算出手段23へ伝送され
る。位置修正量算出手段23では、トーチ母材間距離2
2より位置修正量24が算出されて、ロボット制御装置
5に伝送される。ロボット制御装置5では、位置修正量
24より位置指令25が算出されて、溶接ロボット1へ
伝送され、溶接トーチ2と母材間の距離が制御される。
【0020】差電圧出力選択手段13に採用される選択
アルゴリズムについて説明する。溶接線倣い装置の制御
周期内の状態が、パルス領域あるいはベース領域の何れ
かのみである場合は、それぞれの差電圧を選択すればよ
い。しかし、パルス〜ベースの遷移状態で、制御周期内
にパルス領域およびベース領域が存在する場合(図
3)、パルス領域あるいはベース領域の何れかの差電圧
を選択する必要がある。溶接線倣いの制御周期は数10
msec程度であり、通常の施工条件におけるパルス周
期に比して短く、このような状況の発生頻度が低いた
め、位置修正量を出力しなくても問題にはならない。し
かし、パルス周期が短くなるような施工条件の場合や、
制御周期が長い場合には、このような状況の発生頻度が
高くなり、パルス領域あるいはベース領域を選択して差
電圧を算出する必要がある。これに対して本実施例で
は、制御周期内におけるパルスおよびベースの時間比率
により、 パルス領域を選択する、 ベース領域を選択する、 どちらも選択せず、位置修正量を出力しない、 のいずれかを表1に示すパルス・ベース選択表にしたが
って選択する。
【0021】
【表1】
【0022】なお、表1において、パルスおよびベース
の時間比率の和が100%にならない場合があるのは、
パルス〜ベースの過渡状態が含まれるからである。ま
た、表1に示したパルス・ベース選択表に関して、これ
以外にもパルス・ベース比率の組み合わせを変更した各
種の選択表が考えられるが、いずれの場合も本発明に含
まれる。
【0023】つぎに本発明の第2実施例におけるアーク
溶接ロボットシステムを図4に沿って説明する。
【0024】本システムは、第1実施例の構成とほとん
ど同一である。第1実施例との差異は、パルスTIGア
ーク溶接機3からパルス・ベース同期信号26がパルス
・ベース領域判定手段11へ伝送される。パルス・ベー
ス領域判定手段11では、パルス・ベース同期信号26
を元にして、パルス領域およびベース領域が判定され、
パルス・ベース判定信号12が差電圧出力選択手段13
へ転送される。
【0025】また、AVCによる溶接線倣い装置におい
て、基準アーク電圧に相当する基準アーク長を維持する
ように、トーチ母材間距離が制御される。このため、所
望の基準アーク長に相当する基準アーク電圧をあらかじ
め設定する必要がある。しかし、アーク長とアーク電圧
の関係は溶接条件により異なるため、例えばアーク長を
1mmにするためのパルス領域およびベース領域それぞ
れにおける基準アーク電圧を、実験的に求める必要があ
る。これに対して本システムでは、アーク電圧計測手段
7により、パルス領域およびベース領域におけるアーク
電圧を計測し、それぞれの領域の基準アーク電圧とし
て、パルス領域基準アーク電圧設定記憶手段14および
ベース領域基準アーク電圧設定記憶手段15に設定し記
憶することが可能である。この機能により、所望の基準
アーク長になるように溶接ロボット1を動作させなが
ら、同時にアーク電圧を計測すれば、容易に基準アーク
電圧を設定記憶することができる。
【0026】さらに本システムでは、倣い動作中に、パ
ルス領域基準アーク電圧設定記憶手段14およびベース
領域基準アーク電圧設定記憶手段15に記憶されている
基準アーク電圧を変更することが可能である。この機能
により、溶接線倣い動作中、作業者が施工状態を監視し
ながら基準アーク電圧を変更することができ、基準アー
ク電圧を変えながらアーク長を調整して、最適な施工状
態に設定することが可能となる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、パルスTIGアーク溶
接において、パルス領域およびベース領域のそれぞれで
溶接トーチと母材との距離を制御することにより、パル
スなしTIGアーク溶接と同等の倣い性能を実現してい
る。この結果、パルス施工条件に左右されない、良好で
安定した溶接品質を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例におけるアーク溶接ロボッ
トシステムを示すブロック構成図
【図2】TIGアーク特性図
【図3】制御周期内のパルス/ベース領域を示す図
【図4】本発明の第2実施例におけるアーク溶接ロボッ
トシステムを示すブロック構成図
【符号の説明】
1 溶接ロボット 2 溶接トーチ 3 パルスTIGアーク溶接機 4 溶接線倣い装置 5 ロボット制御装置 6 アーク電圧信号 7 アーク電圧計測手段 8 計測アーク電圧 9 パルス領域差電圧算出手段 10 ベース領域差電圧算出手段 11 パルス・ベース領域判定手段 12 パルス・ベース判定信号 13 差電圧出力選択手段 14 パルス領域基準アーク電圧設定記憶手段 15 ベース領域基準アーク電圧設定記憶手段 16 パルス領域基準アーク電圧 17 パルス領域差電圧 18 ベース領域基準アーク電圧 19 ベース領域差電圧 20 差電圧 21 トーチ母材間距離算出手段 22 トーチ母材間距離 23 位置修正算出手段 24 位置修正量 25 位置指令 26 パルス・ベース同期信号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルスTIGアーク溶接機と、溶接トー
    チと、前記溶接トーチを把持する溶接ロボットとを具備
    し、アーク電圧を計測するアーク電圧計測手段、および
    基準アーク長に相当する基準アーク電圧を設定し記憶す
    る基準アーク電圧設定記憶手段、および前記アーク電圧
    計測手段で計測したアーク電圧と前記基準アーク電圧と
    の差電圧を算出する差電圧算出手段、および前記差電圧
    より前記溶接トーチと母材との距離を算出するトーチ母
    材間距離算出手段、および前記トーチ母材間距離を元に
    前記溶接ロボットの位置修正量を算出する位置修正量算
    出手段を有する溶接線倣い装置と、前記位置修正量を元
    に前記溶接ロボットを制御するロボット制御装置とを具
    備したアーク溶接ロボットシステムであって、 前記溶接線倣い装置は、前記アーク電圧計測手段で計測
    したアーク電圧を元にパルス領域またはベース領域を判
    定するパルス・ベース領域判定手段と、パルス領域また
    はベース領域のそれぞれにおける基準アーク電圧設定記
    憶手段、および差電圧算出手段と、前記パルス領域また
    はベース領域差電圧算出手段の出力を選択する差電圧出
    力選択手段とを有するアーク溶接ロボットシステム。
  2. 【請求項2】 パルス・ベース領域判定手段は、パルス
    TIGアーク溶接機からのパルス・ベース同期信号を元
    にパルス領域およびベース領域を判定する請求項1記載
    のアーク溶接ロボットシステム。
  3. 【請求項3】 基準アーク電圧設定記憶手段は、アーク
    電圧計測手段により所定の時間にアーク電圧を計測し基
    準アーク電圧として設定記憶することが可能な請求項1
    または2記載のアーク溶接ロボットシステム。
  4. 【請求項4】 基準アーク電圧設定記憶手段は、倣い動
    作中に設定記憶することが可能な請求項1または2記載
    のアーク溶接ロボットシステム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010125461A (ja) * 2008-11-25 2010-06-10 Daihen Corp パルスtig溶接ロボットの制御方法及びパルスtig溶接ロボットの制御システム
JP2012161815A (ja) * 2011-02-07 2012-08-30 Daihen Corp パルスtig溶接ロボットの制御方法及び制御システム
CN104889542A (zh) * 2014-03-04 2015-09-09 株式会社神户制钢所 Tig焊接系统及tig焊接方法

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CN104889542B (zh) * 2014-03-04 2017-05-24 株式会社神户制钢所 Tig焊接系统及tig焊接方法

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