JPS6174780A - 自動ア−ク溶接方法 - 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］ 本発明は自動アーク溶接方法、特にトレイサーをワーク
の溶接ラインに摺動接触して倣い走査することにより溶
接ラインを検出しワークの自動アーク溶接を行う方法の
改良に関する。

［従来の技術］ 従来、倣い方式を採用した自動アーク溶接方法は、溶接
ラインの検出をワークの溶接ラインに沿ってトレイサー
を摺動接触して倣い走査することにより行い、該トレイ
サーに追従走査される溶接ワイヤによりワークを溶接ラ
インに沿って自動的にアーク溶接していた。

従って、この自動アーク溶接方法によれば、溶接ライン
の検出を余分な位置ずれ検出用の動作を伴うことなくし
かもトレイサーにより直接行うことができるため、簡単
なシステムによりワークのアーク溶接を高速かつ高精度
で行うことが可能であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の問題点 しかし、このような従来方法によれば、溶接ラインの検
出を単にトレイサーを溶接ラインに沿って１習動接触し
て倣い走査するのみで行っているため、溶接ラインが急
に変化しているような個所では１．トレイサーが溶接ラ
インから離脱し易く、確実なアーク溶接を行うことがで
きないという欠点があった。

また、このような従来方法によれば、仮付は溶接されて
いるワークのアーク溶接を行う場合には、溶接ラインを
倣い走査されるトレイサーが、該仮付は溶接位置に達す
ると、トレイサーがこの仮付は溶接部分と衝突し溶接ラ
インから離脱して溶接ラインの検出が不可能となってし
まい、その後のアーク溶接を行うことができなくなくと
いう欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、トレイサーを溶接ラインから離脱さ
せることなくワークのアーク溶接をその溶接ラインに沿
って確実に行うことを可能とする自動アーク溶接方法を
提供することにある。

問題点を解決するための手段 前記目的を達成するため、本発明の方法は、ワークの溶
接に先だって、ロボット等の記録装置に予めティーチン
グして、基本的な（ｆれのない理想状態の）溶接ライン
を設定しておく。そして、トレイサーとして、トレイサ
ー本体に対し変位可能な接触部を有する位置センサを用
い、その接触部をワークの溶接ラインに摺動接触した状
態でトレイサー本体をティーチング溶接ラインに沿って
倣い走査し、その際発生する位置センサの検出出力に基
づきティーチング溶接ラインと実際の溶接ラインとのず
れ幅を検出し、検出させたずれ幅に基づき前記ティーチ
ング溶接ラインを実際の溶接ラインと一致させる補正を
行い、単にずれ量ｏの状態にロボット動作を煤工しつつ
アーク溶接を実行させる。

［作用］ 従って、本発明の方法によれば、トレイサー、すなわち
位置センサは予め設定されたティーチング溶接ラインに
沿って実際との溶接ラインのずれ幅を補正しながら倣い
走査を継続していく。このため、該位置センサに追従し
て走査される溶接ワイヤにより、実際の溶接ラインが急
激に変化する場合にも、また実際の溶接ライン上に何ら
かの障害物がある場合においても、これにかがわりなく
ワークを実際の溶接ラインに沿って高速かつ確実にアー
ク溶接することができる。

［実施例１ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第２図には本実施例において用いられる自動アーク溶接
装置が示されており、実施例の装置は、溶接ロボット１
０に設けられたアーム１２の先端に、第１図に示すよう
なトレイサー１４及びトーチ１６をホルダ１８を介して
一体的に取付は固定し、これらトレイサー１４及びトー
チ１６をアーム１２の動作に°より三次元的に移動可能
に形成している。

ここにおいて前記トレイサー１４は、第１図において矢
印で示すごとくワーク２０の溶接ライン１００に沿って
摺動接触し倣い走査するものであり、本発明において、
該トレイサ−１４は、本体に対し変位可能な接触部を有
する位置センサを用いて形成されている。

第３図には、本実施例において用いられるトレイサー１
４が示されており、実施例のトレイサー１４は、円筒状
に形成させた本体２２と、ワーク２０の溶接ライン１０
０とその先端が摺動接触する接触部としての接触針２４
と、を含む。この接触針２４は第１図に示す溶接ライン
１００に沿った走査方向と直交する方向、すなわち矢印
Ｘで示す左右方向及び矢印Ｙで示す上下方向に移動可能
に本体２２に取付けられており、しかも該接触針２４は
本体２２内において図示しないスプリングによりその先
端方向に向は付勢されている。

また、この接触針２４には、磁性材料をもって形成され
たコア２５．２７が一体的に設けられ、本体２２の内部
には、コア２５の左右方向（Ｘ軸方向）への変位を検出
する一対の左右方向検出コイル２６ａ、２６ｂと、コア
２７の上下方向への変位を検出する一対の上下方向検出
コイル２８ａ。

２８ｂと、が設けられている。なお、これら各コイル２
６．２８のコアとして機能する接触針２４の各部位２６
ａ　、２８ａは、互いに磁気回路を形成しないよう構成
されている。

そして、これら各検出コイル２６．．２８により検出さ
れた接触針２４の左右上下方向への変位量は、後述する
ロボット制御２Ｄ盤４０に向は入力される。

また、前記溶接トーチ１６は、その先端から溶接ワイヤ
３０が送給可能に形成されており、溶接電源３２からワ
ーク２０と溶接ワイヤ３ｏとの間に所定の溶接電圧を印
加することにより、両者の間にらアークを発生し、ワー
ク２０のアーク溶接を行っている。

このようなアーク溶接を行うと、溶接ワイヤ３０の先端
は順次消耗していくため、その消耗Ｈに対応した長さの
溶接ワイヤ３０を順次補給する必要がある。このための
実施例の装置においては、溶接ワイヤ３０が予め所定機
ドラム３４に巻装されており、このようにして巻装され
た溶接ワイヤ３０を送給モータ３６により消耗量に応じ
て順次連続的に供給している。

更に、実施例の装置は、ガスシールド用ボンベ３８内に
封入されたシールドガスをトーチ１６を介して溶接ワイ
ヤ３ｏの先端方向に向けて噴出し、ワーク２０の溶接を
良好なものとしている。

また、本実施例の装置は、アーク溶接に先だってワーク
２０の溶接ライン１００が予めティーチングされ、これ
がティーチング溶接ラインとしてロボット制御１１４０
内のメモリにプログラムされている。

本実施例の装置は以上の構成からなり、次に実施例の装
置を用いて行う本発明の自動アーク溶接方法について説
明する。

まず、アーク溶接が開始されると、実施例のロボット制
御ｍ４０は、予めメモリ内に設定されたティーチング溶
接ラインに沿ってトレイサー１４の本体２２を走査する
。このとき、実施例のトレイサー４０は、その本体２２
が各ワーク１８に対して４５度の角度となるよう設定さ
れており、該トレイサ−１４の接触針２４はワーク１８
と機械的に摺動接触して実際の溶接ライン１００に沿っ
て倣い走査される。

ここにおいて、該トレイサー１４とトーチ１６とは機械
的に一体的に固定され、従ってトレイサ−１４がティー
チング溶接ラインに沿って走査されると、これに追従し
てトーチ１６から送給される溶接ワイヤ１ｏもトレイサ
−１４の本体２２と同一経路をたどって追従走査される
ことになる。

このようにして、ワーク１８は、溶接ワイヤ３０により
ティーチング溶接ラインに沿って確実にアーク溶接され
ることになる。

ここにおいて、第４図に示すごとく、基本となるワーク
２Ｏａ上において、他方のワーク２０ｂがティーチング
溶接ライン１１０に対し所定のずれ幅ｄだけ位置ずれし
た状態で位置決めされた場合には、予め設定されたティ
ーチング溶接ライン１１０が実際の溶接ライン１００か
らずれてしまい両ワーク２０ａ、２０ｂのアーク溶接を
確実に行うことができなくなるという問題がある。

しかしながら、本発明によれば、トレイサー１４の本体
２２自体はティーチング溶接ライン１１０に沿って走査
されるが、該トレイサー１４に設けられた接触針２４は
その先端を実際の溶接ライン１００に接触させた状態で
倣い走査されるため、該トレイサ−１４に設けられた各
検出コイル２６．２８の出力により、接触針２４の先端
位置、すなわちティーチング溶接ライン１１０に対する
実際の溶接ライン１００のずれ幅ｄを三次元的に検出す
ることができる。

なお、実施例においては、トレイサー１４が継続して一
定時間所定のずれ幅ｄを検出した場合に溶接ライン１０
０，１１０間に位置ずれが存在すると判断しており、こ
のようにすることにより、一時的な外乱により接触針２
４の先端位置が変動した場合、例えば接触針２４の先端
が実際の溶接ライン１００上に存在する障害物等に衝突
したような場合に発生する信号を除去し、溶接ライン１
００及び１１０のずれ幅を確実に検出することができる
。

そして、このようにして検出されたずれ幅ｄに基づき、
ロボット制御盤４０はティーチング溶接ライン１１０を
実際の溶接ライン１００と一致するように補正し、補正
後のティーチング溶接ライン１００に従ってアーク溶接
を行う。

このように、本発明によれば、トレイサー１４の検出す
るずれ幅ｄに基づきティーチング溶接ライン１１０を実
際の溶接ライン１００と一致させる補正を行い、補正後
のティーチング溶接ライン１００に従ってアーク溶接を
行うことが可能となり、この結果、ワークの位置ずれに
起因する溶接欠陥の発生を未然に防止し実際の溶接ライ
ン１００に沿って確実にアーク溶接を行うことが可能と
なる。

また、本発明においては、位置ずれ検出をトレイサー１
４を用い直接的に行いかつアーク溶接と同時に行ってい
るため、ワーク２０のアーク溶接を正確に行うことがで
る。しかも、そのティーチング溶接ライン１１０に対す
る実際の溶接ライン１００のずれ幅ｄの検出を特別な動
作、例えばウィービング等を用いることなく行うことが
できるため、ワーク２ｏのアーク溶接をその溶接ライン
１００に従って高速で行うことが可能となる。

特に、本発明によれば、トレイサー１４の走査を予め設
定されたティーチング溶接ライン１１０に従って行うこ
とにより、実際の溶接ライン１００の経路を予め予測す
ること・ができ、この結果、例えば実際の溶接ライン１
００上に障害物が存在するような場合、あるいは溶接ラ
イン１００が急激に変化するような場合でもトレイサー
１４の接触針２４の溶接ライン１００からの離脱を防止
し、ワーク２０のアーク溶接をその溶接ライン１００に
沿って確実に行うことが可能となる。

第５図にはこのような本発明に係る方法を用いた自動ア
ーク溶接装置の回路図が示され、実施例の装置は、ティ
ーチング溶接ライン１１０が予め設定された溶接ライン
出力回路５０を含み、この溶接ライン出力回路５０から
ティーチング溶接ライン１１０の位置信号が位置制御系
５２に向は供給される。

この位置制御系５２は、供給された信号が減算器５４、
アンプ５６を介して入力されるアクチュエータ５８を含
み、アクチュエータ５８は、その入力信号に基づきトレ
イサー１４及びトーチ１６の位置制御を行う。ここにお
いて、アクチェータ５８の出力は、フィードバック回路
６０を介して減算器５４にフィードバックされており、
従って７クヂエータ５８は減算器５４の出力がＯとなる
ように、すなわち、溶接ライン出力回路５０から構成さ
れる装置信号と一致するようにトレイサー１４及びトー
チ１６の位置制御を行う。

また、実施例の装置は、トレイサー１４の検出する信号
を演算処理し実際の溶接ライン１００に対するティーチ
ング溶接ライン１１０のずれ幅ｄを演算するずれ幅演算
回路６２と、位置制御系５２の入力段に設けられ溶接ラ
イン出力回路５０の出力とずれ幅演算回路６２の出力と
を加算して位置制御系５２に供給する減算器６４と、を
含み、位置制御系５２に向はティーチング溶接ライン１
１０を実際の溶接ライン１００と一致するように補正し
た信号を入力している。

ここにおいて、前記ずれ幅演算回路６２は、トレイサー
１４が継続して一定時間ずれ幅ｄを出力した場合にのみ
ずれ幅を演算し減算器６４に向は出力するよう形成され
ている。

このようにすることにより、実施例の装置によれば、実
際の溶接ライン１００に沿って確実にトレイサー１４を
倣い走査し、ワーク２０の位置ずれにかかわりなく、該
ワーク２ｏを実際の溶接ライン１００沿って確実にアー
ク溶接することができる。

なお、本発明に係る装置は、第１図に示すごとくトレイ
サー１４に設けられた接触針２４とトーチ１４から送給
される溶接ワイヤ３０とが、Ｑの距離だけ離れた状態で
配置されおり、該溶接ワイヤ３０は接触針２４からＱだ
け遅れて走査されることになる。

従って、ずれ幅演綽回路６２は、演算されたずれ幅ｄを
トーチ１°６（溶接ワイヤ３０）が距離Ｑを通過する時
間だけ遅延して減算器６４に供給するよう形成すること
が好ましい。

第６図には、このようにして形成されたずれ幅演算回路
６２の実施例が示されており、実施例のずれ幅演算回路
６２は、第３図に示すトレイサーの左右方向検出」イル
２６ａ、２６ｂから出力される信号Ｘ＋　、Ｘ２に基づ
きＸ方向へのずれ幅を表す信号ｄ（ｘ）を出力する第１
の作動増幅器７０と、同様にして上下方向検出コイル２
８ａ、２８ｂの出力信号Ｙ１　、Ｙ２に基づきＹ方向へ
のずれ幅を表す信号ｄ（ｙ）を出力する第２の作動増幅
器７２と、を含み、これら各作動増幅器７０．７２の出
力ｄ（ｘ）　、ｄ　（ｙ）遅延回路７４．７６を介して
所定の時間［だけ遅延し減算器６４に供給している。

ここにおいて、遅延回路７４．７６の遅延時間ｔの設定
は、遅延時間制御回路７８により行われ、該遅延時間制
御回路７８は、溶接ライン出力回路５０内にあらかじめ
設定されている溶接速度信号ｊを用い溶接ワイヤ３０が
Ｑの距離を進むのに要する時間ｔ＝Ω／ｊの遅延時間を
設定する。

このようにすることにり、トレイサー１４の走査位置に
おけるＸ方向及びＹ方向への検出ずれ幅は、溶接ワイヤ
３０が【秒間遅れて該ずれ幅検出位置を通過する際に減
算器６４ヘフイードバツク入力されることになり、この
結果、ティーチング溶接ライン１００と実際の溶接ライ
ン１１０との間に位置ずれが存在する場合においても溶
接ワイヤ３０を実際の溶接ライン１１０に添って正確に
走査しワーク２０を実際の溶接ラインに添って確実にア
ーク溶接することかできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、実際の溶接ライ
ンが急激に変化し、あるいは該溶接ライン上に障害物が
存在するような場合でも、ワークをその溶接ラインに沿
って確実に高速溶接することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動アーク溶接方法の好適な実施
例を示す説明図、 第２図は本発明の方法が適用−される装置の好適な実施
例を示す説明図、 第３図は第１図に示すトレイサーの構造説明図、第４図
はティーチング溶接ラインに対し所定のずれ幅もって位
置決めされたワークの説明図、第５図は本発明の方法が
適用される制御回路図、第６図は第５図に示すずれ幅演
算回路の詳細な回路図である。 １４　・・・　トレイサー １６　・・・　トーチ ２０　・・・　ワーク ゛　３０　・・・　溶接ワイヤ、。 出願人　　トヨタ自動Φ株式会社 代理人　　弁理士　吉田研二　［７−２５］（外１名） 第１図 第２図 第４図 を牝 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トレイサーをワークの溶接ラインに沿つて摺動接
   触して倣い走査し、該トレイサーに追従走査される溶接
   ワイヤによりワークを溶接ライン沿ってアーク溶接する
   自動アーク溶接方法において、ワークのアーク溶接に先
   だつて予めティーチング溶接ラインを設定しておき、 前記トレイサーとして、トレイサー本体に対し変位可能
   な接触部を有しその変位量を出力する位置センサを用い
   、その接触部をワークの溶接ラインに摺動接触した状態
   でトレイサー本体をティーチング溶接ラインに沿つて倣
   い走査し、 この際発生する位置センサの出力に基づきティーチング
   溶接ラインの実際の溶接ラインに対するずれ幅を検出し
   、 該検出ずれ幅に基づき前記ティーチング溶接ラインを実
   際の溶接ラインと一致させる補正を行い補正後のティー
   チング溶接ラインに従つてアーク溶接を実行することを
   特徴する自動アーク溶接方法。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の方法において、位置
   センサは、その接触部がワークと接触した状態で少なく
   とも二次元的に変位し、その変位量を検出出力すること
   を特徴とする自動アーク溶接方法。
3. （３）特許請求の範囲（１）、（２）のいずれかに記載
   の方法において、 ティーチング溶接ラインの補正は、位置センサから一定
   時間継続して所定値以上の変位量が出力された際に行う
   ことを特徴とする自動アーク溶接方法。