JP4428073B2 - 溶接装置 - Google Patents

Description

本発明はＧＭＡ（ガスシールドメタルアーク）溶接における溶接トーチからのワイヤ突き出し量変化に起因するアークスタート不良の防止に関するものである。

近年、ＧＭＡ溶接は生産性および品質向上のためロボットを使用した自動化が一般化している。ロボットによる溶接に特有の問題のひとつにロボットの姿勢変化によりコンジットケーブルの形状（曲がり具合）が変化し、溶接トーチからのワイヤ突き出し長さが変化するということがある。ワイヤの突き出しが長くなるとロボットが溶接開始点に到達した時点でワイヤと母材が接触してしまうことがある。

ＧＭＡ溶接ではワイヤと母材が離れた状態で溶接が開始されると図５のようにワイヤ７が母材８に接触したときワイヤ先端からアークが発生しスムーズに安定した溶接に移行する。ところが図６のようにワイヤ７と母材８がすでに接触した状態で溶接が開始されるとワイヤ先端からアークが発生せず、給電チップ９の先端部でワイヤが爆飛してアークスタート不良となりこれが溶接品質を阻害する要因となっている。このアークスタート不良は溶接開始前にワイヤを逆送して突き出し長さを調整し溶接開始点では必ずワイヤと母材が離れた状態とすることで防止できる。

従来のワイヤ突き出し長さ調整法としては溶接終了後にロボットの移動と並行してワイヤ送給モータを逆転する方法がある（例えば特許文献１参照）。

図７は従来のワイヤ逆送方法におけるロボット動作とワイヤ逆送の状態を示したものでワイヤ逆送を溶接終了点とつぎの溶接部位での溶接開始点との間のロボットの移動と時間的に重複して行うことによりタクトタイムを損なうことがなく生産性を向上させることができるとしている。
特開平０９−２９５１４３号公報（第６頁、第７図）

しかし、実際のワイヤ逆送時間は図７のようにロボットの移動時間以内で実行できるとは限らない。溶接終了後のワイヤ逆送中にロボットが次の溶接開始点に到達した場合はワイヤ逆送が完了するまで溶接開始を待たなければならない。また前述のようにワイヤ突き出し長さが変わるのはコンジットケーブルの形状変化に起因するのでコンジットケーブルの形状が変わらない場合は突き出し長さがほとんど変化せず、したがってワイヤを逆送する必要がない。従来のワイヤ突き出し長さ調整法は、ワイヤ逆送が必要か否かに関係なく溶接終了後には必ずワイヤ逆送を実行するためロボットの作業時間が長くなるという課題を有していた。

本発明は、必要なときにだけワイヤ長さ調整のためのワイヤ逆送を行い無駄な待ち時間を無くすことにより作業時間を最短にする溶接装置を提供することを目的とする。

本発明の溶接装置は、上記課題を解決するために、付随データとしてワイヤ逆送を行うか否かを示す記号（以後「ワイヤ逆送フラグ」という）を付加した溶接終了処理指令、溶接開始点でワイヤと母材が接触した状態で溶接を開始した現象（以後「タッチスタート」という）の検出機能とを備えている。そして、この構成によりタッチスタートが発生した
場合、その開始点にいたる直前の溶接終了指令にワイヤ逆送フラグを記録する。次回のプログラム実行時はタッチスタートした直前の溶接終了指令によりワイヤ逆送が行われるのでタッチスタートすることなく正常なアークスタートを行えるようになる。

以上のように、本発明は、必要な場合にはタッチスタートを防止するワイヤ逆送を行うことにより良好なアークスタートが得られ、不必要なワイヤ逆送を行わないことにより無駄時間が省け溶接作業時間の延長を最小限に抑えることができる。

図１〜図５は本発明を実施するための溶接装置とその動作を示す図である。

図１において１は溶接機、２は正逆転可能なワイヤ送給モータ、３はコンジットケーブル、４はトーチ、５はロボット本体、６はロボット制御装置、７は溶接用ワイヤ、８は被溶接母材である。

つぎにこの溶接装置の動作について図２の溶接動作工程を例に具体的に説明する。

図２は本溶接装置におけるロボットの動作例でＰ０〜Ｐ４はロボットの移動経路でありＰ０は作業待機点、Ｐ１、Ｐ３は溶接開始点、Ｐ２、Ｐ４は溶接終了点を示す。
図３はロボットに図２の動作を行わせるための作業プログラムの構成例を示し、教示操作を行うことによりロボット制御装置６に格納される。作業プログラムは移動指令１０と溶接開始指令１１、溶接終了指令１２等とで構成され、溶接終了指令１２は付随データとしてワイヤ逆送フラグ１３を有する。

図２の作業工程をロボットに教示して図３に示すプログラムとしてロボット制御装置６に格納するとき、溶接終了指令の付随データである逆送フラグ１３はすべて初期値０を登録するようになっている。

ロボットに図２の作業工程の実行が指令されると図３に示す作業指令を先頭から順に実行する。まず先頭の指令である移動指令に従ってロボット５が溶接開始点Ｐ１に向かって移動する。ロボット５が溶接開始点Ｐ１に到達すると溶接開始指令が実行されロボット制御装置６は溶接機１に対して溶接開始を指令する。指令を受けた溶接機１はワイヤ７と被溶接母材８間に電圧を印加するとともにワイヤ送給モータ２を正転し、ワイヤ７を母材８に向けて送給する。ワイヤ７が母材８と接触すると電流が流れアークが発生し溶接が開始される。

溶接機１は電流が流れたことを検出し電流検出信号をロボット制御装置６に伝える。ロボット制御装置６は電流検出信号を確認し正常なアークスタートであれば溶接開始点Ｐ１から溶接経路に沿って溶接終了点Ｐ２へとロボット５を移動させる。溶接機１から送られた電流検出信号が異常スタートであることを示していれば直前の溶接終了点のワイヤ逆送フラグを１にセットしてから溶接終了点へと移動する。もし、プログラムを先頭まで遡っても溶接終了点が存在しない場合はそのプログラムの最終溶接終了点の逆送フラグを１にセットする。

溶接開始時のアーク発生が正常であったか否かは溶接開始点における電流検出信号で判別する。すなわち図５のように電流検出がＯＦＦからＯＮに変化する場合を正常とし、図６のように電流検出信号が一旦ＯＦＦからＯＮになった後瞬時にＯＮからＯＦＦに変化する場合はタッチスタートが行われたと判断し異常とする。溶接終了点Ｐ２では溶接終了指令が実行されワイヤ７の送給と電圧の印加を停止して溶接を終了する。溶接終了指令を実
行完了後に溶接終了指令の逆送フラグをチェックし、０であれば何もせずにつぎの移動指令を実行し、１であればワイヤ逆送を開始してからつぎの溶接開始点Ｐ３への移動を開始し一定時間後にワイヤ逆送を停止しＰ３への移動は継続する。以後同様にしてプログラムに記載された指令を実行しながら溶接開始点ではアークスタート状態を確認して異常であれば直前の逆送フラグを１にセットし、溶接終了点では逆送フラグを確認し、１であれば次の教示点への移動動作と並行してワイヤ逆送動作を実行し教示された経路を一巡すればロボット制御装置６はプログラム実行を終了し、次のプログラム開始指令によりまた同じ作業を繰り返し実行する。

以上のような動作すなわち図４のフローチャートに示すように溶接開始点では、溶接開始状態がタッチスタートであったか否かを検出し、タッチスタートであれば直前の溶接終了点に登録されている溶接終了指令のワイヤ逆送フラグを１にセットし、溶接終了点では溶接終了指令の逆送フラグが１の場合にのみ次教示点への移動中にワイヤ逆送を行うことにより、本溶接装置では一度タッチスタートが発生した開始点では直前の溶接終了点からの移動中にワイヤ逆送が行われるため同作業を繰り返し実行した場合に二度とタッチスタートが行われることはない。また当初より良好なアークスタートを行っている場合は無駄なワイヤ逆送が行われることが無い。

なお、ワイヤ逆送フラグはプログラムの編集操作により任意に書き換え可能となっておりロボットのオペレータがプログラムを教示後ロボットもしくはコンジットの動作具合によりワイヤ逆送の要不要点を指定することも可能である。

本発明の溶接装置は、タッチスタートを回避して良好にアークスタートしかつ不要な動作を実施しないため品質、効率のよい溶接ができ、自動車産業をはじめ各種金属製品の溶接作業の品質向上、効率化に有用である。

本発明の一実施の形態に係る溶接装置の実施形態における全体構成を示す図 本発明の一実施の形態に係る溶接装置におけるロボットの動作例を示す図 本発明の一実施の形態に係る溶接装置をの動作を行わせるときのプログラム構成例を示す図 本発明の一実施の形態に係る溶接開始、溶接終了時のフローチャート 本発明の一実施の形態に係るＧＭＡ溶接の正常なアークスタートの様子を示す図 本発明の一実施の形態に係るＧＭＡ溶接のタッチスタートによる異常アークスタートの様子を示す図 従来のワイヤ逆送方法におけるロボット移動とワイヤ逆送の動作タイミングをを示す図

符号の説明

１ 溶接機
２ ワイヤ送給モータ
３ コンジットケーブル
４ トーチ
５ ロボット本体
６ ロボット制御装置
７ ワイヤ
８ 母材
９ 給電チップ
１０ ロボットの移動指令
１１ 溶接開始指令
１２ 溶接終了指令
１３ ワイヤ逆送フラグ

Claims (5)

1. 移動指令と溶接開始指令と溶接終了指令を有しておりロボットに動作を行わせるための作業プログラムに基づいて、溶接開始点から溶接終了点への溶接を複数の異なる溶接部位に対して行い、前記作業プログラムを繰り返し実行することで溶接を繰り返し行う溶接装置であって、
   前記ロボットが溶接開始点に到達した際にワイヤと母材が接触した状態で溶接が開始されたか否かを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を格納する格納手段を備え、
   前記ロボットが溶接開始点に到達した際に前記ワイヤと前記母材が接触した状態で溶接が開始されたことを検出した場合には、この溶接開始点の直前の溶接終了点に関する溶接終了指令の付随データとして前記ワイヤの逆走を実行することを指定するワイヤ逆走フラグを前記格納手段に記憶し、
   次に前記作業プログラムに基づいて繰り返しの溶接を行う際に、ワイヤの逆走を実行することを指定するワイヤ逆走フラグが付随された溶接終了指令を実行する溶接終了点における溶接終了指令の実行後にワイヤの逆走を行う溶接装置。
2. ロボットが溶接開始点に到達した際に前記ワイヤと前記母材が接触した状態で溶接が開始されたことを検出した場合には、この溶接開始点の直前の溶接終了点に関する溶接終了指令の付随データとして前記ワイヤの逆走を実行することを指定するワイヤ逆走フラグを格納し、直前の溶接終了点が存在しない場合には、作業プログラム中の最終の溶接終了点に関する溶接終了指令の付随データとして前記ワイヤの逆走を実行することを指定するワイヤ逆走フラグを格納する請求項１記載の溶接装置。
3. 検出手段は、溶接開始点における電流検出信号の時間的変化により、ワイヤと母材が接触した状態で溶接が開始されたか否かを検出する請求項１または２記載の溶接装置。
4. 溶接の開始とは、ワイヤと母材との間への電圧の印加を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接装置。
5. 溶接終了点から次の溶接開始点への移動中にワイヤの逆走を行う請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接装置。

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