JPH08297B2 - リアルタイム制御による自動アーク溶接方法 - Google Patents
リアルタイム制御による自動アーク溶接方法Info
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- JPH08297B2 JPH08297B2 JP3125633A JP12563391A JPH08297B2 JP H08297 B2 JPH08297 B2 JP H08297B2 JP 3125633 A JP3125633 A JP 3125633A JP 12563391 A JP12563391 A JP 12563391A JP H08297 B2 JPH08297 B2 JP H08297B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明はアーク溶接の分野に属
し、リアルタイム制御による自動アーク溶接方法に関す
る。
し、リアルタイム制御による自動アーク溶接方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】 従来のアークセンシング方法による自
動溶接方法はワークにおける開先形状の変動ずれが無い
場合で、溶接線のみのずれが生じた場合、および開先変
動ずれが均一な場合のみに適応するものであり、溶接線
倣い制御、トーチ高さ制御及びビード高さ一定制御の全
てをリアルタイム制御することは困難であった。
動溶接方法はワークにおける開先形状の変動ずれが無い
場合で、溶接線のみのずれが生じた場合、および開先変
動ずれが均一な場合のみに適応するものであり、溶接線
倣い制御、トーチ高さ制御及びビード高さ一定制御の全
てをリアルタイム制御することは困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は上記に鑑
み、溶接基準値をワークの状況に対応してリアルタイム
に補正し、ビード高さを一定とする自動アーク溶接方法
を提供するものである。
み、溶接基準値をワークの状況に対応してリアルタイム
に補正し、ビード高さを一定とする自動アーク溶接方法
を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】 本発明は、検出手段に
より溶接開始点の位置ずれ及び開先形状変動を検知、演
算し、該演算結果により、ウィービング幅、溶接速度の
基準値に対してウィービング幅、溶接速度の入力値を補
正して溶接するアーク溶接方法において、溶接運転開始
直後、アークセンサによって検知したアーク電流の電流
値を演算し、溶接トーチの上下、左右方向補正基準値及
びウィービング幅補正基準値を算出し、これらを初期設
定値(基準値)として以後これらの基準値と該基準値に
対応するリアルタイムデータとの比較により、ウィービ
ング幅及び溶接速度を補正して溶接ビード高さを一定制
御するものである。
より溶接開始点の位置ずれ及び開先形状変動を検知、演
算し、該演算結果により、ウィービング幅、溶接速度の
基準値に対してウィービング幅、溶接速度の入力値を補
正して溶接するアーク溶接方法において、溶接運転開始
直後、アークセンサによって検知したアーク電流の電流
値を演算し、溶接トーチの上下、左右方向補正基準値及
びウィービング幅補正基準値を算出し、これらを初期設
定値(基準値)として以後これらの基準値と該基準値に
対応するリアルタイムデータとの比較により、ウィービ
ング幅及び溶接速度を補正して溶接ビード高さを一定制
御するものである。
【0005】
【作用】 ワークの設定状態を確認することにより溶接
ロボットの溶接開始点、溶接終了点を補正し、設定プロ
グラムに基づいて溶接運転しながら溶接開始初期に、溶
接電流のデータサンプリングを行うことにより、溶接ト
ーチの上下左右補正基準値及びウィービング幅補正基準
値を演算し、次いで刻々と入力される溶接トーチの上下
左右及びウィービング幅に関するリアルタイムデータの
各電流積分値を前記各基準値と比較することにより、各
補正値を所定の補正関数で演算し、溶接トーチの上下左
右、ウィービング幅及び溶接速度をリアルタイムに補正
する。
ロボットの溶接開始点、溶接終了点を補正し、設定プロ
グラムに基づいて溶接運転しながら溶接開始初期に、溶
接電流のデータサンプリングを行うことにより、溶接ト
ーチの上下左右補正基準値及びウィービング幅補正基準
値を演算し、次いで刻々と入力される溶接トーチの上下
左右及びウィービング幅に関するリアルタイムデータの
各電流積分値を前記各基準値と比較することにより、各
補正値を所定の補正関数で演算し、溶接トーチの上下左
右、ウィービング幅及び溶接速度をリアルタイムに補正
する。
【0006】
【実施例】 本発明を実施例により説明すると、図1に
示すように溶接トーチ1は送給される溶接ワイヤ2と母
材3との間に溶接電源4により印加された電圧によって
発生するアークで母材3をアーク溶接するものである
が、このとき発生するアーク電流はアークセンサユニッ
ト5によって検知され、該アーク電流のデータはマイク
ロプロセッサ6に送出され、該マイクロプロセッサ6は
記憶装置7より補正基準値や補正関数等の記憶データを
入力され、溶接トーチ1は該マイクロプロセッサ6の指
令に従って動作するドライバーユニット8により、母材
3の溶接線に沿った移動及びウィービング動作等、移動
制御される。
示すように溶接トーチ1は送給される溶接ワイヤ2と母
材3との間に溶接電源4により印加された電圧によって
発生するアークで母材3をアーク溶接するものである
が、このとき発生するアーク電流はアークセンサユニッ
ト5によって検知され、該アーク電流のデータはマイク
ロプロセッサ6に送出され、該マイクロプロセッサ6は
記憶装置7より補正基準値や補正関数等の記憶データを
入力され、溶接トーチ1は該マイクロプロセッサ6の指
令に従って動作するドライバーユニット8により、母材
3の溶接線に沿った移動及びウィービング動作等、移動
制御される。
【0007】 以下、図2に示す制御フローチャートに
従って詳述すると、ステップ15で図3に示すように、
プログラム上の溶接開始点9に対する実際の治具上の母
材3における溶接開始点9′の位置ずれを図外の「タッ
チセンサ」や「画像処理」等の手段で検知し、ステップ
16で同様の手段で開先の寸法変動を検知し、ステップ
17で前記検知データにより、予め教示した初期設定の
溶接開始、終了点位置及び初期溶接速度を補正する。次
にステップ18でアークセンサユニット5により溶接電
流を検知しながら溶接を開始し、ステップ19で図4に
示すように図3のウィービング端点から開先ルート部へ
向かう径路ABC及びEFG間(IJK、MNO間、以
下同様の繰り返し)の端点部10とルート部11の溶接
電流を図5に示すように電流積分値としてデータサンプ
リングを行うものである。ここで、端点部10からルー
ト部11方向のみのサンプリングを行うのは図4でも明
らかなように、溶接電流波形リップルが小さく、安定し
たサンプリングデータが得られるからである。
従って詳述すると、ステップ15で図3に示すように、
プログラム上の溶接開始点9に対する実際の治具上の母
材3における溶接開始点9′の位置ずれを図外の「タッ
チセンサ」や「画像処理」等の手段で検知し、ステップ
16で同様の手段で開先の寸法変動を検知し、ステップ
17で前記検知データにより、予め教示した初期設定の
溶接開始、終了点位置及び初期溶接速度を補正する。次
にステップ18でアークセンサユニット5により溶接電
流を検知しながら溶接を開始し、ステップ19で図4に
示すように図3のウィービング端点から開先ルート部へ
向かう径路ABC及びEFG間(IJK、MNO間、以
下同様の繰り返し)の端点部10とルート部11の溶接
電流を図5に示すように電流積分値としてデータサンプ
リングを行うものである。ここで、端点部10からルー
ト部11方向のみのサンプリングを行うのは図4でも明
らかなように、溶接電流波形リップルが小さく、安定し
たサンプリングデータが得られるからである。
【0008】 次にステップ20で図6に示すように、
左側のウィービング径路ABCと次周期の径路IJK間
の電流値を積分演算してその平均電流積分値SOLを左側
トーチ左右方向補正基準値とし、右側のウィービング径
路EFGと次周期の径路MNO間でも同様の演算を行
い、その平均電流積分値SORを右側トーチ左右方向補正
基準値とするものである。
左側のウィービング径路ABCと次周期の径路IJK間
の電流値を積分演算してその平均電流積分値SOLを左側
トーチ左右方向補正基準値とし、右側のウィービング径
路EFGと次周期の径路MNO間でも同様の演算を行
い、その平均電流積分値SORを右側トーチ左右方向補正
基準値とするものである。
【0009】 ステップ21では図7に示すように、左
側のウィービング端点AA′とルート部CC′及び次周
期径路のウィービング端点II′とルート部K′Kで積
分してそのそれぞれの平均電流積分値をそれぞれSIL、
S2Lとし、右側のウィービング端点EE′とルート部
G′G及び次周期径路のウィービング端点MM′とルー
ト部O′O間でも同様に積分演算してそのそれぞれの平
均電流積分値をそれぞれS1R 、 S 2R とし、上記平均電流
積分値の和SoB(SoB=S1L+S2L+S1R+S2R)をト
ーチの上下方向の補正基準値とするものである。
側のウィービング端点AA′とルート部CC′及び次周
期径路のウィービング端点II′とルート部K′Kで積
分してそのそれぞれの平均電流積分値をそれぞれSIL、
S2Lとし、右側のウィービング端点EE′とルート部
G′G及び次周期径路のウィービング端点MM′とルー
ト部O′O間でも同様に積分演算してそのそれぞれの平
均電流積分値をそれぞれS1R 、 S 2R とし、上記平均電流
積分値の和SoB(SoB=S1L+S2L+S1R+S2R)をト
ーチの上下方向の補正基準値とするものである。
【0010】 ステップ22で図8に示すように、左側
のウィービング端点AA′とルート部C′C及び次周期
径路のウィービング端点II′とルート部K′K間のそ
れぞれの平均電流積分値をそれぞれS1L、S2Lとし、右
側のウィービング端点EE′とルート部G′G及び次周
期径路のウィービング端点MM′とルート部O′O間の
それぞれの平均電流積分値をそれぞれS1R 、 S2Rとし、
左右の積分偏差の和の平均、すなわち平均電流積分値S
OW(SOW={|S1L−S2L|+|S1R−S2R|}/2)
をウィービング幅補正基準値とするものである。
のウィービング端点AA′とルート部C′C及び次周期
径路のウィービング端点II′とルート部K′K間のそ
れぞれの平均電流積分値をそれぞれS1L、S2Lとし、右
側のウィービング端点EE′とルート部G′G及び次周
期径路のウィービング端点MM′とルート部O′O間の
それぞれの平均電流積分値をそれぞれS1R 、 S2Rとし、
左右の積分偏差の和の平均、すなわち平均電流積分値S
OW(SOW={|S1L−S2L|+|S1R−S2R|}/2)
をウィービング幅補正基準値とするものである。
【0011】 次にステップ23において、ステップ2
0で演算、記憶した左側トーチ左右補正基準値SOLとリ
アルタイムの左側径路abc間の前記SOLに対応する電
流積分値SnLとを比較し、ステップ24で、SOL=SnL
の場合は補正なし、SOL>SnLの場合は左側方向へ、S
OL<SnLの場合は右側方向へ、それぞれ図9に示す補正
関数で演算した補正量に従って補正する。
0で演算、記憶した左側トーチ左右補正基準値SOLとリ
アルタイムの左側径路abc間の前記SOLに対応する電
流積分値SnLとを比較し、ステップ24で、SOL=SnL
の場合は補正なし、SOL>SnLの場合は左側方向へ、S
OL<SnLの場合は右側方向へ、それぞれ図9に示す補正
関数で演算した補正量に従って補正する。
【0012】 ステップ25ではステップ20で演算、
記憶した右側トーチ左右方向補正基準値SORとリアルタ
イムの右側径路efg間の前記SORに対応する電流積分
値SnRとを比較し、SOR=SnRの場合は補正なし、SOR
>SnRの場合は右側方向へ、SOR<SnRの場合は左側方
向へ、更に、ステップ26ではステップ21で演算、記
憶したトーチ上下方向の補正基準値SORとリアルタイム
の径路端点部aa′、ee′、ii′、mm′及びルー
ト部c′c、g′g、k′k、o′o間の前記SOBに対
応する平均電流積分値SnBとを比較し、SOB=SnBの場
合は補正なし、SOB>SnBの場合は下側方向へ、SOB<
SnBの場合は上側方向へ、それぞれステップ27でそれ
ぞれの補正関数で演算した補正量に従って、左右方向と
上下方向の補正を同時に(ベクトル合成して)行う。
記憶した右側トーチ左右方向補正基準値SORとリアルタ
イムの右側径路efg間の前記SORに対応する電流積分
値SnRとを比較し、SOR=SnRの場合は補正なし、SOR
>SnRの場合は右側方向へ、SOR<SnRの場合は左側方
向へ、更に、ステップ26ではステップ21で演算、記
憶したトーチ上下方向の補正基準値SORとリアルタイム
の径路端点部aa′、ee′、ii′、mm′及びルー
ト部c′c、g′g、k′k、o′o間の前記SOBに対
応する平均電流積分値SnBとを比較し、SOB=SnBの場
合は補正なし、SOB>SnBの場合は下側方向へ、SOB<
SnBの場合は上側方向へ、それぞれステップ27でそれ
ぞれの補正関数で演算した補正量に従って、左右方向と
上下方向の補正を同時に(ベクトル合成して)行う。
【0013】 次にステップ28では、ステップ22で
演算、記憶したウィービング幅補正基準値SOWとリアル
タイムのウィービング端点aa′とルート部c′c間の
積分偏差△ac、同様に右側のウィービング端ee′と
ルート部g′g間の積分偏差△egの平均電流積分値S
nWとを比較し、「しきい値ew」を超えた場合に、ステ
ップ29で、上下、左右方向の補正を中断して、SOW>
SnWの場合はウィービング幅を小さく、SOW<SnWの場
合はウィービング幅を大きく、補正関数で演算した補正
量に従って補正し、しきい値ew以下になるまでウィー
ビング幅補正を行い、またそのデータから溶接速度をも
補正する。
演算、記憶したウィービング幅補正基準値SOWとリアル
タイムのウィービング端点aa′とルート部c′c間の
積分偏差△ac、同様に右側のウィービング端ee′と
ルート部g′g間の積分偏差△egの平均電流積分値S
nWとを比較し、「しきい値ew」を超えた場合に、ステ
ップ29で、上下、左右方向の補正を中断して、SOW>
SnWの場合はウィービング幅を小さく、SOW<SnWの場
合はウィービング幅を大きく、補正関数で演算した補正
量に従って補正し、しきい値ew以下になるまでウィー
ビング幅補正を行い、またそのデータから溶接速度をも
補正する。
【0014】 ステップ30で指定回数だけ補正完了を
繰り返した後、リアルタイム補正を中断してステップ3
1で再度上下、左右方向の補正を再開し、且つ前記ウィ
ービング幅の最終補正データでウィービング幅及び溶接
速度をしきい値を超えるまで一定補正量で補正を継続す
る。
繰り返した後、リアルタイム補正を中断してステップ3
1で再度上下、左右方向の補正を再開し、且つ前記ウィ
ービング幅の最終補正データでウィービング幅及び溶接
速度をしきい値を超えるまで一定補正量で補正を継続す
る。
【0015】 ステップ32で終了条件が満足している
と判断されるとステップ33で処理は終了する。ここ
で、終了条件が満足されていないと判別されると、アー
クセンサによる検知、補正を終了条件が満足されるまで
繰り返す。
と判断されるとステップ33で処理は終了する。ここ
で、終了条件が満足されていないと判別されると、アー
クセンサによる検知、補正を終了条件が満足されるまで
繰り返す。
【0016】 ここで使用される補正関数は、補正基準
値とリアルタイム値の編差量に応じて補正量が増加し、
且つずれ量が少ないうちに迅速に補正するように考慮さ
れている。 1/n 1/n 例えば、△C=G×{(S/SO ) −1} :S>SO の場合 1/n 1/n △C=G×{(SO /S) −1} :S<SO の場合 ここで、 △C:補正量 S:リアルタイムの溶接電流積分値 SO :溶接電流基準積分値 n:パラメータ設定値(n=2〜4) G:ゲイン なる式を満たす補正関数が最適であり、図9にG=1に
対してn=1、2の場合の補正関数を示す。
値とリアルタイム値の編差量に応じて補正量が増加し、
且つずれ量が少ないうちに迅速に補正するように考慮さ
れている。 1/n 1/n 例えば、△C=G×{(S/SO ) −1} :S>SO の場合 1/n 1/n △C=G×{(SO /S) −1} :S<SO の場合 ここで、 △C:補正量 S:リアルタイムの溶接電流積分値 SO :溶接電流基準積分値 n:パラメータ設定値(n=2〜4) G:ゲイン なる式を満たす補正関数が最適であり、図9にG=1に
対してn=1、2の場合の補正関数を示す。
【0017】 リアルタイムのウィービング幅と溶接速
度の関係は、リアルタイム補正と最終補正データによる
一定量補正により決定される。 例えば、 Wn =Wo +Σ△C Vn =Vo ×{WO /(WO +Wn )} ここで、Wn :補正によるリアルタイムウィービング幅 Wo :初期設定ウィービング幅 Vn :補正によるリアルタイム溶接速度 Vo :初期設定溶接速度 なる式でウィービング幅の補正とそれに対応した溶接速
度が補正される。
度の関係は、リアルタイム補正と最終補正データによる
一定量補正により決定される。 例えば、 Wn =Wo +Σ△C Vn =Vo ×{WO /(WO +Wn )} ここで、Wn :補正によるリアルタイムウィービング幅 Wo :初期設定ウィービング幅 Vn :補正によるリアルタイム溶接速度 Vo :初期設定溶接速度 なる式でウィービング幅の補正とそれに対応した溶接速
度が補正される。
【0018】
【発明の効果】 本発明によれば、治具上でのワークの
基点を自動的に確認し、溶接を開始しながら溶接トーチ
の左右端でのずれ補正、上下方向のずれ補正、規則的な
開先寸法変動或いは不規則な開先寸法変動に対するウィ
ービング幅のずれ補正と該変動に対応する溶接速度補正
をそれぞれリアルタイムに行うことができるから、溶接
高さ寸法が均一な溶接ビード形状を保証できる効果があ
る。
基点を自動的に確認し、溶接を開始しながら溶接トーチ
の左右端でのずれ補正、上下方向のずれ補正、規則的な
開先寸法変動或いは不規則な開先寸法変動に対するウィ
ービング幅のずれ補正と該変動に対応する溶接速度補正
をそれぞれリアルタイムに行うことができるから、溶接
高さ寸法が均一な溶接ビード形状を保証できる効果があ
る。
【図1】 本発明の実施例におけるアークセンサ制御ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図2】 制御フローチャートを示す。
【図3】 溶接ロボットに教示された基準位置を実際の
治具上のワークの位置に補正し、該位置での溶接パター
ンを示す。
治具上のワークの位置に補正し、該位置での溶接パター
ンを示す。
【図4】 溶接補正パターン上でのA〜1までの1往復
ウィービング時の電流波形図である。
ウィービング時の電流波形図である。
【図5】 図4のウィービング径路における左右のそれ
ぞれのデータサンプリング位置(端点部とルート部)に
おける電流積分値を示す。
ぞれのデータサンプリング位置(端点部とルート部)に
おける電流積分値を示す。
【図6】 ウィービング径路における左右端でのトーチ
左右方向補正基準値となる各平均電流積分値SOL、SOR
示す。
左右方向補正基準値となる各平均電流積分値SOL、SOR
示す。
【図7】 ウィービング径路における左右の各端点部と
ルート部の、トーチ上下方向の補正基準値を演算するた
めの各平均積分値S1L、S2L、S1R、S2Rを示す。
ルート部の、トーチ上下方向の補正基準値を演算するた
めの各平均積分値S1L、S2L、S1R、S2Rを示す。
【図8】 ウィービング径路における左右の各端点部と
ルート部の、ウィービング幅補正基準値を演算するため
の各平均積分値S1L、S2L、S1R、S2Rを示す。
ルート部の、ウィービング幅補正基準値を演算するため
の各平均積分値S1L、S2L、S1R、S2Rを示す。
【図9】 補正関数の一例を示す。
1 溶接トーチ 2 溶接ワイヤ 3 母材 4 溶接電源 5 アークセンサユニット 6 マイクロプロセッサ 7 記憶装置 8 ドライバーユニット 9 溶接開始点 10 端点部 11 ルート部
Claims (1)
- 【請求項1】 検出手段により溶接開始点の位置ずれ及
び開先形状変動を検知、演算し、該演算結果により、ウ
ィービング幅、溶接速度の基準値に対してウィービング
幅、溶接速度の入力値を補正して溶接するアーク溶接方
法において、溶接運転開始直後、アークセンサによって
検知したアーク電流の電流値を演算し、溶接トーチの上
下、左右方向補正基準値及びウィービング幅補正基準値
を算出し、これらを初期設定値(基準値とする。)とし
て以後これらの基準値と該基準値に対応する最新の溶接
電流値(以下、リアルタイムデータとする。)との比鮫
により、ウィービング幅及び溶接速度を補正して溶接ビ
ード高さを一定制御できることを特徴としたリアルタイ
ム制御による自動アーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3125633A JPH08297B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | リアルタイム制御による自動アーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3125633A JPH08297B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | リアルタイム制御による自動アーク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284973A JPH04284973A (ja) | 1992-10-09 |
| JPH08297B2 true JPH08297B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=14914874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3125633A Expired - Lifetime JPH08297B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | リアルタイム制御による自動アーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08297B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100456330B1 (ko) * | 1997-02-28 | 2004-12-17 | 삼성중공업 주식회사 | 용접비드 감지방법 |
| KR100313484B1 (ko) * | 1999-06-18 | 2001-11-15 | 김형벽ㅂ | 정전압 특성을 이용한 용접부 개선 단면적 변화에 대한 최적용착량 자동제어방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147978A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 知能型溶接装置 |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP3125633A patent/JPH08297B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04284973A (ja) | 1992-10-09 |
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