アーク溶接ロボットの制御方法
【課題】 溶接開始位置で確実にアークスタートできるアーク溶接ロボットの制御方法を提供する。
【解決手段】 ワイヤ切断又は逆インチング処理によってワイヤの長さを溶接時のワイヤの突き出し長さよりも短くした後（ステップＳ１）、溶接トーチをアークスタート位置まで移動させ（ステップＳ２）、ワイヤにセンシング電圧を印加してワークに対してインチング操作をし（ステップＳ３）、インチング中にワークとの導通を検出した場合は（ステップＳ４）、ワイヤがワークから離れた後、所定の長さワイヤを逆センシングし、その後、アークをスタートさせる（ステップＳ５）。インチング中にワークとの導通が検出できなかった場合であって、アークスタート検索回数に満たない場合には（ステップＳ６）、所定距離トーチを引き上げワイヤを逆インチングし（ステップＳ８）、アークスタート位置をＸＹＺ方向にシフトした後（ステップＳ９）、導通検出を繰り返す。
【解決手段】 ワイヤ切断又は逆インチング処理によってワイヤの長さを溶接時のワイヤの突き出し長さよりも短くした後（ステップＳ１）、溶接トーチをアークスタート位置まで移動させ（ステップＳ２）、ワイヤにセンシング電圧を印加してワークに対してインチング操作をし（ステップＳ３）、インチング中にワークとの導通を検出した場合は（ステップＳ４）、ワイヤがワークから離れた後、所定の長さワイヤを逆センシングし、その後、アークをスタートさせる（ステップＳ５）。インチング中にワークとの導通が検出できなかった場合であって、アークスタート検索回数に満たない場合には（ステップＳ６）、所定距離トーチを引き上げワイヤを逆インチングし（ステップＳ８）、アークスタート位置をＸＹＺ方向にシフトした後（ステップＳ９）、導通検出を繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアーク溶接ロボットにおける溶接開始点におけるアークの発生を制御するアーク溶接ロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接ロボットの制御方法に関する従来技術として、例えば特開平７−１８５８１６号公報（特許文献１）、特開平９−１７４２４０号公報（特許文献２）、特開２００３−１８１６４２号公報（特許文献３）があげられる。
【０００３】
特許文献１の従来技術は、アークスタート時にアークの発生確率を高め、これによってアーク溶接ロボットの自動化率を高めることを目的としてなされたものであり、トーチを溶接開始点に位置させ、アークスタート指令信号を出力した後、アークが発生したか否かを検出し、アークの発生が検出された場合には溶接作業に移行し、アークの発生が検出されなかった場合にはアークスタート指令信号を停止し、トーチから突出したワイヤを溶接リトライ開始点までの移動軌跡上で移動させてからアークスタート指令信号を出力し、その後、トーチを前記移動軌跡上を溶接開始点まで復帰させてからアークが発生したか否かを検出し、アークの発生が検出された場合はそのまま溶接作業に移行するものである。
【０００４】
また、特許文献２の従来技術は、アーク発生のリトライ時における溶接ワイヤの曲がりを有効に防止してエラー停止回数を低減することを目的としてなされたものであり、溶接トーチを溶接開始点に位置させてアークスタート信号を出力してアーク発生を試み、アーク発生が検出されたか否かを判別する。アークが発生が検出された場合には溶接作業に移行し、アーク発生が検出されない場合にはリトライ工程に移行する。リトライ工程においては、アークスタート信号を停止し、送り出された溶接ワイヤを引き戻した後、溶接トーチを溶接リトライ開始点に移動させ、溶接リトライ開始点でアークスタート信号を出力してアーク発生を試み、その後アーク発生が検出されたか否かを判別する。アーク発生が検出されない場合には所定の回数までこのリトライ工程を繰り返し、アーク発生が検出された場合には溶接開始点位置にアークを保ちながら戻り、溶接開始点から溶接線に沿って溶接作業を行うものである。
【０００５】
更に、特許文献３の従来技術は、チップ側の溶断した溶接ワイヤがチップに融着するバーンバックを未然に防止することを目的としてなされたものであり、溶接ワイヤを所定突き出し長さに保持した溶接トーチにより被溶接部材の溶接継手の溶接開始位置を検出し、この検出した溶接開始位置に前記溶接トーチを位置決めし、溶接ワイヤを逆送給して溶接ワイヤの先端を前記溶接開始位置から離間させた後、前記溶接ワイヤと前記被溶接部材とに所定の溶接電力を供給してアークスタートするものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１８５８１６号公報
【特許文献２】特開平９−１７４２４０号公報
【特許文献３】特開２００３−１８１６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、アークスタート失敗に起因するビードの外観が悪化し易いという問題点がある。即ちアークスタートの失敗にはアークが全く出ない場合と、一度アークが出て途切れる場合とがあり、上記従来技術では、一度出たアークが途切れる場合があり、このような場合に、一度出たアークにより溶着金属が堆積するためビードの外観が悪化するという問題点がある。
【０００８】
また、上記従来技術は、いずれもアークスタート処理を行わないとアークスタートできるかどうか分からないので、例えば溶接ロボット２台を同期させながら溶接を行う溶接方法への適用が難しいという問題点がある。
【０００９】
即ち、コラム及びパイプのようなワークを回転させながら溶接を行うシステムにおいて、２継手を２台の溶接ロボットを同期させながら溶接する場合、ポジショナ同期溶接のタイミングを同じにする必要があるので、２つの継手を同じ時間で溶接する必要がある。この場合、一方の溶接ロボットがアークスタートできないと、他方の溶接ロボットは仮にアークスタートできても溶接を中断しなければならず、連続運転性が低下すると共に、アークがスタートした側の溶接開始点に溶着金属が溜まるという不都合が生じる。このとき付いたビードは不必要な溶接金属であり、やり直しスタートしたときの外観不良の原因となる。従って、アークスタート処理を行わないとアークスタートできるかどうか分からない上記従来技術は溶接ロボット２台を同期させながら溶接する溶接方法に適用することは困難である。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接開始前にアーク発生の可不可を確認し、溶接開始位置で確実にアークをスタートすることができビード外観の悪化を防止すると共に、２台の溶接ロボットを同期させながら溶接する溶接方法にも十分適用することができるアーク溶接ロボットの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るアーク溶接ロボットの制御方法は、溶接開始位置で、センシング電圧を印加した溶接ワイヤをワークに対してインチング操作により進出させ、前記溶接ワイヤの先端部が母材と接触した際の短絡を検出して前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接開始位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することを特徴とする。
【００１２】
この場合において、２台の溶接ロボットを使用し、溶接開始位置で夫々前記溶接ワイヤと前記ワークとの通電性を確認した後、前記２台の溶接ロボットの前記溶接開始位置で同時に前記溶接ワイヤに夫々所定の溶接電力を供給し、アークを点火して同一ワークの異なる継手を前記２台の溶接ロボットで同時に溶接することが好ましい。
【００１３】
また、この場合において、前記インチング操作を所定のワイヤ長さ又は所定時間行っても前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認できない場合、溶接トーチ及び／又は溶接ワイヤを引き上げ、前記溶接開始位置とは異なる位置に前記溶接ワイヤを移動させた後、インチング操作により前記溶接ワイヤを進出させて前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を行い、前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認した後、通電性を確認した位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することが好ましい。
【００１４】
この場合において、前記溶接開始位置とは異なる位置における前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を通電が確認されるまで又は予め決定した所定回数繰り返すことが好ましい。
【００１５】
また、この場合において、前記センシング操作時の溶接ワイヤの溶接トーチからの突き出し長さを、溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くすることが好ましい。
【００１６】
更に、この場合において、前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接ワイヤが前記ワークから離れるまで逆方向にインチング操作し、さらに所定長さだけ前記溶接ワイヤを逆方向にインチング処理した後、アークを点火して溶接を開始することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、溶接開始前にアークスタートできることを確認できるので、アークの不発生を防止して連続運転性を向上させることができる。また、アーク発生後にアークが途切れることによるビード形状の悪化を防止することができる。
【００１８】
本願の請求項２に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、２台の溶接ロボットを使用し、溶接開始位置で夫々前記溶接ワイヤと前記ワークとの通電性を確認した後、前記２台の溶接ロボットの前記溶接開始位置で前記溶接ワイヤに夫々所定の溶接電力を供給し、アークを点火して同一ワークの異なる継手を前記２台の溶接ロボットで同時に溶接するようにしたので、溶接効率が向上し、生産時間を短縮することができる。
【００１９】
本願の請求項３に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、インチング操作を所定のワイヤ長さ又は所定時間行っても前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認できない場合、溶接トーチを引き上げ、前記溶接開始位置とは異なる位置に前記溶接ワイヤを移動させた後、インチング操作により前記溶接ワイヤを進出させて前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を行い、前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認した後、通電性を確認した位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始するので、溶接開始時のアーク不発生を高い確率で防止することができる。
【００２０】
本願の請求項４に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、前記溶接開始位置とは異なる位置における前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を通電が確認されるまで又は予め決定した所定回数繰り返すので、溶接開始時のアーク不発生をより高い確率で防止することができる。
【００２１】
本願の請求項５に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、センシング操作時の溶接ワイヤの溶接トーチからの突き出し長さを、溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くするので、通電確認操作時における溶接ワイヤの曲がり、変形を防止することができる。
【００２２】
本願の請求項６に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接ワイヤがワークから離れるまで逆方向にインチング操作し、さらに所定長さだけ前記溶接ワイヤを逆方向にインチング処理した後、アークを点火して溶接を開始するので、バーンバックの発生を抑制してスムーズにアークスタートすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットの制御方法に使用する装置を示すブロック図、図２は溶接ロボットを示す説明図、図３は溶接により組み立てようとするコラム柱を示す斜視図である。
【００２４】
図１において、２基の溶接ロボット本体１０がロボット制御装置１４により制御される。この溶接ロボットの溶接トーチ１１には、ワイヤ送給装置１２により溶接ワイヤが送給され、この溶接ワイヤはトーチ１１からワークの溶接部に向けて供給される。このワイヤの送給は、ワイヤ送給装置１２により駆動され、ワイヤ送給装置１２は溶接電源装置１３に格納された送給モータ制御装置１３ａにより制御される。また、溶接電源装置１３から溶接トーチ１１に対して溶接電流値及び溶接電圧値の電源が供給され、溶接トーチ１１を通過するワイヤに電源が供給される。
【００２５】
２つの溶接ロボット本体１０、各ロボット本体１０の首先端に設けた溶接トーチ１１及びワークへ溶接電力を供給する外部装置の溶接電源１３は、夫々ロボット制御装置１４により制御される。一方のロボット制御装置１４には、例えば溶接するワークの姿勢を制御するポジショナ２０が接続されている。また、２つのロボット制御装置１４は各溶接ロボット本体１０の位置制御及びインターロックのために通信ケーブルで接続されている。
【００２６】
ロボット制御装置１４は、演算処理装置１７を中心として、入力装置１５、記憶装置１８、ロボット本体制御装置１６及び外部制御装置１９が設けられている。演算処理装置１７は入力装置１５から入力されたデータを基に、このデータを記憶装置１８に記憶したり、記憶装置１８から読み出したデータを基に演算して、外部制御装置１９及びロボット本体制御装置１６に制御信号を出力する。ロボット制御装置１４は、送給モータ制御装置１３ａに制御信号を出力して、ワイヤの送給速度を制御する。また、一方のロボット制御装置１４はワークの姿勢を調節するポジショナ本体２０を制御する。
【００２７】
溶接ロボットは、例えば、６軸の垂直多関節型のもので、先端アームの手首部先端に溶接トーチが設けられている。この溶接ロボットは、教示ペンダントである教示作業入力装置による教示作業に基づく動作と、その教示作業によって作成された教示プログラム実行データに基づく動作とを行う。
【００２８】
ポジショナ本体２０は、例えば、鉄骨柱であるワークの２箇所を支持する両持１軸のものである。ポジショナ本体２０の支持駆動部材にはワークを保持するワーククランプ部があり、このワーククランプ部によってワークが保持される。ポジショナ本体２０はロボット制御装置からの指令により、ロボット本体に対してワークが適性な溶接姿勢となるように前記ワークを回転駆動させる。
【００２９】
図２において、このロボット溶接装置には、２基（１対）のポジショナ３１、３２と、２基の溶接ロボット３３、３４が設けられている。ポジショナ３１と３２との間に溶接ロボット３３が配置され、溶接ロボット３４は、ポジショナ３２を挟んで溶接ロボット３３と対向する位置に配置されている。
【００３０】
溶接ロボット３３、３４は、夫々レール５０上を走行する移動台車３５に搭載されており、各台車３５上には、溶接ワイヤの貯留容器３７と電源装置４２とが設けられている。台車３５のレール５０に直交する方向の一端部には、夫々アーム４０及び４１が設置されている。アーム４０の先端部にはトーチ３８が設けられており、ワイヤ貯留容器３７内にコイル状に巻回されて貯留された溶接ワイヤ３９が巻き解かれてコンジットチューブ３６を介してトーチ３８に供給され、トーチ３８を通過して溶接部に供給される。溶接電源装置４２はケーブル４３によりトーチ３８に接続されており、トーチ３８を介して溶接ワイヤ３９に溶接電力を供給するようになっている。
【００３１】
ポジショナ３１、３２は、台４４に対して回転部４５が回転可能に設置されている。この回転部４５は中央部が矩形に切り欠かれた形状を有し、この中央切欠部には、少なくとも１対の対向する辺に、ワークを固定する固定具４６が設けられている。
【００３２】
図３はワークである鉄骨コラム柱を示す斜視図である。図３において、鉄骨コラム柱５１は予め仮溶接して組み立てられている。このような鉄骨コラム柱５１を固定具４６により、ポジショナの回転部４５に固定する（図２参照）。１対のポジショナ３１、３２は鉄骨コラム柱５１の長手方向に見てその切欠部が整合する（重なる）位置に設けられており、各ポジショナ３１、３２により鉄骨コラム柱５１を挟持したときには、各コラム５３の中心軸が一致するように、固定具４６が調節される。
【００３３】
鉄骨コラム柱５１のコラム５３をポジショナ３１、３２により２箇所で挟持して支持し、コラム５３の端面とコラムコア５４のダイヤフラム５５との間の４つの溶接線５２を溶接する。この場合に、コラム５３の端部（又は横断面）は、４辺の直線部と、４個のコーナ部とから構成され、このコーナ部は、適宜の半径で湾曲している。従って、コラム５３の端部とダイヤフラム５５の表面との間の溶接線５２は、このコラム５３の端部の外縁に沿って、４辺の直線部と４個のコーナ部とから構成されるものとなる。
【００３４】
図３において、溶接対象である鉄骨コラム柱５１はコラムコア５４のコラム部の４側面に仕口を溶接接合し、コラム５３をコラムコア５４のダイヤフラム５５に垂直に溶接接合することによって組み立てられる。従って、コラム５３とコラムコア５４のダイヤフラム５５との接合線が溶接線となり、この溶接線が、例えば１０パスの多重盛溶接される。この鉄骨コラム柱５１の溶接継手は６箇所であり、例えば１０パスの多層盛り溶接を行う場合、全溶接時間は約１０時間になる。
【００３５】
以下、上述の如く構成された本実施形態のロボット溶接装置によってアークスタート位置で溶接ワイヤとワークとの通電性を確認した後溶接を開始するアーク溶接ロボットの動作について説明する。
【００３６】
図４は本発明に係るアーク溶接ロボット制御方法の動作フロー図であり、図５及び図６は夫々その補助図であって、図５は通電確認処理フローの補助図、図６は通電確認リトライ処理（多層盛溶接で、２パス以降のイメージ）の補助図である。
【００３７】
また表１に、本実施形態に係るアーク溶接ロボットの制御方法におけるパラメータを示す。パラメータは、例えば導通箇所探索回数、導通箇所探索ワイヤ最大送給量、導通箇所探索トーチ引き上げ量、導通箇所探索リトライ距離、導通箇所探索リトライピッチ及び導通箇所探索完了後のワイヤ送給量である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
図４乃至図６において、先ず図５（ａ）に示したような初期状態の溶接トーチをアークスタート位置であるダイヤフラム１とコラム２との接合部であって裏当金３が配置された開先部に到達させる前に、図５（ｂ）に示したように、ワイヤの切断又はワイヤの逆インチング操作によってトーチ先端部のワイヤの突き出し長さを溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くする（ステップＳ１）。なお、図５（ａ）において、開先角度はθで、ルートギャップはｄで表される。
【００４０】
次ぎに、図５（ｃ）に示したように、トーチ先端部のワイヤの長さを溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くしたトーチをアークスタート位置に移動させ（ステップＳ２）、この状態で、ワイヤの先端部にセンシング電圧を印加してワイヤインチング操作を行う（ステップＳ３）。
【００４１】
次ぎに、ワイヤのインチング中に溶接ワイヤとワークとの通電を検知した場合又は最大ワイヤインチング量、例えば２０ｍｍに達した場合であって（ステップＳ４）、図５（ｄ）に示したように、センシング電圧が低下することによって通電を検出し、これによって溶接開始位置が検出できた場合、図５（ｅ）に示したように、前記溶接ワイヤがワークから離れてセンシング電圧が上昇するまで逆方向にインチング操作し、その後、更に図５（ｆ）に示すように、所定長さ、例えば５ｍｍだけワイヤを逆方向インチング操作してアークスタート性を向上させた後、アークをスタートして溶接を開始する（ステップＳ５）。
【００４２】
ワイヤのインチング操作中に溶接ワイヤとワークとの通電を検知できず又は最大ワイヤインチング量、例えば２０ｍｍまで達しない場合であって（ステップＳ４）、所定のアークスタート可能位置検索回数、例えば３回を超えた場合は（ステップＳ６）、アークスタート開始位置を検出できなかったとしてエラー処理へ移行する（ステップＳ７）。
【００４３】
一方、ワイヤのインチング操作中に溶接ワイヤとワークとの通電を検知ない場合であって（ステップＳ４）、所定のアークスタート可能位置検索回数、例えば３回に満たない場合は（ステップＳ６）、図６（ａ）に示したように、所定距離、例えば５ｍｍだけトーチを引き上げ、溶接ワイヤを逆方向に例えば１５ｍｍインチング操作し、図６（ｂ）に示したように、ＸＹＺ方向のアークスタート位置を基準とした位置にトーチを引き上げる（ステップＳ８）。次ぎに、図６（ｃ）示したように、ＸＹＺ方向に所定距離シフトした前記溶接開始位置とは異なる位置、例えば溶接線進行方向のシフト量を０ｍｍ、溶接線左右シフト量を壁から１ｍｍ離れる位置まで移動し（ステップＳ９）、この位置で図６（ｄ）に示したように、再度センシング電圧を印加して通電性確認操作を実施する（ステップＳ３）。図６（ｅ）に示したように、これによっても溶接ワイヤとワークとの導通を検出できなかった場合は、再度所定長さだけワイヤを逆方向にインチング操作し（ステップＳ８）、その後、図６（ｆ）に示したように、同様にワイヤの引き上げ処理を行い、通電が検出されるまで又は予め設定した所定回数この通電性確認操作を繰り返す（ステップＳ９）。なお、溶接開始位置とは異なる位置とは、前記溶接開始位置の近傍であって溶接開始位置以外の位置をいい、この位置から溶接を開始しても差し支えない位置をいう。
【００４４】
このような溶接ワイヤとワークとの通電性確認操作が２台の溶接ロボット３３及び３４で別々に行われ、溶接ワイヤとワークとの通電性を確認した後、２台の溶接ロボット３３及び３４で同時にアークを点火し、２台の溶接ロボット３３及び３４を同期させながら溶接を開始し、各溶接継手に対してアーク溶接が行われる。なお、この場合、一方のトーチが点火できることを確認した後、他方のトーチの点火可能の確認を待って、両方のトーチで同時にアークを点火して溶接をスタートさせる。
【００４５】
図３の鉄骨コラム柱において、溶接線が直線である部分については、図７（ａ）の期間に示すように、ポジショナ３１、３２は静止したままで、溶接ロボット３３、３４のアーム４０、４１を動かして、軌跡１にて示すように、トーチ３８を水平方向に移動させる。これにより、溶接線の直線部を溶接ワイヤ３９により溶接する。
【００４６】
一方、コーナ部については、図７（ｂ）乃至（ｅ）に示すように、ポジショナ３１、３２によりコラム及びダイヤフラムをコラムの中心軸の周りに回転（自転）させつつ、トーチ３８を軌跡２乃至１０まで経由して円弧状に移動させる。これにより、コーナ部が溶接ワイヤ３９により溶接され、次順位の直線部の溶接に移る。なお、鉄骨コラムのロボット溶接では例えば裏当金方式レ型開先Ｔ継手の各パイプの周を連続して溶接するものである。この継手はルートギャップの変動、コーナ半径のばらつきがあり、同じ板厚／径であっても溶接金属量が異なるために、溶接条件を変える必要がある。
【００４７】
本実施形態においては、各継手に対して例えば１０パスの多層盛り溶接が行われる。鉄骨柱５１の溶接継手は６箇所であることから、１０パスの多層盛り溶接により６０箇所の溶接線が溶接される。多層盛り溶接を行う場合、その積層方法によりリトライ処理を行う方法は異なるが、図８に示したように、各パス毎にその方向を変えることで、よりアーク発生可能位置の検出が容易となり、また、その検出までの距離を最短にすることによってアークスタート可能位置の検出時間を短縮することができる。
【００４８】
例えば、図８に示したような多層盛り溶接を行う場合、１、２、３パスは１層１パスの溶接であることから、立て板であるダイヤフラム１側、開先側のいずれの方向にもリトライ処理を行うことができるが、ワークとトーチとの干渉を避けるため、開先側へリトライ方向を設定する。４パス目以降は振分パスであることから、先に溶接したビードの上にはスラグが堆積していることが予想されるので、４、６、８、１０パスについては立て板側へリトライ方向を設定し、５、７、９パスについては開先側へリトライ方向を設定する。これによって、アーク発生可能位置の検出が容易となる。
【００４９】
本実施形態によれば、溶接開始前にアークスタートできる位置を確認し、アークの不発生を防止することにより、バーンバックを防止し、例えば６継手に対する１０パスの多層盛り溶接であっても、溶接を途中で中断することなく、安定した連続溶接を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、２台のロボットによる同時溶接において、アークスタートの確率が向上するので、アーク発生の失敗による溶接作業の停止を防止することができ、２台の溶接ロボットを同時にスタートさせ、同期させながら１つのワークの異なる継手を同時に溶接することができる。従って、溶接時間を約１／２に短縮することができる。なお、シングルトーチの溶接ロボットを使用した場合にも、アークスタートの失敗をなくして良好な溶接が可能となる。
【００５１】
鉄骨コラム柱のように継手が多く、多層盛り溶接を行う場合、主として夜間無人運転によって行われる。例えば、作業者が夕方帰宅時に溶接ロボットによる無人溶接運転をスタートさせ、次ぎの日の朝出勤する迄の十数時間の間に所定の溶接作業を終わらせようとする夜間運転が行われる。この場合、１回でもアークスタートを失敗すると自動運転が停止するが、本実施形態では、アーク不発生を確実に防止できるので、夜間の無人運転であっても途中で中止することなく、指定した多層盛り溶接を確実に行うことができる。近時、溶接ロボットの操業時間に占める夜間運転時間の比率が以前よりも増大しており、それだけ夜間無人運転の重要性が向上しているが、本実施形態のアーク溶接ロボット制御方法を適用することにより、その要望に十分応えることができる。
【００５２】
本実施形態に係るアーク溶接ロボット制御方法は、アークスタート時だけでなく、何らかの理由で溶接作業が中止した後、再スタートする場合にも適用することができる。ワイヤの種類を変化させた場合等においては、スラグののり等が変化するので、本実施形態に係るアーク溶接ロボット制御方法は、特に有用である。
【００５３】
本実施形態においては、センシング電圧を印加した溶接ワイヤをワークに対して所定のワイヤ長さ又は所定時間インチング操作を行っても前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認できなかった場合、溶接トーチを引き上げ、溶接ワイヤを逆方法にインチングした後、前記溶接ワイヤを溶接開始位置とは異なる位置に移動させて再度通電確認操作を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶接トーチの引き上げ又は溶接ワイヤの逆方向へのインチングのいずれか一方の操作を行った後、前記溶接ワイヤを溶接開始位置とは異なる位置に移動させて再度通電確認操作を行うようにしてもよい。また、溶接ワイヤの逆方向への移動（引き上げ）は必ずしもインチングによるものでなくても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係るアーク溶接ロボット制御方法は、溶接開始前にアークスタートできることを確認することができるので、アークの不発生を確実に防止することができ、自動溶接の分野、特に２台の溶接ロボットを同期させる無人自動溶接の分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態で使用する装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態で適用する溶接ロボットを示す説明図である。
【図３】本実施形態で組み立てられるコラム柱を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るアーク溶接ロボット制御方法の動作フロー図である。
【図５】通電確認処理における動作フロー補助図である。
【図６】通電確認リトライ処理における動作フロー補助図である。
【図７】直線部と円弧部の溶接ワイヤ先端の軌跡を示す図である。
【図８】多層盛り溶接におけるアークスタート時のリトライ処理方向を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：ダイヤフラム
２：コラム
３：裏当金
１０：溶接ロボット
１１：溶接トーチ
１２：ワイヤ送給装置
１３：溶接電源装置
１３ａ：送給モータ制御装置
１４：ロボット制御装置
１５：入力装置
１６：ロボット本体制御装置
１７：演算処理装置
１８：記憶装置
１９：外部制御装置
２０：ポジショナ本体
３１、３２：ポジショナ
３３、３４：溶接ロボット
３５：台車
３６：コンジェットチューブ
３７：溶接ワイヤ貯留容器
３８：トーチ
３９：溶接ワイヤ
４０、４１：アーム
４２：電源装置
４３：ケーブル
４４：台
４５：回転部
４６：固定具
５０：レール
５１：鉄骨コラム柱
５２：溶接線
５３：コラム
５４：コラムコア
５５：ダイヤフラム
【技術分野】
【０００１】
本発明はアーク溶接ロボットにおける溶接開始点におけるアークの発生を制御するアーク溶接ロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接ロボットの制御方法に関する従来技術として、例えば特開平７−１８５８１６号公報（特許文献１）、特開平９−１７４２４０号公報（特許文献２）、特開２００３−１８１６４２号公報（特許文献３）があげられる。
【０００３】
特許文献１の従来技術は、アークスタート時にアークの発生確率を高め、これによってアーク溶接ロボットの自動化率を高めることを目的としてなされたものであり、トーチを溶接開始点に位置させ、アークスタート指令信号を出力した後、アークが発生したか否かを検出し、アークの発生が検出された場合には溶接作業に移行し、アークの発生が検出されなかった場合にはアークスタート指令信号を停止し、トーチから突出したワイヤを溶接リトライ開始点までの移動軌跡上で移動させてからアークスタート指令信号を出力し、その後、トーチを前記移動軌跡上を溶接開始点まで復帰させてからアークが発生したか否かを検出し、アークの発生が検出された場合はそのまま溶接作業に移行するものである。
【０００４】
また、特許文献２の従来技術は、アーク発生のリトライ時における溶接ワイヤの曲がりを有効に防止してエラー停止回数を低減することを目的としてなされたものであり、溶接トーチを溶接開始点に位置させてアークスタート信号を出力してアーク発生を試み、アーク発生が検出されたか否かを判別する。アークが発生が検出された場合には溶接作業に移行し、アーク発生が検出されない場合にはリトライ工程に移行する。リトライ工程においては、アークスタート信号を停止し、送り出された溶接ワイヤを引き戻した後、溶接トーチを溶接リトライ開始点に移動させ、溶接リトライ開始点でアークスタート信号を出力してアーク発生を試み、その後アーク発生が検出されたか否かを判別する。アーク発生が検出されない場合には所定の回数までこのリトライ工程を繰り返し、アーク発生が検出された場合には溶接開始点位置にアークを保ちながら戻り、溶接開始点から溶接線に沿って溶接作業を行うものである。
【０００５】
更に、特許文献３の従来技術は、チップ側の溶断した溶接ワイヤがチップに融着するバーンバックを未然に防止することを目的としてなされたものであり、溶接ワイヤを所定突き出し長さに保持した溶接トーチにより被溶接部材の溶接継手の溶接開始位置を検出し、この検出した溶接開始位置に前記溶接トーチを位置決めし、溶接ワイヤを逆送給して溶接ワイヤの先端を前記溶接開始位置から離間させた後、前記溶接ワイヤと前記被溶接部材とに所定の溶接電力を供給してアークスタートするものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１８５８１６号公報
【特許文献２】特開平９−１７４２４０号公報
【特許文献３】特開２００３−１８１６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、アークスタート失敗に起因するビードの外観が悪化し易いという問題点がある。即ちアークスタートの失敗にはアークが全く出ない場合と、一度アークが出て途切れる場合とがあり、上記従来技術では、一度出たアークが途切れる場合があり、このような場合に、一度出たアークにより溶着金属が堆積するためビードの外観が悪化するという問題点がある。
【０００８】
また、上記従来技術は、いずれもアークスタート処理を行わないとアークスタートできるかどうか分からないので、例えば溶接ロボット２台を同期させながら溶接を行う溶接方法への適用が難しいという問題点がある。
【０００９】
即ち、コラム及びパイプのようなワークを回転させながら溶接を行うシステムにおいて、２継手を２台の溶接ロボットを同期させながら溶接する場合、ポジショナ同期溶接のタイミングを同じにする必要があるので、２つの継手を同じ時間で溶接する必要がある。この場合、一方の溶接ロボットがアークスタートできないと、他方の溶接ロボットは仮にアークスタートできても溶接を中断しなければならず、連続運転性が低下すると共に、アークがスタートした側の溶接開始点に溶着金属が溜まるという不都合が生じる。このとき付いたビードは不必要な溶接金属であり、やり直しスタートしたときの外観不良の原因となる。従って、アークスタート処理を行わないとアークスタートできるかどうか分からない上記従来技術は溶接ロボット２台を同期させながら溶接する溶接方法に適用することは困難である。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接開始前にアーク発生の可不可を確認し、溶接開始位置で確実にアークをスタートすることができビード外観の悪化を防止すると共に、２台の溶接ロボットを同期させながら溶接する溶接方法にも十分適用することができるアーク溶接ロボットの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るアーク溶接ロボットの制御方法は、溶接開始位置で、センシング電圧を印加した溶接ワイヤをワークに対してインチング操作により進出させ、前記溶接ワイヤの先端部が母材と接触した際の短絡を検出して前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接開始位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することを特徴とする。
【００１２】
この場合において、２台の溶接ロボットを使用し、溶接開始位置で夫々前記溶接ワイヤと前記ワークとの通電性を確認した後、前記２台の溶接ロボットの前記溶接開始位置で同時に前記溶接ワイヤに夫々所定の溶接電力を供給し、アークを点火して同一ワークの異なる継手を前記２台の溶接ロボットで同時に溶接することが好ましい。
【００１３】
また、この場合において、前記インチング操作を所定のワイヤ長さ又は所定時間行っても前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認できない場合、溶接トーチ及び／又は溶接ワイヤを引き上げ、前記溶接開始位置とは異なる位置に前記溶接ワイヤを移動させた後、インチング操作により前記溶接ワイヤを進出させて前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を行い、前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認した後、通電性を確認した位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することが好ましい。
【００１４】
この場合において、前記溶接開始位置とは異なる位置における前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を通電が確認されるまで又は予め決定した所定回数繰り返すことが好ましい。
【００１５】
また、この場合において、前記センシング操作時の溶接ワイヤの溶接トーチからの突き出し長さを、溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くすることが好ましい。
【００１６】
更に、この場合において、前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接ワイヤが前記ワークから離れるまで逆方向にインチング操作し、さらに所定長さだけ前記溶接ワイヤを逆方向にインチング処理した後、アークを点火して溶接を開始することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、溶接開始前にアークスタートできることを確認できるので、アークの不発生を防止して連続運転性を向上させることができる。また、アーク発生後にアークが途切れることによるビード形状の悪化を防止することができる。
【００１８】
本願の請求項２に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、２台の溶接ロボットを使用し、溶接開始位置で夫々前記溶接ワイヤと前記ワークとの通電性を確認した後、前記２台の溶接ロボットの前記溶接開始位置で前記溶接ワイヤに夫々所定の溶接電力を供給し、アークを点火して同一ワークの異なる継手を前記２台の溶接ロボットで同時に溶接するようにしたので、溶接効率が向上し、生産時間を短縮することができる。
【００１９】
本願の請求項３に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、インチング操作を所定のワイヤ長さ又は所定時間行っても前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認できない場合、溶接トーチを引き上げ、前記溶接開始位置とは異なる位置に前記溶接ワイヤを移動させた後、インチング操作により前記溶接ワイヤを進出させて前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を行い、前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認した後、通電性を確認した位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始するので、溶接開始時のアーク不発生を高い確率で防止することができる。
【００２０】
本願の請求項４に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、前記溶接開始位置とは異なる位置における前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を通電が確認されるまで又は予め決定した所定回数繰り返すので、溶接開始時のアーク不発生をより高い確率で防止することができる。
【００２１】
本願の請求項５に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、センシング操作時の溶接ワイヤの溶接トーチからの突き出し長さを、溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くするので、通電確認操作時における溶接ワイヤの曲がり、変形を防止することができる。
【００２２】
本願の請求項６に係るアーク溶接ロボットの制御方法によれば、溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接ワイヤがワークから離れるまで逆方向にインチング操作し、さらに所定長さだけ前記溶接ワイヤを逆方向にインチング処理した後、アークを点火して溶接を開始するので、バーンバックの発生を抑制してスムーズにアークスタートすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るアーク溶接ロボットの制御方法に使用する装置を示すブロック図、図２は溶接ロボットを示す説明図、図３は溶接により組み立てようとするコラム柱を示す斜視図である。
【００２４】
図１において、２基の溶接ロボット本体１０がロボット制御装置１４により制御される。この溶接ロボットの溶接トーチ１１には、ワイヤ送給装置１２により溶接ワイヤが送給され、この溶接ワイヤはトーチ１１からワークの溶接部に向けて供給される。このワイヤの送給は、ワイヤ送給装置１２により駆動され、ワイヤ送給装置１２は溶接電源装置１３に格納された送給モータ制御装置１３ａにより制御される。また、溶接電源装置１３から溶接トーチ１１に対して溶接電流値及び溶接電圧値の電源が供給され、溶接トーチ１１を通過するワイヤに電源が供給される。
【００２５】
２つの溶接ロボット本体１０、各ロボット本体１０の首先端に設けた溶接トーチ１１及びワークへ溶接電力を供給する外部装置の溶接電源１３は、夫々ロボット制御装置１４により制御される。一方のロボット制御装置１４には、例えば溶接するワークの姿勢を制御するポジショナ２０が接続されている。また、２つのロボット制御装置１４は各溶接ロボット本体１０の位置制御及びインターロックのために通信ケーブルで接続されている。
【００２６】
ロボット制御装置１４は、演算処理装置１７を中心として、入力装置１５、記憶装置１８、ロボット本体制御装置１６及び外部制御装置１９が設けられている。演算処理装置１７は入力装置１５から入力されたデータを基に、このデータを記憶装置１８に記憶したり、記憶装置１８から読み出したデータを基に演算して、外部制御装置１９及びロボット本体制御装置１６に制御信号を出力する。ロボット制御装置１４は、送給モータ制御装置１３ａに制御信号を出力して、ワイヤの送給速度を制御する。また、一方のロボット制御装置１４はワークの姿勢を調節するポジショナ本体２０を制御する。
【００２７】
溶接ロボットは、例えば、６軸の垂直多関節型のもので、先端アームの手首部先端に溶接トーチが設けられている。この溶接ロボットは、教示ペンダントである教示作業入力装置による教示作業に基づく動作と、その教示作業によって作成された教示プログラム実行データに基づく動作とを行う。
【００２８】
ポジショナ本体２０は、例えば、鉄骨柱であるワークの２箇所を支持する両持１軸のものである。ポジショナ本体２０の支持駆動部材にはワークを保持するワーククランプ部があり、このワーククランプ部によってワークが保持される。ポジショナ本体２０はロボット制御装置からの指令により、ロボット本体に対してワークが適性な溶接姿勢となるように前記ワークを回転駆動させる。
【００２９】
図２において、このロボット溶接装置には、２基（１対）のポジショナ３１、３２と、２基の溶接ロボット３３、３４が設けられている。ポジショナ３１と３２との間に溶接ロボット３３が配置され、溶接ロボット３４は、ポジショナ３２を挟んで溶接ロボット３３と対向する位置に配置されている。
【００３０】
溶接ロボット３３、３４は、夫々レール５０上を走行する移動台車３５に搭載されており、各台車３５上には、溶接ワイヤの貯留容器３７と電源装置４２とが設けられている。台車３５のレール５０に直交する方向の一端部には、夫々アーム４０及び４１が設置されている。アーム４０の先端部にはトーチ３８が設けられており、ワイヤ貯留容器３７内にコイル状に巻回されて貯留された溶接ワイヤ３９が巻き解かれてコンジットチューブ３６を介してトーチ３８に供給され、トーチ３８を通過して溶接部に供給される。溶接電源装置４２はケーブル４３によりトーチ３８に接続されており、トーチ３８を介して溶接ワイヤ３９に溶接電力を供給するようになっている。
【００３１】
ポジショナ３１、３２は、台４４に対して回転部４５が回転可能に設置されている。この回転部４５は中央部が矩形に切り欠かれた形状を有し、この中央切欠部には、少なくとも１対の対向する辺に、ワークを固定する固定具４６が設けられている。
【００３２】
図３はワークである鉄骨コラム柱を示す斜視図である。図３において、鉄骨コラム柱５１は予め仮溶接して組み立てられている。このような鉄骨コラム柱５１を固定具４６により、ポジショナの回転部４５に固定する（図２参照）。１対のポジショナ３１、３２は鉄骨コラム柱５１の長手方向に見てその切欠部が整合する（重なる）位置に設けられており、各ポジショナ３１、３２により鉄骨コラム柱５１を挟持したときには、各コラム５３の中心軸が一致するように、固定具４６が調節される。
【００３３】
鉄骨コラム柱５１のコラム５３をポジショナ３１、３２により２箇所で挟持して支持し、コラム５３の端面とコラムコア５４のダイヤフラム５５との間の４つの溶接線５２を溶接する。この場合に、コラム５３の端部（又は横断面）は、４辺の直線部と、４個のコーナ部とから構成され、このコーナ部は、適宜の半径で湾曲している。従って、コラム５３の端部とダイヤフラム５５の表面との間の溶接線５２は、このコラム５３の端部の外縁に沿って、４辺の直線部と４個のコーナ部とから構成されるものとなる。
【００３４】
図３において、溶接対象である鉄骨コラム柱５１はコラムコア５４のコラム部の４側面に仕口を溶接接合し、コラム５３をコラムコア５４のダイヤフラム５５に垂直に溶接接合することによって組み立てられる。従って、コラム５３とコラムコア５４のダイヤフラム５５との接合線が溶接線となり、この溶接線が、例えば１０パスの多重盛溶接される。この鉄骨コラム柱５１の溶接継手は６箇所であり、例えば１０パスの多層盛り溶接を行う場合、全溶接時間は約１０時間になる。
【００３５】
以下、上述の如く構成された本実施形態のロボット溶接装置によってアークスタート位置で溶接ワイヤとワークとの通電性を確認した後溶接を開始するアーク溶接ロボットの動作について説明する。
【００３６】
図４は本発明に係るアーク溶接ロボット制御方法の動作フロー図であり、図５及び図６は夫々その補助図であって、図５は通電確認処理フローの補助図、図６は通電確認リトライ処理（多層盛溶接で、２パス以降のイメージ）の補助図である。
【００３７】
また表１に、本実施形態に係るアーク溶接ロボットの制御方法におけるパラメータを示す。パラメータは、例えば導通箇所探索回数、導通箇所探索ワイヤ最大送給量、導通箇所探索トーチ引き上げ量、導通箇所探索リトライ距離、導通箇所探索リトライピッチ及び導通箇所探索完了後のワイヤ送給量である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
図４乃至図６において、先ず図５（ａ）に示したような初期状態の溶接トーチをアークスタート位置であるダイヤフラム１とコラム２との接合部であって裏当金３が配置された開先部に到達させる前に、図５（ｂ）に示したように、ワイヤの切断又はワイヤの逆インチング操作によってトーチ先端部のワイヤの突き出し長さを溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くする（ステップＳ１）。なお、図５（ａ）において、開先角度はθで、ルートギャップはｄで表される。
【００４０】
次ぎに、図５（ｃ）に示したように、トーチ先端部のワイヤの長さを溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くしたトーチをアークスタート位置に移動させ（ステップＳ２）、この状態で、ワイヤの先端部にセンシング電圧を印加してワイヤインチング操作を行う（ステップＳ３）。
【００４１】
次ぎに、ワイヤのインチング中に溶接ワイヤとワークとの通電を検知した場合又は最大ワイヤインチング量、例えば２０ｍｍに達した場合であって（ステップＳ４）、図５（ｄ）に示したように、センシング電圧が低下することによって通電を検出し、これによって溶接開始位置が検出できた場合、図５（ｅ）に示したように、前記溶接ワイヤがワークから離れてセンシング電圧が上昇するまで逆方向にインチング操作し、その後、更に図５（ｆ）に示すように、所定長さ、例えば５ｍｍだけワイヤを逆方向インチング操作してアークスタート性を向上させた後、アークをスタートして溶接を開始する（ステップＳ５）。
【００４２】
ワイヤのインチング操作中に溶接ワイヤとワークとの通電を検知できず又は最大ワイヤインチング量、例えば２０ｍｍまで達しない場合であって（ステップＳ４）、所定のアークスタート可能位置検索回数、例えば３回を超えた場合は（ステップＳ６）、アークスタート開始位置を検出できなかったとしてエラー処理へ移行する（ステップＳ７）。
【００４３】
一方、ワイヤのインチング操作中に溶接ワイヤとワークとの通電を検知ない場合であって（ステップＳ４）、所定のアークスタート可能位置検索回数、例えば３回に満たない場合は（ステップＳ６）、図６（ａ）に示したように、所定距離、例えば５ｍｍだけトーチを引き上げ、溶接ワイヤを逆方向に例えば１５ｍｍインチング操作し、図６（ｂ）に示したように、ＸＹＺ方向のアークスタート位置を基準とした位置にトーチを引き上げる（ステップＳ８）。次ぎに、図６（ｃ）示したように、ＸＹＺ方向に所定距離シフトした前記溶接開始位置とは異なる位置、例えば溶接線進行方向のシフト量を０ｍｍ、溶接線左右シフト量を壁から１ｍｍ離れる位置まで移動し（ステップＳ９）、この位置で図６（ｄ）に示したように、再度センシング電圧を印加して通電性確認操作を実施する（ステップＳ３）。図６（ｅ）に示したように、これによっても溶接ワイヤとワークとの導通を検出できなかった場合は、再度所定長さだけワイヤを逆方向にインチング操作し（ステップＳ８）、その後、図６（ｆ）に示したように、同様にワイヤの引き上げ処理を行い、通電が検出されるまで又は予め設定した所定回数この通電性確認操作を繰り返す（ステップＳ９）。なお、溶接開始位置とは異なる位置とは、前記溶接開始位置の近傍であって溶接開始位置以外の位置をいい、この位置から溶接を開始しても差し支えない位置をいう。
【００４４】
このような溶接ワイヤとワークとの通電性確認操作が２台の溶接ロボット３３及び３４で別々に行われ、溶接ワイヤとワークとの通電性を確認した後、２台の溶接ロボット３３及び３４で同時にアークを点火し、２台の溶接ロボット３３及び３４を同期させながら溶接を開始し、各溶接継手に対してアーク溶接が行われる。なお、この場合、一方のトーチが点火できることを確認した後、他方のトーチの点火可能の確認を待って、両方のトーチで同時にアークを点火して溶接をスタートさせる。
【００４５】
図３の鉄骨コラム柱において、溶接線が直線である部分については、図７（ａ）の期間に示すように、ポジショナ３１、３２は静止したままで、溶接ロボット３３、３４のアーム４０、４１を動かして、軌跡１にて示すように、トーチ３８を水平方向に移動させる。これにより、溶接線の直線部を溶接ワイヤ３９により溶接する。
【００４６】
一方、コーナ部については、図７（ｂ）乃至（ｅ）に示すように、ポジショナ３１、３２によりコラム及びダイヤフラムをコラムの中心軸の周りに回転（自転）させつつ、トーチ３８を軌跡２乃至１０まで経由して円弧状に移動させる。これにより、コーナ部が溶接ワイヤ３９により溶接され、次順位の直線部の溶接に移る。なお、鉄骨コラムのロボット溶接では例えば裏当金方式レ型開先Ｔ継手の各パイプの周を連続して溶接するものである。この継手はルートギャップの変動、コーナ半径のばらつきがあり、同じ板厚／径であっても溶接金属量が異なるために、溶接条件を変える必要がある。
【００４７】
本実施形態においては、各継手に対して例えば１０パスの多層盛り溶接が行われる。鉄骨柱５１の溶接継手は６箇所であることから、１０パスの多層盛り溶接により６０箇所の溶接線が溶接される。多層盛り溶接を行う場合、その積層方法によりリトライ処理を行う方法は異なるが、図８に示したように、各パス毎にその方向を変えることで、よりアーク発生可能位置の検出が容易となり、また、その検出までの距離を最短にすることによってアークスタート可能位置の検出時間を短縮することができる。
【００４８】
例えば、図８に示したような多層盛り溶接を行う場合、１、２、３パスは１層１パスの溶接であることから、立て板であるダイヤフラム１側、開先側のいずれの方向にもリトライ処理を行うことができるが、ワークとトーチとの干渉を避けるため、開先側へリトライ方向を設定する。４パス目以降は振分パスであることから、先に溶接したビードの上にはスラグが堆積していることが予想されるので、４、６、８、１０パスについては立て板側へリトライ方向を設定し、５、７、９パスについては開先側へリトライ方向を設定する。これによって、アーク発生可能位置の検出が容易となる。
【００４９】
本実施形態によれば、溶接開始前にアークスタートできる位置を確認し、アークの不発生を防止することにより、バーンバックを防止し、例えば６継手に対する１０パスの多層盛り溶接であっても、溶接を途中で中断することなく、安定した連続溶接を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、２台のロボットによる同時溶接において、アークスタートの確率が向上するので、アーク発生の失敗による溶接作業の停止を防止することができ、２台の溶接ロボットを同時にスタートさせ、同期させながら１つのワークの異なる継手を同時に溶接することができる。従って、溶接時間を約１／２に短縮することができる。なお、シングルトーチの溶接ロボットを使用した場合にも、アークスタートの失敗をなくして良好な溶接が可能となる。
【００５１】
鉄骨コラム柱のように継手が多く、多層盛り溶接を行う場合、主として夜間無人運転によって行われる。例えば、作業者が夕方帰宅時に溶接ロボットによる無人溶接運転をスタートさせ、次ぎの日の朝出勤する迄の十数時間の間に所定の溶接作業を終わらせようとする夜間運転が行われる。この場合、１回でもアークスタートを失敗すると自動運転が停止するが、本実施形態では、アーク不発生を確実に防止できるので、夜間の無人運転であっても途中で中止することなく、指定した多層盛り溶接を確実に行うことができる。近時、溶接ロボットの操業時間に占める夜間運転時間の比率が以前よりも増大しており、それだけ夜間無人運転の重要性が向上しているが、本実施形態のアーク溶接ロボット制御方法を適用することにより、その要望に十分応えることができる。
【００５２】
本実施形態に係るアーク溶接ロボット制御方法は、アークスタート時だけでなく、何らかの理由で溶接作業が中止した後、再スタートする場合にも適用することができる。ワイヤの種類を変化させた場合等においては、スラグののり等が変化するので、本実施形態に係るアーク溶接ロボット制御方法は、特に有用である。
【００５３】
本実施形態においては、センシング電圧を印加した溶接ワイヤをワークに対して所定のワイヤ長さ又は所定時間インチング操作を行っても前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認できなかった場合、溶接トーチを引き上げ、溶接ワイヤを逆方法にインチングした後、前記溶接ワイヤを溶接開始位置とは異なる位置に移動させて再度通電確認操作を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶接トーチの引き上げ又は溶接ワイヤの逆方向へのインチングのいずれか一方の操作を行った後、前記溶接ワイヤを溶接開始位置とは異なる位置に移動させて再度通電確認操作を行うようにしてもよい。また、溶接ワイヤの逆方向への移動（引き上げ）は必ずしもインチングによるものでなくても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係るアーク溶接ロボット制御方法は、溶接開始前にアークスタートできることを確認することができるので、アークの不発生を確実に防止することができ、自動溶接の分野、特に２台の溶接ロボットを同期させる無人自動溶接の分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態で使用する装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態で適用する溶接ロボットを示す説明図である。
【図３】本実施形態で組み立てられるコラム柱を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るアーク溶接ロボット制御方法の動作フロー図である。
【図５】通電確認処理における動作フロー補助図である。
【図６】通電確認リトライ処理における動作フロー補助図である。
【図７】直線部と円弧部の溶接ワイヤ先端の軌跡を示す図である。
【図８】多層盛り溶接におけるアークスタート時のリトライ処理方向を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：ダイヤフラム
２：コラム
３：裏当金
１０：溶接ロボット
１１：溶接トーチ
１２：ワイヤ送給装置
１３：溶接電源装置
１３ａ：送給モータ制御装置
１４：ロボット制御装置
１５：入力装置
１６：ロボット本体制御装置
１７：演算処理装置
１８：記憶装置
１９：外部制御装置
２０：ポジショナ本体
３１、３２：ポジショナ
３３、３４：溶接ロボット
３５：台車
３６：コンジェットチューブ
３７：溶接ワイヤ貯留容器
３８：トーチ
３９：溶接ワイヤ
４０、４１：アーム
４２：電源装置
４３：ケーブル
４４：台
４５：回転部
４６：固定具
５０：レール
５１：鉄骨コラム柱
５２：溶接線
５３：コラム
５４：コラムコア
５５：ダイヤフラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開始位置で、センシング電圧を印加した溶接ワイヤをワークに対してインチング操作により進出させ、前記溶接ワイヤの先端部が母材と接触した際の短絡を検出して前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接開始位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することを特徴とするアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項２】
２台の溶接ロボットを使用し、溶接開始位置で夫々前記溶接ワイヤと前記ワークとの通電性を確認した後、前記２台の溶接ロボットの前記溶接開始位置で同時に前記溶接ワイヤに夫々所定の溶接電力を供給し、アークを点火して同一ワークの異なる継手を前記２台の溶接ロボットで同時に溶接することを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項３】
前記インチング操作を所定のワイヤ長さ又は所定時間行っても前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認できない場合、溶接トーチ及び／又は溶接ワイヤを引き上げ、前記溶接開始位置とは異なる位置に前記溶接ワイヤを移動させた後、インチング操作により前記溶接ワイヤを進出させて前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を行い、前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認した後、通電性を確認した位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記溶接開始位置とは異なる位置における前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を通電が確認されるまで又は予め決定した所定回数繰り返すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項５】
前記センシング操作時の溶接ワイヤの溶接トーチからの突き出し長さを、溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項６】
前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接ワイヤが前記ワークから離れるまで逆方向にインチング操作し、さらに所定長さだけ前記溶接ワイヤを逆方向にインチング処理した後、アークを点火して溶接を開始することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項１】
溶接開始位置で、センシング電圧を印加した溶接ワイヤをワークに対してインチング操作により進出させ、前記溶接ワイヤの先端部が母材と接触した際の短絡を検出して前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接開始位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することを特徴とするアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項２】
２台の溶接ロボットを使用し、溶接開始位置で夫々前記溶接ワイヤと前記ワークとの通電性を確認した後、前記２台の溶接ロボットの前記溶接開始位置で同時に前記溶接ワイヤに夫々所定の溶接電力を供給し、アークを点火して同一ワークの異なる継手を前記２台の溶接ロボットで同時に溶接することを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項３】
前記インチング操作を所定のワイヤ長さ又は所定時間行っても前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認できない場合、溶接トーチ及び／又は溶接ワイヤを引き上げ、前記溶接開始位置とは異なる位置に前記溶接ワイヤを移動させた後、インチング操作により前記溶接ワイヤを進出させて前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を行い、前記溶接ワイヤと前記母材との通電性を確認した後、通電性を確認した位置で前記溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記溶接開始位置とは異なる位置における前記溶接ワイヤと前記母材との通電性確認操作を通電が確認されるまで又は予め決定した所定回数繰り返すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項５】
前記センシング操作時の溶接ワイヤの溶接トーチからの突き出し長さを、溶接時のワイヤ突き出し長さよりも短くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【請求項６】
前記溶接ワイヤと母材との通電性を確認した後、前記溶接ワイヤが前記ワークから離れるまで逆方向にインチング操作し、さらに所定長さだけ前記溶接ワイヤを逆方向にインチング処理した後、アークを点火して溶接を開始することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１３６９２５（Ｐ２００６−１３６９２５Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２９１６８（Ｐ２００４−３２９１６８）
【出願日】平成１６年１１月１２日（２００４．１１．１２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１２日（２００４．１１．１２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
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