自動溶接方法
【課題】 多層盛溶接継ぎ手を分割して積層溶接し溶接変形の無い溶接構造物を施工できる自動溶接方法を提供する。
【解決手段】 同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を設定されたプログラムに従って順次積層溶接する。
【解決手段】 同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を設定されたプログラムに従って順次積層溶接する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層盛溶接継手を分割して積層溶接する自動溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図８に示すように、ＢＯＸ柱等の柱状ワーク１００での直方体とした柱本体１０１…１０４間にフランジ１０５…１０７を仮付けし、このフランジ１０５…１０７の両側に形成される６個所の同じ積層とした多層盛溶接継手（溶接線）Ｌ1…Ｌ6を順次初層周溶接して溶接欠陥があれば補修し、その後、溶接線Ｌ1を溶接スラグ取りが必要な積層まで多層盛周溶接後、続いて溶接スラグ取りが必要な積層まで多層盛周溶接を順次行って溶接線Ｌ1の多層盛周溶接終了後、続く溶接線Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ5、Ｌ6を順次同様に多層盛周溶接を行う溶接ロボットによる多層盛自動溶接方法が知られている（特開２０００−７９４７１号公報）。
【０００３】この従来の多層盛自動溶接方法によれば、欠陥が皆無の初層溶接部に続き以降の多層盛周溶接を実施するので、初層溶接部の欠陥に起因した多層盛周溶接での溶接停止の発生頻度を低減できるとともに、多層盛周溶接ではスラグ巻き込み等による溶接欠陥の発生が低減でき、溶接作業効率を大幅に向上できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来の多層盛自動溶接方法では、全溶接線Ｌ1…Ｌ6の初層周溶接後、各溶接線Ｌ1…Ｌ6毎に多層盛周溶接を終了していくことから、例えば、溶接線Ｌ１の多層盛周溶接による溶接歪みによってフランジ１０５の溶接線Ｌ1側への変形が隣りの溶接線Ｌ2を多層盛周溶接後に戻ることが無く、全ての溶接線Ｌ1…Ｌ6の多層盛周溶接後に、各フランジ１０５…１０７が溶接歪みによって変形し、品質検査の一種である寸法検査で不合格となるとの問題があった。
【０００５】また、従来の多層盛自動溶接方法では、各溶接線Ｌ1…Ｌ6毎に多層盛周溶接を終了していくことから、最近、施工された工場認定制度に合致した溶接パス間制御されたＢＯＸ柱等を溶接施工し、溶接品質を実現しようとしたときに、極めて大きな問題となる。
【０００６】そこで、本発明の請求項１は、溶接変形の無い溶接構造物を施工できる自動溶接方法を提供することを目的としている。
【０００７】また、本発明の請求項２は、溶接変形を防止して高い品質の溶接構造物を施工できる自動溶接方法を提供することを目的としている。
【０００８】そして、本発明の請求項３は、溶接変形を防止して溶接部に欠陥の無い溶接構造物を施工できる自動溶接方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する、請求項１の発明は、同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を順次積層溶接することを特徴としている。
【００１０】また、請求項２の発明は、前記積層溶接は、前記複数の溶接継手の各積層毎に順次溶接を行うことを特徴としている。
【００１１】そして、請求項３の発明は、前記積層溶接の間に溶接スラグの除去処理することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１乃至図６に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係る自動溶接方法を実施する自動溶接装置は、図１に示すように、溶接ロボット装置１０と、この溶接ロボット装置１０のロボット制御装置２０とからなっている。
【００１３】溶接ロボット装置１０は、例えば、６軸の垂直多関節型のもので、図示省略の各アーム（以下、各アームと略する。）を揺動等させる図示省略の直流モータと位置検出器が設けられているとともに、図示省略の手首部先端に図示省略の溶接トーチ（以下、溶接トーチと略する。）が設けられている。また、溶接ロボット１０は、ロボット制御装置２０の後述するロボット本体制御装置３０の図示省略のロボット本体制御装置からの位置制御信号を受けて各アームが動作され、図示省略の溶接トーチ先端（以下、トーチ先端と略する。）を教示プログラムデータに基づいて再生動作するようになっている。
【００１４】溶接ロボット装置１０の再生動作する対象溶接部材（以下、ワークと略する。）は、例えば図８に示す従来の技術と同様な柱状ワーク１００で、このワークの各溶接線は同じ積層とした多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6である。なお、ワーク内に積層数の異なる多層盛周溶接継手群があっても、それらの多層盛周溶接継手群を周溶接して両者の継手構成部材に対して何等溶接変形を及ぼさないのであれば、積層数の異なる多層盛周溶接継手群があるワークでも構わない。また、ワークは、少なくとも同じ積層の多層盛溶接継手があり、この多層盛溶接継手が周溶接継手でなくても良い。
【００１５】また、溶接ロボット装置１０には、ワークの各溶接継手を動作範囲に納め、かつ適正な溶接姿勢に位置決め、もしくは周溶接同期するポジショナや自身の動作範囲を拡大する移動・上下装置も含めても良い。
【００１６】また、溶接ロボット装置１０には図示省略のスラグ除去ヘッド装置が付帯され、この図示省略のスラグ除去ヘッド装置には先端部を金属製の図示省略のチツパ（以下、チッパと略する。）とした図示省略のスラグ除去ヘッド（以下、スラグヘッドと略する。）が溶接トーチと甲間可能にも設けられている。このスラグヘッドを溶接トーチと交換した際には、チッパ先端がトーチ先端と略一致するようになっている。そして、スラグ除去処理の場合には、溶接トーチがスラグヘッドに代えて後述する記憶装置４０の教示プログラム記憶部６２に記憶された分割積層教示プログラム内のスラグ除去処理が実行されるようになっている。なお、対象ワークの大きさ等によっては図示省略のスラグ除去ヘッド装置を付帯せず、人力でスラグ除去処理する形態でも良い。
【００１７】ロボット制御装置２０は、ロボット本体制御装置３０と、教示装置４０からなっている。
【００１８】ロボット本体制御装置３０は、図示省略のロボット本体演算処理装置と、ロボット本体記憶装置と、ロボット本体を位置制御するロボット本体制御装置と、図示省略のロボット本体入力装置などで構成されている。
【００１９】ロボット本体制御装置３０は、ロボット本体入力装置である図示省略の教示ペンダントから指令により図示省略のロボット本体制御装置（以下、ロボット本体制御装置と略する。）を介して溶接ロボット装置１０の各アームを各軸動作するようになっている。また、ロボット本体制御装置３０は、後述する教示装置４０のオフライン演算処理部５１からの実行指令に基づいて多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラム等の各教示プログラムデータによりロボット本体制御装置を介して溶接ロボット装置１０の各アームを再生動作するようになっている。また、ロボット本体制御装置３０は、後述するオフライン演算処理部５１からの実行指令に基づいて各教示プログラムデータによりにより図示省略のスラグ除去ヘッド装置や図示省略の溶接電源（以下、溶接電源と略する。）等の動作を演算処理するようになっている。また、ロボット本体制御装置３０は、各教示プログラムの終了信号等を後述するオフライン演算処理部５１へ送信するようになっており、例えば、分割多層盛周溶接教示プログラムの図４に示す継手の各実行毎に終了信号を送信するようになっている。
【００２０】教示装置４０は、別途コンピュータ等の例えばパソコンを利用したオフライン教示装置で、オフライン演算処理装置５０と、オフライン記憶装置６０と、オフライン表示装置のＣＲＴ７０と、オフライン入力装置８０からからなっている。
【００２１】オフライン演算処理装置５０は、オフライン演算処理部５１と、教示プログラム作成演算部５２等からなっている。
【００２２】オフライン演算処理部５１は、オフライン記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６２に記憶された多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラム等の再生に際し、各教示プログラムデータをロボット本体制御装置３０の座標変換演算するようになっている。また、オフライン演算処理部５１は、座標変換の各教示プログラムデータをロボット本体制御装置３０に送信演算するようになっている。また、オフライン演算処理部５１は、例えば、ロボット本体制御装置３０からの図４に示す実行値Ｐの第１実行終了信号を受け、第２実行を開始する開始信号をロボット本体制御装置３０へ送信することを順次行うようになっている。
【００２３】教示プログラム作成演算部５２は、図２（ａ）示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示されるワーク教示図ＷＦの入力設定値、すなわち、柱本体１０１…１０４の幅寸法Ｗ、各柱本体１０１…１０４の長さ寸法Ａ…Ｄ、各フランジ（継手構成部材）１０５…１０７の板厚ｔ1…ｔ3、および柱本体１０１…１０４のコーナー半径Ｒa…Ｒd寸法から基本教示プログラムを作成・演算するようになっている。また、教示プログラム作成演算部５２は、基本教示プログラムを元に、図２（ｂ）に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される多層盛周溶接条件設定図Ｓの各層の入力設定値、すなわち、積層数設定枠Ｓ１の積層数と、溶接条件設定枠Ｓ２の各積層毎の溶接電流・電圧・速度と、ウィービング条件設定枠Ｓ３の各積層毎のウィービング幅・回数・両端停止時間と、シフト量設定枠Ｓ４の各積層毎のシフト量とから演算して多層盛周溶接の教示プログラムを作成・演算するようになっている。
【００２４】また、教示プログラム作成演算部５２は、多層盛周溶接の教示プログラムを元に、図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される多層盛周溶接条件設定図ＰＦの各層の入力設定値、すなわち、分割設定枠Ｓ５の実行値Ｐ（第１実行…第５実行スラグ、処理）と、実行内容設定枠Ｓ６の各実行値での積層数Ｎとから分割多層盛周溶接教示プログラムを作成・演算するようになっている。
【００２５】そして、教示プログラム作成演算部５２は、作成・演算した多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラムを後述するオフライン記憶装置６０の教示プログラム記憶部６２に記憶させるとともに、多層盛周溶接条件設定図Ｓの各層の入力設定値を後述するオフライン記憶装置６０の溶接条件記憶部６３に記憶させるようになっている。また、教示プログラム作成演算部５２は、後述するオフライン記憶装置６０の教示プログラム記憶部６２に記憶された分割多層盛周溶接教示プログラムデータを元に、図４に示すワーク模式図ＷＭと分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧとを表示させるようになつている。なお、図４に示す符号Ｊは多層盛周溶接継手（Ｌ1…Ｌ6）の溶接順序を示すものである。
【００２６】これら分割積層パターンと積層間のスラグ処理との入力設定は、図８に示すワークに対して後述するオフライン記憶装置６０の教示プログラム記憶部６２に記憶された分割多層盛周溶接教示プログラム等によって多層盛周溶接を実行し、各ワークに対しての分割数、各分割数での積層数とスラグ処理とを予め求めた結果としている。
【００２７】オフライン記憶装置６０は、作画データ記憶部６１と、教示プログラム記憶部６２と、溶接条件記憶部６３と、各種演算等の一時記憶部６４等からなっている。
【００２８】作画データ記憶部６１は、例えば、図２（ａ）示すＣＲＴ７０の表示仮面Ｇに表示されるワーク教示図ＷＦ（各入力寸法表示図）のワーク作画情報と、ワーク教示図ＷＦの図示省略の各寸法設定枠とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図２（ｂ）に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される多層盛溶接条件設定図Ｓの積層数設定枠Ｓ１、溶接条件設定枠Ｓ２、ウィービング条件設定枠Ｓ３、シフト量設定枠Ｓ４とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される分割設定枠Ｓ５と実行内容設定枠Ｓ６とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される分割多層盛周溶接設定図ＰＦの分割設定枠Ｓ５と実行内容設定枠Ｓ６とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図４に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示されるワーク模式図ＷＭと、分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧとを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、溶接ロボット装置１０の各軸情報をオフライン教示装置４０の座標軸値として記憶している。なお、この作画データ記憶部６１は、上述のワーク作画情報を図示省略のＣＡＤシステムから収録して記憶するようにしても良い。
【００２９】教示プログラム記憶部６２は、教示プログラム作成演算部５２で演算された基本教示プログラムや多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラム等の各教示プログラムを記憶している。
【００３０】溶接条件記憶部６３は、図２（ｂ）に示すＣＲＴ７０に表示される多層盛溶接条件設定図の各層の入力設定値、すなわち、溶接電流・電圧・速度、ウィービング幅・回数・両端停止時間、およびシフト量とを記憶するようになっている。なお、図２（ｂ）に示す入力設定値でのウィービング条件で幅、回数が「０」設定の場合、ウィービング溶接でなくストレート溶接であり、シフト量の左右が「０」の場合、教示プログラムの溶接線Ｌ1…Ｌ6の軌跡と一致し、「＋４」が軌跡に対して左側に４ｍｍずらした軌跡となる。同様に、「−４」が軌跡に対して右側に４ｍｍずらした軌跡となる。
【００３１】一時記憶部６４は、オフライン演算処理装置５０のオフライン演算処理部５１や教示プログラム作成演算部５２等が演算した演算データを一時的に記憶するようになっている。
【００３２】表示装置のＣＲＴ７０は、入力装置８０の指令により、例えば図２（ａ）示すワーク教示図ＷＦやこのワーク教示図ＷＦの図示省略の各寸法設定枠や図２（ｂ）に示す多層盛溶接条件設定図Ｓや図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される分割多層盛周溶接設定図ＰＦ教示作業に必要な教示図を表示するようになっている。また、表示装置のＣＲＴ７０は、図４に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示されるワーク模式図ＷＭと、分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧ等のオペレータが再生動作内容を認識できるものを表示するようになっている。
【００３３】入力装置８０は、キーボードやマウス等で、基本教示プログラムを作成するための図２（ａ）示すワーク教示図ＷＦの各寸法を入力設定するとともに、多層盛周溶接の教示プログラムを作成するための図２（ｂ）に示す多層盛溶接条件設定図Ｓの積層数とそれら積層数での各溶接条件を入力設定するようになっている。また、入力装置８０は、分割多層盛周溶接教示プログラム等を作成するための図３に示す分割多層盛周溶接設定図ＰＦの実行値と各実行値での積層数Ｎとを入力設定するようになっている。
【００３４】次に、このような構成の自動溶接装置による自動溶接を説明する。
【００３５】自動溶接装置による自動溶接するには、図５R>５に示すように、オペレータにより図８に示すワークを図示省略のポジショナの所定位置にセットされ（Ｓ２）、そのワーク用に教示した分割多層盛周溶接教示プログラム等をオペレータがキーボードで設定する（Ｓ３）。すると、ＣＲＴ７０の表示画面Ｇに図４に示すワーク模式図ＷＭと、分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧとが表示され、再生動作内容を認識したオペレータが溶接開始指令を入力する（Ｓ４）。
【００３６】すると、第１実行の図６に示す初層周（ウィービング）溶接が実行され（Ｓ５）、多層盛周溶接継手Ｌ1からＬ6へと順次初層溶接されるとともに、この第１実行の初層周溶接の完了信号を受け、続けて、次の第２実行へと進んでいく。
【００３７】そして、上述と同様に第２実行の図6に示す２、３層周（ウィービング）溶接が実行され、例えば、多層盛周溶接継手Ｌ1の周溶接によって、フランジ１０５が多層盛周溶接継手Ｌ1側に傾くけれど、続く多層盛周溶接継手Ｌ2の周溶接によって今度は多層盛周溶接継手Ｌ2側に引張られてフランジ１０５の変形を無くすことができる。その他のフランジ１０６、１０７も同様となる。
【００３８】この２層周（ウィービング）溶接に続いて第３実行の図６に示す４，５周（ウィービング）溶接が終了すると（Ｓ６）、第４実行のスラグ処理となり、溶接トーチに代えてスラグヘッドにより多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6の５層周（ウィービング）溶接で累積した溶接スラグを順次除去し（Ｓ７）、第５実行の図６に示す６層周（ウィービング）溶接での溶接スラグ巻き込みによる溶接欠陥の発生を防止できる。
【００３９】続いて、第５実行の図６に示す６層（ウィービング）溶接と７、８層（ストレート）溶接を多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6へと順次周溶接され（Ｓ８）、８層周（ストレート）溶接が終了し、このワークの溶接実行が終了する（Ｓ９）。なお、この各層の溶接では、それまでの各層の溶接ビードがフランジ１０５、１０６，１０７を変形防止の土台となって、フランジ１０５、１０６，１０７への変形の影響が余りない。また、多層盛周溶接の各実行に際し、多層盛周溶接継手Ｌ6の周溶接終了して多層盛周溶接継手Ｌ1を周溶接時には継手構成部材からの放熱により所定溶接パス間温度より低くなっており、高い品質のワークを施工できる。
【００４０】上述の実施の形態では、図４に示す溶接順序Ｊで多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6を溶接したが、その溶接順序を多層盛周溶接継手Ｌ1とＬ2とを図７に示す実行値Ｐの第１（(1)、(2)）、２（(3)〜(4)）、３（(7)〜(10)）実行後、同様に多層盛周溶接継手Ｌ3とＬ4とを実行値Ｐの第１、２、３実行し、最後に多層盛周溶接継手Ｌ5とＬ6とを完了後に、実行値Ｐの第５実行を溶接順序とする形態でも良い。
【００４１】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１の発明は、同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を順次積層溶接するので、溶接変形の無い溶接構造物を施工できる。
【００４２】また、請求項２の発明は、前記積層溶接は、前記複数の溶接継手の各積層毎に順次溶接を行うので、溶接変形を防止して高い品質の溶接構造物を施工できる。
【００４３】そして、請求項３の発明は、前記積層溶接の間に溶接スラグの除去処理するので、溶接変形を防止して溶接部に欠陥の無い溶接構造物を施工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施の形態での自動溶接装置の制御ブロック図である。
【図２】同じく、実施の形態での多層盛溶接条件設定図で、（ａ）はワーク教示図、（ｂ）は多層盛溶接条件設定図である。
【図３】同じく、実施の形態での分割多層盛周溶接設定図である。
【図４】同じく、実施の形態でのワーク模式図と分割多層盛周溶接実行表示枠図である。
【図５】同じく、実施の形態での自動溶接装置が分割多層盛周溶接を実行するフローチャート図である。
【図６】同じく、実施の形態での自動溶接装置が分割多層盛周溶接を実行する溶接積層模式図である。
【図７】他の実施の形態での自動溶接装置が分割多層盛周溶接を実行する溶接積層模式図である。
【図８】従来ならびに本発明に係わる実施の形態でのワーク図である。
【符号の説明】
１０ 溶接ロボット装置１０
３０ ロボット本体制御装置
４０ 教示装置
５０ オフライン演算処理装置
６０ オフライン記憶装置
７０ ＣＲＴ
８０ オフライン入力装置
１０５ フランジ（継手構成部材）
１０６ フランジ（継手構成部材）
１０７ フランジ（継手構成部材）
Ｌ1…Ｌ6 多層盛周溶接継手（溶接線）
Ｓ７ 溶接スラグ除去
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層盛溶接継手を分割して積層溶接する自動溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図８に示すように、ＢＯＸ柱等の柱状ワーク１００での直方体とした柱本体１０１…１０４間にフランジ１０５…１０７を仮付けし、このフランジ１０５…１０７の両側に形成される６個所の同じ積層とした多層盛溶接継手（溶接線）Ｌ1…Ｌ6を順次初層周溶接して溶接欠陥があれば補修し、その後、溶接線Ｌ1を溶接スラグ取りが必要な積層まで多層盛周溶接後、続いて溶接スラグ取りが必要な積層まで多層盛周溶接を順次行って溶接線Ｌ1の多層盛周溶接終了後、続く溶接線Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ5、Ｌ6を順次同様に多層盛周溶接を行う溶接ロボットによる多層盛自動溶接方法が知られている（特開２０００−７９４７１号公報）。
【０００３】この従来の多層盛自動溶接方法によれば、欠陥が皆無の初層溶接部に続き以降の多層盛周溶接を実施するので、初層溶接部の欠陥に起因した多層盛周溶接での溶接停止の発生頻度を低減できるとともに、多層盛周溶接ではスラグ巻き込み等による溶接欠陥の発生が低減でき、溶接作業効率を大幅に向上できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来の多層盛自動溶接方法では、全溶接線Ｌ1…Ｌ6の初層周溶接後、各溶接線Ｌ1…Ｌ6毎に多層盛周溶接を終了していくことから、例えば、溶接線Ｌ１の多層盛周溶接による溶接歪みによってフランジ１０５の溶接線Ｌ1側への変形が隣りの溶接線Ｌ2を多層盛周溶接後に戻ることが無く、全ての溶接線Ｌ1…Ｌ6の多層盛周溶接後に、各フランジ１０５…１０７が溶接歪みによって変形し、品質検査の一種である寸法検査で不合格となるとの問題があった。
【０００５】また、従来の多層盛自動溶接方法では、各溶接線Ｌ1…Ｌ6毎に多層盛周溶接を終了していくことから、最近、施工された工場認定制度に合致した溶接パス間制御されたＢＯＸ柱等を溶接施工し、溶接品質を実現しようとしたときに、極めて大きな問題となる。
【０００６】そこで、本発明の請求項１は、溶接変形の無い溶接構造物を施工できる自動溶接方法を提供することを目的としている。
【０００７】また、本発明の請求項２は、溶接変形を防止して高い品質の溶接構造物を施工できる自動溶接方法を提供することを目的としている。
【０００８】そして、本発明の請求項３は、溶接変形を防止して溶接部に欠陥の無い溶接構造物を施工できる自動溶接方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する、請求項１の発明は、同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を順次積層溶接することを特徴としている。
【００１０】また、請求項２の発明は、前記積層溶接は、前記複数の溶接継手の各積層毎に順次溶接を行うことを特徴としている。
【００１１】そして、請求項３の発明は、前記積層溶接の間に溶接スラグの除去処理することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１乃至図６に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係る自動溶接方法を実施する自動溶接装置は、図１に示すように、溶接ロボット装置１０と、この溶接ロボット装置１０のロボット制御装置２０とからなっている。
【００１３】溶接ロボット装置１０は、例えば、６軸の垂直多関節型のもので、図示省略の各アーム（以下、各アームと略する。）を揺動等させる図示省略の直流モータと位置検出器が設けられているとともに、図示省略の手首部先端に図示省略の溶接トーチ（以下、溶接トーチと略する。）が設けられている。また、溶接ロボット１０は、ロボット制御装置２０の後述するロボット本体制御装置３０の図示省略のロボット本体制御装置からの位置制御信号を受けて各アームが動作され、図示省略の溶接トーチ先端（以下、トーチ先端と略する。）を教示プログラムデータに基づいて再生動作するようになっている。
【００１４】溶接ロボット装置１０の再生動作する対象溶接部材（以下、ワークと略する。）は、例えば図８に示す従来の技術と同様な柱状ワーク１００で、このワークの各溶接線は同じ積層とした多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6である。なお、ワーク内に積層数の異なる多層盛周溶接継手群があっても、それらの多層盛周溶接継手群を周溶接して両者の継手構成部材に対して何等溶接変形を及ぼさないのであれば、積層数の異なる多層盛周溶接継手群があるワークでも構わない。また、ワークは、少なくとも同じ積層の多層盛溶接継手があり、この多層盛溶接継手が周溶接継手でなくても良い。
【００１５】また、溶接ロボット装置１０には、ワークの各溶接継手を動作範囲に納め、かつ適正な溶接姿勢に位置決め、もしくは周溶接同期するポジショナや自身の動作範囲を拡大する移動・上下装置も含めても良い。
【００１６】また、溶接ロボット装置１０には図示省略のスラグ除去ヘッド装置が付帯され、この図示省略のスラグ除去ヘッド装置には先端部を金属製の図示省略のチツパ（以下、チッパと略する。）とした図示省略のスラグ除去ヘッド（以下、スラグヘッドと略する。）が溶接トーチと甲間可能にも設けられている。このスラグヘッドを溶接トーチと交換した際には、チッパ先端がトーチ先端と略一致するようになっている。そして、スラグ除去処理の場合には、溶接トーチがスラグヘッドに代えて後述する記憶装置４０の教示プログラム記憶部６２に記憶された分割積層教示プログラム内のスラグ除去処理が実行されるようになっている。なお、対象ワークの大きさ等によっては図示省略のスラグ除去ヘッド装置を付帯せず、人力でスラグ除去処理する形態でも良い。
【００１７】ロボット制御装置２０は、ロボット本体制御装置３０と、教示装置４０からなっている。
【００１８】ロボット本体制御装置３０は、図示省略のロボット本体演算処理装置と、ロボット本体記憶装置と、ロボット本体を位置制御するロボット本体制御装置と、図示省略のロボット本体入力装置などで構成されている。
【００１９】ロボット本体制御装置３０は、ロボット本体入力装置である図示省略の教示ペンダントから指令により図示省略のロボット本体制御装置（以下、ロボット本体制御装置と略する。）を介して溶接ロボット装置１０の各アームを各軸動作するようになっている。また、ロボット本体制御装置３０は、後述する教示装置４０のオフライン演算処理部５１からの実行指令に基づいて多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラム等の各教示プログラムデータによりロボット本体制御装置を介して溶接ロボット装置１０の各アームを再生動作するようになっている。また、ロボット本体制御装置３０は、後述するオフライン演算処理部５１からの実行指令に基づいて各教示プログラムデータによりにより図示省略のスラグ除去ヘッド装置や図示省略の溶接電源（以下、溶接電源と略する。）等の動作を演算処理するようになっている。また、ロボット本体制御装置３０は、各教示プログラムの終了信号等を後述するオフライン演算処理部５１へ送信するようになっており、例えば、分割多層盛周溶接教示プログラムの図４に示す継手の各実行毎に終了信号を送信するようになっている。
【００２０】教示装置４０は、別途コンピュータ等の例えばパソコンを利用したオフライン教示装置で、オフライン演算処理装置５０と、オフライン記憶装置６０と、オフライン表示装置のＣＲＴ７０と、オフライン入力装置８０からからなっている。
【００２１】オフライン演算処理装置５０は、オフライン演算処理部５１と、教示プログラム作成演算部５２等からなっている。
【００２２】オフライン演算処理部５１は、オフライン記憶装置６０の後述する教示プログラム記憶部６２に記憶された多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラム等の再生に際し、各教示プログラムデータをロボット本体制御装置３０の座標変換演算するようになっている。また、オフライン演算処理部５１は、座標変換の各教示プログラムデータをロボット本体制御装置３０に送信演算するようになっている。また、オフライン演算処理部５１は、例えば、ロボット本体制御装置３０からの図４に示す実行値Ｐの第１実行終了信号を受け、第２実行を開始する開始信号をロボット本体制御装置３０へ送信することを順次行うようになっている。
【００２３】教示プログラム作成演算部５２は、図２（ａ）示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示されるワーク教示図ＷＦの入力設定値、すなわち、柱本体１０１…１０４の幅寸法Ｗ、各柱本体１０１…１０４の長さ寸法Ａ…Ｄ、各フランジ（継手構成部材）１０５…１０７の板厚ｔ1…ｔ3、および柱本体１０１…１０４のコーナー半径Ｒa…Ｒd寸法から基本教示プログラムを作成・演算するようになっている。また、教示プログラム作成演算部５２は、基本教示プログラムを元に、図２（ｂ）に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される多層盛周溶接条件設定図Ｓの各層の入力設定値、すなわち、積層数設定枠Ｓ１の積層数と、溶接条件設定枠Ｓ２の各積層毎の溶接電流・電圧・速度と、ウィービング条件設定枠Ｓ３の各積層毎のウィービング幅・回数・両端停止時間と、シフト量設定枠Ｓ４の各積層毎のシフト量とから演算して多層盛周溶接の教示プログラムを作成・演算するようになっている。
【００２４】また、教示プログラム作成演算部５２は、多層盛周溶接の教示プログラムを元に、図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される多層盛周溶接条件設定図ＰＦの各層の入力設定値、すなわち、分割設定枠Ｓ５の実行値Ｐ（第１実行…第５実行スラグ、処理）と、実行内容設定枠Ｓ６の各実行値での積層数Ｎとから分割多層盛周溶接教示プログラムを作成・演算するようになっている。
【００２５】そして、教示プログラム作成演算部５２は、作成・演算した多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラムを後述するオフライン記憶装置６０の教示プログラム記憶部６２に記憶させるとともに、多層盛周溶接条件設定図Ｓの各層の入力設定値を後述するオフライン記憶装置６０の溶接条件記憶部６３に記憶させるようになっている。また、教示プログラム作成演算部５２は、後述するオフライン記憶装置６０の教示プログラム記憶部６２に記憶された分割多層盛周溶接教示プログラムデータを元に、図４に示すワーク模式図ＷＭと分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧとを表示させるようになつている。なお、図４に示す符号Ｊは多層盛周溶接継手（Ｌ1…Ｌ6）の溶接順序を示すものである。
【００２６】これら分割積層パターンと積層間のスラグ処理との入力設定は、図８に示すワークに対して後述するオフライン記憶装置６０の教示プログラム記憶部６２に記憶された分割多層盛周溶接教示プログラム等によって多層盛周溶接を実行し、各ワークに対しての分割数、各分割数での積層数とスラグ処理とを予め求めた結果としている。
【００２７】オフライン記憶装置６０は、作画データ記憶部６１と、教示プログラム記憶部６２と、溶接条件記憶部６３と、各種演算等の一時記憶部６４等からなっている。
【００２８】作画データ記憶部６１は、例えば、図２（ａ）示すＣＲＴ７０の表示仮面Ｇに表示されるワーク教示図ＷＦ（各入力寸法表示図）のワーク作画情報と、ワーク教示図ＷＦの図示省略の各寸法設定枠とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図２（ｂ）に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される多層盛溶接条件設定図Ｓの積層数設定枠Ｓ１、溶接条件設定枠Ｓ２、ウィービング条件設定枠Ｓ３、シフト量設定枠Ｓ４とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される分割設定枠Ｓ５と実行内容設定枠Ｓ６とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される分割多層盛周溶接設定図ＰＦの分割設定枠Ｓ５と実行内容設定枠Ｓ６とを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、図４に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示されるワーク模式図ＷＭと、分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧとを記憶している。また、作画データ記憶部６１は、溶接ロボット装置１０の各軸情報をオフライン教示装置４０の座標軸値として記憶している。なお、この作画データ記憶部６１は、上述のワーク作画情報を図示省略のＣＡＤシステムから収録して記憶するようにしても良い。
【００２９】教示プログラム記憶部６２は、教示プログラム作成演算部５２で演算された基本教示プログラムや多層盛周溶接の教示プログラムや分割多層盛周溶接教示プログラム等の各教示プログラムを記憶している。
【００３０】溶接条件記憶部６３は、図２（ｂ）に示すＣＲＴ７０に表示される多層盛溶接条件設定図の各層の入力設定値、すなわち、溶接電流・電圧・速度、ウィービング幅・回数・両端停止時間、およびシフト量とを記憶するようになっている。なお、図２（ｂ）に示す入力設定値でのウィービング条件で幅、回数が「０」設定の場合、ウィービング溶接でなくストレート溶接であり、シフト量の左右が「０」の場合、教示プログラムの溶接線Ｌ1…Ｌ6の軌跡と一致し、「＋４」が軌跡に対して左側に４ｍｍずらした軌跡となる。同様に、「−４」が軌跡に対して右側に４ｍｍずらした軌跡となる。
【００３１】一時記憶部６４は、オフライン演算処理装置５０のオフライン演算処理部５１や教示プログラム作成演算部５２等が演算した演算データを一時的に記憶するようになっている。
【００３２】表示装置のＣＲＴ７０は、入力装置８０の指令により、例えば図２（ａ）示すワーク教示図ＷＦやこのワーク教示図ＷＦの図示省略の各寸法設定枠や図２（ｂ）に示す多層盛溶接条件設定図Ｓや図３に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示される分割多層盛周溶接設定図ＰＦ教示作業に必要な教示図を表示するようになっている。また、表示装置のＣＲＴ７０は、図４に示すＣＲＴ７０の表示画面Ｇに表示されるワーク模式図ＷＭと、分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧ等のオペレータが再生動作内容を認識できるものを表示するようになっている。
【００３３】入力装置８０は、キーボードやマウス等で、基本教示プログラムを作成するための図２（ａ）示すワーク教示図ＷＦの各寸法を入力設定するとともに、多層盛周溶接の教示プログラムを作成するための図２（ｂ）に示す多層盛溶接条件設定図Ｓの積層数とそれら積層数での各溶接条件を入力設定するようになっている。また、入力装置８０は、分割多層盛周溶接教示プログラム等を作成するための図３に示す分割多層盛周溶接設定図ＰＦの実行値と各実行値での積層数Ｎとを入力設定するようになっている。
【００３４】次に、このような構成の自動溶接装置による自動溶接を説明する。
【００３５】自動溶接装置による自動溶接するには、図５R>５に示すように、オペレータにより図８に示すワークを図示省略のポジショナの所定位置にセットされ（Ｓ２）、そのワーク用に教示した分割多層盛周溶接教示プログラム等をオペレータがキーボードで設定する（Ｓ３）。すると、ＣＲＴ７０の表示画面Ｇに図４に示すワーク模式図ＷＭと、分割多層盛周溶接実行表示枠ＰＧとが表示され、再生動作内容を認識したオペレータが溶接開始指令を入力する（Ｓ４）。
【００３６】すると、第１実行の図６に示す初層周（ウィービング）溶接が実行され（Ｓ５）、多層盛周溶接継手Ｌ1からＬ6へと順次初層溶接されるとともに、この第１実行の初層周溶接の完了信号を受け、続けて、次の第２実行へと進んでいく。
【００３７】そして、上述と同様に第２実行の図6に示す２、３層周（ウィービング）溶接が実行され、例えば、多層盛周溶接継手Ｌ1の周溶接によって、フランジ１０５が多層盛周溶接継手Ｌ1側に傾くけれど、続く多層盛周溶接継手Ｌ2の周溶接によって今度は多層盛周溶接継手Ｌ2側に引張られてフランジ１０５の変形を無くすことができる。その他のフランジ１０６、１０７も同様となる。
【００３８】この２層周（ウィービング）溶接に続いて第３実行の図６に示す４，５周（ウィービング）溶接が終了すると（Ｓ６）、第４実行のスラグ処理となり、溶接トーチに代えてスラグヘッドにより多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6の５層周（ウィービング）溶接で累積した溶接スラグを順次除去し（Ｓ７）、第５実行の図６に示す６層周（ウィービング）溶接での溶接スラグ巻き込みによる溶接欠陥の発生を防止できる。
【００３９】続いて、第５実行の図６に示す６層（ウィービング）溶接と７、８層（ストレート）溶接を多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6へと順次周溶接され（Ｓ８）、８層周（ストレート）溶接が終了し、このワークの溶接実行が終了する（Ｓ９）。なお、この各層の溶接では、それまでの各層の溶接ビードがフランジ１０５、１０６，１０７を変形防止の土台となって、フランジ１０５、１０６，１０７への変形の影響が余りない。また、多層盛周溶接の各実行に際し、多層盛周溶接継手Ｌ6の周溶接終了して多層盛周溶接継手Ｌ1を周溶接時には継手構成部材からの放熱により所定溶接パス間温度より低くなっており、高い品質のワークを施工できる。
【００４０】上述の実施の形態では、図４に示す溶接順序Ｊで多層盛周溶接継手Ｌ1…Ｌ6を溶接したが、その溶接順序を多層盛周溶接継手Ｌ1とＬ2とを図７に示す実行値Ｐの第１（(1)、(2)）、２（(3)〜(4)）、３（(7)〜(10)）実行後、同様に多層盛周溶接継手Ｌ3とＬ4とを実行値Ｐの第１、２、３実行し、最後に多層盛周溶接継手Ｌ5とＬ6とを完了後に、実行値Ｐの第５実行を溶接順序とする形態でも良い。
【００４１】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１の発明は、同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を順次積層溶接するので、溶接変形の無い溶接構造物を施工できる。
【００４２】また、請求項２の発明は、前記積層溶接は、前記複数の溶接継手の各積層毎に順次溶接を行うので、溶接変形を防止して高い品質の溶接構造物を施工できる。
【００４３】そして、請求項３の発明は、前記積層溶接の間に溶接スラグの除去処理するので、溶接変形を防止して溶接部に欠陥の無い溶接構造物を施工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施の形態での自動溶接装置の制御ブロック図である。
【図２】同じく、実施の形態での多層盛溶接条件設定図で、（ａ）はワーク教示図、（ｂ）は多層盛溶接条件設定図である。
【図３】同じく、実施の形態での分割多層盛周溶接設定図である。
【図４】同じく、実施の形態でのワーク模式図と分割多層盛周溶接実行表示枠図である。
【図５】同じく、実施の形態での自動溶接装置が分割多層盛周溶接を実行するフローチャート図である。
【図６】同じく、実施の形態での自動溶接装置が分割多層盛周溶接を実行する溶接積層模式図である。
【図７】他の実施の形態での自動溶接装置が分割多層盛周溶接を実行する溶接積層模式図である。
【図８】従来ならびに本発明に係わる実施の形態でのワーク図である。
【符号の説明】
１０ 溶接ロボット装置１０
３０ ロボット本体制御装置
４０ 教示装置
５０ オフライン演算処理装置
６０ オフライン記憶装置
７０ ＣＲＴ
８０ オフライン入力装置
１０５ フランジ（継手構成部材）
１０６ フランジ（継手構成部材）
１０７ フランジ（継手構成部材）
Ｌ1…Ｌ6 多層盛周溶接継手（溶接線）
Ｓ７ 溶接スラグ除去
【特許請求の範囲】
【請求項１】 同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を順次積層溶接することを特徴とする自動溶接方法。
【請求項２】 前記積層溶接は、前記複数の溶接継手の各積層毎に順次溶接を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動溶接方法。
【請求項３】 前記積層溶接の間に溶接スラグの除去処理することを特徴とする請求項１乃至２に記載の自動溶接方法。
【請求項１】 同積層数とする複数の溶接継手を有し、溶接継手同志の継手構成部材の変形を防止する積層を予め分割し、この分割された積層を順次積層溶接することを特徴とする自動溶接方法。
【請求項２】 前記積層溶接は、前記複数の溶接継手の各積層毎に順次溶接を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動溶接方法。
【請求項３】 前記積層溶接の間に溶接スラグの除去処理することを特徴とする請求項１乃至２に記載の自動溶接方法。
【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２００２−３３６９６２（Ｐ２００２−３３６９６２Ａ）
【公開日】平成１４年１１月２６日（２００２．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１４１６９１（Ｐ２００１−１４１６９１）
【出願日】平成１３年５月１１日（２００１．５．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年１１月２６日（２００２．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年５月１１日（２００１．５．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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