(57)【要約】【課題】作業効率を容易に確認可能なステッチパルス溶接制御装置およびステッチパルス溶接装置を提供する。  【解決手段】  第１の工程と、第２の工程と、を交互に繰り返す制御を行う電流制御手段３１と、電流制御手段３１が上記第１の工程の制御を行うときに、溶接ロボット１を停止させる制御を行い、電流制御手段３１が第２の工程の制御を行うときに溶接ロボット１を移動させる制御を行う、ロボット制御手段４と、上記ロボット制御手段４に接続され、使用者の用に供する操作手段６と、上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、溶接ロボット１が一定距離を移動する間の平均溶接効率Ｒｖを導出する演算手段５と、を備えており、操作手段６が、平均溶接効率Ｒｖを表示可能であることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極と母材との間に、溶接電流を絶対値の平均値が第１の値であるように流す第１の工程と、上記溶接電流を絶対値の平均値が上記第１の値より小さい第２の値であるように流す第２の工程と、を交互に繰り返す制御を行う電流制御手段と、
上記電流制御手段が上記第１の工程の制御を行うときに、上記消耗電極を保持する溶接ロボットを停止させる制御を行い、上記電流制御手段が上記第２の工程の制御を行うときに上記溶接ロボットを移動させる制御を行う、ロボット制御手段と、
上記ロボット制御手段に接続され、使用者の用に供する操作手段と、
を備えたステッチパルス溶接制御装置であって、
上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、上記溶接ロボットが一定距離を移動する間の平均溶接効率を導出する演算手段を備えており、
上記平均溶接効率を表示可能であることを特徴とする、ステッチパルス溶接制御装置。
【請求項２】
上記平均溶接効率が、上記操作手段に表示される、請求項１に記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項３】
上記平均溶接効率は、上記溶接ロボットが上記一定距離を移動する間における上記溶接ロボットの平均移動速度である、請求項１または２に記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項４】
上記平均溶接効率は、上記溶接ロボットが上記一定距離を移動するのに要する時間である、請求項１または２に記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項５】
上記一定距離は、上記母材に対する溶接を始めてから完了するまでの間に上記溶接ロボットが移動する距離である、請求項１ないし４のいずれかに記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項６】
上記一定距離は、上記消耗電極の上記母材に対する溶接方向における移動状態に反映される１または複数の溶接条件値が一定である間に上記溶接ロボットが移動する距離である、請求項１ないし４のいずれかに記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項７】
上記一定距離内には、上記消耗電極の上記母材に対する溶接方向における移動状態に反映される１または複数の溶接条件値のいずれかが異なる複数の区間が設けられている、請求項１ないし５のいずれかに記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項８】
上記演算手段は、上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、上記溶接ロボットが上記複数の区間のそれぞれを移動する間の複数の区間平均溶接効率を導出し、
上記複数の区間平均溶接効率を表示可能である、請求項７に記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のステッチパルス溶接制御装置と、
上記ロボット制御手段によって制御される上記溶接ロボットと、
を備えている、ステッチパルス溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッチパルス溶接制御装置およびステッチパルス溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の溶接装置の一例を示す図である。同図における溶接装置Ｘは、溶接ロボット９１、ロボット制御装置９２、および、溶接電源９３を備えている。溶接ロボット９１は、アーク溶接トーチ９４を備えており、ロボット制御装置９２の制御に従ってアーク溶接作業を行う。ロボット制御装置９２は、ティーチペンダント９５によって使用者から入力された指示と、予め設定されたプログラムとに従って溶接ロボット９１を動作させる。溶接電源９３は、ロボット制御装置９２からの信号を受け、アーク溶接トーチ９４に消耗電極の供給を行うとともに、消耗電極と溶接母材との間に溶接電圧を供給する。溶接電圧が供給されると、消耗電極と溶接母材との間にアークが生じ、消耗電極と溶接母材が溶融する。
【０００３】
溶接装置Ｘは、いわゆるステッチパルス溶接法を用いて溶接を行う。ステッチパルス溶接法とは、溶接時の入熱と冷却をコントロールすることにより、母材に与える熱影響を抑えやすい溶接法である。具体的には、溶接ロボット９１を停止させてアークを発生させる工程と、アークを発生させずに溶接ロボット９１を移動させる工程と、を繰り返し行う溶接法である（たとえば特許文献１参照）。なお、アークを完全に止めると再度発生させるまでに時間がかかる点を考慮し、アークの発生を完全には止めない方法も提案されている（たとえば特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、このようなステッチパルス溶接法を用いた溶接装置Ｘでは、溶接ロボット９１が移動と停止とを繰り返すため、溶接装置Ｘの使用者に溶接作業の進行速度が分かりにくいという問題があった。工場等の生産ラインにおいて溶接作業を行う場合、生産効率の向上などを図るために溶接作業の進行速度は必要な情報である。このため、溶接装置Ｘの使用者は溶接条件を変更するたびに、たとえば溶接ロボット９１の平均移動速度を煩雑な計算を行って算出する必要があり、不便であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５５２６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２６７８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ステッチパルス溶接の作業効率を使用者が容易に確認可能なステッチパルス溶接制御装置およびステッチパルス溶接装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供されるステッチパルス溶接制御装置は、消耗電極と母材との間に、溶接電流を絶対値の平均値が第１の値であるように流す第１の工程と、上記溶接電流を絶対値の平均値が上記第１の値より小さい第２の値であるように流す第２の工程と、を交互に繰り返す制御を行う電流制御手段と、上記電流制御手段が上記第１の工程の制御を行うときに、上記消耗電極を保持する溶接ロボットを停止させる制御を行い、上記電流制御手段が上記第２の工程の制御を行うときに上記溶接ロボットを移動させる制御を行う、ロボット制御手段と、上記ロボット制御手段に接続され、使用者の用に供する操作手段と、を備えたステッチパルス溶接制御装置であって、上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、上記溶接ロボットが一定距離を移動する間の平均溶接効率を導出する演算手段を備えており、上記平均溶接効率を表示可能であることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、使用者は、表示された平均溶接効率からステッチパルス溶接の作業効率を容易に確認可能である。このため、本発明のステッチパルス溶接制御装置を用いて溶接を行えば、たとえば溶接作業の完了時間を比較的容易に算出することが可能であり、作業の円滑化を図ることが可能となる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記平均溶接効率が、上記操作手段に表示される。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記平均溶接効率は、上記溶接ロボットが上記一定距離を移動する間における上記溶接ロボットの平均移動速度である。
【００１１】
本発明の別の好ましい実施の形態においては、上記平均溶接効率は、上記溶接ロボットが上記一定距離を移動するのに要する時間である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記一定距離は、上記母材に対する溶接を始めてから完了するまでの間に上記溶接ロボットが移動する距離である。
【００１３】
本発明の別の好ましい実施の形態においては、上記一定距離は、上記消耗電極の上記母材に対する溶接方向における移動状態に反映される１または複数の溶接条件値が一定である間に上記溶接ロボットが移動する距離である。
【００１４】
本発明の別の好ましい実施の形態においては、上記一定距離内には、上記消耗電極の上記母材に対する溶接方向における移動状態に反映される１または複数の溶接条件値のいずれかが異なる複数の区間が設けられている。
【００１５】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記演算手段は、上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、上記溶接ロボットが上記複数の区間のそれぞれを移動する間の複数の区間平均溶接効率を導出し、上記複数の区間平均溶接効率を表示可能である。
【００１６】
本発明の第２の側面によって提供されるステッチパルス溶接装置は、本発明の第１の側面によって提供されるステッチパルス溶接制御装置と、上記ロボット制御手段によって制御される上記溶接ロボットと、を備えている。
【００１７】
このような構成によれば、使用者は、表示された平均溶接効率からステッチパルス溶接の作業効率を容易に確認可能である。このため、本発明のステッチパルス溶接装置を用いて溶接を行えば、たとえば溶接作業の完了時間を比較的容易に算出することが可能であり、作業の円滑化を図ることが可能となる。
【００１８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかるステッチパルス溶接装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示したステッチパルス溶接制御装置の詳細な構成を示す図である。
【図３】第１実施形態にかかるステッチパルス溶接装置の各信号等のタイミングチャートを示す図である。
【図４】図１に示したステッチパルス溶接装置による溶接の様子を示す図である。
【図５】図１に示したステッチパルス溶接装置による溶接ビードの様子を示す図である。
【図６】図１に示すティーチペンダントの画面の一例を示す図である。
【図７】本発明にかかるステッチパルス溶接装置の別の制御パターンを示す図である。
【図８】従来の溶接システムの一例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本発明のステッチパルス溶接装置の一例の構成を示す図である。
【００２２】
図１に示されたステッチパルス溶接装置Ａは、溶接ロボット１と、溶接ロボット１の制御を行うステッチパルス溶接制御装置２とを備えている。溶接ロボット１は、溶接母材Ｗに対してたとえばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１は、ベース部材１１、複数のアーム１２、複数のモータ１３、溶接トーチ１４、ワイヤ送給装置１６、およびコイルライナ１９を備えている。
【００２３】
ベース部材１１は、フロア等の適当な箇所に固定される。各アーム１２は、ベース部材１１に軸を介して連結されている。
【００２４】
溶接トーチ１４は、溶接ロボット１の最も先端側に設けられた手首部１２ａの先端部に設けられている。溶接トーチ１４は、消耗電極としてのたとえば直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１５を、溶接母材Ｗ近傍の所定の位置に導くものである。溶接トーチ１４には、Ａｒなどのシールドガスを供給するためのシールドガスノズル（図示略）が備えられている。モータ１３は、アーム１２の両端または一端に設けられている（一部図示略）。モータ１３は、ステッチパルス溶接制御装置２により回転駆動する。この回転駆動により、複数のアーム１２の移動が制御され、溶接トーチ１４が上下前後左右に自在に移動できるようになっている。
【００２５】
モータ１３には、図示しないエンコーダが設けられている。このエンコーダの出力は、ステッチパルス溶接制御装置２に与えられる。この出力値により、ステッチパルス溶接制御装置２では、溶接トーチ１４の現在位置を認識するようになっている。
【００２６】
ワイヤ送給装置１６は、溶接ロボット１における上部に設けられている。ワイヤ送給装置１６は、溶接トーチ１４に対して、溶接ワイヤ１５を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置１６は、送給モータ１６１、ワイヤリール（図示略）、およびワイヤプッシュ手段（図示略）、を備えている。送給モータ１６１を駆動源として、上記ワイヤプッシュ手段が、上記ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤ１５を溶接トーチ１４へと送り出す。
【００２７】
コイルライナ１９は、その一端がワイヤ送給装置１６に、その他端が溶接トーチ１４に、それぞれ接続されている。コイルライナ１９は、チューブ状に形成されており、その内部には、溶接ワイヤ１５が挿通されている。コイルライナ１９は、ワイヤ送給装置１６から送り出された溶接ワイヤ１５を、溶接トーチ１４に導くものである。送り出された溶接ワイヤ１５は、溶接トーチ１４から外部に突出して消耗電極として機能する。
【００２８】
図２は、図１に示したステッチパルス溶接制御装置２のより詳細な構成を示す図である。ステッチパルス溶接制御装置２は、溶接電源装置３、ロボット制御手段４、演算手段５、および、ティーチペンダント６を備えている。
【００２９】
溶接電源装置３は、図２に示すように、電流制御手段３１と、送給制御手段３２とを備えている。電流制御手段３１および送給制御手段３２は、それぞれロボット制御手段４との間に通信回路を有している。
【００３０】
電流制御手段３１は、たとえば複数のトランジスタ素子からなるインバータ制御回路を有している。このインバータ制御回路は、外部から入力される商用電源（たとえば３相２００Ｖ）に対して精密な溶接電流波形制御を行う。電流制御手段３１は、溶接トーチ１４の先端に設けられたコンタクトチップを介して、溶接ワイヤ１５と溶接母材Ｗとの間に溶接電圧Ｖｗを印加し、溶接電流Ｉｗを流す。これにより、溶接ワイヤ１５の先端と溶接母材Ｗとの間にアークａが発生する。このアークａによりもたらされる熱で溶接ワイヤ１５が溶融する。そして、溶接母材Ｗに対して溶接が施されるようになっている。
【００３１】
送給制御手段３２は、溶接ワイヤ１５の送給を行うための送給制御信号Ｆｃを送給モータ１６１に出力する回路である。送給制御信号Ｆｃは、溶接ワイヤ１５を送給速度Ｗｓで供給させる指示を与える信号である。
【００３２】
ロボット制御手段４は、マイクロコンピュータを有する駆動回路４１および駆動回路４１に接続された記憶回路４２を備えている。記憶回路４２には、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。図２に示すように、ロボット制御手段４は、溶接ロボット１、溶接電源装置３、演算回路５、および、ティーチペンダント６と通信可能である。駆動回路４１は、後述のロボット移動速度ＶＲを設定する。ロボット制御手段４は、上記作業プログラム、上記エンコーダからの座標情報、およびロボット移動速度ＶＲ等に基づいて、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｃを与える。この動作制御信号Ｍｃにより、各モータ１３は回転駆動し、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗの所定の溶接開始位置に移動させたり、溶接母材Ｗの面内方向に沿って移動させたりする。さらに、駆動回路４１は、溶接電源装置３に駆動信号Ｄｃを与える。また、ロボット制御手段４は、演算手段５に溶接ロボット１の移動に関する演算用パラメータＥｐを与える。
【００３３】
記憶回路４２に記憶された作業プログラムには、溶接ロボット１の制御に必要な複数の溶接条件の値について予め適切な組み合わせが登録されている。溶接条件の値の各組み合わせには、たとえば整数で番号が付けられており、識別可能となっている。
【００３４】
演算手段５は、たとえばマイクロコンピュータであり、演算回路５１を備えている。演算回路５１は、演算用パラメータＥｐから、溶接ロボット１の作業効率を表す平均溶接効率Ｒｖを算出する回路である。この演算手段５はティーチペンダント６と通信可能であり、平均溶接効率Ｒｖをティーチペンダント６に送信する。
【００３５】
ティーチペンダント６は、本発明における操作手段であり、いわゆる可搬式操作盤である。このティーチペンダント６は、ステッチパルス溶接制御装置２の各種動作を設定するための入力部６１と、平均溶接効率表示部６２と、を備えている。図２に示すように、ティーチペンダント６は、駆動回路４１と通信可能なように接続されており、駆動回路４１を介して、あるいは、直接に記憶回路４２とも通信可能となっている。さらに、ティーチペンダント６は、演算手段５と通信可能なように接続されており、演算手段５から送信された平均溶接効率Ｒｖを平均溶接効率表示部６２に表示する。図６にはティーチペンダント６に表示される画面の一例を示している。また、ティーチペンダント６には、駆動回路４１に溶接開始を指示するための溶接開始指示ボタン（図示せず）が設けられている。
【００３６】
入力部６１は、たとえば液晶タッチパネルであり、予め決められた複数の項目について使用者が任意の数値を入力し、また、幾つかの項目については複数の選択肢から任意の選択肢を選択するように構成されている。入力部６１で入力される項目には、たとえば、「条件ファイルＩＤ」、「パルス出力時間」および「移動ピッチ」がある。さらに、入力部６１では、入力した「移動ピッチ」の値に応じて「直流出力時間」が表示される。「条件ファイルＩＤ」の項目は、記憶回路４２の作業プログラムに登録された複数の溶接条件の組み合わせを選択するための項目である。入力部６１に形成されたボタン６１ａを押すことで、入力部６１の画面は切り替え可能であり、切り替えられた画面で、選択された複数の溶接条件のそれぞれの値を確認および調整可能である。ティーチペンダント６は、上述した「パルス出力時間」および「移動ピッチ」といった駆動回路４１による制御に必要な情報と、溶接開始信号とを含む入力信号Ｕｃを駆動回路４１に伝達する。駆動回路４１は、複数の溶接条件について調整されている場合には、調整後の値を用いて溶接ロボット１の制御を行う。
【００３７】
なお、入力部６１で確認および調整可能な溶接条件値は、たとえば、溶接電流Ｉｗ、送給速度Ｗｓ、および、後述する移動速度Ｖｒである。溶接電流Ｉｗについては、後述する電流値Ｉ１，Ｉ２を別個に確認および調整可能となっている。送給速度Ｗｓについても、後述する送給速度Ｗｓ１，Ｗｓ２を別個に確認および調整可能となっている。
【００３８】
平均溶接効率表示部６２は、たとえば液晶パネルであり、演算手段５から送信されてきた平均溶接効率Ｒｖを表示する。なお、平均溶接効率表示部６２が、入力部６１の一部として構成されていても構わない。
【００３９】
ロボット制御手段４および演算手段５は、たとえば、一つの筐体に収容されている。さらに、ロボット制御手段４および演算手段５を収容する筐体は、ティーチペンダント６とたとえば一本のケーブルにより接続されている。また、ロボット制御手段４および演算手段５が別々のマイクロコンピュータである場合に限定されず、ロボット制御手段４および演算手段５が統合された機能を果たすマイクロコンピュータを用いてもよい。
【００４０】
次に、ステッチパルス溶接装置Ａによる溶接方法の一例について、図３〜図５を参照しつつ説明を行う。
【００４１】
図３（ａ）は、溶接ロボット１の移動速度ＶＲの変化状態を示し、図３（ｂ）は、溶接ワイヤ１５の送給速度Ｗｓの変化状態を示し、図３（ｃ）は、溶接電流Ｉｗの変化状態を示す。移動速度ＶＲは、溶接母材Ｗの面内方向のうちの所定の溶接進行方向（図５に示す溶接進行方向Ｄｒ）に沿った溶接トーチ１４の移動速度である。図４は、ステッチパルス溶接法による溶接作業を説明するための図である。図４に示すように、溶接ワイヤ１５は溶接トーチ１４の先端から突出している。シールドガスＧは、溶接開始時から溶接終了時まで常に一定の流量で溶接トーチ１４から噴出される。図５は、ステッチパルス溶接により形成される溶接ビードを説明するための図である。
【００４２】
まず、ティーチペンダント６から駆動回路４１に入力信号Ｕｃが伝達されると、駆動回路４１は、電流制御手段３１および送給制御手段３２に駆動信号Ｄｃを与える。送給制御手段３２は、駆動信号Ｄｃを受信すると、送給制御信号Ｆｃを送給モータ１６１に出力する。電流制御手段３１は、駆動信号Ｄｃを受信すると、溶接ワイヤ１５と溶接母材Ｗとの間に溶接電圧Ｖｗを印加する。これにより、アークａが点弧される。そして、図３に示すように、溶滴移行期間Ｔ１とアーク継続期間Ｔ２とを繰り返すことにより溶接を行う。溶滴移行期間Ｔ１においては、図４（ａ）に示すように、溶融池Ｙを形成する。一方、アーク継続期間Ｔ２においては、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、溶滴移行をほとんどさせることなく、且つ、アークａを維持しつつ溶接トーチ１４を移動させる。以下具体的に説明する。
【００４３】
駆動回路４１は、溶滴移行期間Ｔ１が、入力部６１の「パルス出力時間」の項目において入力された値ｔ１の間だけ継続するように制御を行う。パルス出力時間ｔ１は、たとえば、０．４〜１．０ｓｅｃの範囲に設定される。この溶滴移行期間Ｔ１において、駆動回路４１は、図３（ａ）に示すように、ロボット移動速度ＶＲを０に設定する。このため溶接トーチ１４は溶接母材Ｗに対して停止している。
【００４４】
さらに、図３（ｂ）に示すように、送給速度Ｗｓは一定の値Ｗｓ１である。さらに、同図（ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、絶対値の平均値が電流値Ｉ１である交流パルス電流Ｉｗ１となっている。溶滴移行期間Ｔ１においては、定電圧制御がなされている。定電圧制御では、溶接ワイヤ１５の材質、直径、溶接ワイヤ１５の突出長さ、電極極性等の溶接条件が決定されれば、交流パルス電流Ｉｗ１と送給速度Ｗｓ１とは１対１で定まる。交流パルス電流Ｉｗ１と送給速度Ｗｓ１との適切な組み合わせは予め複数パターン作業プログラムに記憶されており、上述したように「条件ファイルＩＤ」の項目で適切な組合せを選択することが出来る。なお、送給速度Ｗｓ１は、たとえば６５０〜１０００ｃｍ／ｍｉｎであり、電流値Ｉ１は、たとえば９０Ａである。
【００４５】
アーク継続期間Ｔ２においては、駆動回路４１は、図３（ａ）に示すように、ロボット移動速度ＶＲを一定の移動速度Ｖｒに設定する。このため溶接トーチ１４は溶接母材Ｗに対して移動する。アーク継続期間Ｔ２の間に、溶接トーチ１４が移動ピッチＭｐだけ移動するように、駆動回路４１は溶接ロボット１の制御を行う。駆動回路４１は、移動ピッチＭｐの値が、入力部６１の「移動ピッチ」の項目で入力された値と同じとなるように溶接トーチ１４の移動処理を行う。
【００４６】
さらに、アーク継続期間Ｔ２においては、定電流制御が行われる。このとき、溶接電流Ｉｗは、電流値Ｉ２である定電流Ｉｗ２である。この電流値Ｉ２は、たとえば１５〜２０Ａである。また、送給速度Ｗｓは、溶滴移行期間Ｔ１における値よりも小さな値Ｗｓ２であり、たとえば、７０ｃｍ／ｍｉｎである。
【００４７】
電流値Ｉ２は電流値Ｉ１に比べて小さな値であるため、図４（ｂ）に示すように、アーク継続期間Ｔ２におけるアークａは、溶滴移行期間Ｔ１におけるアークａよりも小さくなっている。このため、アーク継続期間Ｔ２では、溶滴移行が行われずに、図４（ｃ）に示すように、溶融池Ｙが冷却され、溶融池Ｙが凝固した後の溶接痕Ｙ’が形成される。アーク継続期間Ｔ２は、たとえば０．２〜０．３ｓｅｃである。
【００４８】
図４（ｄ）は、アーク継続期間Ｔ２が完了し、溶滴移行期間Ｔ１が再開されるときの様子を示している。図４（ｄ）に示すように、溶接痕Ｙ’の前端部に新たに溶融池Ｙが形成されて溶接が行われるようになる。このように、ステッチパルス溶接装置Ａは、溶滴移行期間Ｔ１とアーク継続期間Ｔ２とを交互に繰り返すことにより、溶接痕であるウロコが重ね合わさるように溶接ビードが形成される。
【００４９】
図５は、溶接施工後に形成される溶接ビードを説明するための図である。同図に示すように、最初のアーク開始点Ｐ１において溶接痕Ｓｃが形成され、溶接進行方向Ｄｒに向けて移動ピッチＭｐだけ離間したパルス出力開始点Ｐ２においても同様の溶接痕Ｓｃが形成される。パルス出力開始点Ｐ３，Ｐ４、さらにそれ以降においても溶接痕Ｓｃが順次形成されていく。このように、溶接痕Ｓｃであるウロコが重なり合うように形成された結果、ウロコ状の溶接ビードＬｐが形成されるのである。
【００５０】
以上の溶接作業を行うと同時に、あるいは、以上の溶接作業を行う前に、平均溶接効率表示部６２に平均溶接効率Ｒｖが表示される。以下、演算回路５による平均溶接効率Ｒｖの算出作業に関する説明を行う。
【００５１】
平均溶接効率Ｒｖは、たとえば、溶滴移行期間Ｔ１およびアーク継続期間Ｔ２を合わせた期間における溶接トーチ１４の平均移動速度である。上述したように、演算回路５１は駆動回路４１から送信された、演算用パラメータＥｐから平均溶接効率Ｒｖの算出を行う。
【００５２】
演算用パラメータＥｐは、たとえば、移動ピッチＭｐ、移動速度Ｖｒ、および、パルス出力時間ｔ１である。移動ピッチＭｐおよびパルス出力時間ｔ１は、いずれも入力部６１において入力された値である。移動速度Ｖｒは、記憶回路４２の作業プログラムに記録された値か、その値に対して入力部６１を用いて使用者が調整を加えた値である。このため、使用者が入力部６１に溶接に必要な情報を入力し終えた時点で、演算用パラメータＥｐは一通りに決定される。
【００５３】
演算回路５１は、まず、アーク継続期間Ｔ２が続く時間ｔ２を算出する。具体的には移動ピッチＭｐを移動速度Ｖｒで割ることによって算出する。この値ｔ２は、演算回路５１が続けて行う演算処理に用いられるだけではなく、ティーチペンダント６に送信され、「直流出力時間」の項目に表示される。
【００５４】
演算回路５１は、次に、溶滴移行期間Ｔ１およびアーク継続期間Ｔ２を合わせた期間の長さを算出する。具体的にはパルス出力時間ｔ１に上の処理で算出した値ｔ２を加えることによって算出する。
【００５５】
演算回路５１は、次に、溶滴移行期間Ｔ１およびアーク継続期間Ｔ２を合わせた期間における平均移動速度を算出する。具体的には、移動ピッチＭｐを上の処理で算出した値（ｔ１＋ｔ２）で割ることによって算出する。ここで算出された値が、平均溶接効率表示部６２に平均溶接効率Ｒｖとして表示される。
【００５６】
本実施形態では、平均溶接効率Ｒｖは平均移動速度であるが、たとえば、溶接する距離が予め決まっている場合などには、その距離を平均移動速度で割って得られる時間を平均溶接効率Ｒｖとしても構わない。
【００５７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００５８】
本実施形態によれば、ティーチペンダント６に、溶接条件値を入力した結果、実際にどの程度の効率で溶接することになるのか、平均溶接効率Ｒｖによって即座に知ることができる。平均溶接効率Ｒｖがティーチペンダント６に表示されるため、使用者は容易に平均溶接効率Ｒｖを知ることができる。このため、ステッチパルス溶接装置Ａを用いて溶接を行えば、ある長さを溶接するのにかかる時間を容易に予想することが可能である。従って、使用者の負担が軽減され、さらに、溶接作業を複数行う場合には、予定を組みやすくなり作業の円滑化を図ることができる。またさらに、ティーチペンダント６に溶接条件値を入力する作業に必要な時間も短縮することができる。
【００５９】
本実施形態では、移動速度Ｖｒおよび電流値Ｉ１が一定の値となっているが、より精密な溶接作業を行う場合、母材の状況に応じて移動速度Ｖｒおよび電流値Ｉ１を変化させる場合がある。以下にその場合についての説明を、さらに図７を参照しつつ行う。また、このような場合、移動速度Ｖｒは、本発明における溶接ワイヤ１５の溶接母材Ｗに対する溶接方向における移動状態に反映される溶接条件値の１つである。
【００６０】
図７（ａ）には、溶接トーチ１４の溶接スタート地点からの距離と、移動速度Ｖｒの大きさとの関係を示している。図７（ｂ）には、溶接トーチ１４の溶接スタート地点からの距離と、電流値Ｉ１の大きさとの関係を示している。図７によると、区間Ｌ１〜Ｌ５において、移動速度Ｖｒおよび電流値Ｉ１が異なった値となっている。また、区間Ｌ２，Ｌ３の間、区間Ｌ３，Ｌ４の間、および、区間Ｌ４，区間Ｌ５の間は移動速度Ｖｒおよび電流値Ｉ１を変更するための過渡区間となっている。
【００６１】
このような構成の場合、演算回路５１は、たとえば、区間Ｌ１〜Ｌ５ごとに平均移動速度を算出する。具体的には、区間Ｌ１における平均移動速度は、区間Ｌ１における移動速度Ｖｒの値を用いて算出された平均溶接効率Ｒｖの値である。他の区間においても同様である。区間Ｌ１〜Ｌ５の溶接条件値を入力する際に、区間Ｌ１〜Ｌ５の平均移動速度がそれぞれ表示される。
【００６２】
さらに、区間Ｌ１〜Ｌ５を通しての平均移動速度を算出し、ティーチペンダント６に表示する。このようにすることで、区間Ｌ１〜Ｌ５の全体を行うのに必要な時間をより容易に確認することが可能となり、作業の円滑化を図ることができる。
【００６３】
あるいは、平均溶接効率Ｒｖが、溶接トーチ１４が各区間Ｌ１〜Ｌ５を通過するのにかかる時間であってもよい。この場合、区間Ｌ１〜Ｌ５全体を通過するのに必要な時間もあわせて表示するのが望ましい。
【００６４】
また、あるいは、平均溶接効率Ｒｖが、溶接開始から溶接終了までにかかる時間であってもよい。さらに、予め溶接を行う長さが決まっている場合には、その溶接を行う長さを溶接開始から溶接終了までにかかる時間で割って得られる平均移動速度を平均溶接効率Ｒｖとしても構わない。
【００６５】
なお、上記の実施形態においては、移動速度Ｖｒが変化する場合を示しているが、移動ピッチＭｐあるいはパルス出力時間ｔ１が変化する場合もある。そのような場合、移動ピッチＭｐおよびパルス出力時間ｔ１も、本発明における溶接ワイヤ１５の溶接母材Ｗに対する溶接方向における移動状態に反映される溶接条件値である。
【００６６】
さらに、移動速度Ｖｒ、移動ピッチＭｐ、および、パルス出力時間ｔ１のうち少なくとも１つが変化する複数区間がある場合、その区間ごとに平均溶接効率Ｒｖを表示するのが望ましい。また、さらに、それらの区間を通しての平均溶接効率も表示するのが望ましい。
【００６７】
本発明にかかるステッチパルス溶接制御装置およびステッチパルス溶接装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記では、溶接電流Ｉｗ１が交流のパルス電流である例を示したが、本発明はこれに限られず、溶接電流Ｉｗ１が直流パルスまたはパルスなしの直流であってもよい。もちろん、溶接電流Ｉｗ２についても同様のことがいえる。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ  ステッチパルス溶接装置
１  溶接ロボット
１１  ベース部材
１２  アーム
１２ａ  手首部
１３  モータ
１４  溶接トーチ
１５  溶接ワイヤ（消耗電極）
１６  ワイヤ送給装置
１６１  送給モータ
２    ステッチパルス溶接制御装置
３    溶接電源装置
３１  電流制御手段
３２  送給制御手段
４    ロボット制御手段
４１  駆動回路
４２  記憶回路
５    演算手段
５１  演算回路
６    ティーチペンダント
６１  入力部
６２  平均溶接効率表示部
Ｗ  溶接母材（母材）
Ｇ    シールドガス
Ｐ１  アーク開始点
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  パルス出力開始点
Ｓｃ  溶接痕
Ｙ    溶融池
Ｙ’  溶接痕
Ｄｒ  溶接進行方向
Ｄｃ  駆動信号
Ｅｐ  演算用パラメータ
Ｕｃ  入力信号
Ｗｓ  送給速度
Ｍｃ  動作制御信号
Ｆｃ  送給制御信号
ＶＲ  ロボット移動速度
Ｖｒ  移動速度
Ｍｐ  移動ピッチ
Ｉｗ，Ｉｗ１，Ｉｗ２  溶接電流
Ｉ１  電流値（第１の値）
Ｉ２  電流値（第２の値）
Ｒｖ  平均溶接効率
Ｖｗ  溶接電圧
Ｔ１  溶滴移行期間
Ｔ２  アーク継続期間
ｔ１  パルス出力時間
【図１】
2011125899.tif 000003
【図２】
2011125899.tif 000004
【図３】
2011125899.tif 000005
【図４】
2011125899.tif 000006
【図５】
2011125899.tif 000007
【図６】
2011125899.tif 000008
【図７】
2011125899.tif 000009
【図８】
2011125899.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月24日(2010.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
ロボット制御手段４は、マイクロコンピュータを有する駆動回路４１および駆動回路４１に接続された記憶回路４２を備えている。記憶回路４２には、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。図２に示すように、ロボット制御手段４は、溶接ロボット１、溶接電源装置３、演算手段５、および、ティーチペンダント６と通信可能である。駆動回路４１は、後述のロボット移動速度ＶＲを設定する。ロボット制御手段４は、上記作業プログラム、上記エンコーダからの座標情報、およびロボット移動速度ＶＲ等に基づいて、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｃを与える。この動作制御信号Ｍｃにより、各モータ１３は回転駆動し、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗの所定の溶接開始位置に移動させたり、溶接母材Ｗの面内方向に沿って移動させたりする。さらに、駆動回路４１は、溶接電源装置３に駆動信号Ｄｃを与える。また、ロボット制御手段４は、演算手段５に溶接ロボット１の移動に関する演算用パラメータＥｐを与える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
以上の溶接作業を行うと同時に、あるいは、以上の溶接作業を行う前に、平均溶接効率表示部６２に平均溶接効率Ｒｖが表示される。以下、演算回路５１による平均溶接効率Ｒｖの算出作業に関する説明を行う。
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月23日(2011.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供されるステッチパルス溶接制御装置は、消耗電極と母材との間に、溶接電流を絶対値の平均値が第１の値であるように流す第１の工程と、上記溶接電流を絶対値の平均値が上記第１の値より小さい第２の値であるように流す第２の工程と、を交互に繰り返す制御を行う電流制御手段と、上記電流制御手段が上記第１の工程の制御を行うときに、上記消耗電極を保持する溶接ロボットを停止させる制御を行い、上記電流制御手段が上記第２の工程の制御を行うときに上記溶接ロボットを移動させる制御を行う、ロボット制御手段と、上記ロボット制御手段に接続され、使用者の用に供する操作手段と、を備えたステッチパルス溶接制御装置であって、上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、上記溶接ロボットが一定距離を移動する間の平均溶接効率を導出する演算手段を備えており、上記平均溶接効率を表示可能であるとともに、上記平均溶接効率は、上記溶接ロボットが上記一定距離を移動する間における上記溶接ロボットの平均移動速度であることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
さらに、予め溶接を行う長さが決まっている場合には、その溶接を行う長さを溶接開始から溶接終了までにかかる時間で割って得られる平均移動速度を平均溶接効率Ｒｖとしても構わない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極と母材との間に、溶接電流を絶対値の平均値が第１の値であるように流す第１の工程と、上記溶接電流を絶対値の平均値が上記第１の値より小さい第２の値であるように流す第２の工程と、を交互に繰り返す制御を行う電流制御手段と、
上記電流制御手段が上記第１の工程の制御を行うときに、上記消耗電極を保持する溶接ロボットを停止させる制御を行い、上記電流制御手段が上記第２の工程の制御を行うときに上記溶接ロボットを移動させる制御を行う、ロボット制御手段と、
上記ロボット制御手段に接続され、使用者の用に供する操作手段と、
を備えたステッチパルス溶接制御装置であって、
上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、上記溶接ロボットが一定距離を移動する間の平均溶接効率を導出する演算手段を備えており、
上記平均溶接効率を表示可能であるとともに、
上記平均溶接効率は、上記溶接ロボットが上記一定距離を移動する間における上記溶接ロボットの平均移動速度であることを特徴とする、ステッチパルス溶接制御装置。
【請求項２】
上記平均溶接効率が、上記操作手段に表示される、請求項１に記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項３】
上記一定距離は、上記母材に対する溶接を始めてから完了するまでの間に上記溶接ロボットが移動する距離である、請求項１または２に記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項４】
上記一定距離は、上記消耗電極の上記母材に対する溶接方向における移動状態に反映される１または複数の溶接条件値が一定である間に上記溶接ロボットが移動する距離である、請求項１ないし３のいずれかに記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項５】
上記一定距離内には、上記消耗電極の上記母材に対する溶接方向における移動状態に反映される１または複数の溶接条件値のいずれかが異なる複数の区間が設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項６】
上記演算手段は、上記第１の工程における溶接効率と、上記第２の工程における溶接効率とを用い、上記溶接ロボットが上記複数の区間のそれぞれを移動する間の複数の区間平均溶接効率を導出し、
上記複数の区間平均溶接効率を表示可能である、請求項５に記載のステッチパルス溶接制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のステッチパルス溶接制御装置と、
上記ロボット制御手段によって制御される上記溶接ロボットと、
を備えている、ステッチパルス溶接装置。