(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ツールを移動させる自動機と、前記自動機の動作を制御する制御装置と、前記溶接ツールへ接続された溶接電源と、前記溶接ツールまたはその近傍へ溶着金属を送給する溶着金属送給部と、前記溶着金属送給部の動作を制御する溶着金属送給制御装置を備え、前記制御装置と前記溶着金属送給制御装置を接続し、制御装置から溶着金属送給にかかる制御信号を溶着金属送給制御装置へ出力する自動機用溶接機であって、前記溶接電源と前記溶着金属送給制御装置を接続し、前記溶接電源から溶着金属送給にかかる制御信号を前記溶着金属送給制御装置へ出力する自動機用溶接機。
【請求項２】
溶着金属送給制御装置を溶接電源の内部に配置した請求項１記載の自動機用溶接機。
【請求項３】
溶着金属送給にかかる制御信号として、溶着金属の送給速度に対応した信号が溶着金属送給制御装置へ出力される請求項１または２に記載の自動機用溶接機。
【請求項４】
制御装置の制御命令として、溶接電源制御命令と、溶着金属送給制御命令を有し、前記溶着金属送給制御命令は溶接電源制御命令とは独立して記録及び動作させる請求項１から３の何れかに記載の自動機用溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ツール、例えば溶接トーチを自動機、例えばロボットで移動制御し溶接を行う自動機用溶接機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロボット等自動機での溶接は、手で行なう溶接と基本的に同一の溶接電源の制御であった。ロボットの役割は、ワークに対する溶接トーチの相対位置を如何に正確に保持するかということであり、手作業に比べて速い速度でトーチを正確に動作させることである。溶接から見れば、繰り返し動作に対する正確さが重要である。そして、手作業に比べ、自動機での溶接が高速溶接可能なのは、高速になるほどワークとトーチの位置のばらつきに対する許容度が少なくなるので、人手による溶接中のトーチの把持と移動が難しくなるが、機械であれば実現が容易であることによる。
【０００３】
また、溶接中は溶接ワイヤ及びロウ材であるフィラーなどの溶着金属の送給量が、主として溶接電流で定められ、溶接開始時と終了時を除けば一定量を送ることが求められていた。
【０００４】
電極部の電圧はアーク電圧と電極抵抗で定まるので、電極に与えられる熱量は電流で制御される。発生した熱量で溶着金属を溶融させるのであるから、電流に対し溶着金属の送給量が定まる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発生した熱量が溶着金属の溶融に常に一定割合で使用されていれば問題ないが、溶接ヶ所にギャップがある場合、また板の厚さのアンバランス、大きな開先で開先位置によって熱の吸収が均一でない場合などや、または冶金的に熱を開先位置によって積極的に変化させたい場合などがあり、このような場合、発生させる熱量に対し溶着金属の送給量を変化させてより高品位の溶接を実現させることが望まれていたが、上述したように送給量の制御を行なっていなかった。
【０００６】
本発明は溶接中の溶接条件に溶着金属量を加え、これを溶接電流、溶接電圧と共に適正な値に制御できる自動機用溶接機を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の本発明は、溶接ツールを移動させる自動機と、前記自動機の動作を制御する制御装置と、前記溶接ツールへ接続された溶接電源と、前記溶接ツールまたはその近傍へ溶着金属を送給する溶着金属送給部と、前記溶着金属送給部の動作を制御する溶着金属送給制御装置を備え、前記制御装置と前記溶着金属送給制御装置を接続し、制御装置から溶着金属送給にかかる制御信号を溶着金属送給制御装置へ出力する自動機用溶接機であって、前記溶接電源と前記溶着金属送給制御装置を接続し、前記溶接電源から溶着金属送給にかかる制御信号を前記溶着金属送給制御装置へ出力する自動機用溶接機である。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、溶着金属送給制御装置を溶接電源の内部に配置した請求項１記載の自動機用溶接機である。
【００１０】
請求項３記載の本発明は、溶着金属送給にかかる制御信号として、溶着金属の送給速度に対応した信号が溶着金属送給制御装置へ出力される請求項１または２に記載の自動機用溶接機である。
【００１１】
請求項４記載の本発明は、制御装置の制御命令として、溶接電源制御命令と、溶着金属送給制御命令を有し、前記溶着金属送給制御命令は溶接電源制御命令とは独立して記録及び動作させる請求項１から３の何れかに記載の自動機用溶接機である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記構成により、溶接対象物である溶接ワークの形状や溶接ヶ所と溶接ツールの位置関係等これらの状況に対応して動作プログラムを入力されている制御装置から溶着金属送給制御装置に信号を出力するので、高品位な溶接を行うための溶着金属の送給が行える。
【００１３】
さらに、溶接電源からの溶接電流や溶接電圧の情報を加えた溶着金属の送給制御を行うことにより、より一層、溶接の品位を上げることができる。
【００１４】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態例について説明する。
【００１５】
なお、以下に述べる例では消耗電極式の自動機用溶接機について説明するが例えば非消耗電極式のもの等他の方式の溶接機に適用が可能である。
【００１６】
図１は溶着金属送給装置を示す。１１が送給部本体である。１２は溶着金属を保持する部分である。１３は溶着金属である溶接ワイヤーのスプールである。１４は溶接ワイヤーを送る送給モーターである。１６はスプールより供給される溶接ワイヤーである。１５は溶接ワイヤーを駆動する部分でモーター１４の回転力をワイヤーの送給動力に変換する。１７は溶接ワイヤーで図示されてない溶接トーチへ送られる。１８は電極に溶接電流と電圧を供給するトーチケーブルである。１９は送給モーターの駆動ケーブルである。モーター１４がサーボモーターの場合はエンコーダ信号線が駆動ケーブル１９に含まれる。
【００１７】
図２は参考例を示す。２１は図１で説明した溶着金属送給装置である。２２は溶着金属送給制御装置で、２３は溶接電源である。２６は溶接電源から与えられる送給モータ速度信号である。２８はロボットから電源に与えられる信号ケーブルである。
【００１８】
図３は本発明の実施例である。本例では自動機としてロボットを用いた例を説明する。３１は溶接電源、３２は溶着金属送給制御装置、３３はロボット制御装置である。ロボット制御装置３３より溶接電源３１に制御ケーブル３４が、溶着金属送給制御装置３２に制御ケーブル３５が接続される。溶接電源３１と溶着金属送給制御装置３２とを結ぶ制御ケーブル３６は溶接電源３１、ロボット制御装置３３、溶着金属送給制御装置３２の具体制御方式で必要である場合と不要である場合に分かれる。
【００１９】
ロボット制御装置３３が積極的に溶接電源３１を制御する場合は制御ケーブル３６は不要であるが、逐一、溶接電源３１を制御しない場合は制御ケーブル３６は必要である。即ち溶接電流に対応した送給モーター回転量は制御ケーブル３６で指示され、ロボット制御装置３３が制御ケーブル３５で微調整を行う。
【００２０】
非溶接中であれば、ロボット制御装置３３が直接制御ケーブル３５により溶着金属送給制御装置３２に送給モーター制御量を指示する。
【００２１】
送給モーターにサーボモーターを使用した場合は、回転量だけでなく回転角度を制御することが可能になる。回転角度を制御することで溶接ワイヤーの突き出し量及び引き込み量が分かる。
【００２２】
これによりワイヤーアース方による接触センサーの高精度化と高速化が図れる。即ちワイヤーを送り出し、ワークとの接触が検出されればワイヤーの送給を停止する。ロボットの腕が移動する従来の方式とワイヤーが動作する場合を比べると、明らかに慣性の大きさが異なるので、ワイヤーの移動量を用いる方が高速送りが可能であり、また停止時の停止誤差も小さい。
【００２３】
図４は溶接ロボットシステムへ用いた本発明の実施例である。４１はロボット本体、本実施例では溶接電源３１は溶着金属送給制御装置を内蔵している。４２は溶接トーチでロボットの手首に把持されている。４３はロボットケーブルでロボット本体とロボット制御装置を接続する。本例の要点は溶接電源３１に内蔵されているが、このことにより、ユニットの点数及びケーブル数が少なくなる
図５を用いて、次に制御の方法について述べる。この図にはロボット動作命令と溶接電源制御命令と溶着金属送給制御命令の代表例を示す。「ＭＯＶＥ  Ｐ１」は「ロボットが記憶している位置Ｐ１へ行け」という命令であり、「ＭＯＶＥＬ」はロボットが把持しているトーチ先端が直線で動作せよという命令である。ＭＳＰＤはトーチ先端の移動速度を指定する命令であり、ＷＡＩＴは指定の数値の間、トーチ先端の移動を待てという命令である。つまりロボット動作命令とは、ロボットに把持された溶接トーチ先端の運動を指示するものである。
【００２４】
ＡＭＰは溶接電流を指定された数値になるように指示する命令であり、ＶＯＬＴは電圧指示命令である。ＧＡＳはシールドガスのオン、オフを指示する命令で、ＡＲＣは溶接トーチに電流と電圧を加えるか除去するかを指示する命令である。つまり、溶接電源を動作させるための命令群である。
【００２５】
ＦＳＰＤは溶接ワイヤーの送り量を指示する命令であり、ＦＳＰＤＲは溶接ワイヤーの送り量を指定された数値の割合だけ変化させるものである。ＦＳＰＤはロボット制御装置が直接溶接電源をきめ細かく制御する場合に必要である。ＦＳＴＰは溶接ワイヤーの送給を停止する命令、ＦＳＴＲＴは溶接ワイヤーの送給を開始する命令である。ＦＷＶＲは送給量を間欠的に変化させる命令である。これにより溶接ビード外観に模様を付けることが出来る。「ＦＷＶＲ  ＋１０  １．５−１０  １．０」は「指示されている電流を１０％上げて１．５秒間維持し、次に１０％下げて１．０秒間維持しこれを繰り返す」という命令である。即ち送給モーターを制御する命令群である。ここでの要点は溶接電源制御命令と溶着金属送給制御命令が独立して使用可能ということである。この効果を図６で示す。
【００２６】
図６の命令を順に説明する。トーチ先端の速度を３０（ｍ／分）にて、位置Ｐ１に移動せよ。シールドガスを出せ。電流は３５０Ａで電圧は２５．０Ｖとせよ。トーチ先端移動速度は１．０ｍ／分とせよ。０．５秒待って溶接を開始せよ。Ｐ２の位置へトーチ先端を直線で移動せよ。溶接電流を３５０Ａとせよ。Ｐ３の位置へ移動せよ。ワイヤー送給量を１０％上げて１．５秒間維持して、ワイヤー送給量を１０％下げて１秒間維持する動作を繰り返せ。という命令である。明らかに分かるようにＦＷＶＲを有効にした区間だけ、溶接ビードにうろこ模様が残る。これは通常の溶接条件、即ち電流、電圧、速度と独立した動作である。
【００２７】
図６では溶着量を交互に変化させてうろこ模様を作る例を示したが、もちろん交互に変化させないことも可能である。溶接開先にギャップがあり、熱量は多くしたくないが、溶着金属量は少し増やしたいというような場合、入熱を変えずに送給量を変えることが可能になる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば溶着金属送給量を、従来の溶接条件とは独立に制御できる。
【００２９】
これにより溶接電極で発生し、溶接母材と溶着金属へ供給する入熱に対し、溶着金属量を独立に変化させることが可能になり、ワーク形状に対し高品質の溶接を提供できる。
【００３０】
また溶接ワイヤーの移動量を直接制御できるので、ロボットを動作させるより高速で高精度なワイヤーアース方接触検出センサーが構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶着金属送給装置の構成図
【図２】溶接電源と溶着金属送給装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態例における溶接電源と溶着金属送給装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態例におけるロボット溶接システムの構成図
【図５】図４におけるロボット溶接システムでの各種命令例を説明した図
【図６】図４におけるロボット溶接システムでの命令例を説明した図
【符号の説明】
１１    送給部本体
１４    送給モーター
１７    溶接ワイヤー
１８    トーチケーブル
１９    駆動ケーブル
２１    溶着金属送給装置
２２    溶着金属送給制御装置
２３    溶接電源
２４    溶接ワイヤー
２６    送給モーター速度信号
２８    信号ケーブル
３１    溶接電源
３２    溶着金属送給制御装置
３３    ロボット制御装置
３４    制御ケーブル
３５    制御ケーブル
３６    制御ケーブル
４１    ロボット
４２    溶接トーチ
４３    ロボットケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004045713.tif 000007