(57)【要約】  ロボットを用いて、高品質な溶接を実現するロボット溶接制御装置及び制御方法を提供する。  先端に溶接トーチ(2)を備えるロボット(1)と、ロボット(1)を制御するロボット制御装置(5)と、溶接トーチ(2)にワイヤを送給するワイヤ送給装置(3)と、ワイヤと母材の間に電力を供給する溶接電源(10)とを備え、溶接トーチ(2)を教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶接制御装置において、ワイヤと母材との接触を検知する接触検知部(16)と、ワイヤの送給方向を切替える送給方向切替部(12)と、ワイヤと母材との間にアークが発生したことを検知するアーク発生検知部(13)と、ワイヤと母材との間に印加する複数の形状の電力波形を制御する波形制御部(22)と、接触検知部(16)、送給方向切替部(12)、アーク発生検知部(13)、波形制御部(22)を統括して制御する溶接シーケンス部(20)とを備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に溶接トーチを備えるロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、前記溶接トーチにワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電力を供給する溶接電源とを備え、前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶接制御装置において、
前記ワイヤと前記母材との接触を検知する接触検知部と、
前記ワイヤの送給方向を切替える送給方向切替部と、
前記ワイヤと前記母材との間にアークが発生したことを検知するアーク発生検知部と、
前記ワイヤと前記母材との間に印加する複数の形状の電力波形を制御する波形制御部と、
前記接触検知部、前記送給方向切替部、前記アーク発生検知部、及び前記波形制御部を統括して制御する溶接シーケンス部とを備えることを特徴とするロボット溶接制御装置。
【請求項２】
前記複数の形状の電力波形には、パルス状の波形が含まれることを特徴とする請求項１記載のロボット溶接制御装置。
【請求項３】
前記複数の形状の電力波形を制御するための媒介変数は、前記ロボット制御装置から設定することを特徴とする請求項１記載のロボット溶接制御装置。
【請求項４】
先端に溶接トーチを備えるロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、前記溶接トーチにワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電力を供給する溶接電源とを用い、前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶接制御方法において、
電圧を印加した前記ワイヤを送給するステップと、
前記ワイヤが前記母材に接触したことを判定するステップと、
前記ワイヤを逆方向に送給するステップと、
前記ワイヤと前記母材との間にアークが発生したことを判定するステップと、
前記ワイヤを正方向に送給しながら第一波形にて前記ワイヤに電力を供給するステップと、
所定時間経過後、前記第一波形とは異なる第二波形にて電力を供給するステップとからなることを特徴とするロボット溶接制御方法。
【請求項５】
前記第一波形は、パルス状の波形であることを特徴とする請求項４記載のロボット溶接制御方法。
【請求項６】
前記第一波形及び前記第二波形を制御するための媒介変数は、前記ロボット制御装置から設定することを特徴とする請求項４記載のロボット溶接制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極を用いてロボットを動作させて溶接を行うロボット溶接制御装置及びロボット溶接制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接制御方法（例えば、特許文献１）に関して図７を示して説明する。時間ｔ０において、３ｍ／ｍｉｎ程度の比較的低い速度Ｓ０でワイヤ送給を開始すると同時に溶接電源を起動してワイヤに無負荷電圧Ｖ０を印加する。時間ｔ１でワイヤは母材と接触して通電を開始するが、このとき、ワイヤに短絡電流Ｉｓが流れたことを電流値検出器で検知すると、ワイヤ送給制御装置は時間ｔ１から３ｍｓ経過した時間ｔ２でプル送給装置のワイヤ送給モータ（図示せず）を逆転して速度ＳＢでワイヤを母材３から３ｍｍ程度引き戻す。この過程でワイヤの先端は通電しながら母材から離れ、ワイヤ２の先端から小さなスパークを発生してアークとなる。
アークが発生したことをワイヤ電圧Ｖｗの変化やワイヤ電流Ｉｗから検知して、時間ｔ３からはワイヤ送給速度を溶接時の速度Ｓｗにして定常溶接状態に入る。
【特許文献１】特開２００２−１６００５９号公報（第４頁左列第４０行〜第４頁右列第５行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、以上に述べた従来のロボット制御装置では、アーク発生後の定常状態の溶接に入った初期の段階で溶接が不安定になるという問題があった。【０００４】
本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、ロボットを用いて、高品質な溶接を実現するロボット溶接制御装置及び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】
【０００５】
本発明の請求項１記載のロボット溶接制御装置は、先端に溶接トーチを備えるロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、前記溶接トーチにワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電力を供給する溶接電源とを備え、前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶接制御装置において、前記ワイヤと前記母材との接触を検知する接触検知部と、前記ワイヤの送給方向を切替える送給方向切替部と、前記ワイヤと前記母材との間にアークが発生したことを検知するアーク発生検知部と、前記ワイヤと前記母材との間に印加する複数の形状の電力波形を制御する波形制御部と、前記接触検知部、前記送給方向切替部、前記アーク発生検知部、及び前記波形制御部を統括して制御する溶接シーケンス部とを備えることを特徴とする。【０００６】
本発明の請求項２記載の溶接制御装置は、前記複数の形状の電力波形には、パルス状の波形が含まれることを特徴とする。【０００７】
本発明の請求項３記載の溶接制御装置は、前記複数の形状の電力波形を制御するための媒介変数は、前記ロボット制御装置から設定することを特徴とする。【０００８】
本発明の請求項４記載のロボット溶接制御方法は、先端に溶接トーチを備えるロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、前記溶接トーチにワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤと母材との間に電力を供給する溶接電源とを用い、前記溶接トーチを予め教示された溶接線に基づいて移動させ、溶接を行うロボット溶接制御方法において、電圧を印加した前記ワイヤを送給するステップと、前記ワイヤが前記母材に接触したことを判定するステップと、前記ワイヤを逆方向に送給するステップと、前記ワイヤと前記母材との間にアークが発生したことを判定するステップと、前記ワイヤを正方向に送給しながら第一波形にて前記ワイヤに電力を供給するステップと、所定時間経過後、前記第一波形とは異なる第二波形にて電力を供給するステップとからなることを特徴とする。【０００９】
本発明の請求項５記載のロボット溶接制御方法は、前記第一波形は、パルス状の波形であることを特徴とする。【００１０】
本発明の請求項６記載のロボット溶接制御方法は、前記第一波形及び前記第二波形を制御するための媒介変数は、前記ロボット制御装置から設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、確実にアークを発生させ、その後アークを安定させることができるので、速やかに溶接本条件へ移行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のシステム構成図
【図２】本発明のフロー
【図３】第一波形の出力電圧波形
【図４】第一波形の出力電流波形
【図５】第二波形の出力電圧波形
【図６】第二波形の出力電流波形
【図７】従来技術の図
【符号の説明】
【００１３】
1  ロボット
2  トーチ
3  ワイヤ送給装置
5  ロボット制御装置
10  溶接電源
11  送給駆動部
12  送給方向切替部
13  アーク発生検知部
14  電流検知部
15  電圧検知部
16  接触検知部
20  溶接シーケンス部
21  電力供給部
22  波形制御部
30  ワイヤ格納部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明のシステム構成図を図１に示す。ロボット１は、６以上の自由度を持つ多関節ロボットであって、ロボット制御装置5により制御される。ロボット1のアーム上には、ワイヤ送給装置3が搭載されている。また、ロボット１の先端部には、トーチ2が取り付けられている。ワイヤ送給装置3は、ワイヤ格納部30に格納されているワイヤをトーチ2の先端まで送給する電動モータを備えている。
溶接電源10は、このワイヤ送給装置3の電動モータを制御する送給駆動部11を備える。溶接の電力は、溶接電源10内の電力供給部21から供給される。波形制御部22は電力供給部21が出力する溶接波形を制御する。
また、溶接電源10は溶接中の出力状態を検出する電流検知部14と電圧検知部15とを備える。アーク発生検知部13は、電流検知部14と電圧検知部15に基づいてアークが発生していることを検知する。【００１６】
続いて図２に基づき、溶接シーケンス部20の処理について詳細を示す。
ロボット1が、溶接開始点に移動する。その後、溶接電源10に対して、ロボット制御装置5から溶接条件、溶接開始指令が出力される。
溶接電源10では、ロボット制御装置5からの指令について、溶接シーケンス部20がポーリング処理を実行している。このポーリング周期はロボット制御装置5の制御周期よりも短い。
ポーリング処理により溶接シーケンス部20がロボット制御装置5からの溶接開始指令を認識すると、ワイヤ送給装置3の電動モータを正方向に回転させるよう送給駆動部11へ指令する。このとき、同時にワイヤと母材との間に所定の電圧を印加するよう電力供給部21へ指令する。【００１７】
接触検知部16は、ワイヤを正方向に送給制御している間、電圧検知部15により出力電圧を監視する。出力電圧が所定の値以下になった場合、ワイヤが母材と接触したと判断し、溶接シーケンス部20に接触を通知する。溶接シーケンス部20は、ワイヤの接触検知の通知を受信すると、送給方向切替部12に対して送給方向を切替えるように指令する。送給方向切替部12は、送給駆動部11に対し、ワイヤ送給を一旦停止してその後、逆方向にワイヤを送給するように指令する。このようにすることにより、ワイヤは、母材から離れる方向（逆方向）に戻される。【００１８】
ワイヤが母材から離れる方向に戻っている間、電流検知部14では、出力電流が検知されている。アーク発生検知部13では、電流検知部14からの出力電流を監視し、出力電流が所定値以上になった場合、アーク発生と判別する。アーク発生検知部13は、アークが発生したと判別すると溶接シーケンス部20に通知する。【００１９】
溶接シーケンス部20は、第一波形で溶接制御するように波形制御部22に指令する。指令を受けた波形制御部22は第一波形にて溶接を実行する。溶接シーケンス部20は、第一波形の溶接を所定時間実行すると、第二波形にて溶接を実行するように波形制御部22に指令する。【００２０】
第一波形及び第二波形について、図３〜図６に示す。
図３は第一波形の出力電圧の波形で、図４は第一波形の出力電流の波形である。
図５は第二波形の出力電圧の波形で、図５は第二波形の出力電流の波形である。
図を見て分かるように、第一波形は通常、パルスと呼ばれる波形であり、出力波形がパルス状の波形となるよう溶接制御を行う。また、第二波形は、短絡溶接の制御波形である。
アーク発生後、所定の時間溶接を安定させるために、第一波形がパルス波形となるよう制御する。パルス波形では、ワイヤが溶滴に移行する際、この溶滴の大きさを制御してスパッタの少ない溶接を行うことができる。
このように、アーク溶接開始から一定時間の間、溶接波形をパルス状に制御すれば、確実にアークを安定させて、良好なアークスタートを行うことができる。そして、確実にアークスタートを行うことで、速やかに溶接本条件に移行することができるものである。【００２１】
さらに、第一波形及び第二波形のパターンを番号にて認識すれば、ロボット制御装置5からパターン番号を指令することで、さまざまな溶接開始時の溶接波形を制御できる。
また、本実施例では、各波形の切替に関して経過時間にて管理したが、平均電流値、電圧値などの様々なパラメータで切替のタイミングを作成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、消耗電極を用いて溶接を行うロボット溶接制御装置及びロボット溶接制御方法に有用である。
【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】
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【図７】
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【国際調査報告】
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