JP5190023B2 - Welding setting device, welding robot system, and welding setting program - Google Patents
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Description
本発明は、溶接ロボットシステムにおいて鉄骨構造物の複数の溶接継手を複数の溶接ロボットにより同時に溶接する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for simultaneously welding a plurality of welded joints of a steel structure by a plurality of welding robots in a welding robot system.
従来、建築用の柱として使用される鉄骨構造物を組み立てる際に、仮溶接された柱が水平になるようにポジショナに保持され、この鉄骨構造物の複数の溶接継手(単に継手と表記する)を溶接ロボットにより自動溶接している。建築用の柱として使用される鉄骨構造物には、柱の直径が例えば300mm〜1m以上のものがある。また、柱の長さは一般に数m〜十数mである。 Conventionally, when assembling a steel structure used as a building column, the temporarily welded column is held by the positioner so that it is horizontal, and a plurality of welded joints of this steel structure (simply referred to as joints) Are automatically welded by a welding robot. Steel structures used as architectural pillars include pillars having a diameter of, for example, 300 mm to 1 m or more. Moreover, the length of the column is generally several meters to several tens of meters.
また、鉄骨構造物の溶接条件は、日本工業規格(JIS)や鉄骨工事技術指針により規定されている。継手の底辺の幅(ルートギャップ)は、例えば、数mm程度あり、柱の高さの調整しろとなっている。この溝になっているところを溶接金属で埋めることで、柱に強度を持たせることができる。また、例えば、継手を多層の溶接パス(単にパスと表記する)で溶接する場合には、前のパスが規定の温度以下に冷えてから上層のパスの溶接を行うことを何回も何回も繰り返し、規定の形状や溶着量となるように溶接金属を盛ることで溶接品質を維持している。そのため、1本の柱を自動溶接で仕上げるために例えば丸1日(例えば8時間)要する場合もある。このような作業を2台の溶接ロボットで行うことを想定し、鉄骨構造物に複数個の継手があって、それらを全部組み合わせて理論上の最大効果を発揮することが可能であれば、従来の半分の時間(例えば4時間)で全溶接を終了することができる。 In addition, welding conditions for steel structures are defined by Japanese Industrial Standards (JIS) and steel construction technical guidelines. The width (root gap) of the bottom of the joint is, for example, about several millimeters, and is an allowance for adjusting the height of the column. By filling the groove with weld metal, the pillar can be given strength. Also, for example, when a joint is welded in a multi-layer welding pass (simply referred to as a pass), the upper pass is welded many times after the previous pass has cooled below the specified temperature. Also, the welding quality is maintained by depositing the weld metal so that the prescribed shape and welding amount are obtained. Therefore, it may take, for example, a full day (for example, 8 hours) to finish one column by automatic welding. Assuming that such work is performed by two welding robots, if there are a plurality of joints in the steel structure and all of them can be combined to achieve the maximum theoretical effect, The entire welding can be completed in half the time (for example, 4 hours).
ところで、自動車等の他の技術分野では、1つのワークを複数のロボットで自動溶接することが長年行われている。しかし、柱等の鉄骨構造物の分野では、巨大であることや、多層盛溶接を行う必要があるといった理由から、2つの継手を2台の溶接ロボットで同時溶接するようになったのは、近年のことである。そして、最近でも、同時溶接による溶接時間の短縮を目指した技術が開発されてきている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, in other technical fields such as automobiles, automatic welding of one workpiece with a plurality of robots has been performed for many years. However, in the field of steel structures such as columns, because of the huge size and the need to perform multi-layer welding, the two joints were welded simultaneously by two welding robots. In recent years. In recent years, a technique aimed at shortening the welding time by simultaneous welding has been developed (for example, see Patent Document 1).
以下に、特許文献1に記載の自動溶接制御方法について説明する。
特許文献1に記載された自動溶接制御方法においては、鉄骨構造物の組み立てに使用される被溶接物(ワーク)としての角パイプの断面が略角型であって、溶接線として直線部と円弧部(コーナー部)とを含んでいる。そのため、直線部を溶接する際には、ワークを固定し、円弧部を溶接する際には、ワークを回転させている。これにより、円弧部でアークを切ることなく、1周分のパスを連続して溶接することができる。
Below, the automatic welding control method of
In the automatic welding control method described in
特許文献1に記載の自動溶接制御方法では、2つの継手を同時に溶接する際に、2つの継手間で、溶着金属断面積(溶着金属量)が異なるために、基点から次の基点まで溶接するときの溶接すべき体積が異なる場合には、基点から次の基点までの溶接時間が、2台の溶接ロボットについて同一になるように、溶接ワイヤの送り速度(ワイヤ送給速度)を調整している。具体的には、溶接長等から求めた溶接速度や、パス終了後の目標のど厚を用いて求めた必要な溶着金属量に相当するワイヤ供給速度を、予め求めたワイヤ送給速度に対する溶接電流の関係で規定される溶接電流の変動可能範囲内で調整している。そして、ワイヤ送給速度を調整しても、全パス終了時の全肉量を所望の範囲に制御することができないと判断される場合は、個別に溶接するパスを決めてそのパスについてはロボットを単独運転することにより、全パス終了時の全肉量を所望の範囲に制御している。つまり、各継手のルートギャップ(溝の幅)は、通常、異なっているが、この自動溶接制御方法では、2台のロボットにおいて、違った幅の継手を、最終的に所望の高さになるように盛り上げる調整を行っている。
In the automatic welding control method described in
これにより、この自動溶接制御方法では、ルートギャップが相違して溶接部の断面積(開先断面積)が異なるワークを、そのコーナー部を溶接するために回転させながら溶接する場合、溶接ロボットを2台同時に適用するので、溶接時間を従来よりも大幅に短縮することが可能である。 As a result, in this automatic welding control method, when welding workpieces having different root gaps and different cross-sectional areas (groove cross-sectional areas) of the welded portions while rotating to weld the corner portions, a welding robot is used. Since two units are applied at the same time, the welding time can be significantly reduced as compared with the conventional case.
柱として使用される鉄骨構造物は、径が均一のものばかりではなく、柱なので、下になる方が上になる方よりも太く厚い構造とするように設計される場合もある。したがって、鉄骨構造物の複数の溶接継手において、比較的厚い板の継手と、比較的薄い板の継手とが混在する場合がある。このように、継手によって、板厚が異なる場合には、多層盛のパスの積層数や積層パターンそのものが異なってしまう。 Since the steel structure used as a column is not only of a uniform diameter, but a column, it may be designed to have a thicker and thicker structure on the lower side than on the upper side. Therefore, in a plurality of welded joints of a steel structure, a relatively thick plate joint and a relatively thin plate joint may be mixed. As described above, when the plate thickness varies depending on the joint, the number of layers of the multi-layered path and the layer pattern itself are different.
従来の方法では、調整ができない場合、板厚が異なる2つの継手をそれぞれ単独運転で溶接することになる。例えば、6箇所の継手を2台の溶接ロボットで溶接する場合に理想的には3ペアできるはずが、2ペアしか組み合わせられないこともある。この場合、2台の溶接ロボットを用いていながら、全体としては、単独運転の半分の時間(2倍の速さ)で溶接を完了することはできない。つまり、溶接ロボットを2台同時に適用することによる溶接時間の短縮効果を充分には発揮できない。 In the conventional method, when the adjustment cannot be performed, two joints having different plate thicknesses are each welded independently. For example, when six joints are welded by two welding robots, ideally three pairs should be possible, but only two pairs may be combined. In this case, although two welding robots are used, as a whole, welding cannot be completed in half the time of single operation (double speed). That is, the effect of shortening the welding time by applying two welding robots simultaneously cannot be fully exhibited.
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、鉄骨構造物の複数の溶接継手を複数の溶接ロボットで同時に多層盛周溶接する溶接時間を短縮することができる技術を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a technique capable of shortening the welding time in which a plurality of welded joints of a steel structure are simultaneously welded in multiple layers by a plurality of welding robots. .
前記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の溶接設定装置は、溶接用のワークとしての鉄骨構造物を保持するポジショナと、前記保持された鉄骨構造物を溶接トーチによりアーク溶接する複数のアーク溶接ロボットと、前記複数のアーク溶接ロボットを用いて前記鉄骨構造物の複数の溶接継手を下層から順次同時に多層盛溶接するときの溶接パスを組み合わせる処理を溶溶接前に行う溶接設定装置とを有する溶接ロボットシステムにおける前記溶接設定装置であって、ワークの寸法、溶接継手の形状および溶接条件に応じて予め求められた多層盛溶接の溶接パスの複数の積層パターンを当該積層パターン中の溶接パス毎の溶着金属量と共に記憶する記憶手段と、設定対象とする溶接継手に対応して入力されたワーク寸法、溶接継手の形状および溶接条件に基づいて、前記記憶された複数の積層パターンの中から、前記設定対象とする溶接継手に応じた積層パターンを選択して決定する積層パターン決定手段と、同時に溶接する複数の溶接継手としてパス数の近いもの同士を予め定められた規則により選択する溶接継手選択手段と、前記選択された溶接継手それぞれの前記決定された積層パターンにおいて、下層側のパスから順次同時に溶接する溶接パスを組み合わせる溶接パス組合せ手段と、前記組み合わせたときにそれぞれの溶接パスで同時に溶着されるそれぞれの溶着金属量の差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判別する溶接量判別手段と、前記溶着金属量の差分が前記閾値を超える場合には、溶着金属量が多い方の溶接パスを非同時に単独で溶接する単独運転用溶接パスとして決定し、当該単独運転用溶接パスを除外した上で、同時に溶接する溶接パスの組み合わせを下層から順次決定する単独運転用パス決定手段と、前記決定された積層パターンの溶接パスを組み合わせた同時溶接パスの積層スケジュールおよび前記単独運転用溶接パスの積層スケジュールにしたがって、前記それぞれの溶接パスに対して入力された溶接条件に基づいて、ワイヤ送給速度に対応した電流値および継目形成位置を算出し、これら算出値を含む前記それぞれの溶接パスの積層スケジュールの溶接条件を決定する溶接条件決定手段と、前記決定したパススケジュールに応じて前記複数のアーク溶接ロボットのロボット動作プログラムを作成し、前記アーク溶接ロボットに設定する動作プログラム作成手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a welding setting device according to
かかる構成によれば、溶接設定装置は、積層パターン決定手段によって、設定対象とする溶接継手に対応して入力されたワーク寸法、溶接継手の形状および溶接条件に応じた積層パターンを選択して決定する。ここで、積層パターンは、予めデータベース化されており、1層多パスの振り分けパスに対しても容易に対応できる。積層パターンは、溶接パスの積層数や、振り分け状態を規定するものである。この積層パターンとして、周溶接で溶接継手に溶着される溶着金属量である溶着金属体積に相当する断面積を溶接パス毎に表すことが可能である。 According to this configuration, the welding setting device selects and determines the lamination pattern according to the workpiece dimensions, the shape of the welded joint, and the welding conditions input corresponding to the welding joint to be set by the lamination pattern determination means. To do. Here, the lamination pattern is stored in a database in advance, and can easily cope with a one-layer multi-pass distribution path. A lamination pattern prescribes | regulates the number of lamination | stacking of a welding pass, and a distribution state. As this lamination pattern, the cross-sectional area corresponding to the weld metal volume, which is the amount of weld metal deposited on the welded joint by circumferential welding, can be expressed for each welding pass.
そして、溶接設定装置は、溶接継手選択手段によって、同時溶接パスで組み合わせる溶接継手を選択し、選択した溶接継手に対して決定されている積層パターンにおいて、溶接パス組合せ手段によって、下層から溶接パスを順次組み合わせ、溶接量判別手段によって、組み合わせた溶接パスの溶着金属量を比較する。ここで、周溶接時には、ポジショナに保持された鉄骨構造物は、ポジショナの回転機により回転する。また、周溶接時には、異なる溶接継手の区間に対応した複数の溶接ロボットの移動時間を同期させ、かつ、溶接材料を単位時間当たり送り込む量に相当する電流を上げ下げして、1回の溶接パスに必要な金属量を溶着させる。したがって、規定された溶接品質を維持するために、溶接時の被溶接物(ワーク)への入熱量は自ずと定められる。例えば、この入熱量を、同時溶接か単独運転かの判断基準としての予め定められた閾値とすることができる。 Then, the welding setting device selects the welded joint to be combined in the simultaneous welding pass by the welded joint selecting means, and in the stacking pattern determined for the selected welded joint, the weld path is combined from the lower layer by the weld path combining means. The welding metal amount of the combined welding pass is compared by the sequential combination and welding amount discrimination means. Here, at the time of circumferential welding, the steel frame structure held by the positioner is rotated by a rotating machine of the positioner. Also, during circumferential welding, the movement times of multiple welding robots corresponding to different weld joint sections are synchronized, and the current corresponding to the amount of welding material fed per unit time is raised or lowered to make a single welding pass. Weld the required amount of metal. Therefore, in order to maintain the prescribed welding quality, the amount of heat input to the workpiece (workpiece) during welding is naturally determined. For example, the amount of heat input can be set as a predetermined threshold value as a criterion for determining whether simultaneous welding or single operation is performed.
そして、溶接設定装置は、単独運転用パス決定手段によって、単独運転用溶接パスとして決定したときに、当該単独運転用溶接パスを組み合わせから除外した上で、同時に溶接する溶接パスの組み合わせを下層から順次決定する。例えば、1層1パスと、1層を2以上のパスに振り分けた1層多パスの中のパスとの組み合わせを想定した場合には、1層1パス(一方)が単独運転、他方は運転休止した後に、1層1パス(一方)の上層の次のパスと、他方の1層下のパスとを組み合わせる同時溶接が可能である。つまり、板厚が異なる場合であっても、単独運転の回数を従来の制御方法と比べて低減できる。
Then, when the welding setting device is determined as a single operation welding path by the single operation path determination means, the welding operation apparatus excludes the single operation welding path from the combination, and then simultaneously combines the welding path combinations to be welded from the lower layer. Determine sequentially. For example, assuming a combination of 1
そして、溶接設定装置は、単独運転用溶接パスを決定したとしても、溶接条件決定手段によって、同時溶接パスを含むそれぞれの溶接パスの積層スケジュールにしたがって、それぞれの入力溶接条件に基づいて、ワイヤ送給速度に対応した電流値および継目形成位置を算出する。そして、溶接条件決定手段は、これら算出値を含むそれぞれの溶接パスの積層スケジュールの溶接条件を決定する。ここで決定された溶接条件は、複数のアーク溶接ロボットの溶接トーチの移動制御を含めて決定されている。そして、溶接設定装置は、動作プログラム作成手段によって、パススケジュールに応じたロボット動作プログラムを作成してアーク溶接ロボットに設定する。 Then, even if the welding setting device determines the welding path for single operation, the welding condition determination means performs the wire feeding based on each input welding condition according to the lamination schedule of each welding path including the simultaneous welding path. A current value and a seam forming position corresponding to the feeding speed are calculated. And a welding condition determination means determines the welding conditions of the lamination schedule of each welding pass containing these calculated values. The welding conditions determined here are determined including movement control of the welding torches of a plurality of arc welding robots. Then, the welding setting device creates a robot operation program corresponding to the pass schedule by the operation program creation means and sets it to the arc welding robot.
また、請求項2に記載の装置は、請求項1に記載の溶接設定装置であって、前記溶接用のワークとしての鉄骨構造物は、柱部分の断面形状が円形であり、前記溶接条件決定手段が、前記単独運転用溶接パスを除外した溶接パスの組み合わせにおいて当該溶接パスの継目位置がずれる場合には、当該溶接パスが組み合わされるそれぞれの溶接継手において、当該溶接パスの同時溶接を開始するときに、前記ポジショナの回転を開始する角度を示す開始角度に対応した位置で前記複数のアーク溶接ロボットがアークを形成できるように前記それぞれの溶接トーチを移動させ、かつ、当該溶接パスの同時溶接を終了するときに、前記ポジショナの回転を停止する角度を示す停止角度に対応した位置に同時溶接パスの継目を形成できるように前記複数のアーク溶接ロボットのそれぞれの溶接トーチを移動させる制御を含む溶接条件を決定することとした。
Moreover, the apparatus of
かかる構成によれば、溶接設定装置は、断面円形のワークの複数の溶接継手を周溶接する際に、それぞれの溶接継手の完了した溶接パス数が異なるために、溶接パスの継目位置がずれたとしても、そのワークを保持するポジショナの回転角がそれぞれの溶接継手において共通であることを前提とする位置で溶接を開始する。したがって、今回の同時溶接パスにおいて前回の継目位置のずれを矯正し、前回のずれを次回以降の上層へ持ち越すことはない。 According to such a configuration, when the welding setting device circumferentially welds a plurality of weld joints of a workpiece having a circular cross section, since the number of weld passes completed for each weld joint is different, the joint positions of the weld paths are shifted. However, welding is started at a position that assumes that the rotation angle of the positioner that holds the workpiece is common to the weld joints. Therefore, the previous shift of the joint position is corrected in the current simultaneous welding pass, and the previous shift is not carried over to the upper layer after the next time.
また、前記目的を達成するために、本発明の請求項3に記載のロボット溶接システムは、請求項1または請求項2に記載の溶接設定装置と、溶接用のワークとしての鉄骨構造物を保持するポジショナと、前記保持された鉄骨構造物の複数の溶接継手を溶接トーチにより同時に多層盛溶接する複数のアーク溶接ロボットを有し、さらに、溶接ワイヤを前記溶接トーチに送り出すワイヤ送給装置と、前記ワイヤ送給装置を駆動すると共に、前記ワイヤ送給装置から前記溶接トーチに送り出された溶接ワイヤに溶接電流を供給する溶接電源装置と、前記アーク溶接ロボットの溶接トーチの移動を制御すると共に前記溶接電源装置を介してワイヤ送給速度を制御するロボット制御装置とを、前記アーク溶接ロボット毎に備え、前記溶接設定装置が、前記複数のアーク溶接ロボット毎に作成したロボット動作プログラムを、それぞれの前記ロボット制御装置を介してアーク溶接ロボットに設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a robot welding system according to a third aspect of the present invention holds the welding setting device according to the first or second aspect and a steel structure as a work for welding. A positioner, a plurality of arc welding robots that simultaneously weld a plurality of welded joints of the held steel structure with a welding torch, and a wire feeding device that sends a welding wire to the welding torch; Driving the wire feeding device, controlling a movement of the welding torch of the arc welding robot, and a welding power source device for supplying a welding current to the welding wire fed from the wire feeding device to the welding torch A robot control device for controlling the wire feed speed via a welding power supply device for each arc welding robot, and the welding setting device A plurality of arc welding robot robot operation programs created for each, through each of the robot controller and sets the arc welding robot.
かかる構成によれば、ロボット溶接システムは、溶接設定装置がそれぞれのロボット制御装置を介してアーク溶接ロボットに設定したロボット動作プログラムにより、複数のアーク溶接ロボットが、ポジショナに保持された鉄骨構造物の複数の溶接継手を溶接トーチにより同時に多層盛溶接する。この本溶接の前に予め同時溶接パスが組み合わされているので、それぞれの溶接継手で板厚が異なる場合であっても、溶接時間を短縮することが可能である。 According to such a configuration, the robot welding system uses a robot operation program set by the welding setting device to the arc welding robot via each robot control device, so that a plurality of arc welding robots A plurality of welded joints are simultaneously welded together by a welding torch. Since the simultaneous welding passes are combined in advance before the main welding, it is possible to shorten the welding time even when the thicknesses of the respective welded joints are different.
また、本発明の請求項4に記載の溶接設定プログラムは、溶接用のワークとしての鉄骨構造物を保持するポジショナと、前記保持された鉄骨構造物を溶接トーチによりアーク溶接する複数のアーク溶接ロボットとを有する溶接ロボットシステムにおいて、前記複数のアーク溶接ロボットを用いて前記鉄骨構造物の複数の溶接継手を下層から順次同時に多層盛溶接するときの溶接パスを組み合わせる処理を溶接前に行うために、ワークの寸法、溶接継手の形状および溶接条件に応じて予め求められた多層盛溶接の溶接パスの複数の積層パターンを当該積層パターン中の溶接パス毎の溶着金属量と共に記憶手段に記憶したコンピュータを、設定対象とする溶接継手に対応して入力されたワーク寸法、溶接継手の形状および溶接条件に基づいて、前記記憶された複数の積層パターンの中から、前記設定対象とする溶接継手に応じた積層パターンを選択して決定する積層パターン決定手段、
同時に溶接する複数の溶接継手としてパス数の近いもの同士を予め定められた規則により選択する溶接継手選択手段、前記選択された溶接継手それぞれの前記決定された積層パターンにおいて、下層側のパスから順次同時に溶接する溶接パスを組み合わせる溶接パス組合せ手段、前記組み合わせたときにそれぞれの溶接パスで同時に溶着されるそれぞれの溶着金属量の差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判別する溶接量判別手段、前記溶着金属量の差分が前記閾値を超える場合には、溶着金属量が多い方の溶接パスを非同時に単独で溶接する単独運転用溶接パスとして決定し、当該単独運転用溶接パスを除外した上で、同時に溶接する溶接パスの組み合わせを下層から順次決定する単独運転用パス決定手段、として機能させることを特徴とする。かかる構成によれば、このプログラムをインストールされたコンピュータは、このプログラムに基づいた各機能を実現することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a welding setting program comprising: a positioner that holds a steel structure as a work for welding; and a plurality of arc welding robots that arc-weld the held steel structure with a welding torch. In order to perform a process of combining welding passes when welding a plurality of welded joints of the steel structure using the plurality of arc welding robots simultaneously from the lower layer in a multi-layer welding before welding, A computer which stores a plurality of lamination patterns of multi-pass welding paths determined in advance according to workpiece dimensions, weld joint shapes and welding conditions together with the amount of deposited metal for each welding path in the lamination patterns in storage means. , Based on the workpiece dimensions, weld joint shape and welding conditions entered corresponding to the weld joint to be set From the stored plurality of stacked pattern, stacked pattern determining means selects and determines the laminate pattern corresponding to the weld joint and the setting object,
Weld joint selection means for selecting a plurality of weld joints to be welded at the same time according to a predetermined rule as a plurality of weld joints to be welded at the same time, in the determined lamination pattern of each of the selected weld joints, sequentially from the lower-layer side pass Welding path combination means for combining welding paths to be welded at the same time, welding amount determination for determining whether or not the difference in the amount of each deposited metal simultaneously welded in each welding pass exceeds a predetermined threshold Means, if the difference in the amount of deposited metal exceeds the threshold, determine the welding pass with the larger amount of deposited metal as a single operation welding pass for non-simultaneous welding, excluding the single operation welding pass In addition, it is possible to function as a single operation path determination means that sequentially determines a combination of welding paths to be welded simultaneously from the lower layer. And butterflies. According to this configuration, a computer in which this program is installed can realize each function based on this program.
本発明によれば、溶接設定装置は、複数の溶接ロボットで同時に多層盛周溶接する鉄骨構造物の複数の溶接継手について、溶接パスで同時に溶着されるそれぞれの溶着金属量の差分に基づいて決定される単独運転用溶接パスを除いた上で同時溶接パスを下層から順次組み合わせる処理を行うことができる。そのため、ロボット溶接システムにおいて、溶接設定装置により組み合わせた同時溶接パスについて決定された溶接条件を実行するための動作プログラムを、それぞれの溶接ロボットに予め設定しておくことで、これら複数の溶接ロボットで同時に多層盛周溶接する溶接時間を短縮することができる。 According to the present invention, the welding setting device determines a plurality of welded joints of a steel structure to be welded simultaneously by a plurality of welding robots using a plurality of welding robots based on the difference in the amount of each deposited metal that is simultaneously welded in a welding pass. It is possible to perform a process of sequentially combining simultaneous welding passes from the lower layer after removing the independent operation welding pass. Therefore, in the robot welding system, an operation program for executing the welding conditions determined for the simultaneous welding paths combined by the welding setting device is set in advance in each welding robot, so that the plurality of welding robots At the same time, the welding time for multilayer circumferential welding can be shortened.
以下、図面を参照して本発明の溶接設定装置およびロボット溶接システムを実施するための形態(以下「実施形態」という)について説明する。 Hereinafter, a mode for carrying out a welding setting device and a robot welding system of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の溶接ロボットシステムの構成を模式的に示すブロック図である。また、ワークを溶接中の溶接ロボットシステムの外観の一例を図3に示す。また、角パイプおよび丸パイプが接合された建築鉄骨構造物の一例を図4および図13にそれぞれ示す。第1実施形態にて角パイプおよび丸パイプを対象とし、第2実施形態にて丸パイプを対象とする。 FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the welding robot system of the present invention. Moreover, an example of the external appearance of the welding robot system which is welding a workpiece | work is shown in FIG. Moreover, an example of the building steel structure to which the square pipe and the round pipe were joined is shown in FIG. 4 and FIG. 13, respectively. In the first embodiment, square pipes and round pipes are targeted, and in the second embodiment, round pipes are targeted.
(第1実施形態)
本発明の実施形態に係る溶接ロボットシステム1は、図1に示すように、ロボット制御装置2と、溶接電源装置3と、ワイヤ送給装置4と、溶接ロボット5と、ポジショナ6と、同時多層盛溶接設定装置10とを備えている。溶接ロボットシステム1において、同時多層盛溶接設定のほか、この同時多層盛溶接設定の前処理、溶接前の前処理、および溶接処理を実行するための各装置間の制御の詳細を示す制御ブロックの構成例を図12に示す。以下では、まず、図1を参照して溶接ロボットシステム1の概要および同時多層盛溶接設定装置の構成の概要を説明し、図12の詳細な説明については後記する。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, a
[溶接ロボットシステムの概要]
この溶接ロボットシステム1では、図1に示すように、溶接ロボット5毎に、ワイヤ送給装置4と、溶接電源装置3と、ロボット制御装置2とを備える。また、図1において、2台の溶接ロボット5がそれぞれのロボット制御装置2により制御され、同時多層盛溶接設定装置10が2台のロボット制御装置2に対してロボットの動作プログラムを設定することとした。
[Outline of welding robot system]
In this
ロボット制御装置2は、溶接ロボット5の溶接トーチ8の移動を制御すると共に溶接電源装置3を介してワイヤ送給速度を制御するものである。ロボット制御装置2は、溶接ロボット本体7と、溶接ロボット本体7のアームに設けた溶接トーチ8と、溶接電源装置3とを制御する。一方のロボット制御装置2には、ポジショナ6が接続されている。また、2つのロボット制御装置2は、各溶接ロボット本体7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。このロボット制御装置2の詳細は後記する。
The
溶接電源装置3は、溶接ワイヤ(以下、単にワイヤと表記する)を送り出すローラ等からなるワイヤ送給装置4を駆動する。溶接電源装置3は、ワイヤ送給装置4から溶接トーチ8に送り出された溶接ワイヤに溶接電流を供給すると共に、ワークへ溶接電力を供給する。この溶接電源装置3の詳細は後記する。
The welding
溶接ロボット(アーク溶接ロボット)5は、ポジショナ6に保持された建築鉄骨構造物100を溶接トーチ8によりアーク溶接するものである。溶接ロボット5は、例えば、6軸構成の多関節型のアーク溶接ロボットであり、アーム等の溶接ロボット本体7と、アームに取り付けられた溶接トーチ8とを備えている。
A welding robot (arc welding robot) 5 arc welds a
溶接ロボット本体7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いて溶接トーチ8先端を再生する再生動作とを行う。溶接トーチ8には、ワイヤ送給装置4によりワイヤが送給され、このワイヤは溶接トーチ8からワーク(被溶接材)の溶接部に向けて供給される。この送り出されたワイヤとワークとの間にアークが形成されることで溶接が行われる。
The
ポジショナ6は、溶接用のワークの姿勢を制御するものであり、回転可能に構成され、ワークとして、例えば、図4に示す角パイプが接合された建築鉄骨構造物100や、図13に示す丸パイプが接合された建築鉄骨構造物200を保持する。このポジショナ6の詳細は後記する。
The
[同時多層盛溶接設定装置の構成]
同時多層盛溶接設定装置(溶接設定装置)10は、複数の溶接ロボット5を用いて建築鉄骨構造物100の複数の溶接継手を下層から順次同時に多層盛溶接するときの溶接パスを組み合わせる処理を溶接前に行うものである。
[Configuration of simultaneous multi-layer welding setting equipment]
The simultaneous multi-layer welding setting device (welding setting device) 10 uses a plurality of
同時多層盛溶接設定装置10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、入出力インタフェース等を備えている。この同時多層盛溶接設定装置10は、図1に示すように、入出力部11と、記憶部12と、演算部13とを備えている。
The simultaneous multi-layer
入出力部11は、ロボット制御装置2との間の入出力インタフェースである。
記憶部(記憶手段)12は、ROM、RAM、HDDとを備え、一次記憶部14に、ユーザによって予め入力されたデータとして、ワーク寸法データ15と、入力溶接条件データ16と、継手形状データ17と、寸法・位置補正データ18とを記憶している。ワーク寸法データ15は、例えば、図7に例示する寸法を示す。
継手形状データ17は、開先の形状や、開先の角度等の溶接継手の形状を示す。
入力溶接条件データ16は、例えば、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ8の突き出し長さ等の溶接条件を示す。
寸法・位置補正データ18は、ロボット制御装置2および溶接ロボット5による公知のセンシング動作機能によって取得されたセンシング結果であって、ユーザによって入力されたデータを補正したデータや、入力データよりも詳細な寸法・位置データを示す。この寸法・位置補正データ18は、ロボット制御装置2から事前に取得しておく。
The input /
The storage unit (storage unit) 12 includes a ROM, a RAM, and an HDD, and workpiece dimension data 15, input
The
The input
The dimension /
また、記憶部12は、ワークの寸法、溶接条件、溶接継手の形状に応じて予め求められた多層盛溶接の溶接パスの複数の積層パターンを当該積層パターン中の溶接パス毎の溶着金属量と共に格納した積層パターンデータベース19を記憶している。積層パターンと、そのパス毎の溶着金属量の一例を図9および図10に示す。なお、図9および図10に示す例の説明は後記する。
In addition, the
演算部13は、図1に示すように、同時溶接パス組み合わせ決定部21と、溶接諸条件決定部22と、動作プログラム作成部23とを備えている。同時溶接パス組み合わせ決定部21は、図2に示すように、積層パターン決定部24と、溶接継手選択部25と、溶接パス組合せ部26と、溶接量判定部27と、単独運転用パス決定部28とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
積層パターン決定部(積層パターン決定手段)24は、設定対象とする溶接継手に対応して入力されたワーク寸法データ15、継手形状データ17および入力溶接条件データ16に基づいて、記憶部12に記憶された積層パターンデータベース19の中から、設定対象とする溶接継手に応じた積層パターンを選択して決定するものである。本実施形態では、積層パターンデータベース19が、ワークの寸法、溶接条件、溶接継手の形状に応じて予め求められた積層パターンを格納しているので、積層パターン決定部24は、前記した入力データ15,16,17を補正した寸法・位置補正データ18に対応した積層パターンを積層パターンデータベース19の中から容易に選択できる。
The lamination pattern determination unit (lamination pattern determination means) 24 stores in the
溶接継手選択部(溶接継手選択手段)25は、同時に溶接する複数の溶接継手としてパス数の近いもの同士を予め定められた規則により選択するものである。選択方法は、任意である。例えば、図4(b)に示す建築鉄骨構造物は、コラム101とコラムコア103との継手が6箇所ある。2台の溶接ロボット5を利用するとき、2箇所の継手を3ペア組めばよいので、左側3つのパス数が「8」、右側3つのパス数が「9」であれば、左側から順に選択する。あるいは、開先の形状が同じものをペアにするために、左から1番目と3番目の継手のペアと、右から1番目と3番目の継手のペアと、左から2番目と右から2番目の継手のペアと、を順に選択するようにしてもよい。
The welded joint selection unit (welded joint selection means) 25 selects a plurality of welded joints that are welded at the same time and that have a close number of passes according to a predetermined rule. The selection method is arbitrary. For example, the architectural steel structure shown in FIG. 4B has six joints between the
溶接パス組合せ部(溶接パス組合せ手段)26は、溶接継手選択部25で選択された溶接継手それぞれの決定された積層パターンにおいて、下層側のパスから順次同時に溶接する溶接パスを組み合わせるものである。この溶接パス組合せ部26は、選択された溶接継手それぞれにおいて、積層パターン決定部24で決定された積層パターン、および当該積層パターン中の溶接パス毎の溶着金属量を入力として受け付ける。そして、溶接パス組合せ部26は、受け付けたそれぞれの積層パターンにおいて、下層側のパスから順次同時に溶接する溶接パスを組み合わせる。
The weld path combination unit (weld path combination means) 26 combines the weld paths that are sequentially welded from the lower layer side in the determined lamination pattern of each weld joint selected by the weld
溶接量判定部(溶接量判別手段)27は、溶接パスを組み合わせたときに、それぞれの溶接パスで同時に溶着されるそれぞれの溶着金属量の差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判別するものである。この閾値は、例えば、適切な溶接品質が確保できるような溶接電流の範囲、同様に溶接電圧の範囲、または溶接速度の範囲、あるいは、それらすべての条件等で定めることができる。また、この閾値は、例えば、溶接時の被溶接物への入熱量に基づいて定めることもできる。このうち、溶接時の被溶接物への入熱量(J/cm)は、電流(A)×電圧(V)×60/溶接速度(cm/min)として求められる。以下では、一例として、閾値を入熱量に基づいて定めたものとして説明する。溶接時の被溶接物への入熱量は、溶接パス毎の溶着金属量に対応している。同時溶接では、溶接ロボット5がそれぞれの継手において、同期して同時にそれぞれのパスを溶接する。また、溶接時間が同一になるように、かつ、規定された溶接品質を維持するために、溶接材料を単位時間当たり送り込む量に相当する電流を上げ下げして、1回の溶接パスに溶着させる必要な金属量は、前記した入熱量に応じて自ずと定められる。この必要な金属量は、溶着金属体積で表すことができる。本実施形態では、溶着金属量の差分の閾値を、断面視で溶着金属体積に相当する溶着断面積の差に基づいて定めた。その具体例については後記する。
A welding amount determination unit (welding amount determination means) 27 determines whether or not the difference in the amount of each deposited metal that is simultaneously welded in each welding pass exceeds a predetermined threshold when the welding passes are combined. To do. This threshold value can be determined by, for example, a welding current range that can ensure appropriate welding quality, a welding voltage range, a welding speed range, or all of these conditions. Moreover, this threshold value can also be determined based on the amount of heat input to the workpieces during welding, for example. Of these, the amount of heat input (J / cm) to the work piece during welding is obtained as current (A) × voltage (V) × 60 / welding speed (cm / min). Below, as an example, it demonstrates as what defined the threshold value based on the heat gain. The amount of heat input to the workpiece during welding corresponds to the amount of deposited metal for each welding pass. In the simultaneous welding, the
単独運転用パス決定部(単独運転用パス決定手段)28は、溶着金属量の差分が閾値を超える場合には、溶着金属量が多い方の溶接パスを非同時に単独で溶接する単独運転用溶接パスとして決定し、当該単独運転用溶接パスを除外した上で、同時に溶接する溶接パスの組み合わせを下層から順次決定するものである。本実施形態では、単独運転用パス決定部28は、溶着断面積の差が所定の割合を超える場合に、単独運転用溶接パスを決定することとした。その具体例については後記する。
Independent operation path determination unit (independent operation path determination means) 28, when the difference in the amount of deposited metal exceeds a threshold value, independently operating welding for non-simultaneously welding the welding path with the larger amount of deposited metal. The path is determined as a pass, the welding pass for independent operation is excluded, and a combination of welding paths to be welded simultaneously is sequentially determined from the lower layer. In the present embodiment, the islanding
なお、同時溶接パス組み合わせ決定部21は、積層パターンデータベース19を記憶した一般的なコンピュータを、前記した積層パターン決定部24、溶接継手選択部25、溶接パス組合せ部26、溶接量判定部27および単独運転用パス決定部28として機能させる溶接設定プログラムにより動作させることで実現することもできる。この溶接設定プログラムは、通信回線を介して提供することも可能であるし、CD−ROMやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
The simultaneous welding pass
図1に戻って、同時多層盛溶接設定装置10の演算部13の説明を続ける。
溶接諸条件決定部(溶接条件決定手段)22は、同時溶接パス組み合わせ決定部21で決定された同時溶接パスの積層スケジュール、および、単独運転用溶接パスの積層スケジュールにしたがって、それぞれの溶接パスに対して入力された溶接条件に基づいて、ワイヤ送給速度に対応した電流値および継目形成位置を算出する。この溶接諸条件決定部22は、算出したワイヤ送給速度に対応した電流値および継目形成位置を含むそれぞれの溶接パスの積層スケジュールの溶接条件を決定する。この決定された溶接パスの積層スケジュールをパススケジュールと呼ぶ。本実施形態では、入力溶接条件データ16は、例えば、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ8の突き出し長さ等であるものとしたが、この溶接諸条件決定部22は、溶接パス毎のこれらパラメータと共に、ワイヤ送給速度に対応した電流値も溶接条件に含む。また、溶接諸条件決定部22は、図14(a)に示すアークON位置、本溶接開始位置、継目形成位置(クレータ形成位置、継目処理の開始位置)等の移動制御も溶接条件に含む。そのため、入力溶接条件と区別して、これらを溶接諸条件という。
Returning to FIG. 1, the description of the
The welding conditions determining unit (welding condition determining means) 22 applies each welding pass according to the lamination schedule of the simultaneous welding pass determined by the simultaneous welding path
動作プログラム作成部(動作プログラム作成手段)23は、溶接諸条件決定部22で決定したパススケジュールに応じて複数の溶接ロボット5のロボット動作プログラムを作成し、溶接ロボット5に設定する。本実施形態では、動作プログラム作成部23は、複数の溶接ロボット5毎に作成したロボット動作プログラムを、それぞれのロボット制御装置2を介して溶接ロボット5に設定する。つまり、動作プログラム作成部23は、ロボット動作プログラムをロボット制御装置2に出力する。この動作プログラム作成部23は、溶接ロボット5が本溶接処理を行う前に、溶接対象とする継手の各パスのそれぞれの溶接に必要な手順を教示するプログラムを作成する。教示プログラムは、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ8の突き出し長さ、ワイヤ送給速度に対応した電流値等の情報や、図14(a)に示すアークON位置、本溶接開始位置、クレータ形成位置、継目処理の開始位置等の情報を含む。
The operation program creation unit (operation program creation means) 23 creates a robot operation program for the plurality of
ここで、溶接諸条件決定部22と、動作プログラム作成部23との補足を説明する。これら溶接諸条件決定部22と動作プログラム作成部23は、特許文献1に記載の自動溶接制御方法と同様に、以下の(1)〜(6)の制御を行うことを前提としている。
(1)ワークの円弧部でポジショナ6を回転してアークを切らずに1周溶接する。
(2)同時溶接する継手の相対する「基点(溶接するときの基準点)間で溶接すべき体積」が異なる場合に、溶接時間が同一になるように“溶接ワイヤの送り速度”を調整する。
(3)各溶接パスで適切に溶接可能な適正電流範囲を設定し、その範囲内で“溶接ワイヤの送り速度”を設定する。
(4)全パス終了後の肉量を所望の範囲に制御することができないと判断される場合は、1つ以上のパスを個別に溶接することにより溶接終了時の肉量を所望の範囲に制御する。
(5)多層盛溶接の継手を対象として、各溶接パスは1周溶接するごとに継目を形成してアークを切る。
Here, the supplement of the welding
(1) The
(2) Adjust the "welding wire feed rate" so that the welding time is the same when the "volume to be welded" differs between the "base points (reference points when welding)" of the joints to be welded simultaneously. .
(3) An appropriate current range that can be appropriately welded in each welding pass is set, and a “welding wire feed rate” is set within the range.
(4) If it is determined that the amount of meat after completion of all passes cannot be controlled within the desired range, the amount of meat at the end of welding is brought to the desired range by welding one or more passes individually. Control.
(5) For joints in multi-layer welding, each welding pass forms a seam and cuts an arc each time it is welded once.
(6)また、これら溶接諸条件決定部22と動作プログラム作成部23が、(1)〜(5)の制御を行うために、溶接前に、予め以下の(6−1)〜(6−4)の関係式を実験等により、それぞれ求めておく。求めた関係式は、溶接諸条件決定部22と動作プログラム作成部23が読み込めるように記憶部12に予め格納されている。
(6) Moreover, in order for these welding
(6−1)所定突き出し長さにおけるワイヤ送給速度に対する溶接電流の関係を求めておく。また、その所定突き出し長さのワイヤ送給速度に対して適正なアーク電圧の関係を求めておく。
(6−2)突き出し長さを増減させた場合についても同様に、ワイヤ送給速度に対する溶接電流の関係を求めておく。
(6−3)所定の突き出し長さ、所定の基準ルートギャップ、および所定の板厚において、基準となる溶接条件(これを基準溶接条件という)を求めておく。すなわち、溶接電流、アーク電圧、溶接速度および狙い位置を実験等から求めておく。
(6−4)多層盛溶接の各パスについて、変動可能な溶接電流範囲、それに対応したアーク電圧を求めておく。
(6-1) The relationship of the welding current with respect to the wire feed speed at a predetermined protrusion length is obtained. In addition, an appropriate arc voltage relationship is obtained with respect to the wire feed speed of the predetermined protruding length.
(6-2) Similarly, when the protrusion length is increased or decreased, the relationship of the welding current to the wire feed speed is obtained in advance.
(6-3) A reference welding condition (this is referred to as a reference welding condition) is determined for a predetermined protrusion length, a predetermined reference route gap, and a predetermined plate thickness. That is, the welding current, arc voltage, welding speed, and target position are obtained from experiments and the like.
(6-4) For each pass of multi-layer welding, a variable welding current range and an arc voltage corresponding thereto are obtained.
[溶接ロボットシステムの外観の一例]
図3では、図4(a)に示す建築鉄骨構造物100において、コラム101を、コラムコア103のダイヤフラム105に溶接する方法を示している。ここでは、溶接ロボットシステム1は、2台の溶接ロボット5a,5bと、2台のポジショナ6a,6bとを備える。ここでは、溶接ロボット5a、ポジショナ6a、溶接ロボット5b、ポジショナ6bを、レール50に沿ってこの順番に配置した。
[Example of appearance of welding robot system]
FIG. 3 shows a method of welding the
溶接ロボット5a,5bは、レール50上を走行する移動台車51を備えている。この移動台車51上には、ワイヤ供給容器52と溶接電源装置3とが載置されている。また、溶接ロボット5a,5bは、移動台車51のレール50に直交する方向の一端部に、アーム53を備え、このアーム53の先に間接を介して別のアーム54を備えている。アーム53の先端部には溶接トーチ8が設けられている。ワイヤ供給容器52内には、溶接ワイヤ55がコイル状に巻回されて貯留されている。ワイヤ供給容器52から巻き解かれた溶接ワイヤ55は、コンジットチューブ56を介して溶接トーチ8に供給され、溶接トーチ8を通過して溶接部に供給される。溶接電源装置3は、ケーブル57により溶接トーチ8に接続されており、溶接トーチ8を介して溶接ワイヤ55に溶接電力を供給するようになっている。
The
ポジショナ6a,6bは、床面に固定された台58の上に、溶接線が鉛直面内におかれたワークを、鉛直面内で回転させる回転部59を備えている。この回転部59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60が設けられている。ワークは図4(a)に示すように予め仮溶接されて組み立てられており、固定具60により、被溶接物であるコラム101の面を挟持することにより、回転部59がコラム101を固定する。ポジショナ6a,6bは、コラム101の長手方向に見て、回転部59の中央切欠部が整合する(重なる)位置にそれぞれ固定されている。各ポジショナ6a,6bが、図4(a)に示す建築鉄骨構造物100の2つのコラム101をそれぞれ挟持するときには、各コラム101の中心軸が一致するように、各ポジショナ6a,6bの固定具60がそれぞれ調節される。
The
[角パイプ柱の一例]
図4に示す建築鉄骨構造物100は、角パイプが接合された建築鉄骨構造物の一例であって、コラム101と、仕口102と、コラムコア103とを備えている。コラム101は、周溶接の溶接線として直線部と円弧部(コーナー部)を含む角パイプである。コラムコア103には、コラム101が接続された方向と直交する方向の4側面に仕口102が溶接により取り付けられている。図4(a)は、コラム101とコラムコア103とをこの順番に2つずつ接続した状態を示している。また、図4(b)は、図4(a)の状態にさらにもう1つのコラム101を接続した状態を示している。建築鉄骨構造物100を図4(a)に示す状態までの組立図を図5に示す。また、コラムコア103は、図6に示すように、筒状のコラム部104の両端部に、ダイヤフラム105を溶接により接合して組み立てられている。このダイヤフラム105に垂直にコラム101が溶接接合される。
[An example of a square pipe column]
An
コラム101の横断面(又は端部)を図7に示す。コラム101の寸法として、断面形状としてのコラム板厚t、コラム縦径h、コラム横径w、コーナー半径r(第1コーナー部から第4コーナー部までの4個)や、長手方向の寸法が、溶接継手毎の入力データとして利用される。コラム101の横断面(又は端部)は、図7に示すように、4辺の直線部と、4個のコーナー部(円弧部)とから構成され、このコーナー部は、適宜の半径で湾曲している。したがって、コラム101の端部とダイヤフラム105の表面との間の溶接線は、コラム101の端部の外縁に沿って、4辺の直線部と4個のコーナー部とから構成されるものとなる。
A cross section (or end) of the
コラム101の周溶接における溶接ワイヤ先端の軌跡を図8に示す。図8では、ポジショナ6a,6bがコラム101を回転させる動作と、溶接ロボット5がアーム53,54を動かして溶接トーチ8を移動させる動作とを合わせて示している。図8において、(1)〜(5)は、コラム101が90度回転するときのコラム断面の回転状態の推移を示すと共に、溶接トーチ8から溶接部に供給される溶接ワイヤ先端の位置の推移を示している。
The locus of the welding wire tip in circumferential welding of the
また、図8の(1)〜(5)までの溶接ワイヤ先端の位置の推移に相当する軌道を拡大して図8の下側に示す。この軌道では、図8の(1)〜(5)までの期間を、より細かな「1」〜「10」のステップに区分して示した。この軌道において、例えば、「10」〜「2」に向かう矢印は、図8の(1)の期間に示す矢印に相当する。基点と、次の基点との間の溶接時間は、各溶接ロボット5a,5bについて同一であるので、直線区間の始端(10)及び終端(2)への各到着時刻並びにコーナー区間の始端(2)及び終端(10)への各到着時刻が同時刻になるようにしておく。
Moreover, the track | orbit corresponding to transition of the position of the welding wire front-end | tip to (1)-(5) of FIG. 8 is expanded and it shows on the lower side of FIG. In this orbit, the period from (1) to (5) in FIG. 8 is divided into finer steps “1” to “10”. In this orbit, for example, an arrow heading from “10” to “2” corresponds to an arrow shown in the period (1) in FIG. Since the welding time between the base point and the next base point is the same for each
図8の(1)の期間では、コラム101が回転することなく、ポジショナ6a,6bは静止したままである。そして、このとき、溶接ロボット5a,5bが溶接トーチ8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55により溶接する。
In the period (1) in FIG. 8, the
図8の(2)乃至(5)の期間では、ポジショナ6a,6bがコラム101及びダイヤフラム105をコラム101の中心軸の周りに回転(自転)させる。そして、このとき、溶接ロボット5a,5bが溶接トーチ8を円弧状に移動させる。これにより、溶接線のコーナー部が溶接ワイヤ55により溶接され、次順の直線部の溶接に移る。なお、各溶接パスの継目は直線部に形成される。
In the period from (2) to (5) in FIG. 8, the
[同時溶接パスの組み合わせ処理]
同時溶接パスの組み合わせ処理として、コラム部104とダイヤフラム105との溶接継手が2箇所ある場合の具体例について図9を参照して説明する。図9に示すように、左多層盛周溶接継手200L(以下、左継手200Lと表記する)は、コラム部104aとダイヤフラム105aとの溶接継手である。左継手200Lの溶接方法は、以下の通りである。すなわち、コラム部104aの端面を傾斜するように形成し、コラム部104aを水平に設置し、ダイヤフラム105aを垂直に設置して、このコラム部104aとダイヤフラム105aとの間にレ型の開先を設け、この開先の下部に、裏当材106aを配置し、裏当金方式で自動溶接することにより、コラム部104aとダイヤフラム105aとを接合する。また、右多層盛周溶接継手200R(以下、右継手200Rと表記する)は、コラム部104bとダイヤフラム105bとの溶接継手であり、同様に溶接することができる。
[Combination processing of simultaneous welding passes]
A specific example of the case where there are two weld joints between the column portion 104 and the
ここでは、一例として、左継手200LのルートギャップG1と、右継手200RのルートギャップG2とを同一にすると共に、開先の角度を同一にした。また、左継手200Lのコラム部104aの板厚を、右継手200Rのコラム部104bの板厚よりも厚くした。このため、左継手200Lでは、溶接パス数は分割パスを含めて9パスである。なお、図9において、各パスの断面に、パス番号を表す「1」〜「9」の数字を記載した。同様に、右継手200Rでは、溶接パス数は、分割パスを含めて8パスある。
Here, as an example, the root gap G 1 of the left joint 200L, while at the same the root gap G 2 of the right joint 200R, and the angle of the groove in the same. Further, the plate thickness of the column portion 104a of the left joint 200L is made thicker than the plate thickness of the
図9に示す例において、それぞれの溶接パス同士を下の層から順次組み合わせる。
1パス目×1パス目⇒2パス目×2パス目⇒…と単純に同時溶接のパスを組み合わせていくことを想定すると、左継手200Lの9パス目は残るので個別溶接(単独運転)になる。ところが、最下層から4層目において、左継手200Lが1層1パス(パス番号“4”)、右継手200Rは1層2パス(パス番号“4”、パス番号“5”)であり、左継手200Lの4パス目は断面積が大きく、右継手200Rの4パス目は断面積が小さい。ここで、パスの断面積は、溶着金属体積を反映した量である。つまり、溶着金属量に相当する量である。簡単のために同一長さの区間(奥行き)を想定した積層パターンの断面積の一例を図10(a)および図10(b)に示す。図10(a)は、1パス目×1パス目⇒…⇒4パス目×4パス目⇒…と単純に同時溶接のパスを組み合わせた場合を示している。
In the example shown in FIG. 9, the welding passes are sequentially combined from the lower layer.
Assuming that the first pass x first pass ⇒ second pass x second pass ⇒… and simply combining simultaneous welding passes, the 9th pass of the left joint 200L remains, so individual welding (single operation) is required. Become. However, in the fourth layer from the lowest layer, the left joint 200L is one layer one pass (pass number “4”), and the right joint 200R is one layer two passes (pass number “4”, pass number “5”). The fourth pass of the left joint 200L has a large cross-sectional area, and the fourth pass of the right joint 200R has a small cross-sectional area. Here, the cross-sectional area of the path is an amount reflecting the volume of the deposited metal. That is, the amount corresponds to the amount of deposited metal. For simplicity, an example of a cross-sectional area of a laminated pattern assuming a section (depth) of the same length is shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). FIG. 10A shows a case where the simultaneous welding passes are simply combined with the first pass × 1st pass →.. .⇒4th pass × 4th pass →.
本実施形態では、断面積が大きい左継手200Lの4パス目を、同時溶接のパスの組み合わせから除外し、例えば、断面積が小さい右継手200Rの4パス目を、左継手200Lの5パス目と組み合わせる。つまり、5パス目×4パス目⇒6パス目×5パス目⇒…のように組み合わせていく。このときの同時溶接パスの組み合わせを図10(b)に示す。この場合、本溶接時には、3パス目までは、左継手200L側の溶接ロボット5と、右継手200R側の溶接ロボット5とが同期して、同時溶接を行うが、その後、同期を解除して、左継手200L側の溶接ロボット5が左継手200Lの4パス目を個別溶接(単独運転)とする。この単独運転中には、右継手200R側の溶接ロボット5は、運転を休止する。その後、再び、2つの溶接ロボット5が同期して同時溶接を行う。
In the present embodiment, the fourth pass of the left joint 200L having a large cross-sectional area is excluded from the combination of the simultaneous welding passes. For example, the fourth pass of the right joint 200R having the small cross-sectional area is replaced by the fifth pass of the left joint 200L. Combine with. That is, the fifth pass × the fourth pass → the sixth pass × the fifth pass →... FIG. 10B shows a combination of simultaneous welding passes at this time. In this case, at the time of the main welding, the
ここで、同時溶接とするか否かの判断と、断面積との関係について説明する。図10(a)に示すように、左継手200Lのパス番号“4”のパスの断面積は55.3[mm2]であり、右継手200Rのパス番号“4”のパスの断面積は32.5[mm2]である。このパス番号“4”について、断面積の大きい方を基準にした差分の割合は、41.2%(=(55.3−32.5)/55.3)である。この場合、溶接ロボット5を同期させて、それぞれの溶接トーチ8の同一移動時間で、ワイヤ送給速度に対応した電流だけを調整して盛り量を合わせることは非常に難しい。したがって、断面積の大きい方である左継手200Lのパス番号“4”のパスを、単独運転用溶接パスとして決定する。
Here, the relationship between the determination of whether or not to perform simultaneous welding and the cross-sectional area will be described. As shown in FIG. 10 (a), the cross-sectional area of the path with the path number “4” of the left joint 200L is 55.3 [mm 2 ], and the cross-sectional area of the path with the path number “4” of the right joint 200R is 32.5 [mm 2 ]. For the pass number “4”, the ratio of the difference based on the larger cross-sectional area is 41.2% (= (55.3-32.5) /55.3). In this case, it is very difficult to synchronize the
一方、図10(a)に示すように、パス番号“5”について、断面積の大きい方を基準にした差分の割合は10.9%であり、また、パス番号“6”についての差分の割合は、14.2%である。本実施形態では、同一移動時間で、ワイヤ送給速度に対応した電流だけを調整して盛り量を合わせるために、この差分の割合を20%以内、好ましくは15%以内となるように組み合わせることとした。 On the other hand, as shown in FIG. 10A, for the pass number “5”, the ratio of the difference based on the larger cross-sectional area is 10.9%, and the difference of the difference for the pass number “6” is The percentage is 14.2%. In the present embodiment, in order to adjust the current by adjusting only the current corresponding to the wire feed speed in the same movement time, the ratio of this difference is combined within 20%, preferably within 15%. It was.
単独運転用溶接パスを除外した後のパスの組み合わせでは、図10(b)に示すように、右継手200Rのパス番号“4”のパスは、左継手200Lのパス番号“5”のパスと組み合わされる。ここで、左継手200Lのパス番号“5”のパスの断面積は34.3[mm2]であり、右継手200Rのパス番号“4”のパスの断面積は32.5[mm2]である。したがって、断面積の大きい方を基準にした差分の割合は5.24%となる。なお、図10(b)に示すように、左継手200Lのパス番号“6”のパスと、右継手200Rのパス番号“5”のパスと組み合わせでは、差分の割合が2.03%となる。また、左継手200Lのパス番号“7”のパスと、右継手200Rのパス番号“6”のパスと組み合わせでは、差分の割合が5.34%となる。 In the combination of passes after the independent operation welding pass is excluded, as shown in FIG. 10B, the pass with the pass number “4” of the right joint 200R is the same as the pass with the pass number “5” of the left joint 200L. Combined. Here, the cross-sectional area of the path with the path number “5” of the left joint 200L is 34.3 [mm 2 ], and the cross-sectional area of the path with the path number “4” of the right joint 200R is 32.5 [mm 2 ]. It is. Therefore, the ratio of the difference based on the larger cross-sectional area is 5.24%. As shown in FIG. 10B, the ratio of the difference is 2.03% in the combination of the path with the path number “6” of the left joint 200L and the path with the path number “5” of the right joint 200R. . Further, the ratio of the difference between the path of the path number “7” of the left joint 200L and the path of the path number “6” of the right joint 200R is 5.34%.
[溶接ロボットシステムの動作]
図1に示す溶接ロボットシステム1の動作について、同時多層盛溶接設定装置10をメインにして図11のフローチャートを参照(適宜図1参照)して説明する。ここでは、継手1,2,…,nのように一般化した。まず、同時多層盛溶接設定装置10は、同時溶接パス組み合わせ決定部21により、一次記憶部14から、被溶接物(ワーク)の形状、溶接継手の形状等、センシング等の補正結果を含むデータを読み込む(ステップS10)。
[Operation of welding robot system]
The operation of the
そして、同時多層盛溶接設定装置10は、積層パターン決定部24により、継手ごとに積層パターンを決定する。例えば、継手1において積層パターンを決定し(ステップS21)、継手2にて積層パターンを決定し(ステップS22)、継手nにて積層パターンを決定する(ステップS2n)。なお、積層パターンを決定する順序は任意である。
And the simultaneous multilayer build-up
そして、同時多層盛溶接設定装置10は、同時溶接のパスの組み合わせを決定する(ステップS30)。具体的には、溶接継手選択部25は、n個の継手の中から、同時に溶接する複数の溶接継手を選択する。例えば、2台の溶接ロボット5を用いる時には、溶接継手選択部25は、2箇所の継手を選択し、溶接パス組合せ部26は、下層から順次同時に溶接するパスを組み合わせる。そして、溶接量判定部27は、パスを組み合わせたときに、それぞれのパスの溶着金属量の差分が閾値を超えるか否かを判別する。溶着金属量の差分が閾値を超える場合には、単独運転用パス決定部28は、溶着金属量が多い方の溶接パスを単独運転用溶接パスとして除外した上で、同時に溶接するパスの組み合わせを下層から順次決定する。
Then, the simultaneous multi-layer
そして、同時多層盛溶接設定装置10は、溶接諸条件決定部22により、継手ごとに溶接諸条件を決定する。例えば、継手1において溶接諸条件を決定し(ステップS41)、継手2にて溶接諸条件を決定し(ステップS42)、継手nにて溶接諸条件を決定する(ステップS4n)。なお、溶接諸条件を決定する順序は任意である。
Then, the simultaneous multi-layer
そして、同時多層盛溶接設定装置10は、動作プログラム作成部23により、継手ごとに動作プログラムを作成する。例えば、継手1において動作プログラムを作成し(ステップS51)、継手2にて動作プログラムを作成し(ステップS52)、継手nにて動作プログラムを作成する(ステップS5n)。なお、動作プログラムを作成する順序は任意である。
The simultaneous multi-layer
そして、同時多層盛溶接設定装置10は、作成した動作プログラムを各ロボット制御装置2に設定する。これにより、各ロボット制御装置2は、各溶接ロボット5をスタートし、ロボット動作を再生させる(ステップS60)。
Then, the simultaneous multi-layer
[各装置間の制御の詳細ブロック]
図1に示す溶接ロボットシステム1の各装置間の制御の詳細ブロックを図12に示す。図12に示すポジショナ6のポジショナ駆動装置61は、台58の上に設けられた回転部59の固定具60で固定したワークの各溶接継手を、ロボット制御装置2からの指令により回転駆動させ、溶接ロボット本体7に対して適切な溶接姿勢とするものである。
[Detailed control block between devices]
FIG. 12 shows a detailed block of control between the devices of the
溶接電源装置3は、例えば、炭酸ガスシールド消耗電極溶接方式のもので、図12に示すように、送給モータ制御部71と、溶接電力供給電源部72と、センシング電源部73とを備えている。送給モータ制御部71は、ワイヤ送給装置4を制御する。
溶接電力供給電源部72は、ロボット制御装置2の溶接電源制御部94から、溶接開始及び終了指令を受けると共に、溶接電流及び電圧の溶接条件指令等を受けて、この溶接条件指令による溶接電力を、溶接トーチ8及びワークWに供給する。
センシング電源部73は、ロボット制御装置2の溶接電源制御部94から、センシング開始及び終了指令を受けて、溶接トーチ8とワークWとにセンシング電圧を供給する。
The welding
The welding power supply
The sensing
ロボット制御装置2は、図12に示すように、入力装置81と、記憶装置82と、ロボット本体制御装置83と、外部制御装置84と、演算処理装置85とを備えている。
入力装置81は、例えば、制御盤から構成され、各種データやコマンドを入力するものである。なお、入力装置81は、教示ペンダントで構成してもよい。
As shown in FIG. 12, the
The
記憶装置82は、教示プログラム記憶部91と、一次記憶部92とを備えている。
教示プログラム記憶部91は、教示作業による各ワークの教示プログラムを記憶する。
一次記憶部92は、溶接継手センシング動作による各検出情報等の各演算部(位置、場所)での演算値を一時的に記憶する。
The storage device 82 includes a teaching
The teaching
The
ロボット本体制御装置83は、ロボット動作演算部97からの教示演算指令により、溶接ロボット本体7(各アーム53,54)を移動制御する。
The robot main
外部制御装置84は、図12に示すように、ポジショナ制御部93と、溶接電源制御部94と、溶接継手検出制御部95と、送給モータ制御指示部96とを備えている。
ポジショナ制御部93は、ポジショナ6を回転駆動させて溶接ロボット本体7に対して適切な溶接姿勢とする指令をポジショナ駆動装置61に出力するものである。
As shown in FIG. 12, the
The
溶接電源制御部94は、演算処理装置85のロボット動作演算部97から、溶接開始及び終了指令を受け取り、溶接電源装置3の溶接電力供給電源部72に出力する。
この溶接電源制御部94は、演算処理装置85のロボット動作演算部97から、溶接電流及び電圧の溶接条件指令等を受け取り、溶接電源装置3の溶接電力供給電源部72に出力する。また、溶接電源制御部94は、演算処理装置85のロボット動作演算部97から、溶接継手センシング開始及び終了指令をセンシング電源部73に出力する。
The welding power
The welding power
溶接継手検出制御部95は、センシング動作による溶接継手位置検出情報を、演算処理装置85の溶接継手センシング演算部98に出力する。なお、センシング動作(アーク倣い)は、例えば、溶接トーチを溶接線方向に前進させ、かつ開先幅方向に揺動(ウィービング)させてそのとき流れる溶接電流を検出し、該溶接電流の変化に基づいて溶接線に対するトーチの位置ずれを修正するようにしたものである。
送給モータ制御指示部96は、送給モータ制御部71に制御信号を出力して、ワイヤの送給速度(溶接ワイヤの送り速度)を制御する。
The weld joint
The feed motor
演算処理装置85は、入力装置81から入力されたデータを基に、このデータを記憶装置82に記憶する。また、演算処理装置85は、記憶装置82から読み出したデータを基に演算して、外部制御装置84及びロボット本体制御装置83に制御信号を出力する。
The arithmetic processing device 85 stores this data in the storage device 82 based on the data input from the
演算処理装置85は、図12に示すように、ロボット動作演算部97と、溶接継手センシング演算部98と、ワイヤ送給速度演算部99とを備えている。
ロボット動作演算部97は、溶接ロボット本体7の教示演算指令動作を行うと共に、溶接ロボット本体7と溶接電源装置3とによる再生演算指令動作等を行う。
溶接継手センシング演算部98は、溶接継手センシング動作による各検出情報等の各演算をする。
ワイヤ送給速度演算部99は、ロボット動作プログラムに基づいて、ワイヤの送給速度(溶接ワイヤの送り速度)を演算し、送給モータ制御指示部96を介して、送給モータ制御部71に制御信号を出力する。
As shown in FIG. 12, the arithmetic processing device 85 includes a robot
The robot
The weld joint
The wire feed
第1実施形態によれば、同時多層盛溶接設定装置10は、同時溶接パスで組み合わせる継手の積層パターンにおいて、パスを順次組み合わせたときの溶着金属量を比較し、単独運転用溶接パスを組み合わせから除外した上で、同時に溶接するパスの組み合わせを下層から順次決定する。したがって、板厚が異なる場合であっても、単独運転の回数を従来の制御方法と比べて低減できる。
According to the first embodiment, the simultaneous multi-layer
(第2実施形態)
第2実施形態の同時多層盛溶接設定装置は、同時多層盛溶接において、丸パイプの継目位置の調整処理を実行する点が第1実施形態と異なっている。したがって、第1実施形態の同時多層盛溶接設定装置10と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。まず、第2実施形態の同時多層盛溶接設定装置(溶接設定装置)10で前提とする条件を述べる。
(Second Embodiment)
The simultaneous multi-layer welding setting device of the second embodiment is different from the first embodiment in that the adjustment processing of the joint position of the round pipe is executed in the simultaneous multi-layer welding. Therefore, the same reference numerals are given to the same components as those of the simultaneous multi-layer
角パイプにも丸パイプにも共通の事項として、鉄骨構造物の1周溶接を繰り返す“多層盛溶接”では、各パスの継目の位置を、周内の同じ位置に積み重ねると、全パス終了後に、継手の溶接線内でその位置だけ、「溶接高さ」が他の部分に比べて高くなる。これは、溶接外観として好ましくない。従来、この継目位置の盛り上がりを抑制するため、多層盛の各パスで、継目を形成する位置を、溶接進行方向にずらすことで回避している。これをカスケード処理という。 As a matter common to both square and round pipes, in “multi-layer welding” in which one-round welding of a steel structure is repeated, the joints of each pass are stacked at the same position in the circumference. The "welding height" is higher than that of the other portions only in the position within the weld line of the joint. This is not preferable as a weld appearance. Conventionally, in order to suppress the rise of the seam position, the position at which the seam is formed in each pass of the multi-layer is avoided by shifting in the welding progress direction. This is called cascade processing.
継目の位置を溶接進行方向にずらして次のパスを開始する位置として望ましい位置は、多層盛溶接の1つ前のパスの溶接を終了する際に形成した継目のクレータ部において、金属が露出した部分である。仮に、クレータ部の金属が露出した部分を狙わないと次の2つの不都合がある。1つには、溶接終了状態の溶接箇所にはスラグが堆積しており通電しにくい不都合がある。もう1つには、母材で通電する動きの中では、アークを出した後(アークON)、本来の溶接位置(本溶接開始位置)へ戻る必要があり、余分な動作が必要となる不都合がある。 A desirable position for starting the next pass by shifting the position of the joint in the welding progress direction is that the metal is exposed in the crater portion of the joint formed when the welding of the previous pass of the multi-layer welding is completed. Part. If the portion of the crater where the metal is exposed is not aimed, there are the following two disadvantages. One problem is that it is difficult to energize because slag is accumulated at the welded portion in the welded state. Secondly, in the movement of energizing the base metal, it is necessary to return to the original welding position (main welding start position) after the arc is generated (arc ON), which requires an extra operation. There is.
角パイプの継目の位置は、通常、4面ある直線部のいずれか1面に位置する。つまり、ポジショナ6によるワーク回転を伴わない位置にある。そのため、角パイプの場合、ポジショナ回転による継目の位置の制約がない。このことから、それぞれの継手の同時溶接パスで継目の位置が異なっていても、それぞれの基点間の移動時間を共通にした溶接速度を決定することで、次パスを溶接する際は、それぞれ所望の位置に継目を形成することが容易である。ところが、丸パイプの溶接では、溶接線が円周であり、溶接進行方向に対して継目位置がずれると、アークを発生し溶接する箇所の傾斜が変わるため、所望の溶接結果を得られなくなる虞がある。
The position of the joint of the square pipe is usually located on any one of the four straight portions. That is, the
同時多層盛溶接設定装置10(図1参照)の溶接諸条件決定部22は、単独運転用溶接パスを除外した溶接パスの組み合わせにおいて当該溶接パスの継目位置がずれる場合には、当該溶接パスが組み合わされるそれぞれの溶接継手において、当該溶接パスの同時溶接を開始するときに、ポジショナ6の回転を開始する角度を示す開始角度に対応した位置で複数の溶接ロボット5がアークを形成できるようにそれぞれの溶接トーチ8を移動させる制御を含むパススケジュールを決定する。さらに、溶接諸条件決定部22は、当該溶接パスの同時溶接を終了するときには、ポジショナ6の回転を停止する角度を示す停止角度に対応した位置に同時溶接パスの継目を形成できるように複数の溶接ロボット5のそれぞれの溶接トーチ8を移動させる制御を含むパススケジュールを決定する。
以下、溶接諸条件決定部22において、第1実施形態と異なる処理の詳細を説明する。
The welding
Hereinafter, the details of processing different from the first embodiment in the welding
まず、溶接諸条件決定部22の処理の前提について述べる。
通常、丸パイプの溶接(単独運転)では、ポジショナ6を回転して溶接する「本溶接部」の他に、ポジショナ6を停止して「開始および終了の継目を処理する区間」が存在する。そのため、丸パイプ柱の複数継手を同時溶接するときに、例えば2継手の直径または板厚が異なる組み合わせでは、ポジショナ6の回転中心から溶接する位置までの距離(以下、連動半径という)が異なることを考慮する必要が生じる。ここで、単独運転について図13を参照して説明する。
First, the premise of the process of the welding various
Usually, in round pipe welding (single operation), in addition to the “main welding portion” in which the
[単独運転の継目処理の一例]
図13は、丸パイプ型の建築鉄骨構造物の一例を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図をそれぞれ示している。図13(a)に示すように、溶接用のワークとしての建築鉄骨構造物200は、柱部分の断面形状が円形であって、丸パイプのコラム201と、仕口202と、丸パイプのコラムコア203とを備えている。コラムコア203は、図13(b)に断面を示す直径Dの丸パイプコラム部204の両端部に、ダイヤフラムを溶接により接合して組み立てられている。
[Example of seam processing for islanding]
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing an example of a round pipe-type architectural steel structure. FIG. 13A is a perspective view, and FIG. 13B is a cross-sectional view. As shown in FIG. 13 (a), an architectural steel structure 200 as a workpiece for welding has a circular cross-sectional shape of a column part, and includes a
ここでは、丸パイプコラム部204とダイヤフラムとを接合したときの溶接パスの一例として、1層目〜3層目のパス211〜213を示した。1層目のパス211での連動半径R1は、丸パイプコラム部204の半径D/2となっている。なお、2〜4層目のパスでの連動半径をR1〜R4で示した。また、1層目の継目221位置を、ポジショナ6の回転角度で0°(頂点)としたときに、2層目の継目222を形成するときのポジショナオフセット角度をθ2、3層目の継目223を形成するときのポジショナオフセット角度をθ3とした。なお、連動半径は、図13(b)に示すように、パイプ径D+上下シフト量(パスの厚さの2倍)で定義される。
Here, as an example of a welding pass when the round pipe column portion 204 and the diaphragm are joined, the first to third layer passes 211 to 213 are shown. The interlocking radius R 1 in the first-layer path 211 is the radius D / 2 of the round pipe column portion 204. The interlocking radii in the second to fourth layer passes are indicated by R 1 to R 4 . Further, when the position of the first-layer seam 221 is set to 0 ° (vertex) by the rotation angle of the
図14(a)に示すように、継目の処理長さLは、本溶接開始位置P1と継目処理の開始位置P2との間の距離Lである。本溶接開始位置P1の手前にアークON位置P3がある。アークON位置P3とクレータ形成位置P4との間の距離は、ビード継ぎ重ね長さNである。 As shown in FIG. 14A, the processing length L of the seam is a distance L between the main welding start position P 1 and the start position P 2 of the seam processing. There is an arc ON position P 3 before the main welding start position P 1 . The distance between the arc ON position P 3 and the crater formation position P 4 is the bead splicing length N.
図14(b)に示すように、丸パイプコラム部204の1周360°から角度δを差し引いたポジショナ回転角度が本溶接区間Qに対応する。つまり、Lの部分では、ポジショナ6が回転せずに溶接ロボット5(溶接トーチ8)だけが移動する。
As shown in FIG. 14 (b), the positioner rotation angle obtained by subtracting the angle δ from one round 360 ° of the round pipe column portion 204 corresponds to the main welding section Q. That is, in the portion L, the
図13(b)に例示した各パスでのポジショナのオフセット角度(°)は、各板厚の溶接条件でパスごとに設定されたLn(mm)と、各パス(パス番号をnとする)での連動半径Rn(mm)とを用いて式(1)で計算できる。なお、式(1)に示すように、同じLnが設定されていても、パスの連動半径Rnが異なるとオフセット角度θnは異なる。 The offset angle (°) of the positioner in each pass illustrated in FIG. 13B is set to L n (mm) set for each pass under the welding conditions of each plate thickness, and each pass (pass number is n). ) And the interlocking radius R n (mm) in (1). Note that, as shown in equation (1), be set the same L n is different offset angle theta n the interlocking radius R n are different paths.
[共通のポジショナ停止角度での同期解除の例]
溶接諸条件決定部22において、前記の単独運転の処理を拡張し、同時溶接の際に、例えば2継手において、個別の継目の処理長さL(Ln)と連動半径R(Rn)から、共通のポジショナ停止角度を決定し、本溶接区間の長さが不足する側の継手に、ポジショナ停止後の本溶接区間を追加する処理を行うこととした。そして、ポジショナ停止後には、溶接ロボット5間の同期は解除し、各々が独立した動作を行う。
[Example of synchronization cancellation at common positioner stop angle]
In the welding
この具体例について図15を参照して説明する。ここでは、丸パイプコラム部204の両端にダイヤフラムを接合する際の2つの継手を溶接する場合に、一端側(手前側)の連動半径をR1、他端側(奥側)の連動半径をR2(>R1)とする。仮に単独運転する場合に、ポジショナ6の回転機の回転軸方向から手前側溶接線231および奥側溶接線232だけを見た状態を図15(a)に示す。連動半径の小さい一端側(手前側)は、連動半径の大きい他端側(奥側)よりも円周が小さい。また、溶接線の始点を頂点に合わせると、継目の処理を開始するときの回転角度も、一端側(手前側)の方が小さい。つまり、厳密には、一端側(手前側)の継手と、他端側(奥側)の継手では、必要なポジショナ回転角度が異なる。
A specific example will be described with reference to FIG. Here, when two joints for joining a diaphragm to both ends of the round pipe column portion 204 are welded, the interlock radius on one end side (front side) is R 1 , and the interlock radius on the other end side (back side) is Let R 2 (> R 1 ). FIG. 15A shows a state where only the near
単独運転する場合には問題ないが、本実施形態では、同時溶接する場合に、より精密に仕上げるために、連動半径の大きい他端側(奥側)の継手では、図15(b)に示すように、連動半径の小さい一端側(手前側)と同じだけポジショナ6で回転させて奥側溶接線232の途中まで溶接する。その後、同期を解除して、図15(b)に白抜き矢印で示すように、ポジショナ6を回転させずに溶接ロボット5(溶接トーチ8)だけを移動させて奥側溶接線232を最後まで溶接した後、継目を形成することとした。なお、図15(a)および図15(b)では、角度等を誇張して示しているが、実際には、例えば、直径1mのパイプで連動半径がパス1層分の差異しかなければ角度差は1°にも満たない微小角度となる。そのため、継目の処理長さL1、L2の部分は、実質的に直線の溶接線となる。
In the present embodiment, there is no problem in the case of independent operation, but in this embodiment, in order to finish more precisely when performing simultaneous welding, the joint on the other end side (back side) with a large interlocking radius is shown in FIG. As described above, the welding is rotated to the middle of the back
[同時溶接時の継目処理の一例]
溶接諸条件決定部22の処理の説明を続ける。図16を参照して、連動半径の異なる2つの継手として、2つの丸パイプコラム部204a、204bの端部にダイヤフラムをそれぞれ接合する場合を想定する。図16(a)に示す丸パイプコラム部204aでは、同時溶接パスとして、1層目のパス211aにて1周溶接後、頂点(0°)で継目221aを形成する。そして、2回目のパスは、単独運転用溶接パスとして、溶接トーチ8aを移動させてアークオン位置を微調整して、2層目のパス212aにて1周溶接後、頂点(0°)で継目222aを形成する。続いて、3層目は、同時溶接パスとして、溶接トーチ8aを移動させてアークオン位置を微調整する。図16(a)では、継目222aの中心が頂点(0°)に位置した状態を示している。3層目では、溶接トーチ8aのアークオン位置を進める。つまり、アークオン位置を、頂点(0°)から距離g1だけ回転方向とは逆方向に移動させる。ここで、アークオン位置は、継目222aの中心から僅かにずれた位置であるが継目処理の長さLの範囲内にある。例えば、継目処理の長さLが15mmであれば、距離g1は5mmほどである。3層目のパス213aにて1周溶接後、頂点(0°)で継目223aを形成した状態を図16(b)に示す。
[An example of joint processing during simultaneous welding]
The description of the processing of the welding
一方、図16(c)に示す丸パイプコラム部204bでは、同時溶接パスとして、1層目のパス211bにて1周溶接後、頂点(0°)で継目221bを形成する。そして、2回目の溶接では、運転を休止する。しかし、共通のポジショナ6でワークが回転する。続いて、3回目(2層目)は、同時溶接パスとする。なんら特別な制御を行わなければ、溶接トーチ8bのアークオン位置は符号240の位置になる。しかし、運転を1回休止している間に、継目221bが頂点(0°)から距離g2だけ回転方向にずれている。そのため、本実施形態では、溶接トーチ8bのアークオン位置を、頂点(0°)から距離g2だけ回転方向に移動させる。
On the other hand, in the round
また、この時点で丸パイプコラム部204bの連動半径は、丸パイプコラム部204aの連動半径よりも小さい。そのため、3回目(2層目)のパス212bにて、例えば、図16(d)の符号241で示す角度までポジショナ6の回転により1周溶接(本溶接)を行った後、継目222bの形成処理を開始し、継目222bを形成し終わった状態で、溶接トーチ8bは頂点(0°)に到達する。
At this time, the interlocking radius of the round
他方、丸パイプコラム部204aでは、3層目のパス213aにて図16(b)の符号241で示す角度までポジショナ6の回転により本溶接を途中まで行った後、ポジショナ6の連動を解除して溶接トーチ8aの移動により残りの本溶接を図16(b)の符号242で示す角度まで行った上で、継目223aの形成処理を開始し、継目223aを形成し終わった状態で、溶接トーチ8aは頂点(0°)に到達する。これにより、丸パイプコラム部204aの次回である4層目と、丸パイプコラム部204bの次回である4回目(3層目)は、同時溶接パスとして、前記と同様な処理を行うことができる。
On the other hand, in the round
第2実施形態によれば、同時多層盛溶接設定装置10は、丸パイプのワークの複数の継手を周溶接する際に、継手の完了したパス数が異なるために、パスの継目位置がずれたとしても、溶接諸条件決定部22の処理により、そのワークを保持するポジショナの回転角が共通である位置で溶接を開始する。したがって、今回の同時溶接パスにおいて前回の継目位置のずれを矯正し、前回のずれを次回以降の上層へ持ち越すことはない。
According to the second embodiment, the simultaneous multi-layer
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の同時多層盛溶接設定装置および溶接ロボットシステムは前記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、各実施形態では、複数の継手において板厚が異なる場合について説明したが、開先断面形状が異なる場合であってもよいし、ルートギャップが異なる場合であってもよい。さらに、これら3つとも異なる場合でも適用できる。また、2台の溶接ロボット5で同時溶接するものとしたが、3台以上であってもよいことはもちろんである。
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, the simultaneous multilayer build-up setting apparatus and welding robot system of this invention are not limited to each above-described embodiment. For example, in each embodiment, although the case where plate | board thickness differs in a some joint was demonstrated, the case where a groove cross-sectional shape differs may be sufficient, and the case where a route gap differs may be sufficient. Furthermore, the present invention can be applied even when these three are different. In addition, although two
また、図16に示す例では、次のパスは、前回のパスの上に積層されるものとしたが、前回のパスと次のパスとの関係は、例えば1層2パスに振り分けられた2つの分割パスの関係であってもよい。図17(a)および図17(b)に、頂点(0°)側から見た分割パスの例を示す。図17(a)に示す例では、前回のパス215では、1周溶接後、継目を形成し、位置301にてアークオフし、次のパス216では、ポジショナ6の回転角度が同じである位置302にてアークオンする。また、図17(b)に示す例では、前回のパス215で1周溶接後、ポジショナ6の回転角度が同じ位置において次のパス216に移動して継目を形成し、この位置401aにてアークオフし、次のパス216の溶接時には、前回アークオフした位置401aと同じ位置を、アークオンする位置401bとする。これら2つのいずれでも多層盛溶接が可能であるが、図17(b)に示す例では、クレータ部の金属が露出した部分を狙い易いのでより好ましい。
In the example shown in FIG. 16, the next path is assumed to be stacked on the previous path. However, the relationship between the previous path and the next path is, for example, 2 assigned to one layer and two paths. There may be a relationship between two split paths. FIG. 17A and FIG. 17B show examples of split paths viewed from the vertex (0 °) side. In the example shown in FIG. 17A, in the
1 溶接ロボットシステム
2 ロボット制御装置
3 溶接電源装置
4 ワイヤ送給装置
5(5a,5b) 溶接ロボット(アーク溶接ロボット)
6(6a,6b) ポジショナ
7 溶接ロボット本体
8 溶接トーチ
10 同時多層盛溶接設定装置(溶接設定装置)
11 入出力部
12 記憶部(記憶手段)
13 演算部
14 一次記憶部
19 積層パターンデータベース
21 同時溶接パス組み合わせ決定部
22 溶接諸条件決定部(溶接条件決定手段)
23 動作プログラム作成部(動作プログラム作成手段)
24 積層パターン決定部(積層パターン決定手段)
25 溶接継手選択部(溶接継手選択手段)
26 溶接パス組合せ部(溶接パス組合せ手段)
27 溶接量判定部(溶接量判別手段)
28 単独運転用パス決定部(単独運転用パス決定手段)
DESCRIPTION OF
6 (6a, 6b)
11 Input /
DESCRIPTION OF
23. Operation program creation unit (operation program creation means)
24 Laminate pattern determining unit (Laminate pattern determining means)
25 Weld joint selector (weld joint selector)
26 Welding path combination part (welding path combining means)
27 Welding amount judging section (welding amount judging means)
28 Independent operation path determination unit (independent operation path determination means)
Claims (4)
ワークの寸法、溶接継手の形状および溶接条件に応じて予め求められた多層盛溶接の溶接パスの複数の積層パターンを当該積層パターン中の溶接パス毎の溶着金属量と共に記憶する記憶手段と、
設定対象とする溶接継手に対応して入力されたワーク寸法、溶接継手の形状および溶接条件に基づいて、前記記憶された複数の積層パターンの中から、前記設定対象とする溶接継手に応じた積層パターンを選択して決定する積層パターン決定手段と、
同時に溶接する複数の溶接継手としてパス数の近いもの同士を予め定められた規則により選択する溶接継手選択手段と、
前記選択された溶接継手それぞれの前記決定された積層パターンにおいて、下層側のパスから順次同時に溶接する溶接パスを組み合わせる溶接パス組合せ手段と、
前記組み合わせたときにそれぞれの溶接パスで同時に溶着されるそれぞれの溶着金属量の差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判別する溶接量判別手段と、
前記溶着金属量の差分が前記閾値を超える場合には、溶着金属量が多い方の溶接パスを非同時に単独で溶接する単独運転用溶接パスとして決定し、当該単独運転用溶接パスを除外した上で、同時に溶接する溶接パスの組み合わせを下層から順次決定する単独運転用パス決定手段と、
前記決定された積層パターンの溶接パスを組み合わせた同時溶接パスの積層スケジュールおよび前記単独運転用溶接パスの積層スケジュールにしたがって、前記それぞれの溶接パスに対して入力された溶接条件に基づいて、ワイヤ送給速度に対応した電流値および継目形成位置を算出し、これら算出値を含む前記それぞれの溶接パスの積層スケジュールの溶接条件を決定する溶接条件決定手段と、
前記決定したパススケジュールに応じて前記複数のアーク溶接ロボットのロボット動作プログラムを作成し、前記アーク溶接ロボットに設定する動作プログラム作成手段と、
を備えることを特徴とする溶接設定装置。 A positioner for holding a steel structure as a workpiece for welding, a plurality of arc welding robots for arc welding the held steel structure with a welding torch, and a plurality of arc welding robots A welding setting device in a welding robot system having a welding setting device for performing a process of combining welding paths when welding a plurality of weld joints sequentially from the lower layer in a multi-layer welding, before welding,
Storage means for storing a plurality of lamination patterns of a multi-pass welding path determined in advance according to the dimensions of the workpiece, the shape of the weld joint, and the welding conditions together with the amount of deposited metal for each welding path in the lamination pattern;
Lamination according to the weld joint to be set from among the plurality of stored lamination patterns based on the workpiece dimensions, the shape of the weld joint and the welding conditions input corresponding to the weld joint to be set Laminated pattern determining means for selecting and determining a pattern;
Welding joint selection means for selecting a plurality of weld joints to be welded at the same time according to a predetermined rule;
Welding path combining means for combining the welding paths for sequentially welding from the lower layer side pass in the determined lamination pattern of each of the selected welded joints;
Welding amount discriminating means for discriminating whether or not the difference in the amount of each deposited metal that is simultaneously welded in each welding pass when the combination exceeds a predetermined threshold;
When the difference in the amount of deposited metal exceeds the threshold value, the welding pass having the larger amount of deposited metal is determined as a single operation welding pass for non-simultaneous welding, and the single operation welding pass is excluded. A path determination means for independent operation that sequentially determines a combination of welding paths to be welded simultaneously from the lower layer,
Based on the welding conditions input to each of the welding passes according to the lamination schedule of the simultaneous welding pass combining the welding passes of the decided lamination pattern and the lamination schedule of the welding pass for independent operation, A welding condition determining means for calculating a current value and a seam forming position corresponding to a feeding speed, and determining a welding condition of a lamination schedule of each of the welding paths including these calculated values;
Creating an operation program of the plurality of arc welding robots according to the determined pass schedule, and setting the operation program creating means for the arc welding robot;
A welding setting device comprising:
前記溶接条件決定手段は、
前記単独運転用溶接パスを除外した溶接パスの組み合わせにおいて当該溶接パスの継目位置がずれる場合には、当該溶接パスが組み合わされるそれぞれの溶接継手において、
当該溶接パスの同時溶接を開始するときに、前記ポジショナの回転を開始する角度を示す開始角度に対応した位置で前記複数のアーク溶接ロボットがアークを形成できるように前記それぞれの溶接トーチを移動させ、かつ、
当該溶接パスの同時溶接を終了するときに、前記ポジショナの回転を停止する角度を示す停止角度に対応した位置に同時溶接パスの継目を形成できるように前記複数のアーク溶接ロボットのそれぞれの溶接トーチを移動させる制御を含む溶接条件を決定することを特徴とする請求項1に記載の溶接設定装置。 The steel structure as the workpiece for welding has a circular cross-sectional shape of the column part,
The welding condition determining means includes
When the joint position of the welding pass is shifted in the combination of the welding passes excluding the welding pass for single operation, in each weld joint to which the welding pass is combined,
When simultaneous welding of the welding path is started, the respective welding torches are moved so that the plurality of arc welding robots can form an arc at a position corresponding to a start angle indicating an angle at which the positioner starts to rotate. ,And,
Each welding torch of the plurality of arc welding robots can form a joint of the simultaneous welding pass at a position corresponding to a stop angle indicating an angle at which rotation of the positioner is stopped when the simultaneous welding of the welding pass is finished. The welding setting apparatus according to claim 1, wherein a welding condition including control for moving the welding is determined.
溶接用のワークとしての鉄骨構造物を保持するポジショナと、
前記保持された鉄骨構造物の複数の溶接継手を溶接トーチにより同時に多層盛溶接する複数のアーク溶接ロボットを有し、
さらに、
溶接ワイヤを前記溶接トーチに送り出すワイヤ送給装置と、
前記ワイヤ送給装置を駆動すると共に、前記ワイヤ送給装置から前記溶接トーチに送り出された溶接ワイヤに溶接電流を供給する溶接電源装置と、
前記アーク溶接ロボットの溶接トーチの移動を制御すると共に前記溶接電源装置を介してワイヤ送給速度を制御するロボット制御装置とを、前記アーク溶接ロボット毎に備え、
前記溶接設定装置は、前記複数のアーク溶接ロボット毎に作成したロボット動作プログラムを、それぞれの前記ロボット制御装置を介してアーク溶接ロボットに設定することを特徴とするロボット溶接システム。 The welding setting device according to claim 1 or 2,
A positioner for holding a steel structure as a workpiece for welding;
A plurality of arc welding robots that simultaneously weld a plurality of welded joints of the held steel structure with a welding torch;
further,
A wire feeding device for feeding a welding wire to the welding torch;
A welding power supply device that drives the wire feeding device and supplies a welding current to the welding wire fed from the wire feeding device to the welding torch;
A robot control device that controls the movement of the welding torch of the arc welding robot and controls the wire feeding speed via the welding power supply device, and is provided for each of the arc welding robots,
The welding setting device sets a robot operation program created for each of the plurality of arc welding robots to the arc welding robot via each of the robot control devices.
ワークの寸法、溶接継手の形状および溶接条件に応じて予め求められた多層盛溶接の溶接パスの複数の積層パターンを当該積層パターン中の溶接パス毎の溶着金属量と共に記憶手段に記憶したコンピュータを、
設定対象とする溶接継手に対応して入力されたワーク寸法、溶接継手の形状および溶接条件に基づいて、前記記憶された複数の積層パターンの中から、前記設定対象とする溶接継手に応じた積層パターンを選択して決定する積層パターン決定手段、
同時に溶接する複数の溶接継手としてパス数の近いもの同士を予め定められた規則により選択する溶接継手選択手段、
前記選択された溶接継手それぞれの前記決定された積層パターンにおいて、下層側のパスから順次同時に溶接する溶接パスを組み合わせる溶接パス組合せ手段、
前記組み合わせたときにそれぞれの溶接パスで同時に溶着されるそれぞれの溶着金属量の差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判別する溶接量判別手段、
前記溶着金属量の差分が前記閾値を超える場合には、溶着金属量が多い方の溶接パスを非同時に単独で溶接する単独運転用溶接パスとして決定し、当該単独運転用溶接パスを除外した上で、同時に溶接する溶接パスの組み合わせを下層から順次決定する単独運転用パス決定手段、
として機能させることを特徴とする溶接設定プログラム。 In a welding robot system having a positioner for holding a steel structure as a workpiece for welding and a plurality of arc welding robots for arc welding the held steel structure with a welding torch, the plurality of arc welding robots are used. In order to perform the process of combining the welding pass when welding a plurality of welded joints of the steel structure from the lower layer sequentially at the same time before welding,
A computer which stores a plurality of lamination patterns of multi-pass welding paths determined in advance according to workpiece dimensions, weld joint shapes and welding conditions together with the amount of deposited metal for each welding path in the lamination patterns in storage means. ,
Lamination according to the weld joint to be set from among the plurality of stored lamination patterns based on the workpiece dimensions, the shape of the weld joint and the welding conditions input corresponding to the weld joint to be set Laminate pattern determining means for selecting and determining a pattern,
Welded joint selecting means for selecting ones having a similar number of passes as a plurality of welded joints to be welded at the same time according to a predetermined rule;
Welding path combination means for combining welding paths for sequentially welding from the lower layer side pass in the determined lamination pattern of each of the selected welded joints;
Welding amount determination means for determining whether or not the difference in the amount of each deposited metal that is simultaneously welded in each welding pass when the combination exceeds a predetermined threshold;
When the difference in the amount of deposited metal exceeds the threshold value, the welding pass having the larger amount of deposited metal is determined as a single operation welding pass for non-simultaneous welding, and the single operation welding pass is excluded. In the independent operation path determination means for sequentially determining the combination of welding paths to be welded simultaneously from the lower layer,
Welding setting program characterized by functioning as
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