專(zhuān)利名稱(chēng)：焊接設(shè)定裝置、焊接機(jī)器人系統(tǒng)及焊接設(shè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在焊接機(jī)器人系統(tǒng)中利用多個(gè)焊接機(jī)器人同時(shí)焊接鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè) 焊接接頭的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，在安裝作為建筑用的立柱使用的鋼結(jié)構(gòu)物時(shí)，臨時(shí)被焊接的立柱由轉(zhuǎn)動(dòng)換 位器保持為水平，利用焊接機(jī)器人對(duì)該鋼結(jié)構(gòu)物的焊接接頭(簡(jiǎn)單地稱(chēng)為接頭)自動(dòng)焊接。 對(duì)于作為建筑用的立柱使用的鋼結(jié)構(gòu)物，立柱的直徑往往是例如300mm Im以上。另外， 立柱的長(zhǎng)度一般為數(shù)m 數(shù)十m。另外，鋼結(jié)構(gòu)物的焊接條件根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)及鋼骨工程技術(shù)指南規(guī)定。 接頭的底邊的寬度(根部間隙)例如有數(shù)mm左右，立柱的高度可調(diào)。通過(guò)用熔敷金屬充填 該槽的位置，可以在立柱上保持強(qiáng)度。另外，例如，通過(guò)多層的焊道(簡(jiǎn)單地表記為焊道) 對(duì)接頭進(jìn)行焊接時(shí)，反復(fù)多次將前次的焊道冷卻至規(guī)定溫度以下之后再進(jìn)行上層的焊道的 焊接，通過(guò)將熔敷金屬堆焊為規(guī)定形狀及熔敷量來(lái)維持焊接品質(zhì)。因此，利用自動(dòng)焊接完成 一根立柱的焊接，往往需要例如滿一日(例如8小時(shí))。假如用兩臺(tái)焊接機(jī)器人進(jìn)行這種作 業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)物具有多個(gè)接頭，若全部組合它們且可以發(fā)揮現(xiàn)論上最大效果，則用目前一半的 時(shí)間(例如4小時(shí))可以完成全焊接。但是，在汽車(chē)等其他的技術(shù)領(lǐng)域，長(zhǎng)年進(jìn)行利用多個(gè)機(jī)器人自動(dòng)焊接一個(gè)工件的 作業(yè)。但是，在立柱等鋼結(jié)構(gòu)物的領(lǐng)域中，因其巨大及需要多層堆焊這類(lèi)理由，近年用兩臺(tái) 焊接機(jī)器人同時(shí)焊接兩個(gè)接頭。而且，最近，開(kāi)發(fā)有將同時(shí)焊接產(chǎn)生的焊接時(shí)間的縮短作為 目標(biāo)的技術(shù)(例如，參照日本特開(kāi)2004-314108號(hào))。下面，對(duì)日本特開(kāi)2004-314108號(hào)公報(bào)中記載的自動(dòng)焊接控制方法進(jìn)行說(shuō)明。在該專(zhuān)利公報(bào)中記載的自動(dòng)焊接控制方法中，作為用于鋼結(jié)構(gòu)物的組裝的被焊接 物(工件)的方管的剖面為大致方形，作為焊接線包含直線部和圓弧部(角部)。因此，焊 接直線部時(shí)固定工件，焊接圓弧部時(shí)使工件旋轉(zhuǎn)。由此，在圓弧部不間斷電弧可以連接一周 的焊道焊接。在該自動(dòng)焊接控制方法中，在同時(shí)焊接兩個(gè)接頭時(shí)，在兩個(gè)接頭之間由于熔敷金 屬剖面面積(熔敷金屬量)有所不同，因此從基點(diǎn)至下個(gè)基點(diǎn)焊接時(shí)的應(yīng)焊接的體積不同 時(shí)，調(diào)節(jié)焊絲的輸送速度(焊絲送給速度)使得從基點(diǎn)至下個(gè)基點(diǎn)的焊接時(shí)間對(duì)兩臺(tái)焊接 機(jī)器人相同。具體地說(shuō)，將根據(jù)焊接長(zhǎng)等求出的焊接速度及與使用焊道完成后的目標(biāo)厚度 求出的需要的熔敷金屬量相當(dāng)?shù)暮附z供給速度，在通過(guò)與預(yù)先求出的焊絲送給速度相對(duì)應(yīng) 的焊接電流的關(guān)系規(guī)定的焊接電流的可變動(dòng)的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。并且，判斷出即使調(diào)節(jié)焊絲送 給速度，也不能將整個(gè)焊道完成時(shí)的整個(gè)焊接厚度量控制在期望的范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)確定個(gè) 別地焊接的焊道并對(duì)該焊道單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)器人，將整個(gè)焊道完成時(shí)的整個(gè)焊接厚度量控制在 期望范圍內(nèi)。即，各接頭的根部間隙(槽寬)通常不同，在該自動(dòng)焊接控制方法中，在兩臺(tái) 機(jī)器人中將不同的寬度的接頭進(jìn)行堆積為最終期望的高度的調(diào)節(jié)。
由此，在該自動(dòng)焊接控制方法中，為了焊接其角部使根部間隙不同、焊接部的剖面 面積(坡口剖面面積)不同的工件旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行焊接時(shí)，因同時(shí)應(yīng)用兩臺(tái)焊接機(jī)器人，所以焊 接時(shí)間比目前可以大幅度縮短。作為立柱使用的鋼結(jié)構(gòu)物直徑幾乎不均等，立柱，往往設(shè)計(jì)為下面一方比上面一 方粗、厚的結(jié)構(gòu)。因此，在鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭中，往往將比較厚的板的接頭和比較薄 的板的接頭混在一起。這樣一來(lái)，因?yàn)榻宇^，在板厚不同時(shí)，多層堆焊的焊道的層疊數(shù)及層 疊圖案有所不同。在目前的方法中，不能進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，對(duì)板厚不同的兩個(gè)接頭分別單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)焊接。例 如，用兩臺(tái)焊接機(jī)器人焊接六處接頭時(shí)，理想地應(yīng)該用三組來(lái)完成，但只有兩組組合。這時(shí)， 使用兩臺(tái)焊接機(jī)器人后，整體不能實(shí)現(xiàn)用單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)一半的時(shí)間(2倍速度)完成焊接。即， 不能充分發(fā)揮同時(shí)應(yīng)用兩臺(tái)焊接機(jī)器人產(chǎn)生的焊接時(shí)間的縮短效果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明其目的在于，提供一種技術(shù)，解決前述的問(wèn)題，可以縮短利用多個(gè)焊 接機(jī)器人同時(shí)多層堆焊鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭的焊接時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種焊接設(shè)定裝置，是焊接機(jī)器人系統(tǒng)中的焊接 設(shè)定裝置，所述焊接機(jī)器人系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)動(dòng)換位器，其保持作為焊接用的工件的鋼結(jié)構(gòu)物； 多個(gè)電弧焊接機(jī)器人，其利用焊炬對(duì)所述被保持的鋼結(jié)構(gòu)物進(jìn)行電弧焊；焊接設(shè)定裝置，其 在焊接前進(jìn)行將使用所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人從下層依次對(duì)所述鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接 頭同時(shí)進(jìn)行多層堆焊時(shí)的焊道進(jìn)行組合的處理，其中，所述焊接設(shè)定裝置由下述的裝置構(gòu) 成存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其將根據(jù)工件的尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件預(yù)先求出的多層堆焊的焊 道的多個(gè)層疊圖案與該層疊圖案中的每個(gè)焊道的熔敷金屬量一起存儲(chǔ)；層疊圖案確定機(jī) 構(gòu)，其根據(jù)與作為設(shè)定對(duì)象的焊接接頭對(duì)應(yīng)輸入的工件尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件， 從所述被存儲(chǔ)的多個(gè)層疊圖案中選擇并確定與作為所述設(shè)定對(duì)象的焊接接頭相對(duì)應(yīng)的層 疊圖案；焊接接頭選擇機(jī)構(gòu)，其根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，選擇焊道數(shù)接近的焊接接頭彼此作為 同時(shí)焊接的多個(gè)焊接接頭；焊道組合機(jī)構(gòu)，其在所述被選擇的焊接接頭各自的所述確定的 層疊圖案中，對(duì)從下層側(cè)的焊道依次同時(shí)焊接的焊道進(jìn)行組合；焊接量判別機(jī)構(gòu)，其在所述 組合時(shí)，對(duì)在各個(gè)焊道中同時(shí)熔敷的各熔敷金屬量的差值是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行判 別；單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定機(jī)構(gòu)，其在所述熔敷金屬量的差值超過(guò)所述閾值時(shí)，確定將熔敷金 屬量多的一方的焊道作為不同時(shí)地單獨(dú)地進(jìn)行焊接的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道，排除該單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用 焊道之后，從下層依次確定同時(shí)焊接的焊道組合；焊接條件確定機(jī)構(gòu)，其根據(jù)組合所述確定 的層疊圖案的焊道的同時(shí)焊道的層疊進(jìn)度及所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道的層疊進(jìn)度，且基于對(duì)所 述各個(gè)焊道輸入的焊接條件，算出對(duì)應(yīng)于焊絲輸送速度的電流值及接縫形成位置，確定包 含這些計(jì)算值的所述各個(gè)焊道的層疊進(jìn)度的焊接條件；動(dòng)作程序生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)通過(guò)所 述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定機(jī)構(gòu)及所述焊接條件確定機(jī)構(gòu)確定的焊道進(jìn)度，生成所述多個(gè)電弧 焊接機(jī)器人的機(jī)器人動(dòng)作程序，對(duì)所述電弧焊接機(jī)器人進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，焊接設(shè)定裝置通過(guò)焊接圖案確定裝置選擇確定基于與作為設(shè)定 對(duì)象的焊接接頭相對(duì)應(yīng)輸入的工件尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件的層疊圖案。在此，層 疊圖案預(yù)先數(shù)據(jù)基值化，即使也容易應(yīng)對(duì)一層多焊道的分開(kāi)焊道。層疊圖案為規(guī)定焊道的層疊數(shù)及分開(kāi)狀態(tài)的圖案。作為該層疊圖案可以表示焊道的每一個(gè)相當(dāng)于在周焊接中熔敷 在焊接接頭的熔敷金屬量即熔敷金屬體積的剖面面積。而且，焊接設(shè)定裝置通過(guò)焊接接頭選擇機(jī)構(gòu)選擇根據(jù)同時(shí)焊道組合的焊接接頭， 在與選擇的焊接接頭對(duì)應(yīng)確定的層疊圖案中，通過(guò)焊道組合機(jī)構(gòu)從下層依次組合焊道，通 過(guò)焊接量判別機(jī)構(gòu)，比較組合的焊道的熔敷金屬量。在此，在周焊時(shí)，由轉(zhuǎn)動(dòng)換位器保持的 鋼結(jié)構(gòu)物利用轉(zhuǎn)動(dòng)換位器的旋轉(zhuǎn)機(jī)旋轉(zhuǎn)。另外，在周焊時(shí)使與不同的焊接接頭的區(qū)間相應(yīng) 的多個(gè)焊接機(jī)器人的移動(dòng)時(shí)間同步，且使與平均單位時(shí)間送入焊接材料的量相當(dāng)?shù)碾娏魃?升下降，使一次的焊道需要的金屬量熔敷。因此，為了維持規(guī)定的焊接品質(zhì)，自然而然地設(shè) 定向焊接時(shí)的被焊接物(工件)輸入的熱輸入。例如，可以將該熱輸入量視為作為同時(shí)焊 接或單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的判斷基準(zhǔn)的預(yù)先設(shè)定的閾值。而且，焊接設(shè)定裝置通過(guò)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定機(jī)構(gòu)，在作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定 時(shí)，對(duì)該單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道組合排除之后，從下層依次確定同時(shí)焊接的焊道的組合。例如，假 定一層一焊道和將一層分開(kāi)成兩個(gè)以上焊道的一層多焊道中的焊道組合的情況下，一層一 焊道(一方)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，另一方運(yùn)轉(zhuǎn)休止后，可以進(jìn)行組合一層一焊道(一方)的上層的下 一個(gè)焊道和另一方的一層下的焊道的同時(shí)焊接。即，即使板厚不同時(shí)，與目前的控制方法相 比可以降低單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的次數(shù)。而且，焊接設(shè)定裝置即使確定單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道，利用焊接條件確定機(jī)構(gòu)，根據(jù)包含 同時(shí)焊道的各自的焊道的層疊進(jìn)度，基于各自的輸入焊接條件，也能夠算出與焊絲送給速 度相對(duì)應(yīng)的電流值及接縫形成位置。并且，焊接條件確定機(jī)構(gòu)確定包含這些算出值的各自 的焊道的層疊進(jìn)度的焊接條件。在此確定的焊接條件包含多個(gè)電弧焊接機(jī)器人的焊炬的移 動(dòng)控制確定。并且，焊接設(shè)定裝置通過(guò)動(dòng)作程序生成機(jī)構(gòu)生成與焊道進(jìn)度對(duì)應(yīng)的機(jī)器人動(dòng) 作程序，并對(duì)電弧焊接機(jī)器人進(jìn)行設(shè)定。另外，在所述構(gòu)成的焊接設(shè)定裝置中，所述焊接條件確定機(jī)構(gòu)在排除單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用 焊道以外的焊道的組合中，在該焊道的接縫位置偏移的情況下，在組合該焊道的各個(gè)焊接 接頭中，確定包含下述控制的焊接條件在開(kāi)始該焊道的同時(shí)焊接時(shí)，使所述各自的焊炬移 動(dòng)，使得所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人在與表示開(kāi)始所述轉(zhuǎn)動(dòng)換位器的旋轉(zhuǎn)的角度的開(kāi)始角度 相對(duì)應(yīng)的位置，能夠形成電弧；在完成該焊道的同時(shí)焊接時(shí)，使所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人的 各自的焊炬移動(dòng)，使得在與表示將所述轉(zhuǎn)動(dòng)換位器停止的角度的停止角度相對(duì)應(yīng)的位置， 能夠形成同時(shí)焊道的接縫。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，焊接設(shè)定裝置在對(duì)剖面圓形的工件的多個(gè)焊接接頭進(jìn)行周焊接時(shí)， 由于各自的焊接接頭的完成的焊道數(shù)不同，在以即使焊道的接縫位置錯(cuò)開(kāi)，保持該工件的 轉(zhuǎn)動(dòng)換位器的旋轉(zhuǎn)角在各自的焊接接頭中是共同的為前提的位置開(kāi)始焊接。因此，此次同 時(shí)焊道中矯正前次接縫位置的偏離，不會(huì)將前次的偏差保留在此次以后的上層。另外，為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的機(jī)器人焊接系統(tǒng)由下述構(gòu)成上述構(gòu)成的焊接 設(shè)定裝置；保持作為焊接用的工件的鋼結(jié)構(gòu)物的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器；利用焊炬對(duì)所述被保持的鋼 結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭同時(shí)進(jìn)行多層堆焊的多個(gè)電弧焊接機(jī)器人，在此，所述電弧焊接機(jī) 器人的每一個(gè)具有下面的裝置向所述焊炬送出焊絲的焊絲送給裝置；驅(qū)動(dòng)所述焊絲送給 裝置，并且向從所述焊絲送給裝置向所述焊炬送出的焊絲供給焊接電流的焊接電源裝置； 及控制所述電弧焊接機(jī)器人的焊炬的移動(dòng)，并且經(jīng)由所述焊接電源裝置控制焊絲送給速度的機(jī)器人控制裝置，在此，所述焊接設(shè)定裝置將對(duì)所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人的每一個(gè)生成 的機(jī)器人動(dòng)作程序經(jīng)由各自的所述機(jī)器人控制裝置對(duì)電弧焊接機(jī)器人進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，機(jī)器人焊接系統(tǒng)，通過(guò)焊接設(shè)定裝置經(jīng)由各自的機(jī)器人控制裝置對(duì) 電弧焊接機(jī)器人進(jìn)行設(shè)定的機(jī)器人動(dòng)作程序，多個(gè)電弧焊接機(jī)器人利用焊炬對(duì)由轉(zhuǎn)動(dòng)換位 器保持的鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭進(jìn)行同時(shí)多層堆焊。在該次焊接前預(yù)先組合有同時(shí)焊 道，因此在各自的焊接接頭中即使板厚不同時(shí)，也可以縮短焊接時(shí)間。另外，本發(fā)明的焊接設(shè)定方法是在具有保持作為焊接用的工件的鋼結(jié)構(gòu)物的轉(zhuǎn)動(dòng) 換位器和利用焊炬對(duì)所述保持的鋼結(jié)構(gòu)物進(jìn)行電弧焊接的多個(gè)電弧焊接機(jī)器人的焊接機(jī) 器人系統(tǒng)中，在焊接前進(jìn)行將使用所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人從下層依次對(duì)所述鋼結(jié)構(gòu)物的 多個(gè)焊接接頭同時(shí)進(jìn)行多層堆焊時(shí)的焊道的處理的焊接設(shè)定方法，其中，由下面的工序構(gòu) 成根據(jù)工件的尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件預(yù)先求出的多層堆焊的焊道的多個(gè)層疊 圖案與該層疊圖案中的焊道每道的熔敷金屬量一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)內(nèi)的工序；根據(jù)與作為 設(shè)定對(duì)象的焊接接頭輸入的工件尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件，從所述存儲(chǔ)的多個(gè)層 疊圖案中選擇確定與作為所述設(shè)定對(duì)象的焊接接頭相對(duì)應(yīng)的層疊圖案的層疊圖案確定工 序；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，選擇焊道數(shù)接近的焊接接頭彼此作為同時(shí)焊接的多個(gè)焊接接頭 的焊接接頭選擇工序；在所述選擇的焊接接頭的各自所述確定的層疊圖案中，將從下層側(cè) 的焊道依次同時(shí)地焊接的焊道進(jìn)行組合的焊道組合工序；在所述組合時(shí)，對(duì)在各焊道中同 時(shí)熔敷的各熔敷金屬量的差值是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行判別的焊接量判別工序；在所 述熔敷金屬量的差值超過(guò)所述閾值時(shí)，確定將熔敷金屬量多的一方的焊道作為非同時(shí)單獨(dú) 焊接的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道，排除該單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用多道焊接之后，從下層依次確定同時(shí)焊接的焊 道組合的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定工序。根據(jù)本發(fā)明，焊接設(shè)定裝置對(duì)于利用多個(gè)焊接機(jī)器人進(jìn)行同時(shí)多層周堆焊的鋼結(jié) 構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭，可以進(jìn)行排除基于在焊道中同時(shí)熔敷的各自的熔敷金屬量的差值確 定的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道之后，從下層依次組合同時(shí)焊道的處理。因此，在機(jī)器人焊接系統(tǒng)中， 將用于執(zhí)行對(duì)利用焊接設(shè)定裝置組合的同時(shí)焊道確定的焊接條件的動(dòng)作程序，通過(guò)預(yù)先對(duì) 各個(gè)的焊接機(jī)器人進(jìn)行設(shè)定可以縮短利用這些多個(gè)焊接機(jī)器人進(jìn)行同時(shí)多層堆焊的焊接 時(shí)間。


圖1是示意性表示本發(fā)明的焊接機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成的方框圖；圖2是示意性表示圖1所示的同時(shí)焊道組合確定部的方框圖；圖3是表示本發(fā)明焊接機(jī)器人系統(tǒng)的一例的圖；圖4是表示方管形的建筑鋼結(jié)構(gòu)物的一例的立體圖；圖5是方管形的建筑鋼結(jié)構(gòu)物的組裝圖；圖6是圖4所示的立柱芯的立體圖；圖7是圖4所示的立柱的剖面圖；圖8是表示圖4所示的立柱的周焊接的直線部和圓弧部的焊絲前端的軌跡的圖；圖9是表示利用圖1所示的同時(shí)焊道組合確定部選擇的兩個(gè)接頭的焊道的一例的 剖面圖10是表示在圖9所示的兩個(gè)接頭焊道中熔敷的金屬的剖面面積的一例的圖；圖11是表示圖1所示的同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置的動(dòng)作的流程；圖12是示意性表示圖1所示的焊接機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成例的方框圖；圖13是表示圓管形建筑鋼結(jié)構(gòu)物的一例的圖，(a)表示立體圖，(b)表示剖面圖；圖14是圖13所示的圓管立柱部的周焊接的接縫形成的說(shuō)明圖，(a)是(b)所示 的管剖面的放大圖；圖15是表示連動(dòng)半徑不同的兩個(gè)接頭的焊道的焊接線的圖；(a)表示單獨(dú)動(dòng)作時(shí) 的焊接線，(b)表示同時(shí)動(dòng)作時(shí)的焊接線；圖16是連動(dòng)半徑不同的兩個(gè)接頭的同時(shí)焊接時(shí)的焊道的剖面圖，(a)是表示一方 的焊道開(kāi)始時(shí)，(b)是表示一方的焊道完成時(shí)，(c)是表示另一方的焊道開(kāi)始時(shí)，(d)是表示 另一方的焊道完成時(shí)；圖17是表示在被分開(kāi)為一層兩焊道的分割焊道中，第一焊道的焊接完成位置和 第二個(gè)焊道的焊接開(kāi)始位置的關(guān)系的焊道的平面圖，(a)表示沒(méi)有重疊的情況，(b)表示重 疊的情況。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，就用于實(shí)施本發(fā)明的焊接設(shè)定裝置及機(jī)器人焊接系統(tǒng)的方式 (以下稱(chēng)“實(shí)施方式”)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示意性表示本發(fā)明的焊接機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成的方框圖。另外，圖3表示工 件，表示焊接中的焊接機(jī)器人系統(tǒng)的外觀的一例。另外，在圖4及圖13中分別表示接合有 方管及圓管的建筑鋼結(jié)構(gòu)物的一例。在第一實(shí)施方式中以方管及圓管為對(duì)象，在第二實(shí)施 方式中以圓管為對(duì)象。(第一實(shí)施方式)本發(fā)明的實(shí)施方式的焊接機(jī)器人系統(tǒng)1如圖1所示，具備機(jī)器人控制裝置2、焊接 電源裝置3、焊絲輸送裝置4、焊接機(jī)器人5、轉(zhuǎn)動(dòng)換位器(positioner) 6、同時(shí)多層堆焊設(shè)定 裝置10。圖12表示控制方框的構(gòu)成例，其表示在焊接機(jī)器人系統(tǒng)1中除執(zhí)行同時(shí)多層堆焊 設(shè)定外，還用于執(zhí)行該同時(shí)多層堆焊設(shè)定的前處理、焊接前的前處理、及焊接處理的各裝置 間的控制的詳細(xì)。下面，首先，參照?qǐng)D1說(shuō)明焊接機(jī)器人系統(tǒng)1的概要及同時(shí)多層堆焊設(shè)定 裝置的構(gòu)成概要，對(duì)于圖12的詳細(xì)的說(shuō)明后述。[焊接機(jī)器人系統(tǒng)的概要]在該焊接機(jī)器人系統(tǒng)1中，如圖1所示，對(duì)于每個(gè)焊接機(jī)器人5，具備焊絲送給裝 置4、焊接電源裝置3、機(jī)器人控制裝置2。另外，在圖1中兩臺(tái)焊接機(jī)器人5由各自的機(jī)器 人控制裝置2控制，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10對(duì)兩臺(tái)機(jī)器人控制裝置2設(shè)定機(jī)器人動(dòng)作程序。機(jī)器人控制裝置2是控制焊接機(jī)器人5的焊炬8的移動(dòng)，并且經(jīng)由焊接電源裝置 3控制焊絲送給速度的裝置。機(jī)器人控制裝置2控制焊接機(jī)器人主體7、在焊接機(jī)器人主體 7的臂上設(shè)置的焊炬8、焊接電源裝置3。在一側(cè)機(jī)器人控制裝置2上連接有轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6。 另外，為了各焊接機(jī)器人主體7的位置控制及聯(lián)鎖，兩個(gè)機(jī)器人控制裝置2用通信電纜連 接。該機(jī)器人控制裝置2的詳細(xì)后述。
焊接電源裝置3驅(qū)動(dòng)焊絲送給裝置4，焊絲輸送裝置4由送出焊接焊絲(下面簡(jiǎn)單 地記為焊絲)的輥等構(gòu)成。焊接電源裝置3向從焊絲送給裝置4向焊炬8送出的焊絲供給 焊接電流，并且給工件供給焊接電力。該焊接電源裝置3的詳細(xì)后述。焊接機(jī)器人(電弧焊接機(jī)器人)5是利用焊炬8對(duì)由轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6保持的建筑鋼 結(jié)構(gòu)物100進(jìn)行電弧焊接的裝置。焊接機(jī)器人5例如是6軸構(gòu)成的多關(guān)節(jié)型電弧焊接機(jī)器 人，具備臂等焊接機(jī)器人主體7、在臂上安裝的焊炬8。焊接機(jī)器人主體7進(jìn)行基于示教懸吊裝置的示教操作輸入裝置的示教操作的動(dòng) 作、根據(jù)通過(guò)該示教操作生成的示教程序執(zhí)行數(shù)據(jù)使焊炬8前端再生的再生動(dòng)作。在焊炬8 內(nèi)焊絲由焊絲輸送裝置4輸送，該焊絲從焊炬8向工件(被焊接材料)的焊接部供給。在 該送出的焊絲和工件之間通過(guò)形成電弧進(jìn)行焊接。轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6控制焊接工件的姿勢(shì)，可旋轉(zhuǎn)地構(gòu)成，作為工件例如，保持接合有圖 4所示的方管的建筑鋼結(jié)構(gòu)物100及接合有圖13所示的圓管的建筑鋼結(jié)構(gòu)物200。該轉(zhuǎn)動(dòng) 換位器6的詳細(xì)后述。[同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置的構(gòu)成]同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置(焊接設(shè)定裝置)10是在焊接前進(jìn)行將使用多個(gè)焊接機(jī)器 人5從下層依次對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)物100的多個(gè)焊接接頭進(jìn)行同時(shí)多層堆焊時(shí)的焊道進(jìn)行組合 的處理的裝置。同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置 10 具備例如 CPU (Central Processing Unit)、ROM (Read Only Memory) > RAM (Random Access Memory) > HDD (HardDisk Drive)、@ 入 @ 出 _ □·。 i亥 同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10如圖1所示，具備輸入輸出部11、存儲(chǔ)部12、運(yùn)算部13。輸入輸出部11是和機(jī)器人控制裝置2之間的輸入輸出接口。存儲(chǔ)部(存儲(chǔ)機(jī)構(gòu))12具備ROM、RAM、HDD。在一次存儲(chǔ)部14內(nèi)存儲(chǔ)工件尺寸數(shù) 據(jù)15、輸入焊接條件數(shù)據(jù)16、接頭形狀數(shù)據(jù)17、尺寸、位置修正數(shù)據(jù)18作為由用戶預(yù)先輸入 的數(shù)據(jù)。工件尺寸數(shù)據(jù)15表示例如圖7例示的尺寸。接頭形狀數(shù)據(jù)17表示坡口形狀及坡口角度等焊接接頭的形狀。輸入焊接條件數(shù)據(jù)16表示例如焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊炬8突出長(zhǎng)度等 焊接條件。尺寸、位置修正數(shù)據(jù)18是通過(guò)機(jī)器人控制裝置2及焊接機(jī)器人5的公知的傳感動(dòng) 作功能取得的傳感結(jié)果，表示對(duì)由用戶輸入的數(shù)據(jù)的進(jìn)行修正的數(shù)據(jù)、及比輸入數(shù)據(jù)更詳 細(xì)的尺寸、位置數(shù)據(jù)。該尺寸、位置修正數(shù)據(jù)18事前從機(jī)器人控制裝置2中取得。另外，存儲(chǔ)部12將根據(jù)工件尺寸、焊接條件、焊接接頭的形狀預(yù)先求出的多層堆 焊的焊道的多個(gè)層疊圖案與該層疊圖案中的焊道的每一個(gè)熔敷金屬量一起收納的層疊圖 案數(shù)據(jù)庫(kù)19進(jìn)行存儲(chǔ)。圖9及圖10表示層疊圖案和其焊道的每一個(gè)熔敷金屬量的一例。 另外，圖9及圖10所示的例子的說(shuō)明后述。運(yùn)算部13如圖1所示，具備同時(shí)焊道組合確定部21、焊接諸條件確定部22、動(dòng)作 程序生成部23。同時(shí)焊道組合確定部21如圖2所示，具備層疊圖案確定部24、焊接接頭選 擇部25、焊道組合部26、焊量判定部27、單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定部28。層疊圖案確定部(層疊圖案確定機(jī)構(gòu))24是基于與作為對(duì)象的焊接接頭對(duì)應(yīng)輸入 的工件尺寸數(shù)據(jù)15、接頭形狀數(shù)據(jù)17及輸入焊接條件數(shù)據(jù)16，從存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部12的層疊圖案數(shù)據(jù)庫(kù)19中，選擇確定與作為設(shè)定對(duì)象的焊接接頭對(duì)應(yīng)的層疊圖案的部分。在本實(shí)施 方式中，層疊圖案數(shù)據(jù)庫(kù)19由于收納根據(jù)工件尺寸、焊接條件、焊接接頭的形狀預(yù)先求出 的層疊圖案，因此，層疊圖案確定部24可以容易地從層疊圖案數(shù)據(jù)庫(kù)19中選擇與修正前述 的輸入數(shù)據(jù)15、16、17的尺寸、位置修正數(shù)據(jù)18對(duì)應(yīng)的層疊圖案。焊接接頭選擇部(焊接接頭選擇機(jī)構(gòu))25是利用預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，選擇焊道數(shù)接 近的焊接接頭彼此作為同時(shí)焊接的多個(gè)焊接接頭的部分。選擇方法為任意的。例如，圖4(b) 所示的建筑鋼結(jié)構(gòu)物具有六處立柱101和立柱芯103的接頭。利用兩臺(tái)焊接機(jī)器人5時(shí)，將 兩處接頭組成三組即可，由此，只要左側(cè)的三條焊道數(shù)為“8”，右側(cè)三條焊道數(shù)為“9”，則就 從左側(cè)依次選擇?；蛘撸驴诘男螤钕嗤淖鳛橐唤M，因此從左依次選擇第一和第三的接頭 的一組，從右選擇第一和第三的接頭的一組，從左選擇第二和從右選擇第二的接頭的一組。焊道組合部(焊道組合機(jī)構(gòu))26是在根據(jù)焊接接頭選擇部25選擇的焊接接頭各 自的確定的層疊圖案中，將從下層側(cè)的焊道依次同時(shí)焊接的焊道進(jìn)行組合的部分。該焊道 組合部26在所選擇的焊接接頭的各自中，將根據(jù)層疊圖案確定部24確定的層疊圖案及該 層疊圖案中的焊道的每一個(gè)的熔敷金屬量作為輸入接受。并且，焊道組合部26在接受的各 自的層疊圖案中，對(duì)從下層側(cè)的焊道依次同時(shí)焊接的焊道進(jìn)行組合。焊接量判定部(焊接量判別機(jī)構(gòu))27是在組合焊道時(shí)，判別在各自的焊道中同時(shí) 熔敷的各自的熔敷金屬量的差值是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值的部分。該閾值可以設(shè)定在例 如，如能夠確保適當(dāng)?shù)暮附悠焚|(zhì)的焊接電流的范圍、同樣地電焊接電壓范圍、或焊接速度范 圍、或這些全部的條件等。另外，該閾值也可以根據(jù)向焊接時(shí)的被焊接物輸入的熱輸入量來(lái) 確定。其中，向焊接時(shí)被焊接物輸入的熱輸入量(J/cm)以電流(A)X電壓(V)X60/焊接 速度(cm/min)求出。下面，作為一例，以基于熱輸入量設(shè)定閾值的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。向焊接 時(shí)的被焊接物輸入的熱輸入量與焊道的每一個(gè)熔敷金屬量相對(duì)應(yīng)。在同時(shí)焊接中，焊接機(jī) 器人5在各自的接頭中，同步并同時(shí)焊接各自的焊道。另外，如焊接時(shí)間相同，且為了維持 規(guī)定的焊接品質(zhì)，使相當(dāng)于單位時(shí)間送入的量的電流升降，使焊接材料在一次焊道內(nèi)熔敷 的需要的金屬量根據(jù)前述的熱輸入量自然而然地確定。該需要的金屬量可以用熔敷金屬體 積表示。在本實(shí)施方式中，將熔敷金屬量的差值的閾值，剖視下基于相當(dāng)于熔敷金屬體積的 熔敷金屬剖面面積的差確定。關(guān)于其具體例后述。單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊接確定部(單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定機(jī)構(gòu))28是在熔敷金屬量的差值超 過(guò)閾值時(shí)，將熔敷金屬量多的一方的焊道作為非同時(shí)單獨(dú)焊接的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定，排 除該單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道之后，從下層依次確定同時(shí)焊接的焊道的組合的部分。在本實(shí)施方式 中，單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定部28在熔敷剖面面積的差超過(guò)規(guī)定的比率時(shí)，作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊 道確定。關(guān)于其具體例后述。另外，同時(shí)焊道組合確定部21也可以通過(guò)利用作為前述的層疊圖案確定部24、焊 接接頭選擇部25、焊道組合部26、焊接量判定部27及單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定部28發(fā)揮功能 的焊接設(shè)定程序，使存儲(chǔ)層疊圖案數(shù)據(jù)庫(kù)19的一般的計(jì)算機(jī)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。該焊接設(shè)定程序 可以經(jīng)由通信線路提供，可以寫(xiě)入⑶-ROM及緩存器等記錄媒體分布。返回圖1，繼續(xù)同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10的運(yùn)算部13的說(shuō)明。焊接諸條件確定部(焊接條件確定機(jī)構(gòu))22根據(jù)由同時(shí)焊道組合確定部21確定 的同時(shí)焊道的層疊進(jìn)度及單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道的層疊進(jìn)度，基于與各自的焊道對(duì)應(yīng)輸入的焊接條件，算出與焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)的電流值及接縫形成位置。該焊接諸條件確定部22對(duì)包 含與算出的焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)的電流值及接縫形成位置的各自的焊道的層疊進(jìn)度的焊 接條件進(jìn)行確定。將對(duì)由同時(shí)焊道組合確定部21確定的同時(shí)焊道的層疊進(jìn)度及單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn) 用焊道的層疊進(jìn)度、由焊接諸條件確定部22確定的各焊接條件進(jìn)行合并的條件稱(chēng)為焊道 進(jìn)度。在本實(shí)施方式中，輸入焊接條件數(shù)據(jù)16視為例如焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊 炬8的突出長(zhǎng)度等，該焊接諸條件確定部22與焊道的每一個(gè)的參數(shù)一起，與焊絲送給速度 相對(duì)應(yīng)的電流值也包含于焊接條件中。另外，焊接諸條件確定部22，圖14(a)所示的電弧 ON位置、本焊接開(kāi)始位置、接縫形成位置(弧坑形成位置、接縫處理的開(kāi)始位置)等移動(dòng)控 制也包含于焊接條件內(nèi)。因此，為了與輸入焊接條件區(qū)分，將它們稱(chēng)為焊接諸條件。動(dòng)作程序生成部(動(dòng)作程序生成機(jī)構(gòu))23是根據(jù)通過(guò)同時(shí)焊道組合確定部21及 焊接諸條件確定部22確定的焊道進(jìn)度，生成多個(gè)焊接機(jī)器人5的機(jī)器人動(dòng)作程序，并對(duì)焊 接機(jī)器人5進(jìn)行設(shè)定。在本實(shí)施方式中，動(dòng)作程序生成部23將多個(gè)焊接機(jī)器人5的每一個(gè) 生成的機(jī)器人動(dòng)作程序經(jīng)由各自的機(jī)器人控制裝置2對(duì)焊接機(jī)器人5進(jìn)行設(shè)定。S卩，動(dòng)作 程序生部23將機(jī)器人動(dòng)作程序輸出到機(jī)器人控制裝置2。該動(dòng)作程序生成部23在焊接機(jī) 器人5進(jìn)行本焊接處理前，生成在作為焊接對(duì)象的接頭的各焊道的各自的焊接時(shí)示教需要 的順序的程序。示教程序包含焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊炬8的突出長(zhǎng)度、與焊絲送 給速度相對(duì)應(yīng)的電流值等信息及圖14(a)所示的電弧ON位置、本焊接開(kāi)始位置、弧坑形成 位置、接縫處理的開(kāi)始位置等信息。在此，補(bǔ)充說(shuō)明焊接諸條件確定部22、動(dòng)作程序生成部23。該焊接諸條件確定部 22和動(dòng)作程序生成部23與日本特開(kāi)2004-314108號(hào)記載的自動(dòng)焊接控制方法一樣，以進(jìn)行 下面的(1) (6)的控制為前提。(1)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器在工件的圓弧部不間斷電弧進(jìn)行一周焊接；(2)同時(shí)焊接的接頭的相對(duì)的“在基點(diǎn)(焊接時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn))間應(yīng)焊接的體積”不同 時(shí)，調(diào)節(jié)“焊絲的送給速度”使得焊接時(shí)間相同；(3)在各焊道中適當(dāng)?shù)卦O(shè)定可焊接的適宜電流范圍，在其范圍內(nèi)設(shè)定“焊絲的送給 速度，，;(4)在判斷不能將全焊道完成后的焊層厚度控制在期望的范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)個(gè)別地 焊接一層以上的焊道，將焊接完成時(shí)的焊層厚度控制在期望范圍內(nèi)；(5)將多層堆焊的接頭作為對(duì)象，各焊道每焊接一周形成接縫，切斷電??；(6)另外，這些焊接諸條件確定部22和動(dòng)作程序生成部23為了進(jìn)行(1) (5)的 控制，焊接前，利用實(shí)驗(yàn)等預(yù)先分別求出下面(6-1) (6-4)的關(guān)系式。求出的關(guān)系式預(yù)先 收納在存儲(chǔ)部12，使得焊接諸條件確定部22和動(dòng)作程序生成部23讀入。(6-1)求出焊接電流相對(duì)于規(guī)定突出長(zhǎng)度的焊絲送給速度的的關(guān)系。另外，與該規(guī) 定突出長(zhǎng)度的焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)求出適當(dāng)?shù)碾娀‰妷旱年P(guān)系；(6-2)對(duì)于增減突出度長(zhǎng)的情況也同樣，求出與焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)的焊接電流 的關(guān)系；(6-3)在規(guī)定的突出長(zhǎng)度、規(guī)定的基準(zhǔn)焊縫間隙及規(guī)定的板厚求出成為基準(zhǔn)的焊 接條件(將它們稱(chēng)為基準(zhǔn)焊接條件)。即，利用實(shí)驗(yàn)等求出焊接電流、電弧電壓、焊接速度及 目標(biāo)位置。
(6-4)對(duì)于多層堆焊的各焊道，求出可變動(dòng)的焊接電流范圍，與其相對(duì)應(yīng)的電弧電壓。[焊接機(jī)器人系統(tǒng)的外觀一例]在圖3中表示圖4(a)所示的建筑鋼結(jié)構(gòu)物100中將立柱101與立柱芯103的隔 板105焊接的方法。在此，焊接機(jī)器人系統(tǒng)1具備兩臺(tái)焊接機(jī)器人5a、5b，兩臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器 6a、6b。在此，將焊接機(jī)器人5a、轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、焊接機(jī)器人5b、轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6b沿軌道50以 該順序配置。焊接機(jī)器人5a、5b具備在軌道50上行駛的移動(dòng)臺(tái)車(chē)51。在該移動(dòng)臺(tái)車(chē)51上載置 有焊絲供給容器52和焊接電源裝置3。另外，焊接機(jī)器人5a、5b在與移動(dòng)臺(tái)車(chē)51的軌道 50正交的方向的一端部具備臂53，在該臂53前端經(jīng)由關(guān)節(jié)具備另一個(gè)臂54。在臂53的 前端部設(shè)定有焊炬8。在焊絲供給容器52內(nèi)線圈狀卷繞貯存有焊絲55。從焊絲供給容器 52開(kāi)卷的焊絲55經(jīng)由導(dǎo)線管56供給焊炬8，通過(guò)焊炬8供給焊接部。焊接電源裝置3利 用電線57與焊炬8連接，經(jīng)由焊炬8向焊絲55供給焊接電力。轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、6b在固定于底座上的平臺(tái)58上具備使焊接線設(shè)置在垂直面內(nèi)的 工件在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部59。該旋轉(zhuǎn)部59具有中央部開(kāi)設(shè)有矩形狀切口的形狀，在該 中央部切口部，在至少一對(duì)對(duì)置的邊上設(shè)置有固定工件的固定卡具60。工件如圖4(a)所 示，預(yù)先暫時(shí)焊接安裝，利用固定卡具60通過(guò)夾持被焊接物即立柱101的面，旋轉(zhuǎn)部59固 定立柱101。轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、6b從立柱的長(zhǎng)度方向看，在旋轉(zhuǎn)部59的中央切口部整合)重 合)的位置分別固定。各轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、6b分別夾持圖4(a)所示的建筑鋼結(jié)構(gòu)物100的 兩個(gè)立柱101時(shí)，分別調(diào)節(jié)各轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、6b的固定卡具60使得各立柱101的中心軸一 致。[方管柱的一例]圖4所示的建筑鋼結(jié)構(gòu)物100是接合有方管的建筑鋼結(jié)構(gòu)物的一例，具備立柱 101、接合口 102、立柱芯103。立柱101是作為周焊接的焊接線包含直線部和圓弧部(圓角 部)的方管。在立柱芯103上與連接有立柱101的方向正交的方向的四側(cè)面利用焊接安裝 有接合口 102。圖4(a)表示將立柱101和立柱芯103以該順序每?jī)蓚€(gè)連接的狀態(tài)。另外， 圖4(b)表示在圖4(a)的狀態(tài)另外再連接一個(gè)立柱101的狀態(tài)。圖5表示將建筑鋼結(jié)構(gòu)物 100安裝至圖4(a)所示的狀態(tài)的安裝圖。另外，立柱芯103如圖6所示，在筒狀的立柱部 104的兩端部利用焊接接合隔板105安裝。與該隔板105垂直地焊接接合有立柱101。圖7表示立柱101的橫剖面(或端部)。作為立柱101的尺寸，作為剖面形狀的立 柱板厚t、立柱縱徑h、立柱橫徑W、角半徑r (從第一角部至第四角部共4個(gè))及長(zhǎng)度方向尺 寸作為焊接接頭的每一個(gè)輸入數(shù)據(jù)利用。立柱101的橫剖面(或端部)如圖7所示，由四 邊的直線部和四個(gè)角部(圓弧部)構(gòu)成，該角部以適宜的半徑彎曲。因此，立柱101的端部 和隔板105的表面之間的焊接線沿立柱101的端部外緣，由四邊的直線部和四個(gè)角部構(gòu)成。圖8表示立柱101的周焊接的焊絲前端軌跡。在圖8中對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、6b使立 柱101旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作、焊接機(jī)器人5操作臂53、54，使焊炬8移動(dòng)的動(dòng)作進(jìn)行合并表示。在圖 8中，(1) (5)表示立柱101旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的立柱剖面的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的推移，同時(shí)表示從焊炬 8向焊接部供給的焊絲前端的位置的推移。另外，放大相當(dāng)于至圖8的(1) (5)的焊絲前端位置推移的軌道并表示在圖8的下側(cè)。在該軌道中將至圖8的⑴ (5)的期間劃分表示為更細(xì)的“1” “10”的步驟。 在該軌道中，例如向“10” “2”的箭頭相當(dāng)于在圖8的⑴的期間表示的箭頭?；c(diǎn)和下 一個(gè)基點(diǎn)之間的焊接時(shí)間對(duì)于各焊接機(jī)器人5a、5b是相同的，所以至直線區(qū)間的始端(10) 及終端(2)的各到達(dá)時(shí)刻及至角區(qū)間的始端(2)及終端(10)的各到達(dá)時(shí)刻為同時(shí)刻。在圖8的(1)期間，立柱101不旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、6b為靜止?fàn)顟B(tài)。并且，這時(shí)， 焊接機(jī)器人5a、5b使焊炬8在水平方向移動(dòng)。由此，利用焊絲55對(duì)焊接線的直線部進(jìn)行焊 接。在圖8的⑵至(5)期間，轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6a、6b使立柱101及隔板105繞立柱101 的中心軸旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。而且，此時(shí)焊接機(jī)器人5a、5b使焊炬8圓弧狀移動(dòng)。由此，利用焊 絲55對(duì)焊接線的圓角部進(jìn)行焊接，移至順次的直線部的焊接。另外，在直線部形成有各焊 道的接縫。[同時(shí)焊道的組合處理]作為同時(shí)焊道的組合處理，對(duì)立柱部104和隔板105的焊接接頭為兩處的情況的 具體例參照?qǐng)D9進(jìn)行說(shuō)明。如圖9所示，左多層堆焊接頭200L(以下記為左接頭200L)為立 柱部104a和隔板105a的焊接接頭。左接頭200L的焊接方法如下所示。即將立柱部104a 的端面形成為傾斜，將立柱部104a水平地設(shè)置，將隔板105a垂直地設(shè)置，在該立柱部104a 和隔板105a之間設(shè)置越向上部寬度越寬的形狀的坡口，在該坡口的下部配置墊板106a，通 過(guò)用墊鐵方式自動(dòng)焊接，將立柱部104a和隔板105a接合。另外，右多層堆焊接頭200R(以 下記為右接頭200R)是立柱部104b和隔板105b的焊接接頭，可以同樣地焊接。在此，作為一例，將左接頭200L的焊縫間隙Gl和右接頭200R的焊縫間隙G2設(shè)為 相同，并且使坡口角度相同。另外，使左接頭200L的立柱部104a的板厚比右接頭200R的 立柱部104b的板厚加厚。因此，在左接頭200L中焊道數(shù)包含分割焊道為9焊道。另外，在 圖9中，在各焊道的剖面記為表示焊道序號(hào)的「1」 「9」的數(shù)字。同樣，在右接頭200R中 焊道數(shù)包含分割焊道為8焊道。圖9表示的示例中，使各自的焊道彼此從下層依次組合。假設(shè)第一焊道X第一焊道々第二焊道X第二焊道 單純組合同時(shí)焊接的焊道 時(shí)，因剩下左接頭200L的第9焊道，為個(gè)別焊接(單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn))。然而，從最下層，在第四層中 左接頭200L為一層一焊道(焊道序號(hào)“4”)，右接頭200R為一層兩焊道(焊道序號(hào)“4”、 焊道序號(hào)“5”)，左接頭200L的第四焊道剖面面積大，右接頭200R的第四焊道剖面面積小。 在此，焊道剖面面積為反映熔敷金屬體積的量。即，相當(dāng)于熔敷金屬量的量。為了簡(jiǎn)單，圖 10(a)及圖10(b)表示假設(shè)相同長(zhǎng)度(深度)的區(qū)間的層疊圖案的剖面面積的一例。圖 10(a)表示第一焊道X第一焊道#…#第四焊道X第四焊道4…單純組合同時(shí)焊接的情 況。在本實(shí)施方式中，根據(jù)同時(shí)焊道的組合，排除剖面面積大的左接頭200L的第四焊 道，例如，將剖面面積小的右接頭200R的第四焊道與左接頭200L的第五焊道組合。即，組 合為第五焊道X第四焊道4第六焊道X第五焊道々…。圖10(b)表示此時(shí)的同時(shí)焊道 的組合。這時(shí)，在本焊接時(shí)到第三焊道，左接頭200L側(cè)的焊接機(jī)器人5和右接頭側(cè)200R的 焊接機(jī)器人5同步進(jìn)行同時(shí)焊接，之后，解除同步，左接頭200L側(cè)的焊接機(jī)器人5對(duì)左接頭 200L的第四焊道個(gè)別焊接(單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn))。該單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)中，右接頭200R側(cè)的焊接機(jī)器人5停止運(yùn)轉(zhuǎn)。其后，再次兩個(gè)焊接機(jī)器人5同步進(jìn)行同時(shí)焊接。在此，對(duì)是否作為同時(shí)焊接的判斷和剖面面積的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。如圖10(a)所示， 左接頭200L的焊道序號(hào)“4”的焊道剖面面積為55. 3 [mm2]，右接頭200R的焊道序號(hào)“4”的 焊道剖面面積為32. 5 [mm2]。對(duì)于該焊道序號(hào)“4”，將剖面面積大的一方作為基準(zhǔn)的差值的 比率為41.2% (= (55. 3-32. 5)/55. 3)。這種情況下，使焊接機(jī)器人5同步，在各自的焊炬 8的相同移動(dòng)時(shí)間內(nèi)，僅調(diào)節(jié)與焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)的電流合并堆焊量非常難。因此，將剖 面面積大的一方即左接頭200L的焊道序號(hào)“4”的焊道確定作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道。另一方面，如圖10(a)所示，對(duì)于焊道序號(hào)“5”以剖面面積大的一方作為基準(zhǔn)的差 值的比率為10.9%，另外，對(duì)于焊道序號(hào)“6”的差值的比率為14.2%。在本實(shí)施方式中，以 相同移動(dòng)時(shí)間，為了僅調(diào)節(jié)與焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)的電流合并堆焊量，組合為將該差值的 比率設(shè)計(jì)在20%以內(nèi)，優(yōu)選為15%以內(nèi)。在排除單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道后的焊道組合中，如圖10(b)所示，右接頭200R的焊道序 號(hào)“4”的焊道和左接頭200L的焊道序號(hào)“5”的焊道組合。在此，左接頭200L的焊道序號(hào)“5” 的焊道剖面面積為34. 3 [mm2]，右接頭200R的焊道序號(hào)“4”的焊道剖面面積為32. 5 [mm2]。 因此，以剖面面積大的一方為基準(zhǔn)的差值的比率為5. 24%。另外，如圖10(b)所示，左接頭 200L的焊道序號(hào)“6”的焊道和右接頭200R的焊道序號(hào)“5”的焊道組合中，差值的比率為 2. 03%。另外，左接頭200L的焊道序號(hào)“7”的焊道和右接頭200R的焊道序號(hào)“6”的焊道 組合中，差值的比率為5.34%。[焊接機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)作]對(duì)于圖1所示的焊接機(jī)器人系統(tǒng)1的動(dòng)作以同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10為主，參照 圖11的流程(適當(dāng)參照?qǐng)D1)進(jìn)行說(shuō)明。在此，如接頭1，2，…，η —般化。首先，同時(shí)多層 堆焊設(shè)定裝置10通過(guò)同時(shí)焊道組合確定部21從一次存儲(chǔ)部14讀入包含被焊接物(工件) 的形狀、焊接接頭形狀等、傳感等的修正結(jié)果的數(shù)據(jù)(步驟S10)。而且，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10通過(guò)層疊圖案確定部24確定接頭每個(gè)的層疊圖 案。例如，在接頭1中確定層疊圖案(步驟S21)，在接頭2中確定層疊圖案(步驟S22)，在 接頭η中確定層疊圖案(步驟S2n)。另外，確定層疊圖案的順序?yàn)槿我狻６?，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10確定同時(shí)焊接的焊道組合(步驟S30)。具體地 說(shuō)，焊接接頭選擇部25從η個(gè)接頭中選擇同時(shí)焊接的多個(gè)焊接接頭。例如，在使用兩臺(tái)焊 接機(jī)器人5時(shí)，焊接接頭選擇部25選擇兩處接頭，焊道組合部26對(duì)從下層依次同時(shí)焊接的 焊道進(jìn)行組合。并且，焊接量判定部27在對(duì)焊道進(jìn)行組合時(shí)，判別各自的焊道的熔敷金屬 量的差值是否超過(guò)閾值。熔敷金屬量的差值超過(guò)閾值時(shí)，單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定部28將熔敷 金屬量多的一方的焊道作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道并排除之后，從下層依次確定同時(shí)焊接的焊道 組合。而且，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10通過(guò)焊接諸條件確定部22確定接頭的每一個(gè)焊 接諸條件。例如，在接頭1中確定焊接諸條件(步驟S41)，在接頭2中確定焊接諸條件(步 驟S42)，在接頭η中確定焊接諸條件(步驟S4n)。另外，確定焊接諸條件的順序?yàn)槿我?。而且，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10通過(guò)動(dòng)作程序生成部23生成接頭的每一個(gè)動(dòng)作 程序。例如，在接頭1中生成動(dòng)作程序(步驟S51)，在接頭2中生成動(dòng)作程序(步驟S52)， 在接頭η中生成動(dòng)作程序(步驟S5n)。另外，生成動(dòng)作程序的順序?yàn)槿我狻?br> 而且，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10將生成的動(dòng)作程序設(shè)定在各機(jī)器人控制裝置2 內(nèi)。由此，各機(jī)器人控制裝置2啟動(dòng)各焊接機(jī)器人5使機(jī)器人動(dòng)作再生(步驟S60)。[各裝置間的控制詳細(xì)框圖]圖12表示圖1所示的焊接機(jī)器人系統(tǒng)1的各裝置間的控制的詳細(xì)框圖。圖12所 示的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器驅(qū)動(dòng)裝置61使利用設(shè)置在平臺(tái)58上的旋轉(zhuǎn)部59的固定 卡具60固定的工件的各焊接接頭通過(guò)來(lái)自機(jī)器人控制裝置2的指令旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，相對(duì)焊接機(jī) 器人主體7成為適宜的焊接姿勢(shì)。焊接電源裝置3例如是碳酸氣屏蔽消耗電極焊接方式，如圖12所示，具備送給電 動(dòng)機(jī)控制部71、焊接電力供給電源部72、傳感電源部73。送給電動(dòng)機(jī)控制部71控制焊絲送
給裝置4。焊接電力供給電源部72從機(jī)器人控制裝置2的焊接電源控制部94接受焊接開(kāi)始 及完成指令，并且接受焊接電流及電壓的焊接條件指令，將該焊接條件指令的焊接電力供 給焊炬8及工件W。傳感電源部73從機(jī)器人控制裝置2的焊接電源控制部94接受傳感開(kāi)始及完成指 令，將傳感電壓供給焊炬8及工件W。機(jī)器人控制裝置2如圖12所示，具備輸入裝置81、存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)82、機(jī)器人主體控制 裝置83、外部控制裝置84、運(yùn)算處理裝置85。輸入裝置81例如由控制盤(pán)構(gòu)成，輸入各種數(shù)據(jù)及指令的裝置。另外，輸入裝置81 也可以由示教懸吊裝置構(gòu)成。存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)82具備示教程序存儲(chǔ)部91和一次存儲(chǔ)部92。示教程序存儲(chǔ)部91存儲(chǔ)示教作業(yè)的各工件的示教程序。一次存儲(chǔ)部92臨時(shí)地存儲(chǔ)利用焊接接頭傳感動(dòng)作產(chǎn)生的各檢測(cè)信息的各運(yùn)算部 (位置、場(chǎng)所)算出的運(yùn)算值。機(jī)器人主體控制裝置83通過(guò)來(lái)自機(jī)器人動(dòng)作運(yùn)算部97的示教運(yùn)算指令，移動(dòng)控 制焊接機(jī)器人主體7 (各臂53、54)。外部控制裝置84如圖12所示，具備轉(zhuǎn)動(dòng)換位器控制部93、焊接電源控制部94、焊 接接頭檢測(cè)控制部95、送給電動(dòng)機(jī)控制指示部96。轉(zhuǎn)動(dòng)換位器控制部93是使轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，向轉(zhuǎn)動(dòng)換位器61輸出相對(duì)焊 接機(jī)器人主體7為適宜的焊接姿勢(shì)的指令的裝置。焊接電源控制部94從運(yùn)算處理裝置85的機(jī)器人動(dòng)作運(yùn)算部97接受焊接開(kāi)始及 完成指令，向焊接電源裝置3的焊接電力供給電源部72輸出。該焊接電源控制部94從運(yùn)算處理裝置85的機(jī)器人動(dòng)作運(yùn)算部97接受焊接電流 及電壓的焊接條件指令等，向焊接電源裝置3的焊接電力供給電源部72輸出。另外，焊接 電源控制部94從運(yùn)算處理裝置85的機(jī)器人動(dòng)作運(yùn)算部97向傳感電源部73輸出焊接接頭 傳感開(kāi)始及完成指令。焊接接頭檢測(cè)控制部95將傳感動(dòng)作產(chǎn)生的焊接接頭位置檢測(cè)信息向運(yùn)算處理裝 置85的焊接接頭傳感運(yùn)算部98輸出。另外，傳感動(dòng)作(電弧仿形)例如使焊炬向焊接線 方向前進(jìn)，且在坡口寬度方向擺動(dòng)(橫向運(yùn)條)，檢測(cè)其時(shí)流過(guò)的焊接電流，基于該焊接電 流的變化修正與焊接線對(duì)應(yīng)的焊炬的位置偏差。
送給電動(dòng)機(jī)控制指示部96向送給電動(dòng)機(jī)控制部71輸出控制信號(hào)，控制焊絲的送 給速度(焊絲的送出速度)。運(yùn)算處理裝置85基于通過(guò)輸入裝置81輸入的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)82 內(nèi)。另外，運(yùn)算處理裝置85以從存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)82讀出的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行運(yùn)算，向外部控制裝置 84及機(jī)器人控制裝置89輸出控制信號(hào)。運(yùn)算處理裝置85如圖12所示，具備機(jī)器人動(dòng)作運(yùn)算部97、焊接接頭傳感運(yùn)算部 98、焊絲送給速度運(yùn)算部99。機(jī)器人動(dòng)作運(yùn)算部97進(jìn)行焊接機(jī)器人主體7的示教運(yùn)算指令動(dòng)作，并且進(jìn)行焊接 機(jī)器人主體7和焊接電源裝置3的再生運(yùn)算指令動(dòng)作。焊接接頭傳感運(yùn)算部98運(yùn)算焊接接頭傳感動(dòng)作的各檢測(cè)信息等。焊絲送給速度運(yùn)算部99基于機(jī)器人動(dòng)作程序，運(yùn)算焊絲的送給速度(焊絲的送出 速度)，經(jīng)由送給電動(dòng)機(jī)控制指示部96向送給電動(dòng)機(jī)控制部71輸出控制信號(hào)。根據(jù)第一實(shí)施方式，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10在由同時(shí)焊道組合的接頭的層疊 圖案中，比較對(duì)焊道進(jìn)行依次組合時(shí)的熔敷金屬量，從對(duì)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道進(jìn)行組合并排除 之后，從下層依次確定同時(shí)焊接的焊道的組合。因此，即使板厚不同時(shí)，與目前的控制方法 比較，可以降低單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的次數(shù)。(第二實(shí)施方式)第二實(shí)施方式的同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置在同時(shí)多層堆焊中進(jìn)行圓管的接縫位置 的調(diào)節(jié)處理的點(diǎn)與第一實(shí)施方式有所不同。因此，與第一實(shí)施方式的同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝 置10相同的結(jié)構(gòu)附加相同符號(hào)，適當(dāng)省略說(shuō)明。首先，闡述在第二實(shí)施方式的同時(shí)多層堆 焊設(shè)定裝置(焊接設(shè)定裝置)10中作為前提的條件。作為對(duì)方管對(duì)圓管都通用的事項(xiàng)，在重復(fù)鋼結(jié)構(gòu)物的一周焊接的“多層堆焊”中， 將各焊道的接縫的位置在周內(nèi)的相同位置積累時(shí)，在全部焊道完成后，接頭的焊接線內(nèi)只 有該位置“焊接高度”與其他部分相比增高。這些作為焊接外觀不理想。目前，為了抑制 該接縫位置的凸起，在多層堆焊的各焊道中通過(guò)在焊接進(jìn)行方向錯(cuò)開(kāi)形成接縫的位置來(lái)回 避。稱(chēng)之為級(jí)聯(lián)處理。在焊接進(jìn)行方向錯(cuò)開(kāi)接縫的位置作為下次焊道開(kāi)始的位置理想的位置是在完成 多層堆焊的一個(gè)前次焊道的焊接時(shí)形成的接縫的弧坑部，露出金屬的部分。假設(shè)，沒(méi)有瞄準(zhǔn) 弧坑部的金屬露出的部分時(shí)，具有下面的兩個(gè)不良現(xiàn)象。一個(gè)，具有在焊接完成狀態(tài)的焊接 處焊渣堆積難以通電的不良現(xiàn)象。另一個(gè)，具有在母材通電的操作中，出電弧后(電弧ON) 需要返回本來(lái)的焊接位置(本焊接開(kāi)始位置)，需要多余的動(dòng)作的不良現(xiàn)象。方管的接縫的位置通常位于四面的直線部的任一面。即，處于不隨轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6 產(chǎn)生的工件旋轉(zhuǎn)的位置。因此，方管的情況下，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的接縫的位置的 制約。因此，在各自的接頭的同時(shí)焊接焊道中即使接縫的位置有所不同，通過(guò)確定使各自的 基點(diǎn)間的移動(dòng)時(shí)間相同的焊接速度，在焊接下次焊道時(shí)，容易在各自期望的位置形成接縫。 然而，在圓管的焊接中，焊接線為圓周，相對(duì)焊接進(jìn)行方向錯(cuò)開(kāi)接縫時(shí)，產(chǎn)生電弧焊接的位 置的傾斜發(fā)生變化，因此會(huì)無(wú)法得到期望的焊接結(jié)果。同時(shí)多層堆焊接設(shè)定裝置10 (參照?qǐng)D1)的焊接諸條件確定部22確定包含下述控 制的焊接條件，在排除單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道的焊道的組合中錯(cuò)開(kāi)該焊道的接縫位置的情況下，在組合該焊道的各自的焊接接頭中開(kāi)始該焊接的同時(shí)焊接時(shí)，使各自的焊炬8移動(dòng)，使得 多個(gè)焊接機(jī)器人5在與表示開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的旋轉(zhuǎn)的角度的開(kāi)始角度相對(duì)應(yīng)的位置，能 夠形成電弧。另外，焊接諸條件確定部22在完成該焊道的同時(shí)焊接時(shí)，使多個(gè)焊接機(jī)器人5 的各自的焊炬8移動(dòng)，使得在與表示停止轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6旋轉(zhuǎn)的角度的停止角度相對(duì)應(yīng)的位 置，能夠形成同時(shí)焊道的接縫。下面，在焊接諸條件確定部22中，說(shuō)明與第一實(shí)施方式不同的處理的詳細(xì)。首先，對(duì)焊接諸條件確定部22的處理的前提進(jìn)行闡述。通常，在圓管的焊接(單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn))中除旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6進(jìn)行焊接的“本焊接部” 外，停止轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6，存在“處理開(kāi)始及完成的接縫的區(qū)間”。因此，在同時(shí)焊接圓管柱的 多個(gè)接頭時(shí)，例如在兩個(gè)接頭的直徑或板厚不同的組合中，需要考慮從轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的旋 轉(zhuǎn)中心至焊接的位置的距離(以下，稱(chēng)為連動(dòng)半徑)不同的情況。在此，對(duì)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)參照?qǐng)D 13進(jìn)行說(shuō)明。[單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的接縫處理的一例]圖13是表示圓管型的建筑鋼結(jié)構(gòu)物的一例的圖，(a)表示立體圖，(b)表示剖面 圖。如圖13(a)所示，作為焊接用的工件的建筑鋼結(jié)構(gòu)物200其柱部分的剖面形狀為圓形， 具備圓管的立柱201、接合口 202、圓管的立柱芯203。立柱芯203在圖13(b)表示剖面的直 徑D的圓管立柱部204的兩端部利用焊接接合安裝隔板。在此，作為對(duì)圓管立柱部204和隔板進(jìn)行接合時(shí)的焊道的一例，顯示第一層 第 三層的焊道211 213。第一層的焊道211中的連動(dòng)半徑R1為圓管立柱部204的半徑D/2。 另外，用R1 R4表示第2 4層的焊道的連動(dòng)半徑。另外，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的旋轉(zhuǎn)角度， 將第一層的接縫211位置設(shè)為0° (頂點(diǎn))時(shí)，將形成第二層的接縫222時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器偏 移角度設(shè)為θ 2，將形成第三層的接縫223時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器偏移角度設(shè)為θ 3。另外，連動(dòng) 半徑如圖13(b)所示，定義為管徑D+上下移位量(焊道的厚度的2倍)。如圖14(a)所示，接縫的處理長(zhǎng)度L為本焊接開(kāi)始位置Pl和接縫處理的開(kāi)始位置 Ρ2之間的距離L。在本焊接開(kāi)始位置Pl面前具有電弧ON位置Ρ3。電弧ON位置Ρ3和弧坑 形成位置Ρ4之間的距離為焊道連接重合長(zhǎng)度N。如圖14(b)所示，從圓管立柱部204的一周360°扣除角度δ的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器旋轉(zhuǎn) 角度與本焊接區(qū)間Q對(duì)應(yīng)。g卩，在L部分轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6不旋轉(zhuǎn)時(shí)，僅焊接機(jī)器人5 (焊炬8) 移動(dòng)。圖13(b)中示例的各焊道中的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器的偏移角度(° )使用根據(jù)各板厚的焊 接條件對(duì)每個(gè)焊道設(shè)定的Ln (mm)和在各焊道(焊道序號(hào)為η)中的連動(dòng)半徑Rn (mm)利用 式(1)可以計(jì)算。另外，如圖(1)所示，即使設(shè)定有相同的Ln，焊道的連動(dòng)半徑Rn不同時(shí)偏 移角度θ n不同。
. . (1)[共同的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器停止角度中的同步解除的示例]在焊接諸條件確定部22中，擴(kuò)大所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的處理，在同時(shí)焊接時(shí)例如在兩個(gè) 接頭中，根據(jù)個(gè)別的接縫的處理長(zhǎng)度L(Ln)和連動(dòng)半徑R(Rn)確定共同的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器停止角度，在本焊接區(qū)間的長(zhǎng)度不足側(cè)的接頭中，進(jìn)行增加轉(zhuǎn)動(dòng)換位器停止后的本焊接區(qū)間的 處理。并且，在轉(zhuǎn)動(dòng)換位器停止后，焊接機(jī)器人5間的同步解除，每一個(gè)進(jìn)行獨(dú)立的動(dòng)作。對(duì)于該具體例，參照?qǐng)D15進(jìn)行說(shuō)明。在此，對(duì)在圓管立柱部204的兩端接合隔板時(shí) 的兩個(gè)接頭進(jìn)行焊接的情況中，將一端側(cè)(前面?zhèn)?的連動(dòng)半徑設(shè)為R1，另一端側(cè)(內(nèi)側(cè)) 的連動(dòng)半徑設(shè)為R2 O R1) ο假設(shè)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，圖15 (a)表示從轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋 轉(zhuǎn)軸方向只看見(jiàn)前面?zhèn)群附泳€231及內(nèi)側(cè)焊接線232的狀態(tài)。連動(dòng)半徑小的一端側(cè)(前面 側(cè))比連動(dòng)半徑大的另一端側(cè)(內(nèi)側(cè))圓周小。另外，焊接線的始點(diǎn)與頂點(diǎn)一致時(shí)，開(kāi)始接 縫處理時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度一端側(cè)(前面?zhèn)?方小。即，嚴(yán)密地說(shuō)，一端側(cè)(前面?zhèn)?的接頭和另 一端側(cè)(內(nèi)側(cè))的接頭中需要的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器旋轉(zhuǎn)角度不同。單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的情況中沒(méi)有問(wèn)題，但在本實(shí)施方式中，同時(shí)焊接時(shí)，為了更精密地完 成，在連動(dòng)半徑大的另端側(cè)(內(nèi)側(cè))的接頭中，如圖15(b)所示，利用只與連動(dòng)半徑小的一 端側(cè)(前面?zhèn)?相同的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6旋轉(zhuǎn)焊接至內(nèi)側(cè)焊接線232的中途。其后，解除同步， 如圖15 (b)中用空白箭頭表示，不旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6，僅使焊接機(jī)器人5 (焊炬8)移動(dòng)，焊接 內(nèi)側(cè)焊接線232至最后之后，形成接縫。另外，在圖15(a)及圖15(b)中，放大角度等表示， 實(shí)際上，例如直徑Im的管中，只要連動(dòng)半徑存在焊道一層量的差異，則角度差為也不足1° 的微小角度。因此，接縫的處理長(zhǎng)度L1, L2的部分實(shí)際上為直線的焊接線。[同時(shí)焊接時(shí)的接縫處理的一例]斷續(xù)焊接諸條件確定部22的處理說(shuō)明。參照?qǐng)D16，作為連動(dòng)半徑不同的兩個(gè)接 頭，假設(shè)在兩個(gè)圓管立柱部204a、204b的端部分別接合有隔板的情況。在圖16(a)所示的 圓管立柱端部204a，作為同時(shí)焊道，在第一層焊道211a焊接一周后，在頂點(diǎn)(0° )形成接 縫221a。并且，第二次的焊道作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道，使焊炬8a移動(dòng)微調(diào)電弧ON位置，在第 二層焊道212a焊接一周后，在頂點(diǎn)(0° )形成接縫222a。接著，第三層作為同時(shí)焊道，使 焊炬8a移動(dòng)微調(diào)電弧ON位置。圖16(a)表示接縫222a的中心位于頂點(diǎn)(0° )的狀態(tài)。 在第三層中使焊炬8a的電弧ON位置前進(jìn)。即，使電弧ON位置從頂點(diǎn)(0° )向與旋轉(zhuǎn)方向 相反方向僅移動(dòng)距離gl。在此，電弧ON位置為自接縫222a的中心偏離一點(diǎn)點(diǎn)的位置，處 于接縫處理的長(zhǎng)度L的范圍內(nèi)。例如，接縫處理的長(zhǎng)度L為15mm，則距離gl僅為5mm。圖 16(b)表示在第三層的焊道213a中焊接一周后，在頂點(diǎn)(0° )形成接縫223a的狀態(tài)。另一方面，在圖16(c)所示的圓管立柱部204b中，作為同時(shí)焊道，在第一層的焊道 211b中焊接一周后，在頂點(diǎn)(0° )形成接縫221b。并且，在第二次焊接中，運(yùn)轉(zhuǎn)停止。然 而，用共同的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6旋轉(zhuǎn)工件。接著，第三次(第二層)作為同時(shí)焊道。只要不進(jìn)行 任何特別的控制，焊炬8b的電弧ON位置為符號(hào)240的位置。然而，在停止一次運(yùn)轉(zhuǎn)期間， 接縫221b自頂點(diǎn)(0° )在旋轉(zhuǎn)方向偏離距離g2。因此，在本實(shí)施方式中，將焊炬8b的電 弧ON位置自頂點(diǎn)(0° )向旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)距離g2。另外，在該時(shí)刻圓管立柱部204b的連動(dòng)半徑比圓管立柱部204a的連動(dòng)半徑小。 因此，在第三次(第二層)的焊道212b，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的旋轉(zhuǎn)至用圖16(d)的符號(hào)241 表示的角度進(jìn)行焊接一周(本焊接)后，開(kāi)始接縫222b的形成處理，在完成形成接縫222b 的狀態(tài)，焊炬8b到達(dá)頂點(diǎn)(0° )。另一方面，在圓管立柱部204a，在第三層的焊道213a通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的旋轉(zhuǎn)至 用圖16 (b)的符號(hào)241表示的角度，進(jìn)行本焊接至中途后，解除轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的連動(dòng)，通過(guò)
18焊炬8a的移動(dòng)將剩余的本焊接進(jìn)行至用圖16(b)的符號(hào)242所示的角度之后，開(kāi)始接縫 223a的形成處理，在完成形成接縫223a的狀態(tài)，焊炬8a到達(dá)頂點(diǎn)(0° )。由此，圓管立柱 部204a的下次即第四層和圓管立柱部204b的下次即第四次(第三層)作為同時(shí)焊道，可 以進(jìn)行和前述一樣的處理。根據(jù)第二實(shí)施方式，同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置10在對(duì)圓管工件的多個(gè)接頭進(jìn)行周 焊接時(shí)，由于接頭的完成的焊道數(shù)不同，因此，即使焊道的接縫位置偏離，通過(guò)焊接諸條件 確定部22的處理，在保持該工件的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器共同位置開(kāi)始焊接。因此，在這次的同時(shí)焊 道中修正前次的接縫位置的偏差，不會(huì)將前次的偏差留在這此以后的上層。以上，對(duì)本發(fā)明理想的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但不會(huì)將本發(fā)明的同時(shí)多層堆焊設(shè)定 裝置及焊接機(jī)器人系統(tǒng)限定于前述的各實(shí)施方式。例如，在各實(shí)施方式中，在多個(gè)接頭中對(duì) 板厚不同的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以是坡口剖面形狀不同的情況，也可以是焊縫間隙不 同的情況。另外，也可以應(yīng)用與這三種不同的情況。另外，用兩臺(tái)焊接機(jī)器人5進(jìn)行同時(shí)焊 接，不用說(shuō)，也可以是三臺(tái)以上。另外，在圖16所示的例子中，下次焊道在前次焊道上層疊，但前次焊道和下次焊 道的關(guān)系也可以是例如分成一層二焊道的兩個(gè)分割焊道的關(guān)系。圖17(a)及圖17(b)表示 從頂點(diǎn)(0° )側(cè)看的分割焊道的例子。在圖17(a)所示的例子中，在前次焊道215焊接一 周后，形成接縫，在位置301電弧OFF，在下次焊道216在轉(zhuǎn)動(dòng)換位器6的旋轉(zhuǎn)角度相同的位 置302電弧OFF。另外，在圖17(b)所示的例子中，在前次焊道215焊接一周后，在轉(zhuǎn)動(dòng)換位 器6的旋轉(zhuǎn)角度相同的位置移至下次焊道216形成接縫，在該位置401a電弧OFF，在下次焊 道216焊接時(shí)，將與前次電弧OFF的位置401a相同的位置作為電弧ON的位置401b。在這 兩個(gè)的任何一個(gè)都可以進(jìn)行多層堆焊，在圖17(b)所示的例子中，易瞄準(zhǔn)弧坑部的金屬露 出的部分，更理想。
權(quán)利要求
一種焊接設(shè)定裝置，其特征在于，是焊接機(jī)器人系統(tǒng)中的焊接設(shè)定裝置，所述焊接機(jī)器人系統(tǒng)具有保持作為焊接工件的鋼結(jié)構(gòu)物的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器；利用焊炬對(duì)所述被保持的鋼結(jié)構(gòu)物進(jìn)行電弧焊的多個(gè)電弧焊接機(jī)器人；焊接設(shè)定裝置，其在焊接前進(jìn)行將使用所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人從下層依次對(duì)所述鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭同時(shí)進(jìn)行多層堆焊時(shí)的焊道進(jìn)行組合的處理，其中，所述焊接設(shè)定裝置由下述的機(jī)構(gòu)構(gòu)成存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其將根據(jù)工件的尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件預(yù)先求出的多層堆焊的焊道的多個(gè)層疊圖案與該層疊圖案中的每個(gè)焊道的熔敷金屬量一起存儲(chǔ)；層疊圖案確定機(jī)構(gòu)，其根據(jù)與作為設(shè)定對(duì)象的焊接接頭對(duì)應(yīng)輸入的工件尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件，從所述被存儲(chǔ)的多個(gè)層疊圖案中選擇并確定與作為所述設(shè)定對(duì)象的焊接接頭相對(duì)應(yīng)的層疊圖案；焊接接頭選擇機(jī)構(gòu)，其根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，選擇焊道數(shù)相近的焊接接頭作為同時(shí)進(jìn)行焊接的多個(gè)焊接接頭；焊道組合機(jī)構(gòu)，其在所述被選擇的焊接接頭各自的所述確定的層疊圖案中，對(duì)從下層側(cè)的焊道依次同時(shí)焊接的焊道進(jìn)行組合；焊接量判別機(jī)構(gòu)，其在所述組合時(shí)，對(duì)在各個(gè)焊道同時(shí)熔敷的各熔敷金屬量的差值是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行判別；單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定機(jī)構(gòu)，其在所述熔敷金屬量的差值超過(guò)所述閾值時(shí)，確定將熔敷金屬量多的一方的焊道作為不同時(shí)地單獨(dú)地進(jìn)行焊接的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道，排除該單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道之后，從下層依次確定同時(shí)進(jìn)行焊接的焊道組合；焊接條件確定機(jī)構(gòu)，其根據(jù)組合所述確定的層疊圖案的焊道而得到的同時(shí)焊道的層疊進(jìn)度及所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道的層疊進(jìn)度，且基于對(duì)所述各個(gè)焊道輸入的焊接條件，算出對(duì)應(yīng)于焊絲輸送速度的電流值及接縫形成位置，確定包含這些計(jì)算值的所述各個(gè)焊道的層疊進(jìn)度的焊接條件；動(dòng)作程序生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)通過(guò)所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定機(jī)構(gòu)及所述焊接條件確定機(jī)構(gòu)確定的焊道進(jìn)度，生成所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人的機(jī)器人動(dòng)作程序，對(duì)所述電弧焊接機(jī)器人進(jìn)行設(shè)定。
2.如權(quán)利要求1所述的焊接設(shè)定裝置，其特征在于，所述焊接條件確定機(jī)構(gòu)，在排除了所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道以外的焊道的組合中，在該焊 道的接縫位置偏移的情況下，在該焊道被組合的各個(gè)焊接接頭中，確定包含下述控制的焊 接條件在開(kāi)始該焊道的同時(shí)焊接時(shí)，使所述各焊炬移動(dòng)，以使得所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人在 與表示開(kāi)始所述轉(zhuǎn)動(dòng)換位器的旋轉(zhuǎn)的角度的開(kāi)始角度相對(duì)應(yīng)的位置能夠形成電弧，在完成該焊道的同時(shí)焊接時(shí)，使所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人各自的焊炬移動(dòng)，以使得在 與表示將所述轉(zhuǎn)動(dòng)換位器停止的角度的停止角度相對(duì)應(yīng)的位置能夠形成同時(shí)焊道的接縫。
3.一種機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于，由下述裝置構(gòu)成 權(quán)利要求1或2所述的焊接設(shè)定裝置；保持作為焊接工件的鋼結(jié)構(gòu)物的轉(zhuǎn)動(dòng)換位器；以及利用焊炬對(duì)所述被保持的鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭同時(shí)進(jìn)行多層堆焊的多個(gè)電弧焊接機(jī)器人，其中，每一個(gè)所述電弧焊接機(jī)器人均具有下述的裝置 向所述焊炬輸送焊絲的焊絲送給裝置；驅(qū)動(dòng)所述焊絲送給裝置，并且向從所述焊絲送給裝置向所述焊炬送出的焊絲供給焊接 電流的焊接電源裝置；以及控制所述電弧焊接機(jī)器人的焊炬的移動(dòng)，并且經(jīng)由所述焊接電源裝置控制焊絲送給速 度的機(jī)器人控制裝置，其中，所述焊接設(shè)定裝置將對(duì)所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人的每一個(gè)生成的機(jī)器人動(dòng)作程 序經(jīng)由各自的所述機(jī)器人控制裝置對(duì)電弧焊接機(jī)器人進(jìn)行設(shè)定。
4. 一種焊接設(shè)定方法，其特征在于，在具有保持作為焊接工件的鋼結(jié)構(gòu)物的轉(zhuǎn)動(dòng)換位 器和利用焊炬對(duì)所述被保持的鋼結(jié)構(gòu)物進(jìn)行電弧焊的多個(gè)電弧焊接機(jī)器人的焊接機(jī)器人 系統(tǒng)中，在焊接前進(jìn)行將使用所述多個(gè)電弧焊接機(jī)器人從下層依次對(duì)所述鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè) 焊接接頭同時(shí)進(jìn)行多層堆焊時(shí)的焊道進(jìn)行組合的處理， 其中，所述焊接設(shè)定方法包括如下工序?qū)⒏鶕?jù)工件的尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件預(yù)先求出的多層堆焊的焊道的多個(gè)層 疊圖案與該層疊圖案中的每個(gè)焊道的熔敷金屬量一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的工序；根據(jù)與作為設(shè)定對(duì)象的焊接接頭對(duì)應(yīng)輸入的工件尺寸、焊接接頭的形狀及焊接條件， 從所述被存儲(chǔ)的多個(gè)層疊圖案中選擇并確定與作為所述設(shè)定對(duì)象的焊接接頭相對(duì)應(yīng)的層 疊圖案的層疊圖案確定工序；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，選擇焊道數(shù)相近的焊接接頭作為同時(shí)進(jìn)行焊接的多個(gè)焊接接頭 的焊接接頭選擇工序；在所述被選擇的焊接接頭各自的所述確定的層疊圖案中，對(duì)從下層側(cè)的焊道依次同時(shí) 焊接的焊道進(jìn)行組合的焊道組合工序；在所述組合時(shí)，對(duì)在各個(gè)焊道同時(shí)熔敷的各熔敷金屬量的差值是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾 值進(jìn)行判別的焊接量判別工序；在所述熔敷金屬量的差值超過(guò)所述閾值時(shí)，確定將熔敷金屬量多的一方的焊道作為不 同時(shí)地單獨(dú)地進(jìn)行焊接的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道，排除該單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道之后，從下層依次確定 同時(shí)進(jìn)行焊接的焊道組合的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置，具備層疊圖案確定部，其基于各輸入數(shù)據(jù)和層疊圖案數(shù)據(jù)基值，確定與對(duì)象的接頭對(duì)應(yīng)的焊道的層疊圖案；單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定部，其在對(duì)象的兩個(gè)接頭的層疊圖案中，表示對(duì)焊道進(jìn)行組合時(shí)的熔敷金屬量的剖面面積的差值超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)，將剖面面積大的一方的焊道作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道排除之后，確定同時(shí)焊接的組合；焊接諸條件確定部，其確定包含與基于輸入焊接條件算出的焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)的電流值及接縫形成位置的每個(gè)焊道焊接條件；動(dòng)作程序生成部，其生成基于確定的焊接條件的機(jī)器人動(dòng)作程序，并設(shè)定在機(jī)器人控制裝置內(nèi)。該同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置縮短利用兩臺(tái)焊接機(jī)器人對(duì)該鋼結(jié)構(gòu)物的多個(gè)焊接接頭進(jìn)行同時(shí)多層一周堆焊的焊接時(shí)間。
文檔編號(hào)B23K9/12GK101890556SQ20101018075
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者定廣健次, 岸川浩久, 松村浩史, 高田篤人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所