焊接设定装置、焊接机器人系统及焊接设定方法

专利名称：焊接设定装置、焊接机器人系统及焊接设定方法
技术领域：
本发明涉及在焊接机器人系统中利用多个焊接机器人同时焊接钢结构物的多个 焊接接头的技术。
背景技术：
目前，在安装作为建筑用的立柱使用的钢结构物时，临时被焊接的立柱由转动换 位器保持为水平，利用焊接机器人对该钢结构物的焊接接头(简单地称为接头)自动焊接。 对于作为建筑用的立柱使用的钢结构物，立柱的直径往往是例如300mm Im以上。另外， 立柱的长度一般为数m 数十m。另外，钢结构物的焊接条件根据日本工业标准(JIS)及钢骨工程技术指南规定。 接头的底边的宽度(根部间隙)例如有数mm左右，立柱的高度可调。通过用熔敷金属充填 该槽的位置，可以在立柱上保持强度。另外，例如，通过多层的焊道(简单地表记为焊道) 对接头进行焊接时，反复多次将前次的焊道冷却至规定温度以下之后再进行上层的焊道的 焊接，通过将熔敷金属堆焊为规定形状及熔敷量来维持焊接品质。因此，利用自动焊接完成 一根立柱的焊接，往往需要例如满一日(例如8小时)。假如用两台焊接机器人进行这种作 业，钢结构物具有多个接头，若全部组合它们且可以发挥现论上最大效果，则用目前一半的 时间(例如4小时)可以完成全焊接。但是，在汽车等其他的技术领域，长年进行利用多个机器人自动焊接一个工件的 作业。但是，在立柱等钢结构物的领域中，因其巨大及需要多层堆焊这类理由，近年用两台 焊接机器人同时焊接两个接头。而且，最近，开发有将同时焊接产生的焊接时间的缩短作为 目标的技术(例如，参照日本特开2004-314108号)。下面，对日本特开2004-314108号公报中记载的自动焊接控制方法进行说明。在该专利公报中记载的自动焊接控制方法中，作为用于钢结构物的组装的被焊接 物(工件)的方管的剖面为大致方形，作为焊接线包含直线部和圆弧部(角部)。因此，焊 接直线部时固定工件，焊接圆弧部时使工件旋转。由此，在圆弧部不间断电弧可以连接一周 的焊道焊接。在该自动焊接控制方法中，在同时焊接两个接头时，在两个接头之间由于熔敷金 属剖面面积(熔敷金属量)有所不同，因此从基点至下个基点焊接时的应焊接的体积不同 时，调节焊丝的输送速度(焊丝送给速度)使得从基点至下个基点的焊接时间对两台焊接 机器人相同。具体地说，将根据焊接长等求出的焊接速度及与使用焊道完成后的目标厚度 求出的需要的熔敷金属量相当的焊丝供给速度，在通过与预先求出的焊丝送给速度相对应 的焊接电流的关系规定的焊接电流的可变动的范围内调节。并且，判断出即使调节焊丝送 给速度，也不能将整个焊道完成时的整个焊接厚度量控制在期望的范围内时，通过确定个 别地焊接的焊道并对该焊道单独运转机器人，将整个焊道完成时的整个焊接厚度量控制在 期望范围内。即，各接头的根部间隙(槽宽)通常不同，在该自动焊接控制方法中，在两台 机器人中将不同的宽度的接头进行堆积为最终期望的高度的调节。
由此，在该自动焊接控制方法中，为了焊接其角部使根部间隙不同、焊接部的剖面 面积(坡口剖面面积)不同的工件旋转后进行焊接时，因同时应用两台焊接机器人，所以焊 接时间比目前可以大幅度缩短。作为立柱使用的钢结构物直径几乎不均等，立柱，往往设计为下面一方比上面一 方粗、厚的结构。因此，在钢结构物的多个焊接接头中，往往将比较厚的板的接头和比较薄 的板的接头混在一起。这样一来，因为接头，在板厚不同时，多层堆焊的焊道的层叠数及层 叠图案有所不同。在目前的方法中，不能进行调节时，对板厚不同的两个接头分别单独运转焊接。例 如，用两台焊接机器人焊接六处接头时，理想地应该用三组来完成，但只有两组组合。这时， 使用两台焊接机器人后，整体不能实现用单独运转一半的时间(2倍速度)完成焊接。即， 不能充分发挥同时应用两台焊接机器人产生的焊接时间的缩短效果。

发明内容
因此，本发明其目的在于，提供一种技术，解决前述的问题，可以缩短利用多个焊 接机器人同时多层堆焊钢结构物的多个焊接接头的焊接时间。为了实现上述目的，本发明提供一种焊接设定装置，是焊接机器人系统中的焊接 设定装置，所述焊接机器人系统具有转动换位器，其保持作为焊接用的工件的钢结构物； 多个电弧焊接机器人，其利用焊炬对所述被保持的钢结构物进行电弧焊；焊接设定装置，其 在焊接前进行将使用所述多个电弧焊接机器人从下层依次对所述钢结构物的多个焊接接 头同时进行多层堆焊时的焊道进行组合的处理，其中，所述焊接设定装置由下述的装置构 成存储机构，其将根据工件的尺寸、焊接接头的形状及焊接条件预先求出的多层堆焊的焊 道的多个层叠图案与该层叠图案中的每个焊道的熔敷金属量一起存储；层叠图案确定机 构，其根据与作为设定对象的焊接接头对应输入的工件尺寸、焊接接头的形状及焊接条件， 从所述被存储的多个层叠图案中选择并确定与作为所述设定对象的焊接接头相对应的层 叠图案；焊接接头选择机构，其根据预先设定的规则，选择焊道数接近的焊接接头彼此作为 同时焊接的多个焊接接头；焊道组合机构，其在所述被选择的焊接接头各自的所述确定的 层叠图案中，对从下层侧的焊道依次同时焊接的焊道进行组合；焊接量判别机构，其在所述 组合时，对在各个焊道中同时熔敷的各熔敷金属量的差值是否超过预先设定的阈值进行判 别；单独运转用焊道确定机构，其在所述熔敷金属量的差值超过所述阈值时，确定将熔敷金 属量多的一方的焊道作为不同时地单独地进行焊接的单独运转用焊道，排除该单独运转用 焊道之后，从下层依次确定同时焊接的焊道组合；焊接条件确定机构，其根据组合所述确定 的层叠图案的焊道的同时焊道的层叠进度及所述单独运转用焊道的层叠进度，且基于对所 述各个焊道输入的焊接条件，算出对应于焊丝输送速度的电流值及接缝形成位置，确定包 含这些计算值的所述各个焊道的层叠进度的焊接条件；动作程序生成机构，其根据通过所 述单独运转用焊道确定机构及所述焊接条件确定机构确定的焊道进度，生成所述多个电弧 焊接机器人的机器人动作程序，对所述电弧焊接机器人进行设定。根据这样的结构，焊接设定装置通过焊接图案确定装置选择确定基于与作为设定 对象的焊接接头相对应输入的工件尺寸、焊接接头的形状及焊接条件的层叠图案。在此，层 叠图案预先数据基值化，即使也容易应对一层多焊道的分开焊道。层叠图案为规定焊道的层叠数及分开状态的图案。作为该层叠图案可以表示焊道的每一个相当于在周焊接中熔敷 在焊接接头的熔敷金属量即熔敷金属体积的剖面面积。而且，焊接设定装置通过焊接接头选择机构选择根据同时焊道组合的焊接接头， 在与选择的焊接接头对应确定的层叠图案中，通过焊道组合机构从下层依次组合焊道，通 过焊接量判别机构，比较组合的焊道的熔敷金属量。在此，在周焊时，由转动换位器保持的 钢结构物利用转动换位器的旋转机旋转。另外，在周焊时使与不同的焊接接头的区间相应 的多个焊接机器人的移动时间同步，且使与平均单位时间送入焊接材料的量相当的电流上 升下降，使一次的焊道需要的金属量熔敷。因此，为了维持规定的焊接品质，自然而然地设 定向焊接时的被焊接物(工件)输入的热输入。例如，可以将该热输入量视为作为同时焊 接或单独运转的判断基准的预先设定的阈值。而且，焊接设定装置通过单独运转用焊道确定机构，在作为单独运转用焊道确定 时，对该单独运转用焊道组合排除之后，从下层依次确定同时焊接的焊道的组合。例如，假 定一层一焊道和将一层分开成两个以上焊道的一层多焊道中的焊道组合的情况下，一层一 焊道(一方)单独运转，另一方运转休止后，可以进行组合一层一焊道(一方)的上层的下 一个焊道和另一方的一层下的焊道的同时焊接。即，即使板厚不同时，与目前的控制方法相 比可以降低单独运转的次数。而且，焊接设定装置即使确定单独运转用焊道，利用焊接条件确定机构，根据包含 同时焊道的各自的焊道的层叠进度，基于各自的输入焊接条件，也能够算出与焊丝送给速 度相对应的电流值及接缝形成位置。并且，焊接条件确定机构确定包含这些算出值的各自 的焊道的层叠进度的焊接条件。在此确定的焊接条件包含多个电弧焊接机器人的焊炬的移 动控制确定。并且，焊接设定装置通过动作程序生成机构生成与焊道进度对应的机器人动 作程序，并对电弧焊接机器人进行设定。另外，在所述构成的焊接设定装置中，所述焊接条件确定机构在排除单独运转用 焊道以外的焊道的组合中，在该焊道的接缝位置偏移的情况下，在组合该焊道的各个焊接 接头中，确定包含下述控制的焊接条件在开始该焊道的同时焊接时，使所述各自的焊炬移 动，使得所述多个电弧焊接机器人在与表示开始所述转动换位器的旋转的角度的开始角度 相对应的位置，能够形成电弧；在完成该焊道的同时焊接时，使所述多个电弧焊接机器人的 各自的焊炬移动，使得在与表示将所述转动换位器停止的角度的停止角度相对应的位置， 能够形成同时焊道的接缝。根据该结构，焊接设定装置在对剖面圆形的工件的多个焊接接头进行周焊接时， 由于各自的焊接接头的完成的焊道数不同，在以即使焊道的接缝位置错开，保持该工件的 转动换位器的旋转角在各自的焊接接头中是共同的为前提的位置开始焊接。因此，此次同 时焊道中矫正前次接缝位置的偏离，不会将前次的偏差保留在此次以后的上层。另外，为了实现所述目的，本发明的机器人焊接系统由下述构成上述构成的焊接 设定装置；保持作为焊接用的工件的钢结构物的转动换位器；利用焊炬对所述被保持的钢 结构物的多个焊接接头同时进行多层堆焊的多个电弧焊接机器人，在此，所述电弧焊接机 器人的每一个具有下面的装置向所述焊炬送出焊丝的焊丝送给装置；驱动所述焊丝送给 装置，并且向从所述焊丝送给装置向所述焊炬送出的焊丝供给焊接电流的焊接电源装置； 及控制所述电弧焊接机器人的焊炬的移动，并且经由所述焊接电源装置控制焊丝送给速度的机器人控制装置，在此，所述焊接设定装置将对所述多个电弧焊接机器人的每一个生成 的机器人动作程序经由各自的所述机器人控制装置对电弧焊接机器人进行设定。根据该结构，机器人焊接系统，通过焊接设定装置经由各自的机器人控制装置对 电弧焊接机器人进行设定的机器人动作程序，多个电弧焊接机器人利用焊炬对由转动换位 器保持的钢结构物的多个焊接接头进行同时多层堆焊。在该次焊接前预先组合有同时焊 道，因此在各自的焊接接头中即使板厚不同时，也可以缩短焊接时间。另外，本发明的焊接设定方法是在具有保持作为焊接用的工件的钢结构物的转动 换位器和利用焊炬对所述保持的钢结构物进行电弧焊接的多个电弧焊接机器人的焊接机 器人系统中，在焊接前进行将使用所述多个电弧焊接机器人从下层依次对所述钢结构物的 多个焊接接头同时进行多层堆焊时的焊道的处理的焊接设定方法，其中，由下面的工序构 成根据工件的尺寸、焊接接头的形状及焊接条件预先求出的多层堆焊的焊道的多个层叠 图案与该层叠图案中的焊道每道的熔敷金属量一起存储在存储机构内的工序；根据与作为 设定对象的焊接接头输入的工件尺寸、焊接接头的形状及焊接条件，从所述存储的多个层 叠图案中选择确定与作为所述设定对象的焊接接头相对应的层叠图案的层叠图案确定工 序；根据预先设定的规则，选择焊道数接近的焊接接头彼此作为同时焊接的多个焊接接头 的焊接接头选择工序；在所述选择的焊接接头的各自所述确定的层叠图案中，将从下层侧 的焊道依次同时地焊接的焊道进行组合的焊道组合工序；在所述组合时，对在各焊道中同 时熔敷的各熔敷金属量的差值是否超过预先设定的阈值进行判别的焊接量判别工序；在所 述熔敷金属量的差值超过所述阈值时，确定将熔敷金属量多的一方的焊道作为非同时单独 焊接的单独运转用焊道，排除该单独运转用多道焊接之后，从下层依次确定同时焊接的焊 道组合的单独运转用焊道确定工序。根据本发明，焊接设定装置对于利用多个焊接机器人进行同时多层周堆焊的钢结 构物的多个焊接接头，可以进行排除基于在焊道中同时熔敷的各自的熔敷金属量的差值确 定的单独运转用焊道之后，从下层依次组合同时焊道的处理。因此，在机器人焊接系统中， 将用于执行对利用焊接设定装置组合的同时焊道确定的焊接条件的动作程序，通过预先对 各个的焊接机器人进行设定可以缩短利用这些多个焊接机器人进行同时多层堆焊的焊接 时间。


图1是示意性表示本发明的焊接机器人系统的构成的方框图；图2是示意性表示图1所示的同时焊道组合确定部的方框图；图3是表示本发明焊接机器人系统的一例的图；图4是表示方管形的建筑钢结构物的一例的立体图；图5是方管形的建筑钢结构物的组装图；图6是图4所示的立柱芯的立体图；图7是图4所示的立柱的剖面图；图8是表示图4所示的立柱的周焊接的直线部和圆弧部的焊丝前端的轨迹的图；图9是表示利用图1所示的同时焊道组合确定部选择的两个接头的焊道的一例的 剖面图10是表示在图9所示的两个接头焊道中熔敷的金属的剖面面积的一例的图；图11是表示图1所示的同时多层堆焊设定装置的动作的流程；图12是示意性表示图1所示的焊接机器人系统的构成例的方框图；图13是表示圆管形建筑钢结构物的一例的图，(a)表示立体图，(b)表示剖面图；图14是图13所示的圆管立柱部的周焊接的接缝形成的说明图，(a)是(b)所示 的管剖面的放大图；图15是表示连动半径不同的两个接头的焊道的焊接线的图；(a)表示单独动作时 的焊接线，(b)表示同时动作时的焊接线；图16是连动半径不同的两个接头的同时焊接时的焊道的剖面图，(a)是表示一方 的焊道开始时，(b)是表示一方的焊道完成时，(c)是表示另一方的焊道开始时，(d)是表示 另一方的焊道完成时；图17是表示在被分开为一层两焊道的分割焊道中，第一焊道的焊接完成位置和 第二个焊道的焊接开始位置的关系的焊道的平面图，(a)表示没有重叠的情况，(b)表示重 叠的情况。
具体实施例方式下面，参照附图，就用于实施本发明的焊接设定装置及机器人焊接系统的方式 (以下称“实施方式”)进行说明。图1是示意性表示本发明的焊接机器人系统的构成的方框图。另外，图3表示工 件，表示焊接中的焊接机器人系统的外观的一例。另外，在图4及图13中分别表示接合有 方管及圆管的建筑钢结构物的一例。在第一实施方式中以方管及圆管为对象，在第二实施 方式中以圆管为对象。(第一实施方式)本发明的实施方式的焊接机器人系统1如图1所示，具备机器人控制装置2、焊接 电源装置3、焊丝输送装置4、焊接机器人5、转动换位器(positioner) 6、同时多层堆焊设定 装置10。图12表示控制方框的构成例，其表示在焊接机器人系统1中除执行同时多层堆焊 设定外，还用于执行该同时多层堆焊设定的前处理、焊接前的前处理、及焊接处理的各装置 间的控制的详细。下面，首先，参照图1说明焊接机器人系统1的概要及同时多层堆焊设定 装置的构成概要，对于图12的详细的说明后述。[焊接机器人系统的概要]在该焊接机器人系统1中，如图1所示，对于每个焊接机器人5，具备焊丝送给装 置4、焊接电源装置3、机器人控制装置2。另外，在图1中两台焊接机器人5由各自的机器 人控制装置2控制，同时多层堆焊设定装置10对两台机器人控制装置2设定机器人动作程序。机器人控制装置2是控制焊接机器人5的焊炬8的移动，并且经由焊接电源装置 3控制焊丝送给速度的装置。机器人控制装置2控制焊接机器人主体7、在焊接机器人主体 7的臂上设置的焊炬8、焊接电源装置3。在一侧机器人控制装置2上连接有转动换位器6。 另外，为了各焊接机器人主体7的位置控制及联锁，两个机器人控制装置2用通信电缆连 接。该机器人控制装置2的详细后述。
焊接电源装置3驱动焊丝送给装置4，焊丝输送装置4由送出焊接焊丝(下面简单 地记为焊丝)的辊等构成。焊接电源装置3向从焊丝送给装置4向焊炬8送出的焊丝供给 焊接电流，并且给工件供给焊接电力。该焊接电源装置3的详细后述。焊接机器人(电弧焊接机器人)5是利用焊炬8对由转动换位器6保持的建筑钢 结构物100进行电弧焊接的装置。焊接机器人5例如是6轴构成的多关节型电弧焊接机器 人，具备臂等焊接机器人主体7、在臂上安装的焊炬8。焊接机器人主体7进行基于示教悬吊装置的示教操作输入装置的示教操作的动 作、根据通过该示教操作生成的示教程序执行数据使焊炬8前端再生的再生动作。在焊炬8 内焊丝由焊丝输送装置4输送，该焊丝从焊炬8向工件(被焊接材料)的焊接部供给。在 该送出的焊丝和工件之间通过形成电弧进行焊接。转动换位器6控制焊接工件的姿势，可旋转地构成，作为工件例如，保持接合有图 4所示的方管的建筑钢结构物100及接合有图13所示的圆管的建筑钢结构物200。该转动 换位器6的详细后述。[同时多层堆焊设定装置的构成]同时多层堆焊设定装置(焊接设定装置)10是在焊接前进行将使用多个焊接机器 人5从下层依次对建筑钢结构物100的多个焊接接头进行同时多层堆焊时的焊道进行组合 的处理的装置。同时多层堆焊设定装置 10 具备例如 CPU (Central Processing Unit)、ROM (Read Only Memory) > RAM (Random Access Memory) > HDD (HardDisk Drive)、@ 入 @ 出 _ □·。 i亥 同时多层堆焊设定装置10如图1所示，具备输入输出部11、存储部12、运算部13。输入输出部11是和机器人控制装置2之间的输入输出接口。存储部(存储机构)12具备ROM、RAM、HDD。在一次存储部14内存储工件尺寸数 据15、输入焊接条件数据16、接头形状数据17、尺寸、位置修正数据18作为由用户预先输入 的数据。工件尺寸数据15表示例如图7例示的尺寸。接头形状数据17表示坡口形状及坡口角度等焊接接头的形状。输入焊接条件数据16表示例如焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊炬8突出长度等 焊接条件。尺寸、位置修正数据18是通过机器人控制装置2及焊接机器人5的公知的传感动 作功能取得的传感结果，表示对由用户输入的数据的进行修正的数据、及比输入数据更详 细的尺寸、位置数据。该尺寸、位置修正数据18事前从机器人控制装置2中取得。另外，存储部12将根据工件尺寸、焊接条件、焊接接头的形状预先求出的多层堆 焊的焊道的多个层叠图案与该层叠图案中的焊道的每一个熔敷金属量一起收纳的层叠图 案数据库19进行存储。图9及图10表示层叠图案和其焊道的每一个熔敷金属量的一例。 另外，图9及图10所示的例子的说明后述。运算部13如图1所示，具备同时焊道组合确定部21、焊接诸条件确定部22、动作 程序生成部23。同时焊道组合确定部21如图2所示，具备层叠图案确定部24、焊接接头选 择部25、焊道组合部26、焊量判定部27、单独运转用焊道确定部28。层叠图案确定部(层叠图案确定机构)24是基于与作为对象的焊接接头对应输入 的工件尺寸数据15、接头形状数据17及输入焊接条件数据16，从存储于存储部12的层叠图案数据库19中，选择确定与作为设定对象的焊接接头对应的层叠图案的部分。在本实施 方式中，层叠图案数据库19由于收纳根据工件尺寸、焊接条件、焊接接头的形状预先求出 的层叠图案，因此，层叠图案确定部24可以容易地从层叠图案数据库19中选择与修正前述 的输入数据15、16、17的尺寸、位置修正数据18对应的层叠图案。焊接接头选择部(焊接接头选择机构)25是利用预先设定的规则，选择焊道数接 近的焊接接头彼此作为同时焊接的多个焊接接头的部分。选择方法为任意的。例如，图4(b) 所示的建筑钢结构物具有六处立柱101和立柱芯103的接头。利用两台焊接机器人5时，将 两处接头组成三组即可，由此，只要左侧的三条焊道数为“8”，右侧三条焊道数为“9”，则就 从左侧依次选择。或者，坡口的形状相同的作为一组，因此从左依次选择第一和第三的接头 的一组，从右选择第一和第三的接头的一组，从左选择第二和从右选择第二的接头的一组。焊道组合部(焊道组合机构)26是在根据焊接接头选择部25选择的焊接接头各 自的确定的层叠图案中，将从下层侧的焊道依次同时焊接的焊道进行组合的部分。该焊道 组合部26在所选择的焊接接头的各自中，将根据层叠图案确定部24确定的层叠图案及该 层叠图案中的焊道的每一个的熔敷金属量作为输入接受。并且，焊道组合部26在接受的各 自的层叠图案中，对从下层侧的焊道依次同时焊接的焊道进行组合。焊接量判定部(焊接量判别机构)27是在组合焊道时，判别在各自的焊道中同时 熔敷的各自的熔敷金属量的差值是否超过预先设定的阈值的部分。该阈值可以设定在例 如，如能够确保适当的焊接品质的焊接电流的范围、同样地电焊接电压范围、或焊接速度范 围、或这些全部的条件等。另外，该阈值也可以根据向焊接时的被焊接物输入的热输入量来 确定。其中，向焊接时被焊接物输入的热输入量(J/cm)以电流(A)X电压(V)X60/焊接 速度(cm/min)求出。下面，作为一例，以基于热输入量设定阈值的实例进行说明。向焊接 时的被焊接物输入的热输入量与焊道的每一个熔敷金属量相对应。在同时焊接中，焊接机 器人5在各自的接头中，同步并同时焊接各自的焊道。另外，如焊接时间相同，且为了维持 规定的焊接品质，使相当于单位时间送入的量的电流升降，使焊接材料在一次焊道内熔敷 的需要的金属量根据前述的热输入量自然而然地确定。该需要的金属量可以用熔敷金属体 积表示。在本实施方式中，将熔敷金属量的差值的阈值，剖视下基于相当于熔敷金属体积的 熔敷金属剖面面积的差确定。关于其具体例后述。单独运转用焊接确定部(单独运转用焊道确定机构)28是在熔敷金属量的差值超 过阈值时，将熔敷金属量多的一方的焊道作为非同时单独焊接的单独运转用焊道确定，排 除该单独运转用焊道之后，从下层依次确定同时焊接的焊道的组合的部分。在本实施方式 中，单独运转用焊道确定部28在熔敷剖面面积的差超过规定的比率时，作为单独运转用焊 道确定。关于其具体例后述。另外，同时焊道组合确定部21也可以通过利用作为前述的层叠图案确定部24、焊 接接头选择部25、焊道组合部26、焊接量判定部27及单独运转用焊道确定部28发挥功能 的焊接设定程序，使存储层叠图案数据库19的一般的计算机动作来实现。该焊接设定程序 可以经由通信线路提供，可以写入⑶-ROM及缓存器等记录媒体分布。返回图1，继续同时多层堆焊设定装置10的运算部13的说明。焊接诸条件确定部(焊接条件确定机构)22根据由同时焊道组合确定部21确定 的同时焊道的层叠进度及单独运转用焊道的层叠进度，基于与各自的焊道对应输入的焊接条件，算出与焊丝送给速度相对应的电流值及接缝形成位置。该焊接诸条件确定部22对包 含与算出的焊丝送给速度相对应的电流值及接缝形成位置的各自的焊道的层叠进度的焊 接条件进行确定。将对由同时焊道组合确定部21确定的同时焊道的层叠进度及单独运转 用焊道的层叠进度、由焊接诸条件确定部22确定的各焊接条件进行合并的条件称为焊道 进度。在本实施方式中，输入焊接条件数据16视为例如焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊 炬8的突出长度等，该焊接诸条件确定部22与焊道的每一个的参数一起，与焊丝送给速度 相对应的电流值也包含于焊接条件中。另外，焊接诸条件确定部22，图14(a)所示的电弧 ON位置、本焊接开始位置、接缝形成位置(弧坑形成位置、接缝处理的开始位置)等移动控 制也包含于焊接条件内。因此，为了与输入焊接条件区分，将它们称为焊接诸条件。动作程序生成部(动作程序生成机构)23是根据通过同时焊道组合确定部21及 焊接诸条件确定部22确定的焊道进度，生成多个焊接机器人5的机器人动作程序，并对焊 接机器人5进行设定。在本实施方式中，动作程序生成部23将多个焊接机器人5的每一个 生成的机器人动作程序经由各自的机器人控制装置2对焊接机器人5进行设定。S卩，动作 程序生部23将机器人动作程序输出到机器人控制装置2。该动作程序生成部23在焊接机 器人5进行本焊接处理前，生成在作为焊接对象的接头的各焊道的各自的焊接时示教需要 的顺序的程序。示教程序包含焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊炬8的突出长度、与焊丝送 给速度相对应的电流值等信息及图14(a)所示的电弧ON位置、本焊接开始位置、弧坑形成 位置、接缝处理的开始位置等信息。在此，补充说明焊接诸条件确定部22、动作程序生成部23。该焊接诸条件确定部 22和动作程序生成部23与日本特开2004-314108号记载的自动焊接控制方法一样，以进行 下面的(1) (6)的控制为前提。(1)旋转转动换位器在工件的圆弧部不间断电弧进行一周焊接；(2)同时焊接的接头的相对的“在基点(焊接时的基准点)间应焊接的体积”不同 时，调节“焊丝的送给速度”使得焊接时间相同；(3)在各焊道中适当地设定可焊接的适宜电流范围，在其范围内设定“焊丝的送给 速度，，;(4)在判断不能将全焊道完成后的焊层厚度控制在期望的范围内时，通过个别地 焊接一层以上的焊道，将焊接完成时的焊层厚度控制在期望范围内；(5)将多层堆焊的接头作为对象，各焊道每焊接一周形成接缝，切断电弧；(6)另外，这些焊接诸条件确定部22和动作程序生成部23为了进行(1) (5)的 控制，焊接前，利用实验等预先分别求出下面(6-1) (6-4)的关系式。求出的关系式预先 收纳在存储部12，使得焊接诸条件确定部22和动作程序生成部23读入。(6-1)求出焊接电流相对于规定突出长度的焊丝送给速度的的关系。另外，与该规 定突出长度的焊丝送给速度相对应求出适当的电弧电压的关系；(6-2)对于增减突出度长的情况也同样，求出与焊丝送给速度相对应的焊接电流 的关系；(6-3)在规定的突出长度、规定的基准焊缝间隙及规定的板厚求出成为基准的焊 接条件(将它们称为基准焊接条件)。即，利用实验等求出焊接电流、电弧电压、焊接速度及 目标位置。
(6-4)对于多层堆焊的各焊道，求出可变动的焊接电流范围，与其相对应的电弧电压。[焊接机器人系统的外观一例]在图3中表示图4(a)所示的建筑钢结构物100中将立柱101与立柱芯103的隔 板105焊接的方法。在此，焊接机器人系统1具备两台焊接机器人5a、5b，两台转动换位器 6a、6b。在此，将焊接机器人5a、转动换位器6a、焊接机器人5b、转动换位器6b沿轨道50以 该顺序配置。焊接机器人5a、5b具备在轨道50上行驶的移动台车51。在该移动台车51上载置 有焊丝供给容器52和焊接电源装置3。另外，焊接机器人5a、5b在与移动台车51的轨道 50正交的方向的一端部具备臂53，在该臂53前端经由关节具备另一个臂54。在臂53的 前端部设定有焊炬8。在焊丝供给容器52内线圈状卷绕贮存有焊丝55。从焊丝供给容器 52开卷的焊丝55经由导线管56供给焊炬8，通过焊炬8供给焊接部。焊接电源装置3利 用电线57与焊炬8连接，经由焊炬8向焊丝55供给焊接电力。转动换位器6a、6b在固定于底座上的平台58上具备使焊接线设置在垂直面内的 工件在垂直面内旋转的旋转部59。该旋转部59具有中央部开设有矩形状切口的形状，在该 中央部切口部，在至少一对对置的边上设置有固定工件的固定卡具60。工件如图4(a)所 示，预先暂时焊接安装，利用固定卡具60通过夹持被焊接物即立柱101的面，旋转部59固 定立柱101。转动换位器6a、6b从立柱的长度方向看，在旋转部59的中央切口部整合)重 合)的位置分别固定。各转动换位器6a、6b分别夹持图4(a)所示的建筑钢结构物100的 两个立柱101时，分别调节各转动换位器6a、6b的固定卡具60使得各立柱101的中心轴一 致。[方管柱的一例]图4所示的建筑钢结构物100是接合有方管的建筑钢结构物的一例，具备立柱 101、接合口 102、立柱芯103。立柱101是作为周焊接的焊接线包含直线部和圆弧部(圆角 部)的方管。在立柱芯103上与连接有立柱101的方向正交的方向的四侧面利用焊接安装 有接合口 102。图4(a)表示将立柱101和立柱芯103以该顺序每两个连接的状态。另外， 图4(b)表示在图4(a)的状态另外再连接一个立柱101的状态。图5表示将建筑钢结构物 100安装至图4(a)所示的状态的安装图。另外，立柱芯103如图6所示，在筒状的立柱部 104的两端部利用焊接接合隔板105安装。与该隔板105垂直地焊接接合有立柱101。图7表示立柱101的横剖面(或端部)。作为立柱101的尺寸，作为剖面形状的立 柱板厚t、立柱纵径h、立柱横径W、角半径r (从第一角部至第四角部共4个)及长度方向尺 寸作为焊接接头的每一个输入数据利用。立柱101的横剖面(或端部)如图7所示，由四 边的直线部和四个角部(圆弧部)构成，该角部以适宜的半径弯曲。因此，立柱101的端部 和隔板105的表面之间的焊接线沿立柱101的端部外缘，由四边的直线部和四个角部构成。图8表示立柱101的周焊接的焊丝前端轨迹。在图8中对转动换位器6a、6b使立 柱101旋转的动作、焊接机器人5操作臂53、54，使焊炬8移动的动作进行合并表示。在图 8中，(1) (5)表示立柱101旋转90°时的立柱剖面的旋转状态的推移，同时表示从焊炬 8向焊接部供给的焊丝前端的位置的推移。另外，放大相当于至图8的(1) (5)的焊丝前端位置推移的轨道并表示在图8的下侧。在该轨道中将至图8的⑴ (5)的期间划分表示为更细的“1” “10”的步骤。 在该轨道中，例如向“10” “2”的箭头相当于在图8的⑴的期间表示的箭头。基点和下 一个基点之间的焊接时间对于各焊接机器人5a、5b是相同的，所以至直线区间的始端(10) 及终端(2)的各到达时刻及至角区间的始端(2)及终端(10)的各到达时刻为同时刻。在图8的(1)期间，立柱101不旋转，转动换位器6a、6b为静止状态。并且，这时， 焊接机器人5a、5b使焊炬8在水平方向移动。由此，利用焊丝55对焊接线的直线部进行焊 接。在图8的⑵至(5)期间，转动换位器6a、6b使立柱101及隔板105绕立柱101 的中心轴旋转(自转)。而且，此时焊接机器人5a、5b使焊炬8圆弧状移动。由此，利用焊 丝55对焊接线的圆角部进行焊接，移至顺次的直线部的焊接。另外，在直线部形成有各焊 道的接缝。[同时焊道的组合处理]作为同时焊道的组合处理，对立柱部104和隔板105的焊接接头为两处的情况的 具体例参照图9进行说明。如图9所示，左多层堆焊接头200L(以下记为左接头200L)为立 柱部104a和隔板105a的焊接接头。左接头200L的焊接方法如下所示。即将立柱部104a 的端面形成为倾斜，将立柱部104a水平地设置，将隔板105a垂直地设置，在该立柱部104a 和隔板105a之间设置越向上部宽度越宽的形状的坡口，在该坡口的下部配置垫板106a，通 过用垫铁方式自动焊接，将立柱部104a和隔板105a接合。另外，右多层堆焊接头200R(以 下记为右接头200R)是立柱部104b和隔板105b的焊接接头，可以同样地焊接。在此，作为一例，将左接头200L的焊缝间隙Gl和右接头200R的焊缝间隙G2设为 相同，并且使坡口角度相同。另外，使左接头200L的立柱部104a的板厚比右接头200R的 立柱部104b的板厚加厚。因此，在左接头200L中焊道数包含分割焊道为9焊道。另外，在 图9中，在各焊道的剖面记为表示焊道序号的「1」 「9」的数字。同样，在右接头200R中 焊道数包含分割焊道为8焊道。图9表示的示例中，使各自的焊道彼此从下层依次组合。假设第一焊道X第一焊道々第二焊道X第二焊道 单纯组合同时焊接的焊道 时，因剩下左接头200L的第9焊道，为个别焊接(单独运转)。然而，从最下层，在第四层中 左接头200L为一层一焊道(焊道序号“4”)，右接头200R为一层两焊道(焊道序号“4”、 焊道序号“5”)，左接头200L的第四焊道剖面面积大，右接头200R的第四焊道剖面面积小。 在此，焊道剖面面积为反映熔敷金属体积的量。即，相当于熔敷金属量的量。为了简单，图 10(a)及图10(b)表示假设相同长度(深度)的区间的层叠图案的剖面面积的一例。图 10(a)表示第一焊道X第一焊道#…#第四焊道X第四焊道4…单纯组合同时焊接的情 况。在本实施方式中，根据同时焊道的组合，排除剖面面积大的左接头200L的第四焊 道，例如，将剖面面积小的右接头200R的第四焊道与左接头200L的第五焊道组合。即，组 合为第五焊道X第四焊道4第六焊道X第五焊道々…。图10(b)表示此时的同时焊道 的组合。这时，在本焊接时到第三焊道，左接头200L侧的焊接机器人5和右接头侧200R的 焊接机器人5同步进行同时焊接，之后，解除同步，左接头200L侧的焊接机器人5对左接头 200L的第四焊道个别焊接(单独运转)。该单独运转中，右接头200R侧的焊接机器人5停止运转。其后，再次两个焊接机器人5同步进行同时焊接。在此，对是否作为同时焊接的判断和剖面面积的关系进行说明。如图10(a)所示， 左接头200L的焊道序号“4”的焊道剖面面积为55. 3 [mm2]，右接头200R的焊道序号“4”的 焊道剖面面积为32. 5 [mm2]。对于该焊道序号“4”，将剖面面积大的一方作为基准的差值的 比率为41.2% (= (55. 3-32. 5)/55. 3)。这种情况下，使焊接机器人5同步，在各自的焊炬 8的相同移动时间内，仅调节与焊丝送给速度相对应的电流合并堆焊量非常难。因此，将剖 面面积大的一方即左接头200L的焊道序号“4”的焊道确定作为单独运转用焊道。另一方面，如图10(a)所示，对于焊道序号“5”以剖面面积大的一方作为基准的差 值的比率为10.9%，另外，对于焊道序号“6”的差值的比率为14.2%。在本实施方式中，以 相同移动时间，为了仅调节与焊丝送给速度相对应的电流合并堆焊量，组合为将该差值的 比率设计在20%以内，优选为15%以内。在排除单独运转用焊道后的焊道组合中，如图10(b)所示，右接头200R的焊道序 号“4”的焊道和左接头200L的焊道序号“5”的焊道组合。在此，左接头200L的焊道序号“5” 的焊道剖面面积为34. 3 [mm2]，右接头200R的焊道序号“4”的焊道剖面面积为32. 5 [mm2]。 因此，以剖面面积大的一方为基准的差值的比率为5. 24%。另外，如图10(b)所示，左接头 200L的焊道序号“6”的焊道和右接头200R的焊道序号“5”的焊道组合中，差值的比率为 2. 03%。另外，左接头200L的焊道序号“7”的焊道和右接头200R的焊道序号“6”的焊道 组合中，差值的比率为5.34%。[焊接机器人系统的动作]对于图1所示的焊接机器人系统1的动作以同时多层堆焊设定装置10为主，参照 图11的流程(适当参照图1)进行说明。在此，如接头1，2，…，η —般化。首先，同时多层 堆焊设定装置10通过同时焊道组合确定部21从一次存储部14读入包含被焊接物(工件) 的形状、焊接接头形状等、传感等的修正结果的数据(步骤S10)。而且，同时多层堆焊设定装置10通过层叠图案确定部24确定接头每个的层叠图 案。例如，在接头1中确定层叠图案(步骤S21)，在接头2中确定层叠图案(步骤S22)，在 接头η中确定层叠图案(步骤S2n)。另外，确定层叠图案的顺序为任意。而且，同时多层堆焊设定装置10确定同时焊接的焊道组合(步骤S30)。具体地 说，焊接接头选择部25从η个接头中选择同时焊接的多个焊接接头。例如，在使用两台焊 接机器人5时，焊接接头选择部25选择两处接头，焊道组合部26对从下层依次同时焊接的 焊道进行组合。并且，焊接量判定部27在对焊道进行组合时，判别各自的焊道的熔敷金属 量的差值是否超过阈值。熔敷金属量的差值超过阈值时，单独运转用焊道确定部28将熔敷 金属量多的一方的焊道作为单独运转用焊道并排除之后，从下层依次确定同时焊接的焊道 组合。而且，同时多层堆焊设定装置10通过焊接诸条件确定部22确定接头的每一个焊 接诸条件。例如，在接头1中确定焊接诸条件(步骤S41)，在接头2中确定焊接诸条件(步 骤S42)，在接头η中确定焊接诸条件(步骤S4n)。另外，确定焊接诸条件的顺序为任意。而且，同时多层堆焊设定装置10通过动作程序生成部23生成接头的每一个动作 程序。例如，在接头1中生成动作程序(步骤S51)，在接头2中生成动作程序(步骤S52)， 在接头η中生成动作程序(步骤S5n)。另外，生成动作程序的顺序为任意。
而且，同时多层堆焊设定装置10将生成的动作程序设定在各机器人控制装置2 内。由此，各机器人控制装置2启动各焊接机器人5使机器人动作再生(步骤S60)。[各装置间的控制详细框图]图12表示图1所示的焊接机器人系统1的各装置间的控制的详细框图。图12所 示的转动换位器6的转动换位器驱动装置61使利用设置在平台58上的旋转部59的固定 卡具60固定的工件的各焊接接头通过来自机器人控制装置2的指令旋转驱动，相对焊接机 器人主体7成为适宜的焊接姿势。焊接电源装置3例如是碳酸气屏蔽消耗电极焊接方式，如图12所示，具备送给电 动机控制部71、焊接电力供给电源部72、传感电源部73。送给电动机控制部71控制焊丝送
给装置4。焊接电力供给电源部72从机器人控制装置2的焊接电源控制部94接受焊接开始 及完成指令，并且接受焊接电流及电压的焊接条件指令，将该焊接条件指令的焊接电力供 给焊炬8及工件W。传感电源部73从机器人控制装置2的焊接电源控制部94接受传感开始及完成指 令，将传感电压供给焊炬8及工件W。机器人控制装置2如图12所示，具备输入装置81、存储机构82、机器人主体控制 装置83、外部控制装置84、运算处理装置85。输入装置81例如由控制盘构成，输入各种数据及指令的装置。另外，输入装置81 也可以由示教悬吊装置构成。存储机构82具备示教程序存储部91和一次存储部92。示教程序存储部91存储示教作业的各工件的示教程序。一次存储部92临时地存储利用焊接接头传感动作产生的各检测信息的各运算部 (位置、场所)算出的运算值。机器人主体控制装置83通过来自机器人动作运算部97的示教运算指令，移动控 制焊接机器人主体7 (各臂53、54)。外部控制装置84如图12所示，具备转动换位器控制部93、焊接电源控制部94、焊 接接头检测控制部95、送给电动机控制指示部96。转动换位器控制部93是使转动换位器6旋转驱动，向转动换位器61输出相对焊 接机器人主体7为适宜的焊接姿势的指令的装置。焊接电源控制部94从运算处理装置85的机器人动作运算部97接受焊接开始及 完成指令，向焊接电源装置3的焊接电力供给电源部72输出。该焊接电源控制部94从运算处理装置85的机器人动作运算部97接受焊接电流 及电压的焊接条件指令等，向焊接电源装置3的焊接电力供给电源部72输出。另外，焊接 电源控制部94从运算处理装置85的机器人动作运算部97向传感电源部73输出焊接接头 传感开始及完成指令。焊接接头检测控制部95将传感动作产生的焊接接头位置检测信息向运算处理装 置85的焊接接头传感运算部98输出。另外，传感动作(电弧仿形)例如使焊炬向焊接线 方向前进，且在坡口宽度方向摆动(横向运条)，检测其时流过的焊接电流，基于该焊接电 流的变化修正与焊接线对应的焊炬的位置偏差。
送给电动机控制指示部96向送给电动机控制部71输出控制信号，控制焊丝的送 给速度(焊丝的送出速度)。运算处理装置85基于通过输入装置81输入的数据，将该数据存储在存储机构82 内。另外，运算处理装置85以从存储机构82读出的数据为基础进行运算，向外部控制装置 84及机器人控制装置89输出控制信号。运算处理装置85如图12所示，具备机器人动作运算部97、焊接接头传感运算部 98、焊丝送给速度运算部99。机器人动作运算部97进行焊接机器人主体7的示教运算指令动作，并且进行焊接 机器人主体7和焊接电源装置3的再生运算指令动作。焊接接头传感运算部98运算焊接接头传感动作的各检测信息等。焊丝送给速度运算部99基于机器人动作程序，运算焊丝的送给速度(焊丝的送出 速度)，经由送给电动机控制指示部96向送给电动机控制部71输出控制信号。根据第一实施方式，同时多层堆焊设定装置10在由同时焊道组合的接头的层叠 图案中，比较对焊道进行依次组合时的熔敷金属量，从对单独运转用焊道进行组合并排除 之后，从下层依次确定同时焊接的焊道的组合。因此，即使板厚不同时，与目前的控制方法 比较，可以降低单独运转的次数。(第二实施方式)第二实施方式的同时多层堆焊设定装置在同时多层堆焊中进行圆管的接缝位置 的调节处理的点与第一实施方式有所不同。因此，与第一实施方式的同时多层堆焊设定装 置10相同的结构附加相同符号，适当省略说明。首先，阐述在第二实施方式的同时多层堆 焊设定装置(焊接设定装置)10中作为前提的条件。作为对方管对圆管都通用的事项，在重复钢结构物的一周焊接的“多层堆焊”中， 将各焊道的接缝的位置在周内的相同位置积累时，在全部焊道完成后，接头的焊接线内只 有该位置“焊接高度”与其他部分相比增高。这些作为焊接外观不理想。目前，为了抑制 该接缝位置的凸起，在多层堆焊的各焊道中通过在焊接进行方向错开形成接缝的位置来回 避。称之为级联处理。在焊接进行方向错开接缝的位置作为下次焊道开始的位置理想的位置是在完成 多层堆焊的一个前次焊道的焊接时形成的接缝的弧坑部，露出金属的部分。假设，没有瞄准 弧坑部的金属露出的部分时，具有下面的两个不良现象。一个，具有在焊接完成状态的焊接 处焊渣堆积难以通电的不良现象。另一个，具有在母材通电的操作中，出电弧后(电弧ON) 需要返回本来的焊接位置(本焊接开始位置)，需要多余的动作的不良现象。方管的接缝的位置通常位于四面的直线部的任一面。即，处于不随转动换位器6 产生的工件旋转的位置。因此，方管的情况下，没有转动换位器6旋转产生的接缝的位置的 制约。因此，在各自的接头的同时焊接焊道中即使接缝的位置有所不同，通过确定使各自的 基点间的移动时间相同的焊接速度，在焊接下次焊道时，容易在各自期望的位置形成接缝。 然而，在圆管的焊接中，焊接线为圆周，相对焊接进行方向错开接缝时，产生电弧焊接的位 置的倾斜发生变化，因此会无法得到期望的焊接结果。同时多层堆焊接设定装置10 (参照图1)的焊接诸条件确定部22确定包含下述控 制的焊接条件，在排除单独运转用焊道的焊道的组合中错开该焊道的接缝位置的情况下，在组合该焊道的各自的焊接接头中开始该焊接的同时焊接时，使各自的焊炬8移动，使得 多个焊接机器人5在与表示开始转动换位器6的旋转的角度的开始角度相对应的位置，能 够形成电弧。另外，焊接诸条件确定部22在完成该焊道的同时焊接时，使多个焊接机器人5 的各自的焊炬8移动，使得在与表示停止转动换位器6旋转的角度的停止角度相对应的位 置，能够形成同时焊道的接缝。下面，在焊接诸条件确定部22中，说明与第一实施方式不同的处理的详细。首先，对焊接诸条件确定部22的处理的前提进行阐述。通常，在圆管的焊接(单独运转)中除旋转转动换位器6进行焊接的“本焊接部” 外，停止转动换位器6，存在“处理开始及完成的接缝的区间”。因此，在同时焊接圆管柱的 多个接头时，例如在两个接头的直径或板厚不同的组合中，需要考虑从转动换位器6的旋 转中心至焊接的位置的距离(以下，称为连动半径)不同的情况。在此，对单独运转参照图 13进行说明。[单独运转的接缝处理的一例]图13是表示圆管型的建筑钢结构物的一例的图，(a)表示立体图，(b)表示剖面 图。如图13(a)所示，作为焊接用的工件的建筑钢结构物200其柱部分的剖面形状为圆形， 具备圆管的立柱201、接合口 202、圆管的立柱芯203。立柱芯203在图13(b)表示剖面的直 径D的圆管立柱部204的两端部利用焊接接合安装隔板。在此，作为对圆管立柱部204和隔板进行接合时的焊道的一例，显示第一层 第 三层的焊道211 213。第一层的焊道211中的连动半径R1为圆管立柱部204的半径D/2。 另外，用R1 R4表示第2 4层的焊道的连动半径。另外，根据转动换位器6的旋转角度， 将第一层的接缝211位置设为0° (顶点)时，将形成第二层的接缝222时的转动换位器偏 移角度设为θ 2，将形成第三层的接缝223时的转动换位器偏移角度设为θ 3。另外，连动 半径如图13(b)所示，定义为管径D+上下移位量(焊道的厚度的2倍)。如图14(a)所示，接缝的处理长度L为本焊接开始位置Pl和接缝处理的开始位置 Ρ2之间的距离L。在本焊接开始位置Pl面前具有电弧ON位置Ρ3。电弧ON位置Ρ3和弧坑 形成位置Ρ4之间的距离为焊道连接重合长度N。如图14(b)所示，从圆管立柱部204的一周360°扣除角度δ的转动换位器旋转 角度与本焊接区间Q对应。g卩，在L部分转动换位器6不旋转时，仅焊接机器人5 (焊炬8) 移动。图13(b)中示例的各焊道中的转动换位器的偏移角度(° )使用根据各板厚的焊 接条件对每个焊道设定的Ln (mm)和在各焊道(焊道序号为η)中的连动半径Rn (mm)利用 式(1)可以计算。另外，如图(1)所示，即使设定有相同的Ln，焊道的连动半径Rn不同时偏 移角度θ n不同。
. . (1)[共同的转动换位器停止角度中的同步解除的示例]在焊接诸条件确定部22中，扩大所述单独运转的处理，在同时焊接时例如在两个 接头中，根据个别的接缝的处理长度L(Ln)和连动半径R(Rn)确定共同的转动换位器停止角度，在本焊接区间的长度不足侧的接头中，进行增加转动换位器停止后的本焊接区间的 处理。并且，在转动换位器停止后，焊接机器人5间的同步解除，每一个进行独立的动作。对于该具体例，参照图15进行说明。在此，对在圆管立柱部204的两端接合隔板时 的两个接头进行焊接的情况中，将一端侧(前面侧)的连动半径设为R1，另一端侧(内侧) 的连动半径设为R2 O R1) ο假设单独运转时，图15 (a)表示从转动换位器6的旋转机的旋 转轴方向只看见前面侧焊接线231及内侧焊接线232的状态。连动半径小的一端侧(前面 侧)比连动半径大的另一端侧(内侧)圆周小。另外，焊接线的始点与顶点一致时，开始接 缝处理时的旋转角度一端侧(前面侧)方小。即，严密地说，一端侧(前面侧)的接头和另 一端侧(内侧)的接头中需要的转动换位器旋转角度不同。单独运转时的情况中没有问题，但在本实施方式中，同时焊接时，为了更精密地完 成，在连动半径大的另端侧(内侧)的接头中，如图15(b)所示，利用只与连动半径小的一 端侧(前面侧)相同的转动换位器6旋转焊接至内侧焊接线232的中途。其后，解除同步， 如图15 (b)中用空白箭头表示，不旋转转动换位器6，仅使焊接机器人5 (焊炬8)移动，焊接 内侧焊接线232至最后之后，形成接缝。另外，在图15(a)及图15(b)中，放大角度等表示， 实际上，例如直径Im的管中，只要连动半径存在焊道一层量的差异，则角度差为也不足1° 的微小角度。因此，接缝的处理长度L1, L2的部分实际上为直线的焊接线。[同时焊接时的接缝处理的一例]断续焊接诸条件确定部22的处理说明。参照图16，作为连动半径不同的两个接 头，假设在两个圆管立柱部204a、204b的端部分别接合有隔板的情况。在图16(a)所示的 圆管立柱端部204a，作为同时焊道，在第一层焊道211a焊接一周后，在顶点(0° )形成接 缝221a。并且，第二次的焊道作为单独运转用焊道，使焊炬8a移动微调电弧ON位置，在第 二层焊道212a焊接一周后，在顶点(0° )形成接缝222a。接着，第三层作为同时焊道，使 焊炬8a移动微调电弧ON位置。图16(a)表示接缝222a的中心位于顶点(0° )的状态。 在第三层中使焊炬8a的电弧ON位置前进。即，使电弧ON位置从顶点(0° )向与旋转方向 相反方向仅移动距离gl。在此，电弧ON位置为自接缝222a的中心偏离一点点的位置，处 于接缝处理的长度L的范围内。例如，接缝处理的长度L为15mm，则距离gl仅为5mm。图 16(b)表示在第三层的焊道213a中焊接一周后，在顶点(0° )形成接缝223a的状态。另一方面，在图16(c)所示的圆管立柱部204b中，作为同时焊道，在第一层的焊道 211b中焊接一周后，在顶点(0° )形成接缝221b。并且，在第二次焊接中，运转停止。然 而，用共同的转动换位器6旋转工件。接着，第三次(第二层)作为同时焊道。只要不进行 任何特别的控制，焊炬8b的电弧ON位置为符号240的位置。然而，在停止一次运转期间， 接缝221b自顶点(0° )在旋转方向偏离距离g2。因此，在本实施方式中，将焊炬8b的电 弧ON位置自顶点(0° )向旋转方向移动距离g2。另外，在该时刻圆管立柱部204b的连动半径比圆管立柱部204a的连动半径小。 因此，在第三次(第二层)的焊道212b，通过转动换位器6的旋转至用图16(d)的符号241 表示的角度进行焊接一周(本焊接)后，开始接缝222b的形成处理，在完成形成接缝222b 的状态，焊炬8b到达顶点(0° )。另一方面，在圆管立柱部204a，在第三层的焊道213a通过转动换位器6的旋转至 用图16 (b)的符号241表示的角度，进行本焊接至中途后，解除转动换位器6的连动，通过
18焊炬8a的移动将剩余的本焊接进行至用图16(b)的符号242所示的角度之后，开始接缝 223a的形成处理，在完成形成接缝223a的状态，焊炬8a到达顶点(0° )。由此，圆管立柱 部204a的下次即第四层和圆管立柱部204b的下次即第四次(第三层)作为同时焊道，可 以进行和前述一样的处理。根据第二实施方式，同时多层堆焊设定装置10在对圆管工件的多个接头进行周 焊接时，由于接头的完成的焊道数不同，因此，即使焊道的接缝位置偏离，通过焊接诸条件 确定部22的处理，在保持该工件的转动换位器共同位置开始焊接。因此，在这次的同时焊 道中修正前次的接缝位置的偏差，不会将前次的偏差留在这此以后的上层。以上，对本发明理想的实施方式进行说明，但不会将本发明的同时多层堆焊设定 装置及焊接机器人系统限定于前述的各实施方式。例如，在各实施方式中，在多个接头中对 板厚不同的情况进行了说明，但也可以是坡口剖面形状不同的情况，也可以是焊缝间隙不 同的情况。另外，也可以应用与这三种不同的情况。另外，用两台焊接机器人5进行同时焊 接，不用说，也可以是三台以上。另外，在图16所示的例子中，下次焊道在前次焊道上层叠，但前次焊道和下次焊 道的关系也可以是例如分成一层二焊道的两个分割焊道的关系。图17(a)及图17(b)表示 从顶点(0° )侧看的分割焊道的例子。在图17(a)所示的例子中，在前次焊道215焊接一 周后，形成接缝，在位置301电弧OFF，在下次焊道216在转动换位器6的旋转角度相同的位 置302电弧OFF。另外，在图17(b)所示的例子中，在前次焊道215焊接一周后，在转动换位 器6的旋转角度相同的位置移至下次焊道216形成接缝，在该位置401a电弧OFF，在下次焊 道216焊接时，将与前次电弧OFF的位置401a相同的位置作为电弧ON的位置401b。在这 两个的任何一个都可以进行多层堆焊，在图17(b)所示的例子中，易瞄准弧坑部的金属露 出的部分，更理想。
权利要求
一种焊接设定装置，其特征在于，是焊接机器人系统中的焊接设定装置，所述焊接机器人系统具有保持作为焊接工件的钢结构物的转动换位器；利用焊炬对所述被保持的钢结构物进行电弧焊的多个电弧焊接机器人；焊接设定装置，其在焊接前进行将使用所述多个电弧焊接机器人从下层依次对所述钢结构物的多个焊接接头同时进行多层堆焊时的焊道进行组合的处理，其中，所述焊接设定装置由下述的机构构成存储机构，其将根据工件的尺寸、焊接接头的形状及焊接条件预先求出的多层堆焊的焊道的多个层叠图案与该层叠图案中的每个焊道的熔敷金属量一起存储；层叠图案确定机构，其根据与作为设定对象的焊接接头对应输入的工件尺寸、焊接接头的形状及焊接条件，从所述被存储的多个层叠图案中选择并确定与作为所述设定对象的焊接接头相对应的层叠图案；焊接接头选择机构，其根据预先设定的规则，选择焊道数相近的焊接接头作为同时进行焊接的多个焊接接头；焊道组合机构，其在所述被选择的焊接接头各自的所述确定的层叠图案中，对从下层侧的焊道依次同时焊接的焊道进行组合；焊接量判别机构，其在所述组合时，对在各个焊道同时熔敷的各熔敷金属量的差值是否超过预先设定的阈值进行判别；单独运转用焊道确定机构，其在所述熔敷金属量的差值超过所述阈值时，确定将熔敷金属量多的一方的焊道作为不同时地单独地进行焊接的单独运转用焊道，排除该单独运转用焊道之后，从下层依次确定同时进行焊接的焊道组合；焊接条件确定机构，其根据组合所述确定的层叠图案的焊道而得到的同时焊道的层叠进度及所述单独运转用焊道的层叠进度，且基于对所述各个焊道输入的焊接条件，算出对应于焊丝输送速度的电流值及接缝形成位置，确定包含这些计算值的所述各个焊道的层叠进度的焊接条件；动作程序生成机构，其根据通过所述单独运转用焊道确定机构及所述焊接条件确定机构确定的焊道进度，生成所述多个电弧焊接机器人的机器人动作程序，对所述电弧焊接机器人进行设定。
2.如权利要求1所述的焊接设定装置，其特征在于，所述焊接条件确定机构，在排除了所述单独运转用焊道以外的焊道的组合中，在该焊 道的接缝位置偏移的情况下，在该焊道被组合的各个焊接接头中，确定包含下述控制的焊 接条件在开始该焊道的同时焊接时，使所述各焊炬移动，以使得所述多个电弧焊接机器人在 与表示开始所述转动换位器的旋转的角度的开始角度相对应的位置能够形成电弧，在完成该焊道的同时焊接时，使所述多个电弧焊接机器人各自的焊炬移动，以使得在 与表示将所述转动换位器停止的角度的停止角度相对应的位置能够形成同时焊道的接缝。
3.一种机器人焊接系统，其特征在于，由下述装置构成 权利要求1或2所述的焊接设定装置；保持作为焊接工件的钢结构物的转动换位器；以及利用焊炬对所述被保持的钢结构物的多个焊接接头同时进行多层堆焊的多个电弧焊接机器人，其中，每一个所述电弧焊接机器人均具有下述的装置 向所述焊炬输送焊丝的焊丝送给装置；驱动所述焊丝送给装置，并且向从所述焊丝送给装置向所述焊炬送出的焊丝供给焊接 电流的焊接电源装置；以及控制所述电弧焊接机器人的焊炬的移动，并且经由所述焊接电源装置控制焊丝送给速 度的机器人控制装置，其中，所述焊接设定装置将对所述多个电弧焊接机器人的每一个生成的机器人动作程 序经由各自的所述机器人控制装置对电弧焊接机器人进行设定。
4. 一种焊接设定方法，其特征在于，在具有保持作为焊接工件的钢结构物的转动换位 器和利用焊炬对所述被保持的钢结构物进行电弧焊的多个电弧焊接机器人的焊接机器人 系统中，在焊接前进行将使用所述多个电弧焊接机器人从下层依次对所述钢结构物的多个 焊接接头同时进行多层堆焊时的焊道进行组合的处理， 其中，所述焊接设定方法包括如下工序将根据工件的尺寸、焊接接头的形状及焊接条件预先求出的多层堆焊的焊道的多个层 叠图案与该层叠图案中的每个焊道的熔敷金属量一起存储在存储机构中的工序；根据与作为设定对象的焊接接头对应输入的工件尺寸、焊接接头的形状及焊接条件， 从所述被存储的多个层叠图案中选择并确定与作为所述设定对象的焊接接头相对应的层 叠图案的层叠图案确定工序；根据预先设定的规则，选择焊道数相近的焊接接头作为同时进行焊接的多个焊接接头 的焊接接头选择工序；在所述被选择的焊接接头各自的所述确定的层叠图案中，对从下层侧的焊道依次同时 焊接的焊道进行组合的焊道组合工序；在所述组合时，对在各个焊道同时熔敷的各熔敷金属量的差值是否超过预先设定的阈 值进行判别的焊接量判别工序；在所述熔敷金属量的差值超过所述阈值时，确定将熔敷金属量多的一方的焊道作为不 同时地单独地进行焊接的单独运转用焊道，排除该单独运转用焊道之后，从下层依次确定 同时进行焊接的焊道组合的单独运转用焊道确定工序。
全文摘要
本发明提供一种同时多层堆焊设定装置，具备层叠图案确定部，其基于各输入数据和层叠图案数据基值，确定与对象的接头对应的焊道的层叠图案；单独运转用焊道确定部，其在对象的两个接头的层叠图案中，表示对焊道进行组合时的熔敷金属量的剖面面积的差值超过预定的阈值时，将剖面面积大的一方的焊道作为单独运转用焊道排除之后，确定同时焊接的组合；焊接诸条件确定部，其确定包含与基于输入焊接条件算出的焊丝送给速度相对应的电流值及接缝形成位置的每个焊道焊接条件；动作程序生成部，其生成基于确定的焊接条件的机器人动作程序，并设定在机器人控制装置内。该同时多层堆焊设定装置缩短利用两台焊接机器人对该钢结构物的多个焊接接头进行同时多层一周堆焊的焊接时间。
文档编号B23K9/12GK101890556SQ20101018075
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月14日 优先权日2009年5月20日
发明者定广健次, 岸川浩久, 松村浩史, 高田笃人 申请人:株式会社神户制钢所