JP2004148367A

JP2004148367A - Welding equipment and welding method

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Publication number: JP2004148367A
Application number: JP2002317035A
Authority: JP
Inventors: Hikari Yamamoto; 光山本; Manabu Hirakawa; 学平川; Toshihiko Ishihara; 利彦石原
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welding equipment and method that enable highly efficient and improved welding quality to be secured even in the occurrence of any disturbance. <P>SOLUTION: The equipment is provided with a consumable electrode wire feeding device 7 for feeding a consumable electrode wire 5, a filler wire feeding device 8 for feeding a filler wire 6, the main welding power source 11 for supplying power to the consumable electrode wire and its feeding device, a filler power source 15 for supplying power to the filler wire and its feeding device, an arc current arithmetic part 20a for calculating an actual current value flowing in the consumable electrode wire, on the basis of the detected current value of the consumable electrode wire, and a speed control means 20b which preliminarily stores a correlation between the current of the consumable electrode wire and the feeding speed of the filler wire for the purpose of securing a desired welding quality, which under this correlation calculates the filler wire feeding speed in accordance with the actual current value of the consumable electrode wire, and which correspondingly to the calculation result outputs a signal for commanding the feeding speed of the filler wire to the filler power source. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給するダブルワイヤ方式の溶接装置及び溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、母材との間にアークを発生させる消耗電極ワイヤと、この消耗電極ワイヤに対し溶接方向に後行するフィラワイヤとを併用したいわゆるダブルワイヤ方式のアーク溶接装置が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。このダブルワイヤ方式のアーク溶接装置では、消耗電極ワイヤと母材との間にアークを発生させ、そのアーク熱により消耗電極ワイヤ及び母材を溶融させつつ、更にその溶融池に送給された後行のフィラワイヤを、通電による加熱に加えて溶融池の熱を利用して溶融させるようになっている。このように、溶融池の熱を利用してフィラワイヤを溶融させることにより、ダブルワイヤ方式の溶接装置においては、消耗電極ワイヤのみを用いたアーク溶接装置（以下、シングルワイヤ方式の溶接装置と記載する）に対し、さほど変わらない給電量でワイヤの溶融速度を高めることができ、高い作業能率を確保できるというメリットがある。
【０００３】
ここで、この種のダブルワイヤ方式の溶接装置においては、従来から、消耗電極ワイヤを介して母材に流れる溶接電流の一部をフィラワイヤに分流することで、消耗電極ワイヤ及びフィラワイヤに給電するための電源を共用することが行われてきた。しかしながら、電源を共用した場合、フィラワイヤに流れる電流は、例えば「電源→消耗電極ワイヤ→母材→フィラワイヤ→電源」という経路で流れるため、その経路中の各部の抵抗によって値が変動する。従って、共用の電源を用いた場合には、例えば溶接箇所等によってもフィラワイヤに流れる電流値が変化してしまい、その結果両ワイヤ間に生じる磁界の反発力に不規則な変化が生じるため、両ワイヤが振れてしまう（結果的に溶接箇所がぶれてしまう）等、品質面や作業能率面で不具合が生じる場合があった。
【０００４】
それに対し、先の特許文献１等に記載の溶接装置においては、消耗電極ワイヤに給電するメインの溶接電源とは別に、フィラワイヤに給電するフィラ用電源を別電源化し、このフィラ用電源によって、一定値又は定周期波形の電流をフィラワイヤに印加することで上記不具合を解決している。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１８５０７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フィラワイヤの溶融性は、主にフィラワイヤの供給速度、フィラワイヤに流れる電流、更には消耗電極ワイヤに流れる電流、言い換えれば溶融池の持つ熱量によって変化する。このことから、ダブルワイヤ方式の溶接装置においては、フィラワイヤの供給により溶融池を冷却し母材への入熱を低下させることができる（低入熱施工が可能となる）反面、溶接金属の母材への溶け込みが低下するため、例えば、高能率化を重視した結果、フィラワイヤの送給速度を速くし過ぎると、必要以上に溶融池の温度を低下させてしまい、フィラワイヤの溶融性の低下を招く場合がある。この場合には、溶接金属のぬれ性が悪化し、溶接金属と母材との接触角が大きくなってしまい、溶接部の疲労強度の低下につながることがある。
【０００７】
従って、高効率化を図りつつも良好な溶接ビードを形成するためには、フィラワイヤを十分に溶け易い状態にできるだけの溶融池の熱量が確保できる範囲で、フィラワイヤの送給速度がなるべく速くなるよう（例えば先の範囲の上限値）設定することが好ましい。しかしながら、溶接中、何等かの要因により外乱が発生し、消耗電極ワイヤの電流が低下した場合には、溶融池そのものの持つ熱量が減少してしまうことも起こり得る。このような場合をも想定すると、前述のように、単にフィラワイヤの送給速度をフィラワイヤが十分に溶け易い範囲の上限値に設定するだけでは、予期せぬ溶融池の温度低下に対応することができず、必ずしも良好な溶接品質を得ることができるとは限らない。
【０００８】
本発明は上記の事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、何等かの外乱が生じた場合でも、高効率で良好な溶接品質を確保することができる溶接装置及び溶接方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接装置において、前記消耗電極ワイヤを送給する消耗電極ワイヤ送給装置と、前記フィラワイヤを送給するフィラワイヤ送給装置と、前記消耗電極ワイヤ及び消耗電極ワイヤ送給装置に給電する主溶接電源と、前記フィラワイヤ及びフィラワイヤ送給装置に給電するフィラ用電源と、前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算するアーク電流演算手段と、所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度との相関関係を予め格納すると共に、この相関関係の下、前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じた前記フィラワイヤの送給速度を演算し、その演算結果に応じてフィラワイヤの送給速度を指令する信号を前記フィラ用電源に出力する速度制御手段とを備える。
【００１０】
本発明においては、例えば制御装置等に、所望の溶接品質が確保できる消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度との相関関係を制御設定値として予め格納しておく。その相関関係としては、例えば、フィラワイヤを十分に溶け易い状態にできるだけの溶融池の熱量が確保できる範囲で、フィラワイヤの送給速度ができるだけ速くなる（つまりその範囲の上限値となる）ようにすることが好ましい。そして、消耗電極ワイヤの検出電流値を基にその実電流値を演算し、先の相関関係の下、演算した実電流値に対応するフィラワイヤの送給速度を演算して、この演算結果に応じた指令信号を、フィラワイヤ送給装置に給電するフィラ用電源に出力する。これにより、溶接中、何等かの要因により外乱が発生し消耗電極ワイヤの電流が変動したとしても、想定される溶融池の温度変化に応じてフィラワイヤの送給速度を調整することができ、その結果、ぬれ角の小さな溶接ビードを形成することができるので、高効率でしかも良好な溶接品質を確保することができる。
【００１１】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接装置において、前記消耗電極ワイヤを送給する消耗電極ワイヤ送給装置と、前記フィラワイヤを送給するフィラワイヤ送給装置と、前記消耗電極ワイヤ及び消耗電極ワイヤ送給装置に給電する主溶接電源と、前記フィラワイヤ及びフィラワイヤ送給装置に給電するフィラ用電源と、前記消耗電極ワイヤ及びフィラワイヤを保持する溶接トーチをアーム先端に取付けた溶接ロボットと、前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算するアーク電流演算手段と、所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度及び溶接速度との相関関係を予め格納すると共に、この相関関係の下、前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じた前記フィラワイヤの送給速度及び溶接速度を演算し、それら演算結果に応じてフィラワイヤの送給速度及び溶接速度を指令する信号を前記フィラ用電源及び溶接ロボットにそれぞれ出力する速度制御手段とを備える。
【００１２】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記アーク電流演算手段は、前記検出電流値が周期変化する場合、その変化の１周期の間の検出電流値の平均値を前記実電流値として演算する。
【００１３】
（４）上記目的を達成するために、また本発明は、母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接方法において、前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算し、所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度との相関関係の下、演算した前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じて前記フィラワイヤの送給速度を制御する。
【００１４】
（５）上記目的を達成するために、また本発明は、母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接方法において、前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算し、所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度及び溶接速度との相関関係の下、演算した前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じて前記フィラワイヤの送給速度及び溶接速度を制御する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶接装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の溶接装置の一実施の形態の全体構成を表す概略図である。この図１において、１は３次元的に動作可能な多関節型のアーム１ａを有する溶接ロボット（マニピュレータ）、２はこの溶接ロボット１のアーム１ａ先端のハンド部１ｂに設けた溶接トーチ、３，４はこの溶接トーチ２に設けた消耗電極ワイヤ供給チューブ及びフィラワイヤ供給チューブである。５，６はこれらワイヤ供給チューブ３，４にそれぞれ挿通保持された消耗電極ワイヤ及びフィラワイヤ、７，８はそれぞれリール９，１０に巻回されたワイヤ５，６を順次送給し溶接トーチ２を介して溶接箇所に送り込むための消耗電極ワイヤ送給装置及びフィラワイヤ送給装置（送給モータ）である。なお、特に図示していないが、溶接トーチ２には、シールドガスを噴射するガスノズルが設けてある。
【００１６】
１１は消耗電極ワイヤ５に印加する電力を供給する主溶接電源で、この主溶接電源１１のプラス端子１１ａは消耗電極ワイヤ５（厳密には消耗電極ワイヤ供給チューブ３）に、マイナス端子１１ｂは溶接対象である母材１２に対し、それぞれ電線１３，１４を介して接続している。１５はフィラワイヤ６に印加する電力を供給するフィラ用電源で、このフィラ用電源１５のプラス端子１５ａは溶接対象である母材１２に、マイナス端子１５ｂはフィラワイヤ６（厳密にはフィラワイヤ供給チューブ４）に対し、それぞれ電線１６，１７を介して接続している。また、これら主溶接電源１１及びフィラ用電源１５の出力端子（図示せず）は、上記消耗電極ワイヤ送給装置７及びフィラワイヤ送給装置８に対し、ケーブル１８，１９を介して接続しており、両電源１１，１５からそれぞれ両ワイヤ送給装置７，８に供給される電圧（指令信号）の大きさにより両ワイヤ５，６の送給速度が調整される。
【００１７】
２０は制御装置（ロボット制御盤）、２１は消耗電極ワイヤ５に印加する電流・電圧値、消耗電極ワイヤ５の移動経路、溶接速度、フィラワイヤ６の送給開始時間等の溶接条件を設定し制御装置２０に入力するためのティーチングペンダントを兼ねた入力装置である。制御装置２０は、溶接ロボット１及び入力装置２１に対し、それぞれケーブル２２，２３を介して接続している。また、制御装置２０は、アーク電流演算部２０ａ及び速度制御部２０ｂを備えている。これらアーク電流演算部２０ａ及び速度制御部２０ｂは、互いに情報伝達可能に接続され、なおかつ上記主溶接電源１１及びフィラ用電源１５に対し、それぞれケーブル２４，２５を介して接続している。
【００１８】
アーク電流演算部２０ａは、例えば、消耗電極ワイヤ５の電流値及び電圧値をそれぞれ検出する図示しない電流計及び電圧計（或いは主溶接電源１１）からの検出結果等を基に、消耗電極ワイヤ５に流れる実際の電流値及び電圧値を演算する。また、これに加え、例えばフィラワイヤ６の電流値及び電圧値をそれぞれ検出する図示しない電流計及び電圧計（又はフィラ用電源１５）からの検出結果等を基に、フィラワイヤ６に流れる実際の電流値及び電圧値を演算するようにしても良い。
【００１９】
速度制御部２０ｂは、所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度及び溶接速度との相関関係（後述）を基に、予め格納したプログラムに従って、アーク電流演算部２０ａの検出結果に応じたフィラワイヤ６の送給速度及び溶接速度を演算し、それら演算結果に応じてフィラワイヤ６の送給速度及び溶接速度を指令する信号をフィラ用電源１５及び溶接ロボット１にそれぞれ出力する。
【００２０】
図２は上記速度制御部２０ｂの概略構成を表すブロック図である。この図２において、３０はフィラワイヤ６の送給速度や溶接速度の制御手順のプログラムや演算処理に必要な定数等を格納するリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、３１は時間計測を行うタイマ、３２はＲＯＭ３０に格納したプログラムに順じてフィラワイヤ６の送給速度や溶接速度を指令する信号を演算する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、３３はアーク電流演算部２０ａからの消耗電極ワイヤ５に流れる実際の電流値及び電圧値を入力する入力部である。また、３４はＣＰＵ３２の演算結果や演算途中の数値を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、３５はＣＰＵ３２で演算された指令信号を溶接ロボット１及びフィラ用電源１５に出力する出力部である。
【００２１】
ここで、一般的に、フィラワイヤの送給速度が増加すると、それだけ溶融池の温度が低下する。そのため、能率を重視しフィラワイヤの送給速度をあまり大きく設定すると、溶接金属の母材への溶け込みが悪化し、溶接ビードのぬれ角が大きくなる結果、溶接部の疲労強度が低下する場合がある。同時に、溶融池の温度は、消耗電極ワイヤの電流値とも密接な関係があり、その電流値が低下すると溶融池の温度が低下する。そこで、本実施の形態は、その最も大きな特徴として、上記制御装置２０により消耗電極ワイヤ５に流れる電流に応じてフィラワイヤ６の送給速度を制御する構成としている。
【００２２】
図３は、本実施の形態における制御装置２０による制御概念を説明するための図である。まずこの図３には、所望の溶接品質が得られる（例えば溶接金属のぬれ角が所定値以下となる）範囲Ａ（以下、適正範囲Ａと記載する）を、フィラワイヤ６の送給速度と消耗電極ワイヤ５の電流値との相関関係で表してある。他の溶接条件をほぼ一定とした場合、消耗電極ワイヤ５の電流値及びフィラワイヤ６の送給速度を成分とする条件が適正範囲Ａ内の値であれば、所望の溶接品質を確保することができる。そしてその上で能率を考えると、適正範囲Ａ内において、できるだけフィラワイヤ６の送給速度を速く設定することが望ましい。従って、各時点において、消耗電極ワイヤ５の電流に対し、フィラワイヤ６の送給速度としては適正範囲Ａの上限線Ｌ上の値が最適であると言える。
【００２３】
このとき、溶接作業中には、何等かの外乱により消耗電極ワイヤ５の電流値が変動することがある。例えば、図３に示すように、消耗電極ワイヤに流れる電流及びフィラワイヤの送給速度の設定値が上限線Ｌ上の点Ｃ１（Ｉａ１，Ｖｆ１）である場合に、何等かの要因によって消耗電極ワイヤの電流値がＩａ２（＜Ｉａ１）に低下すると、運転状態としては適正範囲Ａを逸脱した値（Ｃ２）での運転となり溶接品質が低下してしまう。この場合には、フィラワイヤの送給速度を上限線Ｌ上の値Ｖｆ２に下げることにより、所望の溶接品質を確保しつつも、変化した条件下における最高能率の運転を維持する。
【００２４】
そこで、本実施の形態においては、上記ＲＯＭ３０（図２参照）に先の上限線Ｌの関数が格納されている。そして、速度制御部２０ｂは、溶接中、アーク電流演算部２０ａによって演算された消耗電極ワイヤ５の実電流値を入力部３３より入力し、ＣＰＵ３２により、その実電流値に応じたフィラワイヤ６の送給速度を上記上限線Ｌの関数に従って演算する。更にＣＰＵ３２は、演算した送給速度を指令する信号を出力部３５を介してフィラ用電源１５に出力し、フィラ用電源１５は速度制御部２０ｂからの指令に応じたフィラワイヤ送給制御信号（電圧）をフィラワイヤ送給装置８に出力する。これにより、本実施の形態においては、消耗電極ワイヤ５の電流が変動しても、フィラワイヤ６の送給速度が、常に上限線Ｌ上の値に制御されるようになっている。
【００２５】
また、上記のように条件を上限線Ｌ上の点Ｃ１から点Ｃ３に補正した場合、それに応じて溶接速度を調整する必要がある。そこで、本実施の形態においては、ＣＰＵ３２によって、ＲＯＭ３０に予め格納した次式（１）を用いて補正後の溶接速度Ｖｗ２を演算し、これを基に溶接ロボット１に対する溶接速度指令信号を出力部３５（図２参照）を介して出力する。
Ｖｗ２＝Ｖｗ１×（Ｖｃ＋Ｖｆ２）／（Ｖｃ＋Ｖｆ１）・・・（１）
但し、Ｖｗ１：補正前の溶接速度、Ｖｃ：消耗電極ワイヤの送給速度（一定値）である。
【００２６】
また、以上と反対に、何等かの要因により消耗電極ワイヤに流れる電流が増加した場合には、フィラワイヤの送給速度は上限線Ｌを下回るため、要求される溶接品質を満足する限りにおいては、フィラワイヤの送給速度を上昇させる余地が生じる。本実施の形態においては、この場合にも、最大効率で所望の溶接品質を確保するために、上記同様の手順により、消耗電極ワイヤの電流値に応じてフィラワイヤの送給速度及び溶接速度を制御する（この場合フィラワイヤ送給速度を増大させる）ようになっている。
【００２７】
次に、以上の本実施の形態の溶接装置の動作を説明する。
上記構成の溶接装置により溶接作業を行う際には、まず溶接開始前に、入力装置２１によって、消耗電極ワイヤ５に印加する電流値・電圧値、溶接トーチ２の移動経路、溶接トーチ２の移動速度（溶接速度）、フィラワイヤ６の送給開始時間等の各種溶接条件を設定する。なお、消耗電極ワイヤの送給速度は、通常、消耗電極ワイヤに印加する電流に応じてプリセットされた値を用いる。また、フィラワイヤ６の電流値、送給速度は、先に入力された他の溶接条件に応じて制御装置２０により選定されるようにしても良いし、入力装置２１により個別に入力するようにしても良い。
【００２８】
以上の条件設定を行った上で溶接を開始すると、制御装置２０から主溶接電源１１にアークスタート信号が出力され、主溶接電源１１は、設定された電圧・電流を消耗電極ワイヤ５に印加する。これにより、消耗電極ワイヤ５と母材１２の溶接箇所との間にアーク４０が発生し、そのアーク熱により消耗電極ワイヤ５の先端部と母材１２の溶接箇所とが溶融して溶融池４１が形成される。このとき、消耗電極ワイヤ５は、先端から消耗（溶融）していくので、制御装置２０は、消耗電極ワイヤの設定送給速度を主溶接電源１１に出力し、それに応じた大きさのワイヤ送給信号（電圧）を主溶接電源１１から出力させることにより、消耗電極ワイヤ送給装置７の駆動速度を制御し、消耗電極ワイヤ５を順次溶接箇所に送給する。
なお、消耗電極ワイヤ５に印加される電流は、「主溶接電源プラス端子１１ａ→電線１３→消耗電極ワイヤ５→母材１２→電線１４→主溶接電源マイナス端子１１ｂ」の順に流れる。
【００２９】
またこれと同時に、溶接ロボット１のアーム１ａは、入力された設定の移動経路を設定の移動速度で移動するよう、制御装置２０からの指令信号（ロボット動作制御信号）に応じて駆動制御される。このとき、溶接ロボット１のアーム１ａは、溶接方向（図１中矢印Ａ参照）において、常にフィラワイヤ６に対して消耗電極ワイヤ５が先行する向きに溶接トーチ２を保持するよう、姿勢制御される。
【００３０】
一方、制御装置２０は、上記アークスタート信号出力と同時に、内蔵のタイマ３１（図２参照）によって、設定のフィラワイヤ送給開始時間（例えば２〜５秒後）が経過した後、フィラーＯＮ（送給開始）、フィラワイヤ６の電流の制御値、フィラワイヤ６の設定送給速度をフィラ用電源１５に出力する。
【００３１】
フィラ用電源１５は、制御装置２０からの出力を入力すると、それら指令信号に応じ、設定された大きさの電流をフィラワイヤ６に印加すると共に、フィラ送給信号（電圧）をフィラワイヤ送給装置８に出力する。これにより、上記溶融池４１にフィラワイヤ６が設定の送給速度で送給（挿入）され、フィラ用電源１５からの印加電流（又は電圧）による加熱と溶融池４１の熱とにより、フィラワイヤ６が溶融される。
なお、フィラワイヤ６に印加される電流は、消耗電極ワイヤ５とは逆の方向、即ち「フィラ用電源プラス端子１５ａ→電線１６→母材１２→フィラワイヤ６→電線１７→フィラ用電源マイナス端子１５ｂ」の順に流れる。また、フィラワイヤ６に印加する電流は、フィラワイヤ６からアークが発生しない範囲に制限される。
【００３２】
以上のように、制御装置２０によって、各種設定条件に従って各機器が連動して作動制御され、溶接トーチ２が所定の経路で移動した後には、溶融した母材１２、消耗電極ワイヤ５、フィラワイヤ６によって溶接ビード４２が形成される。
【００３３】
以上のように説明した本実施の形態においては、前述したように、所望の溶接品質が確保できる消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度との相関関係、即ち上記の上限線Ｌが、制御設定値として予め速度制御部２０ｂのＲＯＭ３０に格納されている。そして、アーク電流演算部２０ａにおいて消耗電極ワイヤ５の検出電流値を基にその実電流値が演算され、速度制御部２０ｂは、先の相関関係の下、演算された実電流値に対応するフィラワイヤ６の送給速度を演算して、この演算結果に応じた指令信号をフィラ用電源１５に出力する。これにより、フィラ用電源１５からフィラワイヤ送給装置８に速度指令信号が出力され、フィラワイヤ送給速度が上記相関関係を満足する値に制御される。従って、溶接中、何等かの要因により外乱が発生し消耗電極ワイヤ５の電流が変動したとしても、想定される溶融池４１の温度変化に応じてフィラワイヤ６の送給速度を所望の溶接品質の得られる最大速度に制御し、その結果、高能率でぬれ角の小さな溶接ビードを形成することができ良好な溶接品質を確保することができる。
【００３４】
なお、例えば、母材１２の開先精度が悪い場合等、溶接トーチ２を溶接方向にほぼ直角に往来させるいわゆるウィービング溶接を行う場合には、消耗電極ワイヤ５に流れる電流が周期変化する場合があるが、この場合には、アーク電流演算部２０ａは、その変化の１周期の間の検出電流値の平均値を、消耗電極ワイヤ５の実電流値として演算すれば、上記同様にフィラワイヤ６の送給速度を制御することができる。この場合も同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、消耗電極ワイヤ５とフィラワイヤ６に互いに逆向きの電流を印加することによって、消耗電極ワイヤ５とフィラワイヤ６に発生する磁束が互いに反発するので、消耗電極ワイヤ５から発生するアーク４０に、フィラワイヤ６から遠ざかる方向に力が作用する。従って、消粍電極ワイヤ５にフィラワイヤ６を近接配置しても、フィラワイヤ６がアーク４０によって吹き飛ばされることを防止し、フィラワイヤ６を溶融池４１に確実に安定供給することができる。これにより、例えば、炭素鋼、合金鋼、アルミニウム等を溶接対象としても、高速かつ高能率な作業が可能となる。また、フィラワイヤ６を溶融池４１に挿入することにより、溶融池４１の温度を低く抑え、溶接ビード４２に乱れが生じるいわゆるパッカリング現象の発生や、黒紛付着（酸化物付着）、凝固割れ等といった不具合も抑制される。
【００３６】
なお、以上の本実施の形態においては、本実施の形態では消耗電極ワイヤ５とフィラワイヤ６とに印加する電流を互いに逆方向としたが、高能率で所望の溶接品質を確保できるという本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも両ワイヤ５，６の電流を逆向きにしなくても良い。また、本実施の形態においては、溶接トーチ２の移動及びその速度制御をも自動で行ういわゆる全自動式の溶接装置を例示したが、これにも限られず、溶接ロボット１を省略し、印加する電流・電圧、及び両ワイヤ５，６の送給のみを自動で行ういわゆる半自動式の溶接装置に対しても、本発明は適用可能である。この場合、前述の溶接速度の制御は省略できる。これらの場合も上記同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、図１において、両ワイヤ送給装置７，８をリール側に設けたいわゆるプッシュ方式のワイヤ送給装置を設けた例を説明したが、トーチ側に設けるいわゆるプル方式のワイヤ送給装置であっても、又はこれらを組合せた方式のワイヤ送給装置であっても構わない。また、溶接ロボットとして、多関節型のアームを有するタイプのものを例示したが、これにも限られず、例えば、異なる方向に延設された複数のレールに沿って２次元的或いは３次元的な移動動作が可能なアームを有する溶接ロボットを用いても良い。これらの場合も上記同様の効果を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、所望の溶接品質が確保できる消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度との相関関係の下、演算した実電流値に応じてフィラワイヤの送給速度を制御するので、溶接中、何等かの要因により消耗電極ワイヤの電流が変動したとしても、想定される溶融池の温度変化に応じてフィラワイヤの送給速度を調整することができ、高効率でしかも良好な溶接品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接装置の一実施の形態の全体構成を表す概略図である。
【図２】本発明の溶接装置の一実施の形態に備えられた速度制御部の概略構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の溶接装置の一実施の形態に備えられた制御装置による制御概念を説明するための図である。
【符号の説明】
１溶接ロボット
１ａアーム
２溶接トーチ
５消耗電極ワイヤ
６フィラワイヤ
７消耗電極ワイヤ送給装置
８フィラワイヤ送給装置
１１主溶接電源
１２母材
１５フィラ用電源
２０ａアーク電流演算部（アーク電流演算手段）
２０ｂ速度制御部（速度制御手段）
４０アーク
４１溶融池
Ｌ上限線（相関関係）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding apparatus and a welding method of a double wire system for feeding a filler wire to a molten pool while generating an arc between a base material and a consumable electrode wire to melt the base material and the consumable electrode wire. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called double-wire type arc welding apparatus that uses a consumable electrode wire that generates an arc between a base material and a filler wire that follows the consumable electrode wire in a welding direction has been proposed (for example, a double-wire arc welding apparatus). And Patent Document 1). In this double-wire type arc welding apparatus, an arc is generated between the consumable electrode wire and the base material, and the arc heat causes the consumable electrode wire and the base material to be melted while being further fed to the molten pool. The filler wires in the rows are melted by utilizing the heat of the molten pool in addition to the heating by energization. As described above, by melting the filler wire by using the heat of the molten pool, in a double-wire welding apparatus, an arc welding apparatus using only consumable electrode wires (hereinafter, referred to as a single-wire welding apparatus). In contrast, there is an advantage that the melting rate of the wire can be increased with the same amount of power supply, and high working efficiency can be secured.
[0003]
Here, in this type of double-wire welding apparatus, conventionally, a part of the welding current flowing to the base material via the consumable electrode wire is diverted to the filler wire to supply power to the consumable electrode wire and the filler wire. Sharing power has been done. However, when the power supply is shared, the current flowing through the filler wire flows through, for example, a path of “power supply → consumable electrode wire → base metal → filler wire → power supply”, and the value varies depending on the resistance of each part in the path. Therefore, when a shared power supply is used, the value of the current flowing through the filler wire changes depending on, for example, the welding location, and as a result, the repulsive force of the magnetic field generated between the two wires changes irregularly. In some cases, there was a problem in terms of quality and work efficiency, such as the wire swaying (consequently the welded portion was shaken).
[0004]
On the other hand, in the welding apparatus described in Patent Document 1 and the like, a filler power supply for supplying a filler wire is provided separately from a main welding power supply for supplying a consumable electrode wire. The above problem is solved by applying a value or a current having a fixed period waveform to the filler wire.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3185071
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Here, the meltability of the filler wire mainly changes depending on the supply speed of the filler wire, the current flowing through the filler wire, and the current flowing through the consumable electrode wire, in other words, the amount of heat of the molten pool. Accordingly, in the welding apparatus of the double wire system, the molten pool can be cooled and the heat input to the base material can be reduced by supplying the filler wire (low heat input can be performed), but the base of the weld metal can be reduced. Because the penetration into the material is reduced, for example, as a result of emphasizing higher efficiency, if the feed speed of the filler wire is set too high, the temperature of the molten pool will be lowered more than necessary, and the decrease in the meltability of the filler wire will be reduced. May be invited. In this case, the wettability of the weld metal deteriorates, the contact angle between the weld metal and the base metal increases, and this may lead to a decrease in the fatigue strength of the welded portion.
[0007]
Therefore, in order to form a good weld bead while achieving high efficiency, the feed rate of the filler wire is set as fast as possible within a range in which the amount of heat of the molten pool can be ensured so that the filler wire can be sufficiently melted. (For example, the upper limit of the above range) is preferably set. However, during welding, when disturbance occurs due to some factor and the current of the consumable electrode wire decreases, the heat quantity of the molten pool itself may decrease. Assuming such a case, as described above, simply setting the feed speed of the filler wire to the upper limit of the range in which the filler wire is easily melted can cope with an unexpected decrease in the temperature of the molten pool. No, it is not always possible to obtain good welding quality.
[0008]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a welding apparatus and a welding method that can ensure high welding efficiency and good welding quality even when some disturbance occurs. It is in.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a welding apparatus for feeding a filler wire to a molten pool while generating an arc between a base material and a consumable electrode wire to melt the base material and the consumable electrode wire. A consumable electrode wire feeding device for feeding the consumable electrode wire, a filler wire feeding device for feeding the filler wire, a main welding power supply for feeding the consumable electrode wire and the consumable electrode wire feeding device, A filler power supply for supplying the filler wire and the filler wire feeder; an arc current calculating means for calculating an actual current value flowing through the consumable electrode wire based on a detected current value of the consumable electrode wire; and securing a desired welding quality. The correlation between the current of the consumable electrode wire and the feed speed of the filler wire is stored in advance, and based on this correlation, the actual current of the consumable electrode wire is stored. The feed rate of the filler wire is calculated in accordance with, and a speed control means for outputting a signal for commanding the feeding speed of the filler wire in accordance with the calculation result to the filler power supply.
[0010]
In the present invention, for example, the correlation between the current of the consumable electrode wire and the feed speed of the filler wire, which can secure the desired welding quality, is stored in advance in a control device or the like as a control set value. As the correlation, for example, the feed rate of the filler wire is set to be as fast as possible (that is, the upper limit of the range) within a range in which the heat of the molten pool can be ensured so that the filler wire can be sufficiently melted. Is preferred. Then, based on the detected current value of the consumable electrode wire, the actual current value is calculated, and under the above correlation, the feed speed of the filler wire corresponding to the calculated actual current value is calculated, and according to the calculation result. The command signal is output to a filler power supply that supplies power to the filler wire feeder. Thereby, even if disturbance occurs due to some factor during welding and the current of the consumable electrode wire fluctuates, the feed speed of the filler wire can be adjusted according to the assumed temperature change of the molten pool. As a result, a weld bead with a small wetting angle can be formed, so that high efficiency and good welding quality can be ensured.
[0011]
(2) In order to achieve the above object, the present invention also provides a welding method in which an arc is generated between a base material and a consumable electrode wire to melt the base material and the consumable electrode wire while feeding a filler wire to a molten pool. In the apparatus, a consumable electrode wire feeding device for feeding the consumable electrode wire, a filler wire feeding device for feeding the filler wire, and a main welding power source for feeding the consumable electrode wire and the consumable electrode wire feeding device, A filler power supply for supplying power to the filler wire and the filler wire feeding device; a welding robot having a welding torch holding the consumable electrode wire and the filler wire attached to an arm tip; and a consumption current based on a detected current value of the consumable electrode wire. An arc current calculating means for calculating an actual current value flowing through the electrode wire; and a current and a current of the consumable electrode wire for securing desired welding quality. The correlation between the wire feeding speed and the welding speed is stored in advance, and based on the correlation, the feeding speed and the welding speed of the filler wire according to the actual current value of the consumable electrode wire are calculated, and the calculations are performed. Speed control means for outputting signals for instructing the feed speed and the welding speed of the filler wire to the filler power source and the welding robot according to the result.
[0012]
(3) In the above (1) or (2), preferably, when the detected current value changes in a cycle, the arc current calculation means calculates an average value of the detected current value during one cycle of the change. Calculate as a current value.
[0013]
(4) In order to achieve the above object, the present invention provides a welding method in which an arc is generated between a base material and a consumable electrode wire to melt the base material and the consumable electrode wire while feeding a filler wire to a molten pool. In the method, the actual current value flowing through the consumable electrode wire is calculated based on the detected current value of the consumable electrode wire, and the current of the consumable electrode wire and the feed speed of the filler wire for securing a desired welding quality are calculated. The feed speed of the filler wire is controlled according to the calculated actual current value of the consumable electrode wire based on the correlation.
[0014]
(5) In order to achieve the above object, the present invention also provides a welding method in which an arc is generated between a base material and a consumable electrode wire to melt the base material and the consumable electrode wire while feeding a filler wire to a molten pool. In the method, the actual current value flowing through the consumable electrode wire is calculated based on the detected current value of the consumable electrode wire, and the current of the consumable electrode wire, the feed speed of the filler wire, and the welding to secure a desired welding quality. The feed speed and the welding speed of the filler wire are controlled in accordance with the calculated actual current value of the consumable electrode wire based on the correlation with the speed.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the welding apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration of an embodiment of the welding apparatus of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a welding robot (manipulator) having an articulated arm 1a that can operate three-dimensionally; 2, a welding torch provided on a hand portion 1b at the tip of the arm 1a of the welding robot 1; Reference numeral 4 denotes a consumable electrode wire supply tube and a filler wire supply tube provided on the welding torch 2. Reference numerals 5 and 6 denote consumable electrode wires and filler wires inserted and held in the wire supply tubes 3 and 4, respectively, and reference numerals 7 and 8 sequentially feed the wires 5 and 6 wound on the reels 9 and 10, respectively, to feed the welding torch 2. A consumable electrode wire feeder and a filler wire feeder (feed motor) for feeding the welding wire through a welding point. Although not shown, the welding torch 2 is provided with a gas nozzle for injecting a shielding gas.
[0016]
Reference numeral 11 denotes a main welding power supply for supplying electric power to be applied to the consumable electrode wire 5. The plus terminal 11a of the main welding power supply 11 is connected to the consumable electrode wire 5 (strictly, the consumable electrode wire supply tube 3), and the minus terminal 11b is welded. The target base material 12 is connected via electric wires 13 and 14, respectively. Reference numeral 15 denotes a filler power supply for supplying electric power to be applied to the filler wire 6. The plus terminal 15a of the filler power supply 15 is connected to the base material 12 to be welded, and the minus terminal 15b is connected to the filler wire 6 (strictly, the filler wire supply tube 4). Are connected via electric wires 16 and 17, respectively. Output terminals (not shown) of the main welding power supply 11 and the filler power supply 15 are connected to the consumable electrode wire feeder 7 and the filler wire feeder 8 via cables 18 and 19. The feeding speed of the wires 5 and 6 is adjusted according to the magnitude of the voltage (command signal) supplied from the power sources 11 and 15 to the wire feeding devices 7 and 8, respectively.
[0017]
Reference numeral 20 denotes a control device (robot control panel), and 21 sets and controls welding conditions such as a current / voltage value to be applied to the consumable electrode wire 5, a moving path of the consumable electrode wire 5, a welding speed, and a feed start time of the filler wire 6. The input device also serves as a teaching pendant for inputting to the device 20. The control device 20 is connected to the welding robot 1 and the input device 21 via cables 22 and 23, respectively. Further, the control device 20 includes an arc current calculation unit 20a and a speed control unit 20b. The arc current calculation unit 20a and the speed control unit 20b are connected so as to be able to transmit information to each other, and are connected to the main welding power supply 11 and the filler power supply 15 via cables 24 and 25, respectively.
[0018]
The arc current calculation unit 20a, for example, based on detection results from an ammeter and a voltmeter (or main welding power source 11) (not shown) that detect the current value and the voltage value of the consumable electrode wire 5, respectively. The actual current value and the voltage value flowing through are calculated. In addition to this, the actual current value flowing through the filler wire 6 based on, for example, a detection result from an ammeter and a voltmeter (or a power supply 15 for the filler) (not shown) that respectively detect the current value and the voltage value of the filler wire 6. And a voltage value may be calculated.
[0019]
The speed control unit 20b, based on a correlation (described later) between the current of the consumable electrode wire and the feed speed and the welding speed of the filler wire for ensuring a desired welding quality, according to a program stored in advance, according to a program stored in advance. The feed speed and the welding speed of the filler wire 6 according to the detection result of 20a are calculated, and a signal instructing the feed speed and the welding speed of the filler wire 6 is supplied to the filler power source 15 and the welding robot 1 according to the calculation result. Output.
[0020]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the speed control unit 20b. In FIG. 2, reference numeral 30 denotes a read-only memory (ROM) for storing a program for controlling the feed speed and welding speed of the filler wire 6 and constants necessary for arithmetic processing, 31 a timer for measuring time, and 32 a ROM 30 A central processing unit (CPU) 33 for calculating a signal for instructing the feed speed and the welding speed of the filler wire 6 in accordance with the program stored in the storage unit 33 is an actual current flowing through the consumable electrode wire 5 from the arc current calculation unit 20a. It is an input unit for inputting a value and a voltage value. Reference numeral 34 denotes a random access memory (RAM) for temporarily storing the calculation result of the CPU 32 and numerical values in the middle of the calculation, and 35 denotes an output unit for outputting a command signal calculated by the CPU 32 to the welding robot 1 and the power supply 15 for the filler. is there.
[0021]
Here, generally, as the feed rate of the filler wire increases, the temperature of the molten pool decreases accordingly. Therefore, if the feed rate of the filler wire is set too high with an emphasis on efficiency, the penetration of the weld metal into the base material will deteriorate, and the weld angle of the weld bead will increase, resulting in a decrease in the fatigue strength of the weld. . At the same time, the temperature of the molten pool is also closely related to the current value of the consumable electrode wire, and the lower the current value, the lower the temperature of the molten pool. In view of this, the most significant feature of the present embodiment is that the controller 20 controls the feed speed of the filler wire 6 according to the current flowing through the consumable electrode wire 5.
[0022]
FIG. 3 is a diagram for explaining a control concept by control device 20 in the present embodiment. First, in FIG. 3, a range A (hereinafter, referred to as an appropriate range A) in which a desired welding quality is obtained (for example, a wetting angle of a weld metal is equal to or less than a predetermined value) is defined as a feeding speed and a consumption of the filler wire 6. It is represented by a correlation with the current value of the electrode wire 5. If the other welding conditions are almost constant, the desired welding quality can be ensured if the condition including the current value of the consumable electrode wire 5 and the feed speed of the filler wire 6 is within the appropriate range A. it can. Then, in consideration of efficiency, it is desirable to set the feed speed of the filler wire 6 as fast as possible within the appropriate range A. Therefore, at each time point, the value on the upper limit line L of the appropriate range A can be said to be optimal as the feed speed of the filler wire 6 with respect to the current of the consumable electrode wire 5.
[0023]
At this time, during the welding operation, the current value of the consumable electrode wire 5 may fluctuate due to some disturbance. For example, as shown in FIG. 3, when the set value of the current flowing through the consumable electrode wire and the feed rate of the filler wire is point C1 (Ia1, Vf1) on the upper limit line L, the consumable electrode wire may be damaged by some factor. Is decreased to Ia2 (<Ia1), the operation condition is a value (C2) that deviates from the appropriate range A, and the welding quality is reduced. In this case, by lowering the feed speed of the filler wire to the value Vf2 on the upper limit line L, the operation at the highest efficiency under the changed conditions is maintained while maintaining the desired welding quality.
[0024]
Therefore, in the present embodiment, the function of the upper limit line L is stored in the ROM 30 (see FIG. 2). During welding, the speed control unit 20b inputs the actual current value of the consumable electrode wire 5 calculated by the arc current calculation unit 20a from the input unit 33, and the CPU 32 supplies the filler wire 6 according to the actual current value by the CPU 32. The speed is calculated according to the function of the upper limit line L. Further, the CPU 32 outputs a signal instructing the calculated feeding speed to the filler power supply 15 via the output unit 35, and the filler power supply 15 outputs a filler wire feed control signal (voltage) in accordance with the command from the speed control unit 20b. ) Is output to the filler wire feeding device 8. Thus, in the present embodiment, even if the current of the consumable electrode wire 5 fluctuates, the feed speed of the filler wire 6 is always controlled to a value on the upper limit line L.
[0025]
When the condition is corrected from the point C1 on the upper limit line L to the point C3 as described above, it is necessary to adjust the welding speed accordingly. Therefore, in the present embodiment, the CPU 32 calculates the corrected welding speed Vw2 using the following equation (1) stored in the ROM 30 in advance, and outputs a welding speed command signal to the welding robot 1 based on the corrected welding speed Vw2. 35 (see FIG. 2).
Vw2 = Vw1 × (Vc + Vf2) / (Vc + Vf1) (1)
Here, Vw1: welding speed before correction, Vc: feeding speed (constant value) of the consumable electrode wire.
[0026]
Contrary to the above, when the current flowing through the consumable electrode wire increases due to some factor, the feed speed of the filler wire is lower than the upper limit line L, so long as the required welding quality is satisfied, There is room for increasing the feed speed of the filler wire. In this embodiment, also in this case, in order to secure the desired welding quality at the maximum efficiency, the feed rate and the welding rate of the filler wire are controlled in accordance with the current value of the consumable electrode wire by the same procedure as described above. (In this case, the filler wire feeding speed is increased).
[0027]
Next, the operation of the above-described welding apparatus according to the present embodiment will be described.
When a welding operation is performed by the welding device having the above configuration, first, before starting welding, the input device 21 uses the input device 21 to supply a current value / voltage value to the consumable electrode wire 5, a movement path of the welding torch 2, and a movement of the welding torch 2. Various welding conditions such as a speed (welding speed) and a feed start time of the filler wire 6 are set. Note that the feed speed of the consumable electrode wire usually uses a value preset according to the current applied to the consumable electrode wire. Further, the current value and the feed speed of the filler wire 6 may be selected by the control device 20 according to other welding conditions previously input, or may be individually input by the input device 21. Is also good.
[0028]
When welding is started after setting the above conditions, an arc start signal is output from the control device 20 to the main welding power supply 11, and the main welding power supply 11 applies the set voltage and current to the consumable electrode wire 5. . As a result, an arc 40 is generated between the consumable electrode wire 5 and the welded portion of the base material 12, and the arc heat causes the distal end portion of the consumable electrode wire 5 and the welded portion of the base material 12 to melt to form a molten pool 41. Is formed. At this time, since the consumable electrode wire 5 is consumed (melted) from the tip, the control device 20 outputs the set feeding speed of the consumable electrode wire to the main welding power supply 11 and feeds a wire of a size corresponding thereto. By outputting a supply signal (voltage) from the main welding power source 11, the driving speed of the consumable electrode wire feeding device 7 is controlled, and the consumable electrode wires 5 are sequentially fed to the welding location.
The current applied to the consumable electrode wire 5 flows in the order of “main welding power supply plus terminal 11a → wire 13 → consumable electrode wire 5 → base material 12 → wire 14 → main welding power supply minus terminal 11b”.
[0029]
At the same time, the drive of the arm 1a of the welding robot 1 is controlled according to a command signal (robot operation control signal) from the control device 20 so as to move at the set moving speed at the set moving path. . At this time, the posture of the arm 1a of the welding robot 1 is controlled such that the welding torch 2 is always held in the direction in which the consumable electrode wire 5 precedes the filler wire 6 in the welding direction (see the arrow A in FIG. 1). .
[0030]
On the other hand, at the same time as the output of the arc start signal, the controller 20 turns on the filler ON (for example, after 2 to 5 seconds) by the built-in timer 31 (see FIG. 2). Then, the control value of the current of the filler wire 6 and the set feed speed of the filler wire 6 are output to the filler power supply 15.
[0031]
When the output from the control device 20 is input, the filler power supply 15 applies a current of a set magnitude to the filler wire 6 according to the command signals, and also sends a filler feed signal (voltage) to the filler wire feeder 8. Output to As a result, the filler wire 6 is fed (inserted) into the molten pool 41 at the set feed rate, and the filler wire 6 is heated by the applied current (or voltage) from the filler power supply 15 and heat of the molten pool 41. Is melted.
The current applied to the filler wire 6 is opposite to that of the consumable electrode wire 5, that is, “filler power supply plus terminal 15a → wire 16 → base material 12 → filler wire 6 → wire 17 → filler power supply minus terminal 15b”. Flow in the order of Further, the current applied to the filler wire 6 is limited to a range where no arc is generated from the filler wire 6.
[0032]
As described above, the operation of each device is controlled in conjunction with each other according to various setting conditions by the control device 20, and after the welding torch 2 moves along a predetermined path, the molten base material 12, the consumable electrode wire 5, the filler wire 6 Thus, a weld bead 42 is formed.
[0033]
In the present embodiment described above, as described above, the correlation between the current of the consumable electrode wire and the feed speed of the filler wire that can secure the desired welding quality, that is, the upper limit line L is controlled by the control. The setting value is stored in the ROM 30 of the speed control unit 20b in advance. Then, the actual current value is calculated based on the detected current value of the consumable electrode wire 5 by the arc current calculation unit 20a, and the speed control unit 20b determines the filler wire 6 corresponding to the calculated real current value based on the above correlation. And outputs a command signal corresponding to the calculation result to the power supply 15 for the filler. As a result, a speed command signal is output from the filler power supply 15 to the filler wire feeding device 8, and the filler wire feeding speed is controlled to a value satisfying the above correlation. Therefore, even if disturbance occurs due to some factor during welding and the current of the consumable electrode wire 5 fluctuates, the feed speed of the filler wire 6 is adjusted to the desired welding quality in accordance with the assumed temperature change of the molten pool 41. By controlling to the maximum speed that can be obtained, as a result, a weld bead with a high efficiency and a small wetting angle can be formed, and good welding quality can be ensured.
[0034]
In addition, for example, when performing so-called weaving welding in which the welding torch 2 moves substantially perpendicularly to the welding direction, such as when the groove accuracy of the base material 12 is poor, the current flowing through the consumable electrode wire 5 may change periodically. However, in this case, if the average value of the detected current values during one cycle of the change is calculated as the actual current value of the consumable electrode wire 5 in this case, the Feeding speed can be controlled. In this case, the same effect can be obtained.
[0035]
Further, in the present embodiment, by applying currents in opposite directions to the consumable electrode wire 5 and the filler wire 6, the magnetic fluxes generated in the consumable electrode wire 5 and the filler wire 6 repel each other. A force acts on the generated arc 40 in a direction away from the filler wire 6. Therefore, even if the filler wire 6 is arranged close to the worn electrode wire 5, the filler wire 6 is prevented from being blown off by the arc 40, and the filler wire 6 can be reliably supplied to the molten pool 41 reliably. Accordingly, for example, even when carbon steel, alloy steel, aluminum, or the like is to be welded, high-speed and high-efficiency work can be performed. Further, by inserting the filler wire 6 into the molten pool 41, the temperature of the molten pool 41 is suppressed low, so-called puckering phenomenon in which the weld bead 42 is disturbed, black powder adhesion (oxide adhesion), solidification cracking, etc. Is also suppressed.
[0036]
In the above-described embodiment, the currents applied to the consumable electrode wire 5 and the filler wire 6 are set to be opposite to each other in the present embodiment. However, the present invention can secure a desired welding quality with high efficiency. As long as an essential effect is obtained, the currents of the wires 5 and 6 do not necessarily have to be reversed. Further, in the present embodiment, a so-called fully automatic welding apparatus for automatically moving and controlling the speed of the welding torch 2 has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and the welding robot 1 may be omitted and applied. The present invention is also applicable to a so-called semi-automatic welding device that automatically performs only the current / voltage and the feeding of both wires 5 and 6. In this case, the above-described control of the welding speed can be omitted. In these cases, the same effect as above can be obtained.
[0037]
In FIG. 1, an example in which a so-called push-type wire feeding device in which both wire feeding devices 7 and 8 are provided on the reel side is described, but a so-called pull-type wire feeding device provided on the torch side. It may be a wire feeding device of the type or a combination thereof. In addition, as the welding robot, a type having an articulated arm has been exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, two-dimensional or three-dimensional along a plurality of rails extending in different directions. A welding robot having an arm capable of moving operation may be used. In these cases, the same effect as above can be obtained.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, the feed rate of the filler wire is controlled in accordance with the calculated actual current value under the correlation between the current of the consumable electrode wire and the feed rate of the filler wire, which can secure the desired welding quality. Even if the current of the consumable electrode wire fluctuates due to some factors, the feed rate of the filler wire can be adjusted according to the expected temperature change of the molten pool, and high welding efficiency and good welding quality can be achieved. Can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an entire configuration of an embodiment of a welding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a speed control unit provided in an embodiment of the welding device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a control concept by a control device provided in an embodiment of the welding device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Welding robot
1a arm
2 Welding torch
5 Consumable electrode wire
6 filler wire
7 Consumable electrode wire feeding device
8. Filler wire feeder
11 Main welding power supply
12 Base material
15 Power supply for filler
20a Arc current calculator (arc current calculator)
20b Speed control unit (speed control means)
40 arc
41 Weld pool
L upper limit line (correlation)

Claims

母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接装置において、
前記消耗電極ワイヤを送給する消耗電極ワイヤ送給装置と、
前記フィラワイヤを送給するフィラワイヤ送給装置と、
前記消耗電極ワイヤ及び消耗電極ワイヤ送給装置に給電する主溶接電源と、
前記フィラワイヤ及びフィラワイヤ送給装置に給電するフィラ用電源と、
前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算するアーク電流演算手段と、
所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度との相関関係を予め格納すると共に、この相関関係の下、前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じた前記フィラワイヤの送給速度を演算し、その演算結果に応じてフィラワイヤの送給速度を指令する信号を前記フィラ用電源に出力する速度制御手段と
を備えたことを特徴とする溶接装置。In a welding device that generates an arc between the base material and the consumable electrode wire and melts the base material and the consumable electrode wire, and supplies a filler wire to the molten pool,
A consumable electrode wire feeding device for feeding the consumable electrode wire,
A filler wire feeding device for feeding the filler wire,
A main welding power source for supplying power to the consumable electrode wire and the consumable electrode wire feeding device,
A filler power supply for supplying power to the filler wire and the filler wire feeding device;
Arc current calculating means for calculating an actual current value flowing through the consumable electrode wire based on the detected current value of the consumable electrode wire,
The correlation between the current of the consumable electrode wire and the feed speed of the filler wire for securing a desired welding quality is stored in advance, and under this correlation, the filler wire according to the actual current value of the consumable electrode wire is used. A welding apparatus comprising: a feed rate calculating unit that calculates a feed rate and outputs a signal instructing the feed rate of the filler wire to the power supply for the filler in accordance with the calculation result.

母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接装置において、
前記消耗電極ワイヤを送給する消耗電極ワイヤ送給装置と、
前記フィラワイヤを送給するフィラワイヤ送給装置と、
前記消耗電極ワイヤ及び消耗電極ワイヤ送給装置に給電する主溶接電源と、
前記フィラワイヤ及びフィラワイヤ送給装置に給電するフィラ用電源と、
前記消耗電極ワイヤ及びフィラワイヤを保持する溶接トーチをアーム先端に取付けた溶接ロボットと、
前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算するアーク電流演算手段と、
所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度及び溶接速度との相関関係を予め格納すると共に、この相関関係の下、前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じた前記フィラワイヤの送給速度及び溶接速度を演算し、それら演算結果に応じてフィラワイヤの送給速度及び溶接速度を指令する信号を前記フィラ用電源及び溶接ロボットにそれぞれ出力する速度制御手段とを備えたことを特徴とする溶接装置。In a welding device that generates an arc between the base material and the consumable electrode wire and melts the base material and the consumable electrode wire, and supplies a filler wire to the molten pool,
A consumable electrode wire feeding device for feeding the consumable electrode wire,
A filler wire feeding device for feeding the filler wire,
A main welding power source for supplying power to the consumable electrode wire and the consumable electrode wire feeding device,
A filler power supply for supplying power to the filler wire and the filler wire feeding device;
A welding robot having a welding torch holding the consumable electrode wire and the filler wire attached to the tip of the arm,
Arc current calculating means for calculating an actual current value flowing through the consumable electrode wire based on the detected current value of the consumable electrode wire,
Correlation between the current of the consumable electrode wire, the feed speed of the filler wire, and the welding speed for ensuring the desired welding quality is stored in advance, and under this correlation, the correlation is made according to the actual current value of the consumable electrode wire. Speed control means for calculating a feed speed and a welding speed of the filler wire, and outputting a signal instructing the feed speed and the welding speed of the filler wire to the filler power source and the welding robot according to the calculation results. A welding apparatus characterized by the above-mentioned.

請求項１又は２記載の溶接装置において、前記アーク電流演算手段は、前記検出電流値が周期変化する場合、その変化の１周期の間の検出電流値の平均値を前記実電流値として演算することを特徴とする溶接装置。3. The welding device according to claim 1, wherein when the detected current value changes in a cycle, the arc current calculation unit calculates an average value of the detected current values during one cycle of the change as the actual current value. 4. A welding apparatus characterized by the above-mentioned.

母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接方法において、
前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算し、
所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度との相関関係の下、演算した前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じて前記フィラワイヤの送給速度を制御することを特徴とする溶接方法。In a welding method of feeding a filler wire to a molten pool while generating an arc between the base material and the consumable electrode wire and melting the base material and the consumable electrode wire,
Based on the detected current value of the consumable electrode wire, calculate the actual current value flowing through the consumable electrode wire,
Controlling the feed speed of the filler wire in accordance with the calculated actual current value of the consumable electrode wire under the correlation between the current of the consumable electrode wire and the feed speed of the filler wire for securing a desired welding quality. A welding method characterized by the following.

母材と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させ母材及び消耗電極ワイヤを溶融させつつ、溶融池にフィラワイヤを送給する溶接方法において、
前記消耗電極ワイヤの検出電流値を基に、前記消耗電極ワイヤに流れる実電流値を演算し、
所望の溶接品質を確保するための消耗電極ワイヤの電流とフィラワイヤの送給速度及び溶接速度との相関関係の下、演算した前記消耗電極ワイヤの実電流値に応じて前記フィラワイヤの送給速度及び溶接速度を制御することを特徴とする溶接方法。In a welding method of feeding a filler wire to a molten pool while generating an arc between the base material and the consumable electrode wire and melting the base material and the consumable electrode wire,
Based on the detected current value of the consumable electrode wire, calculate the actual current value flowing through the consumable electrode wire,
Under the correlation between the current of the consumable electrode wire and the feed speed of the filler wire and the welding speed to secure the desired welding quality, the feed speed of the filler wire and the feed speed of the filler wire according to the calculated actual current value of the consumable electrode wire A welding method characterized by controlling a welding speed.