JP2012192431A - Welding equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、アーク溶接を行なう溶接装置に関し、特に異種金属の溶接に使用することができる溶接装置に関する。 The present invention relates to a welding apparatus that performs arc welding, and more particularly to a welding apparatus that can be used for welding dissimilar metals.
溶接欠陥の一つに溶接割れがある。従来、溶接割れの予防には、母材成分や溶接ワイヤ成分、継手形状、溶接条件のいずれかが変わるたびに試験溶接を行なって溶接割れが発生しないことを確認してから溶接作業が行なわれていた。 One of the weld defects is a weld crack. Conventionally, in order to prevent weld cracking, welding work is performed after confirming that no weld cracking occurs by performing test welding every time one of the base metal component, welding wire component, joint shape, or welding conditions changes. It was.
しかし、試験溶接をする方法では、溶接割れが発生していないことを確認する作業が溶接作業の前に行なわれるので、作業能率が悪化するという問題があった。また、試験溶接のために材料を無駄にしてしまうという問題もあった。 However, the test welding method has a problem that the work efficiency is deteriorated because the work for confirming that no weld cracks are generated is performed before the welding work. There is also a problem that the material is wasted for test welding.
このような問題に対して、特開平１１−３１４１５５号公報（特許文献１）は、溶接割れの発生を事前に予測して、溶接割れを生じさせないで溶接作業を能率的に行なえるようにした予測診断方法を開示している。 In order to solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-314155 (Patent Document 1) predicts the occurrence of weld cracks in advance, so that welding work can be performed efficiently without causing weld cracks. A predictive diagnostic method is disclosed.
他にも、溶接条件等から溶接金属の材質予測を行なうことが検討されている。溶接条件等から溶接金属の材質予測する目的は、溶接割れ発生の予測や診断をするため、または溶接金属の強度や靱性の機械的特性を予測して所望の目標値となっているかを判定するためである。 In addition, it has been studied to predict the quality of the weld metal from the welding conditions. The purpose of predicting the quality of the weld metal from the welding conditions, etc. is to predict and diagnose the occurrence of weld cracks, or to predict the mechanical properties of the strength and toughness of the weld metal and determine whether it is the desired target value. Because.
いずれの場合も、実験結果やこれまでの経験の蓄積から、割れが発生する／しない、機械的特性がどのようになるというデータベースを作成したり、予測式を立てたりして、新たに設定した溶接条件での溶接金属の割れの発生の可能性や機械的特性の予測や診断を行なっている。 In any case, based on the accumulation of experimental results and previous experience, a new database was created by creating a database that predicts the mechanical characteristics of cracks that will or will not occur, and formulating prediction formulas. We predict and diagnose the possibility of cracking of weld metal and mechanical properties under welding conditions.
従来の方法では、溶接の都度、実験結果や経験から溶接割れの発生の有無を決定している。そのため、データベースに情報がない条件や、または予測式が導けていない条件に関しては精度良く割れ等の予測または診断を行なうことができない。また、割れ等が発生することに対する予測または診断を行なうために溶接装置とは別に特別な演算装置が必要になる場合もある。 In the conventional method, every time welding is performed, the presence or absence of occurrence of weld cracks is determined from the experimental results and experience. For this reason, it is impossible to accurately predict or diagnose cracks or the like with respect to conditions where there is no information in the database or conditions where the prediction formula is not derived. In addition, a special arithmetic unit may be required separately from the welding apparatus in order to predict or diagnose the occurrence of cracks and the like.
ところで、ステンレス鋼は、耐食性、耐熱性等の優れた性質により、幅広く使用されている。しかし、炭素鋼が同時に使用され、ステンレス鋼と炭素鋼など異種金属の溶接が必要となる場合がある。 By the way, stainless steel is widely used due to excellent properties such as corrosion resistance and heat resistance. However, carbon steel is used at the same time, and welding of dissimilar metals such as stainless steel and carbon steel may be required.
ステンレス鋼と炭素鋼の溶接や成分の異なるステンレス鋼同士の溶接などの異種金属の溶接では、溶接材料の選定を誤ると、溶接によりステンレス鋼が炭素鋼等の希釈を受けるので、溶接金属中のＮｉ、Ｃｒ含有量が減少し、脆く割れやすい組織になる。 In the welding of dissimilar metals such as welding of stainless steel and carbon steel or welding of stainless steels with different components, if the wrong welding material is selected, the stainless steel is diluted with carbon steel by welding. Ni and Cr content decreases, and the structure becomes brittle and easily cracked.
すなわち、異種金属の溶接は溶接金属部分の組成が母材と変化する。母材と組成が異なるために、溶接金属部分の組成が適切でなければ、割れや、靱性の低下による強度の低下等の溶接欠陥（以下、溶接欠陥という。）が発生してしまう。したがって、溶接金属部分の組成を改善するための異材溶接用の溶接ワイヤがいろいろ存在する。 That is, in the welding of dissimilar metals, the composition of the weld metal portion changes from the base material. If the composition of the weld metal portion is not appropriate because the composition is different from that of the base metal, weld defects (hereinafter referred to as weld defects) such as cracks and strength reduction due to a decrease in toughness will occur. Therefore, there are various welding wires for welding different materials to improve the composition of the weld metal portion.
溶接割れを予防するには、溶接速度や溶接電流などの溶接条件を適切に設定するとともに、適切な溶接ワイヤを選択する必要がある。 In order to prevent welding cracks, it is necessary to appropriately set welding conditions such as welding speed and welding current and to select an appropriate welding wire.
しかしながら、溶接装置のユーザにとって、異種金属を溶接するためにどのような溶接ワイヤを選択すればよいかは難しい問題であり、また溶接条件をどのように設定すればよいかも難しい問題である。 However, it is a difficult problem for the user of the welding apparatus to select what kind of welding wire to weld dissimilar metals, and how to set the welding conditions.
この発明の目的は、溶接欠陥を予防するための条件設定を簡単に行なえる溶接装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a welding apparatus that can easily set conditions for preventing welding defects.
この発明は、要約すると、溶接装置であって、使用母材の種類と使用溶接ワイヤの種類とを含む材料条件と溶接電流を含む溶接条件とを設定するための入力部と、各種母材の組成と、各種溶接ワイヤの組成とを記憶するデータベースと、ユーザに情報を提示する表示部と、入力部、データベース、および表示部と通信し、使用母材と使用溶接ワイヤと溶接条件との適否を判定する制御装置とを含む。制御装置は、入力部から入力された使用母材の種類と使用溶接ワイヤの種類と溶接条件とに基づいてデータベースを参照して溶接金属のニッケル当量およびクロム当量を算出し、溶接金属のクロム当量およびニッケル当量に基づいて定まる点がシェフラーの状態図に基づいて定められた安全領域に属するか否かを判定し、判定結果が安全領域に属しない場合に使用溶接ワイヤまたは溶接条件の変更候補を表示部に表示させる。 In summary, the present invention provides a welding apparatus, an input unit for setting a material condition including a type of a base material used and a type of a welding wire used, and a welding condition including a welding current, and various base materials. A database that stores the composition and the composition of various welding wires, a display unit that presents information to the user, an input unit, a database, and a display unit that communicate with each other, and the suitability of the used base material, the used welding wire, and the welding conditions And a control device for determining The control device calculates the nickel equivalent and chromium equivalent of the weld metal by referring to the database based on the type of base material used, the type of welding wire used and the welding conditions input from the input unit, and the chromium equivalent of the weld metal. And whether the point determined based on the nickel equivalent belongs to the safety region determined based on the Schaeffler state diagram, and if the determination result does not belong to the safety region, the welding wire used or the welding condition change candidate is determined Display on the display.
好ましくは、制御装置は、判定結果が安全領域に属しない場合には、判定結果を作業者に報知するとともに、溶接電流または溶接速度の少なくとも一方を変更して溶接金属のクロム当量およびニッケル当量が安全領域に属することとなる安全溶接条件を探索し、安全溶接条件を表示部に表示させる。 Preferably, when the determination result does not belong to the safety region, the control device notifies the determination result to the operator, and changes at least one of the welding current or the welding speed to change the chromium equivalent and the nickel equivalent of the weld metal. The safe welding conditions that belong to the safe area are searched, and the safe welding conditions are displayed on the display unit.
好ましくは、制御装置は、判定結果が安全領域に属しない場合には、判定結果を作業者に報知するとともに、データベースに登録されている各種溶接ワイヤについて溶接金属のクロム当量およびニッケル当量が安全領域に属することとなるか否かを判定し、判定結果が安全領域に属することとなる溶接ワイヤの情報を表示部に表示させる。 Preferably, when the determination result does not belong to the safe region, the control device notifies the operator of the determination result, and the chromium equivalent and nickel equivalent of the weld metal for the various welding wires registered in the database are in the safe region. It is determined whether or not the welding wire belongs to, and information on the welding wire whose determination result belongs to the safety region is displayed on the display unit.
好ましくは、溶接装置は、溶接トーチと、溶接トーチに溶接電圧および溶接電流を供給する溶接電源と、溶接トーチが取り付けられたマニピュレータと、マニピュレータを制御するロボット制御装置とをさらに含む。入力部および表示部は、ロボット制御装置にデータを入力するためのティーチペンダントに設けられる。 Preferably, the welding apparatus further includes a welding torch, a welding power source that supplies a welding voltage and a welding current to the welding torch, a manipulator to which the welding torch is attached, and a robot control device that controls the manipulator. The input unit and the display unit are provided on a teach pendant for inputting data to the robot control device.
本発明によれば、特別な追加装置を必要とせず、現状の溶接装置の構成を大きく変えなくても、欠陥の発生しにくい溶接継手を作成する条件をユーザが簡単に溶接装置に設定できる。また、溶接条件設定時に警告が出力されるため、効率的に溶接作業が行なえ、試験溶接などで母材や溶接ワイヤを無駄に消費せずにすむ。 According to the present invention, a user can easily set conditions for creating a welded joint in which defects are not easily generated in the welding apparatus without requiring a special additional apparatus and without greatly changing the configuration of the current welding apparatus. In addition, since a warning is output when setting the welding conditions, the welding operation can be performed efficiently, and the base material and the welding wire are not wasted in test welding.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態の溶接装置が組み込まれたアーク溶接ロボット装置５１の構成図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of an arc
図１を参照して、アーク溶接ロボット装置５１は、ティーチペンダントＴＰと、ロボット制御装置ＲＣと、溶接電源ＷＰと、マニピュレータＭと、溶接トーチＴとを含む。
Referring to FIG. 1, arc
マニピュレータＭは、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行なうものであり、上アーム５３、下アーム５４及び手首部５５と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（図示せず）とによって構成されている。
The manipulator M automatically performs arc welding on the workpiece W, and includes an
溶接トーチＴは、マニピュレータＭの手首部５５の先端部分に取り付けられており、ワイヤリール５６に巻回された溶接ワイヤ５７をワークＷの教示された溶接線に導くためのものである。溶接電源ＷＰは、溶接トーチＴとワークＷとの間に溶接電圧を供給する。
The welding torch T is attached to the tip portion of the
コンジットケーブル５２は、内部に溶接ワイヤ５７を案内するためのコイルライナ（図示せず）を備えており、溶接トーチＴに接続されている。またコンジットケーブル５２は、溶接電源ＷＰからの電力およびガスボンベ５８からのシールドガスを溶接トーチＴに供給する。
The
ティーチペンダントＴＰは、マニピュレータＭの動作、アーク溶接を行なわせるために必要な溶接条件（溶接電流値、溶接電圧値、溶接速度）等を教示データとして設定するためのものである。ティーチペンダントＴＰは、教示データ等が表示される表示部４１と、教示データを入力するための入力部４２であるキーボードとを含む。作業者は、このティーチペンダントＴＰを用いて、マニピュレータＭの動作とともに上記溶接条件を設定した作業プログラムを作成する。
The teach pendant TP is for setting the operation of the manipulator M, welding conditions (welding current value, welding voltage value, welding speed) and the like necessary for performing arc welding as teaching data. The teach pendant TP includes a
ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭに溶接動作の制御を実行させるためのものである。ロボット制御装置ＲＣは、内部に主制御部、動作制御部およびサーボドライバ（いずれも図示せず）等を備えている。そして、ロボット制御装置ＲＣは、作業者がティーチペンダントＴＰによって教示した作業プログラムに基づき、サーボドライバからマニピュレータＭの各サーボモータに動作制御信号を出力し、マニピュレータＭの複数の軸をそれぞれ回転させる。ロボット制御装置ＲＣは、マニピュレータＭのサーボモータに備えられたエンコーダ（図示せず）からの出力によって現在位置を認識しているので溶接トーチＴの先端位置を制御することができる。 The robot controller RC is for causing the manipulator M to control the welding operation. The robot controller RC includes a main control unit, an operation control unit, a servo driver (all not shown), and the like. Then, the robot controller RC outputs an operation control signal from the servo driver to each servo motor of the manipulator M based on the work program taught by the operator using the teach pendant TP, and rotates the plurality of axes of the manipulator M, respectively. Since the robot controller RC recognizes the current position based on an output from an encoder (not shown) provided in the servo motor of the manipulator M, the robot controller RC can control the tip position of the welding torch T.
本実施の形態では、ティーチペンダントＴＰでは上記の教示データを設定するだけでなく、溶接条件が使用する母材や溶接ワイヤに対して適切なものであるか否かの判定を、溶接作業の開始前に行なって作業者にその判定結果を報知する。また好ましくは、判定結果が不適である場合には、適切な溶接条件や溶接ワイヤについての情報を作業者に提示する。 In the present embodiment, the teaching pendant TP not only sets the above teaching data, but also determines whether or not the welding conditions are appropriate for the base material and welding wire used, and starts the welding operation. This is done before and the determination result is notified to the operator. Preferably, when the determination result is inappropriate, information on appropriate welding conditions and welding wires is presented to the operator.
図２は、図１のティーチペンダントＴＰの一般的な構成を示したブロック図である。
図２を参照して、ティーチペンダントＴＰは、ＣＰＵ４０と、入力部４２と、表示部４１と、データベース４３と、通信インターフェース部４４とを含む。
FIG. 2 is a block diagram showing a general configuration of the teach pendant TP of FIG.
With reference to FIG. 2, the teach pendant TP includes a
ＣＰＵ４０はデータバスやアドレスバス等によって入力部４２と、表示部４１と、データベース４３と、通信インターフェース部４４とに接続され、各部とデータ授受を行なう。
The
データベース４３には、たとえばＣＰＵ４０で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。通信インターフェース部４４は、ロボット制御装置ＲＣとの通信を行なう。なお、図示しないが、ＣＰＵ４０は、入出力ポートからデータ入力信号やデータ出力信号を授受する。
The
ティーチペンダントＴＰは、このような構成に限られるものでなく、複数のＣＰＵを含んで実現されるものであっても良い。また、データベース４３は図１のロボット制御装置ＲＣに配置しても良い。さらにティーチペンダントＴＰは表示部４１と入力部４２のみとし、他の部分を図１のロボット制御装置ＲＣに配置しても良い。
The teach pendant TP is not limited to such a configuration, and may be realized including a plurality of CPUs. Further, the
図３は、実施の形態１でティーチペンダントＴＰが実行する溶接条件設定処理を説明するためのフローチャートである。なお、この処理は、図１のロボット制御装置ＲＣや溶接電源ＷＰに組み込まれたコンピュータによって実行されても良い。 FIG. 3 is a flowchart for explaining the welding condition setting process executed by the teach pendant TP in the first embodiment. This process may be executed by a computer incorporated in the robot controller RC or the welding power source WP in FIG.
図３を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ１１において、溶接パラメータの入力および溶接金属の組成演算処理が実行される。 Referring to FIG. 3, when the processing of this flowchart is started, in step S11, welding parameter input and weld metal composition calculation processing are executed.
図４は、図３のステップＳ１１の処理を詳細に示したフローチャートである。
図４を参照して、ステップＳ１において、母材材質が設定され、ステップＳ２において溶接ワイヤ種類が設定される。そしてステップＳ３において設定された母材および溶接ワイヤの種類に対応する母材成分および溶接ワイヤ成分がデータベースから取得される。
FIG. 4 is a flowchart showing in detail the process of step S11 of FIG.
Referring to FIG. 4, the base material is set in step S1, and the welding wire type is set in step S2. And the base material component and welding wire component corresponding to the kind of base material and welding wire which were set in step S3 are acquired from a database.
図５は、母材成分が登録されているデータベースの例である。図５を参照して、母材の鋼種である鋼板ＳＰＣＣ、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４、フェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４０９、フェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０の各々について、ニッケル、クロム、炭素、マンガン、シリコン、モリブデン、ニオブの成分（％）が登録されている。 FIG. 5 is an example of a database in which base material components are registered. Referring to FIG. 5, for each of steel plate SPCC, austenitic stainless steel SUS304, ferritic stainless steel SUS409, and ferritic stainless steel SUS430, which are base steel types, nickel, chromium, carbon, manganese, silicon, molybdenum, niobium (%) Is registered.
図６は、溶接ワイヤの成分が登録されているデータベースの例である。図６を参照して、溶接ワイヤの種類（ＪＩＳ規格）であるＹＳ３０８，ＹＳ３０８Ｌ，ＹＳ３０９，ＹＳ３０９Ｌ，ＹＳ３１０，ＹＳ４３０の各々について、ニッケル、クロム、炭素、マンガン、シリコン、モリブデン、ニオブの成分（％）が登録されている。 FIG. 6 is an example of a database in which the components of the welding wire are registered. Referring to FIG. 6, for each of YS308, YS308L, YS309, YS309L, YS310, and YS430, which are types of welding wires (JIS standard), components (%) of nickel, chromium, carbon, manganese, silicon, molybdenum, and niobium. Is registered.
図４のステップＳ３では、図５、図６で示したデータベースから対応する鋼種、ワイヤ種類の成分が読み出される。 In step S3 of FIG. 4, the corresponding steel type and wire type components are read from the databases shown in FIGS.
図７は、図４のステップＳ３でデータベースから読み出された設定された鋼種およびワイヤ種類に対応するデータの第１例を示す図である。図７には、母材Ａとして鋼種ＳＵＳ４０９が設定され、母材Ｂとして鋼種ＳＵＳ４３０が設定され、溶接ワイヤ種類としてＹＳ３０９が設定された例が示される。なお、クロム当量、ニッケル当量が記載されているが、後に図１１、図１２を用いて説明する。 FIG. 7 is a diagram showing a first example of data corresponding to the set steel type and wire type read from the database in step S3 of FIG. FIG. 7 shows an example in which the steel type SUS409 is set as the base material A, the steel type SUS430 is set as the base material B, and YS309 is set as the welding wire type. In addition, although chromium equivalent and nickel equivalent are described, it demonstrates later using FIG. 11, FIG.
続いて、ステップＳ４〜ステップＳ７において溶接条件が設定される。ステップＳ４では溶接電流が設定される。なお、溶接電流に代えてワイヤ送給速度を設定するようにしてもよい。次にステップＳ５において溶接電圧が設定され、ステップＳ６では溶接速度が設定される。さらにステップＳ７では溶接継手の形状が設定される。 Subsequently, welding conditions are set in steps S4 to S7. In step S4, a welding current is set. The wire feed speed may be set instead of the welding current. Next, a welding voltage is set in step S5, and a welding speed is set in step S6. In step S7, the shape of the welded joint is set.
図８は、継手形状の一例を示した図である。図８では、突合せ継手の例が示されている。図８において母材の溶込部ＳＡ，ＳＢと溶接ワイヤの余盛部ＳＣとが混ざり合って溶接金属となる。 FIG. 8 is a view showing an example of a joint shape. FIG. 8 shows an example of a butt joint. In FIG. 8, the base metal penetration parts SA and SB and the welding wire extra-middle part SC are mixed to form a weld metal.
続いて図４のステップＳ８においてワイヤ溶着量を計算する。ワイヤ溶着量は、図８の余盛部ＳＣの量に相当する。ワイヤ溶着量は、ワイヤ送給速度およびワイヤ径（または溶接電流）と溶接速度とによって定まる値である。ワイヤ溶着量は、たとえば溶接電流と溶接速度とに対応して予め求められており、データベース中にマップとして保存されている。したがって、溶接電流と溶接速度とが得られれば、ワイヤ溶着量を求めることができる。 Subsequently, the wire welding amount is calculated in step S8 of FIG. The amount of wire welding corresponds to the amount of the extra portion SC in FIG. The amount of wire welding is a value determined by the wire feed speed, the wire diameter (or welding current), and the welding speed. The wire welding amount is obtained in advance corresponding to, for example, the welding current and the welding speed, and is stored as a map in the database. Therefore, if the welding current and the welding speed are obtained, the wire welding amount can be obtained.
続いて、ステップＳ９において溶込形状をデータベースから取得する。溶込形状には、たとえば、部分溶込、完全溶込などがある。データベースには、各種継手の溶込形状による母材の溶融量がデータとして登録されている。母材の溶融量は溶接速度および溶接電流に対応して登録されていても良い。 Subsequently, the penetration shape is acquired from the database in step S9. Examples of the penetration shape include partial penetration and complete penetration. In the database, the melting amount of the base material due to the penetration shape of various joints is registered as data. The melting amount of the base material may be registered corresponding to the welding speed and the welding current.
そして、ステップＳ１０において希釈率を計算する。希釈率をＲ、溶込部ＳＡ，ＳＢ、余盛部ＳＣとすると、希釈率Ｒは次式（１）であらわされる。
Ｒ＝（ＳＡ＋ＳＢ）／（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ）×１００ （％） ・・・（１）
なお、希釈率Ｒは、溶接電流Ｉや溶接速度Ｖの関数としても規定することができる。溶接電流や溶接速度が変化すると、余盛部ＳＣの量が変化するので希釈率Ｒも変化する。
In step S10, the dilution rate is calculated. When the dilution rate is R, the penetration portions SA and SB, and the surplus portion SC, the dilution rate R is expressed by the following equation (1).
R = (SA + SB) / (SA + SB + SC) × 100 (%) (1)
The dilution rate R can also be defined as a function of the welding current I and the welding speed V. When the welding current or the welding speed changes, the dilution rate R also changes because the amount of the extra portion SC changes.
図９は、溶接電流Ｉと希釈率Ｒの関係の例を示した図である。図９の例では、溶接速度Ｖ＝２０ｃｍ／ｍｉｎに固定されている。溶接電流Ｉが大きくなると対応する溶接ワイヤの送給量も多くなり余盛部ＳＣは大きくなるが、溶込部ＳＡ，ＳＢも大きくなるので、結果として希釈率Ｒも大きくなる傾向となる。溶接電流Ｉに対して希釈率Ｒを定義したマップとしてデータベース中に記録しておいても良いし、図９に示されるようにＲ＝０．１１２５×Ｉ＋１１．７８５のようにデータから近似式を求めてこれによって希釈率Ｒを算出するようにしても良い。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the welding current I and the dilution rate R. In the example of FIG. 9, the welding speed V is fixed to 20 cm / min. When the welding current I increases, the corresponding welding wire feed amount also increases, and the surplus portion SC increases, but the penetration portions SA and SB also increase. As a result, the dilution rate R tends to increase. It may be recorded in the database as a map defining the dilution rate R with respect to the welding current I, or as shown in FIG. 9, an approximate expression can be obtained from the data such as R = 0.1125 × I + 11.785. The dilution rate R may be calculated based on this.
図１０は、溶接速度Ｖと希釈率Ｒとの関係を示した図である。図１０の例では、溶接電流Ｉ＝２０３Ａに固定されている。溶接速度Ｖが大きくなると、溶接ワイヤの送給量が同じである場合は、余盛部ＳＣが小さくなるので、希釈率Ｒ（％）は大きくなる。溶接速度Ｖに対して希釈率Ｒを定義したマップとしてデータベース中に記録しておいても良いし、図１０に示されるようにＲ＝０．４７４７×Ｖ＋２２．３９４のようにデータから近似式を求めてこれによって希釈率Ｒを算出するようにしても良い。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the welding speed V and the dilution rate R. In the example of FIG. 10, the welding current I is fixed at 203A. When the welding speed V is increased, when the welding wire feed amount is the same, the surplus portion SC is decreased, and the dilution rate R (%) is increased. It may be recorded in the database as a map in which the dilution rate R is defined with respect to the welding speed V, or as shown in FIG. 10, an approximate expression is obtained from the data as R = 0.4747 × V + 22.394. The dilution rate R may be calculated based on this.
図９、図１０に示すように、溶接金属の組成に問題があれば、溶接電流Ｉまたは溶接速度Ｖを変えることによって希釈率Ｒを変えて、組成の改善を図れる可能性があることがわかる。 As shown in FIGS. 9 and 10, if there is a problem in the composition of the weld metal, it can be seen that there is a possibility of improving the composition by changing the dilution rate R by changing the welding current I or the welding speed V. .
図１１は、図７に示した母材および溶接ワイヤによって形成される溶接金属の成分を示した図である。図１１に示した数値は、希釈率３０％の場合を示し、各成分において、次式（２）に希釈率Ｒ＝３０（％）を代入して得られる。
溶接金属成分＝（母材Ａ成分×Ｒ／２＋母材Ｂ成分×Ｒ／２＋ワイヤ成分×（１００−Ｒ））／１００ ・・・（２）
そして計算された各成分に基づいて溶接金属のニッケル当量とクロム当量とが計算される。結局、母材がＳＵＳ４０９およびＳＵＳ４３０でワイヤ種類ＹＳ３０９を使用した場合にできる溶接金属のニッケル当量は１２．０３２％であり、クロム当量は２１．６０５％であることが図１１には示されている。
FIG. 11 is a diagram showing components of the weld metal formed by the base material and the welding wire shown in FIG. The numerical values shown in FIG. 11 indicate the case where the dilution rate is 30%, and are obtained by substituting the dilution rate R = 30 (%) into the following equation (2) for each component.
Weld metal component = (base material A component × R / 2 + base material B component × R / 2 + wire component × (100−R)) / 100 (2)
Based on the calculated components, the nickel equivalent and the chromium equivalent of the weld metal are calculated. After all, when the base material is SUS409 and SUS430 and the wire type YS309 is used, the nickel equivalent of the weld metal is 12.032% and the chromium equivalent is 21.605% as shown in FIG. .
このようにして得られたニッケル当量とクロム当量を溶接金属の割れ発生の有無の判断に用いる。図８に示すように、溶接ビードの断面は、余盛部ＳＣと溶込部ＳＡ，ＳＢから形成される。余盛部ＳＣ及び溶込部ＳＡ，ＳＢは、溶接ワイヤの成分と母材Ａ，Ｂの成分とが溶け合った金属組織となる。この金属組織が、完全オーステナイト組織になると高温割れが生じやすくなる。また、金属組織にマルテンサイトが析出すると硬化して低温割れが生じやすくなる。 The nickel equivalent and the chromium equivalent thus obtained are used to determine whether or not cracks have occurred in the weld metal. As shown in FIG. 8, the cross section of the weld bead is formed from an extra portion SC and penetration portions SA and SB. The extra portion SC and the penetration portions SA and SB have a metal structure in which the components of the welding wire and the base materials A and B are melted. When this metal structure becomes a complete austenite structure, hot cracking tends to occur. Moreover, when martensite precipitates in the metal structure, it hardens and low temperature cracks are likely to occur.
図１２は、溶接金属の割れ発生の判断に用いるシェフラー状態図である。なお、図１２には、母材Ａに相当する点Ｐ１、母材Ｂに相当する点Ｐ２、溶接ワイヤに相当する点Ｐ３および溶接金属に相当する点Ｐ４が記入されている。 FIG. 12 is a Schaeffler state diagram used to determine the occurrence of cracks in the weld metal. In FIG. 12, a point P1 corresponding to the base material A, a point P2 corresponding to the base material B, a point P3 corresponding to the welding wire, and a point P4 corresponding to the weld metal are entered.
割れを防止するためには、シェフラーの状態図を用いて溶接部の金属組織を推定し、この金属組織が同図上に示す安全領域ＳＲに入るように溶接材料等を設定することが大切である。図中（Ａ）はオーステナイト組織となる領域を示し、（Ｆ）はフェライト組織となる領域を示し、（Ｍ）はマルテンサイト組織となる領域を示す。また（Ａ＋Ｍ）、（Ｍ＋Ｆ），（Ａ＋Ｍ＋Ｆ）は、各組織が混合した組織となる領域を示す。 In order to prevent cracking, it is important to estimate the metal structure of the weld using the Schaeffler phase diagram and set the welding material so that this metal structure falls within the safety region SR shown in the figure. is there. In the figure, (A) shows a region that becomes an austenite structure, (F) shows a region that becomes a ferrite structure, and (M) shows a region that becomes a martensite structure. In addition, (A + M), (M + F), and (A + M + F) indicate regions that are mixed tissues.
安全領域ＳＲは、オーステナイト組織（Ａ）に少量のフェライト組織（Ｆ）が混合した金属組織の領域である。割れを防止するための１つの目安として、溶接部の金属組織が安全領域ＳＲ内にあることが大切である。この安全領域ＳＲの範囲は絶対的なものではなく、書籍、溶接材料用資料等によってズレがある。同図において、横軸は金属組織のクロム当量を示し、縦軸は金属組織のニッケル当量を示す。クロム当量およびニッケル当量はそれぞれ次式（３）、（４）で定義される。
クロム当量＝％Ｃｒ＋％Ｍｏ＋１．５×％Ｓｉ＋０．５×％Ｎｂ ・・・（３）
ニッケル当量＝％Ｎｉ＋３０×％Ｃ＋０．５×％Ｍｎ ・・・（４）
ここで、％は質量％を示す。溶接部のクロム当量及びニッケル当量をプロットした点が金属組織の状態を示し、この点が安全領域ＳＲ内にあるときには割れが発生する可能性は低い。
The safety region SR is a region of a metal structure in which a small amount of a ferrite structure (F) is mixed with an austenite structure (A). As one guideline for preventing cracking, it is important that the metal structure of the welded portion is in the safety region SR. The range of the safety region SR is not absolute, and may vary depending on books, materials for welding materials, and the like. In the figure, the horizontal axis represents the chromium equivalent of the metal structure, and the vertical axis represents the nickel equivalent of the metal structure. The chromium equivalent and the nickel equivalent are defined by the following formulas (3) and (4), respectively.
Chromium equivalent =% Cr +% Mo + 1.5 ×% Si + 0.5 ×% Nb (3)
Nickel equivalent =% Ni + 30 ×% C + 0.5 ×% Mn (4)
Here,% indicates mass%. The point where the chromium equivalent and nickel equivalent of the weld are plotted indicates the state of the metal structure, and when this point is within the safety region SR, the possibility of cracking is low.
図１２に記入されているように、母材Ａ（ＳＵＳ４０９）のプロット位置は、クロム当量及びニッケル当量からＰ１点となる。同様に、母材Ｂ（ＳＵＳ４３０）のプロット位置は、クロム当量及びニッケル当量からＰ２点となる。さらに溶接ワイヤ（ＹＳ３０９）のプロット位置は、Ｐ３点になる。母材Ａ，Ｂが均等に溶融すると仮定すると、仮想の母材成分はＰ１，Ｐ２の中点Ｐ１２であるので、溶接部の金属組織の状態は、線分Ｐ１２−Ｐ３上に位置する。溶接部の金属組織は、母材成分と溶接ワイヤ成分とが溶け合ったものであり、図８で上述した溶込部ＳＡ，ＳＢと余盛部ＳＣとの体積比によって線分Ｐ１２−Ｐ３上を移動する。図１２においては、溶接金属の成分は図１１に相当する点Ｐ４であり、安全領域ＳＲに入っているので割れが発生する可能性は低い。 As shown in FIG. 12, the plot position of the base material A (SUS409) is P1 from the chromium equivalent and the nickel equivalent. Similarly, the plot position of the base material B (SUS430) is P2 from the chromium equivalent and the nickel equivalent. Furthermore, the plot position of the welding wire (YS309) is point P3. Assuming that the base metals A and B are evenly melted, the virtual base material component is the midpoint P12 of P1 and P2, and therefore the state of the metal structure of the welded portion is located on the line segment P12-P3. The metal structure of the welded portion is a material in which the base material component and the welding wire component are melted together, and on the line segment P12-P3 depending on the volume ratio of the penetration portions SA and SB and the surplus portion SC described above with reference to FIG. Moving. In FIG. 12, the component of the weld metal is a point P4 corresponding to FIG. 11, and since it is in the safety region SR, the possibility of occurrence of cracking is low.
したがって、溶接開始前に割れが発生する可能性は低いことがわかっているので安心して作業を進めることができる。 Therefore, since it is known that the possibility of cracking before starting welding is low, the work can be proceeded with peace of mind.
以上の処理が、図３のステップＳ１２およびステップＳ１３で行なわれる。図１２に示した例では溶接金属のニッケル当量とクロム当量から決まる点Ｐ４が安全領域ＳＲに入っているので、ステップＳ１３からステップＳ１９に処理が進み、溶接条件の設定は終了する。 The above processing is performed in steps S12 and S13 in FIG. In the example shown in FIG. 12, since the point P4 determined from the nickel equivalent and the chromium equivalent of the weld metal is in the safety region SR, the process proceeds from step S13 to step S19, and the setting of the welding conditions is completed.
次に、溶接金属のニッケル当量とクロム当量から決まる点が安全領域ＳＲに入らなかった例について説明する。 Next, an example in which the point determined from the nickel equivalent and the chromium equivalent of the weld metal has not entered the safe region SR will be described.
図１３は、図４のステップＳ３でデータベースから読み出された設定された鋼種、ワイヤ種類に対応するデータの第２例を示す図である。図１３には、母材ＡおよびＢとして鋼種ＳＵＳ４０９が設定され、溶接ワイヤ種類としてＹＳ３０８が設定された例が示される。 FIG. 13 is a diagram showing a second example of data corresponding to the set steel type and wire type read from the database in step S3 of FIG. FIG. 13 shows an example in which the steel type SUS409 is set as the base materials A and B, and YS308 is set as the welding wire type.
図１４は、図１３に示した母材および溶接ワイヤによって形成される溶接金属の成分を示した図である。図１４に示した数値は、希釈率３０％の場合を示し、各成分において、前述の式（２）に希釈率Ｒ＝３０％を代入して得られる。そして計算された各成分に基づいて溶接金属のニッケル当量とクロム当量とが計算される。結局、母材がＳＵＳ４０９で溶接ワイヤ種類としてＹＳ３０８を使用した場合にできる溶接金属のニッケル当量は９．１７０％であり、クロム当量は１８．３６２％であることが図１４には示されている。 FIG. 14 is a diagram showing components of the weld metal formed by the base material and the welding wire shown in FIG. The numerical values shown in FIG. 14 indicate the case where the dilution rate is 30%, and are obtained by substituting the dilution rate R = 30% into the above-described equation (2) for each component. Based on the calculated components, the nickel equivalent and the chromium equivalent of the weld metal are calculated. After all, when the base material is SUS409 and YS308 is used as the welding wire type, the nickel equivalent of the weld metal is 9.170% and the chromium equivalent is 18.362% as shown in FIG. .
図１５は、溶接金属の割れ発生の判断に用いるシェフラー状態図である。なお、図１５には、母材Ａに相当する点Ｑ１、母材Ｂに相当する点Ｑ２、溶接ワイヤに相当する点Ｑ３および溶接金属に相当する点Ｑ４が記入されている。 FIG. 15 is a Schaeffler state diagram used to determine the occurrence of cracks in the weld metal. In FIG. 15, a point Q1 corresponding to the base material A, a point Q2 corresponding to the base material B, a point Q3 corresponding to the welding wire, and a point Q4 corresponding to the weld metal are entered.
母材Ｂは、この例では母材Ａと同じであるので、仮想の母材成分はＱ１（＝Ｑ２）であるので、溶接部の金属組織の状態は、線分Ｑ１−Ｑ３上に位置する。溶接部の金属組織は、母材成分と溶接ワイヤ成分とが溶け合ったものであり、図８で上述した溶込部ＳＡ，ＳＢと余盛部ＳＣとの体積比によって線分Ｑ１−Ｑ３上を移動する。図１５においては、溶接金属の成分は図１４に相当する点Ｑ４であり、安全領域ＳＲに入っていないので割れが発生するおそれがある。そこで、図３のフローチャートにおいては、ステップＳ１３からステップＳ１４に処理が進んで、ティーチペンダントＴＰにアラーム表示がされる。例えば、「低温割れが発生する可能性があります。」というような警告表示が表示部４１に表示される。
Since the base material B is the same as the base material A in this example, the virtual base material component is Q1 (= Q2), and therefore the state of the metal structure of the weld is located on the line segment Q1-Q3. . The metal structure of the welded portion is a material in which the base material component and the welding wire component are melted together, and on the line segment Q1-Q3 depending on the volume ratio of the penetration portions SA and SB and the extra portion SC described above with reference to FIG. Moving. In FIG. 15, the component of the weld metal is a point Q4 corresponding to FIG. 14, and since it does not enter the safety region SR, there is a possibility of cracking. Therefore, in the flowchart of FIG. 3, the process proceeds from step S13 to step S14, and an alarm is displayed on the teach pendant TP. For example, a warning display such as “Cold cracking may occur” is displayed on the
ここで、溶接部の割れを防止するためには、溶接部の金属組織の状態位置を、図１５に示す安全領域ＳＲ内に入れなければならない。そこで、ステップＳ１５において、安全領域ＳＲに入る希釈率から電流または速度を逆算する。 Here, in order to prevent cracking of the welded portion, the state position of the metal structure of the welded portion must be within the safety region SR shown in FIG. Therefore, in step S15, the current or speed is calculated backward from the dilution rate entering the safe region SR.
図１６は、分かりやすくするために図１５のシェフラー状態図から安全領域とプロット点のみを示した図である。図１６において、母材ＡおよびＢに相当する点Ｑ１、溶接ワイヤに相当する点Ｑ３および溶接金属に相当する点Ｑ４が記入されている。希釈率１００％の点は点Ｑ１である。希釈率０％の点は点Ｑ３である。点Ｑ４の希釈率Ｒは、（線分Ｑ３−Ｑ４の長さ）／（線分Ｑ３−Ｑ１の長さ）×１００ （％）となる。 FIG. 16 is a diagram showing only the safety region and the plot points from the Schaeffler state diagram of FIG. 15 for easy understanding. In FIG. 16, a point Q1 corresponding to the base materials A and B, a point Q3 corresponding to the welding wire, and a point Q4 corresponding to the weld metal are entered. The point where the dilution rate is 100% is point Q1. The point where the dilution rate is 0% is point Q3. The dilution rate R at the point Q4 is (length of the line segment Q3-Q4) / (length of the line segment Q3-Q1) × 100 (%).
ところで、溶接速度や溶接電流を変更すると希釈率が変化し、溶接金属の組成は線分Ｑ１−Ｑ３上を変化する。変化後の点が安全領域ＳＲに入れば溶接割れは生じなくなる。安全領域ＳＲの境界と線分Ｑ１−Ｑ３との交点である点Ｑ５の希釈率Ｒは、（線分Ｑ３−Ｑ５の長さ）／（線分Ｑ３−Ｑ１の長さ）×１００ （％）となる。 By the way, when the welding speed and the welding current are changed, the dilution rate changes, and the composition of the weld metal changes on the line segment Q1-Q3. If the point after the change enters the safety region SR, the weld crack does not occur. The dilution rate R of the point Q5 that is the intersection of the boundary of the safety region SR and the line segment Q1-Q3 is (length of the line segment Q3-Q5) / (length of the line segment Q3-Q1) × 100 (%) It becomes.
このようにして安全領域ＳＲに入るための希釈率の限界値が求まる。この値に対応する溶接電流や溶接速度は図９、図１０のマップから求めることができる。 In this way, the limit value of the dilution rate for entering the safety region SR is obtained. The welding current and welding speed corresponding to this value can be obtained from the maps of FIGS.
図３のステップＳ１６において、ティーチペンダントＴＰに溶接条件の変更候補となる溶接電流や溶接速度が表示される。たとえば、「溶接電流を１２０アンペア以下に下げて、希釈率（溶込み）を小さくすることをお勧めします。」または「溶接電流の推奨範囲は１２０アンペア以下です。」などのように表示すると良い。そしてステップＳ１７において、ティーチペンダントＴＰの表示部４１を用いて溶接条件の変更を行なうか否かの問い合わせが行なわれる。表示部４１に、たとえば「溶接条件を変更しますか？」というように表示させ、変更の有無についてユーザからの入力を待つ。
In step S16 of FIG. 3, the welding current and the welding speed that are candidates for changing the welding conditions are displayed on the teach pendant TP. For example, it is recommended to lower the welding current to 120 amperes or less to reduce the dilution rate (penetration) or “The recommended welding current range is 120 amperes or less.” good. In step S17, an inquiry is made as to whether or not to change the welding conditions using the
ステップＳ１８において、ユーザが変更を選択する場合には、ステップＳ１８からステップＳ１１に処理が戻り、溶接パラメータの再入力が行なわれる。この時には、ステップＳ１６においてユーザに提示された変更候補が参考にされる。変更候補の数値をボタンで簡単に選択することができるようにしてもよい。一方、必ずしも良い条件があるとは限らないので、ユーザが変更しないことを選択する可能性もある。その場合にはステップＳ１８からステップＳ１９に処理が進み、溶接条件の設定は終了する。 If the user selects a change in step S18, the process returns from step S18 to step S11, and the welding parameters are re-input. At this time, the change candidate presented to the user in step S16 is referred to. You may make it easy to select the numerical value of a change candidate with a button. On the other hand, since there are not always good conditions, there is a possibility that the user may choose not to change. In that case, the process proceeds from step S18 to step S19, and the setting of the welding conditions is completed.
以上説明したように、実施の形態１に示した溶接装置は、特別な追加装置（ハードウエア）を必要とせず、現状のロボット溶接システムにソフトウエアとデータを追加するのみで、欠陥の発生しにくい溶接継手を作成することができる。また、溶接条件設定時に警告が出力されるため、効率的に溶接作業が行なえ、母材や溶接ワイヤを無駄に消費せずにすむ。 As described above, the welding apparatus shown in the first embodiment does not require any special additional apparatus (hardware), and defects are generated only by adding software and data to the current robot welding system. Difficult weld joints can be created. Further, since a warning is output when setting the welding conditions, the welding operation can be performed efficiently, and the base material and the welding wire are not wasted.
［実施の形態２］
実施の形態１では溶接割れの可能性がある場合には、溶接条件を変更する候補を示した。その代わりに、溶接ワイヤを変更することも考えられる。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, when there is a possibility of weld cracking, a candidate for changing the welding condition is shown. Instead, it is also conceivable to change the welding wire.
図１７は、実施の形態２においてティーチペンダントＴＰが実行する溶接条件設定処理を説明するためのフローチャートである。なお、図１７のフローチャートの処理は、図３のフローチャートの処理に代えて実行されるものである。図１７のフローチャートは、図３のフローチャートのステップＳ１５，Ｓ１６の処理に代えてステップＳ１５Ａ，Ｓ１６Ａの処理を実行している。他の処理については、図３で説明しているので、ここでは説明は繰返さない。 FIG. 17 is a flowchart for explaining a welding condition setting process executed by the teach pendant TP in the second embodiment. Note that the processing of the flowchart of FIG. 17 is executed instead of the processing of the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 17 executes the processing of steps S15A and S16A instead of the processing of steps S15 and S16 of the flowchart of FIG. Other processing has been described with reference to FIG. 3, and therefore description thereof will not be repeated here.
ステップＳ１５Ａでは、シェフラー状態図の安全領域ＳＲに入る溶接ワイヤをデータベースに登録されている溶接ワイヤの中から抽出する。これは、図１５のように溶接金属の組成を示す点Ｑ４が安全領域ＳＲの外になってしまった場合に、図６に示した溶接ワイヤ中から他の溶接ワイヤのデータを用いて点Ｑ３の代わりの新たな点を設定する。さらに、設定されている溶接条件から定まる希釈率を適用して点Ｑ４の代わりの新たな点を設定し、この点が安全領域ＳＲに入るか否かを判定する。データベースに登録されている溶接ワイヤについてこの判定を行ない、溶接金属に対応する新たな点Ｑ４が安全領域ＳＲに入った溶接ワイヤの種類を抽出および記憶する。図１３〜図１５に示す例では、溶接ワイヤＹＳ３０８を図６の溶接ワイヤの中から選択した適切な溶接ワイヤと交換することにより、Ｑ４点が安全領域ＳＲに属するように移動する。たとえば、溶接ワイヤＹＳ３０９およびＹＳ３０９Ｌが適切な溶接ワイヤである。 In step S15A, the welding wires that enter the safety region SR of the Schaeffler phase diagram are extracted from the welding wires registered in the database. When the point Q4 indicating the composition of the weld metal is outside the safety region SR as shown in FIG. 15, the point Q3 is obtained using the data of the other welding wires in the welding wire shown in FIG. Set a new point instead of. Furthermore, a dilution rate determined from the set welding conditions is applied to set a new point instead of the point Q4, and it is determined whether or not this point enters the safety region SR. This determination is performed for the welding wire registered in the database, and the type of the welding wire in which the new point Q4 corresponding to the weld metal has entered the safety region SR is extracted and stored. In the example shown in FIGS. 13 to 15, the welding wire YS 308 is replaced with an appropriate welding wire selected from the welding wires in FIG. 6, so that the point Q4 moves so as to belong to the safety region SR. For example, welding wires YS309 and YS309L are suitable welding wires.
図１８は、図１３の溶接ワイヤＹＳ３０８を溶接ワイヤＹＳ３０９に交換した第１交換例を示す図である。 FIG. 18 is a diagram illustrating a first replacement example in which the welding wire YS308 of FIG. 13 is replaced with a welding wire YS309.
図１９は、第１交換例の溶接金属の成分がどのように変化したかを示す図である。図１９に示した数値は、図１４と同様に希釈率３０％の場合を示し、各成分において、前述の式（２）に希釈率Ｒ＝３０％を代入して得られる。そして計算された各成分に基づいて溶接金属のニッケル当量とクロム当量とが計算される。図１４と図１９を比較すると、母材がＳＵＳ４０９で溶接ワイヤ種類としてＹＳ３０９を使用した場合にできる溶接金属のニッケル当量は９．１７０％から１１．９４２％に変化し、クロム当量は１８．３６２％から２０．７８０％に変化することが判明する。 FIG. 19 is a diagram showing how the components of the weld metal in the first replacement example have changed. The numerical values shown in FIG. 19 indicate the case where the dilution rate is 30% as in FIG. 14, and are obtained by substituting the dilution rate R = 30% into the above-described equation (2) for each component. Based on the calculated components, the nickel equivalent and the chromium equivalent of the weld metal are calculated. When FIG. 14 and FIG. 19 are compared, when the base metal is SUS409 and YS309 is used as the welding wire type, the nickel equivalent of the weld metal is changed from 9.170% to 11.942%, and the chromium equivalent is 18.362. It turns out that it changes from% to 20.780%.
図２０は、第１交換例の図１５のシェフラー状態図における点の位置を更新した図である。図２０では、更新した点は溶接ワイヤＹＳ３０９を示す点Ｑ３Ａと、溶接金属を示す点Ｑ４Ａである。溶接金属を示す点Ｑ４Ａは、安全領域ＳＲの内部に移動したことがわかる。 FIG. 20 is a diagram in which the positions of the points in the Schaeffler state diagram of FIG. 15 of the first replacement example are updated. In FIG. 20, the updated points are a point Q3A indicating the welding wire YS309 and a point Q4A indicating the weld metal. It can be seen that the point Q4A indicating the weld metal has moved into the safety region SR.
図２１は、図１３の溶接ワイヤＹＳ３０８を溶接ワイヤＹＳ３０９Ｌに交換した第２交換例を示す図である。 FIG. 21 is a diagram illustrating a second replacement example in which the welding wire YS308 of FIG. 13 is replaced with a welding wire YS309L.
図２２は、第２交換例の溶接金属の成分がどのように変化したかを示す図である。図２２に示した数値は、図１４と同様に希釈率３０％の場合を示し、各成分において、前述の式（２）に希釈率Ｒ＝３０％を代入して得られる。そして計算された各成分に基づいて溶接金属のニッケル当量とクロム当量とが計算される。図１４と図２２を比較すると、母材がＳＵＳ４０９で溶接ワイヤ種類としてＹＳ３０９を使用した場合にできる溶接金属のニッケル当量は９．１７０％から１１．１７２％に変化し、クロム当量は１８．３６２％から２１．１８６％に変化することが判明する。 FIG. 22 is a diagram showing how the components of the weld metal in the second replacement example have changed. The numerical values shown in FIG. 22 indicate the case where the dilution rate is 30% as in FIG. 14 and are obtained by substituting the dilution rate R = 30% into the above-described equation (2) for each component. Based on the calculated components, the nickel equivalent and the chromium equivalent of the weld metal are calculated. Comparing FIG. 14 and FIG. 22, when the base metal is SUS409 and the welding wire type is YS309, the nickel equivalent of the weld metal is changed from 9.170% to 11.172%, and the chromium equivalent is 18.362. It turns out to change from% to 21.186%.
図２３は、第２交換例の図１５のシェフラー状態図における点の位置を更新した図である。図２３では、更新した点は溶接ワイヤＹＳ３０９Ｌを示す点Ｑ３Ｂと、溶接金属を示す点Ｑ４Ｂである。溶接金属を示す点Ｑ４Ｂは、安全領域ＳＲの内部に移動したことがわかる。 FIG. 23 is a diagram in which the positions of the points in the Schaeffler state diagram of FIG. 15 in the second replacement example are updated. In FIG. 23, the updated points are a point Q3B indicating the welding wire YS309L and a point Q4B indicating the weld metal. It can be seen that the point Q4B indicating the weld metal has moved into the safety region SR.
再び図１７を参照して、ステップＳ１５Ａにおいて溶接ワイヤの抽出が完了すると、ステップＳ１６Ａにおいて、抽出された溶接割れが発生する可能性の低い溶接ワイヤの種類をティーチペンダントＴＰに表示させる。この溶接ワイヤの判定作業は、すべての登録されている溶接ワイヤに順次行ない、結果を一括して表示させ、ユーザに使用する溶接ワイヤを選択してもらうようにしても良い。図１５の場合、ＹＳ３０９およびＹＳ３０９Ｌが表示される。たとえば、「溶接ワイヤをＹＳ３０８からＹＳ３０９またはＹＳ３０９Ｌに交換することをお勧めします。」などのように表示すると良い。 Referring to FIG. 17 again, when extraction of the welding wire is completed in step S15A, the type of the welding wire that is less likely to cause the extracted weld crack is displayed on teach teach TP in step S16A. This welding wire determination operation may be sequentially performed on all registered welding wires, the results may be displayed collectively, and the user may select a welding wire to be used. In the case of FIG. 15, YS309 and YS309L are displayed. For example, it may be displayed as “We recommend replacing the welding wire from YS308 to YS309 or YS309L”.
以降のステップＳ１７〜Ｓ１９については、図３と同様であるので、説明は繰返さない。 Since subsequent steps S17 to S19 are the same as those in FIG. 3, the description thereof will not be repeated.
実施の形態１では、溶接ワイヤを変えない前提で溶接条件を変更することにより溶接割れを未然に防ぐことができる例を示した。実施の形態２では溶接条件を変えないで溶接ワイヤの種類を変更することによって溶接割れの発生を未然に防ぐことができる。
In
なお、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせても良い。たとえば、実施の形態１のように溶接条件の変更が可能かを判定して、もし溶接条件を変えて希釈率を変更してもシェフラー状態図の安全領域ＳＲに溶接金属の組成を示す点が入らない場合には、使用可能な溶接ワイヤが無いか実施の形態２で説明した処理を行なうようにしても良い。実施の形態１，２の処理を同時に行なって、ティーチペンダントＴＰの表示部４１に溶接条件変更の場合と溶接ワイヤ変更の場合の両方を示し、ユーザにどれかを選択させるようにしても良い。
Note that
再び図を参照して本実施の形態について総括する。実施の形態１，２の溶接装置は、図２に示すように、使用母材の種類と使用溶接ワイヤの種類とを含む材料条件と溶接電流を含む溶接条件とを設定するための入力部４２と、各種母材の組成と、各種溶接ワイヤの組成とを記憶するデータベース４３と、ユーザに情報を提示する表示部４１と、入力部４２、データベース４３、および表示部４１と通信し、使用母材と使用溶接ワイヤと溶接条件との適否を判定する制御装置（ＣＰＵ４０）とを含む。図４に示すように、制御装置は、入力部４２から入力された使用母材の種類と使用溶接ワイヤの種類と溶接条件とに基づいてデータベース４３を参照して溶接金属のニッケル当量およびクロム当量を算出する。そして、図３および図１７に示すように、溶接金属のクロム当量およびニッケル当量に基づいて定まる点がシェフラーの状態図に基づいて定められた安全領域ＳＲに属するか否かを判定し、判定結果が安全領域ＳＲに属しない場合に使用溶接ワイヤまたは溶接条件の変更候補を表示部４１に表示させる。
The present embodiment will be summarized with reference to the drawings again. As shown in FIG. 2, the welding apparatuses of the first and second embodiments have an
好ましくは、図３に示すように、制御装置は、判定結果が安全領域ＳＲに属しない場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、判定結果を作業者に報知する（ステップＳ１４）とともに、溶接電流または溶接速度の少なくとも一方を変更して溶接金属のクロム当量およびニッケル当量が安全領域ＳＲに属することとなる安全溶接条件を探索し（ステップＳ１５）、安全溶接条件を表示部４１に表示させる（ステップＳ１６）。 Preferably, as shown in FIG. 3, when the determination result does not belong to the safety region SR (NO in step S13), the control device notifies the operator of the determination result (step S14), and the welding current or At least one of the welding speeds is changed to search for a safe welding condition in which the chromium equivalent and nickel equivalent of the weld metal belong to the safe region SR (step S15), and the safe welding condition is displayed on the display unit 41 (step S16). ).
好ましくは、図１７に示すように、制御装置は、判定結果が安全領域ＳＲに属しない場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、判定結果を作業者に報知する（ステップＳ１４）とともに、データベースに登録されている各種溶接ワイヤについて溶接金属のクロム当量およびニッケル当量が安全領域ＳＲに属することとなるか否かを判定し（ステップＳ１５Ａ）、判定結果が安全領域ＳＲに属することとなる溶接ワイヤの情報を表示部４１に表示させる（ステップＳ１６Ａ）。 Preferably, as shown in FIG. 17, when the determination result does not belong to the safety region SR (NO in step S13), the control device notifies the operator of the determination result (step S14) and registers it in the database. It is determined whether or not the chrome equivalent and nickel equivalent of the weld metal belong to the safety region SR for each of the various welding wires (step S15A), and information on the welding wire whose determination result belongs to the safety region SR. Is displayed on the display unit 41 (step S16A).
好ましくは、図１に示すように、溶接装置は、溶接トーチＴと、溶接トーチＴに溶接電圧および溶接電流を供給する溶接電源ＷＰと、溶接トーチＴが取り付けられたマニピュレータＭと、マニピュレータＭを制御するロボット制御装置ＲＣとをさらに含む。入力部４２および表示部４１は、ロボット制御装置ＲＣにデータを入力するためのティーチペンダントＴＰに設けられる。
Preferably, as shown in FIG. 1, the welding apparatus includes a welding torch T, a welding power source WP that supplies a welding voltage and a welding current to the welding torch T, a manipulator M to which the welding torch T is attached, and a manipulator M. And a robot controller RC to be controlled. The
なお、データベースは、ティーチペンダントＴＰの内部の不揮発性メモリに記憶しておいてもよいが、ロボット制御装置ＲＣに内蔵されるハードディスクドライブに記憶しておいてもよい。また、判定処理を実行するＣＰＵ他の図２に示した構成は、ロボット制御装置ＲＣや溶接電源ＷＰに配置されても良い。また、溶接電源ＷＰに図２の構成を配置した場合には、ロボットとは切り離された溶接電源ＷＰ単体で判定処理が実行されるようにしても良い。 The database may be stored in a non-volatile memory inside the teach pendant TP, or may be stored in a hard disk drive built in the robot control device RC. The CPU shown in FIG. 2 that executes the determination process may be arranged in the robot controller RC or the welding power source WP. In addition, when the configuration of FIG. 2 is arranged in the welding power source WP, the determination process may be executed by the welding power source WP alone separated from the robot.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
４１ 表示部、４２ 入力部、４３ データベース、４４ 通信インターフェース部、５１ アーク溶接ロボット装置、５２ コンジットケーブル、５３ 上アーム、５４ 下アーム、５５ 手首部、５６ ワイヤリール、５７ 溶接ワイヤ、５８ ガスボンベ、Ｍ マニピュレータ、ＲＣ ロボット制御装置、Ｔ 溶接トーチ、ＴＰ ティーチペンダント、ＷＰ 溶接電源。 41 Display unit, 42 Input unit, 43 Database, 44 Communication interface unit, 51 Arc welding robot device, 52 Conduit cable, 53 Upper arm, 54 Lower arm, 55 Wrist part, 56 Wire reel, 57 Welding wire, 58 Gas cylinder, M Manipulator, RC robot controller, T welding torch, TP teach pendant, WP welding power source.
Claims (4)
各種母材の組成と、各種溶接ワイヤの組成とを記憶するデータベースと、
ユーザに情報を提示する表示部と、
前記入力部、前記データベース、および前記表示部と通信し、前記使用母材と前記使用溶接ワイヤと前記溶接条件との適否を判定する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記入力部から入力された使用母材の種類と使用溶接ワイヤの種類と前記溶接条件とに基づいて前記データベースを参照して溶接金属のニッケル当量およびクロム当量を算出し、前記溶接金属のクロム当量およびニッケル当量に基づいて定まる点がシェフラーの状態図に基づいて定められた安全領域に属するか否かを判定し、判定結果が前記安全領域に属しない場合に前記使用溶接ワイヤまたは前記溶接条件の変更候補を前記表示部に表示させる、溶接装置。 An input unit for setting the material conditions including the type of the base material used and the type of the welding wire used and the welding conditions including the welding current;
A database for storing various base metal compositions and various welding wire compositions;
A display for presenting information to the user;
A controller that communicates with the input unit, the database, and the display unit, and determines whether the use base material, the use welding wire, and the welding conditions are appropriate;
The control device calculates the nickel equivalent and the chromium equivalent of the weld metal with reference to the database based on the type of the base material used, the type of the welding wire used, and the welding conditions input from the input unit, It is determined whether or not the point determined based on the chromium equivalent and nickel equivalent of the weld metal belongs to a safety region determined based on the Schaeffler state diagram, and the welding wire used when the determination result does not belong to the safety region Or the welding apparatus which displays the change candidate of the said welding conditions on the said display part.
前記溶接トーチに溶接電圧および溶接電流を供給する溶接電源と、
前記溶接トーチが取り付けられたマニピュレータと、
前記マニピュレータを制御するロボット制御装置とをさらに備え、
前記入力部および前記表示部は、前記ロボット制御装置にデータを入力するためのティーチペンダントに設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接装置。 Welding torch,
A welding power source for supplying a welding voltage and a welding current to the welding torch;
A manipulator to which the welding torch is attached;
A robot controller for controlling the manipulator,
The welding device according to claim 1, wherein the input unit and the display unit are provided on a teach pendant for inputting data to the robot control device.
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