JP4322431B2

JP4322431B2 - Consumable electrode arc welding method

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Publication number: JP4322431B2
Application number: JP2001021003A
Authority: JP
Inventors: 登史男大縄; 哲生恵良
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: JP2002224833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極アーク溶接において、１トーチ内で２本以上の消耗電極（以下、ワイヤという）を送給して溶接するアーク溶接のアークスタート方法の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種溶接構造物の建造において、薄板高速溶接又は厚板高溶着溶接を行うことによって作業能率の向上を図っているが、さらに向上させるために、図２に示すように、１本のトーチから２本のワイヤを送給する２電極１トーチ方式の消耗電極アーク溶接方法が採用されている。同図において、先行チップ１及び後行チップ２と被溶接物８との間に図示しない溶接用電源から電力を供給し、先行チップ１及び後行チップ２からそれぞれ送給される先行ワイヤ先端３ａ及び後行ワイヤ先端４ａからアーク５及び６がそれぞれ発生している。ノズル１０は先行チップ１及び後行チップ２を囲繞して、ノズル１０の内部にシールドガス１１を供給する。
【０００３】
図２において、先行ワイヤ３から発生しているアーク５によって形成される溶融池７の溶融金属が表面張力によって後方へ流れていこうとするが、後行ワイヤ４から発生しているアーク６のアーク力がこの後方へ流れようとする溶融金属を先行ワイヤ３から発生するアーク５の直下へ押し戻して、各溶接位置における溶融金属量を均一にしている。
【０００４】
図３は前述した２電極１トーチ方式のアーク溶接用ロボットの一般的な構成を示す図である。同図において、先行チップ１及び後行チップ２がマニピュレータ２１の先端に取付けられ、先行チップ１に供給する先行ワイヤ用溶接電源装置２３及び後行チップ２に供給する後行ワイヤ用溶接電源装置２４が先行チップ１及び後行チップ２と被溶接物８との間にそれぞれ溶接用電力を供給する。先行ワイヤ送給装置２５及び後行ワイヤ送給装置２６が先行チップ１及び後行チップ２にそれぞれワイヤを送給する。ロボット制御装置２７がマニピュレータ２１及び先行ワイヤ用溶接電源装置２３及び後行ワイヤ用溶接電源装置２４を制御する。
尚、溶接方向を変更すると先行と後行とが入れ代わるので、先行チップ１、先行ワイヤ３、先行ワイヤ送給装置２５及び先行ワイヤ用溶接用電源装置２３と後行チップ２、後行ワイヤ４、後行ワイヤ送給装置２６及び後行ワイヤ用溶接用電源装置２４との各符号の説明の先行及び後行とが入れ代わる。
【０００５】
従来から提案されているにもかかわらず実用化が進んでいない２電極１トーチ方式のアーク溶接用ロボットを使用したアークスタート方法を、図４及び図５を参照して説明する。説明を簡略化するために、先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４を鉛直線方向に送給する場合とする。図４は、従来の２電極１トーチ方式の消耗電極アーク溶接のアークスタート方法を説明する図であり、図５は図４に続く従来の２電極１トーチ方式の消耗電極アーク溶接のアークスタート方法を説明する図である。
【０００６】
図４（Ａ）は消耗電極アーク溶接を開始する前の状態であって、ノズル１０から先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４が突出している。図３に示した先行ワイヤ用溶接電源装置２３及び後行ワイヤ用溶接電源装置２４の起動スイッチを同時にＯＮすると、溶接電流通電時のワイヤ送給速度よりも遅い予め定められた速度（以下、スローダウン送給速度という）によって先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４が送給される。その後、図４（Ｂ）に示すように、先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４が被溶接物８と短絡して、図４（Ｃ）に示すように、先行ワイヤ先端３ａ及び後行ワイヤ先端４ａからアーク５及び６がそれぞれ発生する。１２及び１３は先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４から被溶接物８に溶着した溶着金属である。
【０００７】
図４（Ｃ）において、アーク５、６が発生すると、図３に示すロボット制御装置２７がアークが発生したことを判別して、マニピュレータ２１を制御して先行チップ１及び後行チップ２を溶接方向に移動させる。従って、アークスタート時に先行ワイヤ３の真下に形成される溶接ビードは、図５（Ａ）の溶接ビード９に示すように、先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４によって形成されるので、一体になった溶接ビードが形成されている。
これに対して、アークスタート時に後行ワイヤ４の真下に形成される溶接ビード９は、後行ワイヤ４のみによって形成されるために、図５（Ｂ）のビード開始部９ａに示すように細くなり、溶接継手強度が弱くなり、溶接ビード外観が不良である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の２電極１トーチ方式の消耗電極アーク溶接方法においては、後行ワイヤ４のみによって形成される溶接ビード開始部９ａの部分が細くなるために、この部分の溶接継手強度が弱くなり、破断する危険性がある。また、溶接ビード外観も不良となる欠陥を有する。
これらの欠陥を改善するために、作業者が、溶接を行う度に、後行ワイヤ４の突出し長さを先行ワイヤ３の突出し長さよりも短くなるようにニッパ等で切断している。このように、後行ワイヤ４の突出し長さを先行ワイヤ３の突出し長さよりも短くなるように後行ワイヤ適正突出し長さにしておくと、「先に後行ワイヤ４の送給を開始しておいて、次に後行ワイヤ４が先行ワイヤ３のアーク発生位置に達した時に、後行ワイヤ４に通電してアークを発生させる」ことができる。しかし、この後行ワイヤ４の突出し長さは、先行ワイヤ先端３ａと後行ワイヤ先端４ａとの距離と後行ワイヤ４のスローダウン送給速度等から定まる長さであるために、溶接条件の変更の度毎に、上記の後行ワイヤ適正突出し長さが変化する。したがって、溶接条件の変更の度毎に、上記の後行ワイヤ適正突出し長さに切断することは手間がかかり作業工数が増加するだけでなく、後行ワイヤ突出し長さを適正値で切断することができない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、１トーチ内で２本のワイヤを送給して溶接する消耗電極アーク溶接方法において、
アークスタート時の先行ワイヤ先端３ａの座標を座標Ａとし、
先行ワイヤ座標系における後行ワイヤ先端４ａの座標を座標Ｂとし、
前記先行ワイヤ座標系における先行ワイヤアークスタート時の前記後行ワイヤ先端４ａの座標を座標Ｃとし、
先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４の標準突出し長さをＬ１とし、
標準突出し長さのワイヤ先端間距離をＬ２とし、
アークスタート時の先行ワイヤ突出し長さをＬ３とし、
アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さをＬ５とし、
前記先行ワイヤアークスタート時の前記後行ワイヤ４の突出し長さをＬ６とし、
前記先行ワイヤ３のアークスタート時の前記先行ワイヤ先端３ａと前記後行ワイヤ先端４ａとの距離をＬ７とし、
溶接速度をＷｓとし、
後行ワイヤスローダウン送給速度をＷｆとし、
先行チップ角度をαとし、
後行チップ角度をβとし、
トーチの前進角をγとし、
θ＝α＋γとし、
φ＝α＋β＋γとすると、
前記座標Ａ（ＸＡ、ＹＡ）は、座標Ａ（ＸＡ、ＹＡ）＝［（Ｌ１−Ｌ３）sinγ、（Ｌ１−Ｌ３）cosγ］となり、
前記座標Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）は、座標Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）＝（Ｌ２cosθ、−Ｌ２sinθ）となり、
前記後行ワイヤ４の突出し長さ方向の直線方程式がＹ＝Ｘ／tanφ−Ｌ２（sinθ＋cosθ／tanφ）であり、
この直線方程式において、Ｙ＝ＹＡとなる点が前記座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）であることから、
前記座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）は、座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）＝｛［（Ｌ１−Ｌ３）cosγ＋Ｌ２（sinθ＋cosθ／tanφ）］tanφ、（Ｌ１−Ｌ３）cosγ｝となり、
前記座標Ｂと前記座標Ｃとの距離をＬ４とすると、Ｌ４＝［（ＸＣ−ＸＢ） ^２＋（ＹＣ−ＹＢ） ^２］ ^１／２となり、
前記先行ワイヤアークスタート時の前記後行ワイヤ４の突出し長さＬ６は、Ｌ６＝Ｌ１−Ｌ４＝Ｌ１−［（ＸＣ−ＸＢ） ^２＋（ＹＣ−ＹＢ） ^２］ ^１／２となり、
前記先行ワイヤ３のアークスタート時の前記先行ワイヤ先端３ａと前記後行ワイヤ先端４ａとの距離Ｌ７は、Ｌ７＝ＸＣ−ＸＡとなることから、
後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１は、Ｔ１＝（Ｌ７／Ｗｓ）−［（Ｌ６−Ｌ５）÷Ｗｆ］で算出され、
前記先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生してから前記後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１の終了時に、前記後行ワイヤ４の送給を開始して前記後行ワイヤ先端４ａにアーク６を発生させる消耗電極アーク溶接方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。後述する図８と同じなので、説明は図８で後述する。
【００２４】
【実施例】
ここで、明細書で使用する用語の意味を説明する。
（１）後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１とは、実施例１では、先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生してから後行ワイヤ先端４ａが先行ワイヤ先端３ａのアーク発生位置に達するまでの到達時間であり、実施例２では、先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生してから後行ワイヤ４の送給を開始するまでの時間である。
（２）先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生するとは、(1)先に、先行ワイヤ先端３ａに溶接電圧を印加しておいて、次に、図３に示す先行ワイヤ送給装置２５が先行ワイヤ３の送給を開始して先行ワイヤ３が被溶接物８と短絡して先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生する時、又は(2)先に、先行ワイヤ送給装置２５が先行ワイヤ３の送給を開始しておいて先行ワイヤ３が被溶接物８と接触した後で、先行ワイヤ先端３ａに溶接電圧を印加して先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生する時のいずれでもよい。ここで、先行ワイヤ先端３ａのアーク発生位置とは、被溶接物８上のアーク発生位置である。また、後行ワイヤ先端４ａにアーク６が発生する場合についても、上記先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生する場合と同様である。
（３）先行ワイヤ又は後行ワイヤのワイヤ送給速度とは、最初から通常のワイヤ送給速度で送給してもよいし、最初はスローダウン送給速度で送給してアーク発生後に通常のワイヤ送給速度に切り替えてもよい。
（４）溶接速度とは、先行ワイヤのアーク発生後から通常の溶接速度で溶接トーチ及び被溶接物の一方又は両者を移動させてもよいし、また、最初は低速度で溶接トーチ及び被溶接物の一方又は両者を移動させて後行ワイヤのアーク発生後に通常の溶接速度に切り替えてもよい。
（５）先行ワイヤ又は後行ワイヤに通電するとは、上述した先行ワイヤ又は後行ワイヤにアークを発生させることと同様の意味である。
（６）予め定めたとは、溶接開始前又は溶接開始後に出力もしくは算出するまでに、回路に設定しておく、教示してプログラムに記憶させておく、他の回路から入力する等を意味する。
（７）チップ角度とは、ワイヤ送給方向のチップ先端におけるワイヤ送給方向の鉛直線に対する角度である。例えば図６はノズル１０内に先端に角度を有する先行チップ１及び後行チップ２から先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４をそれぞれ送給する図である。同図において、先行チップ１及び後行チップ２のそれぞれのチップ角度は、それぞれのチップ先端におけるワイヤ送給方向の鉛直線に対する角度である先行チップ角度α及び後行チップ角度βをそれぞれ示す。
【００２５】
まず実施例１を示す図７乃至図９を参照して、先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４を鉛直線方向に送給する場合の実施例を説明する。次に実施例２を示す図１０乃至図１２を参照して、先行チップ１及び後行チップ２に角度を設けて、ロボット制御装置２７による制御方法を行う実施例を説明する。
［実施例１］
図７は本発明の先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４を鉛直線方向に送給する場合の実施例１の溶接方法において溶接アークスタート直後の先行ワイヤ先端３ａ及び後行ワイヤ先端４ａの位置を示す図である。
図７（Ａ）は消耗電極アーク溶接を開始する前の状態であって、ノズル１０から先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４が鉛直線方向に突出している。図３に示した先行ワイヤ用溶接電源装置２３及び後行ワイヤ用溶接電源装置２４の起動スイッチをＯＮすると、スローダウン送給速度で先行ワイヤ３のみが送給される。その後、図７（Ｂ）に示すように、先行ワイヤ３が被溶接物８と短絡して、図７（Ｃ）に示すように、先行ワイヤ先端３ａからアーク５が発生する。１２は先行ワイヤ３から被溶接物８に溶着した溶着金属である。
【００２６】
図７（Ｃ）に示すように先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生すると、図３に示すロボット制御装置２７がアーク５が発生したことを判別して、マニピュレータ２１を制御して先行チップ１及び後行チップ２を溶接方向に移動させる。この先行チップ１及び後行チップ２の移動速度、すなわち、溶接速度をＷｓ、先行ワイヤ３と後行ワイヤ４とのワイヤ間距離をＤ１とすると、先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生してから後行ワイヤ到達時間（Ｔ１＝Ｄ１／Ｗｓ）の終了時に後行ワイヤ４のワイヤ送給を開始する信号をロボット制御装置２７が後行ワイヤ用溶接電源装置２４に出力する。
【００２７】
図８は、実施例１の溶接方法において図７に続く溶接アークスタート後の先行ワイヤ先端３ａ及び後行ワイヤ先端４ａの位置を示す図である。続けて図７（Ｃ）に続く図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）について説明する。図７において、後行ワイヤ先端４ａと被溶接物８との距離が短い状態とする。従って、図８（Ａ）に示すように、後行ワイヤ４が先行ワイヤ３によって溶着された溶着金属１２の端部の位置１２ａに達した時に後行ワイヤ４がスローダウン送給速度で送給される。そして、図８（Ｂ）に示すように、後行ワイヤ先端４ａが先行ワイヤ３によって溶着された溶着金属１２と短絡又は先行ワイヤ３のアークによって発生するプラズマ中に入ると、図８（Ｃ）に示すように後行ワイヤ先端４ａからアーク６が発生する。従って、図８（Ｃ）に示すように、先行ワイヤ３による溶接ビードの開始部分と後行ワイヤ４による溶接ビードの開始部分とが一致する。
【００２８】
図９は、図７及び図８の方法で実施した溶接開始部分の溶接結果を示す図である。同図に示すように溶接ビードの開始部分から均一な溶接ビード幅を有する美麗な溶接ビード９が形成される。
【００２９】
［実施例２］
次に、本発明の先行チップ１及び後行チップ２に角度を設けてノズル１０に配置した実施例２の溶接方法において図３に示すアーク溶接用ロボットに適用した場合のロボット制御装置２７によるロボットの制御方法及びロボットについて説明する。図１０は、本発明の溶接方法を図３に示すアーク溶接用ロボットに適用した場合のロボット制御装置２７のブロック図である。図１１は、本発明の先行チップ１及び後行チップ２に角度を設けてノズル１０に配置した実施例２の溶接方法においてノズルの中心軸をＹ軸とし溶接線ＷＬをＸ軸とした場合の先行ワイヤ先端３ａと後行ワイヤ先端４ａとの位置関係を示す図である。図１２は、図１１の位置関係を示す図においてＹ軸に対して前進角γとした先行ワイヤ先端３ａと後行ワイヤ先端４ａとの位置関係を示す図であって、本発明の後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１を算出する方法を説明するための図である。なお、実施例２では、実施例１の先行ワイヤと後行ワイヤとのワイヤ間距離Ｄ１の代わりに、標準突出し長さのワイヤ先端間距離Ｌ２を使用する。
【００３０】
図１０において、作業プログラムファイル出力回路２９には、被溶接物８の各溶接区間における予め定めた▲１▼溶接電流値と▲２▼溶接速度Ｗｓと▲３▼各区間のアークスタート位置及びアークスタート後の先行チップ前進角γと▲４▼後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆとを記憶させている。また、この作業プログラムファイル出力回路２９は、溶接電流値の代わりに、各溶接区間に対応する溶接電流値及び溶接電圧値の組合せを記憶させてもよい。
【００３１】
後行ワイヤ突出し長さ出力回路３０には、図１１に示す予め定めた（前回の溶接終了時に）アンチスチック処理をした後の後行ワイヤ４のワイヤ突出し長さの平均値である「アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ５を記憶させている。ここで、アンチスチック処理をする理由は次のとおりである。ワイヤ送給装置に停止信号を入力した後も、モータは慣性力によってワイヤを送給する。従って、ワイヤが溶融池に突っ込み、溶融池が冷却するとワイヤ先端が溶着金属に固着（スチック）してしまう。このスチックを防ぐために、ワイヤ送給装置に停止信号を入力した後に、溶接電流値よりも小さい電流を通電することによってワイヤを溶融させて、ワイヤが溶融池に突っ込むことを防止する処理である。従って、前回の溶接終了時にアンチスチック処理をした後の後行ワイヤ４のワイヤ突出し長さの平均値が、上記予め定めた「アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ５として記憶させる。
【００３２】
電極パラメータ出力回路３１には、図１１に示す予め定めた▲１▼先行チップ角度α、▲２▼後行チップ角度β、▲３▼先行チップ１又は後行チップ２の先端から先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４を予め定めた長さ突出したときの先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４の先端位置（ツールセンタ位置）までの長さである「先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４の標準突出し長さ」Ｌ１（例えば２０[mm]）及び▲４▼先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４の突出し長さが標準突出し長さＬ１のときの先行ワイヤと後行ワイヤとのワイヤ間距離である「標準突出し長さのワイヤ先端間距離」Ｌ２を記憶させている。
【００３３】
溶接トーチ移動経路算出回路３２は、作業プログラムファイル出力回路２９の出力信号を入力して、アークスタート位置及びアークスタート以後の目標位置に先行チップ１及び後行チップ２を移動させるためのマニピュレータ２１の各関節角度を算出して、後述するサーボ制御回路３３に各関節角度の算出値を出力すると共に、後述する後行ワイヤ到達時間算出回路３４に溶接速度Ｗｓと、各区間のアークスタート位置及びアークスタート後の先行チップ前進角γと、後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆとを出力する。
【００３４】
後行ワイヤ到達時間算出回路３４は、先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生してから後行ワイヤ４の送給を開始するまでの時間を、（１）上記後行ワイヤ突出し長さ出力回路３０から出力した「アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ５と、（２）上記電極パラメータ出力回路３１から出力した上記電極パラメータと、（３）上記溶接トーチ移動経路算出回路３２から出力した溶接速度Ｗｓ、各区間のアークスタート位置及びアークスタート後の先行チップ前進角γ、後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆとから算出して後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１とし、上記後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１に対応する後行ワイヤ到達算出時間信号Ｓ３を後述する後行ワイヤ到達時間計測回路３７に出力する。
【００３５】
先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５は、先行チップ１が予め定めたアークスタート位置に達して、後述するサーボ制御回路３３から先行ワイヤ３に溶接電流の通電を指令する先行ワイヤアークスタート位置信号Ｓ１が入力された時に、マニピュレータ２１の動作を一時停止して先行チップ１の移動を一時停止し、上記作業プログラムファイル出力回路２９が出力する先行ワイヤ３の溶接電流値の溶接電流の通電を指令する信号を出力する。さらに、先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５は、先行ワイヤ３にアーク５が発生して先行ワイヤアークスタート完了信号Ｓ５が入力された時に一時停止していたマニピュレータ２１の動作を解除させるマニピュレータの動作解除指令信号Ｓ４を出力する。
【００３６】
先行ワイヤ用溶接電源装置２３は、▲１▼上記先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５から上記先行ワイヤ３の溶接電流の通電を指令する信号が入力された時に先行ワイヤ３に溶接電流を通電し、さらに、▲２▼先行ワイヤ３にアーク５が発生した時に先行ワイヤアークスタート完了信号Ｓ５を、上記先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５及び後述する後行ワイヤ到達時間計測回路３７に出力する。
【００３７】
後行ワイヤ到達時間計測回路３７は、上記先行ワイヤアークスタート完了信号Ｓ５が入力された時から後行ワイヤ到達計測時間Ｔの計測を開始して上記後行ワイヤ到達算出時間信号Ｓ３に対応する後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１に達した時に後行ワイヤアークスタート開始信号Ｓ２を、後述する後行ワイヤ用溶接条件出力回路３６に出力する。
【００３８】
後行ワイヤ用溶接条件出力回路３６は、上記後行ワイヤアークスタート開始信号Ｓ２が入力された時に、上記作業プログラムファイル出力回路２９が出力する後行ワイヤの溶接電流値の溶接電流の通電を指令する。
【００３９】
サーボ制御回路３３は、上記溶接トーチ移動経路算出回路３２から先行チップ１及び後行チップ２を移動させるためのマニピュレータ２１の各関節角度の算出値を入力してマニピュレータ２１を制御し、先行チップ１をアークスタート位置に移動させた後に（上記）「先行ワイヤアークスタート位置信号」Ｓ１を先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５に出力する。さらに、サーボ制御回路３３は、上記マニピュレータの動作解除指令信号Ｓ４が入力された時に、一時停止していたマニピュレータ２１の動作を解除させる。
【００４０】
後行ワイヤ用溶接電源装置２４は、上記後行ワイヤ用溶接条件出力回路３６から上記後行ワイヤの溶接電流の通電を指令する信号が入力された時に後行ワイヤに溶接電流を通電する。
【００４１】
次に、図１０に示したロボット制御装置２７の動作を図１３乃至図１６に示すフローチャートを用いて説明する。図１３乃至図１６は、図１０に示すロボット制御装置２７の動作を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１「作業プログラムファイル出力ステップ」において、作業プログラムファイル出力回路２９が、被溶接物８の各溶接区間における予め定めた▲１▼溶接電流値又は溶接電流値と溶接電圧値との組合せと▲２▼溶接速度Ｗｓと▲３▼各区間のアークスタート位置及びアークスタート後の図１２に示す先行チップ前進角γと▲４▼後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆとを出力する。この作業プログラムファイル出力回路２９が指定する溶接区間における先行ワイヤ用及び後行ワイヤ用の溶接電流値又は溶接電流値と溶接電圧値との組合せを読み出し、先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５及び後行ワイヤ用溶接条件出力回路３６にそれぞれ出力する。
【００４２】
ステップＳＴ２「電極パラメータ出力ステップ」において、電極パラメータ出力回路３１が予め定めた▲１▼先行チップ角度αと▲２▼後行チップ角度βと▲３▼先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４の標準突出し長さＬ１と▲４▼先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４の「標準突出し長さのワイヤ先端間距離」Ｌ２とを含む電極パラメータを後述する後行ワイヤ到達時間算出回路３４に出力する。
【００４３】
ステップＳＴ３「後行ワイヤ突出し長さ出力ステップ」において、後行ワイヤ突出し長さ出力回路３０が、予め定めた「アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ５を後述する後行ワイヤ到達時間算出回路３４に出力する。
【００４４】
ステップＳＴ４「溶接トーチ移動経路算出ステップ」において、溶接トーチ移動経路算出回路３２が上記作業プログラムファイル出力回路２９が出力する（１）各区間のアークスタート位置及びアークスタート後の先行チップ前進角γと、（２）溶接速度Ｗｓと、（３）後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆとを入力して、アークスタート位置及びアークスタート以後の目標位置に先行チップ１及び後行チップ２を移動させるためのマニピュレータ２１の各関節角度を算出して、上記各関節角度の算出値を後述するサーボ制御回路３３に出力すると共に、上記（１）溶接速度Ｗｓと、（２）各区間のアークスタート位置及びアークスタート後の先行チップ前進角γと、（３）後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆとを後述する後行ワイヤ到達時間算出回路３４に出力する。
【００４５】
ステップＳＴ５「後行ワイヤ到達時間算出ステップ」において、後行ワイヤ到達時間算出回路３４が、（１）上記電極パラメータ出力回路３１が出力する先行チップ角度α、後行チップ角度β、標準突出し長さＬ１、「標準突出し長さのワイヤ先端間距離」Ｌ２と、（２）上記後行ワイヤ突出し長さ出力回路３０が出力する「アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ５と、（３）溶接トーチ移動経路算出回路３２が出力する溶接速度Ｗｓ、各区間のアークスタート位置及びアークスタート後の先行チップ前進角γ、後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆとを入力して、先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生してから後行ワイヤ４の送給を開始するまでの到達時間を算出し、後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１とする。
ステップＳＴ６「後行ワイヤ到達算出時間信号出力ステップ」において、上記後行ワイヤ到達時間算出回路３４が、上記後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１に対応する後行ワイヤ到達算出時間信号Ｓ３を後述する後行ワイヤ到達時間計測回路３７に出力する。
【００４６】
ステップＳＴ７「マニピュレータ一時停止ステップ」は、アークスタート位置において、マニピュレータ２１を一時停止するときに付加されるステップであって、先行チップ１がアークスタート位置に達した時に、サーボ制御回路３３がマニピュレータ２１の動作を一時停止して先行ワイヤアークスタート位置信号Ｓ１を後述する先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５に出力する。例えば、プログラムに教示した先行チップ１がアークスタート位置に達した時に、プログラムに従って、サーボ制御回路３３がマニピュレータ２１の動作を一時停止する。
【００４７】
ステップＳＴ８「先行ワイヤアークスタート位置出力ステップ」において、アークスタート位置に先行チップ１及び後行チップ２が移動して、ステップＳＴ４に記載したアークスタート位置の関節角度の算出値に達した時に、サーボ制御回路３３が、先行ワイヤアークスタート位置信号Ｓ１を先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５に出力する。この先行ワイヤアークスタート位置信号Ｓ１は、マニピュレータ２１を一時停止するときは、マニピュレータ一時停止ステップ信号と一時停止した後のアークスタート開始信号とを兼用した信号となり、またマニピュレータ２１を一時停止しないときは、アークスタート開始信号となる。
【００４８】
ステップＳＴ９「先行ワイヤ通電開始ステップ」において、先行ワイヤアークスタート位置信号Ｓ１が先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５に入力された時に、この先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５が、先行ワイヤ３に供給する溶接電流値又は溶接電流値と溶接電圧値との組み合わせを先行ワイヤ用溶接電源装置２３に出力して先行ワイヤ３に通電する。
ステップＳＴ１０「先行ワイヤアークスタート完了信号出力ステップ」において、先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生した時に、先行ワイヤ用溶接電源装置２３が、先行ワイヤアークスタート完了信号Ｓ５を後述する先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５及び後述する後行ワイヤ到達時間計測回路３７に出力する。
ステップＳＴ１１「マニピュレータ一時停止動作の解除指令ステップ」において、先行ワイヤアークスタート完了信号Ｓ５が入力された時に、先行ワイヤ用溶接条件出力回路３５が、サーボ制御回路３３に「マニピュレータの動作解除指令信号」Ｓ４を出力してステップＳＴ８で一時停止していたマニピュレータ２１の動作を解除する。
【００４９】
ステップＳＴ１２「後行ワイヤ到達時間計測ステップ」において、後行ワイヤ到達時間計測回路３７が、上記先行ワイヤアークスタート完了信号Ｓ５が入力された時から後行ワイヤ到達計測時間Ｔの計測を開始して、上記後行ワイヤ到達算出時間信号Ｓ３に対応する後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１に達した時に、後行ワイヤアークスタート開始信号Ｓ２を後述する後行ワイヤ用溶接条件出力回路３６に出力する。
ステップＳＴ１３「後行ワイヤ通電開始ステップ」において、後行ワイヤアークスタート開始信号Ｓ２が後行ワイヤ用溶接条件出力回路３６に入力された時に、この後行ワイヤ用溶接条件出力回路３６が、後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１の計測の終了時に、後行ワイヤ４に供給する溶接電流値又は溶接電流値と溶接電圧値との組み合わせを後行ワイヤ用溶接電源装置２４に出力して後行ワイヤ４に通電する。
【００５０】
次に、図１２を参照して、前述したステップ５における後行ワイヤ到達時間算出回路３４が後行ワイヤ到達時間を算出する方法を説明する。説明を容易にするために、溶接線ＷＬを直線で示し、先行ワイヤ３のアークスタート時の先行ワイヤ先端３ａと後行ワイヤ先端４ａとの距離である「先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離」Ｌ７、溶接速度Ｗｓ、先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ４の突出し長さである「先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ６、「アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ５及び後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆから後行ワイヤ到達時間を求める方法を説明する。
同図において、先行チップ１の先端から先行ワイヤ３を予め定めた長さを突出した先行ワイヤ３の先端位置であるツールセンター位置を原点Ｏ（０、０）とし、原点Ｏ（０、０）を通り先行チップ１及び後行チップ２を含む平面内で被溶接物８に対して垂直方向をＹ軸とし、原点Ｏ（０、０）を通りＹ軸と直角となる溶接方向と逆方向をＸ軸とする先行ワイヤ座標系Ｘ−Ｙを設ける。
【００５１】
後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１を算出する場合、移動開始時の加速に要する時間は、後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１に対して十分小さく無視することができるので、マニピュレータ２１が先行チップ１及び後行チップ２の先端を溶接線ＷＬに沿って移動させる溶接速度Ｗｓは一定とみなす。
また、マニピュレータの２１の姿勢が変化して後行チップ２に接続されたコンジットの曲がり角度が変化して、コンジット内のワイヤ長さが変動して、先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ４の突出し長さである「先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ６が変動するために、後行チップ２のワイヤ先端が先行チップ１の溶融池に達する時間が変動するが、送給装置として過渡特性に優れたＡＣサーボフィーダ等を使用することによって、無視できる程度まで改善することができる。従って、ここでは、マニピュレータ２１の加速に要する時間及びワイヤ送給変動を考慮しないこととするが、微少な誤差要因を考慮するか、又は、タイミングの微調整を図る場合等には、他の溶接条件と同様に、作業プログラムファイル出力回路２９に、被溶接物８の各溶接区間における予め定めた後行ワイヤ到達微調整時間Ｔｄを記憶させてもよい。
後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１は、
Ｔ１＝（Ｌ７／Ｗｓ）−［（Ｌ６−Ｌ５）÷Ｗｆ］＋Ｔｄ・・・（１）
となる。
ここで、
Ｌ７：先行ワイヤ３のアークスタート時の先行ワイヤ先端３ａと後行ワイヤ先端４ａとの距離である「先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離」
Ｗｓ：溶接速度
Ｌ６：先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ４の突出し長さである「先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さ」
Ｌ５：アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ
Ｗｆ：後行ワイヤスローダウン送給速度
Ｔｄ：後行ワイヤ到達微調整時間
である。
【００５２】
前述した式（１）における溶接速度Ｗｓ、アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さＬ５及び後行ワイヤスローダウン送給速度Ｗｆは、図１０に示すように、作業プログラムファイル出力回路２９及び後行ワイヤ突出し長さ出力回路３０で設定して記憶させている。従って、「先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ６及び「先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離」Ｌ７を下記のように算出することによって後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１を算出することができる。
【００５３】
「先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ６及び「先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離」Ｌ７を算出するために、図１２において、下記の座標Ａ（ＸＡ、ＹＡ）、Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）、Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）を設ける。
座標Ａ：アークスタート時の先行ワイヤ先端３ａの座標
座標Ｂ：先行ワイヤ座標系における後行ワイヤ先端４ａの座標
座標Ｃ：先行ワイヤ座標系における先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ先端４ａの座標
座標Ａ（ＸＡ、ＹＡ）は、
座標Ａ（ＸＡ、ＹＡ）＝［（Ｌ１−Ｌ３）sinγ、（Ｌ１−Ｌ３）cosγ］
となる。
ここで、
Ｌ１：先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４の標準突出し長さ
Ｌ３：アークスタート時の先行ワイヤ突出し長さ
γ：トーチの前進角
座標Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）は
座標Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）＝［Ｌ２cos（α＋γ）、−Ｌ２sin（α＋γ）］
となる。
ここで、
Ｌ２：標準突出し長さのワイヤ先端間距離
α：先行チップ角度
γ：トーチの前進角
【００５４】
次に、座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）を算出する。後行ワイヤ４の突出し長さ方向の直線方程式は、
Ｙ＝Ｘ／tanφ−Ｌ２（sinθ＋cosθ／tanφ）・・・・・（２）
となる。
ここで、
Ｌ２：標準突出し長さのワイヤ先端間距離
θ＝α＋γ
φ＝α＋β＋γ
α：先行チップ角度
β：後行チップ角度
γ：トーチの前進角
【００５５】
前述した式（２）において、Ｙ＝ＹＡとなる点が座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）である。従って、座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）は
座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）＝｛［（Ｌ１−Ｌ３）cosγ＋Ｌ２（sinθ＋cosθ／tanφ）］tanφ、（Ｌ１−Ｌ３）cosγ｝
となる。
【００５６】
次に、図１２において、座標Ｂと座標Ｃとの距離であるＬ４は
Ｌ４＝［（ＸＣ−ＸＢ）^２＋（ＹＣ−ＹＢ）^２］^１／２
となる。
次に、「先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さＬ６」は、Ｌ６＝Ｌ１−Ｌ４であるので、
Ｌ６＝Ｌ１−［（ＸＣ−ＸＢ）^２＋（ＹＣ−ＹＢ）^２］^１／２・・・（３）
となる。
【００５７】
次に、「先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離」Ｌ７を算出する。「先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離」Ｌ７は座標Ａと座標ＣとのそれぞれのＸ座標の差であるので、
Ｌ７＝ＸＣ−ＸＡ・・・（４）
となる。
従って、前述した式（３）及び（４）においてそれぞれ算出した「先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さ」Ｌ６及び「先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離」Ｌ７を式（１）に代入して、後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１を算出することができる。
【００５８】
このように、先行ワイヤ先端３ａにアーク５が発生してから後行ワイヤ送給装置２６が後行ワイヤ４の送給を開始するまでの間に、上記後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１を経過させることによって、先行ワイヤ３のアークスタート位置と後行ワイヤ４のアークスタート位置とが一致する。
その結果、アークスタート位置から先行ワイヤのアークで形成された溶着金属が後行ワイヤのアークで形成される溶着金属と一体となるので、溶接継手強度の強い溶接ビード９を形成することができ、また、美麗な溶接ビード外観を形成することができる。
【００５９】
先述した本発明の消耗電極アーク溶接方法は、２本のワイヤを使用した場合を説明したが、本発明は１トーチ内で２本のワイヤに限定されるのではなく、３本以上のワイヤを使用した場合も、同様に後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１を経過させて、それぞれのワイヤのアーク発生（アークスタート）を行うことによって、アークスタート位置においても、十分な溶着金属が形成されて溶接継手強度の強く、また、美麗な溶接ビード外観を形成することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の消耗電極アーク溶接方法は、１トーチ内で２本のワイヤを使用して先行ワイヤ３のアークスタートと後行ワイヤ４のアークスタートとの間に時間差を設けて、先行ワイヤ３のアークスタート位置と後行ワイヤ４のアークスタート位置とが一致するようにしたので、アークスタート位置においても、十分な溶着金属が形成されて溶接継手強度の強い溶接ビード９を形成することができ、また、美麗な溶接ビード外観を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図２】２電極１トーチ方式の消耗電極アーク溶接方法を説明する図である。
【図３】２電極１トーチ方式のアーク溶接用ロボットの一般的な構成を示す図である。
【図４】従来の２電極１トーチ方式の消耗電極アーク溶接のアークスタート方法を説明する図である。
【図５】図４に続く従来の２電極１トーチ方式の消耗電極アーク溶接のアークスタート方法を説明する図である。
【図６】ノズル１０内に先端に角度を有する先行チップ１及び後行チップ２から先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４をそれぞれ送給する図である。
【図７】本発明の先行ワイヤ３及び後行ワイヤ４を鉛直線方向に送給する場合の実施例１の溶接方法において溶接アークスタート直後の先行ワイヤ先端３ａ及び後行ワイヤ先端４ａの位置を示す図である。
【図８】実施例１の溶接方法において図７に続く溶接アークスタート後の先行ワイヤ先端３ａ及び後行ワイヤ先端４ａの位置を示す図である。
【図９】図７の方法で実施した溶接開始部分の溶接結果を示す図である。
【図１０】本発明の溶接方法を図３に示すアーク溶接用ロボットに適用した場合のロボット制御装置２７のブロック図である。
【図１１】本発明の先行チップ１及び後行チップ２に角度を設けてノズル１０に配置した実施例２の溶接方法においてノズルの中心軸をＹ軸とし溶接線ＷＬをＸ軸とした場合の先行ワイヤ先端３ａと後行ワイヤ先端４ａとの位置関係を示す図である。
【図１２】図１１の位置関係を示す図においてＹ軸に対して前進角γとした先行チップ１の先行ワイヤ先端３ａと後行ワイヤ先端４ａとの位置関係を示す図であって、本発明の後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１を算出する方法を説明するための図である。
【図１３】図１０に示すロボット制御装置２７の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１３に続く図１０に示すロボット制御装置２７の動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１４に続く図１０に示すロボット制御装置２７の動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１５に続く図１０に示すロボット制御装置２７の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１先行チップ
２後行チップ
３先行ワイヤ
３ａ先行ワイヤ先端
４後行ワイヤ
４ａ後行ワイヤ先端
５、６アーク
７溶融池
８被溶接物
９溶接ビード
９ａビード開始部
１０ノズル
１１シールドガス
１２、１３溶着金属
１２ａ溶着金属１２の端部の位置
１４トーチ
２１マニピュレータ
２３先行ワイヤ用溶接電源装置
２４後行ワイヤ用溶接電源装置
２５先行ワイヤ送給装置
２６後行ワイヤ送給装置
２７ロボット制御装置
２９作業プログラムファイル出力回路
３０後行ワイヤ突出し長さ出力回路
３１電極パラメータ出力回路
３２溶接トーチ移動経路算出回路
３３サーボ制御回路
３４後行ワイヤ到達時間算出回路
３５先行ワイヤ用溶接条件出力回路
３６後行ワイヤ用溶接条件出力回路
３７後行ワイヤ到達時間計測回路
Ｄ１先行ワイヤ３と後行ワイヤ４とのワイヤ間距離（実施例１）
Ｌ１先行ワイヤ３又は後行ワイヤ４の標準突出し長さ
Ｌ２標準突出し長さのワイヤ先端間距離（実施例２）
Ｌ３アークスタート時の先行ワイヤ突出し長さ
Ｌ４座標Ｂと座標Ｃとの距離
Ｌ５アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さ
Ｌ６先行ワイヤアークスタート時の後行ワイヤ突出し長さ
Ｌ７先行ワイヤアークスタート時のワイヤ先端間距離
Ｓ１先行ワイヤアークスタート位置信号
Ｓ２後行ワイヤアークスタート開始信号
Ｓ３後行ワイヤ到達算出時間信号
Ｓ４マニピュレータの動作解除指令信号
Ｓ５先行ワイヤアークスタート完了信号
Ｔ１後行ワイヤ到達算出時間
Ｔ後行ワイヤ到達計測時間（０乃至Ｔ１）
Ｔｄ後行ワイヤ到達微調整時間
ＷＬ溶接線
Ｗｆ後行ワイヤスローダウン送給速度
Ｗｓ溶接速度
α 先行チップ角度
β 後行チップ角度
γ 前進角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arc start method for arc welding in which two or more consumable electrodes (hereinafter referred to as wires) are fed and welded in one torch in consumable electrode arc welding.
[0002]
[Prior art]
In the construction of various welded structures, thin plate high-speed welding or thick plate high-weld welding is performed to improve work efficiency. To further improve the efficiency, as shown in FIG. A consumable electrode arc welding method of a two-electrode, one-torch system that feeds a wire is employed. In the figure, the leading wire tip 3a is supplied from a welding power source (not shown) between the leading tip 1 and the trailing tip 2 and the workpiece 8 and fed from the leading tip 1 and the trailing tip 2, respectively. And arcs 5 and 6 are generated from the trailing wire tip 4a, respectively. The nozzle 10 surrounds the leading tip 1 and the trailing tip 2 and supplies a shielding gas 11 to the inside of the nozzle 10.
[0003]
In FIG. 2, the molten metal in the molten pool 7 formed by the arc 5 generated from the preceding wire 3 tries to flow backward due to surface tension, but the arc of the arc 6 generated from the trailing wire 4. The molten metal about to flow backward is pushed back directly under the arc 5 generated from the preceding wire 3 so that the amount of molten metal at each welding position is made uniform.
[0004]
FIG. 3 is a diagram showing a general configuration of the above-described two-electrode one-torch arc welding robot. In the drawing, a leading tip 1 and a trailing tip 2 are attached to the tip of a manipulator 21, and a leading wire welding power source device 23 to be supplied to the leading tip 1 and a trailing wire welding power source device 24 to be supplied to the trailing tip 2. Supplies welding power between the leading tip 1 and the trailing tip 2 and the workpiece 8 respectively. The leading wire feeding device 25 and the trailing wire feeding device 26 feed the wires to the leading chip 1 and the trailing chip 2, respectively. The robot controller 27 controls the manipulator 21, the preceding wire welding power source device 23, and the following wire welding power source device 24.
When the welding direction is changed, the leading and trailing are interchanged. Therefore, the leading tip 1, the leading wire 3, the leading wire feeding device 25, the leading wire welding power supply device 23, the trailing tip 2, the trailing wire 4, The preceding and succeeding descriptions of the reference numerals of the succeeding wire feeding device 26 and the succeeding wire welding power supply device 24 are interchanged.
[0005]
An arc start method using a two-electrode one-torch arc welding robot that has been proposed but has not been put into practical use will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. In order to simplify the description, it is assumed that the leading wire 3 and the trailing wire 4 are fed in the vertical direction. FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional arc start method for consumable electrode arc welding of the two-electrode one-torch method, and FIG. 5 is a diagram illustrating an arc-start method of conventional two-electrode one-torch type consumable electrode arc welding. FIG.
[0006]
FIG. 4A shows a state before the consumable electrode arc welding is started, and the leading wire 3 and the trailing wire 4 protrude from the nozzle 10. When the start-up switches of the preceding wire welding power source device 23 and the subsequent wire welding power source device 24 shown in FIG. 3 are simultaneously turned on, a predetermined speed (hereinafter referred to as a slow speed) slower than the wire feeding speed when the welding current is energized. The leading wire 3 and the trailing wire 4 are fed by a down feeding speed). Thereafter, as shown in FIG. 4B, the leading wire 3 and the trailing wire 4 are short-circuited to the workpiece 8, and as shown in FIG. 4C, the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a. Arcs 5 and 6 are generated respectively. Reference numerals 12 and 13 denote weld metals which are welded to the workpiece 8 from the preceding wire 3 and the succeeding wire 4.
[0007]
4C, when the arcs 5 and 6 are generated, the robot control device 27 shown in FIG. 3 determines that the arc has occurred, and controls the manipulator 21 to weld the leading tip 1 and the trailing tip 2. Move in the direction. Therefore, the weld bead formed immediately below the preceding wire 3 at the time of arc start is formed by the leading wire 3 and the trailing wire 4 as shown in the welding bead 9 of FIG. A weld bead is formed.
On the other hand, the weld bead 9 formed immediately below the trailing wire 4 at the time of arc start is formed by only the trailing wire 4 and is thus thin as shown in the bead starting portion 9a of FIG. As a result, the weld joint strength is weakened and the weld bead appearance is poor.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional consumable electrode arc welding method of the two-electrode one-torch method, the weld bead start portion 9a formed only by the trailing wire 4 is thinned, so that the weld joint strength of this portion is reduced. There is a risk of weakening and breaking. In addition, the weld bead appearance also has a defect.
In order to improve these defects, the operator cuts the protruding length of the trailing wire 4 with a nipper or the like so that the protruding length of the trailing wire 4 is shorter than the protruding length of the preceding wire 3 every time welding is performed. In this way, when the trailing wire is properly projected so that the trailing wire 4 is shorter than the leading wire 3, “the feeding of the trailing wire 4 is started first. Then, when the succeeding wire 4 reaches the arc generation position of the preceding wire 3 next, the succeeding wire 4 is energized to generate an arc. However, since the protruding length of the trailing wire 4 is determined by the distance between the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a, the slow-down feed speed of the trailing wire 4, and the like, The appropriate protruding length of the succeeding wire changes with each change. Therefore, each time the welding conditions are changed, cutting to the above-mentioned trailing wire proper protruding length is not only troublesome and increases work man-hours, but also cutting the trailing wire protruding length at an appropriate value. I can't.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
[0012]
  A first invention is a consumable electrode arc welding method in which two wires are fed and welded in one torch.
The coordinate of the leading wire tip 3a at the time of arc start is defined as coordinate A,
The coordinate of the trailing wire tip 4a in the preceding wire coordinate system is defined as a coordinate B,
The coordinates of the trailing wire tip 4a at the time of starting the leading wire arc in the preceding wire coordinate system are set as coordinates C,
The standard protruding length of the leading wire 3 or the trailing wire 4 is L1,
The distance between the wire tips of the standard protruding length is L2,
L3 is the leading wire protrusion length at the time of arc start,
The trailing wire protrusion length after anti-stick treatment is L5,
The protruding length of the trailing wire 4 at the time of starting the preceding wire arc is L6,
The distance between the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a at the time of arc start of the leading wire 3 is L7,
Let welding speed be Ws,
The trailing wire slow-down feeding speed is Wf,
The leading tip angle is α,
The trailing tip angle is β,
The advance angle of the torch is γ,
θ = α + γ,
If φ = α + β + γ,
The coordinate A (XA, YA) becomes the coordinate A (XA, YA) = [(L1-L3) sinγ, (L1-L3) cosγ],
The coordinate B (XB, YB) becomes the coordinate B (XB, YB) = (L2 cos θ, −L2 sin θ),
The linear equation in the protruding length direction of the trailing wire 4 is Y = X / tanφ−L2 (sinθ + cosθ / tanφ),
In this linear equation, the point where Y = YA is the coordinate C (XC, YC).
The coordinates C (XC, YC) are coordinates C (XC, YC) = {[(L1-L3) cosγ + L2 (sinθ + cosθ / tanφ)] tanφ, (L1-L3) cosγ},
When the distance between the coordinates B and the coordinates C is L4, L4 = [(XC−XB) ² + (YC-YB) ² ] ^1/2 And
The protruding length L6 of the succeeding wire 4 at the start of the preceding wire arc is L6 = L1-L4 = L1-[(XC-XB) ² + (YC-YB) ² ] ^1/2 And
Since the distance L7 between the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a at the arc start of the leading wire 3 is L7 = XC−XA,
The trailing wire arrival calculation time T1 is calculated by T1 = (L7 / Ws) − [(L6−L5) ÷ Wf],
At the end of the trailing wire arrival calculation time T1 after the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a, the feeding of the trailing wire 4 is started andThis is a consumable electrode arc welding method in which an arc 6 is generated at the trailing wire tip 4a.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 is a diagram that best represents the features of the invention according to the present application. Since it is the same as FIG. 8 described later, the description will be described later in FIG.The
[0024]
【Example】
  Here, the meanings of terms used in the specification will be described.
(1) The trailing wire arrival calculation time T1 isIn Example 1,The arrival time from when the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a until the trailing wire tip 4a reaches the arc generation position of the leading wire tip 3a.That is, in Example 2, it is the time from when the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a until the feeding of the trailing wire 4 is started.
(2) An arc 5 is generated at the leading wire tip 3a. (1) First, a welding voltage is applied to the leading wire tip 3a, and then the leading wire feeder 25 shown in FIG. When the wire 3 starts to be fed and the preceding wire 3 is short-circuited to the work piece 8 and the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a, or (2) the preceding wire feeding device 25 is moved to the preceding wire 3 first. After the preceding wire 3 comes into contact with the workpiece 8 after starting the feeding, the welding voltage may be applied to the leading wire tip 3a to generate the arc 5 at the leading wire tip 3a. Here, the arc generation position of the leading wire tip 3 a is an arc generation position on the workpiece 8. The case where the arc 6 is generated at the trailing wire tip 4a is the same as the case where the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a.
(3) The wire feeding speed of the preceding wire or the succeeding wire may be fed from the beginning at a normal wire feeding speed, or initially at a slow-down feeding speed and usually after an arc is generated. You may switch to the wire feed speed.
(4) With regard to the welding speed, one or both of the welding torch and the workpiece to be welded may be moved at a normal welding speed after the arc of the preceding wire is generated, or initially, the welding torch and the workpiece to be welded at a low speed. One or both of the objects may be moved to switch to a normal welding speed after arcing of the trailing wire.
(5) Energizing the preceding wire or the succeeding wire has the same meaning as generating an arc in the preceding wire or the succeeding wire described above.
(6) “Predetermined” means setting in a circuit before starting welding or outputting or calculating after welding starts, teaching and storing in a program, inputting from another circuit, and the like.
(7) The tip angle is an angle with respect to a vertical line in the wire feeding direction at the tip end in the wire feeding direction. For example, FIG. 6 is a diagram in which the leading wire 3 and the trailing wire 4 are respectively fed from the leading tip 1 and the trailing tip 2 having an angle at the tip into the nozzle 10. In the drawing, the tip angles of the leading tip 1 and the trailing tip 2 indicate a leading tip angle α and a trailing tip angle β, which are angles with respect to a vertical line in the wire feeding direction at the tip of each tip, respectively.
[0025]
First, with reference to FIGS. 7 to 9 showing the first embodiment, an embodiment in which the leading wire 3 and the trailing wire 4 are fed in the vertical direction will be described. Next, with reference to FIG. 10 to FIG. 12 showing the second embodiment, an embodiment in which the control method by the robot control device 27 is performed by providing an angle to the leading chip 1 and the trailing chip 2 will be described.
[Example 1]
FIG. 7 shows the positions of the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a immediately after the start of the welding arc in the welding method of Example 1 when the leading wire 3 and the trailing wire 4 of the present invention are fed in the vertical direction. FIG.
FIG. 7A shows a state before the consumable electrode arc welding is started, and the leading wire 3 and the trailing wire 4 protrude from the nozzle 10 in the vertical direction. When the start-up switches of the preceding wire welding power source device 23 and the following wire welding power source device 24 shown in FIG. 3 are turned on, only the preceding wire 3 is fed at the slow-down feeding speed. Thereafter, as shown in FIG. 7 (B), the preceding wire 3 is short-circuited to the workpiece 8 and an arc 5 is generated from the leading wire tip 3a as shown in FIG. 7 (C). Reference numeral 12 denotes a weld metal which is welded from the preceding wire 3 to the workpiece 8.
[0026]
When the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a as shown in FIG. 7C, the robot controller 27 shown in FIG. 3 determines that the arc 5 has occurred, and controls the manipulator 21 to control the leading tip 1 and The trailing tip 2 is moved in the welding direction. When the moving speed of the leading tip 1 and the trailing tip 2, that is, the welding speed is Ws and the distance between the leading wire 3 and the trailing wire 4 is D1, the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a. At the end of the trailing wire arrival time (T1 = D1 / Ws), the robot controller 27 outputs a signal for starting the wire feeding of the trailing wire 4 to the welding power supply device 24 for the trailing wire.
[0027]
FIG. 8 is a diagram illustrating positions of the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a after the start of the welding arc following FIG. 7 in the welding method of the first embodiment. Next, FIGS. 8A to 8C following FIG. 7C will be described. In FIG. 7, the distance between the trailing wire tip 4a and the workpiece 8 is short. Therefore, as shown in FIG. 8A, when the trailing wire 4 reaches the position 12a at the end of the weld metal 12 welded by the leading wire 3, the trailing wire 4 is fed at a slow-down feeding speed. Is done. Then, as shown in FIG. 8 (B), when the trailing wire tip 4a enters the plasma generated by the short circuit or the arc of the preceding wire 3 with the welding metal 12 welded by the preceding wire 3, FIG. 8 (C). As shown, the arc 6 is generated from the trailing wire tip 4a. Therefore, as shown in FIG. 8C, the start portion of the weld bead by the preceding wire 3 and the start portion of the weld bead by the trailing wire 4 coincide.
[0028]
FIG. 9 is a diagram illustrating a welding result of a welding start portion performed by the method of FIGS. 7 and 8. As shown in the figure, a beautiful weld bead 9 having a uniform weld bead width is formed from the start of the weld bead.
[0029]
[Example 2]
Next, in the welding method of the second embodiment in which the leading tip 1 and the trailing tip 2 of the present invention are arranged at the nozzle 10 at an angle, the robot by the robot control device 27 when applied to the arc welding robot shown in FIG. A control method and a robot will be described. FIG. 10 is a block diagram of the robot controller 27 when the welding method of the present invention is applied to the arc welding robot shown in FIG. FIG. 11 shows a case where the central axis of the nozzle is the Y axis and the welding line WL is the X axis in the welding method of the second embodiment in which the leading tip 1 and the trailing tip 2 of the present invention are arranged at the nozzle 10 with an angle. It is a figure which shows the positional relationship of the front wire front-end | tip 3a and the succeeding wire front-end | tip 4a. FIG. 12 is a diagram showing the positional relationship between the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a with the advance angle γ with respect to the Y axis in the diagram showing the positional relationship of FIG. It is a figure for demonstrating the method of calculating arrival calculation time T1. In the second embodiment, instead of the inter-wire distance D1 between the preceding wire and the following wire in the first embodiment, a wire tip distance L2 having a standard protruding length is used.
[0030]
In FIG. 10, the work program file output circuit 29 includes predetermined (1) welding current value, (2) welding speed Ws, and (3) arc start position and arc in each welding section of the work piece 8. The leading tip advance angle γ after the start and (4) the trailing wire slow-down feeding speed Wf are stored. The work program file output circuit 29 may store a combination of a welding current value and a welding voltage value corresponding to each welding section instead of the welding current value.
[0031]
  The trailing wire protruding length output circuit 30 includes an “anti-stick” that is an average value of the wire protruding lengths of the trailing wire 4 after performing the anti-stick process (at the end of the previous welding) shown in FIG. The trailing wire protruding length “L5 after processing” is stored. Here, the reason for performing the anti-stick treatment is as follows. Even after the stop signal is input to the wire feeding device, the motor feeds the wire by the inertial force. Therefore, when the wire rushes into the molten pool and the molten pool cools, the tip of the wire adheres (sticks) to the weld metal. In order to prevent this stick, the wire is fed by applying a current smaller than the welding current value after inputting a stop signal to the wire feeder.MeltThis is a process for preventing the wire from plunging into the molten pool. Therefore, the average value of the wire protruding length of the trailing wire 4 after the anti-stick treatment at the end of the previous welding is stored as the above-described “following wire protruding length after the anti-stick processing” L5.
[0032]
The electrode parameter output circuit 31 includes a predetermined lead (1) leading tip angle α, (2) trailing tip angle β, (3) leading wire 3 or leading tip of leading tip 1 or trailing tip 2 shown in FIG. “Standard protrusion length of the preceding wire 3 or the trailing wire 4, which is the length to the tip position (tool center position) of the leading wire 3 or the trailing wire 4 when the trailing wire 4 is projected by a predetermined length. L1 (for example, 20 [mm]) and {circle around (4)} “standard protrusion” which is a distance between the preceding wire and the succeeding wire when the protruding length of the preceding wire 3 or the succeeding wire 4 is the standard protruding length L1. The length-to-wire tip distance “L2” is stored.
[0033]
The welding torch movement path calculation circuit 32 receives the output signal of the work program file output circuit 29, and the manipulator 21 for moving the leading tip 1 and the trailing tip 2 to the arc start position and the target position after the arc start. Each joint angle is calculated and a calculated value of each joint angle is output to a servo control circuit 33 described later, and a welding speed Ws is output to a subsequent wire arrival time calculation circuit 34 described later.And the arc start position of each section, the leading tip advance angle γ after the arc start, the trailing wire slow-down feed speed Wf,Is output.
[0034]
The trailing wire arrival time calculation circuit 34 determines whether the trailing wire is generated after the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a.Until the start of feeding 4Time,(1)“The trailing wire protruding length after anti-stick processing” L5 output from the trailing wire protruding length output circuit 30;, (2)The electrode parameters output from the electrode parameter output circuit 31 and, (3)The welding speed Ws output from the welding torch moving path calculation circuit 32., The arc start position of each section, the leading tip advance angle γ after the arc start, the trailing wire slow-down feed speed Wf,The subsequent wire arrival calculation time signal S3 corresponding to the subsequent wire arrival calculation time T1 is output to the subsequent wire arrival time measurement circuit 37 described later.
[0035]
The preceding wire welding condition output circuit 35 has a preceding wire arc start position signal S1 for instructing the leading wire 3 to energize the welding wire from a servo control circuit 33 described later when the preceding tip 1 reaches a predetermined arc start position. When input, a signal for temporarily stopping the operation of the manipulator 21 to temporarily stop the movement of the leading tip 1 and instructing the energization of the welding current of the welding current value of the leading wire 3 output from the work program file output circuit 29. Is output. Further, the welding condition output circuit 35 for the preceding wire cancels the operation of the manipulator that cancels the operation of the manipulator 21 that is temporarily stopped when the arc 5 is generated in the preceding wire 3 and the preceding wire arc start completion signal S5 is input. Command signal S4 is output.
[0036]
The preceding wire welding power source device (1) energizes the preceding wire 3 with a welding current when a signal for commanding energization of the welding current of the preceding wire 3 is inputted from the welding condition output circuit 35 for the preceding wire. Furthermore, {circle over (2)} when the arc 5 is generated in the preceding wire 3, the preceding wire arc start completion signal S <b> 5 is output to the preceding wire welding condition output circuit 35 and the following wire arrival time measuring circuit 37 described later.
[0037]
The trailing wire arrival time measurement circuit 37 starts measuring the trailing wire arrival measurement time T from the time when the preceding wire arc start completion signal S5 is input, and then corresponds to the trailing wire arrival calculation time signal S3. When the row wire arrival calculation time T1 is reached, the subsequent wire arc start start signal S2 is output to the subsequent wire welding condition output circuit 36 described later.
[0038]
The succeeding wire welding condition output circuit 36 instructs the energization of the welding current of the succeeding wire welding current value output from the work program file output circuit 29 when the succeeding wire arc start start signal S2 is input. To do.
[0039]
The servo control circuit 33 inputs the calculated values of the joint angles of the manipulator 21 for moving the leading tip 1 and the trailing tip 2 from the welding torch moving path calculating circuit 32 and controls the manipulator 21 to control the leading tip 1. Is moved to the arc start position (above) “preceding wire arc start position signal” S1 is output to the welding condition output circuit 35 for the preceding wire. Further, the servo control circuit 33 releases the operation of the manipulator 21 that has been temporarily stopped when the operation release command signal S4 of the manipulator is input.
[0040]
The welding power supply device 24 for the trailing wire energizes the trailing wire when a signal instructing energization of the welding current of the trailing wire is input from the welding condition output circuit 36 for the trailing wire.
[0041]
Next, the operation of the robot controller 27 shown in FIG. 10 will be described using the flowcharts shown in FIGS. 13 to 16 are flowcharts showing the operation of the robot control device 27 shown in FIG.
In step ST1 “work program file output step”, the work program file output circuit 29 determines a predetermined welding current value or a combination of a welding current value and a welding voltage value in each welding section of the work piece 8 and 2) Welding speed Ws, (3) The arc start position of each section, the leading tip advance angle γ shown in FIG. 12 after the arc start, and (4) the trailing wire slow-down feed speed Wf are output. The welding current value for the preceding wire and the following wire in the welding section designated by the work program file output circuit 29 or a combination of the welding current value and the welding voltage value is read out, and the welding condition output circuit 35 for the preceding wire and the following wire are read out. Each is output to the welding condition output circuit 36 for wire.
[0042]
In step ST2 “electrode parameter output step”, the electrode parameter output circuit 31 sets (1) the leading tip angle α and (2) the trailing tip angle β and (3) the standard protrusion of the leading wire 3 or the trailing wire 4 which are set in advance. The electrode parameters including the length L1 and (4) “distance between the wire tips of the standard protruding length” L2 of the preceding wire 3 and the succeeding wire 4 are output to the succeeding wire arrival time calculating circuit 34 described later.
[0043]
In step ST3 “following wire protrusion length output step”, the succeeding wire protrusion length output circuit 30 sets a predetermined “following wire protrusion length after anti-stick processing” L5 as a following wire arrival time. Output to the calculation circuit 34.
[0044]
In step ST4 “welding torch moving path calculating step”, the welding torch moving path calculating circuit 32 outputs the work program file output circuit 29.(1)The arc start position of each section and the leading tip advance angle γ after the arc start, (2)Welding speed WsAnd (3) the trailing wire slow-down feeding speed WfTo calculate the joint angles of the manipulator 21 for moving the leading tip 1 and the trailing tip 2 to the arc start position and the target position after the arc start, and the calculated values of the joint angles will be described later. Output to the servo control circuit 33 and the above(1)Welding speed Ws(2) the arc start position of each section and the leading tip advance angle γ after the arc start; and (3) the trailing wire slow-down feed speed Wf.Is output to the subsequent wire arrival time calculation circuit 34 described later.
[0045]
In step ST5 “following wire arrival time calculation step”, the following wire arrival time calculation circuit 34(1)The leading tip angle α, the trailing tip angle β, and the standard protrusion length L1 output from the electrode parameter output circuit 31,“Standard protrusion length distance between wire tips” L2, (2)The “following wire protruding length after anti-stick processing” L5 output from the trailing wire protruding length output circuit 30;, (3)Welding speed Ws output by welding torch moving path calculation circuit 32, The arc start position of each section, the leading tip advance angle γ after the arc start, the trailing wire slow-down feed speed Wf,And the trailing wire after the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a.Start feeding 4The arrival time until completion is calculated and set as the subsequent wire arrival calculation time T1.
  In step ST6 “subsequent wire arrival calculation time signal output step”, the subsequent wire arrival time calculation circuit 34 generates a subsequent wire arrival calculation time signal S3 corresponding to the subsequent wire arrival calculation time T1. Output to the wire arrival time measuring circuit 37.
[0046]
Step ST7 “manipulator temporary stop step” is a step added when the manipulator 21 is temporarily stopped at the arc start position. When the preceding chip 1 reaches the arc start position, the servo control circuit 33 sets the manipulator 21. Is temporarily stopped and the preceding wire arc start position signal S1 is output to the welding condition output circuit 35 for the preceding wire, which will be described later. For example, when the preceding chip 1 taught in the program reaches the arc start position, the servo control circuit 33 temporarily stops the operation of the manipulator 21 according to the program.
[0047]
In step ST8 “preceding wire arc start position output step”, when the leading tip 1 and the trailing tip 2 move to the arc starting position and reach the calculated value of the joint angle at the arc starting position described in step ST4, the servo is The control circuit 33 outputs the preceding wire arc start position signal S1 to the preceding wire welding condition output circuit 35. The preceding wire arc start position signal S1 is a signal that combines the manipulator temporary stop step signal and the arc start start signal after the temporary stop when the manipulator 21 is temporarily stopped, and when the manipulator 21 is not temporarily stopped. This is an arc start start signal.
[0048]
In step ST9 “preceding wire energization start step”, when the preceding wire arc start position signal S1 is input to the preceding wire welding condition output circuit 35, the preceding wire welding condition output circuit 35 supplies the preceding wire 3 to the preceding wire. The welding current value or a combination of the welding current value and the welding voltage value is output to the preceding wire welding power supply device 23 to energize the preceding wire 3.
In step ST10 “preceding wire arc start completion signal output step”, when the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a, the preceding wire welding power source device 23 uses the preceding wire arc start completion signal S5, which will be described later, as a welding condition for the preceding wire. The data is output to the output circuit 35 and a subsequent wire arrival time measuring circuit 37 described later.
When the preceding wire arc start completion signal S5 is input in step ST11 “manipulator temporary stop operation cancel command step”, the preceding wire welding condition output circuit 35 sends the “manipulator operation cancel command signal” to the servo control circuit 33. S4 is output and the operation of the manipulator 21 that has been temporarily stopped in step ST8 is released.
[0049]
In step ST12 “following wire arrival time measurement step”, the following wire arrival time measurement circuit 37 starts measuring the following wire arrival measurement time T from when the preceding wire arc start completion signal S5 is input. When the trailing wire arrival calculation time T1 corresponding to the trailing wire arrival calculation time signal S3 is reached, the trailing wire arc start start signal S2 is output to the welding condition output circuit 36 for the trailing wire described later.
In step ST13 “following wire energization start step”, when the succeeding wire arc start start signal S2 is input to the succeeding wire welding condition output circuit 36, the succeeding wire welding condition output circuit 36 At the end of the measurement of the wire arrival calculation time T1, the welding current value to be supplied to the succeeding wire 4 or a combination of the welding current value and the welding voltage value is output to the succeeding wire welding power source 24 to be sent to the succeeding wire 4. Energize.
[0050]
Next, with reference to FIG. 12, a method in which the trailing wire arrival time calculation circuit 34 in step 5 described above calculates the trailing wire arrival time will be described. For ease of explanation, the welding line WL is shown as a straight line, and the distance between the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a at the time of arc start of the leading wire 3 is “the distance between the wire tips at the time of leading wire arc start”. L7, welding speed Ws, the length of the trailing wire 4 when the preceding wire arc starts, “the length of the trailing wire when the preceding wire arc starts” L6, “the length of the trailing wire after the anti-stick treatment” Next, a method of obtaining the trailing wire arrival time from L5 and the trailing wire slow-down feed speed Wf will be described.
In the figure, the tool center position, which is the tip position of the preceding wire 3 that protrudes a predetermined length from the tip of the leading tip 1, is the origin O (0, 0), and the origin O (0, 0). The direction perpendicular to the workpiece 8 in the plane including the leading tip 1 and the trailing tip 2 is defined as the Y axis, and the welding direction passing through the origin O (0, 0) and perpendicular to the Y axis is opposite to the welding direction. A preceding wire coordinate system XY with the X axis is provided.
[0051]
When calculating the trailing wire arrival calculation time T1, the time required for acceleration at the start of movement can be neglected to be sufficiently smaller than the trailing wire arrival calculation time T1, so that the manipulator 21 can move the leading chip 1 and the trailing wire. The welding speed Ws for moving the tip of the tip 2 along the welding line WL is considered constant.
Further, the attitude of the manipulator 21 changes, the bending angle of the conduit connected to the succeeding chip 2 changes, the wire length in the conduit changes, and the succeeding wire 4 starts when the preceding wire arc starts. Since the protruding length “the trailing wire protruding length at the start of the preceding wire arc” L6 varies, the time required for the wire tip of the succeeding tip 2 to reach the molten pool of the preceding tip 1 varies. By using an AC servo feeder or the like having excellent transient characteristics as a device, it can be improved to a negligible level. Therefore, although the time required for acceleration of the manipulator 21 and the wire feed fluctuation are not taken into consideration here, when considering a slight error factor or making a fine adjustment of timing, other welding is performed. Similarly to the conditions, the work program file output circuit 29 may store a predetermined succeeding wire arrival fine adjustment time Td in each welding section of the work 8 to be welded.
The trailing wire arrival calculation time T1 is
T1 = (L7 / Ws) − [(L6−L5) ÷ Wf] + Td (1)
It becomes.
here,
L7: “Distance between the wire tips at the start of the preceding wire arc” which is the distance between the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a at the time of arc start of the preceding wire 3
Ws: Welding speed
L6: “the length of the trailing wire protruding when the preceding wire arc starts” which is the protruding length of the trailing wire 4 when the leading wire arc starts
L5: trailing wire protrusion length after anti-stick treatment
Wf: trailing wire slowdown feed speed
Td: trailing wire arrival fine adjustment time
It is.
[0052]
As shown in FIG. 10, the welding speed Ws, the trailing wire protrusion length L5 and the trailing wire slow-down feed speed Wf after the anti-stick processing in the above-described equation (1) are as follows. The row wire protruding length output circuit 30 is set and stored. Therefore, the subsequent wire arrival calculation time T1 is calculated by calculating “the length of the trailing wire protruding at the time of leading wire arc start” L6 and “the distance between the wire tips at the time of starting the leading wire arc” L7 as follows. be able to.
[0053]
In order to calculate “the length of the trailing wire protruding at the start of the preceding wire arc” L6 and “the distance between the wire tips at the start of the preceding wire arc” L7, in FIG. 12, the following coordinates A (XA, YA), B (XB, YB), C (XC, YC) are provided.
Coordinate A: Coordinate of leading wire tip 3a at arc start
Coordinate B: Coordinate of the trailing wire tip 4a in the preceding wire coordinate system
Coordinate C: Coordinate of the trailing wire tip 4a when the preceding wire arc starts in the preceding wire coordinate system
Coordinate A (XA, YA) is
Coordinate A (XA, YA) = [(L1-L3) sinγ, (L1-L3) cosγ]
It becomes.
here,
L1: Standard protruding length of the leading wire 3 or the trailing wire 4
L3: Lead wire protruding length at arc start
γ: Advance angle of torch
Coordinate B (XB, YB) is
Coordinate B (XB, YB) = [L2cos (α + γ), −L2sin (α + γ)]
It becomes.
here,
L2: Distance between wire tips of standard protruding length
α: Leading tip angle
γ: Advance angle of torch
[0054]
  Next, coordinates C (XC, YC) are calculated. The linear equation in the protruding length direction of the trailing wire 4 is
Y =X / tanφ-L2 (sinθ +cosθ / tanφ(2)
It becomes.
here,
L2: Distance between wire tips of standard protruding length
θ = α + γ
φ = α + β + γ
α: Leading tip angle
β: trailing tip angle
γ: Advance angle of torch
[0055]
  In the above-described equation (2), the point where Y = YA is the coordinate C (XC, YC). Therefore, the coordinates C (XC, YC) are
Coordinate C (XC, YC) = {[(L1-L3) cosγ + L2 (sinθ +cosθ / tanφ)] Tanφ, (L1-L3) cosγ}
It becomes.
[0056]
Next, in FIG. 12, L4 which is the distance between coordinates B and C is
L4 = [(XC-XB)²+ (YC-YB)²]^1/2
It becomes.
Next, since “the trailing wire protruding length L6 at the time of starting the preceding wire arc” is L6 = L1−L4,
L6 = L1-[(XC-XB)²+ (YC-YB)²]^1/2  ... (3)
It becomes.
[0057]
Next, “the distance between the wire tips at the start of the preceding wire arc” L7 is calculated. Since the “distance between the wire tips at the start of the preceding wire arc” L7 is the difference between the X coordinates of the coordinates A and C,
L7 = XC-XA (4)
It becomes.
Therefore, the “following wire protrusion length at the start of the preceding wire arc” L6 and the “distance between the wire tips at the start of the preceding wire arc” L7 calculated in the equations (3) and (4), respectively, are expressed by the equation (1) By substituting for, the subsequent wire arrival calculation time T1 can be calculated.
[0058]
Thus, after the arc 5 is generated at the leading wire tip 3a, the trailing wire feeding device 26 opens the feeding of the trailing wire 4.BeginUntil the following wire arrival calculation time T1 elapses, the arc start position of the preceding wire 3 coincides with the arc start position of the following wire 4.
  As a result, since the weld metal formed by the arc of the preceding wire from the arc start position is integrated with the weld metal formed by the arc of the succeeding wire, the weld bead 9 having a strong weld joint strength can be formed, Also, a beautiful weld bead appearance can be formed.
[0059]
The above-described consumable electrode arc welding method of the present invention has been described for the case where two wires are used. However, the present invention is not limited to two wires in one torch, but three or more wires are used. In the case of using the welded joint as well, a welding wire is sufficiently formed even at the arc start position by causing the subsequent wire arrival calculation time T1 to elapse and performing arc generation (arc start) of each wire. High strength and beautiful weld bead appearance can be formed.
[0060]
【The invention's effect】
The consumable electrode arc welding method of the present invention uses two wires in one torch to provide a time difference between the arc start of the preceding wire 3 and the arc start of the following wire 4, and Since the start position and the arc start position of the trailing wire 4 are made to coincide with each other, a sufficient weld metal can be formed at the arc start position, so that a weld bead 9 having a high weld joint strength can be formed. A beautiful weld bead appearance can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram that best represents the features of the invention according to the present application;
FIG. 2 is a diagram for explaining a consumable electrode arc welding method of a two-electrode one-torch method.
FIG. 3 is a diagram showing a general configuration of a two-electrode, one-torch arc welding robot.
FIG. 4 is a diagram for explaining an arc start method of consumable electrode arc welding of a conventional two-electrode one-torch method.
FIG. 5 is a diagram for explaining an arc start method of consumable electrode arc welding of the conventional two-electrode one-torch method following FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram for feeding a leading wire 3 and a trailing wire 4 from a leading tip 1 and a trailing tip 2 having an angle at the tip into the nozzle 10, respectively.
7 shows the positions of the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a immediately after the start of the welding arc in the welding method according to the first embodiment when the leading wire 3 and the trailing wire 4 of the present invention are fed in the vertical direction. FIG. FIG.
8 is a diagram showing the positions of the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a after the start of the welding arc following FIG. 7 in the welding method of Example 1. FIG.
FIG. 9 is a view showing a welding result of a welding start portion performed by the method of FIG.
10 is a block diagram of a robot control device 27 when the welding method of the present invention is applied to the arc welding robot shown in FIG. 3;
FIG. 11 shows a case where the center axis of the nozzle is the Y axis and the weld line WL is the X axis in the welding method according to the second embodiment in which the leading tip 1 and the trailing tip 2 of the present invention are arranged at the nozzle 10 at an angle. It is a figure which shows the positional relationship of the front wire front-end | tip 3a and the succeeding wire front-end | tip 4a.
12 is a diagram showing the positional relationship between the leading wire tip 3a and the trailing wire tip 4a of the leading tip 1 with the advance angle γ with respect to the Y axis in the diagram showing the positional relationship of FIG. It is a figure for demonstrating the method of calculating subsequent wire arrival calculation time T1.
13 is a flowchart showing the operation of the robot control device 27 shown in FIG.
14 is a flowchart showing the operation of the robot control device 27 shown in FIG. 10 following FIG. 13;
15 is a flowchart showing the operation of the robot control device 27 shown in FIG. 10 following FIG. 14;
16 is a flowchart showing the operation of the robot control device 27 shown in FIG. 10 following FIG. 15;
[Explanation of symbols]
1 Leading chip
2 trailing chip
3 Lead wire
3a Lead wire tip
4 trailing wire
4a Trailing wire tip
5, 6 arc
7 molten pool
8 Workpiece
9 Weld beads
9a Bead start part
10 nozzles
11 Shield gas
12, 13 Weld metal
12a Position of end of weld metal 12
14 Torch
21 Manipulator
23 Welding power supply for leading wire
24 Welding power supply device for trailing wire
25 Lead wire feeder
26 Trailing wire feeder
27 Robot controller
29 Work program file output circuit
30 Rear wire protruding length output circuit
31 Electrode parameter output circuit
32 Welding torch movement path calculation circuit
33 Servo control circuit
34 Reaching wire arrival time calculation circuit
35 Welding condition output circuit for leading wire
36 Welding condition output circuit for trailing wire
37 Reaching wire arrival time measurement circuit
D1 Inter-wire distance between the preceding wire 3 and the succeeding wire 4 (Example 1)
L1 Standard protruding length of leading wire 3 or trailing wire 4
L2 Standard overhanging distance between wire tips (Example 2)
L3 Lead wire protruding length at arc start
L4 Distance between coordinates B and C
L5 Length of trailing wire protrusion after anti-stick treatment
L6 Length of trailing wire protruding when leading wire arc starts
L7 Distance between wire tips when leading wire arc starts
S1 Lead wire arc start position signal
S2 Trailing wire arc start start signal
S3 Subsequent wire arrival calculation time signal
S4 Manipulator operation release command signal
S5 Lead wire arc start completion signal
T1 trailing wire arrival calculation time
T trailing wire arrival measurement time (0 to T1)
Td trailing wire arrival fine adjustment time
WL welding line
Wf trailing wire slowdown feed speed
Ws Welding speed
α Leading tip angle
β trailing tip angle
γ Advance angle

Claims

１トーチ内で２本のワイヤを送給して溶接する消耗電極アーク溶接方法において、
アークスタート時の先行ワイヤ先端の座標を座標Ａとし、
先行ワイヤ座標系における後行ワイヤ先端の座標を座標Ｂとし、
前記先行ワイヤ座標系における先行ワイヤアークスタート時の前記後行ワイヤ先端の座標を座標Ｃとし、
先行ワイヤ又は後行ワイヤの標準突出し長さをＬ１とし、
標準突出し長さのワイヤ先端間距離をＬ２とし、
アークスタート時の先行ワイヤ突出し長さをＬ３とし、
アンチスチック処理後の後行ワイヤ突出し長さをＬ５とし、
前記先行ワイヤアークスタート時の前記後行ワイヤの突出し長さをＬ６とし、
前記先行ワイヤのアークスタート時の前記先行ワイヤ先端と前記後行ワイヤ先端との距離をＬ７とし、
溶接速度をＷｓとし、
後行ワイヤスローダウン送給速度をＷｆとし、
先行チップ角度をαとし、
後行チップ角度をβとし、
トーチの前進角をγとし、
θ＝α＋γとし、
φ＝α＋β＋γとすると、
前記座標Ａ（ＸＡ、ＹＡ）は、座標Ａ（ＸＡ、ＹＡ）＝［（Ｌ１−Ｌ３）sinγ、（Ｌ１−Ｌ３）cosγ］となり、
前記座標Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）は、座標Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）＝（Ｌ２cosθ、−Ｌ２sinθ）となり、
前記後行ワイヤ４の突出し長さ方向の直線方程式がＹ＝Ｘ／tanφ−Ｌ２（sinθ＋cosθ／tanφ）であり、
この直線方程式において、Ｙ＝ＹＡとなる点が前記座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）であることから、
前記座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）は、座標Ｃ（ＸＣ、ＹＣ）＝｛［（Ｌ１−Ｌ３）cosγ＋Ｌ２（sinθ＋cosθ／tanφ）］tanφ、（Ｌ１−Ｌ３）cosγ｝となり、
前記座標Ｂと前記座標Ｃとの距離をＬ４とすると、Ｌ４＝［（ＸＣ−ＸＢ） ^２＋（ＹＣ−ＹＢ） ^２］ ^１／２となり、
前記先行ワイヤアークスタート時の前記後行ワイヤの突出し長さＬ６は、Ｌ６＝Ｌ１−Ｌ４＝Ｌ１−［（ＸＣ−ＸＢ） ^２＋（ＹＣ−ＹＢ） ^２］ ^１／２となり、
前記先行ワイヤのアークスタート時の前記先行ワイヤ先端と前記後行ワイヤ先端との距離Ｌ７は、Ｌ７＝ＸＣ−ＸＡとなることから、
後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１は、Ｔ１＝（Ｌ７／Ｗｓ）−［（Ｌ６−Ｌ５）÷Ｗｆ］で算出され、
前記先行ワイヤ先端にアークが発生してから前記後行ワイヤ到達算出時間Ｔ１の終了時に、前記後行ワイヤの送給を開始して前記後行ワイヤ先端にアークを発生させる消耗電極アーク溶接方法。 In a consumable electrode arc welding method in which two wires are fed and welded in one torch,
The coordinate of the leading wire tip at the time of arc start is set as coordinate A,
The coordinate of the trailing wire tip in the preceding wire coordinate system is defined as coordinate B,
The coordinates of the trailing wire tip at the time of starting the preceding wire arc in the preceding wire coordinate system are set as coordinates C,
The standard protruding length of the preceding wire or the following wire is L1,
The distance between the wire tips of the standard protruding length is L2,
L3 is the leading wire protrusion length at the time of arc start,
The trailing wire protrusion length after anti-stick treatment is L5,
The protruding length of the subsequent wire at the start of the preceding wire arc is L6,
The distance between the leading wire tip and the trailing wire tip at the time of arc start of the leading wire is L7,
Let welding speed be Ws,
The trailing wire slow-down feeding speed is Wf,
The leading tip angle is α,
The trailing tip angle is β,
The advance angle of the torch is γ,
θ = α + γ,
If φ = α + β + γ,
The coordinate A (XA, YA) becomes the coordinate A (XA, YA) = [(L1-L3) sinγ, (L1-L3) cosγ],
The coordinate B (XB, YB) becomes the coordinate B (XB, YB) = (L2 cos θ, −L2 sin θ),
The linear equation in the protruding length direction of the trailing wire 4 is Y = X / tanφ−L2 (sinθ + cosθ / tanφ),
In this linear equation, the point where Y = YA is the coordinate C (XC, YC).
The coordinates C (XC, YC) are coordinates C (XC, YC) = {[(L1-L3) cosγ + L2 (sinθ + cosθ / tanφ)] tanφ, (L1-L3) cosγ},
When the distance between the coordinates B and the coordinates C is L4, L4 = [(XC−XB) ² + (YC−YB) ² ] ^1/2 .
Said preceding wire arc start the trailing wire extension length L6 at the, L6 = L1-L4 = L1 - [(XC-XB) 2 + (YC-YB) 2] 1/2 , and the
Since the distance L7 between the leading wire tip and the trailing wire tip at the time of arc start of the leading wire is L7 = XC−XA,
The trailing wire arrival calculation time T1 is calculated by T1 = (L7 / Ws) − [(L6−L5) ÷ Wf],
A consumable electrode arc welding method in which, at the end of the trailing wire arrival calculation time T1 after an arc is generated at the leading end of the preceding wire, feeding of the trailing wire is started to generate an arc at the leading end of the trailing wire.