JPH06190556A - 立向き上進溶接のウィービング方法ならびにそれを行うための溶接ロボットの制御方法 - Google Patents
立向き上進溶接のウィービング方法ならびにそれを行うための溶接ロボットの制御方法Info
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- JPH06190556A JPH06190556A JP24289193A JP24289193A JPH06190556A JP H06190556 A JPH06190556 A JP H06190556A JP 24289193 A JP24289193 A JP 24289193A JP 24289193 A JP24289193 A JP 24289193A JP H06190556 A JPH06190556 A JP H06190556A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスシールドアーク溶接の立向き上進溶接に
おいてアンダーカットおび凸ビード等の溶接欠陥を生じ
ないウィービング法を提供する。 【構成】 母材１、1'の開先面に沿った溶接に際しては
トーチ３と壁面に対してなす角度を大きくするようトー
チ３の首振りを行う。ビード止端部では止端部を一旦通
過してからアーク移動を一時停止する。開先の開口部中
央部分では溶接を行わない。
おいてアンダーカットおび凸ビード等の溶接欠陥を生じ
ないウィービング法を提供する。 【構成】 母材１、1'の開先面に沿った溶接に際しては
トーチ３と壁面に対してなす角度を大きくするようトー
チ３の首振りを行う。ビード止端部では止端部を一旦通
過してからアーク移動を一時停止する。開先の開口部中
央部分では溶接を行わない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼構造物における各種
の立向き上進溶接をＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶
接、炭酸ガス溶接等のガスシールドアーク溶接法により
溶接ロボット等の自動溶接装置を用いて行う自動溶接方
法、特にウィービング方法に関し、またそれを行うため
の溶接ロボットの制御方法に関する。
の立向き上進溶接をＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶
接、炭酸ガス溶接等のガスシールドアーク溶接法により
溶接ロボット等の自動溶接装置を用いて行う自動溶接方
法、特にウィービング方法に関し、またそれを行うため
の溶接ロボットの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図12に示すような各種の（ａ）Ｔ字型継
手のすみ肉溶接、（ｂ）突き合わせＶ型開先溶接、
（ｃ）突き合わせレ型開先多層盛り溶接などの溶接継手
は、近年主として溶接ロボット等の自動溶接装置を用い
て立向き上進溶接による自動溶接法により施工される。
図12において１、1'は母材、２は裏当て金、５は溶着金
属、51はその第１パス、52は第２パスである。
手のすみ肉溶接、（ｂ）突き合わせＶ型開先溶接、
（ｃ）突き合わせレ型開先多層盛り溶接などの溶接継手
は、近年主として溶接ロボット等の自動溶接装置を用い
て立向き上進溶接による自動溶接法により施工される。
図12において１、1'は母材、２は裏当て金、５は溶着金
属、51はその第１パス、52は第２パスである。
【０００３】ロボットを用いる立向き上進溶接のウィー
ビングパターンとしては、例えば特開昭62−175809号公
報に見られるような三角形ウィービング、また、「溶接
ハンドブック」（昭和５２年山海堂出版）に見られるよ
うな逆Ｕ字型のウィービング（オッシレート）などが知
られている。加えて、これらのウィービング両端で、短
時間アークの移動を停止させる方法や、この停止点で電
圧あるいは電流を高くする、いわゆるパルス印加を併用
する方法もある。
ビングパターンとしては、例えば特開昭62−175809号公
報に見られるような三角形ウィービング、また、「溶接
ハンドブック」（昭和５２年山海堂出版）に見られるよ
うな逆Ｕ字型のウィービング（オッシレート）などが知
られている。加えて、これらのウィービング両端で、短
時間アークの移動を停止させる方法や、この停止点で電
圧あるいは電流を高くする、いわゆるパルス印加を併用
する方法もある。
【０００４】また、使用する溶接ロボットは、上記特開
昭62−175809号公報に見られるように、立向き溶接を主
体とし、制御方法は、溶接開始点と溶接終了点を結ぶ基
本作業線と、１層毎のウィービング形状である基本３角
形とを合成して予め全制御点の座標を求めておき、これ
をロボットにトレースさせる方式が知られている。
昭62−175809号公報に見られるように、立向き溶接を主
体とし、制御方法は、溶接開始点と溶接終了点を結ぶ基
本作業線と、１層毎のウィービング形状である基本３角
形とを合成して予め全制御点の座標を求めておき、これ
をロボットにトレースさせる方式が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶接ロボット、
例えば前記特開昭62−175809号公報に開示されたもので
は、溶接トーチ（以下単にトーチという）は一定の角度
でロボットのアームに固定されている。図13は、突き合
わせ溶接における開先部の断面図で、１、1'は母材、２
は裏当て金、３は溶接トーチ、４は溶融金属、５は溶着
金属である。
例えば前記特開昭62−175809号公報に開示されたもので
は、溶接トーチ（以下単にトーチという）は一定の角度
でロボットのアームに固定されている。図13は、突き合
わせ溶接における開先部の断面図で、１、1'は母材、２
は裏当て金、３は溶接トーチ、４は溶融金属、５は溶着
金属である。
【０００６】この図のように、前記の溶接ロボットを使
用して溶接トーチ３を矢印の方向に移動させ、手前から
奥に向かって溶接して行く場合、アークで溶かされた母
材１の溶融金属４は溶接トーチ３の前進とともにアーク
に押されて前方（ルート部）へ押し出されて溶着金属５
が形成される。したがって、手前のスタート位置である
止端部1aでは、母材と溶接ビートの表面に凹部が残り、
アンダーカットと呼ばれる溶接欠陥を生ずじやすいとい
う問題がある。図13左側の母材1'において開先の奥から
手前に溶接する場合においても溶融金属は奥に向かって
流れるから表面側の止端部1a' にはやはりアンダーカッ
トが発生する。
用して溶接トーチ３を矢印の方向に移動させ、手前から
奥に向かって溶接して行く場合、アークで溶かされた母
材１の溶融金属４は溶接トーチ３の前進とともにアーク
に押されて前方（ルート部）へ押し出されて溶着金属５
が形成される。したがって、手前のスタート位置である
止端部1aでは、母材と溶接ビートの表面に凹部が残り、
アンダーカットと呼ばれる溶接欠陥を生ずじやすいとい
う問題がある。図13左側の母材1'において開先の奥から
手前に溶接する場合においても溶融金属は奥に向かって
流れるから表面側の止端部1a' にはやはりアンダーカッ
トが発生する。
【０００７】従来から行われている前記の逆Ｕ字型のウ
ィービングでもこの問題は同様である。逆Ｕ字型のウィ
ービング両端の止端部で短時間アークの移動を停止させ
るという止端処理を行っても、溶融金属は開放された手
前の方に流出し、母材がえぐられるだけで溶融金属はア
ンダーカット部に供給されないため、溶接欠陥は改善さ
れない。
ィービングでもこの問題は同様である。逆Ｕ字型のウィ
ービング両端の止端部で短時間アークの移動を停止させ
るという止端処理を行っても、溶融金属は開放された手
前の方に流出し、母材がえぐられるだけで溶融金属はア
ンダーカット部に供給されないため、溶接欠陥は改善さ
れない。
【０００８】さらに突き合わせＶ型開先の場合、高能率
化を狙って、三角形ウィービングにより大入熱溶接を行
うと、図14に模式的に示すように、開先開口部の中央部
分から未凝固の溶融金属が流出しようとし、開先両端部
のアンダーカットに加え、開先中央部には凸ビードとい
う新たな欠陥が生じる。このように、従来のいずれの方
法においても大電流によって溶接作業の高能率化を図ろ
うとすると、アンダーカットや凸ビードになどの溶接欠
陥が発生しやすいという問題点があった。
化を狙って、三角形ウィービングにより大入熱溶接を行
うと、図14に模式的に示すように、開先開口部の中央部
分から未凝固の溶融金属が流出しようとし、開先両端部
のアンダーカットに加え、開先中央部には凸ビードとい
う新たな欠陥が生じる。このように、従来のいずれの方
法においても大電流によって溶接作業の高能率化を図ろ
うとすると、アンダーカットや凸ビードになどの溶接欠
陥が発生しやすいという問題点があった。
【０００９】また、各通過点の座標を計算して絶対位置
を指示する従来のロボット制御方法では、演算に長時間
を要し、きわめて能率が悪いという問題点があった。本
発明は、大入熱溶接においても上述のようなアンダーカ
ットや凸ビードの発生を防止する立て向き溶接のウィー
ビング方法、ならびにこれを能率的に実行する溶接ロボ
ットの制御方法を提供することを目的とする。
を指示する従来のロボット制御方法では、演算に長時間
を要し、きわめて能率が悪いという問題点があった。本
発明は、大入熱溶接においても上述のようなアンダーカ
ットや凸ビードの発生を防止する立て向き溶接のウィー
ビング方法、ならびにこれを能率的に実行する溶接ロボ
ットの制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の立向き上進溶接
のウィービング方法は、自動溶接装置を用いるガスシー
ルドアーク溶接における立向き上進溶接のウィービング
方法であって、各層の開先面内でトーチを一周させる
間に、トーチの首振りを行わせること、各層のビード
止端部を通過した開口部側位置で、またはビード止端部
を通過した後該ビード止端部後方あるいはビード止端部
まで戻った開口部側位置で、トーチの移動を一時停止さ
せたまま溶接を継続すること、各層の開先面内を一周
するウィービングサイクルにおいて開口部中央部分では
溶接を行わないか、あるいは入熱を抑制した溶接を行う
こと、などを特徴とする。
のウィービング方法は、自動溶接装置を用いるガスシー
ルドアーク溶接における立向き上進溶接のウィービング
方法であって、各層の開先面内でトーチを一周させる
間に、トーチの首振りを行わせること、各層のビード
止端部を通過した開口部側位置で、またはビード止端部
を通過した後該ビード止端部後方あるいはビード止端部
まで戻った開口部側位置で、トーチの移動を一時停止さ
せたまま溶接を継続すること、各層の開先面内を一周
するウィービングサイクルにおいて開口部中央部分では
溶接を行わないか、あるいは入熱を抑制した溶接を行う
こと、などを特徴とする。
【００１１】また、本発明の立向き上進溶接における溶
接ロボットの制御方法は、開先面内側に沿ってトーチが
開先面内を一周する間にわずかに上昇するウィービング
を繰り返して前記の立向き上進溶接を実行する溶接ロボ
ットにおいて、前記一周分の経路内の折れ曲がり点毎
に、現在点から次の到達点へのＸＹＺ各軸方向のトーチ
の移動量ならびにこの間のトーチの首振りの回転軸毎の
回転量を前記一周分について予め決定しておき、溶接開
始後、必要回数に到達するまで前記決定値による一周分
のトーチの移動ならびに首振りを行うウィービングを繰
り返させること、前記開先面を有する溶接継手の鉛直
方向の全溶接長を前記一周分のトーチ上昇量で除した値
を基準としてウィービングの繰り返し回数を決定するこ
と、などを特徴とする。
接ロボットの制御方法は、開先面内側に沿ってトーチが
開先面内を一周する間にわずかに上昇するウィービング
を繰り返して前記の立向き上進溶接を実行する溶接ロボ
ットにおいて、前記一周分の経路内の折れ曲がり点毎
に、現在点から次の到達点へのＸＹＺ各軸方向のトーチ
の移動量ならびにこの間のトーチの首振りの回転軸毎の
回転量を前記一周分について予め決定しておき、溶接開
始後、必要回数に到達するまで前記決定値による一周分
のトーチの移動ならびに首振りを行うウィービングを繰
り返させること、前記開先面を有する溶接継手の鉛直
方向の全溶接長を前記一周分のトーチ上昇量で除した値
を基準としてウィービングの繰り返し回数を決定するこ
と、などを特徴とする。
【００１２】
【作 用】本発明の自動溶接装置においては、トーチ
が、トーチとトーチの進行方向とで作る平面内で回転自
在となっており、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、溶
接トーチの進行につれて、たとえば図１（ａ）のように
開先奥のルート部では溶接トーチは裏当て金２に直角と
なるように、また、開先両端の止端部では溶接トーチを
開先面に直角となるように姿勢を制御して、溶接トーチ
をスペースの許す範囲内で壁面に対してできるだけ大き
な角度を作るよう回転させる首振りウィービング法とす
ることで開先壁面のアンダーカットの発生を防止する。
が、トーチとトーチの進行方向とで作る平面内で回転自
在となっており、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、溶
接トーチの進行につれて、たとえば図１（ａ）のように
開先奥のルート部では溶接トーチは裏当て金２に直角と
なるように、また、開先両端の止端部では溶接トーチを
開先面に直角となるように姿勢を制御して、溶接トーチ
をスペースの許す範囲内で壁面に対してできるだけ大き
な角度を作るよう回転させる首振りウィービング法とす
ることで開先壁面のアンダーカットの発生を防止する。
【００１３】また、ビード止端部のアンダーカットに対
しては、トーチの首振りを行わせるとともに、図２
（ａ）に示すように、左回りにトーチが移動する場合、
開先面に沿って移動して来て左側のビード止端部（P1）
をわずかに、例えば 2〜5mm 通過した開口部側位置
（P2）、あるいは右側のビード止端部（P3）を一旦通過
してから開口部側を折り返してビード止端部後方の位置
（P4）あるいはビード止端部（P3）で溶接トーチの移動
を一時停止させたまま溶接を継続し、図２（ｂ）に示す
ようにアンダーカット部に溶融金属を供給する。
しては、トーチの首振りを行わせるとともに、図２
（ａ）に示すように、左回りにトーチが移動する場合、
開先面に沿って移動して来て左側のビード止端部（P1）
をわずかに、例えば 2〜5mm 通過した開口部側位置
（P2）、あるいは右側のビード止端部（P3）を一旦通過
してから開口部側を折り返してビード止端部後方の位置
（P4）あるいはビード止端部（P3）で溶接トーチの移動
を一時停止させたまま溶接を継続し、図２（ｂ）に示す
ようにアンダーカット部に溶融金属を供給する。
【００１４】このような運棒を行うと、ビード止端部に
対して一旦溶接が行われた直後に、ビード止端部からわ
ずかに離れた開口部側位置からトーチは移動せずに溶融
金属のみが供給されるから、アンダーカットが防止され
る。トーチを停止させる位置としては、ビード止端部通
過後そのまま停止する場合は、アークが母材に直接届か
ないように最低 2mm程度離れることが必要であり、ビー
ド止端部通過後再び戻る場合はほぼビード止端部位置で
もよい。逆に、停止位置があまり離れていると効果がな
いので、ビード止端部から 5mm以内とすることが好まし
い。
対して一旦溶接が行われた直後に、ビード止端部からわ
ずかに離れた開口部側位置からトーチは移動せずに溶融
金属のみが供給されるから、アンダーカットが防止され
る。トーチを停止させる位置としては、ビード止端部通
過後そのまま停止する場合は、アークが母材に直接届か
ないように最低 2mm程度離れることが必要であり、ビー
ド止端部通過後再び戻る場合はほぼビード止端部位置で
もよい。逆に、停止位置があまり離れていると効果がな
いので、ビード止端部から 5mm以内とすることが好まし
い。
【００１５】さらに、従来は図３（ａ）のように溶接ト
ーチを開先面内を一周するウィービングサイクルとして
閉じた図形状（この図では台形状）に溶接トーチを移動
させて各層内の溶接を行い、これを上進させて螺旋状に
盛り上げていたのに対して、本発明では凸ビード対策と
して開先の開口部手前中央部では溶接を行わないか、あ
るいは入熱を抑制した溶接を行ってこの部分の冷却を促
進することで、同部位からの溶融金属流出を防止するよ
うにした。
ーチを開先面内を一周するウィービングサイクルとして
閉じた図形状（この図では台形状）に溶接トーチを移動
させて各層内の溶接を行い、これを上進させて螺旋状に
盛り上げていたのに対して、本発明では凸ビード対策と
して開先の開口部手前中央部では溶接を行わないか、あ
るいは入熱を抑制した溶接を行ってこの部分の冷却を促
進することで、同部位からの溶融金属流出を防止するよ
うにした。
【００１６】例えば図３（ｂ）において、 ・P5、P6間の移動の間は電流、電圧あるいは速度を変え
る。 ・P5点からP6点への移動の間はアークを切る。 ・P5、P6を折り返し点として溶接トーチを反転させる。 これらのいずれによってもP5、P6間における入熱は抑制
されるから、３つの方法を適宜組み合わせることによ
り、凸ビードの発生が防止できる。
る。 ・P5点からP6点への移動の間はアークを切る。 ・P5、P6を折り返し点として溶接トーチを反転させる。 これらのいずれによってもP5、P6間における入熱は抑制
されるから、３つの方法を適宜組み合わせることによ
り、凸ビードの発生が防止できる。
【００１７】溶接を行わない、あるいは入熱を抑制する
区間の長さは、板厚、開先形状等によって異なるから一
概に定量的に規定できないが、溶融金属の凝固と、あふ
れ落ちる速度とのバランスにより実験的に定めることが
好ましい。本発明の立向き上進溶接のウィービング方法
は、以上述べた開先壁面での対策、ビード止端部での対
策、および開先開口部での対策の３つの対策を適宜組み
合わせたウィービング方法とすることで、平滑でかつア
ンダーカットのない良好な溶接を実現することができ
る。
区間の長さは、板厚、開先形状等によって異なるから一
概に定量的に規定できないが、溶融金属の凝固と、あふ
れ落ちる速度とのバランスにより実験的に定めることが
好ましい。本発明の立向き上進溶接のウィービング方法
は、以上述べた開先壁面での対策、ビード止端部での対
策、および開先開口部での対策の３つの対策を適宜組み
合わせたウィービング方法とすることで、平滑でかつア
ンダーカットのない良好な溶接を実現することができ
る。
【００１８】本発明では、予め種々の開先形状、すなわ
ち母材の板厚、開先角度、ルートギャップ等から一周分
のウィービングパターンを想定し、一周分の経路内の折
れ曲がり点あるいは各辺上に定められた制御点毎に、現
在点から次の到達点へのトーチの移動量（Ｘ、Ｙ、Ｚ方
向）、速度、電流値、トーチ首振りの回転軸毎の回転
量、ワイヤ突き出し量、停止時間等をウィービングプロ
グラムとしてパターン化し、ＲＡＭあるいはＲＯＭに記
憶させる。
ち母材の板厚、開先角度、ルートギャップ等から一周分
のウィービングパターンを想定し、一周分の経路内の折
れ曲がり点あるいは各辺上に定められた制御点毎に、現
在点から次の到達点へのトーチの移動量（Ｘ、Ｙ、Ｚ方
向）、速度、電流値、トーチ首振りの回転軸毎の回転
量、ワイヤ突き出し量、停止時間等をウィービングプロ
グラムとしてパターン化し、ＲＡＭあるいはＲＯＭに記
憶させる。
【００１９】各層の平面内ウィービングパターンの１例
を図４に示す。この例では、R1→R2→R3→R4→R1' の１
サイクルにおいてR1、R2、R3、R4の各点は開先面内同一
平面上にあり、R1' はR1の真上にあってR1とＺ座標のみ
が異なる。１サイクル内では、 ステップ１ R1→R2 ステップ２ R2→R3 ステップ３ R3→R4 ステップ４ R4→R1' の４回の移動命令が発せられるが、いずれも相対位置指
定、すなわち各ステップのスタート位置、あるいは現在
位置から次の位置までの移動量と、溶接条件等の上記の
各量を指示する。
を図４に示す。この例では、R1→R2→R3→R4→R1' の１
サイクルにおいてR1、R2、R3、R4の各点は開先面内同一
平面上にあり、R1' はR1の真上にあってR1とＺ座標のみ
が異なる。１サイクル内では、 ステップ１ R1→R2 ステップ２ R2→R3 ステップ３ R3→R4 ステップ４ R4→R1' の４回の移動命令が発せられるが、いずれも相対位置指
定、すなわち各ステップのスタート位置、あるいは現在
位置から次の位置までの移動量と、溶接条件等の上記の
各量を指示する。
【００２０】上記サイクルの繰り返し回数は、溶接しよ
うとしている溶接継手の鉛直方向の全溶接長を前記一周
分のトーチ上昇量、すなわちR1' とR1とのＺ座標の差で
除して求めることができる。タッチセンサ、あるいはビ
ジョンセンサその他の方法でスタート位置を教示し、か
つ溶接開始点と溶接終了点とを確定して溶接を開始し、
Ｚ方向（上下方向）の移動量の合計が開先全高さとなる
までウィービングを繰り返すことにより全溶接を達成す
る。
うとしている溶接継手の鉛直方向の全溶接長を前記一周
分のトーチ上昇量、すなわちR1' とR1とのＺ座標の差で
除して求めることができる。タッチセンサ、あるいはビ
ジョンセンサその他の方法でスタート位置を教示し、か
つ溶接開始点と溶接終了点とを確定して溶接を開始し、
Ｚ方向（上下方向）の移動量の合計が開先全高さとなる
までウィービングを繰り返すことにより全溶接を達成す
る。
【００２１】
実施例１ 本発明の立向き上進溶接のウィービング方法の第１の実
施例を、図５により説明する。図５（ａ）は開先断面内
のアーク点の移動経路、（ｂ）はトーチ角度の変化を示
す。
施例を、図５により説明する。図５（ａ）は開先断面内
のアーク点の移動経路、（ｂ）はトーチ角度の変化を示
す。
【００２２】この溶接は、板厚25mmの鋼板1'を、ルート
ギャップ 10mm 、開先角度35°のレ型開先により電圧21
V 、電流 190A 、溶接速度 3.0cm/minの溶接条件でウェ
ブ１に立向き上進溶接したもので、図５（ａ）に示した
ように、各層のウィービング溶接を、開先内で閉サイク
ルを形成する第１パス（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、開先開口
部側で脚長をだし、余盛りを盛り上げるオープンサイク
ルの第２パス（ｅ、ｆ、ｇ）の２パスに分割して行っ
た。
ギャップ 10mm 、開先角度35°のレ型開先により電圧21
V 、電流 190A 、溶接速度 3.0cm/minの溶接条件でウェ
ブ１に立向き上進溶接したもので、図５（ａ）に示した
ように、各層のウィービング溶接を、開先内で閉サイク
ルを形成する第１パス（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、開先開口
部側で脚長をだし、余盛りを盛り上げるオープンサイク
ルの第２パス（ｅ、ｆ、ｇ）の２パスに分割して行っ
た。
【００２３】図５(a) に示すように、アーク点の移動経
路は、 第１パス: ａ→ｂ→ｃ→ｃ' →ｄ→ａ ｃ→ｃ' の距離は 2mm、ｃ' 点で0.8 秒、ｄ点で 1.0秒
間溶接トーチの移動を停止する。 第２パス: ｆ→ｅ→ｆ→ｇ→ｆ ｅ点で1.0 秒、ｇ点で1.0 秒それぞれ溶接トーチの移動
を停止する。
路は、 第１パス: ａ→ｂ→ｃ→ｃ' →ｄ→ａ ｃ→ｃ' の距離は 2mm、ｃ' 点で0.8 秒、ｄ点で 1.0秒
間溶接トーチの移動を停止する。 第２パス: ｆ→ｅ→ｆ→ｇ→ｆ ｅ点で1.0 秒、ｇ点で1.0 秒それぞれ溶接トーチの移動
を停止する。
【００２４】また、図５(b) に示すように、トーチ角度
の変化は、 第１パス: ａ→ｂ 17.5°のままで平行移動 ｂ→ｃ 17.5°から 7.5°へ徐々に変化 ｃ→ｄ 7.5°から37.5°へ徐々に変化 ｄ→ａ 37.5°から17.5°へ徐々に変化 第２パス: ｆ→ｅ 37.5°から 7.5°へ徐々に変化 ｅ→ｆ 7.5°から37.5°へ徐々に変化 ｆ→ｇ 37.5°のままで平行移動 ｇ→ｆ 37.5°のままで平行移動 すなわちこの実施例では、トーチを回転させる首振りウ
ィービング法と、ビード止端部近くで溶接トーチの移動
を一時停止することを併用した結果、良好な溶接結果が
得られた。
の変化は、 第１パス: ａ→ｂ 17.5°のままで平行移動 ｂ→ｃ 17.5°から 7.5°へ徐々に変化 ｃ→ｄ 7.5°から37.5°へ徐々に変化 ｄ→ａ 37.5°から17.5°へ徐々に変化 第２パス: ｆ→ｅ 37.5°から 7.5°へ徐々に変化 ｅ→ｆ 7.5°から37.5°へ徐々に変化 ｆ→ｇ 37.5°のままで平行移動 ｇ→ｆ 37.5°のままで平行移動 すなわちこの実施例では、トーチを回転させる首振りウ
ィービング法と、ビード止端部近くで溶接トーチの移動
を一時停止することを併用した結果、良好な溶接結果が
得られた。
【００２５】実施例２ 本発明の立向き上進溶接のウィービング方法の第２の実
施例を、図６により説明する。図６（ａ）は開先断面内
のアーク点の移動経路、（ｂ）はトーチ角度の変化を示
す。この溶接は、板厚25mmの鋼材１、1'の突き合わせ溶
接を、ルートギャップ 10mm 、開先角度 45 °のＶ型開
先を用いて、電圧22V 、電流 200A 、溶接速度 2.5cm/m
inの溶接条件で立向き上進溶接したもので、各層をつぎ
に示すようなウィービングサイクルで溶接した。
施例を、図６により説明する。図６（ａ）は開先断面内
のアーク点の移動経路、（ｂ）はトーチ角度の変化を示
す。この溶接は、板厚25mmの鋼材１、1'の突き合わせ溶
接を、ルートギャップ 10mm 、開先角度 45 °のＶ型開
先を用いて、電圧22V 、電流 200A 、溶接速度 2.5cm/m
inの溶接条件で立向き上進溶接したもので、各層をつぎ
に示すようなウィービングサイクルで溶接した。
【００２６】アーク点の移動経路は、 ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｃ（ここで 0.5秒間移動停止)→ｂ→
ａ→ｅ→ｆ→ｅ（ここでも 0.5秒間移動停止) →ａ ｄとｆはそれぞれ折り返し点で、ｄ、ｆ間の10mmに対し
ては溶接を行っていない。
ａ→ｅ→ｆ→ｅ（ここでも 0.5秒間移動停止) →ａ ｄとｆはそれぞれ折り返し点で、ｄ、ｆ間の10mmに対し
ては溶接を行っていない。
【００２７】また、図６（ｂ）に示すように、トーチ角
度の変化は、 ａ→ｂ 5°から− 5°へ徐々に変化 ｂ→ｃ − 5°から−10°へ徐々に変化 ｃ→ｄ −10°のままで平行移動 ｄ→ｃ −10°のままで平行移動 ｃ→ｂ −10°から− 5°へ徐々に変化 ｂ→ａ − 5°から 5°へ徐々に変化 ａ→ｅ 5°から10°へ徐々に変化 ｅ→ｆ 10°のままで平行移動 ｆ→ｅ 10°のままで平行移動 ｅ→ａ 10°から 5°へ徐々に変化 すなわちこの実施例では、トーチを回転させる首振りウ
ィービング法と、ビード止端部近くでトーチの移動を一
時停止すること、さらに開先内開口部側中央部の溶接を
行わないことの３手段を併用した結果、アンダーカット
や凸ビードなどの欠陥の発生は見られず、良好な溶接結
果が得られた。
度の変化は、 ａ→ｂ 5°から− 5°へ徐々に変化 ｂ→ｃ − 5°から−10°へ徐々に変化 ｃ→ｄ −10°のままで平行移動 ｄ→ｃ −10°のままで平行移動 ｃ→ｂ −10°から− 5°へ徐々に変化 ｂ→ａ − 5°から 5°へ徐々に変化 ａ→ｅ 5°から10°へ徐々に変化 ｅ→ｆ 10°のままで平行移動 ｆ→ｅ 10°のままで平行移動 ｅ→ａ 10°から 5°へ徐々に変化 すなわちこの実施例では、トーチを回転させる首振りウ
ィービング法と、ビード止端部近くでトーチの移動を一
時停止すること、さらに開先内開口部側中央部の溶接を
行わないことの３手段を併用した結果、アンダーカット
や凸ビードなどの欠陥の発生は見られず、良好な溶接結
果が得られた。
【００２８】実施例３ 本発明の溶接ロボットの制御方法の一実施例を図７〜図
11により説明する。図７は使用する溶接ロボットの概念
図で、いわゆる多関節型ロボットであり、Ｘ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸による空間内相対位置ならびにＸＹ平面内のトーチ
角度Ａ、ＹＺ平面内のトーチ角度Ｂを指示することがで
きる。
11により説明する。図７は使用する溶接ロボットの概念
図で、いわゆる多関節型ロボットであり、Ｘ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸による空間内相対位置ならびにＸＹ平面内のトーチ
角度Ａ、ＹＺ平面内のトーチ角度Ｂを指示することがで
きる。
【００２９】このロボットを使用し、板厚32mm、ルート
ギャップ 6mm、開先角度35°のレ型開先を設けた鋼板の
Ｔ字型継手に対して２パスの立向き上進溶接を行った。
開先部分の斜視図を図８に、また開先内のアーク点の軌
跡を図９に示す。図10は、本発明のウィービング方法を
実行する溶接ロボットの制御システム構成図、図11はウ
ィービング方法の制御プログラム、また演算部に与える
溶接条件ならびにウィービングデータを表１、表２に示
す。
ギャップ 6mm、開先角度35°のレ型開先を設けた鋼板の
Ｔ字型継手に対して２パスの立向き上進溶接を行った。
開先部分の斜視図を図８に、また開先内のアーク点の軌
跡を図９に示す。図10は、本発明のウィービング方法を
実行する溶接ロボットの制御システム構成図、図11はウ
ィービング方法の制御プログラム、また演算部に与える
溶接条件ならびにウィービングデータを表１、表２に示
す。
【００３０】表１は第１パスに、表２は第２パスに対す
るもので、各欄は現在ポイントから次ポイントに向かう
間における溶接条件、停止時間、この間に移動すべき各
座標軸毎のトーチの移動量ならびに首振りの回転量を示
している。
るもので、各欄は現在ポイントから次ポイントに向かう
間における溶接条件、停止時間、この間に移動すべき各
座標軸毎のトーチの移動量ならびに首振りの回転量を示
している。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】この実施例における溶接方法は２パスによ
る多層盛りで、第１パスではトーチは図９に示す開先内
の奥の部分を台形状にR1からR4まで右回りに旋回し、R
1' でR1の真上に到達する。この間、Ｚ軸方向にはR1か
らR2に向かう間で 1.7mm、R3からR4に向かう間で 0.1mm
上昇し、一周につき都合 1.8mm上進する。第２パスでは
図９に示す開先内の手前の部分について、Q1からスター
トしてQ6に至り、Q6から折り返してQ1の上方、Q1' に至
るサイクルを繰り返す。（Q1' 、Q2' ・・・はそれぞれ
Q1、Q2・・・の上方の点を示す。) Q1をスタートしてか
らQ1' に戻る間で、Ｚ軸方向には正味 4.0mm上昇する。
また、開口部中央部分であるQ1とQ6の間約12mmについて
はトーチが通過せず、溶接は行われない。
る多層盛りで、第１パスではトーチは図９に示す開先内
の奥の部分を台形状にR1からR4まで右回りに旋回し、R
1' でR1の真上に到達する。この間、Ｚ軸方向にはR1か
らR2に向かう間で 1.7mm、R3からR4に向かう間で 0.1mm
上昇し、一周につき都合 1.8mm上進する。第２パスでは
図９に示す開先内の手前の部分について、Q1からスター
トしてQ6に至り、Q6から折り返してQ1の上方、Q1' に至
るサイクルを繰り返す。（Q1' 、Q2' ・・・はそれぞれ
Q1、Q2・・・の上方の点を示す。) Q1をスタートしてか
らQ1' に戻る間で、Ｚ軸方向には正味 4.0mm上昇する。
また、開口部中央部分であるQ1とQ6の間約12mmについて
はトーチが通過せず、溶接は行われない。
【００３４】また、この間におけるトーチの首振り、ビ
ード止端部付近におけるトーチ移動の一時停止などの詳
細は表１、表２に示したので説明を省略する。この開先
に対する表１、表２に示したウィービングデータは事前
に作成してあるので、実際の溶接に際しては溶接開始
点、溶接終了点を確定し、タッチセンサ等でスタート位
置を教示すると直ちにロボットによる溶接作業が開始さ
れた。
ード止端部付近におけるトーチ移動の一時停止などの詳
細は表１、表２に示したので説明を省略する。この開先
に対する表１、表２に示したウィービングデータは事前
に作成してあるので、実際の溶接に際しては溶接開始
点、溶接終了点を確定し、タッチセンサ等でスタート位
置を教示すると直ちにロボットによる溶接作業が開始さ
れた。
【００３５】この溶接継手の鉛直方向の全溶接長は 300
mmであり、第１パスについては 300÷1.8 ＝ 167回、第
２パスについては 300÷4.0 ＝75回、それぞれ同じパタ
ーンのウィービングを繰り返して溶接を行い、高能率で
溶接欠陥のない自動溶接を行うことができた。なお、ト
ーチに高さ方向のセンサ等が設けられており、溶接終了
点を検知できる場合は、予めウィービングの繰り返し回
数を設定しなくても溶接を終了させることができるのは
いうまでもない。
mmであり、第１パスについては 300÷1.8 ＝ 167回、第
２パスについては 300÷4.0 ＝75回、それぞれ同じパタ
ーンのウィービングを繰り返して溶接を行い、高能率で
溶接欠陥のない自動溶接を行うことができた。なお、ト
ーチに高さ方向のセンサ等が設けられており、溶接終了
点を検知できる場合は、予めウィービングの繰り返し回
数を設定しなくても溶接を終了させることができるのは
いうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】本発明のウィービング方法ならびにこれ
を行う溶接ロボットの制御方法により、立て向き上進の
ガスシールドアーク溶接が入熱の大きい場合でもアンダ
ーカットや凸ビードの欠陥の発生なく行えるようにな
り、溶接能率の向上とビード外観の改善が得られた。
を行う溶接ロボットの制御方法により、立て向き上進の
ガスシールドアーク溶接が入熱の大きい場合でもアンダ
ーカットや凸ビードの欠陥の発生なく行えるようにな
り、溶接能率の向上とビード外観の改善が得られた。
【図１】本発明のウィービング法の第１の特徴を説明す
る開先部の断面図である。
る開先部の断面図である。
【図２】本発明のウィービング法の第２の特徴を説明す
る開先部の断面図である。
る開先部の断面図である。
【図３】本発明のウィービング法の第３の特徴を説明す
る開先部の断面図である。
る開先部の断面図である。
【図４】本発明のロボット制御法の特徴を説明する概念
図である。
図である。
【図５】本発明の第１の実施例を説明する開先部の断面
図である。
図である。
【図６】本発明の第２の実施例を説明する開先部の断面
図である。
図である。
【図７】本発明において使用するロボットの概念図であ
る。
る。
【図８】本発明の第３の実施例を説明する開先部の斜視
図である。
図である。
【図９】本発明の第３の実施例を説明する開先部の断面
図である。
図である。
【図10】本発明のウィービング方法に係わる制御システ
ム構成図である。
ム構成図である。
【図11】本発明のウィービング方法に係わる制御プログ
ラムを説明するフローチャートである。
ラムを説明するフローチャートである。
【図12】本発明が適用できる溶接継手の例を示す斜視図
である。
である。
【図13】従来の技術の問題点を説明する開先部の断面図
である。
である。
【図14】従来の技術の問題点を説明する開先部の斜視図
である。
である。
１、1' 母材 ２ 裏当て金 ３ 溶接トーチ ４ 溶融金属 ５ 溶着金属 51 溶着金属（第１パス） 52 溶着金属（第２パス）
Claims (11)
- 【請求項１】 自動溶接装置を用いるガスシールドアー
ク溶接における立向き上進溶接のウィービング方法であ
って、各層の開先面内でトーチを一周させる間に、トー
チの首振りを行わせることを特徴とする立向き上進溶接
のウィービング方法。 - 【請求項２】 自動溶接装置を用いるガスシールドアー
ク溶接における立向き上進溶接のウィービング方法であ
って、各層のビード止端部を通過した開口部側位置で、
またはビード止端部を通過した後該ビード止端部後方あ
るいはビード止端部まで戻った開口部側位置で、トーチ
の移動を一時停止させたまま溶接を継続することを特徴
とする立向き上進溶接のウィービング方法。 - 【請求項３】 自動溶接装置を用いるガスシールドアー
ク溶接における立向き上進溶接のウィービング方法であ
って、各層の開先面内を一周するウィービングサイクル
において開口部中央部分では溶接を行わないか、あるい
は入熱を抑制した溶接を行うことを特徴とする立向き上
進溶接のウィービング方法。 - 【請求項４】 自動溶接装置を用いるガスシールドアー
ク溶接における立向き上進溶接のウィービング方法であ
って、各層の開先面内でトーチを一周させる間に、トー
チの首振りを行わせるとともに、各層のビード止端部を
通過した開口部側位置で、またはビード止端部を通過し
た後該ビード止端部後方あるいはビード止端部まで戻っ
た開口部側位置で、トーチの移動を一時停止させたまま
溶接を継続することを特徴とする立向き上進溶接のウィ
ービング方法。 - 【請求項５】 自動溶接装置を用いるガスシールドアー
ク溶接における立向き上進溶接のウィービング方法であ
って、各層の開先面内でトーチを一周させる間に、トー
チの首振りを行わせるとともに、各層の開先面内を一周
するウィービングサイクルにおいて開口部中央部分では
溶接を行わないか、あるいは入熱を抑制した溶接を行う
ことを特徴とする立向き上進溶接のウィービング方法。 - 【請求項６】 自動溶接装置を用いるガスシールドアー
ク溶接における立向き上進溶接のウィービング方法であ
って、各層のビード止端部を通過した開口部側位置で、
またはビード止端部を通過した後該ビード止端部後方あ
るいはビード止端部まで戻った開口部側位置で、トーチ
の移動を一時停止させたまま溶接を継続するとともに、
各層の開先内を一周するウィービングサイクルにおいて
開口部中央部分では溶接を行わないか、あるいは入熱を
抑制した溶接を行うことを特徴とする立向き上進溶接の
ウィービング方法。 - 【請求項７】 自動溶接装置を用いるガスシールドアー
ク溶接における立向き上進溶接のウィービング方法であ
って、各層の開先面内でトーチを一周させる間に、トー
チの首振りを行わせるとともに、各層のビード止端部を
通過した開口部側位置で、またはビード止端部を通過し
た後該ビード止端部後方あるいはビード止端部まで戻っ
た開口部側位置で、トーチの移動を一時停止させたまま
溶接を継続するとともに、各層の開先面内を一周するウ
ィービングサイクルにおいて開口部中央部分には溶接を
行わないか、あるいは入熱を抑制した溶接を行うことを
特徴とする立向き上進溶接のウィービング方法。 - 【請求項８】 開先面内側に沿ってトーチが開先面内を
一周する間にわずかに上昇するウィービングを繰り返し
て請求項１ないし７の立向き上進溶接を実行する溶接ロ
ボットにおいて、前記一周分の経路内の折れ曲がり点毎
に、現在点から次の到達点へのＸＹＺ各軸方向のトーチ
の移動量ならびにこの間のトーチの首振りの回転軸毎の
回転量を指示することを特徴とする立向き上進溶接にお
ける溶接ロボットの制御方法。 - 【請求項９】 開先面内側に沿ってトーチが開先面内を
一周する間にわずかに上昇するウィービングを繰り返し
て請求項１ないし７の立向き上進溶接を実行する溶接ロ
ボットにおいて、前記一周分の経路内の折れ曲がり点毎
の、現在点から次の到達点へのＸＹＺ各軸方向のトーチ
移動量ならびにこの間のトーチの首振りの回転軸毎の回
転量を前記一周分について開先形状に応じて予め決定し
ておき、溶接開始後、必要回数に到達するまで、前記決
定値による一周分のトーチの移動ならびに首振りを行う
ウィービングを繰り返させることを特徴とする立向き上
進溶接における溶接ロボットの制御方法。 - 【請求項10】 開先面内側に沿ってトーチが開先面内を
一周する間にわずかに上昇するウィービングを繰り返し
て請求項１ないし７の立向き上進溶接を実行する溶接ロ
ボットにおいて、前記開先面を有する溶接継手の鉛直方
向の全溶接長を前記一周分のトーチの上昇量で除した値
を基準としてウィービングの繰り返し回数を決定するこ
とを特徴とする立向き上進溶接における溶接ロボットの
制御方法。 - 【請求項11】 開先面内側に沿ってトーチが開先面内を
一周する間にわずかに上昇するウィービングを繰り返し
て請求項１ないし７の立向き上進溶接を実行する溶接ロ
ボットにおいて、前記一周分の経路内の折れ曲がり点毎
の、現在点から次の到達点へのＸＹＺ各軸方向のトーチ
移動量ならびにこの間のトーチの首振りの回転軸毎の回
転量を開先形状に応じて予め決定しておき、前記開先面
を有する溶接継手の鉛直方向の全溶接長を前記一周分の
トーチの上昇量で除した値を基準として決定した回数だ
け、前記決定値による一周分のトーチの移動ならびに首
振りを行うウィービングを繰り返させることを特徴とす
る立向き上進溶接における溶接ロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05242891A JP3140275B2 (ja) | 1992-10-13 | 1993-09-29 | 立向き上進溶接のウィービング方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-273968 | 1992-10-13 | ||
| JP27396892 | 1992-10-13 | ||
| JP05242891A JP3140275B2 (ja) | 1992-10-13 | 1993-09-29 | 立向き上進溶接のウィービング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06190556A true JPH06190556A (ja) | 1994-07-12 |
| JP3140275B2 JP3140275B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=26535969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05242891A Expired - Fee Related JP3140275B2 (ja) | 1992-10-13 | 1993-09-29 | 立向き上進溶接のウィービング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3140275B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253511A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 固定鋼管の円周溶接方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008260055A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-10-30 | Fujikura Ltd | 溶接観察装置 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP05242891A patent/JP3140275B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253511A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 固定鋼管の円周溶接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3140275B2 (ja) | 2001-03-05 |
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