JPH0671667B2 - 溶接ト−チの溶接線追従制御方法 - Google Patents
溶接ト−チの溶接線追従制御方法Info
- Publication number
- JPH0671667B2 JPH0671667B2 JP22624886A JP22624886A JPH0671667B2 JP H0671667 B2 JPH0671667 B2 JP H0671667B2 JP 22624886 A JP22624886 A JP 22624886A JP 22624886 A JP22624886 A JP 22624886A JP H0671667 B2 JPH0671667 B2 JP H0671667B2
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- JP
- Japan
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- welding
- arc
- torch
- waveform
- angle
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/0216—Seam profiling, e.g. weaving, multilayer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、屈曲する溶接線に沿つて行なう高速回転ア
ーク隅肉溶接における溶接トーチの溶接線追従制御方法
に関する。
ーク隅肉溶接における溶接トーチの溶接線追従制御方法
に関する。
従来、Ｔ継手，かど継手等の隅肉溶接を自動で行なう場
合は、例えばアークセンサによる開先倣いにより溶接電
極を開先ルートに追従させて行なつている。
合は、例えばアークセンサによる開先倣いにより溶接電
極を開先ルートに追従させて行なつている。
従来、例えば第11図に示すように下板１と立板２の溶接
線３が左に屈曲している溶接継手において、溶接トーチ
４を溶接線３に沿つて矢印５の方向に移動しながら自動
溶接する場合、溶接トーチ４が屈曲点６を通過する前は
溶接トーチ４は溶接線３に対して直角をなしているが、
溶接トーチ４が屈曲点６を通過した後は溶接トーチ４は
溶接線３に対し後退角θをとる。このように溶接線３が
屈曲しているため溶接トーチ４のトーチ角度が変化する
と、開先ならいを行なつていてもビード形状が不連続と
なつたり溶込み深さが変化し溶接不良となる問題点があ
つた。
線３が左に屈曲している溶接継手において、溶接トーチ
４を溶接線３に沿つて矢印５の方向に移動しながら自動
溶接する場合、溶接トーチ４が屈曲点６を通過する前は
溶接トーチ４は溶接線３に対して直角をなしているが、
溶接トーチ４が屈曲点６を通過した後は溶接トーチ４は
溶接線３に対し後退角θをとる。このように溶接線３が
屈曲しているため溶接トーチ４のトーチ角度が変化する
と、開先ならいを行なつていてもビード形状が不連続と
なつたり溶込み深さが変化し溶接不良となる問題点があ
つた。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、屈曲している溶接線に対し常に溶接台車に固
定した溶接トーチを適正トーチ角度に維持することがで
きる溶接トーチの溶接線追従制御方法を提案することを
目的とするものである。
のであり、屈曲している溶接線に対し常に溶接台車に固
定した溶接トーチを適正トーチ角度に維持することがで
きる溶接トーチの溶接線追従制御方法を提案することを
目的とするものである。
この発明に係る溶接トーチの溶接線追従制御方法は、台
車上に固定した溶接トーチによりアークを高速回転させ
ながら屈曲する溶接線に沿つて行なう隅肉溶接におい
て、 （イ）上記回転するアークのアーク電圧波形又は溶接電
流波形を検出し、 （ロ）上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行
方向前方点Cf及び溶接進行方向後方点Crを中心に±2.5
度から±90度の範囲で一定角度±φ０で分割し、 （ハ）上記前方点Cf側に一定角度±φ０で作るアーク電
圧波形又は溶接電流波形の面積Scfと、上記後方点Cr側
に一定角度±φ０で作るアーク電圧波形又は溶接電流波
形の面積Scrを演算し、 （ニ）上記面積の差Scf-Scrを演算し、この面積の差が
あらかじめ定めた基準値より変化する量を検出し、 （ホ）上記変化する量に応じて上記溶接トーチ進行方向
を左右に修正することを特徴とする。
車上に固定した溶接トーチによりアークを高速回転させ
ながら屈曲する溶接線に沿つて行なう隅肉溶接におい
て、 （イ）上記回転するアークのアーク電圧波形又は溶接電
流波形を検出し、 （ロ）上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行
方向前方点Cf及び溶接進行方向後方点Crを中心に±2.5
度から±90度の範囲で一定角度±φ０で分割し、 （ハ）上記前方点Cf側に一定角度±φ０で作るアーク電
圧波形又は溶接電流波形の面積Scfと、上記後方点Cr側
に一定角度±φ０で作るアーク電圧波形又は溶接電流波
形の面積Scrを演算し、 （ニ）上記面積の差Scf-Scrを演算し、この面積の差が
あらかじめ定めた基準値より変化する量を検出し、 （ホ）上記変化する量に応じて上記溶接トーチ進行方向
を左右に修正することを特徴とする。
この発明においては、溶接線に対するトーチ角度が変動
すると、回転するアークの電圧波形又は溶接電流波形が
変動することから、溶接中のアーク電圧波形又は溶接電
流波形の変動を検出し、この変動に基いて溶接トーチを
固定している溶接台車の進行方向を制御する。
すると、回転するアークの電圧波形又は溶接電流波形が
変動することから、溶接中のアーク電圧波形又は溶接電
流波形の変動を検出し、この変動に基いて溶接トーチを
固定している溶接台車の進行方向を制御する。
第１図はこの発明の一実施例に係る回転アークにより隅
肉溶接する場合の説明図であり、図において１は下板、
２は下板１に立設した立板３は溶接線、４は不図示の台
車に固定した溶接トーチである。
肉溶接する場合の説明図であり、図において１は下板、
２は下板１に立設した立板３は溶接線、４は不図示の台
車に固定した溶接トーチである。
まず上記実施例により、この発明の原理を説明する。溶
接トーチ４は不図示の回転モータにより溶接電流，溶接
速度に適応した回転速度で矢印７の方向に回転して溶接
トーチ４先端の通電チツプの偏心孔を通過するワイヤ８
を回転することによりアーク９を高速回転しながら溶接
線３に沿つて溶接を行なう。なお、第１図において、溶
接進行方向は紙面と垂直で紙面裏面から表面に向かう方
向であり、laはアーク長、leはワイヤ突出長、Exは溶接
トーチ４と母材間の距離である。
接トーチ４は不図示の回転モータにより溶接電流，溶接
速度に適応した回転速度で矢印７の方向に回転して溶接
トーチ４先端の通電チツプの偏心孔を通過するワイヤ８
を回転することによりアーク９を高速回転しながら溶接
線３に沿つて溶接を行なう。なお、第１図において、溶
接進行方向は紙面と垂直で紙面裏面から表面に向かう方
向であり、laはアーク長、leはワイヤ突出長、Exは溶接
トーチ４と母材間の距離である。
第２図は第１図に示した溶接トーチ４を回転軸線10方向
から見た説明図であり、図においてCf,Cr,R,Lは溶接ト
ーチ４が回転しているときのワイヤ８の位置を示し、Cf
は溶接進行方向５前方のワイヤ８の位置、Ｒは溶接進行
方向５に向つて90度右側のワイヤ８の位置、Ｌは90度左
側のワイヤ８の位置、Crは溶接進行方向に対して後方の
ワイヤ８の位置をそれぞれ示す。またφは溶接進行方向
５に対するワイヤ８の回転角を示す。
から見た説明図であり、図においてCf,Cr,R,Lは溶接ト
ーチ４が回転しているときのワイヤ８の位置を示し、Cf
は溶接進行方向５前方のワイヤ８の位置、Ｒは溶接進行
方向５に向つて90度右側のワイヤ８の位置、Ｌは90度左
側のワイヤ８の位置、Crは溶接進行方向に対して後方の
ワイヤ８の位置をそれぞれ示す。またφは溶接進行方向
５に対するワイヤ８の回転角を示す。
第１図，第２図に示すようにワイヤ送給速度を一定のも
とで溶接トーチ４を回転すると、回転時のワイヤ６の位
置により溶接トーチ４と母材間の距離Exが異なりアーク
長laが変化する。アーク長laが変化すると負荷特性が変
化して溶接電流Ｉやアーク電圧Ｅが変化する。このアー
ク長laの変化による溶接電流Ｉあるいはアーク電圧Ｅの
変化は距離Exの変化が大幅でなければ、距離Exの変化と
直線関係で変化する。第１図に示すように隅肉溶接にお
いて溶接トーチ４が回転すると、ワイヤ８の位置に応じ
て距離Exは正弦波を基準形として変化するから、溶接電
流I,アーク電圧Ｅもワイヤ８の位置に対応して正弦波を
基準形として変化する。なお、この関係は消耗電極のみ
ならず非消耗電極でも成立する。
とで溶接トーチ４を回転すると、回転時のワイヤ６の位
置により溶接トーチ４と母材間の距離Exが異なりアーク
長laが変化する。アーク長laが変化すると負荷特性が変
化して溶接電流Ｉやアーク電圧Ｅが変化する。このアー
ク長laの変化による溶接電流Ｉあるいはアーク電圧Ｅの
変化は距離Exの変化が大幅でなければ、距離Exの変化と
直線関係で変化する。第１図に示すように隅肉溶接にお
いて溶接トーチ４が回転すると、ワイヤ８の位置に応じ
て距離Exは正弦波を基準形として変化するから、溶接電
流I,アーク電圧Ｅもワイヤ８の位置に対応して正弦波を
基準形として変化する。なお、この関係は消耗電極のみ
ならず非消耗電極でも成立する。
第３図（ａ），（ｂ）は、第４図に示すように溶接トー
チ４が溶接線３に対し直角のときの回転するワイヤ８す
なわちアークの位置に対応して変化するアーク電圧Ｅお
よび溶接電流Ｉの波形を示す。第３図において（ａ）は
アーク電圧Ｅの波形、（ｂ）は溶接電流Ｉの波形であ
り、それぞれの波形は上下逆転した形状となる。なお、
溶接電流Ｉの波形は定電圧特性の溶接電源のみで得るこ
とができ、アーク電圧Ｅの波形は定電圧特性，定電流特
性のいずれの溶接電源でも得ることができる。
チ４が溶接線３に対し直角のときの回転するワイヤ８す
なわちアークの位置に対応して変化するアーク電圧Ｅお
よび溶接電流Ｉの波形を示す。第３図において（ａ）は
アーク電圧Ｅの波形、（ｂ）は溶接電流Ｉの波形であ
り、それぞれの波形は上下逆転した形状となる。なお、
溶接電流Ｉの波形は定電圧特性の溶接電源のみで得るこ
とができ、アーク電圧Ｅの波形は定電圧特性，定電流特
性のいずれの溶接電源でも得ることができる。
第４図に示すように溶接トーチ４が溶接線３に対して直
角のときは、溶接進行方向５に対するワイヤ８の前方位
置Cf及び後方位置Crを中心とした波形は第３図（ａ），
（ｂ）に示すように、ほぼ同一形状の波形となる。
角のときは、溶接進行方向５に対するワイヤ８の前方位
置Cf及び後方位置Crを中心とした波形は第３図（ａ），
（ｂ）に示すように、ほぼ同一形状の波形となる。
しかし、第５図に示すように溶接トーチ４が溶接進行方
向５に対して後方に傾き、前進角θをとるときにはワイ
ヤ８の前方位置Cfにおけるアークlaは後方位置Crにおけ
るアーク長laより長くなり、アーク電圧波形は第６図に
示すように前方位置Cfの電圧レベルが後方位置Crの電圧
レベルより高い波形となる。逆に第７図に示すように溶
接トーチ４が溶接進行方向５に対して前方に傾き後退角
θをとるときには前方位置Cfにおけるアーク長laが後方
位置Crにおけるアーク長laより短かくなり、アーク電圧
波形も第８図に示すように前方位置Cfの電圧レベルが後
方位置Crの電圧レベルより低い波形となる。
向５に対して後方に傾き、前進角θをとるときにはワイ
ヤ８の前方位置Cfにおけるアークlaは後方位置Crにおけ
るアーク長laより長くなり、アーク電圧波形は第６図に
示すように前方位置Cfの電圧レベルが後方位置Crの電圧
レベルより高い波形となる。逆に第７図に示すように溶
接トーチ４が溶接進行方向５に対して前方に傾き後退角
θをとるときには前方位置Cfにおけるアーク長laが後方
位置Crにおけるアーク長laより短かくなり、アーク電圧
波形も第８図に示すように前方位置Cfの電圧レベルが後
方位置Crの電圧レベルより低い波形となる。
したがつて上記アーク電圧波形の変化を検出することに
より、溶接線３が屈曲しているために生じるトーチ角度
の変化を検出することができる。すなわち、アーク電圧
波形をCf点及びCr点を中心として溶接方向に対して各々
左右に一定角度φ０で分割し、この角度φ０間で作る波
形の面積Scf,Scrを求め、面積Scfと面積Scrの差により
トーチ角度の変化量を検出することができ、このトーチ
角度の変化に基き溶接トーチを固定した溶接台車の走行
方法を制御できる。
より、溶接線３が屈曲しているために生じるトーチ角度
の変化を検出することができる。すなわち、アーク電圧
波形をCf点及びCr点を中心として溶接方向に対して各々
左右に一定角度φ０で分割し、この角度φ０間で作る波
形の面積Scf,Scrを求め、面積Scfと面積Scrの差により
トーチ角度の変化量を検出することができ、このトーチ
角度の変化に基き溶接トーチを固定した溶接台車の走行
方法を制御できる。
ここで一定角度φ０は2.5度から90度とする。角度φ０
を2.5度以上としたのは、角度φ０が2.5未満となると波
形にのるノイズの影響を受け易くなるからである。
を2.5度以上としたのは、角度φ０が2.5未満となると波
形にのるノイズの影響を受け易くなるからである。
第９図は、この発明の実施例の動作説明図であり、11は
溶接トーチ４を固定した台車であり、台車11の走行によ
り屈曲した溶接線３に追従して溶接を行なう。この溶接
に際しての台車11の溶接線追従制御方法を第10図に示し
た制御回路のブロツク図に基いて説明する。
溶接トーチ４を固定した台車であり、台車11の走行によ
り屈曲した溶接線３に追従して溶接を行なう。この溶接
に際しての台車11の溶接線追従制御方法を第10図に示し
た制御回路のブロツク図に基いて説明する。
まず電圧検出器40でアーク電圧Ｅを検出し、この検出し
たアーク電圧Ｅを切換器41で溶接方向前方点Cf側と後方
点Cr側に分割する。切換器41によるアーク電圧Ｅの分割
のタイミングはスイツチング論理回路42からの指令信号
で行なう。スイツチング論理回路42は回転位置検出器43
で検出したワイヤ８の回転角φと、あらかじめ定めた2.
5度から90度の範囲の一定角度φ０を設定したφ０設定
器44の出力φ０例えば45度とを比較演算し、ワイヤ８の
回転角が溶接進行方向前方点Cfを中心に±φ０である区
間の波形を切換器41のｆ側から出力する。同様にしてワ
イヤ６の回転角が溶接進行方向後方点Crを中心に±φ０
である区間の波形を切換器41のｒ側から出力する。切換
器41のｆ側から出力された波形は積分器45で積分され、
切換器41のｒ側から出力された波形は積分器46で積分さ
れる。ｎ設定器53には、これらの積分の処理回数ｎが設
定されており、二個の積分器45,46はスイツチング論理
回路42を介して出力されるｎ回分のアークの回転に付し
て波形積分を行ない、その出力ScfおよびScrをそれぞれ
記憶器47,48に出力する。記憶器47,48はｎ回毎に積分器
45,46から入力した信号ScfおよびScrの記憶保持を繰り
返しながら信号ScfとScrを差動増幅器49に出力する。差
動増幅器49ではこの信号の差Scf-Scrを求め、次段の差
動増幅器50に出力する。差動増幅器50では上記差信号Sc
f-Scrとあらかじめ基準電圧設定器51に設定してある適
正トーチ角度のときの基準値S0との差△Ｓ＝（Scf-Sc
r）‐S0を求め台車走行制御手段52に出力する。なお、
基準値S0は適正トーチ角度として溶接トーチ４が溶接線
３に対して垂直になるように定められている場合は零と
なる。
たアーク電圧Ｅを切換器41で溶接方向前方点Cf側と後方
点Cr側に分割する。切換器41によるアーク電圧Ｅの分割
のタイミングはスイツチング論理回路42からの指令信号
で行なう。スイツチング論理回路42は回転位置検出器43
で検出したワイヤ８の回転角φと、あらかじめ定めた2.
5度から90度の範囲の一定角度φ０を設定したφ０設定
器44の出力φ０例えば45度とを比較演算し、ワイヤ８の
回転角が溶接進行方向前方点Cfを中心に±φ０である区
間の波形を切換器41のｆ側から出力する。同様にしてワ
イヤ６の回転角が溶接進行方向後方点Crを中心に±φ０
である区間の波形を切換器41のｒ側から出力する。切換
器41のｆ側から出力された波形は積分器45で積分され、
切換器41のｒ側から出力された波形は積分器46で積分さ
れる。ｎ設定器53には、これらの積分の処理回数ｎが設
定されており、二個の積分器45,46はスイツチング論理
回路42を介して出力されるｎ回分のアークの回転に付し
て波形積分を行ない、その出力ScfおよびScrをそれぞれ
記憶器47,48に出力する。記憶器47,48はｎ回毎に積分器
45,46から入力した信号ScfおよびScrの記憶保持を繰り
返しながら信号ScfとScrを差動増幅器49に出力する。差
動増幅器49ではこの信号の差Scf-Scrを求め、次段の差
動増幅器50に出力する。差動増幅器50では上記差信号Sc
f-Scrとあらかじめ基準電圧設定器51に設定してある適
正トーチ角度のときの基準値S0との差△Ｓ＝（Scf-Sc
r）‐S0を求め台車走行制御手段52に出力する。なお、
基準値S0は適正トーチ角度として溶接トーチ４が溶接線
３に対して垂直になるように定められている場合は零と
なる。
台車走行制御手段52は上記入力信号△Ｓの正・負を判断
し、この正・負の信号及び△Ｓの値に応じて台車11の進
行方向を制御する。すなわち信号△Ｓが負のときは台車
11の進行方向を左側に修正し、信号△Ｓが正のときは台
車11を右側に修正する。例えば第９図に示すように溶接
線３が円弧となつているときは台車11はその円弧に沿つ
て矢印12方向に走行しながら隅肉溶接を行なう。したが
つて溶接トーチ４を常に適正トーチ角度に維持すること
ができる。
し、この正・負の信号及び△Ｓの値に応じて台車11の進
行方向を制御する。すなわち信号△Ｓが負のときは台車
11の進行方向を左側に修正し、信号△Ｓが正のときは台
車11を右側に修正する。例えば第９図に示すように溶接
線３が円弧となつているときは台車11はその円弧に沿つ
て矢印12方向に走行しながら隅肉溶接を行なう。したが
つて溶接トーチ４を常に適正トーチ角度に維持すること
ができる。
なお、上記実施例ではアーク電圧波形を検出して台車11
を溶接線３に追従させる場合を示したが、第３図（ｂ）
に示す溶接電流波形を検出しても上記実施例と同様に台
車11を溶接線３に追従させることができる。
を溶接線３に追従させる場合を示したが、第３図（ｂ）
に示す溶接電流波形を検出しても上記実施例と同様に台
車11を溶接線３に追従させることができる。
この発明は以上説明したように、回転するアークの電圧
波形または溶接電流波形の変動に基いて屈曲している溶
接線に溶接トーチを追従させるから、常に適正トーチ角
度で溶接をすることができ、溶接線全長にわたり連続し
たかつ一定の溶込み深さのビードを形成することができ
る。
波形または溶接電流波形の変動に基いて屈曲している溶
接線に溶接トーチを追従させるから、常に適正トーチ角
度で溶接をすることができ、溶接線全長にわたり連続し
たかつ一定の溶込み深さのビードを形成することができ
る。
さらに、溶接線に追従して溶接トーチを固定した溶接台
車が走行するから、溶接台車を自走させることができる
効果も有する。
車が走行するから、溶接台車を自走させることができる
効果も有する。
第１図は、この発明の回転アーク隅肉溶接の説明図、第
２図は上記実施例のワイヤ位置を示す説明図、第３図
（ａ）はアーク電圧波形図、第３図（ｂ）は溶接電流波
形図、第４図、第５図及び第７図は溶接線に対する溶接
トーチ位置の説明図、第６図、第８図はアーク電圧波形
図、第９図はこの発明の実施例の説明図、第10図は上記
実施例の制御回路のブロツク図、第11図は従来方法を示
す説明図である。 １……下板、２……立板、３……溶接線、４……溶接ト
ーチ、８……ワイヤ、11……台車。
２図は上記実施例のワイヤ位置を示す説明図、第３図
（ａ）はアーク電圧波形図、第３図（ｂ）は溶接電流波
形図、第４図、第５図及び第７図は溶接線に対する溶接
トーチ位置の説明図、第６図、第８図はアーク電圧波形
図、第９図はこの発明の実施例の説明図、第10図は上記
実施例の制御回路のブロツク図、第11図は従来方法を示
す説明図である。 １……下板、２……立板、３……溶接線、４……溶接ト
ーチ、８……ワイヤ、11……台車。
Claims (1)
- 【請求項１】アークを高速回転させながら屈曲する溶接
線に沿つて行なう隅肉溶接において、 （イ）上記回転するアークのアーク電圧波形又は溶接電
流波形を検出し、 （ロ）上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行
方向前方点Cf及び溶接進行方向後方点Crを中心に±2.5
度から±90度の範囲で一定角度±φ０で分割し、 （ハ）上記前方点Cf側に一定角度±φ０で作るアーク電
圧波形又は溶接電流波形の面積Scfと、上記後方点Cr側
に一定角度±φ０で作るアーク電圧波形又は溶接電流波
形の面積Scrを演算し、 （ニ）上記面積の差Scf-Scrを演算し、この面積の差が
あらかじめ定めた基準値より変化する量を検出し、 （ホ）上記変化する量に応じて上記溶接トーチの進行方
向を左右に修正し、溶接速度を一定に制御する ことを特徴とする溶接トーチの溶接線追従制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22624886A JPH0671667B2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | 溶接ト−チの溶接線追従制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22624886A JPH0671667B2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | 溶接ト−チの溶接線追従制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6384775A JPS6384775A (ja) | 1988-04-15 |
| JPH0671667B2 true JPH0671667B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=16842214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22624886A Expired - Lifetime JPH0671667B2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | 溶接ト−チの溶接線追従制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671667B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2745951B2 (ja) * | 1992-04-16 | 1998-04-28 | 日本鋼管株式会社 | 片面溶接における裏ビード制御方法 |
-
1986
- 1986-09-26 JP JP22624886A patent/JPH0671667B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6384775A (ja) | 1988-04-15 |
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