JPH09164481A - Method for controlling attitude of welding torch on inclining face and device therefor - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform welding while keeping the specified attitude of a welding torch by comparing the difference of respective integral values of the arc voltage wave shape of electrodes in the two set same prescribed angle range at the turning position and a prescribed torch threshold value showing the standard of a torch angle, and obtaining the difference. SOLUTION: A subtracter 32 obtains the difference of the integral value by an integrator 31a and the integral value by an integrator 31b, and outputs it to a torch angle decision circuit 34. The decision circuit 34 compares the difference of integral value obtained with the subtracter 32 and a prescribed standard value set with a torch angle setting unit 33, obtains the difference and outputs it to a torch angle regulating mechanism controller 22. The torch angle regulating mechanism controller 22 outputs a torch attitude controlling signal so that the difference is made as zero based on the difference obtained with the torch angle decision circuit 34 to a torch angle correcting motor 24 of the torch angle regulating mechanism 23. By receiving the torch attitude controlling signal, the torch angle correcting motor 24 rotates and controls with inclining an electrode rotary TIG torch 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は傾斜面や曲がりを有
する部材の溶接において、電極回転ＴＩＧ溶接やプラズ
マ溶接等の非消耗電極アーク溶接法にて溶接する場合の
溶接トーチの姿勢制御、即ち部材に対する溶接トーチ角
度を一定に保持するための傾斜面における溶接トーチの
姿勢制御方法及び姿勢制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding torch attitude control, that is, a member for welding a member having an inclined surface or a curved surface when welding is performed by a non-consumable electrode arc welding method such as electrode rotating TIG welding or plasma welding. The present invention relates to a posture control method and a posture control device for a welding torch on an inclined surface for maintaining a constant welding torch angle with respect to.

【０００２】[0002]

【従来の技術】傾斜面を検知しながら溶接する方法とし
ては、特公昭５７−６０１１０号公報に開示されている
に２本のスタイラスを備えた接触式センサによる方法が
提案されている。この接触式センサは２本のスタイラス
を溶接方向にわずかにずらして配置し、傾斜面上でスタ
イラス間に生じる変位により、傾斜量を検出することに
よって溶接トーチの姿勢を一定に制御しようとするもの
である。また、水平面に対しての傾斜のみが重要な場合
は、市販の重力式傾斜センサが使用される例もある。さ
らに、部材の傾斜や曲がり具合が事前に決まっていて溶
接中に変形しないような対象物の場合には、ＮＣ方式に
よる方法も一般に実用化されている。2. Description of the Related Art As a method for welding while detecting an inclined surface, a method using a contact type sensor having two styli is proposed in Japanese Patent Publication No. 57-60110. This contact-type sensor arranges two styluses slightly offset in the welding direction, and tries to control the posture of the welding torch constantly by detecting the amount of inclination by the displacement generated between the styluses on the inclined surface. Is. Further, when only the inclination with respect to the horizontal plane is important, there is an example in which a commercially available gravity type inclination sensor is used. Further, in the case of an object in which the degree of inclination or bending of the member is predetermined and does not deform during welding, the NC method is also generally put into practical use.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のような接触式セ
ンサによる方法では、センサを溶接方向と直交する方向
に、溶接トーチとほぼ同じ高さの位置に配置する必要が
あるため、次のような問題が生じていた。 １）溶接線の位置とセンサが走る位置との間に、センサ
の大きさや溶接アークの熱を避けるための間隔が必要と
なるため、溶接線近傍に凹み・曲がり・ねじれ等の変形
がある場合は、トーチ角度を正確に保持できない。 ２）接触式であるためワーク表面の影響を強く受ける。
即ち、厚いスケールが付着していたり、粗い表面の場合
は、センサに設けられたスタイラスが滑らかに走れない
ばかりでなく、検出誤差が発生するとかワーク表面に擦
り傷が生じるといった問題があった。また、センサに設
けられたスタイラス先端にボールジョイントを設けると
か、転がり軸受けを設けようとするとセンサが大きくな
り実用的でない。 ３）外付けセンサであるため装置の移動やレールへの脱
着時に、周りの障害物にぶつけてセンサを損傷しやす
い。また、ＮＣ方式の場合は溶接位置での形状が変わら
ないのが前提となっているため、薄板のワークで変形の
大きいものに対しては全く適用できないという問題があ
った。In the method using the contact type sensor as described above, it is necessary to dispose the sensor in a direction orthogonal to the welding direction and at a position almost at the same height as the welding torch. There was a problem. 1) When there is a deformation such as a dent, a bend, or a twist near the welding line because the size of the sensor and the space for avoiding the heat of the welding arc are required between the position of the welding line and the position where the sensor runs. Cannot hold the torch angle accurately. 2) Since it is a contact type, it is strongly affected by the work surface.
That is, when a thick scale is attached or the surface is rough, the stylus provided on the sensor does not run smoothly, and there are problems that a detection error occurs and the work surface is scratched. In addition, if a ball joint or a rolling bearing is provided at the tip of the stylus provided on the sensor, the sensor becomes large, which is not practical. 3) Since it is an external sensor, it is easy to damage the sensor by hitting surrounding obstacles when the device is moved or attached to or removed from the rail. Further, in the case of the NC method, since it is premised that the shape at the welding position does not change, there is a problem that it cannot be applied at all to thin workpieces that are greatly deformed.

【０００４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、外部センサやＮＣ情報を必要としないで傾
斜面を検出し、溶接トーチの姿勢を制御するためになさ
れたもので、アークからの情報を処理することによって
自動溶接に必要な傾斜面の情報を得て溶接トーチの姿勢
を一定に保ちながら溶接する傾斜面における溶接トーチ
の姿勢制御方法及び姿勢制御装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is made to detect the inclined surface and control the attitude of the welding torch without the need for an external sensor or NC information. It is intended to provide an attitude control method and an attitude control device for a welding torch on an inclined surface which performs welding while keeping the attitude of the welding torch constant by obtaining information on the inclined surface necessary for automatic welding by processing information from the And

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る傾斜面にお
ける溶接トーチの姿勢制御方法は、溶接トーチに設けら
れた非消耗電極先端に円運動を与え、該非消耗電極に発
生するアークを一方向に高速回転させながら傾斜面を有
する薄板の溶接線に沿って溶接を行っていく溶接中にア
ーク電圧を検出し、そのアーク電圧のうち、アークの回
転円の進行方向の前方側と後方側で対称をなすよう設定
された２つの同じ所定角度範囲の電極の回転位置におけ
るアーク電圧波形のそれぞれの積分値の差とトーチ角度
の基準を示す所定のトーチ角しきい値とを比較して差を
求め、該差が零となるように溶接トーチを傾斜制御して
傾斜面を有する薄板の溶接線をに対して溶接トーチを適
正姿勢に保つようにしたものである。A method of controlling the attitude of a welding torch on an inclined surface according to the present invention provides a circular motion to the tip of a non-consumable electrode provided on the welding torch, so that the arc generated in the non-consumable electrode is unidirectional. The arc voltage is detected during welding while welding is performed along the welding line of the thin plate that has an inclined surface while rotating at high speed, and the arc voltage is detected at the front side and the rear side in the traveling direction of the arc circle. The difference between the respective integrated values of the arc voltage waveforms at the rotational positions of the electrodes set to be symmetrical with each other in the same predetermined angle range is compared with a predetermined torch angle threshold value indicating the torch angle reference, and the difference is calculated. The inclination of the welding torch is controlled so that the difference becomes zero, and the welding torch is maintained in an appropriate posture with respect to the welding line of the thin plate having the inclined surface.

【０００６】また、本発明に係る傾斜面における溶接ト
ーチの姿勢制御装置は、電極回転式非消耗電極アーク溶
接方法により溶接する溶接トーチの電極とワークとのア
ーク電圧を検出するアーク電圧検出器と、電極の回転角
度位置を検出する回転位置検出器と、上記アーク電圧検
出器の検出信号が入力される２つの積分器と、上記アー
ク電圧検出器の検出信号のうち、上記回転位置検出器の
位置検出信号に基づいて予め設定した２つの所定角度範
囲の検出信号について上記積分器をそれぞれ動作させる
信号を出力する積分領域設定回路と、上記積分領域設定
回路からの信号に基づいて積分器から出力された２つの
所定角度範囲の検出信号の積分値の差を求める減算器
と、溶接トーチを傾斜面を有する溶接線に対して所定の
トーチ角に設定させる基準値を出力するトーチ角設定器
と、上記減算器から出力された積分値の差と上記トーチ
角設定器の基準値との差を求めて出力するトーチ角判定
回路と、上記トーチ角判定回路が求めた差に基づいて当
該差が零となるようなトーチ姿勢制御信号を出力するト
ーチ角調整機構制御器と、上記トーチ角調整機構制御器
のトーチ姿勢制御信号に基づいて溶接トーチを傾斜制御
するトーチ角調整機構とを備えて構成されている。Further, the attitude control device for the welding torch on the inclined surface according to the present invention includes an arc voltage detector for detecting the arc voltage between the electrode and the work of the welding torch to be welded by the electrode rotating non-consumable electrode arc welding method. A rotary position detector for detecting the rotational angle position of the electrode, two integrators to which the detection signal of the arc voltage detector is input, and a detection signal of the rotary position detector of the detection signals of the arc voltage detector. An integration area setting circuit that outputs a signal for operating each of the integrators with respect to detection signals in two predetermined angle ranges preset based on the position detection signal, and an output from the integrator based on a signal from the integration area setting circuit A subtracter for obtaining the difference between the integrated values of the detected signals in the two predetermined angle ranges, and a welding torch set to a predetermined torch angle with respect to a welding line having an inclined surface. A torch angle setting device that outputs a reference value, a torch angle determination circuit that obtains and outputs a difference between an integrated value output from the subtractor and a reference value of the torch angle setting device, and the torch angle determination circuit The torch angle adjustment mechanism controller that outputs a torch attitude control signal so that the difference becomes zero based on the difference obtained by, and the welding torch tilt control based on the torch attitude control signal of the torch angle adjustment mechanism controller. And a torch angle adjusting mechanism.

【０００７】[0007]

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る一実施形態の
電極回転ＴＩＧ溶接装置の全体を示す構成図、図２は電
極回転ＴＩＧトーチを示す断面図、図３はトーチ角調整
機構を示す断面図、図４はトーチ角調整機構を示す正面
図、図５は溶接されるコルゲートプレートと電極回転Ｔ
ＩＧトーチを示す斜視図、図６は電極回転ＴＩＧトーチ
の電極の回転位置を示す説明図、図７はコルゲートプレ
ートにおけるアーク長の変化を示す模式図、図８はコル
ゲートプレートにおける回転電極のアーク電圧の変化を
示すグラフ、図９は継手方法が異なるコルゲートプレー
トにおける回転電極のアーク電圧の変化をそれぞれ示す
グラフ、図１０はコルゲートプレートの傾斜角度とアー
ク電圧波形の積分値の差ΔＳの関係を示すグラフであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing the entire electrode rotary TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an electrode rotary TIG torch, and FIG. 3 is a torch angle adjusting mechanism. FIG. 4 is a front view showing a torch angle adjusting mechanism, and FIG. 5 is a corrugated plate and an electrode rotation T to be welded.
FIG. 6 is a perspective view showing an IG torch, FIG. 6 is an explanatory view showing an electrode rotation position of an electrode rotating TIG torch, FIG. 7 is a schematic view showing a change in arc length in a corrugated plate, and FIG. 8 is an arc voltage of a rotating electrode in a corrugated plate. 9 is a graph showing changes in the arc voltage of the rotating electrode in corrugated plates with different joint methods, and FIG. 10 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the corrugated plate and the difference ΔS between the integrated values of the arc voltage waveforms. It is a graph.

【０００８】図において、１は２つの突合わされた被溶
接材であるコルゲートプレート１ａ、１ｂからなる母
材、２は母材１の開先線に位置させられる非消耗電極で
あるタングステン電極、３は回転駆動モータ、３ａは回
転駆動モータ３のシャフト、４はシャフト３ａに取り付
けられ、回転駆動モータ３により高速回転を与えられる
駆動ギヤ、５は駆動ギヤ４により高速回転を与えられる
従動ギヤ、６はタングステン電極２を先端に設けたコレ
ットチャック６ａで保持する円筒状の電極保持部材、６
ｂは電極保持部材７の下方に設けられ、タングステン電
極２を取り囲むガスカップである。In the figure, 1 is a base material composed of two corrugated plates 1a and 1b which are materials to be welded to each other, and 2 is a tungsten electrode which is a non-consumable electrode positioned at a groove of the base material 1 and 3 Is a rotary drive motor, 3a is a shaft of the rotary drive motor 3, 4 is a drive gear which is attached to the shaft 3a, and which is given a high speed rotation by the rotary drive motor 3, 5 is a driven gear which is given a high speed rotation by the drive gear 4, and 6 Is a cylindrical electrode holding member for holding the tungsten electrode 2 by a collet chuck 6a provided at the tip, 6
b is a gas cup provided below the electrode holding member 7 and surrounding the tungsten electrode 2.

【０００９】７は電極保持部材６の上部を回転自在に支
持する上部自動調心ベアリング、８は上部自動調心ベア
リング７をリング回転中心から一定量偏心して保持す
る、即ち電極保持部材６の上部を従動ギヤ５の回転中心
から一定量偏心して保持する偏心リングであり、上部自
動調心ベアリング７とで偏心リング部材を構成する。９
は偏心リング８を一体的に収納する偏心リング保持ケー
スで、従動ギヤ５に一体的に取り付けられている。１０
は電極保持部材６の下部を支持する下部自動調心ベアリ
ングである。１１は回転駆動モータ３の回転角度位置、
即ちタングステン電極２の先端の回転角度位置を検出す
るエンコーダ等の回転位置検出器である。なお、電極保
持部材６に保持され、その軸線上に位置するタングステ
ン電極２と母材１との間には後述する定電流溶接電源装
置により溶接電圧が印加され、アークが発生している。Reference numeral 7 denotes an upper self-aligning bearing rotatably supporting the upper portion of the electrode holding member 6, and reference numeral 8 denotes an upper self-aligning bearing 7 which is eccentrically held by a fixed amount from the center of rotation of the ring. Is an eccentric ring that holds a predetermined amount of eccentricity from the rotation center of the driven gear 5, and forms an eccentric ring member with the upper self-aligning bearing 7. 9
Is an eccentric ring holding case that houses the eccentric ring 8 integrally, and is integrally attached to the driven gear 5. 10
Is a lower self-aligning bearing that supports the lower part of the electrode holding member 6. 11 is the rotational angle position of the rotary drive motor 3,
That is, it is a rotational position detector such as an encoder that detects the rotational angle position of the tip of the tungsten electrode 2. In addition, a welding voltage is applied between the tungsten electrode 2 and the base material 1 which are held by the electrode holding member 6 and located on the axis thereof by a constant current welding power supply device described later, and an arc is generated.

【００１０】１２は電極回転ＴＩＧ溶接装置の電極回転
ＴＩＧトーチで、図２に示したタングステン電極２〜回
転位置検出器１１で構成されている。１３は定電流溶接
電源装置、１４はタングステン電極２と母材１間のアー
ク電圧を検出するアーク電圧検出器、１５はタングステ
ン電極２を所望回転数で回転させるための回転速度設定
器、１６は回転速度設定器１５によって設定された回転
数設定値に基づき回転駆動モータ３を駆動する回転用モ
ータードライバーである。Reference numeral 12 denotes an electrode rotation TIG torch of the electrode rotation TIG welding apparatus, which comprises the tungsten electrode 2 to the rotation position detector 11 shown in FIG. 13 is a constant current welding power supply device, 14 is an arc voltage detector for detecting the arc voltage between the tungsten electrode 2 and the base metal 1, 15 is a rotation speed setting device for rotating the tungsten electrode 2 at a desired rotation speed, and 16 is The rotation motor driver drives the rotation drive motor 3 based on the rotation speed setting value set by the rotation speed setting device 15.

【００１１】１７はタングステン電極２と母材１間の基
準アーク電圧を設定するアーク電圧基準設定器、１８は
アーク電圧検出器１４の検出値とアーク電圧基準設定器
１７の基準値との差を比較演算する差動増幅器、１９は
差動増幅器１８の出力に基づきトーチ昇降機構２０の昇
降用モーター２１を回転制御する昇降用モーター制御
器、２２はトーチ角調整機構２３のトーチ角修正用モー
タ２４を回転制御するトーチ角調整機構制御器、２５は
トーチ昇降機構２０とトーチ角調整機構２３とを支持し
て母材１上を溶接線と平行に走行する溶接台車である。Reference numeral 17 is an arc voltage reference setting device for setting a reference arc voltage between the tungsten electrode 2 and the base material 1, and 18 is a difference between a detection value of the arc voltage detector 14 and a reference value of the arc voltage reference setting device 17. A differential amplifier for comparison calculation, 19 is a lifting motor controller that controls the rotation of the lifting motor 21 of the torch lifting mechanism 20 based on the output of the differential amplifier 18, and 22 is a torch angle correction motor 24 of the torch angle adjusting mechanism 23. A torch angle adjusting mechanism controller for controlling the rotation of the torch angle adjusting mechanism controller 25 is a welding carriage that supports the torch lifting mechanism 20 and the torch angle adjusting mechanism 23 and travels on the base material 1 in parallel with the welding line.

【００１２】そのトーチ角調整機構２３はトーチ昇降機
構２０の昇降部材２０ａに垂下して設けられたトーチ角
調整機構取付板４１と、トーチ角調整機構取付板４１の
側面に固定され、弧状ギヤ穴４２ａを有する弧状案内板
４２と、弧状案内板４２にスライド自在に取り付けら
れ、側面に設けられた歯車４３ａが弧状ギヤ穴４２ａに
歯合する回動スライダ４３と、回動スライダ４３の側部
に取り付けられ、歯車４３ａを回転駆動するトーチ角修
正用モータ２４と、回動スライダ４３の底部に取り付け
られ、電極回転ＴＩＧトーチ１２と接続されたトーチ接
続部材４４とからなる。なお、トーチ角調整機構２３の
弧状案内板４２の円弧はその中心で電極回転ＴＩＧトー
チ１２が垂直に位置するよう設定されており、回動スラ
イダ４３が弧状案内板４２をスライドすることにより、
電極回転ＴＩＧトーチ１２が傾斜する。The torch angle adjusting mechanism 23 is fixed to the torch angle adjusting mechanism mounting plate 41 provided so as to be suspended from the elevating member 20a of the torch elevating mechanism 20 and the side surface of the torch angle adjusting mechanism mounting plate 41, and has an arcuate gear hole. An arc-shaped guide plate 42 having 42a, a rotary slider 43 slidably attached to the arc-shaped guide plate 42, and a gear 43a provided on a side surface of the rotary slider 43 meshing with the arc-shaped gear hole 42a, and a side portion of the rotary slider 43. The torch angle correcting motor 24 is attached and drives the gear 43a to rotate. The torch connecting member 44 is attached to the bottom of the rotating slider 43 and is connected to the electrode rotating TIG torch 12. The arc of the arc-shaped guide plate 42 of the torch angle adjusting mechanism 23 is set so that the electrode rotating TIG torch 12 is vertically positioned at the center of the arc-shaped guide plate 42, and the rotary slider 43 slides on the arc-shaped guide plate 42.
The electrode rotating TIG torch 12 is tilted.

【００１３】２７はアーク電圧検出器１４が検出したア
ーク電圧−Ｖａを＋Ｖａに反転させる反転器、２８はタ
ングステン電極２と母材１間の基準アーク電圧Ｖ0 を設
定するアーク電圧基準設定器、２９は反転器２６から出
力されたアーク電圧＋Ｖａとアーク電圧基準設定器１７
の基準値Ｖ0 との差を比較演算する差動増幅器、３０は
回転位置検出器１１の位置検出信号に基づいて予め設定
した２つの所定角度範囲の検出信号について積分器を動
作させる信号を出力する積分領域設定回路、３１ａ、３
１ｂは差動増幅器２９のアーク電圧のアーク電圧＋Ｖａ
と基準値Ｖ0 との差が入力されると共に積分領域設定回
路３０からの信号も入力される積分器、３２は積分器３
１ａ，３１ｂからそれぞれ出力された積分値の差を求め
る演算器である減算器、３３は電極回転ＴＩＧトーチ１
２を溶接線を有する傾斜面に対して所定のトーチ角に設
定する基準値を出力するトーチ角設定器、３４は減算器
３２から出力された積分値の差とトーチ角設定器３４の
基準値との差に基づいて当該差が零となるようなトーチ
姿勢制御信号をトーチ角調整機構制御器２２に出力する
トーチ角判定回路である。Reference numeral 27 is an inverter for inverting the arc voltage -Va detected by the arc voltage detector 14 to + Va, 28 is an arc voltage reference setter for setting a reference arc voltage V0 between the tungsten electrode 2 and the base material 1, 29 Is the arc voltage + Va output from the inverter 26 and the arc voltage reference setter 17
, A differential amplifier for comparing and calculating the difference with the reference value V0 of the rotational position detector 30 outputs a signal for operating the integrator with respect to the detection signals in the two predetermined angle ranges preset based on the position detection signal of the rotational position detector 11. Integration area setting circuit, 31a, 3
1b is the arc voltage of the differential amplifier 29 + Va
And a reference value V0 are input, and a signal from the integration area setting circuit 30 is also input, and 32 is an integrator 3
1a and 31b are subtracters which are arithmetic units for obtaining the difference between the integrated values respectively, and 33 is an electrode rotating TIG torch 1
2 is a torch angle setting device that outputs a reference value for setting a predetermined torch angle with respect to an inclined surface having a welding line, and 34 is a difference between an integrated value output from the subtractor 32 and a reference value of the torch angle setting device 34. It is a torch angle determination circuit that outputs a torch attitude control signal to the torch angle adjustment mechanism controller 22 so that the difference becomes zero based on the difference between and.

【００１４】次に上記実施形態の動作を説明する。ま
ず、図２に示す実施形態の電極回転ＴＩＧトーチ１２の
動作を説明する。回転駆動モータ３が回転すると、その
回転は駆動ギア４、従動ギヤ５及び偏心リング保持ケー
ス９を介して偏心リング８に伝達される。偏心リング８
は電極保持部材６の上部を回転自在に支持している上部
自動調心ベアリング７をリング回転中心から一定距離離
れた偏心位置に回転自在に保持しているから、電極保持
部材６の上部は偏心リング８の回転に伴いその回転軸を
中心として旋回することになる。また、電極保持部材６
の下部は、偏心リング８の回転中心に同軸で取り付けら
れ且つその周囲を固定された下部自動調心ベアリング１
０にも保持されているから、下部自動調心ベアリング１
０と偏心リング８との作用により、電極保持部材６の下
部から下方に伸びるタングステン電極２の先端は、下部
自動調心ベアリング１０を回転中心の支点としたスリコ
ギ式の円運動を行うことになる。Next, the operation of the above embodiment will be described. First, the operation of the electrode rotating TIG torch 12 of the embodiment shown in FIG. 2 will be described. When the rotation drive motor 3 rotates, the rotation is transmitted to the eccentric ring 8 via the drive gear 4, the driven gear 5, and the eccentric ring holding case 9. Eccentric ring 8
Holds the upper self-aligning bearing 7 rotatably supporting the upper part of the electrode holding member 6 at an eccentric position distant from the center of rotation of the ring by a certain distance, so that the upper part of the electrode holding member 6 is eccentric. As the ring 8 rotates, the ring 8 turns about its axis of rotation. In addition, the electrode holding member 6
The lower part of the lower self-aligning bearing 1 is coaxially attached to the center of rotation of the eccentric ring 8 and fixed around the same.
It is also held at 0, so the lower self-aligning bearing 1
Due to the action of 0 and the eccentric ring 8, the tip of the tungsten electrode 2 extending downward from the lower portion of the electrode holding member 6 performs a sleek-shaped circular motion with the lower self-aligning bearing 10 as the fulcrum of the rotation center. .

【００１５】タングステン電極２の先端が円運動をして
いるときに、タングステン電極２の基部を保持している
電極保持部材６の下部は下部自動調心ベアリング１０に
回転自在に支持され、回転中心の支点となっており、そ
れ自体は回転しないので、図示しない給電ケーブルによ
って電極保持部材６の下部に位置するタングステン電極
２に直接給電することができる。なお、上記上部自動調
心ベアリング７及び下部自動調心ベアリング１０に代え
て球面すべり軸受、ユニット用玉軸受等、同様の機能を
果たす自在軸受で代替することもできる。When the tip of the tungsten electrode 2 is making a circular motion, the lower part of the electrode holding member 6 holding the base of the tungsten electrode 2 is rotatably supported by a lower self-centering bearing 10 and has a rotation center. And does not rotate itself, so that power can be directly supplied to the tungsten electrode 2 located below the electrode holding member 6 by a power supply cable (not shown). It should be noted that the upper self-aligning bearing 7 and the lower self-aligning bearing 10 may be replaced by a universal bearing having the same function as a spherical plain bearing, a unit ball bearing, or the like.

【００１６】次に、電極回転ＴＩＧ溶接装置の動作につ
いて説明する。例えば厚みが２mmのコルゲートプレート
１ａ、１ｂの薄板を突合わせ溶接する場合、非消耗電極
であるタングステン電極２の電極回転直径を２．５mmと
し、回転駆動モータ３により電極回転周波数を２〜２０
Ｈｚとし、定電流溶接装置１３により溶接電流を３０〜
１３０Ａで、タングステン電極２の先端に円運動を与
え、タングステン電極２に発生するアークを高速回転さ
せながら、母材１の溶接線に沿って溶接速度５〜３０cm
/ 分で突合わせ溶接を行う。このとき、トーチ傾斜角は
０±５°以内の適正値に保持されている。Next, the operation of the electrode rotating TIG welding apparatus will be described. For example, when butt-welding thin corrugated plates 1a and 1b having a thickness of 2 mm, the electrode rotation diameter of the tungsten electrode 2 which is a non-consumable electrode is set to 2.5 mm, and the electrode rotation frequency is set to 2 to 20 by the rotary drive motor 3.
And the welding current is 30 to 30 by the constant current welding device 13.
At 130 A, a circular motion is given to the tip of the tungsten electrode 2 and the arc generated in the tungsten electrode 2 is rotated at high speed, and the welding speed is 5 to 30 cm along the welding line of the base metal 1.
Butt welding is done at / min. At this time, the torch tilt angle is held at an appropriate value within 0 ± 5 °.

【００１７】トーチを静止させた状態では、アークが溶
接部に一点集中してアーク直下が常に溶融していたもの
が、アークを発生させながらタングステン電極２の先端
が機械的にほぼ円状に円運動して溶接を行うため、母材
１の被溶接部に対して溶接アークはタングステン電極２
の先端の回転に伴って被溶接部を円状に移動し、アーク
直下の溶融部がある回転径で移動することになり、アー
クの被溶接部への入熱がある径に分散された形となり、
その結果、広幅、浅溶込みの溶接部を高速で効率よく形
成することができる。When the torch was stationary, the arc was concentrated at one point on the weld and the area immediately below the arc was always melted. However, while the arc was being generated, the tip of the tungsten electrode 2 was mechanically formed into a substantially circular shape. Since the welding is performed by moving, the welding arc is applied to the welded portion of the base material 1 by the tungsten electrode 2.
With the rotation of the tip of the arc, the welded part moves in a circular shape, and the molten part immediately below the arc moves with a certain rotation diameter, and the heat input to the welded part of the arc is dispersed in a certain diameter Becomes
As a result, a wide-width, shallow-penetration welded portion can be formed efficiently at high speed.

【００１８】なお、ＴＩＧアークの特性上、上記のタン
グステン電極２の回転による効果は回転に伴ってアーク
が溶融部を移動可能かどうかで決まり、ＴＩＧアークの
場合は電極回転周波数は約２０Ｈｚ程度が限度である。
また、入熱の分散効果はある回転径以上で見られ、入熱
分散による母材の溶融効率の大幅な低下はその回転径の
最大値で決定される。薄板の突合わせ溶接で用いられる
溶接電流が十数Ａ〜二百数十ＡのＴＩＧアークの場合に
は回転径として１〜４ｍｍ程度が適正な範囲である。そ
して、この回転径の適正範囲は使用する溶接電流の値に
依存する。In the TIG arc, the effect of the rotation of the tungsten electrode 2 is determined by whether or not the arc can move through the molten portion with the rotation. In the case of the TIG arc, the electrode rotation frequency is about 20 Hz. It is a limit.
Further, the effect of dispersing the heat input is seen at a certain rotation diameter or more, and the significant decrease in the melting efficiency of the base material due to the heat input dispersion is determined by the maximum value of the rotation diameter. When the welding current used in the butt welding of thin plates is a TIG arc of a dozen A to two hundred and several tens A, a rotation diameter of about 1 to 4 mm is an appropriate range. The appropriate range of the rotation diameter depends on the value of the welding current to be used.

【００１９】さらに、図５に示すようなコルゲートプレ
ートを溶接する場合について、傾斜面の検出原理を説明
する。図５では傾斜面を有する被溶接材であるコルゲー
トプレートが突合わせ溶接される場合を示し、図６はト
ーチ回転位置を示している。図６において、溶接トーチ
は時計方向に回転しながら溶接方向に進み、最も溶接方
向前方に寄った位置をＣｆとし、９０度毎の位置をＲ，
Ｃｒ，Ｌという記号で表す。なお、図６における斜線部
分はアーク電圧のうち、実施形態において２つの積分器
が積分する角度範囲θ１、θ２を示す。また、図７はコ
ルゲートプレートにおけるアーク長の変化を示してい
る。Further, the principle of detecting an inclined surface in the case of welding a corrugated plate as shown in FIG. 5 will be described. FIG. 5 shows a case where a corrugated plate which is a material to be welded having an inclined surface is butt-welded, and FIG. 6 shows a torch rotation position. In FIG. 6, the welding torch advances in the welding direction while rotating clockwise, and the position closest to the front in the welding direction is Cf, and the position every 90 degrees is R,
It is represented by the symbols Cr and L. The shaded area in FIG. 6 indicates the angular ranges θ1 and θ2 of the arc voltage that are integrated by the two integrators in the embodiment. Further, FIG. 7 shows a change in arc length in the corrugated plate.

【００２０】図７の（ａ）に示すように、母材１である
コルゲートプレート１ａ、１ｂの平坦部ではトーチの回
転によってもアーク長が変化しないため、アーク電圧Ｖ
ａは図７の（ａ）のように平坦なものとなる。また、図
７の（ｂ）に示すように、平坦部から上り傾斜にかかる
位置では溶接方向前方でアーク長が短くなり、後方で長
くなる。これは良く知られているようにアーク電圧Ｖａ
はアーク長とほぼ比例関係にあるからである。従って、
アーク電圧Ｖａの波形は、図８（ｂ）に示すようにＣｆ
位置で極小となり、Ｃｒ位置で極大となるような変化を
示す。また、図７の（ｃ）に示すように下り傾斜から平
坦部にかかる場合は、溶接方向前方でアーク長が長くな
り、後方で短くなる。このため、アーク電圧Ｖａの波形
は、図８の（ｃ）に示すように、（ｂ）の場合と丁度反
対の変化を示す。これらの結果、溶接進行方向に傾斜度
が変化する場合、前方と後方のアーク長が異なることを
意味しており、この変化を捉えることによって母材１の
傾斜度を知ることが可能となる。As shown in FIG. 7A, since the arc length does not change even when the torch is rotated in the flat portion of the corrugated plates 1a and 1b as the base material 1, the arc voltage V
a becomes flat as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 7B, the arc length becomes short in the front in the welding direction and becomes long in the rear at the position where the flat portion rises up. As is well known, this is the arc voltage Va.
Is almost proportional to the arc length. Therefore,
The waveform of the arc voltage Va is Cf as shown in FIG.
The change is such that it becomes minimum at the position and maximum at the Cr position. Further, as shown in (c) of FIG. 7, when the downward inclination is applied to the flat portion, the arc length becomes longer in the front in the welding direction and shorter in the rear. Therefore, the waveform of the arc voltage Va exhibits a change just opposite to that in the case of (b), as shown in (c) of FIG. As a result, when the inclination changes in the welding advancing direction, it means that the arc lengths of the front and the rear are different, and it is possible to know the inclination of the base material 1 by capturing this change.

【００２１】この作用はＴＩＧ溶接で多用されているア
ーク電圧自動制御装置（ＡＶＣと呼ぶ）によりアーク長
が一定に保たれるように制御されているシステムでも成
立する。何故ならＡＶＣは回転に伴う急激なアーク長変
化にはついていけず、平均的なアーク長が一定に保たれ
る場合に機能するからである。図８のグラフはコルゲー
トプレートにおける回転電極のアーク電圧の変化を示す
もので、アーク電圧Ｖａの波形を回転の前方と後方の期
間で積分し、これらの積分値の差を求めることによって
母材１の傾斜方向とその傾斜量が分かることを示してい
る。即ち、この演算によって得られた積分値の差ΔＳの
極性によって斜面の勾配の方向が、またΔＳの大きさに
よって斜度が分かる。従って、積分値の差ΔＳが一定値
になるように制御すれば、被溶接部材に対する溶接トー
チのトーチ角度、すなわち溶接姿勢が一定に保持される
ことになる。通常、溶接トーチは面に垂直となるように
保持されることが多いから、この場合はΔＳがゼロとな
るようにトーチ角度を修正すればよいこととなる。This effect is also realized in a system in which the arc length is kept constant by an automatic arc voltage controller (called AVC) which is frequently used in TIG welding. This is because the AVC cannot keep up with a sudden change in arc length due to rotation, and functions when the average arc length is kept constant. The graph of FIG. 8 shows changes in the arc voltage of the rotary electrode in the corrugated plate. The waveform of the arc voltage Va is integrated in the front and rear periods of rotation, and the difference between these integrated values is calculated to obtain the base material 1 It is shown that the tilt direction and the tilt amount can be known. That is, the direction of the slope of the slope can be known by the polarity of the difference ΔS of the integrated values obtained by this calculation, and the slope can be known by the magnitude of ΔS. Therefore, if the difference ΔS between the integrated values is controlled to be a constant value, the torch angle of the welding torch with respect to the member to be welded, that is, the welding posture is kept constant. Usually, the welding torch is often held so as to be perpendicular to the surface, and in this case, the torch angle should be corrected so that ΔS becomes zero.

【００２２】次に、溶接中における傾斜面に対する溶接
トーチの姿勢制御方法について図１、図３〜図１０に基
づいて説明する。まず、その前に溶接トーチの姿勢制御
方法の前提となるアーク長が一定に保たれるように制御
するアーク電圧自動制御装置の動作について説明する。
本発明の実施形態では、アーク電圧自動制御装置として
機能する構成部材は、アーク電圧検出器１４、アーク電
圧基準設定器１７〜昇降用モーター２１である。そし
て、溶接中のアーク電圧検出器１４によるアーク電圧検
出信号と、アーク電圧基準設定器１７の基準アーク電圧
の偏差を差動増幅器１６により演算し、この偏差が常の
零となるように昇降用モーター制御器１９が昇降用モー
ター２１を回転制御して電極回転ＴＩＧトーチ１２を昇
降させることにより、アーク長が一定に保たれるのであ
る。この場合の制御は、回転に伴う急激なアーク長変化
には影響されない。Next, a method of controlling the attitude of the welding torch with respect to the inclined surface during welding will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 10. First, before that, the operation of the arc voltage automatic control device for controlling the arc length, which is a prerequisite for the attitude control method of the welding torch, to be kept constant will be described.
In the embodiment of the present invention, the constituent members that function as the arc voltage automatic control device are the arc voltage detector 14, the arc voltage reference setter 17 to the lifting motor 21. Then, the difference between the arc voltage detection signal from the arc voltage detector 14 during welding and the reference arc voltage of the arc voltage reference setter 17 is calculated by the differential amplifier 16, and the difference is zero so that the deviation is always zero. The motor controller 19 controls the rotation of the raising / lowering motor 21 to raise / lower the electrode rotating TIG torch 12, whereby the arc length is kept constant. The control in this case is not affected by the sudden change in the arc length due to the rotation.

【００２３】つぎに、溶接トーチの姿勢制御方法につい
て図１に基づいて説明する。電極回転ＴＩＧトーチ１２
に設けられたタングステン電極２が突合わせ溶接される
コルゲートプレート１ａ、１ｂからなる母材１の溶接線
に沿って溶接を行っていくとき、アーク電圧検出器１４
はタングステン電極２先端の回転によって変化している
アーク電圧−Ｖａを検出し、反転器２６に入力する。反
転器２６ではアーク電圧−Ｖａを＋Ｖａに反転し、反転
したアーク電圧＋Ｖａを差動増幅器２９に入力する。そ
の差動増幅器２９にはアーク電圧基準設定器２８の基準
電圧Ｖ0 も入力されている。その差動増幅器２９は反転
器２６から出力されたアーク電圧＋Ｖａとアーク電圧基
準設定器２８の基準電圧Ｖ0 との差を求め、その差を積
分器３１ａ，３１ｂに入力している。Next, a method of controlling the attitude of the welding torch will be described with reference to FIG. Electrode rotating TIG torch 12
When the welding is performed along the welding line of the base material 1 including the corrugated plates 1a and 1b to which the tungsten electrode 2 provided on the butt welding is performed, the arc voltage detector 14
Detects the arc voltage −Va which is changing due to the rotation of the tip of the tungsten electrode 2 and inputs it to the inverter 26. The inverter 26 inverts the arc voltage −Va to + Va, and inputs the inverted arc voltage + Va to the differential amplifier 29. The reference voltage V0 of the arc voltage reference setter 28 is also input to the differential amplifier 29. The differential amplifier 29 finds the difference between the arc voltage + Va output from the inverter 26 and the reference voltage V0 of the arc voltage reference setter 28, and inputs the difference to the integrators 31a and 31b.

【００２４】一方、回転位置検出器１１は回転している
タングステン電極２の回転位置を検出して位置検出信号
を積分領域設定回路３０に出力している。そして、積分
領域設定回路３０では回転位置検出器１１の位置検出信
号に基づき、予め設定したアークの回転円の進行方向の
前方側で、前方中心を基準とした左右６０°の第１の角
度範囲θ１（図６参照）とアークの回転円の進行方向の
後方側で、後方中心を基準とした左右６０°の第２の角
度範囲θ２（図６参照）について動作させる信号を積分
器３１ａ，３１ｂに出力する。積分器３１ａ，３１ｂは
積分領域設定回路３０からの信号に基づいて第１の角度
範囲θ１と第２の角度範囲θ２についてのアーク電圧を
それぞれ積分する。On the other hand, the rotational position detector 11 detects the rotational position of the rotating tungsten electrode 2 and outputs a position detection signal to the integration area setting circuit 30. Then, in the integration region setting circuit 30, based on the position detection signal of the rotation position detector 11, a first angle range of 60 ° to the left and right with respect to the front center is set on the front side in the traveling direction of the rotating circle of the arc set in advance. A signal for operating θ1 (see FIG. 6) and a second angle range θ2 (see FIG. 6) of 60 ° to the left and right with respect to the rear center is provided on the rear side in the traveling direction of the arc rotation circle, and integrators 31a and 31b are provided. Output to. The integrators 31a and 31b respectively integrate the arc voltages in the first angular range θ1 and the second angular range θ2 based on the signal from the integration area setting circuit 30.

【００２５】積分器３１ａ，３１ｂがアーク電圧を積分
した積分値は減算器３２に入力される。このように積分
器３１ａ，３１ｂで積分するのはアーク電圧波形にノイ
ズがあり、その影響を受けないようにするためである。
減算器３２では積分器３１ａによる積分値Ｓｆと３１ｂ
による積分値Ｓｒの差ΔＳを求め、それをトーチ角判定
回路３４に出力する。トーチ角判定回路３４では減算器
３２で求めた積分値の差ΔＳとトーチ角設定器３３によ
って設定された所定の基準値と比較して差を求めてトー
チ角調整機構制御器２２に出力する。トーチ角調整機構
制御器２２ではトーチ角判定回路３４が求めた差に基づ
いて当該差が零となるようなトーチ姿勢制御信号をトー
チ角調整機構２３のトーチ角修正用モータ２４に出力す
る。そのトーチ姿勢制御信号を受けたトーチ角修正用モ
ータ２４は回転して電極回転ＴＩＧトーチ１２を傾斜制
御する。The integrated value obtained by integrating the arc voltage by the integrators 31a and 31b is input to the subtractor 32. The reason why the integrators 31a and 31b perform the integration in this manner is to prevent the arc voltage waveform from being affected by the noise.
In the subtractor 32, the integrated values Sf and 31b obtained by the integrator 31a
Then, the difference ΔS of the integrated value Sr is calculated and output to the torch angle determination circuit 34. The torch angle determination circuit 34 compares the difference ΔS between the integrated values obtained by the subtractor 32 with a predetermined reference value set by the torch angle setting device 33 to obtain a difference and outputs it to the torch angle adjustment mechanism controller 22. The torch angle adjusting mechanism controller 22 outputs a torch attitude control signal to the torch angle adjusting motor 24 of the torch angle adjusting mechanism 23 based on the difference obtained by the torch angle determining circuit 34 so that the difference becomes zero. Upon receiving the torch attitude control signal, the torch angle correction motor 24 rotates to control the tilt of the electrode rotation TIG torch 12.

【００２６】即ち、トーチ角修正用モータ２４がトーチ
姿勢制御信号を受けて回転すると、弧状案内板４２の弧
状ギヤ穴４２ａに歯合している回動スライダ４３の歯車
４３ａが回転し、弧状案内板４２に対して回動スライダ
４３がスライドし、回動スライダ４３とトーチ接続部材
４４を介して接続されている電極回転ＴＩＧトーチ１２
が傾動して傾斜制御され、タングステン電極２が母材１
の傾斜面に対して所定のトーチ角度を保つように適正な
姿勢に制御される。That is, when the torch angle correcting motor 24 is rotated by receiving the torch posture control signal, the gear 43a of the rotary slider 43 meshing with the arc gear hole 42a of the arc guide plate 42 is rotated, and the arc guide is rotated. The rotating slider 43 slides with respect to the plate 42, and the electrode rotating TIG torch 12 is connected to the rotating slider 43 via the torch connecting member 44.
Is tilted and tilt-controlled, and the tungsten electrode 2 becomes the base material 1.
The proper posture is controlled so as to maintain a predetermined torch angle with respect to the inclined surface.

【００２７】なお、トーチ角設定器３３は電極回転ＴＩ
Ｇトーチ１２のタングステン電極２が母材１の溶接線を
有する面に対して所定の角度を保つよう設定するもので
あり、トーチ角設定器３３のトーチ角基準値を変えるこ
とにより、タングステン電極２を母材１の溶接線を有す
る面に対して垂直にしたり、傾斜させたりするよう調整
することができる。このように、溶接中におけるアーク
電圧を検出し、アーク電圧を信号処理して電極回転ＴＩ
Ｇトーチ１２のタングステン電極２が母材１の溶接線に
対して所定の角度を保つよう制御し、電極回転ＴＩＧト
ーチ１２を傾斜面に対しても所定の角度を保つよう自動
追従させるようにしているため、溶接アーク自体がセン
サの役目を果たし、溶接過程で傾斜面があっても、電極
回転ＴＩＧトーチ１２は常に一定の姿勢を維持するよう
精度よく追従できる。The torch angle setting device 33 is used for the electrode rotation TI.
The tungsten electrode 2 of the G torch 12 is set so as to maintain a predetermined angle with respect to the surface of the base metal 1 having the welding line. By changing the torch angle reference value of the torch angle setter 33, the tungsten electrode 2 Can be adjusted to be perpendicular to the surface of the base material 1 having the welding line or to be inclined. In this way, the arc voltage during welding is detected, the arc voltage is signal-processed, and the electrode rotation TI
The tungsten electrode 2 of the G torch 12 is controlled so as to maintain a predetermined angle with respect to the welding line of the base metal 1, and the electrode rotating TIG torch 12 is automatically made to follow the inclined surface so as to maintain a predetermined angle. Therefore, the welding arc itself serves as a sensor, and even if there is an inclined surface in the welding process, the electrode rotating TIG torch 12 can accurately follow so as to always maintain a constant posture.

【００２８】なお、上記実施形態では、積分器３１ａで
積分するアーク電圧の対象とする第１の角度範囲θ１を
６０°、積分器３１ｂで積分するアーク電圧の対象とす
る第２の角度範囲θ２を６０°としているが、実用的に
は第１、第２の角度範囲θ１、θ２はそれぞれアークの
回転円の進行方向の前方側と後方側で対称であって３０
°〜１８０°程度がベストである。但し、原理的にはア
ークの回転円の進行方向の前方中心Ｃｆと後方中心Ｃｒ
を基準として略０°に近い角度範囲であっても可能であ
る。この場合、アーク電圧ノイズやアークの乱れの影響
を受けやすく、実用上は好ましくない。ただ、過去にお
いて、１０°〜１８０°という角度範囲に設定して実施
したこともあり、下限の角度については限定しがたいも
のである。In the above embodiment, the first angular range θ1 of the arc voltage integrated by the integrator 31a is 60 °, and the second angular range θ2 of the arc voltage integrated by the integrator 31b is θ2. However, in practice, the first and second angular ranges θ1 and θ2 are symmetrical on the front side and the rear side in the traveling direction of the arc rotation circle, respectively.
The best angle is about 180 °. However, in principle, the front center Cf and the rear center Cr in the traveling direction of the rotating circle of the arc
Even if the angle range is close to 0 ° with reference to. In this case, it is not preferable in practical use because it is easily affected by arc voltage noise and arc disturbance. However, in the past, the angle range of 10 ° to 180 ° has been set, and it is difficult to limit the lower limit angle.

【００２９】図９は溶接継手としてＩ型突き合わせ継手
の場合と重ね継手の場合について、斜面の角度を下り１
５度、０度、上り１５度に設定して回転ＴＩＧ法にて溶
接した場合のアーク電圧の積分値の差ΔＳの測定例を示
す。アーク電圧Ｖａは図１のブロック図に従って処理さ
れている。図９において、アーク電圧Ｖａ波形が若干乱
れている部分が認められるが、ΔＳは傾斜角度を良く反
映している。また、ΔＳの値に＋と−の符号が付いてい
るが、これは傾斜の方向を示すもので、即ちその符号に
より上がり傾斜か、下り傾斜かが分かる。FIG. 9 shows the angle 1 of the slope when the I-shaped butt joint and the lap joint are used as the weld joint.
An example of measurement of the difference ΔS in the integrated value of the arc voltage when welding is performed by the rotating TIG method with the angle set to 5 degrees, 0 degrees, and 15 degrees up is shown. The arc voltage Va has been processed according to the block diagram of FIG. In FIG. 9, a part of the arc voltage Va waveform is slightly disturbed, but ΔS well reflects the tilt angle. Further, the value of ΔS is provided with + and-signs, which indicates the direction of the inclination, that is, the sign indicates whether the slope is an upward slope or a downward slope.

【００３０】図１０は図９に示す突き合わせと重ね継手
の場合の傾斜角度とΔＳとの関係を示したものである。
重ね継手の場合は、溶接進行方向に対して非対称な継手
であるため、つまりＣｆ位置が溶接線と一致しないため
傾斜がゼロの場合もΔＳがゼロとなっていない。しか
し、斜面の傾斜角度の変化に対するΔＳの変化はＩ開先
の場合とほぼ同様であり、ΔＳにより傾斜が検出できる
から、ΔＳが所定の値となるようにトーチの角度を制御
すれば溶接トーチの姿勢を一定に保つことができること
が分かる。Ｖ開先の場合については図示していないが同
様の考え方で溶接トーチの姿勢を斜面に対して一定に保
つことができる。FIG. 10 shows the relationship between the inclination angle and ΔS in the case of the butt and lap joints shown in FIG.
In the case of a lap joint, ΔS is not zero even when the inclination is zero because the joint is asymmetric with respect to the welding proceeding direction, that is, the Cf position does not coincide with the welding line. However, the change in ΔS with respect to the change in the inclination angle of the slope is almost the same as in the case of the I-groove, and the inclination can be detected by ΔS. Therefore, if the angle of the torch is controlled so that ΔS becomes a predetermined value, the welding torch is controlled. It can be seen that the posture of can be kept constant. Although not shown in the case of the V groove, the attitude of the welding torch can be kept constant with respect to the slope with the same idea.

【００３１】また、上記実施形態では、電極回転ＴＩＧ
溶接方法及び電極回転ＴＩＧ溶接装置の電極回転ＴＩＧ
トーチ１２について説明したが、本発明はタングステン
電極を用いるプラズマ溶接或いはタングステン電極以外
の銅電極、炭素電極という非消耗電極を用いた他の溶接
方法及び溶接装置にも適用され得ることはいうまでもな
い。In the above embodiment, the electrode rotating TIG is used.
Welding method and electrode rotation TIG welding electrode rotation TIG
Although the torch 12 has been described, it goes without saying that the present invention can also be applied to plasma welding using a tungsten electrode or other welding methods and welding devices using non-consumable electrodes such as copper electrodes other than tungsten electrodes and carbon electrodes. Absent.

【００３２】[0032]

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、溶接トー
チに設けられた非消耗電極先端に円運動を与え、該非消
耗電極に発生するアークを一方向に高速回転させながら
傾斜面を有する薄板の溶接線に沿って溶接を行っている
場合に、アーク電圧を検出し、そのアーク電圧のうち、
アークの回転円の進行方向の前方側と後方側で対称をな
すよう設定された２つの同じ所定角度範囲の電極の回転
位置におけるアーク電圧波形のそれぞれの積分値の差と
トーチ角度の基準を示す所定のトーチ角しきい値とを比
較して差を求め、該差が零となるように前記溶接トーチ
を傾斜制御して傾斜面を有する薄板の溶接線に対して溶
接トーチを適正姿勢に保つようにしたので、薄板の溶接
継手部に傾斜面があっても常に溶接トーチが平坦面と同
様に傾斜面に対しても所定の角度を保つた姿勢を保持し
て正確な溶接が可能となり、溶接部の要求するビード形
状の維持ができるという効果を有する。As described above, the present invention provides a thin plate having an inclined surface while giving a circular motion to the tip of the non-consumable electrode provided on the welding torch and rotating the arc generated in the non-consumable electrode at a high speed in one direction. When welding is performed along the welding line, the arc voltage is detected and, of the arc voltage,
The reference of the torch angle and the difference between the respective integral values of the arc voltage waveforms at the rotational positions of the electrodes in two identical predetermined angle ranges set to be symmetrical on the front side and the rear side in the traveling direction of the arc rotation circle are shown. A difference is obtained by comparing with a predetermined torch angle threshold, and the welding torch is tilt-controlled so that the difference becomes zero, and the welding torch is kept in an appropriate posture with respect to the welding line of the thin plate having the inclined surface. As a result, even if there is an inclined surface in the welded joint of the thin plate, the welding torch can always maintain a posture maintaining a predetermined angle with respect to the inclined surface as well as a flat surface, and accurate welding can be performed. The bead shape required by the welded portion can be maintained.

【００３３】また、溶接トーチの姿勢の保持制御には、
外付けのセンサが一切不要となるから、溶接機の構成が
簡素化され、設計の自由度が増すとともに小型化が図り
やすくなると共に溶接機取扱い上の不注意により、或い
は溶接線周辺の障害物によりセンサが破損することもな
くなるために溶接機の信頼性が高まるいう効果も有す
る。さらに、接触式センサではないため、接触式センサ
のように部材表面の影響を受けないから、どのような材
料に対しても適用可能であるという効果も有する。In addition, in order to control the posture of the welding torch,
Since no external sensor is required, the structure of the welding machine is simplified, the degree of freedom in design is increased, size reduction is facilitated, and due to careless handling of the welding machine or obstacles around the welding line. As a result, the sensor is prevented from being damaged, which has the effect of increasing the reliability of the welding machine. Further, since it is not a contact type sensor, it is not affected by the surface of the member unlike the contact type sensor, and thus it can be applied to any material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る一実施形態の電極回転ＴＩＧ溶接
装置の全体を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an entire electrode rotary TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】電極回転ＴＩＧトーチを示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an electrode rotating TIG torch.

【図３】トーチ角調整機構を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a torch angle adjusting mechanism.

【図４】トーチ角調整機構を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing a torch angle adjusting mechanism.

【図５】溶接されるコルゲートプレートと電極回転ＴＩ
Ｇトーチを示す斜視図である。FIG. 5: Corrugated plate to be welded and electrode rotation TI
It is a perspective view showing a G torch.

【図６】電極回転ＴＩＧトーチの電極の回転位置を示す
説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a rotational position of an electrode of an electrode rotating TIG torch.

【図７】コルゲートプレートにおけるアーク長の変化を
示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing changes in arc length in a corrugated plate.

【図８】コルゲートプレートにおける回転電極のアーク
電圧の変化を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing changes in arc voltage of a rotating electrode in a corrugated plate.

【図９】継手方法が異なるコルゲートプレートにおける
回転電極のアーク電圧の変化をそれぞれ示すグラフであ
る。FIG. 9 is a graph showing changes in arc voltage of a rotating electrode in corrugated plates having different joint methods.

【図１０】コルゲートプレートの傾斜角度とアーク電圧
波形の積分値の差Δの関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a relationship between a tilt angle of a corrugated plate and a difference Δ between integrated values of arc voltage waveforms.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 母材 ２ タングステン電極（非消耗電極） １１ 回転位置検出器 １２ 電極回転ＴＩＧトーチ １４ アーク電圧検出器 ２２ トーチ角調整機構制御器 ２３ トーチ角調整機構 ２４ トーチ角修正用モータ ２６ 反転器 ３０ 積分領域設定回路 ３１ａ 積分器 ３１ｂ 積分器 ３２ 減算器（演算器） ３３ トーチ角設定器 ３４ トーチ角度判定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Tungsten electrode (non-consumable electrode) 11 Rotation position detector 12 Electrode rotation TIG torch 14 Arc voltage detector 22 Torch angle adjustment mechanism controller 23 Torch angle adjustment mechanism 24 Torch angle correction motor 26 Inverter 30 Integration area Setting circuit 31a Integrator 31b Integrator 32 Subtractor (calculator) 33 Torch angle setting device 34 Torch angle determination circuit

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/167 Ｂ２３Ｋ 9/167 Ａ (72)発明者 佐々木 善英 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification number Office reference number FI Technology display location B23K 9/167 B23K 9/167 A (72) Inventor Yoshihide Sasaki 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Date Main Steel Pipe Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 溶接トーチに設けられた非消耗電極先端
に円運動を与え、該非消耗電極に発生するアークを一方
向に高速回転させながら傾斜面を有する薄板の溶接線に
沿って溶接を行っていく溶接中にアーク電圧を検出し、
そのアーク電圧のうち、アークの回転円の進行方向の前
方側と後方側で対称をなすよう設定された２つの同じ所
定角度範囲の電極の回転位置におけるアーク電圧波形の
それぞれの積分値の差とトーチ角度の基準を示す所定の
トーチ角しきい値とを比較して差を求め、該差が零とな
るように溶接トーチを傾斜制御して傾斜面を有する薄板
の溶接線をに対して溶接トーチを適正姿勢に保つことを
特徴とする傾斜面における溶接トーチの姿勢制御方法。1. A welding is performed along a welding line of a thin plate having an inclined surface while applying a circular motion to a tip of a non-consumable electrode provided on a welding torch and rotating an arc generated in the non-consumable electrode at a high speed in one direction. Arc voltage is detected during welding
Of the arc voltage, the difference between the respective integrated values of the arc voltage waveforms at the rotational positions of the two electrodes in the same predetermined angle range that are set symmetrically on the front side and the rear side in the traveling direction of the arc rotation circle, Weld to a welding line of a thin plate having an inclined surface by controlling the welding torch so that the difference becomes zero by comparing with a predetermined torch angle threshold indicating the reference of the torch angle. A method for controlling the attitude of a welding torch on an inclined surface, characterized by maintaining the torch in an appropriate attitude. 【請求項２】 電極回転式非消耗電極アーク溶接方法に
より溶接する溶接トーチの電極とワークとのアーク電圧
を検出するアーク電圧検出器と、電極の回転角度位置を
検出する回転位置検出器と、上記アーク電圧検出器の検
出信号が入力される２つの積分器と、上記アーク電圧検
出器の検出信号のうち、上記回転位置検出器の位置検出
信号に基づいて予め設定した２つの所定角度範囲の検出
信号について上記積分器をそれぞれ動作させる信号を出
力する積分領域設定回路と、上記積分領域設定回路から
の信号に基づいて上記積分器から出力された２つの所定
角度範囲の検出信号の積分値の差を求める減算器と、溶
接トーチを傾斜面を有する溶接線に対して所定のトーチ
角に設定させる基準値を出力するトーチ角設定器と、上
記減算器から出力された積分値の差と上記トーチ角設定
器の基準値との差を求めて出力するトーチ角判定回路
と、上記トーチ角判定回路が求めた差に基づいて当該差
が零となるようなトーチ姿勢制御信号を出力するトーチ
角調整機構制御器と、上記トーチ角調整機構制御器のト
ーチ姿勢制御信号に基づいて溶接トーチを傾斜制御する
トーチ角調整機構とを備えてなることを特徴とする傾斜
面における溶接トーチの姿勢制御装置。2. An arc voltage detector for detecting an arc voltage between an electrode of a welding torch and a workpiece to be welded by an electrode rotating non-consumable electrode arc welding method, and a rotary position detector for detecting a rotational angle position of the electrode. Of the two integrators to which the detection signal of the arc voltage detector is input, and among the detection signals of the arc voltage detector, there are two predetermined angle ranges preset based on the position detection signal of the rotational position detector. An integration area setting circuit that outputs a signal for operating each of the integrators with respect to the detection signal, and an integrated value of the detection values of the two predetermined angle ranges output from the integrator based on the signal from the integration area setting circuit. A subtracter for obtaining the difference, a torch angle setting device for outputting a reference value for setting the welding torch at a predetermined torch angle with respect to a welding line having an inclined surface, and an output from the subtractor. Torch angle determination circuit for obtaining and outputting the difference between the integrated value difference and the reference value of the torch angle setting device, and a torch that makes the difference zero based on the difference obtained by the torch angle determination circuit. A tilt comprising: a torch angle adjusting mechanism controller that outputs a posture control signal; and a torch angle adjusting mechanism that tilt-controls the welding torch based on the torch posture control signal of the torch angle adjusting mechanism controller. Control device for welding torch on the surface.