JP2002239732A - Weld line profile control method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、開先幅方向に溶接
トーチをウィービング運動させて、電気的変化を検出す
ることにより、溶接線に追従させる溶接線倣い制御方法
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 line tracking control method for following a welding line by weaving a welding torch in a groove width direction and detecting an electrical change.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の溶接線倣い制御方法としては、溶
接トーチを開先幅方向にウィービングさせ、ウィービン
グ両端の溶接電流偏差又は溶接電圧偏差を利用して、軌
跡修正する方法が知られている。このような溶接中の溶
接電流及び溶接電圧の変化を検出し、溶接線倣い制御す
るセンサを一般的にアークセンサと呼ばれている。2. Description of the Related Art As a conventional welding line tracking control method, a method is known in which a welding torch is weaved in a groove width direction and a locus is corrected using a welding current deviation or a welding voltage deviation at both ends of the weaving. . Such a sensor that detects changes in welding current and welding voltage during welding and performs welding line tracking control is generally called an arc sensor.
【0003】その基本原理を、開先幅方向の溶接線ずれ
の検出法及び軌跡修正法に限定して、第2図により示
す。開先幅方向の溶接線ずれ情報としては、ウィービン
グ両端の溶接電流IL及びIRの偏差、すなわちIL−
IRを使用している。第2図(a)に示すように、溶接
トーチが溶接線方向に対して左方向にずれている場合
は、ILの値が大きくなる。すなわち、IL−IR>0
となり、これを検出して右方向に修正する。[0003] The basic principle is limited to a method for detecting a welding line deviation in a groove width direction and a method for correcting a locus, as shown in FIG. The weld line deviation information of the groove width direction, the deviation of the welding current I L and I R of the weaving ends, i.e. I L -
I am using the I R. As shown in FIG. 2 (a), in the case where the welding torch is displaced in the left direction with respect to the weld line direction, the value of I L increases. In other words, I L -I R> 0
Is detected and corrected rightward.
【0004】また、第2図(c)に示すように、溶接ト
ーチが溶接線に対して右方向にずれている場合は、IR
の値が大きくなる。すなわち、IL−IR<0となり、
これを検出して左方向に修正する。[0004] Also, as shown in FIG. 2 (c), if the welding torch is displaced in the right direction with respect to the weld line, I R
Increases. That, I L -I R <0, and the
This is detected and corrected to the left.
【0005】溶接線ずれの検出及び軌跡修正は、上記の
基本原理を利用して、ウィービング1周期毎に行われ
る。したがって、溶接トーチのウィービング周波数が大
きければ、単位時間当たりの溶接線ずれの検出及び軌跡
修正回数が増加することになり、溶接線ずれの追従能力
も向上する。溶接トーチのウィービング周波数が小さい
場合は、第3図に示すように、ウィービング両端におい
ても、アーク長が確保され、短絡が発生しにくい。とこ
ろが 溶接トーチのウィービング周波数が大きくなる
と、第4図に示すように、ウィービング両端にてアーク
長が極端に短くなるため、溶接ワイヤ自体が母材に衝突
し、短絡が生じやすくなる。The detection of the welding line deviation and the correction of the trajectory are performed every weaving cycle using the above-described basic principle. Therefore, if the weaving frequency of the welding torch is large, the number of times of detection and correction of the welding line deviation per unit time increases, and the ability to follow the welding line deviation is also improved. When the weaving frequency of the welding torch is low, as shown in FIG. 3, the arc length is secured at both ends of the weaving, and a short circuit hardly occurs. However, when the weaving frequency of the welding torch increases, as shown in FIG. 4, the arc length at both ends of the weaving becomes extremely short, so that the welding wire itself collides with the base material, and short-circuiting easily occurs.
【0006】ウィービング両端においで短絡が生じる
と、開先幅方向の溶接線ずれ情報であるIL−IRの値
がばらつくため、誤まった軌跡修正の回数が多くなり、
溶接線倣いが不安定になるという問題がある。[0006] short circuit weaving across smell occurs, the value of a weld line deviation information of the groove width direction I L -I R varies, the more the number of erroneous trajectory modification,
There is a problem that welding line scanning becomes unstable.
【0007】また、母材にアンダカットが発生しやすく
なるという問題もあり、アンダカットが発生すると、母
材の強度低下、割れ等の重大な欠陥を引き起こず可能性
が高くなる。There is also a problem that the base material is liable to undercut, and when the undercut occurs, there is a high possibility that the base material does not cause serious defects such as a decrease in strength and cracks.
【0008】したがって、ウィービング周波数が大きい
場合、溶接線倣いを安定させ、また、母材のアンダカッ
ト発生を防止するため、ウィービング両端での短絡発生
を抑制する必要が生じる。この問題点を解決する従来技
術として、特開平9−253856号公報に開示されて
いるものがある。この公報に開示されているものにおい
ては、溶接トーチがウィービング両端に位置する時、あ
る設定時間、溶接電圧を基準電圧より上昇させる制御を
行うものである。すなわち、ウィービング両端にて溶接
電圧を上昇させることにより、溶接ワイヤの溶融を促進
させることにより、ウィービング両端での短絡を抑制し
ようとするものであった。Therefore, when the weaving frequency is high, it is necessary to suppress the occurrence of short-circuits at both ends of the weaving in order to stabilize the welding line tracing and to prevent the occurrence of undercut of the base material. As a conventional technique for solving this problem, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-253856. In the technique disclosed in this publication, when the welding torch is positioned at both ends of the weaving, control is performed to raise the welding voltage above the reference voltage for a certain set time. In other words, by increasing the welding voltage at both ends of the weaving, the melting of the welding wire is promoted to thereby suppress a short circuit at both ends of the weaving.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の発明
においては、溶接条件(溶接電流、溶接電圧等)が異な
ると、ワイヤの溶融量も変化するため、ウィービング両
端と中央部で適正なワイヤの突き出し長(アーク長)を
維持する条件を求めるのが困難であった。However, in the above-mentioned invention, if the welding conditions (welding current, welding voltage, etc.) are different, the amount of melting of the wire also changes. It has been difficult to find conditions for maintaining the protrusion length (arc length).
【0010】そして、適正なアーク長を維持するには、
所定の量だけ溶接ワイヤを溶融するのに必要な熱量を的
確に把握し、溶接電圧を制御する必要があった。すなわ
ち、適正な溶接電圧指令値を与えないと、過度に溶接ワ
イヤを溶融させ溶接ワイヤの突き出し長が短かくなりす
ぎたり、溶接ワイヤの溶融量が足りず溶接ワイヤが母材
と衝突したりするなど、溶接状態が不安定になる場合が
あったため、溶接線の倣いが不安定になる問題があっ
た。In order to maintain an appropriate arc length,
It was necessary to accurately grasp the amount of heat required to melt the welding wire by a predetermined amount and control the welding voltage. That is, if an appropriate welding voltage command value is not given, the welding wire is excessively melted and the protrusion length of the welding wire becomes too short, or the welding wire collides with the base metal because the amount of welding wire is insufficient. In some cases, the welding state becomes unstable, so that there is a problem that the profiling of the welding line becomes unstable.
【0011】また、溶接ワイヤの溶融量が足りない場合
は、前述のように母材にアンダカットが生じるという問
題は解決できないままであった。Further, when the amount of fusion of the welding wire is insufficient, the problem that undercut occurs in the base material as described above has not been solved.
【0012】本発明においては、ウィービング周波数が
大きくなっても、確実に溶接線を倣い、母材にアンダカ
ットが生じないような溶接線倣い制御方法を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a welding line tracing control method that reliably follows a welding line even when the weaving frequency increases, and prevents the base material from being undercut.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明においては、溶接トーチを開先幅方向にウィ
ービングさせてアーク長およびワイヤ突き出し長の変化
に伴う電気的変化を検出するとともに、検出信号により
溶接トーチを溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法にお
いて、溶接トーチのウィービング位置を検出するウィー
ビング位置検出手段、溶接ワイヤの送給速度を可変制御
する送給速度制御手段及び溶接ワイヤの送給速度指令を
出力する送給速度指令出力手段とを有し、前記ウィービ
ング位置検出手段から、溶接トーチのウィービング区間
内での位置情報を得ることにより、ウィービング中心か
らウィービング端への移動時、予め設定されている時
間、前記送給速度制御手段により、平均ワイヤ送給速度
より低い送給速度指令を前記送給速度指令出力手段に出
力するとともに、ウィービング端からウィービング中心
への移動時、予め設定されている時間、前記送給速度制
御手段により、平均ワイヤ送給速度より高い送給速度指
令を前記送給速度指令出力手段に出力することを特徴と
するものである。In order to solve the above problems, in the present invention, a welding torch is weaved in a groove width direction to detect an electric change accompanying a change in an arc length and a wire protrusion length. A welding line following control method for causing a welding torch to follow a welding line according to a detection signal, a weaving position detecting means for detecting a weaving position of the welding torch, a feeding speed control means for variably controlling a feeding speed of a welding wire, and welding. Feeding speed command output means for outputting a wire feeding speed command, and from the weaving position detecting means, obtaining position information in the weaving section of the welding torch, thereby moving the welding torch from the weaving center to the weaving end. Time, for a preset time, the feed speed control means controls the feed speed to be lower than the average wire feed speed. Is output to the feed speed command output means, and when moving from the weaving end to the weaving center, for a preset time, the feed speed control means causes the feed speed command to be higher than the average wire feed speed. The output is provided to the feed speed command output means.
【0014】また、本発明の溶接線倣い制御方法におい
ては、ワイヤ送給速度指令は、矩形波又は正弦波の制御
パターンであることを特徴とするものである。Further, in the welding line scanning control method according to the present invention, the wire feed speed command is a control pattern of a rectangular wave or a sine wave.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の溶接線倣い制御方
法の一実施例を図に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a welding line scanning control method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】第1図は、本発明の溶接線倣い制御方法の
一実施例の概要図である。1はロボット制御装置、2は
溶接機である。溶接トーチ3は、図示しない溶接ロボッ
ト等に取り付けられ、ウィービング動作を行いながら、
母材10を溶接する。溶接中、電流検出器4、電圧検出
器5により、溶接電流値、溶接電圧値が検出され、それ
ぞれローパスフィルタ6、7にて高周波成分が除去さ
れ、A/D変換器8、9によりディジタル値に変換さ
れ、ロボット制御装置1内の演算部11にデータが与え
られる。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a welding line scanning control method according to the present invention. 1 is a robot controller and 2 is a welding machine. The welding torch 3 is attached to a welding robot (not shown) and performs a weaving operation.
The base material 10 is welded. During welding, a welding current value and a welding voltage value are detected by a current detector 4 and a voltage detector 5, and high-frequency components are removed by low-pass filters 6 and 7, respectively, and digital values are removed by A / D converters 8 and 9. And the data is given to the calculation unit 11 in the robot control device 1.
【0017】与えられたデータは、演算部11内で各種
演算が実行され、その結果を基に溶接トーチ3の中心が
溶接線の中心に一致するように溶接線倣い制御される。The given data is subjected to various calculations in the calculation unit 11, and based on the results, the welding line scanning control is performed so that the center of the welding torch 3 coincides with the center of the welding line.
【0018】母材10への溶接ワイヤの送給量は、送給
速度制御部14により制御され、送給速度指令出力部1
2からワイヤ送給装置20に対して、ワイヤ送給速度指
令が出力される。本発明においては、ウィービング位置
検出部13によりウィービング位置を検出し、ウィービ
ング動作に同期して、送給速度制御部14によりワイヤ
送給速度を制御することを特徴とする。The feed amount of the welding wire to the base material 10 is controlled by the feed speed control unit 14 and the feed speed command output unit 1
2 outputs a wire feeding speed command to the wire feeding device 20. The present invention is characterized in that the weaving position is detected by the weaving position detector 13 and the wire feed speed is controlled by the feed speed controller 14 in synchronization with the weaving operation.
【0019】すなわち、溶接トーチ3がウィービング中
心からウィービング端へ移動する時、ある設定時間、平
均ワイヤ送給速度より低い送給速度指令を出力し、溶接
トーチ3がウィービング端からウィービング中心へ移動
する時、ある設定時間、平均ワイヤ送給速度より高い送
給速度指令を出力する。That is, when the welding torch 3 moves from the weaving center to the weaving end, a feeding speed command lower than the average wire feeding speed is output for a certain set time, and the welding torch 3 moves from the weaving end to the weaving center. At this time, a feed speed command higher than the average wire feed speed is output for a certain set time.
【0020】本発明の特徴であるワイヤ送給制御の一例
を第5図に示す。FIG. 5 shows an example of wire feed control which is a feature of the present invention.
【0021】第5図(a)は、溶接トーチ先端の動き、
すなわち、ウィービング軌跡を示したものであり、第5
図(b)は、その時のワイヤ送給速度指令の時間変化を
示したものであり、第5図(c)は、アーク発生位置を
示したものである。FIG. 5 (a) shows the movement of the tip of the welding torch,
That is, it shows the weaving locus,
FIG. 5B shows the time change of the wire feed speed command at that time, and FIG. 5C shows the arc generation position.
【0022】溶接トーチ3がウィービング中心からウィ
ービング端へ移動する時、第5図(b)に示されている
ように、ワイヤ送給速度指令は平均送給速度指令より低
い値を出力するため、母材10に送給される溶接ワイヤ
の量は減少し、第5図(c)に示されているように、ア
ーク発生点が点Oから点Aに上昇し、アーク長が長くな
る。また、溶接トーチ3がウィービング端からウィービ
ング中心へ移動する時、第5図(b)に示すように、ワ
イヤ送給速度指令は平均送給速度指令より高い値を出力
する。そうすると、母材10に送給される溶接ワイヤの
量は増加し、第5図(c)に示すように、アーク発生点
が点Aから点Oに下降し、アーク長が短くなり、元のア
ーク長に戻る。When the welding torch 3 moves from the weaving center to the weaving end, as shown in FIG. 5 (b), the wire feed speed command outputs a value lower than the average feed speed command. The amount of the welding wire fed to the base material 10 decreases, the arc generating point increases from the point O to the point A, and the arc length increases, as shown in FIG. 5 (c). When the welding torch 3 moves from the weaving end to the center of the weaving, as shown in FIG. 5 (b), the wire feed speed command outputs a value higher than the average feed speed command. Then, the amount of the welding wire fed to the base material 10 increases, and as shown in FIG. 5 (c), the arc generating point falls from the point A to the point O, the arc length decreases, and the original arc length decreases. Return to arc length.
【0023】このように、ウィービング動作に同期し
て、ワイヤ送給制御することで、第3図に示すような溶
接状態、すなわち、ウィービング両端においても、アー
ク長が確保された溶接状態が保たれ、ウィービング両端
での短絡が発生しなくなり、安定した高精度の溶接線倣
いが可能となる。As described above, by controlling the wire feeding in synchronization with the weaving operation, the welding state shown in FIG. 3, that is, the welding state in which the arc length is secured at both ends of the weaving is maintained. In addition, a short circuit does not occur at both ends of the weaving, and stable and high-precision welding line profiling can be performed.
【0024】また、ウィービング両端でのアーク長がウ
ィービング中心でのアーク長と同程度となるため、母材
への入熱が一様となり、溶込みも均一になる。すなわ
ち、ウィービング両端において、溶接ワイヤで母材を掘
り下げることがなくなり、母材にアンダカットが発生し
なくなる。Further, since the arc length at both ends of the weaving is substantially equal to the arc length at the center of the weaving, the heat input to the base material becomes uniform and the penetration becomes uniform. That is, at both ends of the weaving, the base material is not dug down by the welding wire, and no undercut occurs in the base material.
【0025】本発明の溶接線倣い制御方法のワイヤ送給
制御の他の一実施例を第6図に示す。第6図(b)に示
されるように、ワイヤ送給速度指令を正弦波状に変化さ
せたものである。この場合でも、前述したように、図3
に示すような溶接状態が保たれ、ウィービング両端で短
絡が発生しなくなり、安定した高精度の溶接線倣いが可
能となり、母材にアンダカットが発生しなくなる。FIG. 6 shows another embodiment of the wire feed control of the welding line scanning control method of the present invention. As shown in FIG. 6 (b), the wire feed speed command is changed in a sine wave shape. Even in this case, as described above, FIG.
As a result, a short circuit does not occur at both ends of the weaving, stable and high-precision welding line profiling can be performed, and no undercut occurs in the base material.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の溶接線倣
い制御方法によれば、ウィービング動作に同期して、適
正なワイヤ送給速度に制御するので、ウィービング両端
にて短絡が生じなくなる。これによって、高倣い精度の
溶接線倣いが実現できる。As described above, according to the welding line scanning control method of the present invention, the wire feeding speed is controlled in synchronization with the weaving operation, so that no short circuit occurs at both ends of the weaving. . Thereby, welding profiling with high profiling accuracy can be realized.
【0027】また、スパッタの発生が少なくなり、溶接
ビードのアンダカットを抑えることができるため、溶接
ビードの品質を向上させることができる。Further, since the generation of spatter is reduced and the undercut of the weld bead can be suppressed, the quality of the weld bead can be improved.
【図1】 本発明の溶接線倣い制御方法の概要図を示し
たものである。FIG. 1 shows a schematic diagram of a welding line scanning control method of the present invention.
【図2】 アークセンサの原理図を示したものである。FIG. 2 shows a principle diagram of an arc sensor.
【図3】 ウィービング周波数が低い場合の溶接状態を
示したものである。FIG. 3 shows a welding state when the weaving frequency is low.
【図4】 ウィービング周波数が高い場合の溶接状態を
示したものである。FIG. 4 shows a welding state when the weaving frequency is high.
【図5】 本発明の溶接線倣い制御方法のワイヤ送給制
御方法の一実施例を示したものである。FIG. 5 shows an embodiment of a wire feed control method of the welding line scanning control method of the present invention.
【図6】 本発明の溶接線倣い制御方法のワイヤ送給制
御方法の他の実施例を示したものである。FIG. 6 shows another embodiment of the wire feeding control method of the welding line scanning control method of the present invention.
1:ロボット制御装置 2:溶接機 3:溶接トーチ 4:電流検出器 5:電圧検出器 6:ローパスフィルタ 7:ローパスフィルタ 8:A/D変換器 9:A/D変換器 10:母材 11:演算部 12:送給速度指令出力部 13:ウィービング位置検出部 14:送給速度制御部 20:ワイヤ送給装置 1: Robot controller 2: Welding machine 3: Welding torch 4: Current detector 5: Voltage detector 6: Low pass filter 7: Low pass filter 8: A / D converter 9: A / D converter 10: Base material 11 : Operation unit 12: Feeding speed command output unit 13: Weaving position detecting unit 14: Feeding speed control unit 20: Wire feeding device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 靖弘 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 (72)発明者 中島 春樹 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yasuhiro Koga 2-1 Kurosaki Castle Stone, Yawatanishi-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Inside Yaskawa Electric Corporation (72) Inventor Haruki Nakajima 2-1 Kurosaki Castle Stone, Yawatanishi-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Yaskawa Electric Corporation
Claims (3)
させてアーク長およびワイヤ突き出し長の変化に伴う電
気的変化を検出するとともに、検出信号により溶接トー
チを溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法において、溶
接トーチのウィービング位置を検出するウィービング位
置検出手段、溶接ワイヤの送給速度を可変制御する送給
速度制御手段及び溶接ワイヤの送給速度指令を出力する
送給速度指令出力手段とを有し、前記ウィービング位置
検出手段から、溶接トーチのウィービング区間内での位
置情報を得ることにより、ウィービング中心からウィー
ビング端への移動時、予め設定されている時間、前記送
給速度制御手段により、平均ワイヤ送給速度より低い送
給速度指令を前記送給速度指令出力手段に出力するとと
もに、ウィービング端からウィービング中心への移動
時、予め設定されている時間、前記送給速度制御手段に
より、平均ワイヤ送給速度より高い送給速度指令を前記
送給速度指令出力手段に出力することを特徴とする溶接
線倣い制御方法。1. A welding line tracing control in which a welding torch is weaved in a groove width direction to detect an electric change accompanying a change in an arc length and a wire protrusion length, and a welding signal is used to follow the welding torch to a welding line. In the method, weaving position detecting means for detecting a weaving position of the welding torch, feeding speed control means for variably controlling the feeding speed of the welding wire, and feeding speed command output means for outputting a feeding speed command for the welding wire. Has, from the weaving position detection means, by obtaining the position information in the weaving section of the welding torch, when moving from the weaving center to the weaving end, a preset time, by the feeding speed control means, Outputting a feed speed command lower than the average wire feed speed to the feed speed command output means; When moving from the end to the weaving center, for a preset time, the feeding speed control means outputs a feeding speed command higher than an average wire feeding speed to the feeding speed command output means. Welding line profiling control method.
ターンであることを特徴とする請求項1に記載の溶接線
倣い制御方法。2. The method according to claim 1, wherein the wire feed speed command is a control pattern of a rectangular wave.
ターンであることを特徴とする請求項1に記載の溶接線
倣い制御方法。3. The method according to claim 1, wherein the wire feed speed command is a sine wave control pattern.
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JP2001037561A JP2002239732A (en) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | Weld line profile control method |
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