JP2005144458A - Welding method and welding equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせながら溶接線方向に進退させて溶接ビードを形成する突合せアーク溶接の溶接方法及び溶接装置に関するものである。 The present invention relates to a welding method and welding apparatus for butt arc welding in which a welding bead is formed by weaving a welding torch in a direction substantially perpendicular to a welding line to advance and retreat in the welding line direction.
一般に、自動アーク溶接を行う際の溶接線追従には、溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせ、アーク長及び突き出し長の変化に伴う電気的変化を基に、溶接トーチのウィービング中心位置を制御する方法が広く採られている。この方法では、ウィービング中心を境に左右両側で得られた溶接電流を比較し、その比較信号に基づいて左右両側での溶接電流の積分値が小さくなる方向に溶接トーチのウィービング中心を移動させることにより、溶接トーチを溶接線に追従させることができる(例えば、特許文献1等参照)。 In general, for welding line tracking when performing automatic arc welding, the welding torch is weaved in a direction substantially perpendicular to the welding line, and the weaving center position of the welding torch is based on the electrical changes accompanying changes in the arc length and protrusion length. The method of controlling is widely adopted. In this method, the welding currents obtained on the left and right sides are compared with the weaving center as a boundary, and the welding torch weaving center is moved in a direction in which the integrated value of the welding currents on the left and right sides is reduced based on the comparison signal. Thus, the welding torch can follow the weld line (see, for example, Patent Document 1).
近年、溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせつつ、繰り返し溶接線方向に進退させながら溶接線に倣わせることによって、ルートギャップを有する突合せ継手を対象としても、裏当て材を用いることなく良好な裏ビードを形成する技術が開発された。 In recent years, using a backing material even for butt joints with a root gap by weaving a welding torch in a direction substantially perpendicular to the weld line and following the weld line while repeatedly advancing and retreating in the weld line direction A technology to form a good back bead has been developed.
しかし、この技術においては、溶接トーチを溶接線方向に進退させつつ溶接ビードを形成するため、既に溶接ビードの初層が形成された部分に溶接金属を重畳させる際には、アークが、溶接トーチと母材の開先表面との間ではなく、溶接トーチと溶融池との間に発生する場合がある。そのため、この技術に特許文献1に記載されたような溶接線追従の制御を適用した場合、アークが溶接トーチと溶融池表面との間に発生している期間では、溶融池の状態によってウィービング中心を境界とした左右両側でのアーク長が変動し、的確な溶接線追従が行われない場合が生じる。
However, in this technique, since the weld bead is formed while the welding torch is advanced and retracted in the direction of the weld line, when the weld metal is superimposed on the portion where the initial layer of the weld bead has already been formed, the arc is generated by the welding torch. May occur between the welding torch and the molten pool, not between the groove and the groove surface of the base metal. Therefore, when the welding line tracking control described in
本発明は、上記の事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせながら溶接線方向に進退させて溶接ビードを形成する突合せ溶接にあって、的確に溶接トーチを溶接線に追従させることができる溶接方法及び溶接装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and the object thereof is butt welding in which a welding bead is formed by advancing and retreating in the welding line direction while weaving the welding torch in a direction substantially perpendicular to the welding line. An object of the present invention is to provide a welding method and a welding apparatus that can cause a welding torch to accurately follow a weld line.
上記目的を達成するために、第1の発明は、溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせながら溶接線方向に進退させて溶接ビードを形成する突合せアーク溶接の溶接方法において、前記溶接トーチと母材の開先表面との間で溶接アークが発生する期間の、ウィービング中心から等しい位相期間におけるウィービング中心を境界とした左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の積分値をそれぞれ比較し、それら左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の差が小さくなる方向に前記溶接トーチのウィービング中心を移動させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention provides a welding method for butt arc welding in which a welding bead is formed by advancing and retreating in a welding line direction while weaving the welding torch in a direction substantially perpendicular to the welding line. The welding current value and welding voltage value integration values on both the left and right sides of the weaving center in the same phase period from the weaving center during the period in which the welding arc occurs between the groove and the base metal groove surface are compared. The weaving center of the welding torch is moved in the direction in which the difference between the welding current value and the welding voltage value on both the left and right sides becomes smaller.
また、第2の発明は、上記第1の発明において、前記溶接トーチと母材の開先表面との間で溶接アークが発生する期間は、前記溶接トーチの溶接線方向への動作が前進から後退へ切り換わる直前のウィービング数周期間であることを特徴とする。 Further, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, during the period in which a welding arc is generated between the welding torch and the groove surface of the base material, the operation of the welding torch in the welding line direction is advanced. It is characterized by the number of weaving cycles immediately before switching to the reverse.
また、第3の発明は、上記第1の発明において、前記溶接トーチと母材の開先表面との間で溶接アークが発生する期間は、前記溶接トーチが溶接線方向に前進しているときのウィービング1周期分の溶接電圧の平均値と、その直前のウィービング1周期分の溶接電圧の平均値との差が設定のしきい値を超えた直後から、前記溶接トーチの動作が前進から後退へ切り換わるまでの期間であることを特徴とする。 In a third aspect based on the first aspect, the welding torch is advanced in the weld line direction during a period in which a welding arc is generated between the welding torch and the groove surface of the base material. Immediately after the difference between the average value of the welding voltage for one period of weaving and the average value of the welding voltage for one period of weaving immediately before exceeds the set threshold, the operation of the welding torch moves backward from forward. It is a period until it switches to.
また、第4の発明は、溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせながら溶接線方向に進退させて溶接ビードを形成する突合せアーク溶接の溶接装置において、電極ワイヤを挿通した溶接トーチと、この溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせながら溶接線方向に進退させる溶接ロボットと、前記溶接トーチと母材の開先表面との間で溶接アークが発生する期間の、ウィービング中心から等しい位相期間におけるウィービング中心を境界とした左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の積分値をそれぞれ比較し、それら左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の差が小さくなる方向に前記溶接トーチのウィービング中心を移動させるように前記溶接ロボットを制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。 The fourth invention is a butt arc welding welding apparatus in which a welding bead is formed by advancing and retreating in the welding line direction while weaving the welding torch in a direction substantially perpendicular to the welding line, and a welding torch in which an electrode wire is inserted; It is equal from the center of the weaving during the period in which the welding arc is generated between the welding torch and the groove surface of the base metal, and the welding robot for moving the welding torch in the direction of the welding line while weaving the welding torch substantially perpendicularly to the welding line Compare the welding current value and the integrated value of the welding voltage value on the left and right sides with the weaving center in the phase period as the boundary, and the welding torch in the direction in which the difference between the welding current value and the welding voltage value on the left and right sides becomes smaller And a controller for controlling the welding robot to move the weaving center.
本発明によれば、溶接線と垂直方向にウィービングしながら溶接線方向に繰り返し進退させつつ溶接ビードを形成する突合せアーク溶接を行う場合であっても、適正な溶接線追従が可能になるため、良好な裏ビードを有する高品質な溶接を行うことができる。 According to the present invention, even when performing butt arc welding to form a weld bead while repeatedly advancing and retreating in the weld line direction while weaving in the direction perpendicular to the weld line, it becomes possible to follow the appropriate weld line, High quality welding with a good back bead can be performed.
以下、本発明の溶接方法及び溶接装置の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の溶接装置の一実施の形態の全体構成を表す概略図、図2は溶接トーチの動作図である。
これら図1及び図2において、1は多関節型のアーム1aを有する溶接ロボット(マニピュレータ)、2は溶接ロボット1のアーム1a先端に設けた溶接トーチ、3は溶接トーチ2に挿通された電極ワイヤである。溶接ロボット1は、図2に示すように、溶接トーチ2を溶接線に対しほぼ垂直方向にウィービングさせながら(図2中の矢印26参照)、溶接線方向に進退させることができる(図2中の矢印25参照)。
Hereinafter, an embodiment of a welding method and a welding apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an embodiment of a welding apparatus of the present invention, and FIG. 2 is an operation diagram of a welding torch.
1 and 2, 1 is a welding robot (manipulator) having an articulated
4は溶接トーチ2に電極ワイヤ3を導くチューブ、5はリール6に巻回された電極ワイヤ3を溶接トーチ2に順次送給するワイヤ送給装置である。なお、特に図示していないが、溶接トーチ2には、シールドガスを噴射するガスノズルが設けてある。7は電極ワイヤ3等に電力(電流、電圧)を供給する電源装置で、この電源装置7のプラス端子7aは電極ワイヤ3(厳密にはチューブ4)に、マイナス端子7bは溶接対象である突合せ継手8に、それぞれ接続している。また、電源装置7の図示しない出力端子は、ワイヤ送給装置5に接続しており、電源装置7からワイヤ送給装置5に供給される指令信号(電力)の大きさにより、電極ワイヤ3の送給速度が調整される。
4 is a tube for guiding the
9はロボット制御盤で、このロボット制御盤9は、溶接ロボット1、電源装置7に対する指令信号を演算する制御装置10と、この制御装置10で演算された各指令信号を溶接ロボット1及び電源装置7にそれぞれ出力するロボットドライバ11及び電源ドライバ12とを内蔵している。13は突合せ継手8間のルートギャップや目違いを検出し制御装置10に出力するギャップセンサで、このギャップセンサ13は、溶接ロボット1のアーム1aの先端において、溶接トーチ2の近傍(図1に矢印で図示した溶接線方向前方側)に設けられている。このギャップセンサ13としては、例えば公知のレーザセンサや超音波センサ等が用いられる。
Reference numeral 9 denotes a robot control panel. The robot control panel 9 includes a
図3は、上記制御装置10の概略構成を表すブロック図である。
この図3において、14は信号の入力部であるA/D変換器で、このA/D変換器14を介して、ギャップセンサ13からの検出信号や電源装置7による電極ワイヤ3に供給された電力(電流・電圧)の値が、制御装置10に入力されディジタル信号化される。15は所定の制御手順のプログラムや制御に必要な定数を格納するリードオンリーメモリー(ROM)で、このROM15には、突合せ継手8のルートギャップに応じて、予め実験的(又は理論的)に求められた溶接条件(電極ワイヤ3の印加電力、送給速度、ウィービング条件、溶接速度)の組合せパターンをまとめた溶接条件テーブルが格納されている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
In FIG. 3, reference numeral 14 denotes an A / D converter that is a signal input unit, and the detection signal from the
16は時間計測を行うタイマ、17はROM15に格納したプログラムや溶接条件テーブルから選定した溶接条件に順じ、溶接ロボット1や電源装置7に対する所定の指令信号を演算する中央演算処理装置(CPU)である。18はCPU17の演算結果や演算途中の数値を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)、19はCPU17で演算された指令信号をアナログ信号に変換し、対応のドライバ(上記ロボットドライバ11、電源ドライバ12)に出力するD/A変換器である。
16 is a timer for measuring time, and 17 is a central processing unit (CPU) that calculates predetermined command signals for the
このような構成により、溶接開始点及び終了点が入力されると、溶接開始の指示を機に、制御装置10は、ギャップセンサ13からの検出信号に基づき、溶接条件を逐次更新し、溶接ロボット1及び電源装置7を制御する。
With such a configuration, when the welding start point and end point are input, the
溶接ロボット1は、ロボットドライバ11を介して出力される制御装置10からの指令信号を入力すると、その指令信号に応じたウィービング条件及び移動速度(溶接速度)で、図2に示すように溶接トーチ2を溶接線と垂直方向にウィービングさせつつ、溶接線方向に繰り返しスイッチバックさせる。このとき、溶接線方向への前進と後退とからなる溶接トーチ2のスイッチバック動作の1サイクルは、まず、開先に初層溶接を行う前進方向の経路aと、その後、折り返し点dで折り返して2層目の溶接ビードを重畳させる後退方向の経路bと、さらに折り返し点eで折り返して3層目の溶接ビードを重畳させる前進方向の経路cとからなる。
When the
一方、電源装置7は、電源ドライバ12を介して出力される制御装置10からの指令信号を入力すると、その指令値に応じた電圧・電流を電極ワイヤ3に印加する。電極ワイヤ3に印加される電流は、電源装置7のプラス端子7a→電極ワイヤ3→突合せ継手8→電源装置7のマイナス端子7bといった順に流れる。これにより、電極ワイヤ3の先端から突合せ継手8の溶接箇所までの間にアーク20が発生し、そのアーク熱により電極ワイヤ3の先端部と突合せ継手8の溶接箇所とが溶融し、突合せ継手8に溶接ビード(溶融金属)が付着形成される。また、こうした電極ワイヤ3の消耗(溶融)に伴い、電源装置7は、制御装置10からの指令信号に応じた大きさのワイヤ送給信号(電圧)をワイヤ送給装置5に出力し、ワイヤ送給装置5の駆動速度を制御することにより、電極ワイヤ3を順次溶接トーチ2に送給する。
On the other hand, when the power supply device 7 receives a command signal from the
ここで、本発明の溶接方法の一実施の形態における溶接線追従制御の概念について説明する。
図4は溶接線前方から見たアーク発生時の溶接点近傍の様子を表す図、図5はアーク発生時の電流、電圧の変化を表すグラフである。
一般に、溶接線倣いにアーク電力データを用いる場合、各ウィービング周期において、ウィービング中心Cを境界とした左右両側の電流、電圧の積分値が等しくなるように、ウィービング中心Cが開先幅方向に制御される。溶接トーチを一方向に移動させる(すなわち前進のみの)溶接の場合には、溶融池21は左右のアーク20a,20bの後方に存在するため、アーク20a,20bは、図4(a)に示すように、母材8a,8bの開先表面と電極ワイヤ3との間に発生する。なお、ここでは、便宜上、ウィービング左端Lに位置するときの電極ワイヤ3に符号3aを、ウィービング右端Rに位置するときの電極ワイヤ3に符号3bを付す。よって、計測される溶接電流、溶接電圧値は、ウィービング左端Lにおいては電極ワイヤ3aと母材8aの開先表面との間、ウィービング右端Rにおいては、電極ワイヤ3bと母材8bの開先表面との間の値となり、ウィービング中心Cが両母材8a,8b間のギャップ中心に一致している場合、その電流値、電圧値はそれぞれ、概ね図5(a)、図5(b)に示すような波形となる。
Here, the concept of the welding line tracking control in one embodiment of the welding method of the present invention will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a state near a welding point when an arc is generated as viewed from the front of the welding line, and FIG. 5 is a graph showing changes in current and voltage when the arc is generated.
In general, when using arc power data for copying a welding line, the weaving center C is controlled in the groove width direction so that the integrated values of the current and voltage on both the left and right sides of the weaving center C are equal in each weaving cycle. Is done. In the case of welding in which the welding torch is moved in one direction (that is, only forward), since the
一方、図4(b)に示すように、ウィービング中心Cが母材8a,8bのギャップ中心より右側にずれている場合、ウィービング左端Lにおける電極ワイヤ3aと母材8aの開先表面との間の距離(アーク長)が、ウィービング右端Rにおける電極ワイヤ3bと母材8bの開先表面との間の距離(アーク長)よりも長くなるため、その電流値、電圧値はそれぞれ、概ね図5(c)、図5(d)に示すような波形となる。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the weaving center C is shifted to the right side from the gap center of the
ウィービング中心Cの制御は、図5(a)乃至図5(d)に示すように、ウィービング中心Cを境界として両側の電流、電圧を、ウィービング中心Cに対して同位相のところにある期間Δt(ウィービング中心通過からts経過後のΔtの期間)積分し、ウィービング左右における積分値の差が小さくなる方向にウィービング中心Cを移動することにより行われる。例えば、図4(b)のように、ウィービング中心Cがギャップ中心から右側に外れると、図5(c)、図5(d)に示すように、電流の積分値はウィービング中心Cの右側で大きく、電圧の積分値はウィービング中心Cの左側で大きくなる。よって、ウィービング中心Cは、この左右両側の積分値の差を小さくする方向(この場合は左側)に制御される。それにより、図4(b)のように、ウィービング中心Cは、ギャップ中心と一致していない場合、両母材8a,8bの開先表面から等距離にあるギャップ中心位置へと制御される。
As shown in FIGS. 5A to 5D, the weaving center C is controlled in such a manner that the current and voltage on both sides with the weaving center C as a boundary are in the same phase Δt with respect to the weaving center C. (Period of Δt after ts has passed since passing through the weaving center) Integration is performed by moving the weaving center C in a direction in which the difference between the integrated values on the left and right of the weaving decreases. For example, when the weaving center C deviates to the right side from the gap center as shown in FIG. 4B, the integrated value of the current is on the right side of the weaving center C as shown in FIGS. 5C and 5D. The integrated value of the voltage is large on the left side of the weaving center C. Therefore, the weaving center C is controlled in a direction (in this case, the left side) to reduce the difference between the integral values on the left and right sides. Accordingly, as shown in FIG. 4B, when the weaving center C does not coincide with the gap center, the weaving center C is controlled to the gap center position that is equidistant from the groove surfaces of both the
一方、図2に示すように、溶接線方向に進退を繰り返す場合には、後退時(経路b移動時)、及び前進時の一部(経路c移動時)において、既に溶接が行われた部分(溶融池上)を通過するため、図4(c)に示すように、アーク20a,20bは、それぞれ電極ワイヤ3a,3bと溶融池21との間で発生する可能性がある。この場合、計測される溶接電流、溶接電圧値は、ウィービング左端Lにおいては電極ワイヤ3aと溶融池21との間、ウィービング右端Rにおいては電極ワイヤ3bと溶融池21との間の値となる。よって、何らかの要因により、溶融池21表面の高さが幅方向に不均一となった場合、ウィービング中心Cの位置とは無関係にアーク20a,20bの長さが変化する場合がある。例えば、図4(d)に示すように、溶融池21が幅方向に右上がりに形成されていると、母材8a,8b間のギャップ中心とウィービング中心Cが一致していても、計測される溶接電流、溶接電圧値はそれぞれ、概ね図5(c)、図5(d)に示すような波形となる。よって、図4(d)の場合、ウィービング中心Cを境界として両側の電流、電圧をウィービング中心に対して同位相の期間Δt(ウィービング中心C通過してts経過後のΔtの期間)積分し、ウィービング左右の積分値の差が小さくなる方向にウィービング中心Cが制御されると、ギャップ中心と一致しているウィービング中心Cをわざわざずらす制御を行うことになる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, in the case of repeated advancement and retreat in the welding line direction, a portion that has already been welded during retreat (path b movement) and part of advance (path c movement). Since it passes through (on the molten pool), the
そこで、本発明のように、溶接線方向に進退を繰り返すスイッチバック溶接では、図4(a)のように、アーク20a,20bが電極ワイヤ3a,3bと母材8a,8bの開先表面との間に発生する期間、すなわち経路a移動時のウィービング周期の溶接電流値、溶接電圧値のみを、ウィービング中心Cの制御に利用することにより、ウィービング中心Cのギャップ中心への制御が可能となる。アーク20a,20bが電極ワイヤ3a,3bと母材8a,8bの開先表面との間に発生する期間として、本発明でウィービング中心Cの制御用に電流値、電圧値を計測する期間は、例えば、溶接トーチ2が前進から後退へと切り換わる直前の(折り返し点d到達前の)ウィービング数周期分(以下、この期間を「第一の期間」と記載する)、若しくは、前進時に溶融池上から発生していたアーク20が開先表面から発生する直後から(前のスイッチバックの1サイクルとの境界点、すなわち1サイクルの開始点)から、前進から後退に切り換わるまで(折り返し点dに到達するまで)の期間(以下、この期間を「第二の期間」と記載する)等である。
Therefore, in the switchback welding that repeatedly advances and retreats in the weld line direction as in the present invention, as shown in FIG. 4A, the
溶接電流値、溶接電圧値の取得開始時刻は、上記第一の期間については、予め設定された溶接条件から溶接トーチ2が折り返し点dを通過する時刻を求めておき、その時刻からウィービングのa周期(a=整数、設定値)分前の時刻とし、上記第二の期間については、アークの発生点が溶融池上から開先表面に移行する瞬間にアーク電圧が上昇することから、前進時におけるウィービング1周期分の電圧の平均値を算出し、その値と前周期の平均電圧値との差が設定のしきい値以上になった時刻とする。これにより、アークが開先表面から発生する時の溶接電流値、溶接電圧値の取得が可能となり、正確な溶接線追従を可能にし、品質の高い溶接ビードを得ることができる。
Regarding the acquisition start time of the welding current value and the welding voltage value, for the first period, a time at which the
図6は、前述の制御装置10に格納したプログラムによる制御手順のフローチャートで、上記構成の制御装置10は、この図6のフローに基づき、溶接ロボット1、ワイヤ送給装置5、電源装置7を制御する。
制御装置10は、まずステップ100にて、ロボット制御盤9に設けた(或いは別途設けた)図示しない設定部より、操作者により設定された溶接開始点及び終了点を入力する。入力された溶接開始点・終了点は、A/D変換器14を介してディジタル信号化され、RAM18に格納される。
FIG. 6 is a flowchart of a control procedure by a program stored in the
First, in step 100, the
ステップ101に移り、ギャップセンサ13からの突合せ継手8のルートギャップや目違い量の検出信号をA/D変換器14を介して入力し、ディジタル信号化してRAM18に格納し、ステップ102に手順を移行する。
Moving to step 101, the detection signal of the root gap and the misalignment amount of the butt joint 8 from the
ステップ102では、CPU17によって、ステップ101で入力された検出信号を基に、適切な溶接条件(電極ワイヤ3の印加電力、送給速度、溶接速度)がROM15に格納した溶接条件テーブルの中から1つ選定(設定)され、RAM18に格納される(n=1とする)。そして、CPU17は、設定された溶接条件で溶接を実行するための指令信号を演算し、それぞれロボットドライバ11、電源ドライバ12を介して溶接ロボット1、電源装置7に出力する。溶接ロボット1には、溶接トーチ2の移動速度(溶接速度)及びウィービング条件が指令され、電源装置7には、電極ワイヤ3の送給速度及び供給電力(電流・電圧)が指令される。
In step 102, based on the detection signal input in step 101 by the
続いて、ステップ103では、ウィービング溶接中、電源装置7から電極ワイヤ3に印加された電流・電圧の測定値を入力し、A/D変換器14を介してディジタル信号化してRAM18に格納し、ステップ104に移る。
Subsequently, in
ステップ104では、タイマ16による計測時刻(現在時刻)がウィービング周期(1周期分)に達したかどうかを判定し、判定が満たされない場合、ステップ103に戻って、継続して電流・電圧の測定値を入力する。現在時刻がウィービング周期に達し、ステップ104の判定が満たされた場合、ステップ105に手順を移行する。
In
ステップ105では、RAM18に格納されたウィービング中心の補正出力トリガ信号のON/OFFを判定し、ONの場合、ステップ108に移り、OFFの場合はステップ106に移る。
In
ステップ106では、まずウィービング1周期の平均電圧値Vave(m)とその前のウィービング1周期の平均電圧値Vave(m−1)との差ΔVが、あるしきい値V0以上かどうかが判定される。またそれと同時に、現在時刻をt、溶接開始後、溶接トーチ2の動作が前進(経路a移動時)から後退(経路b移動時)へと切り換わる回数がnとなる時刻をtc(n)、ウィービング周期をT、aを定数として、現在時刻が、前進から後退へと切り換わる時刻(折り返し点d到達時刻)よりa周期分前の時刻(tc(n)−aT)に到達したかどうかが判定される。これらのうち、いずれかの判定が満たされた場合、ステップ107に移ってRAM18に補正出力トリガ信号のONを格納し、ステップ108へと移る。いずれの判定も満たされない場合は、ステップ103に手順を戻す。
なお、このステップ106の判定は、上記のように、二つの判定基準のいずれかが満たされる場合(OR条件)でなくても、両方が満たされる場合(AND条件)としても良い。また、2つの判定基準を用いずとも、いずれか一方の判定基準のみを使用しても良い。
In
Note that the determination in
ステップ108では、現在時刻tが前進から後退へと切り換わる時刻tc(n)に到達したかを判定する。ステップ108の判定が満たされた場合、手順をステップ109に移し、CPU17によって、RAM18に格納された所定期間(前述した第一の期間、又は第二の期間)中における指定期間Δt(図5参照)の電流値、電圧値を、ウィービング中心を境に左右両側について積分する。そして、この左右両側の積分値の値を比較して、両者の差が小さくなるようにウィービング中心を移動させる補正値をRAM18に格納し、格納された補正値をD/A変換器19を介してアナログ信号化して、ロボットドライバ11を介して溶接ロボット1に出力する。これにより、電極ワイヤ3のウィービング中心位置が、母材8a,8bのギャップ中心位置にほぼ一致した適正な位置に補正される。
In
一方、現在時刻がn回目の前進から後退への切り換え時刻(tc(n))を経過しており、ステップ108での判定が満たされない場合、手順をステップ110に移し、RAM18に補正出力トリガ信号のOFFを格納して、ステップ109における判定基準となる時刻をtc(n)からtc(n+1)へと変更し、ステップ103に戻り、以降の手順を繰り返す。
On the other hand, if the current time has passed the nth forward-to-reverse switching time (tc (n)) and the determination in
先のステップ109にてウィービング中心を補正したら、ステップ111に移り、溶接トーチ2が溶接終了点に到達したかどうかを判定する。判定が満たされない場合、ステップ101に戻って、ルートギャップ、目違いの入力からの手順を行い、ステップ102で新たな溶接条件が設定され、ステップ103以降の手順を繰り返す。一方、溶接終了点に到達し、ステップ111の判定が満たされた場合には、溶接ロボット1及び電源装置7に対する指令信号をOFFにして図6の制御手順を終了する。
When the weaving center is corrected in the
このような手順を実行することにより、前述した第一の期間又は第二の期間中に、溶接トーチ2のウィービング中心Cが、母材8a,8bのギャップ中心位置にほぼ一致するように制御される。
By executing such a procedure, the weaving center C of the
なお、図6の制御手順では、結果として、前述した第一の期間又は第二の期間中、ウィービング周期毎にウィービング中心位置を制御するようになっているが、これに限られず、例えば、ウィービング周期毎にウィービング中心を制御するのではなく、第一の期間又は第二の期間中の電圧値、電流値の積分値を累積し、ウィービング中心を境にして左右両側における電圧値、電流値の積分値の累積を比較してその差が小さくなる方向にウィービング中心位置を移動させるようにしても良い。この場合、ウィービング中心位置を実際に補正するのは、例えば、折り返し点d通過時や、スイッチバック動作の1サイクル開始時(経路cから経路aへの切換わり時)等、スイッチバック動作の1サイクル中の適宜のタイミングで行うようにすれば良い。 In the control procedure of FIG. 6, as a result, the weaving center position is controlled for each weaving cycle during the first period or the second period described above. However, the present invention is not limited to this. Rather than controlling the weaving center for each period, the integrated value of the voltage value and current value during the first period or the second period is accumulated, and the voltage value and current value on both the left and right sides of the weaving center as a boundary. It is also possible to compare the accumulated integral values and move the weaving center position in a direction in which the difference decreases. In this case, the weaving center position is actually corrected by, for example, 1 of the switchback operation such as when the turn-around point d passes or when one cycle of the switchback operation starts (when switching from the path c to the path a). It may be performed at an appropriate timing during the cycle.
以上のように、本実施の形態によれば、溶接線追従に利用する溶接電流値、溶接電圧値の取得期間を、アークが母材8a,8bの開先表面から発生する期間に限定することにより、電極ワイヤ3先端と母材8a,8bの開先表面との間の溶接電流値、溶接電圧値を得ることができる。これにより、溶接線と垂直方向にウィービングしながら溶接線方向に繰り返し進退させつつ溶接ビードを形成する突合せアーク溶接方法を行う場合であっても、溶接トーチを適正な溶接線に追従させることができ、良好な裏ビードを有する高品質な溶接を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the acquisition period of the welding current value and the welding voltage value used for welding line tracking is limited to the period in which the arc is generated from the groove surfaces of the
なお、以上においては、母材8a,8b間のルートギャップの検出データが、ギャップ検出センサ13により、オンラインで制御装置10に入力される例を説明してきたが、これに限られず、オフラインで予め測定しておき、それを事前に入力する構成としても良い。また、電極ワイヤ3のみでアーク溶接する場合を例に挙げたが、例えば、電極ワイヤ3に加えてフィラワイヤを設けたいわゆるダブルワイヤ方式の溶接装置にも、本発明は適用可能である。また、図1において、ワイヤ送給装置5をリール6側に設けたいわゆるプッシュ方式のものとして説明したが、溶接トーチ2側に設けるいわゆるプル方式のものとしても、これらを組合せたものとしても構わない。これらの場合も上記同様の効果を得ることができる。
In the above description, the example in which the detection data of the route gap between the
1 溶接ロボット
2 溶接トーチ
3 電極ワイヤ
10 制御装置
C ウィービング中心
1
Claims (4)
前記溶接トーチと母材の開先表面との間で溶接アークが発生する期間の、ウィービング中心から等しい位相期間におけるウィービング中心を境界とした左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の積分値をそれぞれ比較し、それら左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の差が小さくなる方向に前記溶接トーチのウィービング中心を移動させることを特徴とする溶接方法。 In a welding method of butt arc welding in which a welding bead is formed by advancing and retreating in the welding line direction while weaving the welding torch substantially perpendicular to the welding line,
The integrated value of the welding current value and the welding voltage value on both the left and right sides of the weaving center in the same phase period from the weaving center during the period in which the welding arc is generated between the welding torch and the groove surface of the base metal. A welding method characterized by comparing each of them and moving the weaving center of the welding torch in a direction in which the difference between the welding current value and the welding voltage value on both the left and right sides becomes smaller.
電極ワイヤを挿通した溶接トーチと、
この溶接トーチを溶接線とほぼ垂直方向にウィービングさせながら溶接線方向に進退させる溶接ロボットと、
前記溶接トーチと母材の開先表面との間で溶接アークが発生する期間の、ウィービング中心から等しい位相期間におけるウィービング中心を境界とした左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の積分値をそれぞれ比較し、それら左右両側での溶接電流値、溶接電圧値の差が小さくなる方向に前記溶接トーチのウィービング中心を移動させるように前記溶接ロボットを制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする溶接装置。 In a welding apparatus for butt arc welding in which a welding bead is formed by advancing and retreating in the welding line direction while weaving the welding torch substantially perpendicular to the welding line,
A welding torch inserted through an electrode wire;
A welding robot that advances and retreats in the welding line direction while weaving the welding torch substantially perpendicular to the welding line;
The integrated value of the welding current value and the welding voltage value on both the left and right sides of the weaving center in the same phase period from the weaving center during the period in which the welding arc is generated between the welding torch and the groove surface of the base metal. And a control device for controlling the welding robot so as to move the weaving center of the welding torch in a direction in which the difference between the welding current value and the welding voltage value on both the left and right sides becomes smaller. Welding equipment to do.
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