JP2010253535A - Welding method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve problems in which profiling control is required even under an unstable state of welding current immediately after the start of welding and in which high gain profiling control is required for moving to a regular aim position in a short time, for the purpose of dispensing with the need of correcting a welding starting position by a touch sensor. <P>SOLUTION: This is a welding method using an arc sensor, in which, in a first period after the start of welding, positional correction in a direction vertical to a weaving direction is not performed but only positional correction in a horizontal direction as the weaving direction is performed and in which, after a lapse of the first period, both positional corrections in the horizontal and the vertical direction are performed. Also, in a second period after the start of welding and of the arc sensor, positional correction is performed by computing the amount of positional correction using a gain higher than a preliminarily set normal gain. After a lapse of the second period, positional correction is performed by computing the amount of positional correction using the normal gain. Consequently, movement to a regular aim position is accomplished in a short time. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ウィービング溶接に関し、位置の倣い制御を行うアークセンサを用いた溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a weaving welding, and relates to a welding method using an arc sensor that performs position copying control.

消耗電極アーク溶接におけるアークセンサ倣い制御の原理について、図1から図3を用いて説明する。   The principle of arc sensor scanning control in consumable electrode arc welding will be described with reference to FIGS.

図1は、一般的な溶接トーチ先端付近の概略構成を示している。溶接トーチのノズル10の内側に設けた給電チップ11を貫通して、消耗電極である溶接ワイヤ12が供給される。   FIG. 1 shows a schematic configuration near the tip of a general welding torch. A welding wire 12 as a consumable electrode is supplied through a power supply tip 11 provided inside the nozzle 10 of the welding torch.

溶接ワイヤ12には、給電チップ11内にある図示しない給電点(溶接ワイヤ12と給電チップ11が接する箇所)を介して、母材20との間に電圧(以下、「溶接電圧」と呼ぶ)が印加される。これにより、母材20と溶接ワイヤ12との間にアーク30を発生し、そのアーク熱によって母材20および溶接ワイヤ12が溶融する。そして、溶接ワイヤ12が連続的に供給されることで、アーク30が継続し、溶接が行なわれる。   A voltage (hereinafter referred to as “welding voltage”) is provided between the welding wire 12 and the base material 20 via a feeding point (not shown) in the feeding tip 11 (where the welding wire 12 and the feeding tip 11 are in contact). Is applied. Thereby, an arc 30 is generated between the base material 20 and the welding wire 12, and the base material 20 and the welding wire 12 are melted by the arc heat. Then, the welding wire 12 is continuously supplied, whereby the arc 30 is continued and welding is performed.

なお、溶接ワイヤ12を供給する速度(以下、「ワイヤ送給速度」と呼ぶ)と溶接電圧との関係から、アーク30の長さが決まる。そして、アーク30の長さによって、給電チップ11(正確には給電点)からアーク30までの溶接ワイヤ12の長さ(以下、「突き出し長」と呼ぶ)が決まり、その間の抵抗値によってそこを流れる電流(以下、「溶接電流」と呼ぶ)の値が決まる。   Note that the length of the arc 30 is determined from the relationship between the welding voltage and the speed at which the welding wire 12 is supplied (hereinafter referred to as “wire feeding speed”). The length of the arc 30 determines the length of the welding wire 12 from the power feed tip 11 (more precisely, the power feed point) to the arc 30 (hereinafter referred to as “protrusion length”), and the resistance value therebetween determines this. The value of the flowing current (hereinafter referred to as “welding current”) is determined.

図2は、ワイヤ送給速度と溶接電圧を略一定に保って、溶接トーチの往復動作であるウィービングを行う場合の例を示している。図2において、紙面に対して左右方向の矢印でウィービング動作(方向)を示している。また、図2の3箇所に示した給電チップ11および溶接ワイヤ12は、ウィービング両端の位置にあるときとウィービング中央の位置にあるときの例を示している。   FIG. 2 shows an example in which weaving, which is a reciprocating operation of the welding torch, is performed while maintaining the wire feed speed and the welding voltage substantially constant. In FIG. 2, a weaving operation (direction) is indicated by arrows in the left-right direction with respect to the paper surface. 2 shows an example in which the power supply tip 11 and the welding wire 12 shown at three locations in FIG. 2 are located at both ends of the weaving and at the center of the weaving.

母材20にある継手に対する溶接ワイヤ12の位置が図2のように変化することに伴い、突き出し長が変わる。その結果、溶接電流も変化する。すなわち、突き出し長が短くなると、溶接電流は増えるので、ウィービング両端(図2おけるE1の位置とE2の位置)で溶接電流が高くなり、ウィービング中央(図2におけるCの位置)で溶接電流が低くなる。このように、ウィービングに同期した溶接電流の変化が生じる。   As the position of the welding wire 12 with respect to the joint in the base material 20 changes as shown in FIG. 2, the protrusion length changes. As a result, the welding current also changes. That is, as the protrusion length becomes shorter, the welding current increases, so the welding current increases at both ends of the weaving (positions E1 and E2 in FIG. 2), and the welding current decreases at the center of the weaving (position C in FIG. 2). Become. In this way, a change in the welding current synchronized with the weaving occurs.

なお、図2に示すように、継手位置を中心にウィービングを行った場合と、図3に示すように、継手位置からウィービング中心(図3のC1の位置)が少しずれた場合とでは、ウィービング動作に伴う突き出し長の変化が異なり、その結果、溶接電流の変化パターンも異なる。   As shown in FIG. 2, when weaving is performed around the joint position, and when the weaving center (position C1 in FIG. 3) is slightly shifted from the joint position as shown in FIG. The change in the protrusion length with the operation is different, and as a result, the change pattern of the welding current is also different.

溶接線の自動倣い制御に際しては、この突き出し長の変化の相違に伴う溶接電流変化パターンの相違を利用することが一般的に行なわれている。この種の方法としては、以下のような従来技術が広く知られている。   In automatic scanning control of a weld line, it is a common practice to use the difference in the welding current change pattern that accompanies the difference in the protrusion length. The following prior arts are widely known as this type of method.

この従来技術では、図2に示すようにウィービング中心と継手位置とが一致している場合の溶接電流変化パターンと、図3に示すように、ウィービング中心と継手位置とが一致していない場合の溶接電流変化パターンが異なることを利用している(例えば、特許文献1参照)。   In this prior art, the welding current change pattern when the weaving center and the joint position coincide as shown in FIG. 2 and the weaving center and the joint position do not coincide as shown in FIG. The fact that the welding current change pattern is different is used (for example, see Patent Document 1).

つまり、ウィービング方向の倣いでは、一方のウィービング端から他方のウィービング端までの行程中の最大電流値と最小電流値との差ΔIL、および、逆の行程中の最大電流値と最小電流値との差ΔIRのうち、どちらが大きいかで、ウィービング中心がウィービング方向のどちらにずれているかを判定する。そして、ウィービング半周期毎に、ずれを打ち消す方向に位置修正を行い、ウィービング中心を継手位置に自動的に倣わせている。   That is, in copying in the weaving direction, the difference ΔIL between the maximum current value and the minimum current value during the stroke from one weaving end to the other weaving end, and the maximum current value and the minimum current value during the reverse stroke, It is determined which of the differences ΔIR is larger, which of the weaving centers is shifted in the weaving direction. Then, in every weaving half cycle, the position is corrected in the direction to cancel the deviation, and the weaving center is automatically copied to the joint position.

特開昭61―144272号公報JP-A 61-144272

溶接電流変化パターンを利用してアークセンサ制御を行うためには、溶接電流が安定した状態で溶接が行われていることが前提となる。しかし、溶接が開始してからしばらくの間は溶接電流は漸増し、安定するまでにはある程度の時間がかかる。故に、安定するまでの間はアークセンサを機能させることができない。従って、溶接開始位置では正しく継手位置にあった状態から溶接を開始することが暗黙のうちに前提となっている。一般的に、アークセンサは、溶接中に生じる熱ひずみによる継手位置の変位に追従することを目的に使われることが多いので、この前提があっても問題にはならない。   In order to perform arc sensor control using the welding current change pattern, it is assumed that welding is performed in a state where the welding current is stable. However, the welding current gradually increases for a while after the start of welding, and it takes some time to stabilize. Therefore, the arc sensor cannot function until it is stabilized. Therefore, it is implicitly assumed that welding is started from a state where the welding start position is correctly at the joint position. In general, an arc sensor is often used for the purpose of following displacement of a joint position due to thermal strain generated during welding.

溶接開始位置が対象の溶接継手からずれることがないようにするためには、「タッチセンサを使って溶接開始位置をあわせる」という方法が一般に知られている。しかし、その方法を行うためには、タッチセンサを行うためのハードウェアとソフトウェアが必要となり、その費用が必要となるという課題がある。さらに、タッチセンサのセンシング動作を行うための時間が、溶接開始前に必ず必要になるという運用上の課題もある。このことから、タッチセンサを省略したいというユーザの要望は大きい。   In order to prevent the welding start position from deviating from the target weld joint, a method of “adjusting the welding start position using a touch sensor” is generally known. However, in order to perform this method, there is a problem that hardware and software for performing a touch sensor are required and the cost thereof is required. In addition, there is an operational problem that time for performing the sensing operation of the touch sensor is necessarily required before starting welding. For this reason, the user's desire to omit the touch sensor is great.

しかし、タッチセンサを省略した場合、「溶接開始位置では正しく継手位置にある」という点は担保されず、ずれた位置から溶接が始まることにもなる。その際、アークセンサの制御により、すばやく継手に対する正しい溶接位置へ移動して溶接を行うことが求められる。ここで、「溶接開始後、ある程度の時間アークセンサは機能しない」という点が課題となる。これを解消し、溶接開始後短時間でアークセンサの倣い制御を機能させることができるようにすることが必要になる。   However, when the touch sensor is omitted, it is not guaranteed that “the welding start position is correctly at the joint position”, and welding starts from a shifted position. At that time, it is required to quickly move to the correct welding position for the joint and perform welding by the control of the arc sensor. Here, the problem is that “the arc sensor does not function for a certain period of time after the start of welding”. It is necessary to eliminate this and make the scanning control of the arc sensor function in a short time after the start of welding.

本発明は、上記課題を解決する溶接方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the welding method which solves the said subject.

上記課題を解決するために、本発明の溶接方法は、溶接トーチをウィービングして溶接を行う際に、溶接電流に基づいて溶接の狙い位置のずれ量を検出するアークセンサを用いた溶接方法であって、溶接を開始した後の第1の所定期間では、ウィービング方向に対して垂直方向の位置補正は行わずに前記ウィービング方向である水平方向の位置補正のみを行い、前記第1の所定期間の経過後は、前記水平方向の位置補正と前記垂直方向の位置補正の両方の位置補正を行うものである。   In order to solve the above problems, the welding method of the present invention is a welding method using an arc sensor that detects a deviation amount of a target position of welding based on a welding current when welding is performed by weaving a welding torch. In the first predetermined period after the start of welding, only the position correction in the horizontal direction that is the weaving direction is performed without performing the position correction in the vertical direction with respect to the weaving direction, and the first predetermined period is performed. After the elapse of time, both position correction in the horizontal direction and position correction in the vertical direction are performed.

また、本発明の溶接方法は、上記に加えて、溶接を開始した後の第2の所定期間では、予め設定された通常のゲインよりも高いゲインを用いて位置補正量を算出して位置補正を行い、前記第2の所定期間の経過後は前記通常のゲインを用いて位置補正量を算出して位置補正を行うものである。   In addition to the above, the welding method of the present invention calculates the position correction amount by using a gain higher than a preset normal gain in the second predetermined period after starting welding, thereby correcting the position. After the elapse of the second predetermined period, the position correction amount is calculated using the normal gain to perform position correction.

また、本発明の溶接方法は、上記に加えて、第2の所定期間は第1の所定期間を含み、前記第2の所定期間は前記第1の所定期間よりも長い請求項2記載の溶接方法である。   Further, in the welding method of the present invention, in addition to the above, the second predetermined period includes a first predetermined period, and the second predetermined period is longer than the first predetermined period. Is the method.

本発明によれば、溶接開始位置が、対象の溶接継手に対する溶接ねらい位置からずれていた場合、溶接開始後、短時間で所望の溶接ねらい位置へ溶接トーチを移動することができ、溶接ずれ区間を短くすることができる。   According to the present invention, when the welding start position is deviated from the target welding position for the target welded joint, the welding torch can be moved to the desired welding target position in a short time after the start of welding. Can be shortened.

従って、タッチセンサを使って溶接開始位置をあわせる必要がなくなり、タッチセンサを行うためのハードウェアとソフトウェアの費用が必要なくなり、また、タッチセンサを行うための時間が不要となるのでタクトタイムアップが可能となる。   Therefore, it is not necessary to use the touch sensor to adjust the welding start position, and the hardware and software costs for performing the touch sensor are not required, and the time for performing the touch sensor is not required, thereby increasing the tact time. It becomes possible.

一般的な溶接トーチの先端付近の概略を示す図Diagram showing the general vicinity of the tip of a general welding torch 継手位置を中心にウィービングを行う様子を示す図Diagram showing how weaving is performed around the joint position 継手位置からずれた位置を中心にウィービングを行う様子を示す図The figure which shows a mode that weaving is performed centering on the position shifted from the joint position 溶接トーチと母材との距離が長くなった状態を示している図The figure which shows the state where the distance between a welding torch and a base material became long 継手位置を中心にウィービングを行う場合の溶接電流の変化を示す図Diagram showing the change in welding current when weaving is performed around the joint position 継手位置からずれた位置を中心にウィービングを行う場合の溶接電流の変化を示す図The figure which shows the change of the welding current when weaving around the position shifted from the joint position 溶接トーチと母材との距離が長くなった場合の溶接電流の変化を示す図The figure which shows the change of welding current when the distance of a welding torch and a base material becomes long. 溶接開始後の溶接電流の変化を示す図Diagram showing the change in welding current after the start of welding 本発明の実施の形態1における溶接開始後の動作を示す図The figure which shows the operation | movement after the welding start in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における溶接開始後の動作を示す図The figure which shows the operation | movement after the welding start in Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図2から図10を用いて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.

(実施の形態1)
本実施の形態において、背景技術で説明した図1から図3と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the same parts as those in FIGS. 1 to 3 described in the background art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図2は、継手位置を中心にウィービングを行う様子を示す図である。位置Cを中心に一方の端を位置E1とし、他方の端を位置E2とし、位置E1と位置E2との間でウィービングした例を示している。   FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which weaving is performed around the joint position. An example is shown in which weaving is performed between the position E1 and the position E2, with one end being a position E1 around the position C and the other end being a position E2.

図2において、Hは、本実施の形態のアークセンサによるウィービング方向の位置シフト制御方向を示している。また、Vは、ウィービング方向(H方向)に対して直角方向の位置シフト制御方向を示している。本実施の発明のアークセンサは、H方向とV方向の2方向の位置シフトで倣いを実現している。なお、図2において、Lは溶接線であり、紙面に対して直交する方向である。   In FIG. 2, H indicates the position shift control direction in the weaving direction by the arc sensor of the present embodiment. V represents a position shift control direction perpendicular to the weaving direction (H direction). The arc sensor according to the present invention realizes copying by shifting the position in two directions, the H direction and the V direction. In FIG. 2, L is a weld line, which is a direction orthogonal to the paper surface.

まず、H方向の位置シフト制御について説明する。   First, position shift control in the H direction will be described.

背景技術においても説明したように、図2に示す継手位置(位置C)を中心にウィービングを行った場合と、図3に示す継手位置からウィービング中心(位置C1)が少しずれた場合とでは、ウィービング動作に伴う突き出し長の変化が異なり、その結果、溶接電流が異なるパターンで変化する。そして、一方のウィービング端近傍の所定期間での平均溶接電流と他方のウィービング端近傍の所定期間での平均溶接電流との差(これを「偏差溶接電流」と呼ぶ)に着目すると、ウィービング中心位置の継手位置に対するウィービング方向のずれは、偏差溶接電流の差を生む。   As described in the background art, when weaving is performed around the joint position (position C) shown in FIG. 2 and when the weaving center (position C1) is slightly shifted from the joint position shown in FIG. The change in the protrusion length accompanying the weaving operation is different, and as a result, the welding current changes in different patterns. Then, focusing on the difference between the average welding current in the predetermined period near one weaving end and the average welding current in the predetermined period near the other weaving end (this is called “deviation welding current”), the weaving center position Deviation in the weaving direction with respect to the joint position of this causes a difference in deviation welding current.

図5は、図2のように継手位置とウィービング中心が一致した状態でウィービング溶接を行った場合の溶接電流の変化を模式的に示している。また、図6は、図3のように継手位置とウィービング中心がずれた状態でウィービング溶接を行った場合の溶接電流の変化を模式的に示している。図5におけるウィービング端E1近傍の所定期間での平均溶接電流とウィービング端E2近傍の所定期間での平均溶接電流との差を偏差溶接電流△IEとし、図6におけるウィービング端E11近傍の所定期間での平均溶接電流とウィービング端E21近傍の所定期間での平均溶接電流との差を偏差溶接電流△IE1とすると、偏差溶接電流△IEと偏差溶接電流△IE1とでは違いがある。   FIG. 5 schematically shows a change in welding current when weaving welding is performed in a state where the joint position and the weaving center coincide with each other as shown in FIG. FIG. 6 schematically shows a change in welding current when weaving welding is performed with the joint position and the weaving center shifted as shown in FIG. The difference between the average welding current in the predetermined period in the vicinity of the weaving end E1 in FIG. 5 and the average welding current in the predetermined period in the vicinity of the weaving end E2 is defined as a deviation welding current ΔIE, and in the predetermined period in the vicinity of the weaving end E11 in FIG. If the difference between the average welding current and the average welding current in the vicinity of the weaving end E21 in a predetermined period is the deviation welding current ΔIE1, there is a difference between the deviation welding current ΔIE and the deviation welding current ΔIE1.

ここで、本実施の形態のアークセンサによるH方向の位置シフト制御は、下記の一連の処理を繰り返し実行するものである。すなわち、予め定めた目標偏差溶接電流と直近の連続した2つのウィービング端に関して現在偏差溶接電流を求め、これらからH方向のシフト補正を算出し、これを使ってウィービング中心位置の制御を行うものである。   Here, the position shift control in the H direction by the arc sensor of the present embodiment repeatedly executes the following series of processes. In other words, the current deviation welding current is obtained with respect to the predetermined target deviation welding current and the last two consecutive weaving ends, the shift correction in the H direction is calculated from these, and the weaving center position is controlled using this. is there.

例えば、図5に示す状態が目標とするウィービング中心位置と継手位置の関係であるとし、その偏差溶接電流△IEを目標偏差溶接電流とし、図6に示す状態のウィービング中心位置と継手位置の関係にある現在の状態に対する制御に当てはめると、次式で表すように、目標偏差溶接電流△IEと現在偏差溶接電流△IE1との差にH方向ゲイン(係数)を掛けて、H方向のシフト補正量を決定する。   For example, assuming that the state shown in FIG. 5 is the relationship between the target weaving center position and the joint position, the deviation welding current ΔIE is the target deviation welding current, and the relationship between the weaving center position and the joint position in the state shown in FIG. When applied to the control for the current state in FIG. 5, as shown in the following equation, the difference between the target deviation welding current ΔIE and the current deviation welding current ΔIE1 is multiplied by the H direction gain (coefficient) to correct the shift in the H direction. Determine the amount.

[△IE1−△IE]×H方向ゲイン→H方向シフト補正量
このH方向シフト補正量(移動距離と方向)に応じて、ウィービング中心位置のH方向位置制御を行う。ここで、H方向ゲインとは、目標の偏差溶接電流と現在の偏差溶接電流の差を打ち消す方向に、ウィービング中心位置のH方向シフト量を生成するためのパラメータである。なお、このH方向ゲインは、例えば、実験等により予め求めておくものである。
[ΔIE1-ΔIE] × H direction gain → H direction shift correction amount The H direction position control of the weaving center position is performed according to the H direction shift correction amount (movement distance and direction). Here, the H direction gain is a parameter for generating an H direction shift amount of the weaving center position in a direction to cancel the difference between the target deviation welding current and the current deviation welding current. The H direction gain is obtained in advance through experiments or the like, for example.

次に、V方向(ウィービング方向に対して直交方向)の位置シフト制御について説明する。   Next, position shift control in the V direction (direction orthogonal to the weaving direction) will be described.

図4は、図2に示す状態と比べて、チップ11の先端から溶接線Lまでの距離が長くなり、全体的に突き出し長が長くなった状態の例を示している。突き出し長が長くなれば、溶接電流は減る。平均的な溶接電流を考えると、図4に示す状態の場合は、図2に示す状態の場合に比べて低くなる。図7は、図4に示す状態の場合の溶接電流の変化を模式的に示している。図2の状態における溶接電流を示す図5における所定期間の平均溶接電流IAVとし、図4の状態における溶接電流を示す図7における所定期間の平均溶接電流IAV2とすると、平均溶接電流IAVと平均溶接電流IAV2とは、突き出し長に応じた相違がある。   FIG. 4 shows an example of a state in which the distance from the tip of the tip 11 to the weld line L is longer and the overall protrusion length is longer than in the state shown in FIG. As the protrusion length increases, the welding current decreases. Considering the average welding current, the state shown in FIG. 4 is lower than the case shown in FIG. FIG. 7 schematically shows a change in welding current in the state shown in FIG. When the average welding current IAV in a predetermined period in FIG. 5 showing the welding current in the state of FIG. 2 and the average welding current IAV2 in the predetermined period in FIG. 7 showing the welding current in the state of FIG. It differs from the current IAV2 depending on the protrusion length.

本実施の形態のアークセンサによるV方向の位置シフト制御は、下記の一連の処理を繰り返し実行するものである。すなわち、予め定めた目標平均溶接電流と直近の所定期間の平均溶接電流とからV方向シフト補正量を算出し、これを使って、例えば、チップ11の先端と継手の溶接線Lとの距離の制御を行う。なお、目標平均溶接電流は、例えば、図2に示す状態を目標の状態とする場合、図2の状態で溶接を行って溶接電流波形を取得し、この溶接電流の平均値を求める。そして、これを目標平均溶接電流とする。   The position shift control in the V direction by the arc sensor according to the present embodiment repeatedly executes the following series of processes. That is, the V-direction shift correction amount is calculated from the predetermined target average welding current and the average welding current for the most recent predetermined period, and using this, for example, the distance between the tip of the tip 11 and the weld line L of the joint is calculated. Take control. For example, when the state shown in FIG. 2 is set as the target state, the target average welding current is obtained by performing welding in the state shown in FIG. 2 and obtaining an average value of the welding current. And let this be a target average welding current.

例えば、図5に示すものが、目標とするチップ11の先端と継手の溶接線Lとの距離の場合の溶接電流の変化であるとし、その所定期間の平均溶接電流IAVを目標平均溶接電流として、図7の電流波形となるチップ11の先端と継手の溶接線Lとの距離である現在の状態に対する制御に当てはめると、次式で表すように、目標平均溶接電流IAVと現在平均溶接電流IAV2との差にV方向ゲイン(係数)を掛けて、V方向シフト補正量を決定する。   For example, what is shown in FIG. 5 is a change in the welding current in the case of the distance between the tip of the target tip 11 and the weld line L of the joint, and the average welding current IAV for the predetermined period is set as the target average welding current. 7, when applied to the control of the current state, which is the distance between the tip of the tip 11 and the weld line L of the joint, the current average welding current IAV2 and the current average welding current IAV2 are expressed by the following equations. Is multiplied by a V-direction gain (coefficient) to determine a V-direction shift correction amount.

[IAV2−IAV]×V方向ゲイン→V方向シフト補正量
このV方向シフト補正量(距離と方向)に応じて、チップ11の先端と継手の溶接線Lとの距離の制御を行う。具体的には、例えば、溶接トーチを保持しているロボットを動作させて溶接トーチの位置を変更させる。
[IAV2-IAV] × V direction gain → V direction shift correction amount The distance between the tip of the tip 11 and the weld line L of the joint is controlled according to the V direction shift correction amount (distance and direction). Specifically, for example, the position of the welding torch is changed by operating a robot holding the welding torch.

ここで、V方向ゲインは、目標の平均溶接電流と現在の平均溶接電流との差を打ち消す方向に、チップ11の先端と継手の溶接線Lとの距離を変更するためのV方向シフト量を生成するためのパラメータである。   Here, the V-direction gain is a V-direction shift amount for changing the distance between the tip of the tip 11 and the weld line L of the joint in a direction to cancel the difference between the target average welding current and the current average welding current. It is a parameter to generate.

なお、上記では、説明の都合上、H方向の位置シフト制御とV方向の位置シフト制御を別々に説明したが、実際には2つの制御は同時に働き、同時に2方向のシフト制御が行われる。   In the above, for convenience of explanation, the position shift control in the H direction and the position shift control in the V direction have been described separately, but in reality, the two controls work simultaneously and the shift control in the two directions is performed simultaneously.

また、2方向のシフト制御による倣いを行うためには、溶接電流が、上記で説明した内容(ウィービング中心位置のずれ)による変化だけであり、他の要因による変動がないことが理想である。しかし、溶接開始直後には、溶接電流が定常溶接電流(本溶接電流)まで増加する時間が必要である。   Further, in order to perform copying by shift control in two directions, it is ideal that the welding current is only a change due to the above-described content (deviation of the weaving center position) and is not changed by other factors. However, it takes time for the welding current to increase to the steady welding current (main welding current) immediately after the start of welding.

図8に、溶接を開始して溶接電流が流れ始めてから定常溶接電流となるまでの平均溶接電流の時間変化を模式的に示している。   FIG. 8 schematically shows the change over time in the average welding current from the start of welding until the welding current starts flowing until the steady welding current is reached.

溶接開始当初の平均溶接電流が漸増している期間では、所定期間の平均溶接電流に基づくV方向の位置シフト制御が機能しないことは自明である。すなわち、平均溶接電流の増加期間では、平均溶接電流は、基準となる予め定めた目標平均溶接電流より必ず小さくなる。従って、チップ11の先端と継手の溶接線Lとの距離が目標とする距離であったとしても、この基準となる目標平均溶接電流との差が生じてしまい、実際には目標とする距離と一致していても、一致していないと判定してしまうこととなる。故に、溶接開始後の平均溶接電流が増加していく期間では、V方向の位置シフト制御を行うことができない。   It is obvious that the position shift control in the V direction based on the average welding current for a predetermined period does not function during the period in which the average welding current at the beginning of welding gradually increases. That is, during the increase period of the average welding current, the average welding current is necessarily smaller than a predetermined target average welding current as a reference. Therefore, even if the distance between the tip of the tip 11 and the weld line L of the joint is a target distance, a difference from the reference target average welding current is generated. Even if they match, it is determined that they do not match. Therefore, position shift control in the V direction cannot be performed in a period in which the average welding current after the start of welding increases.

一方、偏差溶接電流を用いるH方向の位置シフト制御は、偏差を用いるものであるため、十分でないまでも機能できると考えられる。   On the other hand, since the position shift control in the H direction using the deviation welding current uses deviation, it is considered that it can function even if it is not sufficient.

そこで、溶接開始当初の平均溶接電流が漸増している期間では、H方向のシフト補正だけが働き、V方向のシフト補正は働かないようにすれば、H方向のシフト制御による倣いだけは行うことができる。なお、平均溶接電流が漸増している期間は、例えば、実験等により求めておくことができる。また、溶接開始当初の平均溶接電流が漸増している期間にV方向のシフト補正は働かせると、チップ11の先端と継手の溶接線Lとの距離が短くなるように制御されてしまうため、溶接開始当初の平均溶接電流が漸増している期間では、V方向のシフト補正は働かないようにする必要がある。   Therefore, if the average welding current at the beginning of welding gradually increases, only the shift correction in the H direction works, and the shift correction in the V direction does not work, only copying by the shift control in the H direction is performed. Can do. Note that the period during which the average welding current gradually increases can be obtained, for example, by experiments. Further, if the shift correction in the V direction is applied during the period when the average welding current at the beginning of welding is gradually increased, the distance between the tip of the tip 11 and the weld line L of the joint is controlled to be shortened. In the period in which the average welding current at the beginning is gradually increasing, it is necessary to prevent the shift correction in the V direction from working.

このように、本実施の形態におけるアークセンサを用いた溶接方法では、溶接開始後から指定された時間は、H方向のみの制御を実行する。すなわち、図9に示すように、溶接開始後の「所定時間1」の設定時間の間は、H方向のシフト補正だけを行い、それに従って倣いを行う。そして、「所定時間1」の設定時間の経過後は、H方向だけでなくV方向のシフト補正も開始し、H方向とV方向の両方の補正を行う通常の倣いが行われる。   Thus, in the welding method using the arc sensor in the present embodiment, the control in the H direction is executed only for the time specified after the start of welding. That is, as shown in FIG. 9, during the set time of “predetermined time 1” after the start of welding, only the shift correction in the H direction is performed, and copying is performed accordingly. After the elapse of the set time of “predetermined time 1”, not only the H direction but also the V direction shift correction is started, and normal copying is performed in which both the H direction and the V direction are corrected.

以上のように、本実施の形態によれば、溶接開始直後からの継手位置への倣い制御が行われ、かつ、溶接電流漸増時の影響を回避することができる。   As described above, according to the present embodiment, copying control to the joint position immediately after the start of welding is performed, and the influence at the time of gradually increasing the welding current can be avoided.

なお、本実施の形態の溶接方法を行う機器としては、例えば次のようなものが挙げられる。   In addition, as an apparatus which performs the welding method of this Embodiment, the following are mentioned, for example.

ロボットと、ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、ロボットに保持された溶接トーチと、溶接機を備える。そして、ロボット制御装置あるいは溶接機に電流検出部が設けられており、ロボット制御装置内に電流検出部の検出結果に基づいて演算を行う演算部が設けられている。なお、演算部は、平均電流の演算や,目標となる平均電流と現在の平均電流との差の演算や,シフト量の演算等を行うものである。そして、演算部の演算結果に基づいてロボット制御装置によりロボットの動作を制御する。また、ロボット制御装置内には、「所定期間1」を計時する計時部も設けられている。   A robot, a robot control device that controls the operation of the robot, a welding torch held by the robot, and a welding machine are provided. The robot control device or the welding machine is provided with a current detection unit, and the robot control device is provided with a calculation unit that performs calculation based on the detection result of the current detection unit. The calculation unit performs calculation of the average current, calculation of the difference between the target average current and the current average current, calculation of the shift amount, and the like. The robot control device controls the operation of the robot based on the calculation result of the calculation unit. In the robot control device, there is also provided a timer unit for measuring “predetermined period 1”.

(実施の形態2)
本実施の形態において、実施の形態1と同様の箇所について同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態1と異なる主な点は、実施の形態1で述べたV方向ゲインやH方向ゲイン(「通常ゲイン」とも呼ぶ)とは異なるV方向とH方向の「初期ゲイン」を設け、溶接開始後の「所定期間2」の間は、「通常ゲイン」(係数)ではなく「初期ゲイン」(係数)を用いてシフト補正量を求めるようにした点である。なお、V方向とH方向の「通常ゲイン」と「初期ゲイン」は、例えば、実験等により求めておくことができる。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The main difference from the first embodiment is that “initial gain” in the V direction and H direction different from the V direction gain and H direction gain (also referred to as “normal gain”) described in the first embodiment is provided, and welding is performed. The “predetermined period 2” after the start is that the shift correction amount is obtained using “initial gain” (coefficient) instead of “normal gain” (coefficient). Note that the “normal gain” and “initial gain” in the V direction and the H direction can be obtained by experiments or the like, for example.

本実施の形態のアークセンサを用いた溶接方法は、溶接開始後から指定された時間は、「通常ゲイン」とは異なる「初期ゲイン」を適用した制御を実行するものである。なお、「初期ゲイン」は「通常ゲイン」よりも大きいものである。   In the welding method using the arc sensor according to the present embodiment, the control that applies the “initial gain” different from the “normal gain” is executed for the specified time after the start of welding. The “initial gain” is larger than the “normal gain”.

図10を用いて、本実施の形態の制御について説明する。   The control of this embodiment will be described with reference to FIG.

例えば、図10に示すように、「所定時間1」は、実施の形態1と同様にH方向のシフト制御のみが働く期間である。また、「所定時間2」は、「初期ゲイン」を使用する期間である。そして、「所定時間2」は「所定時間1」よりも長い。なお、「所定時間1」と「所定時間2」は、例えば実験等により予め求めておくものである。   For example, as shown in FIG. 10, “predetermined time 1” is a period during which only shift control in the H direction works as in the first embodiment. The “predetermined time 2” is a period in which the “initial gain” is used. The “predetermined time 2” is longer than the “predetermined time 1”. The “predetermined time 1” and the “predetermined time 2” are obtained in advance by, for example, experiments.

従って、溶接開始後、先ずは、「所定時間1」の間は、H方向の初期ゲインを使用してH方向のみのシフト制御が行われる。そして、「所定時間1」が経過すると、H方向とV方向の2方向のシフト制御が行われ、その際には、H方向の初期ゲインとV方向の初期ゲインを用いて制御が行わる。そして、「所定時間2」が経過すると、H方向の通常ゲインとV方向の通常ゲインを用いてH方向とV方向の2方向のシフト制御が行われる。   Therefore, after the start of welding, first, during the “predetermined time 1”, shift control only in the H direction is performed using the initial gain in the H direction. When “predetermined time 1” elapses, shift control in two directions, H direction and V direction, is performed, and control is performed using an initial gain in the H direction and an initial gain in the V direction. When “predetermined time 2” elapses, shift control in two directions, H direction and V direction, is performed using the normal gain in the H direction and the normal gain in the V direction.

以上のように、本実施の形態によれば、溶接開始時にウィービング中心が溶接線Lからずれている場合でも、溶接開始直後からH方向のみの倣いが働き、かつ、「通常ゲイン」よりも大きい「初期ゲイン」を用いてシフト制御を行うことにより、「通常ゲイン」を用いる場合に比べてシフト量が大きく、「通常ゲイン」を用いてシフト制御を行う場合に比べ、短時間で所望のねらい位置(溶接線L上)に移動する倣いを行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, even when the weaving center is deviated from the weld line L at the start of welding, copying only in the H direction works immediately after the start of welding and is larger than the “normal gain”. By performing the shift control using the “initial gain”, the shift amount is larger than when using the “normal gain”, and the desired aim is achieved in a shorter time than when performing the shift control using the “normal gain”. Copying that moves to a position (on the weld line L) can be performed.

そして、溶接開始時にずれていたウィービング中心が溶接線Lに移動した後の通常の溶接部では、通常の安定した追従が可能となる。   And in the normal welding part after the weaving center which has shifted | deviated at the time of a welding start moves to the welding line L, normal stable follow-up is attained.

ここで、ゲインが高すぎると溶接ビードが乱れる等の不具合が生じる場合がある。そこで、本実施の形態では、溶接開始時にずれていたウィービング中心を溶接線Lに短時間に移動させるため、溶接開始直後は「通常ゲイン」よりも大きい「初期ゲイン」を用いて制御を行い、ウィービング中心が溶接線Lに移動してからは、溶接ビードが乱れる等の不具合を生じさせないため、「初期ゲイン」よりも小さい定常溶接に適した「通常ゲイン」を用いて制御を行う。   Here, if the gain is too high, there may be a problem that the weld bead is disturbed. Therefore, in this embodiment, in order to move the weaving center shifted at the start of welding to the welding line L in a short time, control is performed using an “initial gain” that is larger than the “normal gain” immediately after the start of welding, After the weaving center moves to the welding line L, control is performed using a “normal gain” suitable for steady welding that is smaller than the “initial gain” in order not to cause problems such as disturbance of the weld bead.

なお、本実施の形態では、「所定時間2」の間は「初期ゲイン」を用いて制御を行う例について説明したが、「初期ゲイン」を用いるか否かを選択するようにしてもよい。すなわち、実施の形態1の制御を行うのか実施の形態2の制御を行うのかを選択するようにしても良い。   In this embodiment, the example in which the control is performed using the “initial gain” during the “predetermined time 2” has been described, but whether or not the “initial gain” is used may be selected. That is, it may be selected whether to perform the control of the first embodiment or the control of the second embodiment.

また、実施の形態1や実施の形態2の溶接方法を適用する継手としては、隅肉や、V開先や、隙間を有するI開先等が挙げられる。   Moreover, as a joint to which the welding method of Embodiment 1 or Embodiment 2 is applied, fillet, a V groove, an I groove having a gap, or the like can be given.

本発明によれば、溶接開始位置が対象の溶接継手に対する溶接ねらい位置からずれていた場合、溶接開始後、短時間で所望の溶接ねらい位置へ溶接トーチを移動することができ、アークセンサを用いた溶接方法として産業上有用である。   According to the present invention, when the welding start position is deviated from the target welding position for the target welded joint, the welding torch can be moved to the desired welding target position in a short time after the start of welding, and the arc sensor is used. This is industrially useful as a welding method.

10 ノズル
11 チップ
12 溶接ワイヤ
20 母材
30 アーク
C ウィービング中央の位置
C1 ウィービング中央の位置
E1 ウィービング両端の内の一端の位置
E2 ウィービング両端の内の他端の位置
E11 ウィービング両端の内の一端の位置
E21 ウィービング両端の内の他端の位置
W ウィービング面
L 継手の溶接線
H ウィービング方向と同方向のシフト補正方向ベクトル
V ウィービング方向に対して直角の方向のシフト補正方向ベクトル
10 Nozzle 11 Tip 12 Welding wire 20 Base material 30 Arc C Position of weaving center C1 Position of weaving center E1 Position of one end of both ends of weaving E2 Position of the other end of both ends of weaving E11 Position of one end of both ends of weaving E21 Position of the other end of the weaving ends W Weaving surface L Weld line of the joint H Shift correction direction vector in the same direction as the weaving direction V Shift correction direction vector in a direction perpendicular to the weaving direction

Claims (3)

溶接トーチをウィービングして溶接を行う際に、溶接電流に基づいて溶接の狙い位置のずれ量を検出するアークセンサを用いた溶接方法であって、
溶接を開始した後の第1の所定期間では、ウィービング方向に対して垂直方向の位置補正は行わずに前記ウィービング方向である水平方向の位置補正のみを行い、
前記第1の所定期間の経過後は、前記水平方向の位置補正と前記垂直方向の位置補正の両方の位置補正を行う溶接方法。
A welding method using an arc sensor that detects a deviation amount of a target position of welding based on a welding current when performing welding by weaving a welding torch,
In the first predetermined period after starting welding, only the position correction in the horizontal direction which is the weaving direction is performed without performing the position correction in the vertical direction with respect to the weaving direction,
A welding method that performs both the horizontal position correction and the vertical position correction after the first predetermined period.
溶接を開始した後の第2の所定期間では、予め設定された通常のゲインよりも高いゲインを用いて位置補正量を算出して位置補正を行い、前記第2の所定期間の経過後は前記通常のゲインを用いて位置補正量を算出して位置補正を行う請求項1記載の溶接方法。 In the second predetermined period after starting welding, position correction is performed by calculating a position correction amount using a gain higher than a preset normal gain, and after the elapse of the second predetermined period, The welding method according to claim 1, wherein the position correction is performed by calculating a position correction amount using a normal gain. 第2の所定期間は第1の所定期間を含み、前記第2の所定期間は前記第1の所定期間よりも長い請求項2記載の溶接方法。 The welding method according to claim 2, wherein the second predetermined period includes a first predetermined period, and the second predetermined period is longer than the first predetermined period.
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