JP2013035018A - Tandem arc welding method and tandem arc welding system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem with a conventional tandem arc welding for only performing weaving integrated with a welding torch, wherein the weaving can not be performed by changing the weaving amplitude of a preceding electrode and a succeeding electrode, for example, even if desired such that the preceding electrode performs a weaving welding of a small amplitude and the succeeding electrode performs the weaving welding of a large amplitude.SOLUTION: The method includes: a step of determining a substantially perpendicular rotary shaft to a line for connecting a predetermined control point of the preceding electrode tip to draw a weaving trajectory of the amplitude individually set for each of the preceding electrode and the succeeding electrode with a predetermined control point of the succeeding electrode tip; a step of calculating a rotation angle by which the welding torch is rotated centering on the rotary shaft, and the preceding electrode and the succeeding electrode perform the reciprocating movement of a specified amplitude; and a step of controlling the welding torch into the reciprocating movement at the rotation angle centering on the rotary shaft.

Description

本発明は、動作プログラムによって所定の動作を行い、所定の溶接条件で溶接対象物を溶接するタンデムアーク溶接方法およびタンデムアーク溶接システムに関する。   The present invention relates to a tandem arc welding method and a tandem arc welding system for performing a predetermined operation by an operation program and welding an object to be welded under a predetermined welding condition.

各種溶接構造物の製造において、高溶着溶接を行うことにより、生産性の向上を図っている。近年では、さらにこれを進めるため、1本の溶接トーチから2本の溶接ワイヤを送給する2電極一体型の溶接トーチ(以下、「タンデムトーチ」と呼ぶ。)や、1本の溶接ワイヤを送給する単電極溶接トーチを2つ近接して配置して使用する溶接法が採用されている。これらは、タンデムアーク溶接と呼ばれている。   In the production of various welded structures, high weld welding is performed to improve productivity. In recent years, a two-electrode integrated welding torch (hereinafter referred to as a “tandem torch”) that feeds two welding wires from one welding torch or a single welding wire is used to further advance this. A welding method is used in which two single electrode welding torches to be fed are arranged close to each other. These are called tandem arc welding.

通常、生産現場で使用されている溶接システムは、溶接ロボットのマニュピレータ等の溶接トーチを搭載して移動する装置を中心に構成されている。そして、動作プログラムに従って所定の速度で所定の動作を行い、所定の溶接制御を実行することで、自動溶接を行う。このことは、タンデムアーク溶接を行う溶接システムにおいても同様である。その場合、タンデムアーク溶接を行う部分では、2本の溶接ワイヤが、溶接対象の溶接線に対して、概ね前後に並ぶ位置関係となるように、動作プログラムが作成されている。   Usually, a welding system used at a production site is mainly configured by a device that moves by mounting a welding torch such as a manipulator of a welding robot. Then, automatic welding is performed by performing a predetermined operation at a predetermined speed according to the operation program and executing a predetermined welding control. The same applies to a welding system that performs tandem arc welding. In that case, in the portion where tandem arc welding is performed, the operation program is created so that the two welding wires are in a positional relationship in which the two welding wires are generally arranged in the front-rear direction.

図1は、タンデムトーチ50を使ったタンデムアーク溶接システムの機器構成例を簡略化して示している。図1を用いて、タンデムアーク溶接システムの概略構成およびその動作について説明する。タンデムトーチ50は、図示しない溶接ロボットのマニュピレータに搭載されており、溶接対象ワーク60の所定溶接部に沿って移動動作する。溶接ロボットのマニュピレータは、制御器20に接続されている。   FIG. 1 shows a simplified configuration example of a tandem arc welding system using a tandem torch 50. The schematic configuration and operation of the tandem arc welding system will be described with reference to FIG. The tandem torch 50 is mounted on a manipulator of a welding robot (not shown), and moves along a predetermined welded portion of the workpiece 60 to be welded. The manipulator of the welding robot is connected to the controller 20.

制御器20には、溶接機30と溶接機40の2台の溶接機が接続されている。溶接機30と溶接機40には、各々に、図示しない溶接ワイヤ送給装置が接続されており、図示しない溶接ワイヤ各々1本ずつ計2本がタンデムトーチ50に供給される。タンデムトーチ50内では、2本の溶接ワイヤは、図示しない2つのコンタクトチップに貫通して供給されている。   Two welding machines, a welding machine 30 and a welding machine 40, are connected to the controller 20. A welding wire feeding device (not shown) is connected to each of the welding machine 30 and the welding machine 40, and two welding wires (not shown) are supplied to the tandem torch 50. In the tandem torch 50, the two welding wires are supplied through two contact tips (not shown).

各コンタクトチップは、パワーケーブル31とパワーケーブル42を介して溶接機30と溶接機40の出力端子に接続されており、溶接機30と溶接機40からの電力が各溶接ワイヤに供給される。溶接対象ワーク60はアースケーブル32とアースケーブル41を介して溶接機30と溶接機40のアース端子に接続されている。溶接ワイヤと溶接対象ワーク60との間にアークが発生することにより溶接電流が流れる回路が形成される。   Each contact tip is connected to the output terminal of the welding machine 30 and the welding machine 40 via the power cable 31 and the power cable 42, and the electric power from the welding machine 30 and the welding machine 40 is supplied to each welding wire. The workpiece 60 to be welded is connected to the ground terminals of the welding machine 30 and the welding machine 40 via the ground cable 32 and the ground cable 41. When an arc is generated between the welding wire and the workpiece 60 to be welded, a circuit through which a welding current flows is formed.

制御器20は、動作プログラムおよび溶接条件を保持しており、動作プログラムに従って、適時、制御線33と制御線43を介して、溶接機30と溶接機40に対して指令やパラメータの転送を行う。溶接機30と溶接機40は、各々に接続された溶接ワイヤ送給装置を制御することにより、制御器20から指令されたパラメータに見合ったワイヤ送給量で各溶接ワイヤを供給する。このようにして、タンデムアーク溶接システムは、溶接対象ワーク60の所定箇所に所定の溶接を行う。   The controller 20 holds an operation program and welding conditions, and transfers commands and parameters to the welding machine 30 and the welding machine 40 through the control line 33 and the control line 43 in a timely manner according to the operation program. . The welding machine 30 and the welding machine 40 supply each welding wire with a wire feeding amount corresponding to a parameter commanded from the controller 20 by controlling a welding wire feeding device connected thereto. In this manner, the tandem arc welding system performs predetermined welding at a predetermined location of the workpiece 60 to be welded.

次に、図2を用いて、タンデムアーク溶接を行っている様子について説明する。図2は、タンデムトーチ50(図1参照)により、図2の右から左の方向(図中の矢印方向)にタンデムアーク溶接を行っている様子を示している。以下、溶接方向に対して前方にあるものには「先行」、後方にあるものには「後行」という言葉をつけて説明する。   Next, a state where tandem arc welding is performed will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a state in which tandem arc welding is performed from the right to the left in FIG. 2 (arrow direction in the figure) by the tandem torch 50 (see FIG. 1). In the following description, the word “preceding” is attached to the front of the welding direction, and the word “following” is attached to the rear.

図2において、タンデムトーチ50のノズル58内に、2つのコンタクトチップ、すなわち先行コンタクトチップ51と後行コンタクトチップ52が、配置されている。先行コンタクトチップ51には先行溶接ワイヤ53が供給され、後行コンタクトチップ52には後行溶接ワイヤ54が供給されている。   In FIG. 2, two contact chips, that is, a leading contact chip 51 and a trailing contact chip 52 are arranged in the nozzle 58 of the tandem torch 50. A leading welding wire 53 is supplied to the leading contact tip 51, and a trailing welding wire 54 is supplied to the trailing contact tip 52.

溶接ワイヤは、コンタクトチップから所定長さ突き出している。溶接ロボットは、その溶接ワイヤの先端の所定長さに相当する位置に制御点を設けて、制御を行っている。一般に、溶接ワイヤを電極とも呼ぶので、以下では、先行溶接ワイヤ53を先行電極53、後行溶接ワイヤ54を後行電極54と呼ぶことにする。なお、先行電極53の先端の制御点と後行電極54の先端の制御点間の距離を電極間距離と呼ぶ。   The welding wire protrudes from the contact tip by a predetermined length. The welding robot performs control by providing a control point at a position corresponding to a predetermined length of the tip of the welding wire. In general, since the welding wire is also referred to as an electrode, hereinafter, the leading welding wire 53 is referred to as a leading electrode 53 and the trailing welding wire 54 is referred to as a trailing electrode 54. The distance between the control point at the tip of the leading electrode 53 and the control point at the tip of the trailing electrode 54 is referred to as an interelectrode distance.

図2において、先行電極53は、先行コンタクトチップ51を介して先行電極用の溶接機30あるいは溶接機40から電力供給を受け、先行電極53と溶接対象ワーク60との間に先行アーク55を発生させる。そのアーク熱により先行電極53および溶接対象ワーク60が溶融し、溶融プール61に溶融金属が供給される。   In FIG. 2, the leading electrode 53 is supplied with power from the leading electrode welding machine 30 or the welding machine 40 via the leading contact tip 51, and generates a leading arc 55 between the leading electrode 53 and the workpiece 60 to be welded. Let The leading electrode 53 and the workpiece 60 to be welded are melted by the arc heat, and molten metal is supplied to the molten pool 61.

同時に、後行電極54は、後行コンタクトチップ52を介して後行電極用の溶接機30または溶接機40から電力供給を受け、後行電極54と溶接対象ワーク60との間に後行アーク56が発生する。そのアーク熱により後行電極54および溶接対象ワーク60を溶融し、溶融プール61に溶融金属を供給する。   At the same time, the trailing electrode 54 is supplied with electric power from the welding electrode 30 or the welding machine 40 for the trailing electrode via the trailing contact tip 52, and the trailing arc is interposed between the trailing electrode 54 and the workpiece 60 to be welded. 56 is generated. The trailing electrode 54 and the workpiece 60 to be welded are melted by the arc heat, and the molten metal is supplied to the molten pool 61.

先行電極53と後行電極54は、連続的に送給され、かつ、タンデムトーチ50が所定の速度で移動していくことにより、溶融プール61を移動させる。その後方では、溶融金属が固まり溶接ビード62を形成する。このようにして、溶接プロセスが実施される。   The leading electrode 53 and the trailing electrode 54 are fed continuously, and the tandem torch 50 moves at a predetermined speed, thereby moving the molten pool 61. Later, the molten metal hardens and forms a weld bead 62. In this way, the welding process is performed.

タンデムアーク溶接において、先行電極が行う溶接と後行電極が行う溶接には、溶接プロセスの中での各々の異なる役割がある。1つの例としては、図2において、先行電極53から発生している先行アーク55により形成される溶融プール61の溶融金属は、先行アーク55のアーク力によって後方へ流れていこうとする。一方、後行電極54から発生している後行アーク56のアーク力がこれを前方に押し返し、このバランスによって溶融プール61を安定させている。この他にも溶け込みに対する寄与の仕方や、溶接ビード62の形状に対する寄与の仕方にも各々の役割がある。このように、両電極は同じ溶接を行っているわけではないので、異なる溶接条件パラメータを溶接機30と溶接機40に与えて溶接を行う必要がある。   In tandem arc welding, the welding performed by the leading electrode and the welding performed by the trailing electrode have different roles in the welding process. As an example, in FIG. 2, the molten metal in the molten pool 61 formed by the leading arc 55 generated from the leading electrode 53 tends to flow backward by the arc force of the leading arc 55. On the other hand, the arc force of the trailing arc 56 generated from the trailing electrode 54 pushes it back to stabilize the molten pool 61 by this balance. In addition to this, each method has a role in how to contribute to the penetration and how to contribute to the shape of the weld bead 62. Thus, since both electrodes are not performing the same welding, it is necessary to perform welding by giving different welding condition parameters to the welding machine 30 and the welding machine 40.

一般に、アーク溶接では、溶込み形状やビード形状の適正化のため、トーチをウィービングさせながら溶接を行うことが多い(これを「ウィービング溶接」という)。タンデムアーク溶接においても、この点は同じである。   In general, in arc welding, welding is often performed while weaving the torch in order to optimize the penetration shape and bead shape (this is called “weaving welding”). This point is the same in tandem arc welding.

例えば、特許文献1は、タンデムアーク溶接システムの溶接ロボットによる溶接線の倣い制御に関する発明について開示したものである。そして、その発明の前提として、溶接ロボットを利用して溶接ロボットに取り付けたタンデムトーチを左右にウィービングさせて溶接することが示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an invention related to copying control of a weld line by a welding robot of a tandem arc welding system. As a premise of the invention, it is shown that a tandem torch attached to a welding robot is welded by weaving left and right using a welding robot.

このように、溶接ロボットのマニュピレータにおいては、先端に取り付けたトーチをウィービングさせながら溶接することは、広く普及した技術であり、以前から多用されている。このトーチとしては、タンデムトーチであってもウィービングを行うことは可能であり、基本的な技術として利用されていることが、特許文献1からも読み取ることができる。   As described above, in a manipulator of a welding robot, welding while weaving a torch attached to the tip is a widely spread technique and has been widely used. As this torch, weaving can be performed even with a tandem torch, and it can be read from Patent Document 1 that it is used as a basic technique.

特開2008−93670号公報JP 2008-93670 A

しかし、従来のタンデムアーク溶接システムは、通常のウィービングと同じウィービングを行っているだけである。このため、必ずしもタンデムアーク溶接に適したウィービングを行っているわけではないという課題を有していた。   However, conventional tandem arc welding systems only perform the same weaving as normal weaving. For this reason, there has been a problem that weaving suitable for tandem arc welding is not necessarily performed.

例えば、先行電極は、十分な溶け込みを確保するために小振幅のウィービング溶接を行い、あるいは、ウィービングなしの溶接を行い、後行電極は、ビード形状整形のため比較的大きな振幅のウィービング溶接を行いたい場合がある。しかし、従来のタンデムアーク溶接システムでは、トーチを一体のものとしてウィービングを行うのみであるので、先行電極と後行電極のウィービング振幅は同じであり、ウィービング振幅を変えてウィービングすることはできない。   For example, the leading electrode is subjected to weaving welding with small amplitude to ensure sufficient penetration, or welding without weaving, and the trailing electrode is subjected to weaving welding with relatively large amplitude for bead shape shaping. Sometimes you want to. However, in the conventional tandem arc welding system, since weaving is performed only with the torch as an integral body, the weaving amplitude of the leading electrode and the trailing electrode is the same, and weaving cannot be performed by changing the weaving amplitude.

本発明は、このような点に鑑み、先行電極と後行電極のウィービング振幅を変えてウィービングすることができるタンデムアーク溶接方法およびタンデムアーク溶接システムを提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a tandem arc welding method and a tandem arc welding system capable of performing weaving by changing the weaving amplitude of the leading electrode and the trailing electrode.

上記課題を解決するために、本発明のタンデムアーク溶接方法は、先行電極と後行電極の各々に対して個別に設定された振幅のウィービング軌跡を描くため、先行電極先端の予め決められた制御点と後行電極先端の予め決められた制御点とを結ぶ線に対して略垂直な回転軸を決定するステップと、前記回転軸を中心に溶接トーチが回転動作し、先行電極と後行電極が指定された振幅の往復動作を行うための回転角度を算出するステップと、前記回転軸を中心に前記回転角度で、前記溶接トーチを往復動作させる制御を行うステップを備えたものである。   In order to solve the above-described problems, the tandem arc welding method of the present invention draws a weaving trajectory having an amplitude set individually for each of the preceding electrode and the succeeding electrode, so that a predetermined control of the leading electrode tip is performed. Determining a rotation axis substantially perpendicular to a line connecting the point and a predetermined control point at the tip of the succeeding electrode, and rotating the welding torch around the rotation axis, so that the preceding electrode and the succeeding electrode are rotated. Includes a step of calculating a rotation angle for performing a reciprocating operation with a specified amplitude, and a step of performing a control for reciprocating the welding torch at the rotation angle about the rotation axis.

また、本発明のタンデムアーク溶接方法は、上記に加えて、先行電極の往復動作の振幅は、後行電極の往復動作の振幅よりも小さいものである。   In the tandem arc welding method of the present invention, in addition to the above, the amplitude of the reciprocating motion of the preceding electrode is smaller than the amplitude of the reciprocating motion of the trailing electrode.

本発明のタンデムアーク溶接システムは、先行電極と後行電極の各々に対して個別に設定された振幅のウィービング軌跡を描くための、先行電極先端の予め決められた制御点と後行電極先端の予め決められた制御点とを結ぶ線に対して略垂直な回転軸を決定する回転軸決定部と、前記回転軸を中心に溶接トーチが回転し、先行電極と後行電極が指定された振幅の往復動作を行うための回転角度を算出する回転角度算出部と、前記回転軸を中心に前記回転角度で、前記溶接トーチを往復動作させる制御部と、を備えたものである。   The tandem arc welding system of the present invention provides a predetermined control point of the leading electrode tip and a trailing electrode tip for drawing a weaving trajectory having a separately set amplitude for each of the leading electrode and the trailing electrode. A rotation axis determination unit that determines a rotation axis that is substantially perpendicular to a line connecting a predetermined control point, and a welding torch that rotates around the rotation axis, and the amplitude that the leading electrode and the trailing electrode are designated A rotation angle calculation unit that calculates a rotation angle for performing the reciprocating operation, and a control unit that reciprocates the welding torch at the rotation angle about the rotation axis.

また、本発明のタンデムアーク溶接システムは、上記に加えて、先行電極の往復動作の振幅は、後行電極の往復動作の振幅よりも小さいものである。   In the tandem arc welding system of the present invention, in addition to the above, the amplitude of the reciprocating motion of the leading electrode is smaller than the amplitude of the reciprocating motion of the trailing electrode.

以上のように、本発明は、先行電極と後行電極に別個の振幅の往復動作をさせることにより、タンデムアーク溶接に適したウィービング溶接を行うことができるタンデムアーク溶接方法およびタンデムアーク溶接システムを提供する。   As described above, the present invention provides a tandem arc welding method and a tandem arc welding system capable of performing weaving welding suitable for tandem arc welding by causing the leading electrode and the trailing electrode to perform reciprocating motions with different amplitudes. provide.

タンデムアーク溶接システムの概略構成を示す図Diagram showing schematic configuration of tandem arc welding system タンデムトーチによる溶接状態を示す模式図Schematic showing the welding state with a tandem torch (a)本発明の実施の形態1におけるウィービングの仕組みを示す模式図(b)本発明の実施の形態1におけるウィービングの仕組みを示す模式図(A) Schematic diagram showing the weaving mechanism in the first embodiment of the present invention (b) Schematic diagram showing the weaving mechanism in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1におけるウィービングの動作を示す模式図Schematic diagram showing the weaving operation in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1におけるウィービング面の決定方法を示す模式図Schematic diagram showing a method of determining a weaving surface in the first embodiment of the present invention.

以下、本発明を実施するための形態について、図1から図5を用いて説明する。なお、図1と図2は既に説明したものであり、以下では、図3から図5を中心に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 have already been described, and in the following, description will be made with reference to FIGS.

(実施の形態1)
本実施の形態1のタンデムアーク溶接システムの概略構成は、図1と同様である。また、本実施の形態1のタンデムアーク溶接の溶接状態は、図2と同様である。従って、図1や図2と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。そして、本実施の形態1では、図3から図5を中心に説明する。
(Embodiment 1)
The schematic configuration of the tandem arc welding system according to the first embodiment is the same as that shown in FIG. Further, the welding state of the tandem arc welding of the first embodiment is the same as that in FIG. Accordingly, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. The first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

図3は、本実施の形態1のタンデムアーク溶接の仕組みを説明するための図である。図3(a)に示すように、以下の説明では、溶接してない状態における先行電極53の先端と後行電極54の先端、溶接中では先行アーク55の内部と後行アーク56の内部に、先行電極の制御点aと後行電極の制御点bが存在するものと想定している。なお、以下で説明するように、先行電極の制御点aと後行電極の制御点bは、各々のウィービング軌跡を描く点である。そして、制御点aと制御点bは予め決められたものである。   FIG. 3 is a diagram for explaining the mechanism of tandem arc welding according to the first embodiment. As shown in FIG. 3A, in the following description, the leading end of the leading electrode 53 and the leading end of the trailing electrode 54 in a non-welded state, and inside the leading arc 55 and the trailing arc 56 during welding. It is assumed that there is a control point a for the leading electrode and a control point b for the succeeding electrode. As will be described below, the control point a of the leading electrode and the control point b of the succeeding electrode are points that draw each weaving locus. And the control point a and the control point b are predetermined.

図3(b)は、図3(a)のz−z矢視を示す図であり、先行電極の制御点a(以下、「点a」とも呼ぶ。)と後行電極の制御点b(以下、「点b」とも呼ぶ。)について示している。ここでは、この点aと点bを結ぶ線分を線分lで示しており、その長さは距離dである。そして、点aと点bの存在する平面f(図3(b)の場合は紙面)上に線分lに直角な線分m1を考え、その中点を点aと一致させる。同じように、線分lに直角な線分m2を考え、その中点を点bと一致させる。   FIG. 3B is a diagram illustrating the z-z arrow view of FIG. 3A, and the control point a of the leading electrode (hereinafter also referred to as “point a”) and the control point b ( Hereinafter, it is also referred to as “point b”. Here, a line segment connecting the points a and b is indicated by a line segment l, and the length thereof is a distance d. Then, a line segment m1 perpendicular to the line segment l is considered on the plane f where the points a and b exist (the paper surface in the case of FIG. 3B), and the midpoint thereof is made coincident with the point a. Similarly, a line segment m2 perpendicular to the line segment l is considered, and its midpoint coincides with the point b.

ここで、線分m1の片端と線分m2の片端とを線分lと交差するように結んだ線分jの、線分lとの交点は、線分m1の長さと、線分m2の長さの比で線分lを内分した点であり、これを点oとする。線分m1と線分m2のもう一方の端同士を結んだ線分kも、点oで線分lと交差する。また、線分jと線分l(または、線分kと線分l)の作る角度rは、tan(r)=(m1+m2)/2dの関係にある角度である。   Here, the intersection of the line segment j connecting one end of the line segment m1 and one end of the line segment m2 with the line segment l is the length of the line segment m1 and the line segment m2. This is a point obtained by internally dividing the line segment l by the ratio of lengths, and this is defined as point o. A line segment k connecting the other ends of the line segment m1 and the line segment m2 also intersects the line segment l at the point o. The angle r formed by the line segment j and the line segment l (or the line segment k and the line segment l) is an angle having a relationship of tan (r) = (m1 + m2) / 2d.

点oから平面f上の線分lに垂直な軸を立て、その軸周りに線分lを角度+rから−rの間で往復回転させると、点aと点bは、線分m1と線分m2に接する円弧を描く。ここで、両円弧の弦の長さは、正確には線分m1と線分m2の長さとは異なるが、差は少ない。従って、以下では、両円弧の弦の長さは、線分m1と線分m2の長さに等しいとして考えることにする。   When an axis perpendicular to the line segment l on the plane f is set from the point o and the line segment l is reciprocally rotated between the angles + r and -r around the axis, the points a and b are converted into the line m1 and the line Draw an arc that touches the minute m2. Here, the lengths of the chords of both arcs are different from the lengths of the line segment m1 and the line segment m2, but the difference is small. Therefore, in the following, it is assumed that the chord lengths of both arcs are equal to the lengths of the line segment m1 and the line segment m2.

先行電極53の制御点(点a)と後行電極54の制御点(点b)が円弧を描く往復回転動作を、タンデムトーチ50のウィービング動作と見ると、各々の円弧の弦がウィービング振幅であり、線分m1の長さが先行電極53の振幅であり、線分m2の長さが後行電極54の振幅である。これらの円弧は、平面f上に描かれるウィービング軌跡である。このことから、平面fをウィービング平面と呼ぶ。   When the reciprocating rotation operation in which the control point (point a) of the leading electrode 53 and the control point (point b) of the succeeding electrode 54 draw an arc is regarded as the weaving operation of the tandem torch 50, the chord of each arc is the weaving amplitude The length of the line segment m1 is the amplitude of the leading electrode 53, and the length of the line segment m2 is the amplitude of the trailing electrode 54. These arcs are weaving trajectories drawn on the plane f. For this reason, the plane f is called a weaving plane.

タンデムトーチ50を溶接進行方向に移動させ、このとき、同じウィービング平面f上でウィービング軌跡を描くように移動したとすると、図4に示すような軌跡のウィービングを行うことになる。図4の上側が点aの描くウィービング軌跡であり、下側が点bの描くウィービング軌跡である。ここで、各々の軌跡のm1とm2が、ウィービングの振幅である。ちなみに、距離dは、先行電極53と後行電極54との間の電極間距離を示すことになる。   If the tandem torch 50 is moved in the welding progress direction and at this time moved so as to draw a weaving locus on the same weaving plane f, weaving of the locus as shown in FIG. 4 is performed. The upper side of FIG. 4 is the weaving locus drawn by the point a, and the lower side is the weaving locus drawn by the point b. Here, m1 and m2 of each locus are weaving amplitudes. Incidentally, the distance d indicates the interelectrode distance between the leading electrode 53 and the trailing electrode 54.

なお、ウィービング平面fが水平面にある場合、ウィービング動作の結果、点aと点bが描くウィービング軌跡は、水平面上に描かれる。本実施の形態1は、必ずしもウィービング平面fを水平面に限るものではない。例えば、点aと点bが水平面内にない、つまり、線分lが水平から傾いていてもかまわない。また、点oから立てる回転軸も線分lから任意の方向に立てることが可能である。ただし、回転軸と線分lが垂直でなければ、ウィービング振幅は指定した値とは異なってしまうことになる。   When the weaving plane f is in the horizontal plane, the weaving trajectory drawn by the points a and b is drawn on the horizontal plane as a result of the weaving operation. In the first embodiment, the weaving plane f is not necessarily limited to the horizontal plane. For example, the points a and b may not be in the horizontal plane, that is, the line segment l may be inclined from the horizontal. Further, the rotation axis set up from the point o can be set up in any direction from the line segment l. However, if the rotation axis and the line segment l are not perpendicular, the weaving amplitude will be different from the specified value.

なお、先行電極のウィービング振幅を0(ゼロ)と指定した場合、点oは点aと一致する。すなわち、回転軸は先行電極の制御点aを通り、先行電極はウィービングを行わず、後行電極だけがウィービングを行う。後行電極のウィービング振幅を0と指定した場合も同様である。このように、先行電極と後行電極のウィービング振幅の指定を変えることにより、いろいろなウィービングの仕方を指定することができ、所望の溶接に適したウィービングを行わせることができる。   When the weaving amplitude of the preceding electrode is designated as 0 (zero), the point o coincides with the point a. That is, the rotation axis passes through the control point a of the preceding electrode, the leading electrode does not perform weaving, and only the succeeding electrode performs weaving. The same applies when the weaving amplitude of the trailing electrode is designated as zero. Thus, by changing the designation of the weaving amplitude of the leading electrode and the trailing electrode, various weaving methods can be designated, and weaving suitable for desired welding can be performed.

なお、ウィービング振幅およびウィービング平面は、動作プログラムの中に予め登録されている情報を元に決定する。例えば、ウィービング振幅は、パラメータとして値をプログラムで指定することが考えられる。ウィービング平面fは、例えば、図5のように、プログラムに登録される溶接線上の教示点が成す溶接線方向を水平面に投影した方向xと鉛直方向z、および、xとyの2方向に直角な方向yで設定できる座標系上に、傾きパラメータh1と傾きパラメータh2を以って指定することができる。   The weaving amplitude and the weaving plane are determined based on information registered in advance in the operation program. For example, the weaving amplitude may be specified as a parameter by a program. For example, as shown in FIG. 5, the weaving plane f is perpendicular to the two directions x, y, and x and y, which are obtained by projecting the weld line direction formed by the teaching point on the weld line registered in the program onto the horizontal plane. On a coordinate system that can be set in a simple direction y, the tilt parameter h1 and the tilt parameter h2 can be designated.

以上のように、本実施の形態1によれば、指定されたウィービング平面と指定されたウィービング振幅に応じて、上記のようにウィービングのための回転軸を決定し、さらに、回転角度を算出し、実際に、決定した回転軸と算出した回転角度で往復動作をすることにより、ウィービングを行う。   As described above, according to the first embodiment, the rotation axis for weaving is determined as described above according to the designated weaving plane and the designated weaving amplitude, and the rotation angle is calculated. Actually, weaving is performed by reciprocating the determined rotation axis and the calculated rotation angle.

ここで、タンデムアーク溶接システムを構成する制御器20は、記憶部と、回転軸決定部と、回転角度算出部と、制御部を備えている。   Here, the controller 20 which comprises a tandem arc welding system is provided with the memory | storage part, the rotating shaft determination part, the rotation angle calculation part, and the control part.

記憶部は、タンデムアーク溶接システムを動作させるための動作プログラムを記憶するものである。   The storage unit stores an operation program for operating the tandem arc welding system.

回転軸決定部は、先行電極と後行電極の各々に対して個別に設定された振幅のウィービング軌跡を描くための、先行電極先端の制御点と後行電極先端の制御点を結ぶ線に対して概垂直な回転軸を、動作プログラムに基づいて決定するものである。   The rotation axis determination unit applies a line connecting the control point of the leading electrode tip and the control point of the trailing electrode tip to draw a weaving locus having an amplitude set individually for each of the leading electrode and the trailing electrode. An approximately vertical rotation axis is determined based on an operation program.

回転角度算出部は、回転軸決定部で決定された回転軸を中心にタンデムトーチ50が回転し、先行電極と後行電極が指定された振幅の往復動作を行うための回転角度を、動作プログラムに基づいて算出するものである。   The rotation angle calculation unit rotates the tandem torch 50 around the rotation axis determined by the rotation axis determination unit, and determines the rotation angle for performing the reciprocating operation with the amplitude specified by the preceding electrode and the succeeding electrode. Is calculated based on

制御部は、記憶部に記憶された動作プログラムと、回転軸決定部で決定された回転軸と、回転角度算出部で算出された回転角度に基づいて、回転軸決定部で決定された回転軸を中心に回転角度算出部で算出された回転角度でタンデムトーチ50を往復動作させるものである。   The control unit is configured to determine the rotation axis determined by the rotation axis determination unit based on the operation program stored in the storage unit, the rotation axis determined by the rotation axis determination unit, and the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit. The tandem torch 50 is reciprocated at the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit.

そして、タンデムアーク溶接システムによるタンデムアーク溶接方法は、先行電極と後行電極の各々に対して個別に設定された振幅のウィービング軌跡を描くための、先行電極先端の制御点と後行電極先端の制御点を結ぶ線に対して概垂直な回転軸を、動作プログラムに基づいて決定するステップと、回転軸決定部で決定された回転軸を中心にタンデムトーチ50が回転し、先行電極と後行電極が指定された振幅の往復動作を行うための回転角度を、動作プログラムに基づいて算出するステップと、記憶部に記憶された動作プログラムと、回転軸決定部で決定された回転軸と、回転角度算出部で算出された回転角度に基づいて、回転軸決定部で決定された回転軸を中心に回転角度算出部で算出された回転角度でタンデムトーチ50を往復動作させるステップを備えたものである。   The tandem arc welding method using the tandem arc welding system is configured such that the control point of the leading electrode tip and the trailing electrode tip for drawing a weaving locus having an amplitude set individually for each of the leading electrode and the trailing electrode. A step of determining a rotation axis substantially perpendicular to the line connecting the control points based on the operation program, and the tandem torch 50 rotates around the rotation axis determined by the rotation axis determination unit, so that the preceding electrode and the following electrode A step of calculating a rotation angle for performing reciprocating motion of the electrode with a specified amplitude based on an operation program, an operation program stored in a storage unit, a rotation axis determined by a rotation axis determination unit, and rotation Based on the rotation angle calculated by the angle calculation unit, the tandem torch 50 is reciprocated around the rotation axis determined by the rotation axis determination unit at the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit. To those having a step.

なお、タンデムトーチ50の往復動作は、例えば、溶接ロボットを構成するマニピュレータにタンデムトーチ50を保持させ、溶接ロボットを構成するロボット制御装置である制御器20によりマニピュレータの動作を制御することで、実現することができる。   The reciprocating operation of the tandem torch 50 is realized by, for example, holding the tandem torch 50 in a manipulator that constitutes a welding robot and controlling the operation of the manipulator by the controller 20 that is a robot control device that constitutes the welding robot. can do.

また、動作プログラムは、タンデムアーク溶接システムを所定の動作パターンで動作させ、所定の溶接条件で溶接対象物を溶接させるためのものである。   The operation program is for operating the tandem arc welding system in a predetermined operation pattern and welding an object to be welded under predetermined welding conditions.

以上のように、本実施の形態1のタンデムアーク溶接方法およびタンデムアーク溶接システムによれば、タンデムトーチ50や近接して配置した2つの単電極溶接トーチを用いたタンデムアーク溶接においても、先行電極と後行電極とで異なるウィービングを行うことができる。   As described above, according to the tandem arc welding method and the tandem arc welding system of the first embodiment, even in tandem arc welding using the tandem torch 50 or two single electrode welding torches arranged in close proximity, the leading electrode Different weaving can be performed for the trailing electrode and the trailing electrode.

本発明によれば、タンデムアーク溶接におけるウィービング動作の自由度をあげることができ、タンデムアーク溶接に適したウィービング操作を行う可能性を高め、その結果、溶け込みやビード形状などの溶接品質の向上を図ることができ、例えば、溶接製缶工程等に用いるタンデムアーク溶接方法やタンデムアーク溶接システムとして産業上有用である。   According to the present invention, the degree of freedom of the weaving operation in tandem arc welding can be increased, and the possibility of performing a weaving operation suitable for tandem arc welding is increased. As a result, the welding quality such as penetration and bead shape can be improved. For example, it is industrially useful as a tandem arc welding method or tandem arc welding system used in a welding can manufacturing process or the like.

20 制御器
30 溶接機
31 パワーケーブル
32 アースケーブル
33 制御線
40 溶接機
41 アースケーブル
42 パワーケーブル
43 制御線
50 タンデムトーチ
51 先行コンタクトチップ
52 後行コンタクトチップ
53 先行電極(先行溶接ワイヤ)
54 後行電極(後行溶接ワイヤ)
55 先行アーク
56 後行アーク
58 ノズル
60 溶接対象ワーク
61 溶融プール
62 溶接ビード
a 制御点(先行電極)
b 制御点(後行電極)
d 距離(電極間距離)
l 線分(先行電極制御点と後行電極制御点を結ぶ線分)
m1 線分(先行電極の振幅を示す線分)
m2 線分(後行電極の振幅を示す線分)
j 線分(補助線)
k 線分(補助線)
r 角度(ウィービング角度)
o 点(ウィービング中心)
f 平面(ウィービング平面)
x プログラムに登録される溶接線上の教示点が成す溶接線方向を水平面に投影した方向
z 鉛直方向
y xとyの2方向に直角な方向
h1 傾きパラメータ
h2 傾きパラメータ
20 controller 30 welding machine 31 power cable 32 ground cable 33 control line 40 welding machine 41 ground cable 42 power cable 43 control line 50 tandem torch 51 preceding contact tip 52 following contact tip 53 leading electrode (preceding welding wire)
54 Back electrode (following welding wire)
55 Leading arc 56 Trailing arc 58 Nozzle 60 Work piece to be welded 61 Melting pool 62 Weld bead a Control point (leading electrode)
b Control point (following electrode)
d Distance (Distance between electrodes)
l Line segment (Line segment connecting the leading electrode control point and the trailing electrode control point)
m1 line segment (line segment showing the amplitude of the leading electrode)
m2 line segment (line segment showing the amplitude of the trailing electrode)
j line segment (auxiliary line)
k line segment (auxiliary line)
r angle (weaving angle)
o Point (weaving center)
f Plane (weaving plane)
x Direction in which the welding line direction formed by the teaching point on the welding line registered in the program is projected onto the horizontal plane z Vertical direction y Direction perpendicular to the two directions x and y h1 Inclination parameter h2 Inclination parameter

Claims (4)

先行電極と後行電極の各々に対して個別に設定された振幅のウィービング軌跡を描くため、先行電極先端の予め決められた制御点と後行電極先端の予め決められた制御点とを結ぶ線に対して略垂直な回転軸を決定するステップと、
前記回転軸を中心に溶接トーチが回転動作し、先行電極と後行電極が指定された振幅の往復動作を行うための回転角度を算出するステップと、
前記回転軸を中心に前記回転角度で、前記溶接トーチを往復動作させる制御を行うステップを備えたタンデムアーク溶接方法。
A line connecting a predetermined control point at the tip of the leading electrode and a predetermined control point at the tip of the trailing electrode in order to draw a weaving trajectory having an amplitude set individually for each of the leading electrode and the trailing electrode. Determining a rotation axis substantially perpendicular to
A step of calculating a rotation angle for rotating the welding torch around the rotation axis and performing a reciprocating operation with a specified amplitude between the leading electrode and the trailing electrode;
A tandem arc welding method comprising a step of performing control to reciprocate the welding torch at the rotation angle about the rotation axis.
先行電極の往復動作の振幅は、後行電極の往復動作の振幅よりも小さい請求項1記載のタンデムアーク溶接方法。 The tandem arc welding method according to claim 1, wherein the amplitude of the reciprocating motion of the preceding electrode is smaller than the amplitude of the reciprocating motion of the trailing electrode. 先行電極と後行電極の各々に対して個別に設定された振幅のウィービング軌跡を描くための、先行電極先端の予め決められた制御点と後行電極先端の予め決められた制御点とを結ぶ線に対して略垂直な回転軸を決定する回転軸決定部と、
前記回転軸を中心に溶接トーチが回転し、先行電極と後行電極が指定された振幅の往復動作を行うための回転角度を算出する回転角度算出部と、
前記回転軸を中心に前記回転角度で、前記溶接トーチを往復動作させる制御部と、
を備えたタンデムアーク溶接システム。
Connecting a predetermined control point at the tip of the preceding electrode and a predetermined control point at the tip of the succeeding electrode for drawing a weaving locus having an amplitude set individually for each of the leading electrode and the following electrode A rotation axis determination unit that determines a rotation axis substantially perpendicular to the line;
A rotation angle calculation unit for calculating a rotation angle for rotating the welding torch around the rotation axis and performing a reciprocating operation with a specified amplitude between the leading electrode and the trailing electrode;
A control unit for reciprocating the welding torch at the rotation angle around the rotation axis;
Tandem arc welding system equipped with.
先行電極の往復動作の振幅は、後行電極の往復動作の振幅よりも小さい請求項3記載のタンデムアーク溶接システム。 The tandem arc welding system according to claim 3, wherein the amplitude of the reciprocating motion of the leading electrode is smaller than the amplitude of the reciprocating motion of the trailing electrode.
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