JP3039196B2 - Arc sensor - Google Patents

Arc sensor

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄板の自動アーク溶接
に有効なアークセンサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc sensor effective for automatic arc welding of a thin plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動アーク溶接において回転アー
ク溶接法が、溶接における溶け込み形状の均一化、ビー
ド形状の平坦化等に効果を発揮する等の特徴を有するば
かりでなく、溶接電流またはアーク電圧の変化から得ら
れる信号により、ノズルの中心軸線を常に被溶接物の開
先部の中央に位置させて溶接を行うアークセンサー制御
に適しているところから、厚板の自動溶接に広く適用さ
れ始めている。
2. Description of the Related Art In recent years, a rotary arc welding method in automatic arc welding not only has a feature such as making the penetration shape uniform and flattening a bead shape in welding, but also has a feature such as a welding current or an arc voltage. It is suitable for arc sensor control that performs welding by always positioning the center axis of the nozzle at the center of the groove of the workpiece by the signal obtained from the change of the nozzle, and it has begun to be widely applied to automatic welding of thick plates. I have.

【0003】回転アーク溶接におけるアークセンサー制
御の具体的な従来方法としては、特公昭64−4875
号公報に開示され、現在広く実用されつつある。以下、
特公昭64−4875号公報に開示された従来のアーク
センサー制御について図面を参照しながら説明する。
A specific conventional method for controlling an arc sensor in rotary arc welding is disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-4875.
And is being widely used at present. Less than,
The conventional arc sensor control disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-4875 will be described with reference to the drawings.

【0004】図4(a)は従来のアークセンサー制御を
適用した回転アーク溶接の溶接状態を示す正面図であ
る。図において、11,11’は被溶接物、12は開先
でその中央部を一点鎖線18で表している。13は開先
12内に垂直に挿入されたノズルであり、電極15の先
端を案内するチップ19はノズル13の中心軸14から
偏心して取り付けられているので、ノズルを左回転させ
ながら溶接するとき、電極15と被溶接物11,11’
との間に発生するアークは、図4(b)に示すように開
先12内で水平方向に順次点p,q,rおよびsを通る
円運動を行う。
FIG. 4A is a front view showing a welding state of rotary arc welding to which conventional arc sensor control is applied. In the figure, reference numerals 11 and 11 'denote workpieces, and reference numeral 12 denotes a groove. Reference numeral 13 denotes a nozzle vertically inserted into the groove 12. The tip 19 for guiding the tip of the electrode 15 is mounted eccentrically from the central axis 14 of the nozzle 13, so that welding is performed while rotating the nozzle counterclockwise. , Electrode 15 and workpieces 11, 11 ′
4 (b), circular arcs sequentially pass through points p, q, r and s in the horizontal direction within the groove 12 as shown in FIG. 4 (b).

【0005】以上のような回転アーク溶接に適用される
アークセンサー制御の方法について図5を参照しながら
説明する。ノズル13の中心軸14が開先12の中央部
18を通る場合には溶接電流は図5(a)に示すように
変化する。次に、ノズル13の中心軸14が開先12の
中央部18から左右いずれかにはずれている場合には溶
接電流は図5(b)に示すように変化する。図5(b)
の時間軸は、ノズル13の中心軸14が開先12の中央
部18から左にはずれている場合を示しており、右には
ずれている場合には図5(b)の時間軸のpをr,qを
s,rをpおよびsをqと読み替えた状態となる。この
溶接電流を回転アークの左右1/4周期(図5(a),
図5(b)のp−q間とr−s間)ごとに積分して、左
右の積分値を比較することにより、ノズル13の中心軸
14が開先12のどの位置にあるか検知でき、これによ
り常に中央部18に位置するように制御可能となる。
An arc sensor control method applied to the above-described rotary arc welding will be described with reference to FIG. When the central axis 14 of the nozzle 13 passes through the central portion 18 of the groove 12, the welding current changes as shown in FIG. Next, when the central axis 14 of the nozzle 13 is displaced to the left or right from the central portion 18 of the groove 12, the welding current changes as shown in FIG. FIG. 5 (b)
5 shows a case where the central axis 14 of the nozzle 13 is displaced to the left from the central portion 18 of the groove 12, and when it is displaced to the right, the time axis p of FIG. r and q are read as s, r is read as p and s is read as q. This welding current is applied to the left and right quarter cycles of the rotating arc (FIG. 5 (a),
By integrating each time between pq and rs in FIG. 5B and comparing the left and right integrated values, it is possible to detect the position of the central axis 14 of the nozzle 13 in the groove 12. , Whereby it can be controlled to always be located at the central portion 18.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来のアークセンサーでは、被溶接物の板厚が、回転直径
のアークセンサーとして利用し得る最小の値に近いかそ
れ以下であるような薄板の重ね継手などに適用した場合
に、以下のような問題が生じる。すなわち、このような
継手においては、ノズルの中心軸が例えば図1における
点Eに位置した場合には左右1/4周期の積分値の比較
では、アークセンサー感度が低下するという問題点があ
った。
However, in the above-described conventional arc sensor, the thickness of the workpiece is close to or less than the minimum value that can be used as an arc sensor having a rotating diameter. When applied to a joint or the like, the following problems occur. That is, in such a joint, when the central axis of the nozzle is located at, for example, point E in FIG. 1, there is a problem that the sensitivity of the arc sensor is reduced in the comparison of the integral values of the left and right quarter periods. .

【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、薄板の重ね継手などに適用できるアークセンサーを
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an arc sensor applicable to a thin lap joint or the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のアークセンサーは、アークの回転の一周期ご
とに溶接電流またはアーク電圧から得られる信号により
ノズルと被溶接物との相対位置を検出しながら溶接する
回転アーク溶接において、溶接電流またはアーク電圧か
ら得られる信号に逆湾曲点を検出したとき、その信号の
積分領域に逆湾曲点が含まれないように積分領域幅を制
御するものである。
In order to achieve this object, an arc sensor according to the present invention uses a signal obtained from a welding current or an arc voltage for each cycle of an arc rotation to obtain a relative position between a nozzle and a workpiece. In rotating arc welding where welding is performed while detecting an arc, when an inflection point is detected in a signal obtained from a welding current or an arc voltage, the width of the integration area is controlled so that the inversion area of the signal does not include the inflection point. Things.

【0009】[0009]

【作用】この方法によって、板厚が回転直径のアークセ
ンサーとして利用し得る最小の値に近いかそれ以下であ
るような薄板の重ね継手などに適用した場合に、ノズル
の中心軸が溶接電流またはアーク電圧から得られる信号
にセンサー感度を低下するような異常な値を含むような
点まではずれたときには、積分領域を狭くするから性能
のよいアークセンサーを実現できる。
According to this method, when the present invention is applied to a lap joint of a thin plate whose plate thickness is close to or less than a minimum value usable as an arc sensor of a rotating diameter, the central axis of the nozzle is caused by a welding current or a welding current. When the signal obtained from the arc voltage deviates to a point that includes an abnormal value that lowers the sensor sensitivity, the integration area is narrowed, so that a high-performance arc sensor can be realized.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1において、1,1’は薄板被溶接物で
1は上板、1’は下板で水平重ね継手を形成している。
2は溶接線でトーチ(図示せず)の進行方向を矢印で示
している。3はトーチの先端に取り付けられているノズ
ルで、その中心軸4から偏心して取り付けられ電極5を
案内するチップ(図示せず)を有し、そのチップが中心
軸4の回りを回転して電極5と被溶接物1,1’の間に
回転アークを発生させる。6および6’はノズル3の中
心軸4が点Cまたは点Eを通るときの回転アークが描く
円軌道の被溶接物1,1’への投影線である。
In FIG. 1, reference numerals 1 and 1 ′ denote a thin plate to be welded, 1 an upper plate, and 1 ′ a lower plate to form a horizontal lap joint.
Reference numeral 2 denotes a welding line, which indicates the traveling direction of a torch (not shown) by an arrow. Reference numeral 3 denotes a nozzle attached to the tip of the torch, which has a tip (not shown) mounted eccentrically from the center axis 4 and guiding the electrode 5. A rotating arc is generated between the workpiece 5 and the workpieces 1 and 1 '. Reference numerals 6 and 6 'denote projection lines of the circular orbit drawn by the rotating arc when the central axis 4 of the nozzle 3 passes through the point C or the point E onto the workpieces 1 and 1'.

【0012】以上のような回転アーク溶接方法について
その動作を図1および図2を用いて説明する。なおこの
実施例ではトーチ姿勢はノズル3が被溶接物1に対して
45度の狙い角で溶接している。また、板厚t1mmの
被溶接物に対しアークの回転直径は溶接電流の変化をア
ークセンサーとして利用し得る値としてφ1.5mmと
している。
The operation of the above-described rotary arc welding method will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the torch position is such that the nozzle 3 is welding to the workpiece 1 at a target angle of 45 degrees. In addition, the rotation diameter of the arc is set to φ1.5 mm as a value that allows a change in welding current to be used as an arc sensor for a workpiece having a plate thickness of t1 mm.

【0013】ノズル3の中心軸4が図1のA,B,C,
DおよびEの各点にあるときの溶接電流はそれぞれ図2
(a),(b),(c),(d)および(e)のように
変化する。点Cは溶接線2上にありトーチが正常な位置
にあることを示している。ノズル3の中心軸4が点Aか
ら点Dの範囲ににあるときは、従来のアークセンサー制
御で溶接線2を正常に倣って溶接が進行する。ノズル3
の中心軸4が点Eにあるときは、回転アークの描く円軌
道の被溶接物1,1’への投影線6’は図1に示すよう
になりそのときの溶接電流は図2(e)に示すように回
転アークが円軌道の点mおよび点nにおいて特異な湾曲
を示す。この湾曲はノズル3の中心軸4が正常な位置の
点Cの近傍の点Bや点Dをとおるときに見られる通常の
湾曲とは逆に溶接電流が増大する位相に現れる。図2
(e)の破線は上板1の板厚がアークの回転直径に比し
十分厚いと仮定したときの溶接電流の変化を示したもの
であり、図から明らかなように実線の溶接電流変化は点
線の溶接電流変化に比しセンサーとしての感度を低下さ
せている。ノズル3の中心軸4が点Eからさらに上また
は左の方向にはずれるとこの感度低下は一層激しくな
る。そこで点m,nにおいて見られる逆湾曲点が検出さ
れた場合には、積分領域に湾曲点が含まれないように積
分領域を狭くする。
The center axis 4 of the nozzle 3 is A, B, C,
The welding current at each point of D and E is shown in FIG.
(A), (b), (c), (d) and (e). Point C is on the weld line 2 and indicates that the torch is in a normal position. When the center axis 4 of the nozzle 3 is in the range from the point A to the point D, welding proceeds normally following the welding line 2 by the conventional arc sensor control. Nozzle 3
When the central axis 4 is at the point E, the projected line 6 'of the circular orbit drawn by the rotating arc on the workpieces 1 and 1' is as shown in FIG. ), The rotating arc shows a peculiar curvature at points m and n of the circular orbit. This curvature appears in a phase in which the welding current increases, contrary to the normal curvature seen when the center axis 4 of the nozzle 3 passes through the point B or the point D near the point C in the normal position. FIG.
The dashed line in (e) shows the change in welding current when the thickness of the upper plate 1 is assumed to be sufficiently thicker than the rotating diameter of the arc. The sensitivity as a sensor is reduced compared to the change in the welding current indicated by the dotted line. If the center axis 4 of the nozzle 3 is shifted further upward or to the left from the point E, the sensitivity is further reduced. Therefore, when the reverse bending point seen at points m and n is detected, the integration area is narrowed so that the integration area does not include the bending point.

【0014】以上のように本実施例によれば、アークの
回転の一周期ごとに溶接電流から得られる信号によりノ
ズルと被溶接物との相対位置を検出しながら溶接する回
転アーク溶接において、前記溶接電流から得られる信号
の逆湾曲点を検出したとき信号の積分領域に前記逆湾曲
点を含まないようにすることによって、板厚が回転直径
のアークセンサーとして利用し得る最小の値に近いか、
それ以下であるような薄板の重ね継手などに適用した場
合に、ノズルの中心軸が溶接電流から得られる信号にセ
ンサー感度を低下させるような異常な値を含むような点
まではずれたときにも、積分領域を狭くするから性能の
よいアークセンサーを実現できる。
As described above, according to the present embodiment, in the rotary arc welding in which welding is performed while detecting the relative position between the nozzle and the workpiece with a signal obtained from the welding current in each cycle of the arc rotation, By detecting the inflection point of the signal obtained from the welding current so as not to include the inflection point in the integration region of the signal, whether the sheet thickness is close to the minimum value that can be used as an arc sensor of the rotating diameter. ,
When applied to thin lap joints that are less than that, when the center axis of the nozzle deviates to the point that the signal obtained from the welding current contains an abnormal value that reduces the sensor sensitivity Since the integration area is narrowed, a high-performance arc sensor can be realized.

【0015】このように本実施例によるアークセンサー
は、溶接電流変化に現れる特異な逆湾曲による感度低下
を除去する点で優れた効果が得られる。
As described above, the arc sensor according to the present embodiment can obtain an excellent effect in removing the sensitivity decrease due to the peculiar reverse curvature which appears in the change of the welding current.

【0016】なお、本実施例においてアークセンサー信
号源として溶接電流を利用したが、アークセンサー信号
源としてアーク電圧を利用してもよい。また、被溶接物
は薄板の水平重ね継手に限定されるものではなく図3に
示すような角継手などにも適用してもよいことは言うま
でもない。
Although the welding current is used as the arc sensor signal source in this embodiment, an arc voltage may be used as the arc sensor signal source. Further, it is needless to say that the work to be welded is not limited to a thin horizontal lap joint, but may be applied to a square joint as shown in FIG.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように本発明は、アークの回転の
一周期ごとに溶接電流またはアーク電圧から得られる信
号によりノズルと被溶接物との相対位置を検出しながら
溶接する回転アーク溶接において、前記溶接電流または
アーク電圧から得られる信号の逆湾曲点を検出したとき
信号の積分領域に前記逆湾曲点が含まれないようにする
ことによって、板厚が回転直径のアークセンサーとして
利用し得る最小の値に近いか、それ以下であるような薄
板の溶接に適用した場合に、ノズルの中心軸が溶接電流
またはアーク電圧から得られる信号にセンサー感度を低
下するような異常な値を含むような点まではずれたとき
にも、センサー感度が高い優れたアークセンサーを実現
するものである。
As described above, the present invention relates to rotary arc welding in which welding is performed while detecting the relative position between the nozzle and the workpiece with a signal obtained from the welding current or arc voltage for each cycle of arc rotation. When the reverse bending point of the signal obtained from the welding current or the arc voltage is detected, the reverse bending point is not included in the integration region of the signal, so that the plate thickness can be used as an arc sensor having a rotating diameter. When applied to welding of thin plates that are close to or less than the minimum value, the central axis of the nozzle may contain abnormal values that reduce the sensor sensitivity in the signal obtained from the welding current or arc voltage. It realizes an excellent arc sensor with high sensor sensitivity even when it deviates to a certain point.

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

【図1】本発明の一実施例における水平重ね継手溶接方
法を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a horizontal lap joint welding method according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)から(e)は本発明の一実施例における
水平重ね継手溶接方法のそれぞれ点Aから点Eの各点に
おける溶接電流の変化を示す図
FIGS. 2A to 2E are diagrams showing changes in welding current at points A to E, respectively, in the horizontal lap joint welding method according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例における他の適用を説明する
継手形状図
FIG. 3 is a joint shape diagram for explaining another application in one embodiment of the present invention.

【図4】(a)は従来の回転アーク溶接の溶接状態を示
す正面図 (b)は従来の回転アーク溶接の円運動するアークの軌
跡を示す平面図
FIG. 4 (a) is a front view showing a welding state of conventional rotary arc welding; FIG. 4 (b) is a plan view showing a circular arc trajectory of conventional rotary arc welding;

【図5】(a)は従来の回転アーク溶接でノズルの中心
軸線が開先の中央部に位置している場合の溶接電流の変
化を示す図 (b)は従来の回転アーク溶接でノズルの中心軸線が開
先の中央部からはずれている場合の溶接電流の変化を示
す図
FIG. 5 (a) is a diagram showing a change in welding current when the center axis of the nozzle is located at the center of a groove in conventional rotary arc welding. The figure which shows the change of the welding current when the central axis is deviated from the center of the groove

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1’ 被溶接物 3 ノズル m,n 逆湾曲点 1,1 'Workpiece 3 Nozzle m, n Reverse curve point

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/127 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 9/127

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アークの回転の一周期ごとに溶接電流ま
たはアーク電圧から得られる信号によりノズルと被溶接
物との相対位置を検出しながら溶接する回転アーク溶接
において、前記溶接電流またはアーク電圧から得られる
信号に逆湾曲点を検出したとき、前記信号の積分領域に
前記逆湾曲点が含まれないように積分領域幅を制御する
アークセンサー。
1. In rotary arc welding in which welding is performed while detecting the relative position between a nozzle and an object to be welded by a signal obtained from a welding current or an arc voltage for each cycle of arc rotation, the welding current or the arc voltage is used. An arc sensor for controlling an integration region width such that when an inverted curve point is detected in an obtained signal, the integrated region of the signal does not include the inverted curve point.
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