JP3183038B2 - Groove profiling method and groove profiling control device in electrode rotating non-consumable electrode arc welding - Google Patents
Groove profiling method and groove profiling control device in electrode rotating non-consumable electrode arc weldingInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、薄板の重ね溶接に関
し、上板及び下板側の母材を溶融させることでビードを
形成する溶加材を用いないTIG溶接やプラズマ溶接等
の非消耗電極アーク溶接方法において、ビード表面形状
が良好でかつ広幅・浅溶込み溶接部を形成しながら、薄
板の重ね部により形成される溶接線を自動的に検出し溶
接線に対して適正位置でトーチを倣わせ、仮付けや外乱
ノイズ等による開先倣いの誤動作を防止した電極回転式
非消耗電極アーク溶接における開先倣い方法及び開先倣
い制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to lap welding of thin plates, and relates to non-consumable TIG welding, plasma welding, and the like that do not use a filler material that forms beads by melting a base material on an upper plate and a lower plate. In the electrode arc welding method, the bead surface shape is good and a wide and shallow penetration weld is formed, while automatically detecting the welding line formed by the overlap of thin plates and the torch at the appropriate position with respect to the welding line. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a groove profiling method and a groove profiling control device in electrode rotating non-consumable electrode arc welding in which erroneous operation of groove profiling due to tacking or disturbance noise is prevented.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、薄板の重ね溶接における溶接線へ
のトーチの追従は作業者の手動操作によるか、或いは高
価ではあるがその検出に接触式センサを用いたり、光学
式センサによる複雑な画像処理方式を採用していた。溶
接の自動化を図るためには前記した後2者の方式が必要
となるが、いずれにせよトーチのほかに他にセンサとい
う固有の機器をトーチ近傍に設ける必要があるため、検
出位置と制御対象位置との間に寸法的な制約で一定の間
隔が生じていた。そのため、その間隔に応じた時間差を
与えてトーチ位置を制御する必要があり、複雑な割りに
は精度に限度のある制御しか実施できなかった。別体と
してのセンサを用いることなく且つ精度的に優れた溶接
線倣い方法として溶接アーク自体をセンサとしたアーク
センサ開先線倣い方法が「特公昭61−17591号公
報」に開示されている。このアークセンサ開先線倣い方
法は開先内でのトーチ揺動によるアーク特性の変化を、
揺動の幅中心を基準として左・右の揺動の半周期とにつ
いて時間積分後比較し、その両者が等しくなるように、
即ちその両者の差が零になるようにトーチ揺動中心を移
動制御することにより開先線倣いを達成するものであ
る。しかし、薄板の重ね溶接部の溶接線のような一方の
開先が存在しない継手に対しては適用できないという欠
点があった。また、「特公平1−4875号公報(特開
昭57−91877号公報)」に開示された方法におい
ても、電極回転による場合の開先倣い方法が開示されて
いるが前述のように開先が存在する場合についてのみ適
用が可能であった。2. Description of the Related Art Conventionally, a torch follows a welding line in lap welding of thin plates by manual operation of an operator, or, although expensive, a contact type sensor is used for the detection, or a complicated image is formed by an optical type sensor. Processing method was adopted. In order to automate welding, the latter two methods are required, but in any case, in addition to the torch, it is necessary to provide a unique device called a sensor near the torch. Due to dimensional restrictions, a certain gap was generated between the position and the position. Therefore, it is necessary to control the torch position by giving a time difference corresponding to the interval, and only complicated control can be performed with a limited accuracy. Japanese Patent Publication No. 61-17591 discloses an arc sensor groove tracing method using a welding arc itself as a sensor without using a separate sensor and having excellent accuracy in welding line profiling. This arc sensor groove profiling method changes the arc characteristics due to torch swing in the groove,
After time integration with the half cycle of the left and right swings based on the center of the swing width, and then comparing them, so that both become equal,
That is, by controlling the movement of the torch swing center so that the difference between the two becomes zero, the groove line following is achieved. However, there is a drawback that the method cannot be applied to a joint in which one groove does not exist, such as a weld line of a lap welded part of a thin plate. Also, in the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-4875 (JP-A-57-91877), a groove copying method using electrode rotation is disclosed. Could only be applied when there was.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】溶接の自動化を図るた
めには、溶接中に時々刻々と変化する溶接線二次元的な
ズレに対してトーチ位置を自動的に制御するために開先
検出センサ及び検出センサによるトーチ位置移動調整機
構が必要である。従来、薄板の重ね溶接における溶接線
へのトーチの追従は溶接作業者の操作によるか、溶接の
自動化を図るためには高価ではあるがその検出に接触式
センサを用いたり、光学式センサによる複雑な画像処理
方式を採用することが必要となるが、いずれにせよトー
チのほかに他のセンサという固有の機器をトーチ近傍に
設ける必要があり、検出位置と制御対象位置との間に寸
法的な制約で一定の間隔があり、その間隔に応じた時間
差を与えてトーチ位置を制御する必要があり、複雑な割
には精度に限界のある制御しか実施できないという問題
点があった。また、薄板の重ね溶接において、溶加材を
用いないで上板及び下板側の母材を溶融させることでビ
ードを形成するTIG溶接やプラズマ溶接等の非消耗電
極アーク溶接方法において良好または要求されるビード
表面形状を得るためには、トーチの狙い位置を常に適正
位置に保持しなければならないものであった。In order to automate the welding, a groove detecting sensor is used to automatically control the torch position in response to a two-dimensional displacement of a welding line that changes every moment during welding. In addition, a torch position movement adjusting mechanism using a detection sensor is required. Conventionally, the torch follows the welding line in the lap welding of thin plates, either by the operation of the welding operator, or it is expensive for automation of welding, but using a contact sensor for detection, or complicated by an optical sensor It is necessary to adopt a special image processing method, but in any case, in addition to the torch, it is necessary to provide a unique device called another sensor near the torch, and the dimensional difference between the detection position and the control target position is required. There is a certain interval due to restrictions, and it is necessary to control the torch position by giving a time difference according to the interval, and there is a problem that only a control with a limited accuracy can be performed for a complicated case. In addition, in the lap welding of thin plates, good or required in non-consumable electrode arc welding methods such as TIG welding and plasma welding in which a bead is formed by melting a base material on an upper plate and a lower plate side without using a filler metal. In order to obtain the desired bead surface shape, the target position of the torch must always be maintained at an appropriate position.
【0004】本発明は、薄板の重ね溶接部の溶接線のよ
うに、一方の開先つまり段差しか存在しない継手に対し
ても別体としてのセンサを用いることなく且つ精度的に
優れた溶接線自動倣い行い、さらにその溶接線上に仮付
けやアークを乱す酸化物等の倣い信号のノイズ源となる
部分が存在していたとしても、仮付けや外乱ノイズ等に
よる開先倣いの誤動作を防止して倣いを安定させ、薄板
の重ね溶接部のビード表面形状を適正に保つことができ
る電極回転式非消耗電極アーク溶接における開先倣い方
法及び開先倣い制御装置を提供することを目的としたも
のである。[0004] The present invention provides a welding line excellent in accuracy without using a separate sensor for one of the grooves, ie, a joint having no step, such as a welding line for a lap welding portion of a thin plate. Even if automatic copying is performed, and even if there is a portion on the weld line that is a source of noise for a copying signal such as tacking or an oxide that disturbs the arc, malfunction of groove copying due to tacking or disturbance noise is prevented. An object of the present invention is to provide a groove profiling method and a groove profiling control device in electrode rotating non-consumable electrode arc welding that can stabilize tracing and appropriately maintain the bead surface shape of a lap weld portion of a thin plate. It is.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明に係る電
極回転式非消耗電極アーク溶接における開先倣い方法
は、溶接トーチに設けられた非消耗電極先端に円運動を
与え、該非消耗電極に発生するアークを一方向に高速回
転させながら薄板の重ね部の溶接線に沿って重ね溶接を
行っていく溶接中にアーク電圧を検出し、そのアーク電
圧のうち、薄板の重ね部の溶接線と平行なアークの回転
円の進行方向の前方中心を基準としてその左右の5°以
上180°以下の2つの所定角度範囲の電極の回転位置
におけるアーク電圧波形のそれぞれの積分値の差を溶接
トーチが溶接線の適正位置に設定された際の基準値と比
較して差を算出し、前記差が零となるように前記溶接ト
ーチを溶接線と直交する方向に移動制御し、その制御中
に前記差のある区間での平均値を求め、その平均値と溶
接トーチの倣い制御を停止させる基準値とを比較し、前
記平均値と基準値との差が所定値以上のときは溶接トー
チの移動制御を停止させ、前記平均値と基準値との差が
所定値以下のときは溶接トーチの移動制御を続行させ、
薄板の重ね部の溶接線に対して溶接トーチを適正位置に
制御するようにしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a groove tracking method in electrode rotating non-consumable electrode arc welding, in which a circular motion is applied to a tip of a non-consumable electrode provided on a welding torch, and the non-consumable electrode is provided with a circular motion. The arc voltage is detected during welding, which performs lap welding along the welding line of the overlapping portion of the thin plate while rotating the generated arc at a high speed in one direction, and among the arc voltage, the welding voltage of the overlapping portion of the thin plate is detected. The welding torch determines the difference between the integral values of the arc voltage waveforms at the rotation positions of the electrodes in two predetermined angle ranges from 5 ° to 180 ° on the left and right sides of the forward center of the traveling direction of the parallel arc rotating circle. A difference is calculated by comparing with a reference value when set to an appropriate position of the welding line, and the movement of the welding torch is controlled in a direction orthogonal to the welding line so that the difference becomes zero. In the section with the difference The average value of the, to compare the average value and a reference value to stop the copying control of the welding torch, when the difference between the average value and the reference value is a predetermined value or more, stop the movement control of the welding torch, When the difference between the average value and the reference value is equal to or less than a predetermined value, the movement control of the welding torch is continued,
The welding torch is controlled at an appropriate position with respect to the welding line at the overlapping portion of the thin plates.
【0006】また、本発明に係る電極回転式非消耗電極
アーク溶接における開先倣い制御装置は、電極回転式非
消耗電極アーク溶接方法により溶接する溶接トーチの電
極とワークとのアーク電圧を検出するアーク電圧検出器
と、電極の回転角度位置を検出する回転位置検出器と、
アーク電圧検出器の検出信号が入力される積分器と、ア
ーク電圧検出器の検出信号のうち、回転位置検出器の位
置検出信号に基づいて予め設定した2つの所定角度範囲
の検出信号について積分器を動作させる信号を出力する
タイミング回路と、積分器からそれぞれ出力された2つ
の所定角度範囲の検出信号の積分値の差を求める第1の
比較器と、溶接トーチを溶接線の適正位置に設定させた
際の基準値を出力するトーチ狙い位置設定器と、第1の
比較器から出力された積分値の差とトーチ狙い位置設定
器から出力された基準値との差を求める第2の比較器
と、第2の比較器から出力された前記積分値の差と基準
値との差の信号に基づいて当該差が零となる信号を演算
して出力する溶接線倣い制御回路と、溶接線倣い制御回
路からの信号に基づいて溶接トーチを溶接線と直交する
方向に駆動制御する横移動機構制御器と、第2の比較器
からの差の信号のある区間での平均値を求めて出力する
差信号平均値回路と、溶接トーチの倣い制御を停止させ
る基準値を出力する倣い制御停止設定器と、差信号平均
値回路から出力された平均値と倣い制御停止設定器の基
準値との差を求める第3の比較器と、第3の比較器から
出力された前記平均値と基準値との差が所定値以上のと
きは溶接線倣い制御回路から横移動機構制御器への信号
の出力を停止させ、前記平均値と基準値との差が所定値
以下のときは溶接線倣い制御回路から横移動機構制御器
への信号の出力を続行させる倣い制御オン・オフ切換器
とを備えて構成されている。A groove tracking control apparatus for non-consumable electrode arc welding of a rotary electrode according to the present invention detects an arc voltage between an electrode of a welding torch and a workpiece to be welded by a non-consumable electrode arc welding method of a rotary electrode type. An arc voltage detector, a rotation position detector for detecting a rotation angle position of the electrode,
An integrator to which a detection signal of an arc voltage detector is input; and an integrator for detecting detection signals in two predetermined angle ranges set in advance based on a position detection signal of a rotation position detector among detection signals of the arc voltage detector. A timing circuit for outputting a signal for operating the first and second comparators, a first comparator for obtaining a difference between integrated values of two detection signals output from the integrator in a predetermined angle range, and a welding torch set at an appropriate position on a welding line. A torch target position setting device that outputs a reference value when the torch is set, and a second comparison that calculates a difference between a difference between an integrated value output from the first comparator and a reference value output from the torch target position setting device. A welding line tracing control circuit for calculating and outputting a signal that makes the difference zero based on a signal of the difference between the integral value and the reference value output from the second comparator; Based on the signal from the scanning control circuit A lateral movement mechanism controller that drives and controls the welding torch in a direction orthogonal to the welding line, a difference signal average value circuit that calculates and outputs an average value in a certain section of the difference signal from the second comparator, A scanning control stop setting device that outputs a reference value for stopping the welding torch scanning control, and a third comparator that calculates a difference between the average value output from the difference signal average value circuit and the reference value of the scanning control stop setting device. And when the difference between the average value and the reference value output from the third comparator is equal to or greater than a predetermined value, the output of the signal from the welding line following control circuit to the lateral movement mechanism controller is stopped, and the average value A scanning control on / off switch for continuing to output a signal from the welding line scanning control circuit to the lateral movement mechanism controller when the difference between the reference value and the reference value is equal to or less than a predetermined value.
【0007】[0007]
【実施例】図1は本発明に係る一実施例の開先倣い制御
装置の全体を示す構成図、図2は電極回転TIG溶接装
置の電極回転TIGトーチを示す断面図、、図3は開先
倣い方法の倣い信号検出方法を示した模式図、図4は狙
い位置によるビード形状の差異を示す説明図である。図
において、1は被溶接材である下板1aに上板1bを重
ねてなる母材、2は母材1の開先線に位置される非消耗
電極であるタングステン電極、3は回転駆動モータ、3
aは回転駆動モータ3のシャフト、4はシャフト3aに
取り付けられ、回転駆動モータ3により高速回転を与え
られる駆動ギヤ、5は駆動ギヤ4により高速回転を与え
られる従動ギヤ、6はタングステン電極2を先端に設け
たコレットチャック6aで保持する円筒状の電極保持部
材、6bは電極保持部材7の下方に設けられ、タングス
テン電極2を取り囲むガスカップである。FIG. 1 is a block diagram showing an entire groove tracking control apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an electrode rotating TIG torch of an electrode rotating TIG welding apparatus, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a copying signal detection method of the leading copying method, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a difference in bead shape depending on a target position. In the figure, reference numeral 1 denotes a base material in which an upper plate 1b is superimposed on a lower plate 1a which is a material to be welded, 2 denotes a tungsten electrode which is a non-consumable electrode positioned on a groove of the base material 1, and 3 denotes a rotary drive motor. , 3
a is a shaft of the rotary drive motor 3, 4 is a drive gear attached to the shaft 3a and is provided with high-speed rotation by the rotary drive motor 3, 5 is a driven gear provided with high-speed rotation by the drive gear 4, and 6 is a tungsten electrode. The cylindrical electrode holding member 6b held by the collet chuck 6a provided at the tip is a gas cup provided below the electrode holding member 7 and surrounding the tungsten electrode 2.
【0008】7は電極保持部材6の上部を回転自在に支
持する上部自動調心ベアリング、8は上部自動調心ベア
リング7をリング回転中心から一定量偏心して保持す
る、即ち電極保持部材6の上部を従動ギヤ5の回転中心
から一定量偏心して保持する偏心リングであり、上部自
動調心ベアリング7とで偏心リング部材を構成する。9
は偏心リング8を一体的に収納する偏心リング保持ケー
スで、従動ギヤ5に一体的に取り付けられている。10
は電極保持部材6の下部を支持する下部自動調心ベアリ
ングである。11は回転駆動モータ3の回転角度位置、
即ちタングステン電極2の先端の回転角度位置を検出す
るエンコーダ等の回転位置検出器である。なお、電極保
持部材6に保持され、その軸線上に位置するタングステ
ン電極2と母材1との間には後述する定電流溶接電源装
置により溶接電圧が印加され、アークが発生している。
12はタングステン電極2〜回転位置検出器11から構
成される電極回転TIGトーチである。An upper self-aligning bearing 7 rotatably supports the upper part of the electrode holding member 6, and an upper self-aligning bearing 8 is held eccentrically by a fixed amount from the center of rotation of the ring. Is an eccentric ring that holds a predetermined amount of eccentricity from the rotation center of the driven gear 5, and forms an eccentric ring member with the upper self-aligning bearing 7. 9
Is an eccentric ring holding case that houses the eccentric ring 8 integrally, and is integrally attached to the driven gear 5. 10
Is a lower self-aligning bearing that supports the lower part of the electrode holding member 6. 11 is a rotation angle position of the rotation drive motor 3;
That is, it is a rotational position detector such as an encoder that detects the rotational angle position of the tip of the tungsten electrode 2. In addition, a welding voltage is applied between the tungsten electrode 2 and the base material 1 which are held by the electrode holding member 6 and located on the axis thereof by a constant current welding power supply device described later, and an arc is generated.
Reference numeral 12 denotes an electrode rotation TIG torch including the tungsten electrode 2 and the rotation position detector 11.
【0009】12は電極回転TIG溶接装置の電極回転
TIGトーチで、図2に示したタングステン電極2〜回
転位置検出器11で構成されている。13は定電流溶接
電源装置、14はタングステン電極2と母材1間のアー
ク電圧を検出するアーク電圧検出器、15はタングステ
ン電極2を所望回転数で回転させるための回転速度設定
器、16は回転速度設定器15によって設定された回転
数設定値に基づき回転駆動モータ3を駆動する回転用モ
ータードライバーである。Reference numeral 12 denotes an electrode rotation TIG torch of the electrode rotation TIG welding device, which comprises the tungsten electrode 2 to the rotation position detector 11 shown in FIG. 13 is a constant current welding power supply, 14 is an arc voltage detector for detecting an arc voltage between the tungsten electrode 2 and the base material 1, 15 is a rotation speed setting device for rotating the tungsten electrode 2 at a desired rotation speed, 16 is This is a rotation motor driver that drives the rotation drive motor 3 based on the rotation speed set value set by the rotation speed setting device 15.
【0010】17はタングステン電極2と母材1間の基
準アーク電圧を設定するアーク電圧基準設定器、18は
アーク電圧検出器14の検出値とアーク電圧基準設定器
17の基準値との差を比較演算する差動増幅器、19は
差動増幅器18の出力に基づきトーチ昇降機構20の昇
降用モーター21を回転制御する昇降用モーター制御
器、22はトーチ横移動機構23の横移動用モータ24
を回転制御する横移動機構制御器、25はトーチ昇降機
構20とトーチ横移動機構23とを支持して母材1上を
走行する溶接台車である。Reference numeral 17 denotes an arc voltage reference setting device for setting a reference arc voltage between the tungsten electrode 2 and the base material 1, and 18 denotes a difference between a detection value of the arc voltage detector 14 and a reference value of the arc voltage reference setting device 17. A differential amplifier 19 for performing a comparison operation, 19 is an elevating motor controller for controlling the rotation of an elevating motor 21 of a torch elevating mechanism 20 based on the output of the differential amplifier 18, 22 is a lateral motor 24 of a torch lateral moving mechanism 23
Is a lateral movement mechanism controller that controls the rotation of the torch, and 25 is a welding carriage that supports the torch elevating mechanism 20 and the torch lateral movement mechanism 23 and travels on the base material 1.
【0011】26は回転位置検出器11の位置検出信号
に基づいて予め設定した2つの所定角度範囲の検出信号
について積分器を動作させる信号を出力するタイミング
回路、27a,27bはアーク電圧検出器14のアーク
電圧の検出信号が入力されると共にタイミング回路26
からの信号も入力される積分器、28は積分器27a,
27bから出力された積分値の差を求める第1比較器、
29は電極回転TIGトーチ12が溶接線と直交する方
向で溶接線近傍の適正位置に設定された際の基準値を出
力するトーチ狙い位置設定器、30は第1比較器28か
ら出力された積分値の差とトーチ狙い位置設定器29か
ら出力された基準値との差を求める第2比較器、31は
第2比較器30から出力された前記積分値の差と基準値
との差に基づいて当該差が零となるように制御信号を横
移動機構制御器22に出力する溶接線倣い制御回路であ
る。Reference numeral 26 denotes a timing circuit for outputting a signal for operating an integrator with respect to two detection signals within a predetermined angle range set in advance based on the position detection signal of the rotational position detector 11, and 27a and 27b denote arc voltage detectors 14. The arc voltage detection signal is input and the timing circuit 26
The integrator 28 also receives a signal from the integrator 27.
A first comparator for calculating a difference between the integrated values output from the output terminals 27b;
29 is a torch aiming position setter that outputs a reference value when the electrode rotating TIG torch 12 is set at an appropriate position near the welding line in a direction orthogonal to the welding line, and 30 is an integral output from the first comparator 28. A second comparator 31 for calculating a difference between the value difference and the reference value output from the torch aiming position setting device 29, based on the difference between the integrated value output from the second comparator 30 and the reference value. This is a welding line scanning control circuit that outputs a control signal to the lateral movement mechanism controller 22 so that the difference becomes zero.
【0012】32は第2の比較器30からの差の信号の
ある区間毎即ち、所定時間間隔での平均値を求めて出力
する差信号平均値回路、33は電極回転TIGトーチ1
2の倣い制御を停止させる基準値を出力する倣い制御停
止設定器、34は差信号平均値回路32から出力された
平均値と倣い制御停止設定器33の基準値との差を求め
て出力する第3の比較器、35は第3の比較器34から
出力された前記平均値と基準値との差が所定値以上のと
きは溶接線倣い制御回路31から横移動機構制御器22
への信号の出力を停止させ、前記平均値と基準値との差
が所定値以下のときは溶接線倣い制御回路31から横移
動機構制御器22への信号の出力を続行させる倣い制御
オン・オフ切換器である。Reference numeral 32 denotes a difference signal averaging circuit for calculating and outputting an average value for each section of the difference signal from the second comparator 30, that is, at predetermined time intervals, and 33 denotes an electrode rotation TIG torch 1
A tracing control stop setting unit 34 for outputting a reference value for stopping the tracing control 2 is for calculating and outputting a difference between the average value output from the difference signal average value circuit 32 and the reference value of the tracing control stop setting unit 33. When the difference between the average value and the reference value output from the third comparator 34 is equal to or greater than a predetermined value, the third comparator 35 receives a signal from the welding line tracing control circuit 31 and sends the lateral movement mechanism controller 22.
To stop the output of the signal to the lateral movement mechanism controller 22 from the welding line scanning control circuit 31 when the difference between the average value and the reference value is equal to or less than a predetermined value. An off switch.
【0013】次に上記実施例の動作を説明する。まず、
図2に示す実施例の電極回転TIGトーチ12の動作を
説明する。回転駆動モータ3が回転すると、その回転は
駆動ギア4、従動ギヤ5及び偏心リング保持ケース9を
介して偏心リング8に伝達される。偏心リング8は電極
保持部材6の上部を回転自在に支持している上部自動調
心ベアリング7をリング回転中心から一定距離離れた偏
心位置に回転自在に保持しているから、電極保持部材6
の上部は偏心リング8の回転に伴いその回転軸を中心と
して旋回することになる。また、電極保持部材6の下部
は、偏心リング8の回転中心に同軸で取り付けられ且つ
その周囲を固定された下部自動調心ベアリング10にも
保持されているから、下部自動調心ベアリング10と偏
心リング8との作用により、電極保持部材6の下部から
下方に伸びるタングステン電極2の先端は、下部自動調
心ベアリング10を回転中心の支点としたスリコギ式の
円運動を行うことになる。Next, the operation of the above embodiment will be described. First,
The operation of the electrode rotating TIG torch 12 of the embodiment shown in FIG. 2 will be described. When the rotation drive motor 3 rotates, the rotation is transmitted to the eccentric ring 8 via the drive gear 4, the driven gear 5, and the eccentric ring holding case 9. Since the eccentric ring 8 rotatably holds the upper self-aligning bearing 7 that rotatably supports the upper part of the electrode holding member 6 at an eccentric position at a fixed distance from the ring rotation center, the eccentric ring 8 is rotatable.
Is rotated around the rotation axis thereof as the eccentric ring 8 rotates. Further, the lower part of the electrode holding member 6 is coaxially attached to the center of rotation of the eccentric ring 8 and is also held by the lower self-aligning bearing 10 fixed around its periphery. By the action of the ring 8, the tip of the tungsten electrode 2 extending downward from the lower portion of the electrode holding member 6 performs a slidable circular motion with the lower self-aligning bearing 10 as a fulcrum of the center of rotation.
【0014】タングステン電極2の先端が円運動をして
いるときに、タングステン電極2の基部を保持している
電極保持部材6の下部は下部自動調心ベアリング10に
回転自在に支持され、回転中心の支点となっており、そ
れ自体は回転しないので、図示しない給電ケーブルによ
って電極保持部材6の下部に位置するタングステン電極
2に直接給電することができる。なお、上記上部自動調
心ベアリング7及び下部自動調心ベアリング10に代え
て球面すべり軸受、ユニット用玉軸受等、同様の機能を
果たす自在軸受で代替することもできる。When the tip of the tungsten electrode 2 is making a circular motion, the lower portion of the electrode holding member 6 holding the base of the tungsten electrode 2 is rotatably supported by a lower self-aligning bearing 10 and has a rotation center. And does not rotate itself, so that power can be directly supplied to the tungsten electrode 2 located below the electrode holding member 6 by a power supply cable (not shown). It should be noted that the upper self-aligning bearing 7 and the lower self-aligning bearing 10 may be replaced by a universal bearing having the same function as a spherical plain bearing, a unit ball bearing, or the like.
【0015】次に、電極回転TIG溶接装置の動作につ
いて説明する。例えば厚みが2mmのステンレススチール
の薄板を重ね溶接する場合、非消耗電極であるタングス
テン電極2の電極回転直径を2.5mmとし、回転駆動モ
ータ3により電極回転周波数を3〜5Hzとし、定電流
溶接装置13により溶接電流を140Aで、タングステ
ン電極2の先端に円運動を与え、タングステン電極2に
発生するアークを高速回転させながら、母材1の溶接線
に沿って溶接速度25〜30cm/ 分で重ね溶接を行う。
このとき、トーチ傾斜角は0±10°以内の適正値に保
持されている。Next, the operation of the electrode rotating TIG welding apparatus will be described. For example, when lap welding of a stainless steel thin plate having a thickness of 2 mm, the electrode rotation diameter of the tungsten electrode 2 which is a non-consumable electrode is set to 2.5 mm, the electrode rotation frequency is set to 3 to 5 Hz by the rotation drive motor 3, and constant current welding is performed. With a welding current of 140 A by the device 13, a circular motion is applied to the tip of the tungsten electrode 2 to rotate the arc generated at the tungsten electrode 2 at a high speed, and at a welding speed of 25 to 30 cm / min along the welding line of the base material 1. Perform lap welding.
At this time, the torch inclination angle is maintained at an appropriate value within 0 ± 10 °.
【0016】トーチを静止させた状態では、アークが溶
接部に一点集中してアーク直下が常に溶融していたもの
が、アークを発生させながらタングステン電極2の先端
が機械的にほぼ円状に円運動して溶接を行うため、母材
1の被溶接部に対して溶接アークはタングステン電極2
の先端の回転に伴って被溶接部を円状に移動し、アーク
直下の溶融部がある回転径で移動することになり、アー
クの被溶接部への入熱がある径に分散された形となり、
その結果、広幅、浅溶込みの溶接部を高速で効率よく形
成することができる。When the torch was stationary, the arc was concentrated at one point on the weld and the area immediately below the arc was always molten. However, while the arc was being generated, the tip of the tungsten electrode 2 was mechanically formed into a substantially circular shape. Since the welding is performed by moving, the welding arc is applied to the welded portion of the base material 1 by the tungsten electrode 2.
With the rotation of the tip of the arc, the welded part moves in a circular shape, and the molten part immediately below the arc moves with a certain rotation diameter, and the heat input to the welded part of the arc is dispersed in a certain diameter Becomes
As a result, a wide and shallow penetration weld can be efficiently formed at high speed.
【0017】なお、TIGアークの特性上、上記のタン
グステン電極2の回転による効果は回転に伴ってアーク
が溶融部を移動可能かどうかで決まり、TIGアークの
場合は電極回転周波数は約20Hz程度が限度である。
また、入熱の分散効果はある回転径以上で見られ、ま
た、入熱分散による母材の溶融効率の大幅な低下がその
回転径の最大値が決定される。薄板の重ね溶接で用いら
れる溶接電流が十数A〜二百数十AのTIGアークの場
合には回転径として1〜4mm程度が適正な範囲であ
る。そして、この回転径の適正範囲は使用する溶接電流
の値に依存する。In the TIG arc, the effect of the rotation of the tungsten electrode 2 is determined by whether or not the arc can move through the molten portion with the rotation. In the case of the TIG arc, the electrode rotation frequency is about 20 Hz. It is a limit.
Further, the effect of dispersing the heat input is seen at a certain rotation diameter or more, and the maximum value of the rotation diameter is determined by a significant decrease in the melting efficiency of the base material due to the heat input dispersion. In the case of a TIG arc in which the welding current used in lap welding of thin plates is more than tens of A to more than two hundred and tens of A, the appropriate range is about 1 to 4 mm as the rotation diameter. The appropriate range of the rotation diameter depends on the value of the welding current to be used.
【0018】次に、溶接中における開先線倣い方法につ
いて図1、図3及び図4に基づいて説明する。まず、開
先線倣い方法の原理について説明する。電極回転TIG
トーチ12に設けられたタングステン電極2が重ね溶接
される下板1aと上板1bとからなる母材1の溶接線に
沿って溶接を行っていく。そして、図3の(a)に示す
ようにタングステン電極2の先端、即ちアークがアーク
の回転円Rの進行方向の後方中心C.R位置であるA点
から下板1a側のB点にくると、図3の(b)に示すよ
うに下板1a側の回転位置でのアーク電圧検出器14が
検出するアーク電圧は次第に上昇し、B点でアーク電圧
の上昇はほぼ最大になる。その後、B点からアークの回
転円Rの進行方向の前方中心C.F位置であるC点にく
るに従いアーク電圧は次第に減少し、さらにアークが回
転して今度はC点から上板1b側のD点にくると、上板
1b側の回転位置でのアーク電圧検出器14が検出する
アーク電圧は次第に減少し、D点でアーク電圧の減少は
ほぼ最大になる。その後、D点からA点にいくに従いア
ーク電圧は上昇する。Next, a method for following a groove line during welding will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4. FIG. First, the principle of the groove line copying method will be described. Electrode rotation TIG
The welding is performed along the welding line of the base material 1 including the lower plate 1a and the upper plate 1b to which the tungsten electrode 2 provided on the torch 12 is overlap-welded. Then, as shown in FIG. 3A, the tip of the tungsten electrode 2, that is, the arc is located at the rear center C.P. From point A, which is the R position, to point B on the lower plate 1a side, the arc voltage detected by the arc voltage detector 14 at the rotational position on the lower plate 1a gradually increases as shown in FIG. 3B. However, at the point B, the increase of the arc voltage becomes almost maximum. Then, from the point B, the front center C. in the traveling direction of the arc rotation circle R. The arc voltage gradually decreases as it comes to the point C, which is the F position, and when the arc rotates to the point D on the upper plate 1b side from the point C, the arc voltage is detected at the rotational position on the upper plate 1b side. The arc voltage detected by the detector 14 gradually decreases, and at the point D, the decrease in the arc voltage becomes almost maximum. Thereafter, the arc voltage increases from point D to point A.
【0019】図3の(b)は基準電圧を基準として上記
アーク電圧の変化を示したもので、その斜線部分SL、
SRは図3の(a)のアークの回転円の進行方向の前方
中心C.Fを基準として左右の0°〜90°(R領域)
と270°〜360°(L領域)の2つの所定角度範囲
θ1,θ2の積分値を表したものである。従って、回転
するタングステン電極2の下板1a側と上板1b側のア
ーク電圧をそれぞれ検出し、両者の電圧の積分値を比較
すれば、タングステン電極2の先端の回転円Rの中心が
母材1の溶接線の適正位置に位置しているかどうかがわ
かる。そこで、下板1a側と上板1b側とのアーク電圧
を検出し、検出した電圧の積分値を比較してその差を求
め、その差を溶接トーチが溶接線の適正位置に設定され
た際の基準値と比較することにより、タングステン電極
2の先端の回転円Rの中心が母材1の溶接線の適正位置
に位置しているかどうかがわかる。FIG. 3B shows the change of the arc voltage with reference to the reference voltage.
SR is the forward center C.D. in the traveling direction of the rotating circle of the arc in FIG. 0 ° to 90 ° left and right with respect to F (R area)
And 270 ° to 360 ° (L region) in two predetermined angle ranges θ1 and θ2. Therefore, when the arc voltages on the lower plate 1a side and the upper plate 1b side of the rotating tungsten electrode 2 are respectively detected and the integrated values of the two voltages are compared, the center of the rotating circle R at the tip of the tungsten electrode 2 becomes the base metal. It can be seen whether the welding line 1 is located at an appropriate position. Therefore, when the arc voltage between the lower plate 1a and the upper plate 1b is detected, the integrated value of the detected voltages is compared to determine the difference, and the difference is determined when the welding torch is set to the proper position of the welding line. By comparing with the reference value, it can be determined whether or not the center of the rotating circle R at the tip of the tungsten electrode 2 is located at an appropriate position of the welding line of the base material 1.
【0020】次に、開先線倣い方法について説明する。
電極回転TIGトーチ12に設けられたタングステン電
極2が重ね溶接される下板1aと上板1bとからなる母
材1の溶接線に沿って溶接を行っていくとき、アーク電
圧検出器14はタングステン電極2先端の回転によって
変化しているアーク電圧を検出し、積分器27a,27
bに入力している。一方、回転位置検出器11は回転し
ているタングステン電極2の回転位置を検出して位置検
出信号をタイミング回路26に出力している。そして、
タイミング回路26では回転位置検出器11の位置検出
信号に基づき、アークの回転円の進行方向の前方中心
C.Fを基準として予め設定した上板1b側の例えば0
°〜90°である90°の角度範囲θ1と下板1a側の
例えば270°〜360°である90°の角度範囲θ2
において積分器27a,27bがアーク電圧を積分する
ようにしている。Next, the groove line copying method will be described.
When welding is performed along the welding line of the base material 1 composed of the lower plate 1a and the upper plate 1b on which the tungsten electrode 2 provided on the electrode rotating TIG torch 12 is overlap-welded, the arc voltage detector 14 detects the tungsten. The arc voltage that is changed by the rotation of the tip of the electrode 2 is detected, and the integrators 27a and 27
b. On the other hand, the rotation position detector 11 detects the rotation position of the rotating tungsten electrode 2 and outputs a position detection signal to the timing circuit 26. And
In the timing circuit 26, based on the position detection signal of the rotation position detector 11, the front center C.I. For example, 0 on the upper plate 1b side set in advance with reference to F
The angle range θ1 of 90 ° which is 90 ° to 90 ° and the angle range θ2 of 90 ° which is, for example, 270 ° to 360 ° on the lower plate 1a side
, The integrators 27a and 27b integrate the arc voltage.
【0021】積分器27a,27bがアーク電圧を積分
した積分値は第1比較器28に入力される。このように
積分器27a,27bで積分するのはアーク電圧波形に
ノイズがあり、その影響を受けないようにするためであ
る。第1比較器28では積分器27aによる積分値SL
と27bによる積分値SRの差ΔSを求め、それを第2
比較器30に出力する。第2比較器30では第1比較器
28で求めた積分値の差とトーチ狙い位置設定器29か
ら出力された基準値と比較し、その差の信号を溶接線倣
い制御回路31に出力する。溶接線倣い制御回路31で
は第2比較器30で求めた差が零となるような横移動指
令信号を横移動機構制御器22に出力する。横移動機構
制御機22は横移動用モータ24を回転させてトーチ横
移動機構23を駆動して電極回転TIGトーチ12を溶
接線と直交する方向に移動制御して薄板の重ね部の溶接
線の適正位置に電極回転TIGトーチ12がくるよう
に、即ちタングステン電極2の先端の回転円の中心が溶
接線の適正位置に位置するように電極回転TIGトーチ
12を制御するようにしたものである。The integrated values obtained by integrating the arc voltages by the integrators 27a and 27b are input to a first comparator 28. The reason why the integration is performed by the integrators 27a and 27b is to prevent the arc voltage waveform from being affected by noise. In the first comparator 28, the integrated value SL by the integrator 27a
ΔS of the integrated value SR by
Output to the comparator 30. The second comparator 30 compares the difference between the integral values obtained by the first comparator 28 and the reference value output from the torch aiming position setting device 29, and outputs a signal of the difference to the welding line scanning control circuit 31. The welding line scanning control circuit 31 outputs a lateral movement command signal to the lateral movement mechanism controller 22 such that the difference obtained by the second comparator 30 becomes zero. The lateral movement mechanism controller 22 rotates the lateral movement motor 24 to drive the torch lateral movement mechanism 23 to control the movement of the electrode rotation TIG torch 12 in a direction orthogonal to the welding line, thereby controlling the welding line at the overlapping portion of the thin plate. The electrode rotation TIG torch 12 is controlled so that the electrode rotation TIG torch 12 comes to an appropriate position, that is, the center of the rotating circle at the tip of the tungsten electrode 2 is located at an appropriate position on the welding line.
【0022】ところで、図5で示すように重ね溶接され
る下板1aと上板1bとからなる母材1の溶接線に仮付
けPが行われている場合、かかる電極回転TIGトーチ
12を適正位置に制御する方法では、電極回転TIGト
ーチ12の位置精度及び追従性が良好なため、仮付けP
のある場所では、必ず上板1b側に修正移動されるた
め、ビードが仮付け部で図6の破線で示すように上板1
b側に蛇行したようになる。また、電極回転TIGトー
チ12が仮付けPのある場所にきたときには、第2比較
器30から溶接線倣い制御回路31に出力される差の信
号Sは図5に示すように、大きく変化する。かかる差の
信号の変化は外乱ノイズが混入することによっても生じ
る。When the welding line of the base material 1 composed of the lower plate 1a and the upper plate 1b to be overlap-welded as shown in FIG. In the method of controlling to the position, since the position accuracy and followability of the electrode rotating TIG torch 12 are good,
In some places, the bead is always moved to the upper plate 1b side, so that the bead is temporarily attached to the upper plate 1b as shown by the broken line in FIG.
It appears to meander to the b side. Further, when the electrode rotating TIG torch 12 comes to the place where the tack T is present, the difference signal S output from the second comparator 30 to the welding line scanning control circuit 31 changes greatly as shown in FIG. Such a change in the difference signal is also caused by disturbance noise.
【0023】そこで、母材1の溶接線に仮付けが行われ
ている場合の開先倣い実施時には、開先線倣い方法は次
のように行われる。まず、仮付けが存在しない母材1の
溶接線に対しては、上述の如く、第2比較器30から出
力された第1比較器28で求めた積分値の差とトーチ狙
い位置設定器29の基準値と比較した差の信号Sが溶接
線倣い制御回路31に出力され、溶接線倣い制御回路3
1では第2比較器30で求めた差が零となるような横移
動指令信号を横移動機構制御器22に出力し、横移動機
構制御機22は横移動用モータ24を回転させてトーチ
横移動機構23を駆動して電極回転TIGトーチ12を
溶接線と直交する方向に移動制御して薄板の重ね部の溶
接線の適正位置に電極回転TIGトーチ12がくるよう
に、電極回転TIGトーチ12を制御する。Therefore, when performing groove profiling in a case where the welding line of the base material 1 is tacked, the groove tracing method is performed as follows. First, as described above, the difference between the integral value obtained by the first comparator 28 output from the second comparator 30 and the torch target position setting device 29 Is output to the welding line profiling control circuit 31 and the welding line profiling control circuit 3
At 1, a lateral movement command signal is output to the lateral movement mechanism controller 22 so that the difference obtained by the second comparator 30 becomes zero, and the lateral movement mechanism controller 22 rotates the lateral movement motor 24 to rotate the torch. The electrode rotating TIG torch 12 is controlled by driving the moving mechanism 23 to move the electrode rotating TIG torch 12 in a direction orthogonal to the welding line so that the electrode rotating TIG torch 12 comes to an appropriate position of the welding line at the overlapping portion of the thin plates. Control.
【0024】つぎに、仮付けが存在する母材1の溶接線
に対しては、仮付けが存在しない母材1の溶接線に対し
て行われている開先線倣い制御中に、差信号平均値回路
32が第2比較器30から出力された差信号Sのある区
間毎での平均値を求め、それを第3の比較器34に出力
している。第3の比較器34では差信号平均値回路32
の平均値と倣い制御停止設定器33の基準値との差を求
めて倣い制御オン・オフ切換器35に出力する。制御オ
ン・オフ切換器35では第3の比較器34から出力され
た溶接トーチの倣い制御を停止させる基準値と差信号平
均値回路32の平均値との差が所定値以上のときは溶接
線倣い制御回路31から横移動機構制御器22への信号
の出力を停止させて溶接トーチの移動制御を停止させ
る。また、前記平均値と基準値との差が所定値以下のと
きは溶接線倣い制御回路31から横移動機構制御器22
への信号の出力を続行させて溶接トーチの移動制御を続
行させる。こうすることにより、薄板の重ね部の溶接線
に対して溶接トーチが適正位置に制御されてビードの蛇
行がかなり緩和される。Next, a difference signal is applied to the welding line of the base material 1 where the tacking is present during the groove line tracing control which is performed for the welding line of the base material 1 where the tacking is not present. The average value circuit 32 calculates an average value for each section of the difference signal S output from the second comparator 30 and outputs the average value to the third comparator 34. In the third comparator 34, the difference signal average value circuit 32
Is calculated and the difference between the reference value of the scanning control stop setting unit 33 is obtained and output to the scanning control ON / OFF switching unit 35. When the difference between the reference value for stopping the scanning control of the welding torch output from the third comparator 34 and the average value of the difference signal averaging circuit 32 is equal to or greater than a predetermined value, the control on / off switch 35 sets the welding line. The output of the signal from the scanning control circuit 31 to the lateral movement mechanism controller 22 is stopped to stop the movement control of the welding torch. If the difference between the average value and the reference value is equal to or less than a predetermined value, the welding line scanning control circuit 31
And the movement control of the welding torch is continued. By doing so, the welding torch is controlled to an appropriate position with respect to the welding line at the overlap portion of the thin plate, and the meandering of the bead is considerably reduced.
【0025】なお、トーチ狙い位置設定器29はタング
ステン電極2の先端、即ちアークの回転円Rの中心が上
板端部に位置するような図4に示す狙い位置Aの位置に
くるようにするときは、基準値を例えば0Vに設定すれ
ばよく、アークの回転円Rの中心が上板端部から上板側
の図4に示す狙い位置Bの位置にくるようにするときは
基準値を例えば0.7V、図4に示す狙い位置Cの位置
にくるようにするときは基準値を例えば1.0Vに設定
すればよい。従って、アークが常に狙い位置に適正に存
在するよう調整することができる。このように、溶接中
におけるアーク電圧を検出し、アーク電圧を信号処理し
てアークの回転円Rの中心が狙い位置に位置するように
制御して電極回転TIGトーチ12を自動追従させるよ
うにしているため、溶接アーク自体がセンサの役目を果
たし、溶接過程で溶接線に沿って電極回転TIGトーチ
12を精度よく追従できる。The torch aiming position setting device 29 is arranged so that the tip of the tungsten electrode 2, that is, the center of the rotating circle R of the arc is located at the aiming position A shown in FIG. In such a case, the reference value may be set to, for example, 0 V. When the center of the rotating circle R of the arc is located at the target position B shown in FIG. For example, when the target position is set to 0.7 V and the target position C shown in FIG. 4, the reference value may be set to 1.0 V, for example. Therefore, it can be adjusted so that the arc always exists at the target position properly. As described above, the arc voltage during welding is detected, the arc voltage is signal-processed, and control is performed so that the center of the arc rotation circle R is located at the target position so that the electrode rotation TIG torch 12 is automatically followed. Therefore, the welding arc itself serves as a sensor, and the electrode rotating TIG torch 12 can be accurately followed along the welding line in the welding process.
【0026】なお、上記実施例において、アークの狙い
位置は微妙なものであり、0.2〜0.3mm変わると
ビード形状が悪化することがある。また、板厚により狙
い位置も変わり、狙い位置により図4の(a)、
(b)、(c)に示すようにビード形状が変化する。ト
ーチ角度は概略垂直±10°以内が望ましく、0.5〜
2.5mm程度の薄板の場合、溶接線倣いの狙い位置は
上板端部より上板側に0.5〜0.8mm程度はいった
ところがよい。さらに、電極回転TIGトーチ12はタ
ングステン電極2の母材1への短絡を防止するためにト
ーチ昇降動作の調整を行う必要がある。電極回転TIG
トーチ12の溶接中の昇降動作の調整は、アーク電圧検
出器14によるアーク電圧検出信号と、アーク電圧基準
設定器17の基準アーク電圧の偏差を差動増幅器16に
より演算し、この偏差が常に零となるように昇降用モー
ター制御器19が昇降用モーター21を回転制御して電
極回転TIGトーチ12を昇降させることによって行わ
れる。In the above embodiment, the target position of the arc is delicate, and if it changes by 0.2 to 0.3 mm, the bead shape may be deteriorated. In addition, the target position changes depending on the plate thickness, and FIG.
The bead shape changes as shown in (b) and (c). The torch angle is preferably within approximately ± 10 ° of vertical, and 0.5 to
In the case of a thin plate having a thickness of about 2.5 mm, it is preferable that the target position of the welding line profile is about 0.5 to 0.8 mm closer to the upper plate than the end of the upper plate. Further, the electrode rotating TIG torch 12 needs to adjust the torch elevating operation in order to prevent a short circuit of the tungsten electrode 2 to the base material 1. Electrode rotation TIG
The adjustment of the elevating operation during welding of the torch 12 is performed by calculating the deviation between the arc voltage detection signal from the arc voltage detector 14 and the reference arc voltage from the arc voltage reference setter 17 by the differential amplifier 16, and this deviation is always zero. The lifting motor controller 19 controls the rotation of the lifting motor 21 so that the electrode rotating TIG torch 12 is raised and lowered.
【0027】上記実施例では、積分器27a,27bで
積分するアーク電圧の対象を上板1b側では0°〜90
°である90°の角度範囲θ1とし、下板1a側では2
70°〜360°である90°の角度範囲θ2としてい
るが、上板1b側では5°〜180°である175°の
角度範囲θ1とし、下板1a側では180°〜355°
である175°の角度範囲θ2としても、アークの回転
円Rの中心が溶接線に対して適正位置にくるように制御
できることはいうまでもない。上記実施例では、2つの
積分器27a,27bを用いているが、1つの積分器で
2つの所定角度範囲の検出信号についてそれぞれ積分
し、2つの積分値を第1比較器28に出力してもよく、
この場合、一方の所定角度範囲の検出信号について積分
し、その値を他に転送後、高速でリセットし、他方の所
定角度範囲の検出信号について積分を行えば1つの積分
器でも充分である。また、上記実施例では、電極回転T
IG溶接方法及び電極回転TIG溶接装置の電極回転T
IGトーチ12について説明したが、本発明はタングス
テン電極を用いるプラズマ溶接或いはタングステン電極
以外の銅電極、炭素電極という非消耗電極を用いた他の
溶接方法及び溶接装置にも適用され得ることはいうまで
もない。In the above embodiment, the target of the arc voltage integrated by the integrators 27a and 27b is 0 ° to 90 ° on the upper plate 1b side.
The angle range is 90 °, that is, 90 °.
The angle range θ2 is 90 ° which is 70 ° to 360 °, but the angle range θ1 is 175 ° which is 5 ° to 180 ° on the upper plate 1b side, and 180 ° to 355 ° on the lower plate 1a side.
Needless to say, even if the angle range θ2 of 175 ° is set, the center of the rotating circle R of the arc can be controlled to be at an appropriate position with respect to the welding line. In the above embodiment, two integrators 27a and 27b are used. However, one integrator integrates two detection signals within a predetermined angle range, and outputs two integrated values to the first comparator 28. Well,
In this case, a single integrator is sufficient if the detection signal in one predetermined angle range is integrated, its value is transferred to another, reset at high speed, and the detection signal in the other predetermined angle range is integrated. In the above embodiment, the electrode rotation T
IG welding method and electrode rotation T
Although the IG torch 12 has been described, it goes without saying that the present invention can also be applied to other welding methods and welding devices using non-consumable electrodes such as plasma welding using a tungsten electrode or a copper electrode other than a tungsten electrode and a carbon electrode. Nor.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、溶接トー
チに設けられた非消耗電極先端に円運動を与え、該非消
耗電極に発生するアークを一方向に高速回転させながら
薄板の重ね部の溶接線に沿って重ね溶接を行っている場
合に、アーク電圧を検出し、そのアーク電圧のうち、薄
板の重ね部の溶接線におけるアークの回転円の進行方向
前方の中心を基準としてその左右の5°以上180°以
下の2つの所定角度範囲の電極の回転位置におけるアー
ク電圧波形のそれぞれの積分値の差を溶接トーチが溶接
線の適正位置に設定された際の基準値と比較して差を算
出し、前記差が零となるように前記溶接トーチを溶接線
と直交する方向に移動制御し、その制御中に前記差のあ
る区間での平均値を求め、その平均値と溶接トーチの倣
い制御を停止させる基準値とを比較し、前記平均値と基
準値との差が所定値以上のときは溶接トーチの移動制御
を停止させ、前記平均値と基準値との差が所定値以下の
ときは溶接トーチの移動制御を続行させ、薄板の重ね部
の溶接線に対して溶接トーチを適正位置に制御するよう
にしたので、薄板の重ね溶接継手部の溶接線の自動開先
倣いが可能となり、広幅、浅溶込みの溶接部を高速で効
率よく形成することができ、さらにその溶接線上に仮付
けやアークを乱す酸化物等の倣い信号のノイズ源となる
部分が存在していたとしても、仮付けや外乱ノイズ等に
よる開先倣いの誤動作を防止するため、薄板の重ね部の
溶接線に対して溶接トーチが適正位置に制御されてビー
ドの蛇行がかなり緩和され、溶接部の要求するビード形
状の維持ができるという効果を有する。As described above, the present invention applies a circular motion to the tip of the non-consumable electrode provided on the welding torch, and rotates the arc generated on the non-consumable electrode in one direction at a high speed to weld the overlapping portions of thin plates. When the lap welding is performed along the line, the arc voltage is detected, and the arc voltage is detected based on the center of the welding line at the overlapped portion of the thin plate in the forward direction of the rotating circle of the arc as a reference. The difference between the respective integral values of the arc voltage waveforms at the rotation positions of the electrode in two predetermined angle ranges of not less than 180 ° and not more than 180 ° is compared with a reference value when the welding torch is set at an appropriate position of the welding line, and the difference is obtained. Calculate and control the movement of the welding torch in a direction perpendicular to the welding line so that the difference becomes zero, find an average value in the section with the difference during the control, and follow the average value and the welding torch. Stop control When the difference between the average value and the reference value is equal to or more than a predetermined value, the movement control of the welding torch is stopped. When the difference between the average value and the reference value is equal to or less than a predetermined value, the welding torch is stopped. The welding torch is controlled to the appropriate position with respect to the welding line at the overlapped portion of the thin plate, so that the automatic welding of the welding line at the welded joint portion of the thin plate can be performed. Even if a shallow penetration weld can be formed efficiently at high speed, and even if there is a portion on the weld line that is a source of noise of a copying signal such as an oxide that disturbs the arc or a temporary attachment, The welding torch is controlled to the proper position with respect to the welding line at the overlapped part of the thin plate, to prevent the bead from meandering due to noise or disturbance noise, etc. Has the effect of being able to maintain
【図1】本発明に係る一実施例の開先倣い制御装置の全
体を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an entire groove tracing control device according to an embodiment of the present invention.
【図2】電極回転TIG溶接装置の電極回転TIGトー
チを示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an electrode rotating TIG torch of the electrode rotating TIG welding device.
【図3】開先線倣い方法の倣い信号検出方法を示した模
式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a scanning signal detection method of the groove line scanning method.
【図4】狙い位置によるビード形状の差異を示す説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a difference in a bead shape depending on a target position.
【図5】母材の溶接線に仮付けが行われている場合の倣
い信号の変化を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a change in a copying signal when a temporary welding is performed on a welding line of a base material;
【図6】仮付けが行われている母材の溶接線に溶接され
た場合のビード形状を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a bead shape when welding is performed on a welding line of a base material on which temporary attachment is performed.
1 母材 2 タングステン電極(非消耗電極) 11 回転位置検出器 12 電極回転TIGトーチ 14 アーク電圧検出器 22 横移動機構制御器 23 トーチ横移動機構 24 横移動用モータ24 26 タイミング回路 27a 積分器 27b 積分器 28 第1比較器 29 トーチ狙い位置設定器 30 第2比較器 31 溶接線倣い制御回路 32 差信号平均値回路 33 倣い制御停止設定器 34 第3の比較器 35 倣い制御オン・オフ切換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Tungsten electrode (non-consumable electrode) 11 Rotational position detector 12 Electrode rotation TIG torch 14 Arc voltage detector 22 Lateral movement mechanism controller 23 Torch lateral movement mechanism 24 Lateral movement motor 24 26 Timing circuit 27a Integrator 27b Integrator 28 First comparator 29 Torch target position setting device 30 Second comparator 31 Welding line scanning control circuit 32 Difference signal average value circuit 33 Scanning control stop setting device 34 Third comparator 35 Scanning control on / off switching device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−26946(JP,A) 特開 昭63−224871(JP,A) 特開 昭52−94844(JP,A) 特開 昭60−127082(JP,A) 特開 昭59−215279(JP,A) 特開 昭61−273263(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/127 B23K 9/022 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-26946 (JP, A) JP-A-63-224871 (JP, A) JP-A-52-94844 (JP, A) JP-A-60-1985 127082 (JP, A) JP-A-59-215279 (JP, A) JP-A-61-273263 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 9/127 B23K 9 / 022
Claims (2)
に円運動を与え、該非消耗電極に発生するアークを一方
向に高速回転させながら薄板の重ね部の溶接線に沿って
重ね溶接を行っていく溶接中にアーク電圧を検出し、そ
のアーク電圧のうち、薄板の重ね部の溶接線と平行なア
ークの回転円の進行方向の前方中心を基準としてその左
右の5°以上180°以下の2つの所定角度範囲の電極
の回転位置におけるアーク電圧波形のそれぞれの積分値
の差を溶接トーチが溶接線の適正位置に設定された際の
基準値と比較して差を算出し、前記差が零となるように
前記溶接トーチを溶接線と直交する方向に移動制御し、
その制御中に前記差のある区間での平均値を求め、その
平均値と溶接トーチの倣い制御を停止させる基準値とを
比較し、前記平均値と基準値との差が所定値以上のとき
は溶接トーチの移動制御を停止させ、前記平均値と基準
値との差が所定値以下のときは溶接トーチの移動制御を
続行させ、薄板の重ね部の溶接線に対して溶接トーチを
適正位置に制御することを特徴とする電極回転式非消耗
電極アーク溶接における開先倣い方法。1. A circular motion is applied to a tip of a non-consumable electrode provided on a welding torch, and an arc generated on the non-consumable electrode is rotated at a high speed in one direction, and lap welding is performed along a welding line at a lap portion of a thin plate. During welding, the arc voltage is detected, and the arc voltage is 5 ° or more and 180 ° or less on the left and right with respect to the forward center of the traveling direction of the rotating circle of the arc parallel to the welding line of the overlapping portion of the thin plate. The difference between the respective integral values of the arc voltage waveforms at the rotational positions of the electrodes in the two predetermined angle ranges is determined when the welding torch is set at an appropriate position on the welding line.
Calculate the difference by comparing with a reference value, and control the movement of the welding torch in a direction orthogonal to the welding line so that the difference becomes zero,
During the control, an average value in the section having the difference is obtained, and the average value is compared with a reference value for stopping the copying control of the welding torch, and when a difference between the average value and the reference value is equal to or more than a predetermined value. Stops the movement control of the welding torch, and when the difference between the average value and the reference value is equal to or less than a predetermined value, continues the movement control of the welding torch, and positions the welding torch at an appropriate position with respect to the welding line of the overlapping portion of the thin plate. A method for following a groove in non-consumable electrode arc welding using a rotating electrode, characterized in that:
より溶接する溶接トーチの電極とワークとのアーク電圧
を検出するアーク電圧検出器と、電極の回転角度位置を
検出する回転位置検出器と、アーク電圧検出器の検出信
号が入力される積分器と、アーク電圧検出器の検出信号
のうち、回転位置検出器の位置検出信号に基づいて予め
設定した2つの所定角度範囲の検出信号について積分器
を動作させる信号を出力するタイミング回路と、積分器
からそれぞれ出力された2つの所定角度範囲の検出信号
の積分値の差を求める第1の比較器と、溶接トーチを溶
接線の適正位置に設定させた際の基準値を出力するトー
チ狙い位置設定器と、第1の比較器から出力された積分
値の差とトーチ狙い位置設定器から出力された基準値と
の差を求める第2の比較器と、第2の比較器から出力さ
れた前記積分値の差と基準値との差の信号に基づいて当
該差が零となる信号を演算して出力する溶接線倣い制御
回路と、溶接線倣い制御回路からの信号に基づいて溶接
トーチを溶接線と直交する方向に駆動制御する横移動機
構制御器と、第2の比較器からの差の信号のある区間で
の平均値を求めて出力する差信号平均値回路と、溶接ト
ーチの倣い制御を停止させる基準値を出力する倣い制御
停止設定器と、差信号平均値回路から出力された平均値
と倣い制御停止設定器の基準値との差を求める第3の比
較器と、第3の比較器から出力された前記平均値と基準
値との差が所定値以上のときは溶接線倣い制御回路から
横移動機構制御器への信号の出力を停止させ、前記平均
値と基準値との差が所定値以下のときは溶接線倣い制御
回路から横移動機構制御器への信号の出力を続行させる
倣い制御オン・オフ切換器とを備えてなることを特徴と
する電極回転式非消耗電極アーク溶接における開先倣い
制御装置。2. An arc voltage detector for detecting an arc voltage between an electrode of a welding torch and a work to be welded by an electrode rotating non-consumable electrode arc welding method, a rotation position detector for detecting a rotation angle position of the electrode, An integrator to which a detection signal of an arc voltage detector is input; and an integrator for detecting detection signals in two predetermined angle ranges set in advance based on a position detection signal of a rotation position detector among detection signals of the arc voltage detector. soluble and timing circuit for outputting a signal for operating a first comparator for obtaining a difference of the integral values of the detection signals of the two predetermined angular range that is output from the integrator, the welding torch
A torch target position setting device that outputs a reference value when the tangent line is set to an appropriate position, and a difference between an integrated value output from the first comparator and a reference value output from the torch target position setting device. And a welding line trace that calculates and outputs a signal that makes the difference zero based on a signal of the difference between the integral value and the reference value output from the second comparator. A control circuit, a lateral movement mechanism controller that drives and controls the welding torch in a direction orthogonal to the welding line based on a signal from the welding line scanning control circuit, and a section having a difference signal from the second comparator. A difference signal average value circuit that calculates and outputs an average value, a scanning control stop setting device that outputs a reference value for stopping the welding torch scanning control, and an average value and a scanning control stop setting output from the difference signal average value circuit A third comparator for determining a difference from a reference value of the detector, and a third ratio When the difference between the average value and the reference value output from the welding machine is equal to or greater than a predetermined value, the output of the signal from the welding line scanning control circuit to the lateral movement mechanism controller is stopped, and the difference between the average value and the reference value is determined. An electrode rotating type non-consumable electrode arc, comprising: a scanning control on / off switching device for continuing to output a signal from the welding line scanning control circuit to the lateral movement mechanism controller when is smaller than a predetermined value. Groove tracking controller for welding.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11652294A JP3183038B2 (en) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | Groove profiling method and groove profiling control device in electrode rotating non-consumable electrode arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH07314138A JPH07314138A (en) | 1995-12-05 |
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