JP3235506B2 - Welding method by arc welding - Google Patents
Welding method by arc weldingInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、アークセンサに
より溶接継手の溶接開始部のギャップを検出し、溶接条
件を適正に制御して良好な溶接を実施するための溶接方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding method for detecting a gap at a welding start portion of a weld joint by an arc sensor, appropriately controlling welding conditions, and performing good welding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】溶接継手のギャップが変動した場合、溶
接条件もそのギャップに応じて適切に制御しないと以下
の（ａ）、（ｂ）ような問題が発生する。 （ａ）ギャップ過大の場合： 隅肉溶接；脚長不足、 突合せ溶接；余盛高さ不足、溶込み不足。 （ｂ）ギャップ過小の場合： 隅肉溶接；脚長過大、不等脚長（下垂れビード）、 突合せ溶接；余盛高さ過剰、融合不良の発生。2. Description of the Related Art When the gap of a weld joint fluctuates, the following problems (a) and (b) occur unless the welding conditions are properly controlled in accordance with the gap. (A) Excessive gap: Fillet welding; insufficient leg length, butt welding; insufficient filling height, insufficient penetration. (B) When the gap is too small: fillet welding; excessive leg length, unequal leg length (drooping bead), butt welding; excessive filling height, poor fusion.
【０００３】上記問題に対して、従来技術では、以下の
ような方式により対応していた。 （１）オペレータ教示方式：溶接装置のオペレータが実
際に溶接開始点のギャップを測定して溶接装置の溶接条
件制御装置にその値を入力し教示する方式（以下、「先
行技術１」という）。 （２）光学式センサにより自動的に検出する方法：ＣＣ
Ｄカメラを用いる方法やレーザースリット光による光切
断法など多数の方法がある（以下、「先行技術２」とい
う）。 （３）ワイヤタッチセンサにより自動的に検出する方
式：可搬式の突合せ溶接ロボットなどでは広く実施され
ている方式である（以下、「先行技術３」という）In the prior art, the above-mentioned problem has been dealt with by the following method. (1) Operator teaching method: A method in which an operator of a welding device actually measures a gap at a welding start point, inputs the value to a welding condition control device of the welding device, and teaches it (hereinafter referred to as “prior art 1”). (2) Method of automatic detection by optical sensor: CC
There are many methods such as a method using a D camera and a light cutting method using laser slit light (hereinafter, referred to as “prior art 2”). (3) Method of automatically detecting by wire touch sensor: This method is widely used in portable butt welding robots and the like (hereinafter referred to as “prior art 3”).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】先行技術１〜３の問題
点は以下の通りである。先行技術１は、ギャップの測定
および教示作業が必要となる。従って、複数継手の連続
自動溶接ができない。The problems of the prior arts 1 to 3 are as follows. Prior art 1 requires gap measurement and teaching work. Therefore, continuous automatic welding of a plurality of joints cannot be performed.
【０００５】先行技術２は、ギャップを計測するセンサ
システムが必要となる。従って、制御装置のコストが大
となる。また、溶接トーチ周辺にセンサを配備するた
め、狭隘部ではワークとセンサとの干渉により溶接が不
可能な場合がある。従って、溶接対象ワークの適用範囲
が制約される。The prior art 2 requires a sensor system for measuring a gap. Therefore, the cost of the control device increases. In addition, since the sensor is provided around the welding torch, welding may not be possible in a narrow portion due to interference between the workpiece and the sensor. Therefore, the applicable range of the work to be welded is restricted.
【０００６】先行技術３は、ワイヤタッチセンシング工
程が必要となる。従って、工程が増える。また、溶接能
率が低下する。更に、センシングの前提となる開先角度
やルートフェイスの寸法なド、開先形状の寸法精度のバ
ラツキによりギャップ検出精度が低下する。The prior art 3 requires a wire touch sensing process. Therefore, the number of steps increases. Also, the welding efficiency decreases. Further, gap detection accuracy is reduced due to variations in the dimensional accuracy of the groove angle and the root face, which are prerequisites for sensing, and the dimensional accuracy of the groove shape.
【０００７】従って、この発明の目的は、良好な溶接ビ
ードが得られる溶接開始部のギャップ検出および適正な
溶接条件による溶接が可能なアーク溶接による溶接方法
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a welding method by arc welding capable of detecting a gap at a welding start portion where a good welding bead is obtained and performing welding under appropriate welding conditions.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
消耗電極式アーク溶接による溶接方法において、溶接開
始時の溶接トーチの狙い位置を所定の位置に設定し、次
いで、予め設定された初期溶接条件である所定のワイヤ
送給速度および所定の溶接電源出力端子電圧で溶接を開
始し、次いで、前記溶接を開始してから所定時間経過後
の溶接電流Ｉｓを検出し、次いで、前記溶接電流Ｉｓと
予め設定した標準ギャップにおける溶接電流Ｉｏとの差
ΔＩｓ＝Ｉｏ−Ｉｓから、溶接開始部のギャップＧｓを
推定することに特徴を有するものである。According to the first aspect of the present invention,
In the welding method using consumable electrode arc welding, the target position of the welding torch at the start of welding is set to a predetermined position, and then a predetermined wire feeding speed and a predetermined welding power output which are preset initial welding conditions. Welding is started at a terminal voltage, and then a welding current Is is detected after a lapse of a predetermined time from the start of the welding, and then a difference ΔIs between the welding current Is and a welding current Io at a preset standard gap is obtained. It is characterized by estimating the gap Gs at the welding start portion from Io-Is.
【０００９】請求項２記載の発明は、消耗電極式アーク
溶接による溶接方法において、溶接開始時の溶接トーチ
の狙い位置を所定の位置に設定し、次いで、予め設定さ
れた初期溶接条件である所定のワイヤ送給速度および所
定の溶接電源出力端子電圧で溶接を開始し、次いで、前
記溶接を開始してから所定時間Ｔ1 およびＴ2 時限経過
後の溶接電流Ｉ1 およびＩ2 を検出して、溶接電流減少
率ｄＩ／ｄｔ＝（Ｉ1−Ｉ2 ）／（ｔ2 −ｔ1 ）を算出
し、次いで、前記溶接電流減少率ｄＩ／ｄｔから、溶接
開始部のギャップＧｓを推定することに特徴を有するも
のである。According to a second aspect of the present invention, in a welding method using consumable electrode arc welding, a target position of a welding torch at the start of welding is set to a predetermined position, and then a predetermined initial welding condition is set. Welding is started at the wire feed speed and a predetermined welding power supply output terminal voltage, and then welding currents I 1 and I 2 after a lapse of a predetermined time T 1 and T 2 from the start of the welding are detected. Calculating the welding current decrease rate dI / dt = (I 1 −I 2 ) / (t 2 −t 1 ), and then estimating the gap Gs at the welding start portion from the welding current decrease rate dI / dt. It is characterized by the following.
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の方法により検出したＧｓから標準ギャップとの偏
差ΔＧｓを求め、予め適正溶接条件をΔＧｓ毎に設定し
ておき、次いで、求めたΔＧｓと前記適正溶接条件とに
より溶接条件を適正に制御し溶接開始部における溶接品
質を所望の品質に保持することに特徴を有するものであ
る。[0010] The third aspect of the present invention is the first or second aspect.
The deviation ΔGs from the standard gap is determined from the Gs detected by the method described above, the appropriate welding conditions are set in advance for each ΔGs, and then the welding conditions are appropriately controlled based on the determined ΔGs and the appropriate welding conditions. It is characterized in that the welding quality at the start portion is maintained at a desired quality.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の
形態を示す側面図である。図１において、１は、立板、
２は、溶接ワイヤ、３は電極、４は、通電チップ、５
は、下板である。本実施の形態は、隅肉継手により説明
するが、本発明方法は、突合せ継手など隅肉以外の溶接
継手にも適用可能である。なお、溶接法は、定電圧特性
の溶接電源を用いた消耗電極式ガスシールドアーク溶接
として説明するが、本発明の原理は、ＳＡＷ（サブマー
ジアーク）やＴＩＧ溶接にも応用可能である。 （１）本発明においては、溶接開始時のトーチ狙い位置
が適切なことが前提となる。従って、ワイヤタッチセン
サなどの方法により溶接継手の位置を検出し、溶接開始
時の溶接トーチの狙いを所定位置に合わせる。具体的に
は、図１に示すように、下記のからを所定の値に設
定することが前提となる。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a standing plate,
2 is a welding wire, 3 is an electrode, 4 is a conducting tip, 5
Is a lower plate. Although the present embodiment will be described using a fillet joint, the method of the present invention can be applied to a weld joint other than a fillet such as a butt joint. Although the welding method will be described as a consumable electrode type gas shielded arc welding using a welding power source having a constant voltage characteristic, the principle of the present invention can be applied to SAW (submerged arc) and TIG welding. (1) In the present invention, it is assumed that the torch target position at the start of welding is appropriate. Therefore, the position of the weld joint is detected by a method such as a wire touch sensor, and the aim of the welding torch at the start of welding is adjusted to a predetermined position. Specifically, as shown in FIG. 1, it is assumed that the following values are set to predetermined values.
【００１２】 トーチの狙い位置：ΔＸ（ｍｍ）。即
ち、隅肉継手のルート部をΔＸ＝０とし、下板側の方向
を正とする。 トーチ高さ（チップ−母材間距離）：Ｅｘ（ｍｍ） トーチ角度：α（ｄｅｇ） （２）あらかじめ設定された溶接条件で溶接を開始す
る。この溶接条件とは、具体的には、ワイヤ送給速度お
よび溶接電源の出力端子電圧である。The target position of the torch: ΔX (mm). That is, the root portion of the fillet joint is set to ΔX = 0, and the direction of the lower plate side is set to positive. Torch height (distance between tip and base material): Ex (mm) Torch angle: α (deg) (2) Welding is started under preset welding conditions. Specifically, the welding conditions are a wire feeding speed and an output terminal voltage of a welding power source.
【００１３】 ワイヤ送給速度：Ｖｆ（ｍ／ｍｉｎ） 溶接電源の出力端子電圧：Ｅｔ（Ｖ） （３）溶接開始後、所定時間（即ち、０．５〜２秒程度
の短時間）経過後の溶接電流を検出する。この検出溶接
電流をＩｓ（Ａ）とし、溶接開始位置でのギャップをＧ
ｓ（ｍｍ）とすると、両者には、図２に示すような関係
が成立する。図２は、ＩｓとＧｓとの関係を示すグラフ
である。ここで、標準ギャップにおける溶接電流をＩｏ
とし、ΔＩｓ＝Ｉｏ−Ｉｓ（Ａ）とすると、ＧｓとΔＩ
ｓとの関係は、図３に示すようになる。図３は、ΔＩｓ
とＧｓとの関係を示すグラフである。上記関係は、予め
実験により求めておく。Wire feeding speed: Vf (m / min) Output terminal voltage of welding power supply: Et (V) (3) After a predetermined time (ie, a short time of about 0.5 to 2 seconds) after the start of welding Of welding current. This detected welding current is represented by Is (A), and the gap at the welding start position is represented by G
If s (mm), a relationship as shown in FIG. 2 is established between the two. FIG. 2 is a graph showing the relationship between Is and Gs. Here, the welding current in the standard gap is represented by Io.
Assuming that ΔIs = Io−Is (A), Gs and ΔI
The relationship with s is as shown in FIG. FIG.
6 is a graph showing the relationship between and Gs. The above relationship is obtained in advance by an experiment.
【００１４】また、これ以外の方法として、溶接開始か
ら所定時間ｔ1 、ｔ2 時刻間の溶接電流減少率ｄＩ／ｄ
ｔをΔＩｓに置き換えても、同様の関係が成立する。即
ち、 ｄＩ／ｄｔ＝ΔＩｓ／（ｔ2 −ｔ1 ）＝（Ｉ1 −Ｉ2 )
／（ｔ2 −ｔ1 ）（図７参照）。 （４）従って、（３）で検出されたＩｓ（ΔＩｓ）か
ら、溶接開始位置におけるギャップＧｓを検出し、Ｇｓ
に応じて溶接速度等の溶接条件を適正に制御することに
より良好な溶接ビードが得られる。As another method, the welding current decreasing rate dI / d between the time points t 1 and t 2 from the start of welding is used.
Even if t is replaced with ΔIs, a similar relationship holds. That is, dI / dt = ΔIs / (t 2 −t 1 ) = (I 1 −I 2 )
/ (T 2 −t 1 ) (see FIG. 7). (4) Therefore, the gap Gs at the welding start position is detected from Is (ΔIs) detected in (3),
By properly controlling the welding conditions such as the welding speed according to the conditions, a good weld bead can be obtained.
【００１５】なお、溶接開始位置のギャップＧｓに応じ
た適正溶接条件は、予め溶接制御装置に設定しておく。
実用的には、上記データを持たずにギャップの増加量Δ
Ｇｓに対する溶接速度の減少量ΔＶｚ（％）の関係を設
定するなど簡単な方法もある）。The appropriate welding conditions according to the gap Gs at the welding start position are set in advance in the welding control device.
Practically, the gap increase Δ
There is also a simple method such as setting the relationship between the welding speed decrease amount ΔVz (%) and Gs).
【００１６】次に、上記関係を説明する。図４および図
５は、溶接開始後所定時間経過した時の溶接状況を模式
的に示す側面図である。図４は適正ギャップ（この場
合、ギャップゼロを補正した）、図５は過大ギャップの
場合である。図４および図５において、溶接ビードの黒
塗りの部分は溶着した溶接ワイヤ７を示す。６は、溶接
アークである。Next, the above relationship will be described. 4 and 5 are side views schematically showing a welding situation when a predetermined time has elapsed after the start of welding. FIG. 4 shows an appropriate gap (in this case, zero gap is corrected), and FIG. 5 shows an excessive gap. 4 and 5, the black portion of the weld bead indicates the welded welding wire 7. 6 is a welding arc.
【００１７】トーチ高さは、前記（１）の前提で述べた
ようにＥｘで一定である。前記（２）の前提で述べたよ
うにワイヤ送給速度は一定であるので、図４および図５
中に黒塗りで示す溶着した溶接ワイヤ７の断面積はほぼ
同一である。従って、図５に示すようにギャップが過大
の場合は溶着溶接ワイヤ７がギャップ内に侵入するため
溶接ビード（溶融池）の表面高さ、即ち、「のど厚」が
減少する。即ち、Ｔｏ＜Ｔｓとなる。The torch height is constant at Ex as described in the premise of the above (1). Since the wire feeding speed is constant as described in the premise of (2), FIGS.
The cross-sectional areas of the welded wires 7 shown in black are almost the same. Therefore, as shown in FIG. 5, when the gap is too large, the welding wire 7 penetrates into the gap, so that the surface height of the weld bead (molten pool), that is, the "throat thickness" decreases. That is, To <Ts.
【００１８】なお、溶接アーク長は、溶接電源の定電圧
特性によりほぼ一定となる。即ち、ｌｏ≒ｌｓ。従っ
て、図５に示すように、ワイヤ突出長が増加する。即
ち、Ｌｏ＜Ｌｓとなる。The welding arc length is almost constant due to the constant voltage characteristics of the welding power source. That is, lo ≒ ls. Therefore, as shown in FIG. 5, the wire projection length increases. That is, Lo <Ls.
【００１９】ワイヤ送給速度一定でワイヤ突出長が増加
すると、消耗電極式アーク溶接法の特性により、溶接電
流は低下する。即ち、Ｉｏ＞Ｉｓとなる。また、図４お
よび図５より明らかなように、 （Ｔｏ−Ｔｓ）≒（Ｌｓ−Ｌｏ） ΔＴｓ≒ΔＬｓである。When the wire projection length increases at a constant wire feeding speed, the welding current decreases due to the characteristics of the consumable electrode type arc welding method. That is, Io> Is. Further, as is clear from FIGS. 4 and 5, (To−Ts) ≒ (Ls−Lo) ΔTs ≒ ΔLs.
【００２０】ギャップの増加量（標準ギャップとの偏
差）ΔＧｓに対してのど厚の減少量ΔＴｓは単調増加
し、ΔＴｓに対してΔＬｓ、ΔＩｓも単調増加であるの
で、ＧｓとΔＩｓとは、図３に示すような単調増加の関
係が成立する。Since the amount of decrease in throat ΔTs monotonically increases with respect to the amount of increase in gap (deviation from the standard gap) ΔGs, and ΔLs and ΔIs also increase monotonically with ΔTs, Gs and ΔIs are plotted as A monotonically increasing relationship as shown in FIG.
【００２１】[0021]
【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。図６
は、この発明の実施例を示すフローチャートである。Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG.
5 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
【００２２】まず、溶接開始時の溶接トーチの狙い位置
を所定の位置に設定する。この設定は、溶接ワイヤを所
定の突出長さに自動的に切断する装置およびワイヤタッ
チセンシング方法等によって行う。First, the target position of the welding torch at the start of welding is set to a predetermined position. This setting is performed by a device that automatically cuts the welding wire to a predetermined protrusion length, a wire touch sensing method, or the like.
【００２３】初期溶接条件、即ち、所定のワイヤ送給速
度および所定の溶接電源出力端子電圧を設定する。溶接
開始後、所定時間経過後の溶接電流Ｉｓを検出する。Initial welding conditions, that is, a predetermined wire feed speed and a predetermined welding power source output terminal voltage are set. After the start of welding, a welding current Is after a predetermined time has elapsed is detected.
【００２４】予め設定した標準ギャップにおける溶接電
流Ｉｏとの差、ΔＩｓ（Ｉｏ−Ｉｓ）を求める。ΔＩｓ
に応じて、溶接開始位置のギャップＧｓを求める。The difference from the welding current Io at the preset standard gap, ΔIs (Io−Is), is determined. ΔIs
, The gap Gs at the welding start position is determined.
【００２５】ΔＧｓに応じて、溶接条件を適正に制御す
る。The welding conditions are appropriately controlled according to ΔGs.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、正確にギャップが検出されてギャップ過大および過
小が解消され良好な溶接ビードが得られ、溶接開始部の
溶接条件を適正に制御することができ、かくして、工業
上有用な効果がもたらされる。As described above, according to the present invention, the gap is accurately detected, the excess and the undersize of the gap are eliminated, a good weld bead is obtained, and the welding conditions at the welding start portion are properly controlled. Thus, an industrially useful effect is brought about.
【図１】この発明の実施の形態を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention.
【図２】ＩｓとＧｓとの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between Is and Gs.
【図３】ΔＩｓとＧｓとの関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between ΔIs and Gs.
【図４】溶接開始後所定時間経過した時の溶接状況（適
正ギャップの場合）を模式的に示す側面図である。FIG. 4 is a side view schematically showing a welding state (in the case of an appropriate gap) when a predetermined time has elapsed after the start of welding.
【図５】溶接開始後所定時間経過した時の溶接状況（過
大ギャップの場合）を模式的に示す側面図である。FIG. 5 is a side view schematically showing a welding situation (in the case of an excessive gap) when a predetermined time has elapsed after the start of welding.
【図６】この発明の実施例を示すフローチャートであ
る。FIG. 6 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
【図７】ｔ1 、ｔ2 時刻間の溶接電流をΔＩｓに置き換
えたグラフである。FIG. 7 is a graph in which the welding current between times t 1 and t 2 is replaced with ΔIs.
１ 立板 ２ 溶接ワイヤ ３ 電極 ４ 通電チップ ５ 下板 ６ 溶接アーク ７ 溶着した溶接ワイヤ Reference Signs List 1 standing plate 2 welding wire 3 electrode 4 conducting tip 5 lower plate 6 welding arc 7 welded welding wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−210357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−80971（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−192562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/095 B23K 9/127 B23K 9/173 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-210357 (JP, A) JP-A-62-264862 (JP, A) JP-A-63-80971 (JP, A) JP-A-63-1981 192562 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 9/095 B23K 9/127 B23K 9/173
Claims (3)
おいて、溶接開始時の溶接トーチの狙い位置を所定の位
置に設定し、次いで、予め設定された初期溶接条件であ
る所定のワイヤ送給速度および所定の溶接電源出力端子
電圧で溶接を開始し、次いで、前記溶接を開始してから
所定時間経過後の溶接電流Ｉｓを検出し、次いで、前記
溶接電流Ｉｓと予め設定した標準ギャップにおける溶接
電流Ｉｏとの差ΔＩｓ＝Ｉｏ−Ｉｓから、溶接開始部の
ギャップＧｓを推定することを特徴とするアーク溶接に
よる溶接方法。In a welding method using consumable electrode arc welding, a target position of a welding torch at the start of welding is set to a predetermined position, and then a predetermined wire feed speed and a predetermined initial welding condition are set. Welding is started at a predetermined welding power source output terminal voltage, and then a welding current Is is detected after a lapse of a predetermined time from the start of the welding, and then the welding current Is and a welding current Io at a preset standard gap are detected. And estimating a gap Gs at a welding start portion from a difference ΔIs = Io−Is from the welding method.
おいて、溶接開始時の溶接トーチの狙い位置を所定の位
置に設定し、次いで、予め設定された初期溶接条件であ
る所定のワイヤ送給速度および所定の溶接電源出力端子
電圧で溶接を開始し、次いで、前記溶接を開始してから
所定時間Ｔ1 およびＴ2 時限経過後の溶接電流Ｉ1 およ
びＩ2 を検出して、溶接電流減少率ｄＩ／ｄｔ＝（Ｉ1
−Ｉ2）／（ｔ2 −ｔ1 ）を算出し、次いで、前記溶接
電流減少率ｄＩ／ｄｔから、溶接開始部のギャップＧｓ
を推定することを特徴とするアーク溶接による溶接方
法。2. In a welding method using consumable electrode arc welding, a target position of a welding torch at the start of welding is set to a predetermined position, and then a predetermined wire feed speed and a predetermined initial welding condition are set. Welding is started at a predetermined welding power supply output terminal voltage, and then welding currents I 1 and I 2 after a lapse of a predetermined time T 1 and T 2 from the start of the welding are detected, and the welding current reduction rate dI / Dt = (I 1
−I 2 ) / (t 2 −t 1 ), and then, from the welding current decrease rate dI / dt, the gap Gs at the welding start portion.
A welding method by arc welding, wherein
したＧｓから標準ギャップとの偏差ΔＧｓを求め、予め
適正溶接条件をΔＧｓ毎に設定しておき、次いで、求め
たΔＧｓと前記適正溶接条件とにより溶接条件を適正に
制御し溶接開始部における溶接品質を所望の品質に保持
することを特徴とするアーク溶接による溶接方法。3. A deviation ΔGs from a standard gap from Gs detected by the method according to claim 1 or 2, a proper welding condition is set in advance for each ΔGs, and then the obtained ΔGs and the appropriate welding condition are set. A welding method by arc welding characterized in that welding conditions are appropriately controlled by the above and a welding quality at a welding start portion is maintained at a desired quality.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08166197A JP3235506B2 (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Welding method by arc welding |
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|---|---|---|---|
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| JPH10272567A JPH10272567A (en) | 1998-10-13 |
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