JP3466166B2 - Rotary arc welding equipment and welding speed setting equipment - Google Patents

Rotary arc welding equipment and welding speed setting equipment

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JP3466166B2
JP3466166B2 JP2001118153A JP2001118153A JP3466166B2 JP 3466166 B2 JP3466166 B2 JP 3466166B2 JP 2001118153 A JP2001118153 A JP 2001118153A JP 2001118153 A JP2001118153 A JP 2001118153A JP 3466166 B2 JP3466166 B2 JP 3466166B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転アーク溶接の
制御装置に関し、特にすみ肉溶接において一定のビード
脚長を得るようにした回転アーク溶接装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary arc welding control device, and more particularly to a rotary arc welding device adapted to obtain a constant bead leg length in fillet welding.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速回転アーク溶接は、溶接電圧を印加
したトーチを20〜100Hzで高速回転させながら溶
接線に沿って溶接するもので、トーチ周辺に特別な付加
装置を必要とせず、容易にリアルタイム制御ができ、平
滑な溶接ビードを得ることができる。高速回転アーク溶
接においても、ロボットや自動機を用いて溶接施工を省
人化する要望がある。すみ肉溶接の施工を機械化したと
きに管理しなければならない主な外乱要素に、溶接線ず
れとビード脚長不足がある。このうち、溶接線ずれは、
回転中のアーク電圧を測定して、溶接方向を挟んだ電圧
分布が左右で均衡するように溶接トーチの位置制御をす
ることにより解消させることができる。
2. Description of the Related Art High-speed rotary arc welding is a method of welding a torch to which a welding voltage is applied at a high speed of 20 to 100 Hz along a welding line, and does not require a special additional device around the torch and can be easily performed. Real-time control is possible and a smooth weld bead can be obtained. Even in high-speed rotary arc welding, there is a demand for labor saving by using robots and automatic machines. The main disturbance elements that must be controlled when mechanization of fillet welding is mechanics are welding line deviation and insufficient bead leg length. Of these, the weld line deviation is
This can be eliminated by measuring the arc voltage during rotation and controlling the position of the welding torch so that the voltage distribution across the welding direction is balanced on the left and right.

【0003】ところで、すみ肉溶接では下板部材とこれ
に継ぎ合わせる立板部材の間にギャップが生じることが
ある。ギャップがあるとギャップ内に溶融金属が流入す
るため、ギャップが無い場合と比べて溶接ビードが小さ
くなり、脚長が小さくなる。ビード脚長不足はこのギャ
ップが場所によって過大になることに起因する。従来、
自動溶接装置によるすみ肉溶接は、最初に設定された溶
接条件に従って、溶接線上にギャップがあっても同じよ
うに溶接施工されていた。高速回転アーク溶接を行うと
きには、ビード平滑化効果があるため、ギャップ量が2
mm以下であれば問題にするほどのビード脚長不足は起
こらない。しかし、ギャップがこれ以上に大きくなる
と、溶融金属がギャップ内に流入するためビードを形成
する溶融金属が不足してビード脚長不足が生じることに
なる。
By the way, in fillet welding, a gap may occur between the lower plate member and the standing plate member joined to the lower plate member. Since the molten metal flows into the gap when there is a gap, the weld bead becomes smaller and the leg length becomes shorter than when there is no gap. The lack of bead leg length is due to this gap becoming too large depending on the location. Conventionally,
The fillet welding by the automatic welding device was similarly welded according to the welding conditions initially set, even if there was a gap on the welding line. When performing high-speed rotating arc welding, the gap amount is 2 because of the bead smoothing effect.
If the length is equal to or less than mm, the bead leg length is not short enough to cause a problem. However, if the gap becomes larger than this, the molten metal flows into the gap, so that the molten metal forming the bead becomes insufficient and the bead leg length becomes insufficient.

【0004】特開平10−263821には、高速回転
するアークを用いてすみ肉溶接するときに、安定した溶
接品質を得るようにした溶接条件適応制御方法が開示さ
れている。この開示方法では、アークの1回転分の溶接
電圧あるいは溶接電流の波形を利用し、アーク回転位置
の後方部の位相区間における電圧あるいは電流の積分値
とその残り部分における積分値との差すなわち電圧波形
差をギャップを推定するパラメータとして利用する。
Japanese Patent Laid-Open No. 10-263821 discloses a welding condition adaptive control method for obtaining stable welding quality when performing fillet welding using an arc rotating at a high speed. In the disclosed method, the waveform of the welding voltage or welding current for one revolution of the arc is used, and the difference between the integrated value of the voltage or current in the phase section at the rear part of the arc rotation position and the integral value of the remaining portion, that is, the voltage. The waveform difference is used as a parameter for estimating the gap.

【0005】開示方法では、予め実験を行って、ルート
ギャップの大きさ毎に適正と考えられる溶接条件のデー
タベースと、与えられた溶接条件におけるルートギャッ
プの大きさとパラメータ値の関係とを求めておき、記憶
装置に記録しておく。そして、溶接施工中にギャップ推
定パラメータを求め、同じ溶接条件下におけるパラメー
タ値とルートギャップの対応表から現在のギャップ量を
推定して、ギャップ量が許容値を超えないかぎり同じ溶
接条件で溶接し、ギャップ量が許容値を超えているとき
には予め求めてある別の適正溶接条件をデータベースか
ら選んで設定し直して溶接を行うようにするというもの
である。
In the disclosed method, an experiment is conducted in advance to obtain a database of welding conditions considered to be appropriate for each size of the root gap, and the relationship between the size of the root gap and the parameter value under the given welding conditions. , Record in a storage device. Then, calculate the gap estimation parameter during welding, estimate the current gap amount from the correspondence table of the parameter value and the root gap under the same welding conditions, and weld under the same welding conditions unless the gap amount exceeds the allowable value. When the gap amount exceeds the permissible value, another proper welding condition which is obtained in advance is selected from the database and set again so that welding is performed.

【0006】したがって、ギャップ量毎の適正溶接条件
と、溶接条件毎のギャップ量とパラメータ値の関係とを
予め求めてデータベース化しておく必要があり、種々の
条件に適合することができるようになるまで、膨大な試
験が必要となる。さらに、溶接ビード脚長を変更したい
ときには、新たな溶接ビード脚長に対応するデータベー
スを準備する必要があり、適用範囲を変更することが容
易でない。
Therefore, it is necessary to obtain the appropriate welding condition for each gap amount and the relationship between the gap amount and the parameter value for each welding condition in advance and make them into a database, so that various conditions can be met. Up to a huge amount of testing is required. Furthermore, when it is desired to change the weld bead leg length, it is necessary to prepare a database corresponding to the new weld bead leg length, and it is not easy to change the applicable range.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、高速回転アーク溶接により水平す
み肉溶接をする場合に、過大ギャップ等があってもビー
ド脚長不足を防止する溶接制御方法を用いた回転アーク
溶接装置を提供することであり、特に、比較的少ない調
整パラメータでフィードバック制御可能な回転アーク溶
接装置を提供することである。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to perform welding control for preventing shortage of the bead leg length even when there is an excessive gap or the like when performing horizontal fillet welding by high-speed rotary arc welding. A rotary arc welding apparatus using the method, and in particular, a rotary arc welding apparatus capable of feedback control with relatively few adjustment parameters.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る回転アーク溶接装置は、アーク電圧測
定装置と演算装置と制御装置と溶接速度調整装置を備
え、アーク電圧測定装置が求めたアーク回転中のアーク
電圧値を演算装置に入力して、演算装置がアーク回転の
異なる2個の位相領域におけるアーク電圧のそれぞれの
平均値の差として与えられるビード指数を求め、設定さ
れたフィードバックゲイン下でビード指数の目標値との
偏差が小さくなるように溶接速度を調整することによ
り、溶接ビード脚長を一定に制御することを特徴とす
る。
In order to solve the above problems, a rotary arc welding device according to the present invention comprises an arc voltage measuring device, a computing device, a control device, and a welding speed adjusting device, and is required by the arc voltage measuring device. The arc voltage value during arc rotation is input to the arithmetic unit, the arithmetic unit obtains a bead index given as a difference between respective average values of arc voltages in two phase regions having different arc revolutions, and the set feedback is set. The welding bead leg length is controlled to be constant by adjusting the welding speed so that the deviation from the target value of the bead index becomes small under the gain.

【0009】溶接電圧設定値、溶接電流設定値、トーチ
とワークの距離など他の溶接条件を変化させなくても、
溶接速度を遅くすればギャップの有無にかかわらず溶接
ビードは大きくなり、溶接速度を速くすれば溶接ビード
は小さくなる。また、アーク長は溶接ビードの表面まで
の距離により決まり、アーク長の変化はアークに発生す
るアーク電圧の変化として検出することができるので、
回転アーク溶接ではビード形状の変化すなわちビード脚
長の変化をアーク回転中のアーク電圧波形パターンの変
化として観察することができる。
Even if other welding conditions such as welding voltage setting value, welding current setting value, distance between torch and work are not changed,
If the welding speed is slowed, the weld bead becomes large regardless of the presence or absence of a gap, and if the welding speed is fast, the weld bead becomes small. Further, the arc length is determined by the distance to the surface of the welding bead, and the change in arc length can be detected as the change in arc voltage generated in the arc.
In rotary arc welding, a change in bead shape, that is, a change in bead leg length can be observed as a change in arc voltage waveform pattern during arc rotation.

【0010】本発明の発明者は、鋭意研究の結果、アー
ク回転中のアーク電圧波形を用いてビード形状を的確に
反映するビード指標を得る方法を見出した。発明者は、
下板に立板をすみ肉溶接するときに、下板と立板の間に
生じるギャップ(ルートギャップともいう)が大きくな
るにつれて回転中のアーク電圧波形が変化すること、お
よび、その変化の傾向がアーク回転位相領域により異な
ることを見出した。変化の傾向は、位相位置によって安
定性が異なる。
As a result of earnest research, the inventor of the present invention has found a method of obtaining a bead index that accurately reflects a bead shape by using an arc voltage waveform during arc rotation. The inventor
When the vertical plate is fillet-welded to the lower plate, the arc voltage waveform during rotation changes as the gap (also called the root gap) between the lower plate and the vertical plate increases, and the tendency of the change is the arc. It was found that it depends on the rotational phase region. The tendency of change has different stability depending on the phase position.

【0011】すなわち、アークの位置が溶接進行方向前
方にあって下板に対応する領域についてアーク電圧を積
分した値はギャップが広がるにつれて低下し、この傾向
はかなり再現性が強い。また、アークが溶接進行方向の
後方にあって真後ろを挟んだ適当な領域についてアーク
電圧を積分した値は、ギャップが開くにつれて大きくな
り、この傾向も再現性が強い。他の位相領域ではアーク
電圧積分値が顕著な傾向を示さなかったり、あるいは再
現性がよくないことが分かった。
That is, the value obtained by integrating the arc voltage in a region corresponding to the lower plate where the position of the arc is in the forward direction of the welding is reduced as the gap is widened, and this tendency is considerably reproducible. Further, the value obtained by integrating the arc voltage in an appropriate region where the arc is located behind and in the rear of the welding proceeding direction is larger as the gap is opened, and this tendency is also highly reproducible. It was found that the arc voltage integrated value did not show a remarkable tendency or the reproducibility was poor in other phase regions.

【0012】本願発明者は、このような知見に基づい
て、回転アークにおけるアーク電圧値の所定の位相領域
に亘る積分値と、それと異なる所定の領域に亘る積分値
の差をビード指標値として利用する。特に、アークが溶
接進行方向前方にあって溶接部材の下板部分に当たって
いる位相領域におけるアーク電圧積分値と、アークが溶
接進行方向の真後ろ当たる位置を挟んだ所定の角度の間
にある位相領域におけるアーク電圧積分値の差を用いる
と、ギャップすなわちビードの傾向とよく一致しかつ相
互の関連性が安定なビード指標値(ビード指数という)
となる。
Based on such knowledge, the inventor of the present application uses a difference between an integrated value of an arc voltage value in a rotating arc over a predetermined phase region and an integrated value over a predetermined region different from that as a bead index value. To do. In particular, in the phase region between the arc voltage integrated value in the phase region where the arc is in front of the welding advancing direction and is in contact with the lower plate portion of the welding member, and the predetermined angle between the positions where the arc is directly behind in the welding advancing direction. A bead index value (called a bead index) that closely matches the tendency of the gap, that is, the bead, and has stable interrelationship by using the difference in the integrated value of the arc voltage.
Becomes

【0013】ギャップがある部分をすみ肉溶接すると、
溶融金属がギャップの中に流れ込んでビードが小さくな
るので、アーク長が長くなる。しかし、回転トーチの回
転前方側では溶融池が浅いため溶融金属の表面がそれほ
ど低下しないのに対して、後方側では厚みの増した溶融
金属がアーク圧力により吹き付けられてギャップ内に押
し込まれるため、溶融金属表面の低下量が大きくなるの
で、回転後方側におけるアーク長の変化が大きい。アー
ク電圧の変動はアーク長の変動とほぼ比例する。このよ
うに、ギャップによりビードの大きさが変化すると、ア
ーク回転前方側と後方側におけるアーク電圧の差が変化
する。ビード指数がビードと関連性を有するのは、上記
のようなメカニズムによると考えられる。
If fillet welding is applied to a portion having a gap,
The arc length increases as the molten metal flows into the gap and the beads become smaller. However, the surface of the molten metal does not deteriorate so much on the front side of the rotation of the rotary torch because the molten pool is shallow, whereas on the rear side, the thickened molten metal is blown by the arc pressure and pushed into the gap, Since the amount of decrease on the surface of the molten metal is large, the change in arc length on the rear side of rotation is large. The fluctuation of the arc voltage is almost proportional to the fluctuation of the arc length. Thus, when the bead size changes due to the gap, the difference in arc voltage between the front side and the rear side of the arc rotation changes. It is considered that the bead index is related to the bead by the above mechanism.

【0014】なお、ギャップが大きくなるにつれてアー
ク回転の前方側のアーク電圧が小さくなる傾向は、特
に、溶接電流が一定になるようにトーチと溶接部の距離
を調整するトーチ軸方向倣い制御を行う装置においてさ
らに顕著であると考えられる。トーチ軸方向倣い制御で
は、ビードが小さいときにはトーチを下板方向に近づけ
て調整する。すると、アーク長が短くなり、アーク電圧
は低くなる。したがって、ギャップが大きくなりビード
が小さくなると、トーチが回転前方側の位相にあるとき
のアーク電圧は小さくなる。
The tendency that the arc voltage on the front side of the arc rotation becomes smaller as the gap becomes larger is particularly due to the torch axial copying control for adjusting the distance between the torch and the welded portion so that the welding current becomes constant. It is believed to be even more prominent in the device. In the torch axial direction scanning control, when the bead is small, the torch is adjusted closer to the lower plate. Then, the arc length becomes shorter and the arc voltage becomes lower. Therefore, when the gap becomes large and the bead becomes small, the arc voltage when the torch is in the front phase of rotation becomes small.

【0015】一方、溶接進行方向の後ろ側におけるトー
チと溶融池の間の距離変化はトーチの移動距離より大き
くなるので、アーク電圧上昇の傾向はビードが小さくな
るほど顕著になる。したがって、立板と下板の間のギャ
ップが大きくなってビードが小さくなるにつれて、アー
クが溶接進行方向前方にある位相領域とアークが進行方
向後方にある位相領域におけるアーク電圧差は大きくな
り、ビードの大きさを反映することになる。
On the other hand, the change in the distance between the torch and the molten pool on the rear side in the welding proceeding direction becomes larger than the moving distance of the torch, so that the tendency of the arc voltage increase becomes more remarkable as the bead becomes smaller. Therefore, as the gap between the upright plate and the lower plate becomes larger and the bead becomes smaller, the arc voltage difference between the phase region where the arc is in the front of the welding advancing direction and the phase region where the arc is in the rear of the advancing direction becomes larger, and the bead size increases. Will reflect that.

【0016】ギャップのない状態で溶接速度を高速から
低速にまた低速から高速に変化させながらすみ肉溶接を
行って、溶接速度毎にビード指数とすみ肉溶接の実際の
ど厚あるいはビード脚長の関係を検査したところ、実際
のど厚とビード指数の相関係数が実際のど厚8mm程度
まで−0.8程度、ビード脚長とビード指数の相関係数
は脚長7mm程度まで−0.6程度と極めて高い相関性
があることが実証された。
Fillet welding is performed while changing the welding speed from high speed to low speed and from low speed to high speed with no gap, and the relationship between the bead index and the actual throat thickness or bead leg length of fillet welding is calculated for each welding speed. Upon inspection, the correlation coefficient between the actual throat thickness and the bead index is about -0.8 up to the actual throat thickness of about 8 mm, and the correlation coefficient between the bead leg length and the bead index is about -0.6 up to about 7 mm. It was proved that there is a property.

【0017】また、ギャップ量が徐々に変化するように
組んだ部材をすみ肉溶接する実験によっても、ビード指
数はギャップが2mmを超える辺りまでは変化をせず、
それより大きくなる領域ではギャップの拡大に伴ってビ
ード指数が大きくなることが確認できた。なお、高速回
転アーク溶接においては、2mm程度のギャップはビー
ド脚長に影響を与えないことも勘案すると、ビード指数
はビード脚長と極めてよく対応している。
Also, according to an experiment of fillet welding a member assembled so that the gap amount gradually changes, the bead index does not change until the gap exceeds 2 mm,
It was confirmed that the bead index increased with the expansion of the gap in the larger region. Note that in high-speed rotary arc welding, the bead index corresponds very well to the bead leg length, considering that a gap of about 2 mm does not affect the bead leg length.

【0018】同様に、実際のど厚に対するビード指数の
関係を調べると、ビード指数が実際のど厚2.5mm程
度から大きくなるにつれて単調に減少することが分かっ
ている。このようにビード指数はビード脚長が大きいほ
ど、また実際のど厚が大きいほど小さくなることから、
ビード指数がビードの大きさと対応することが分かる。
Similarly, by examining the relationship between the bead index and the actual throat thickness, it has been found that the bead index monotonically decreases as the actual throat thickness increases from about 2.5 mm. In this way, the bead index decreases as the bead leg length increases and the actual throat thickness increases.
It can be seen that the bead index corresponds to the bead size.

【0019】このビード指数によれば、特開平10−2
63821に開示された手法のように対応表を用いてパ
ラメータ値からギャップ値を推定する必要がなく、代替
変数として直接フィードバック制御に利用することがで
きる。さらに、溶接速度を加減してビード指数を一定値
に保持することにより、ある程度のギャップ量があって
も溶接ビードを一定の形状に保つことができる。なお、
ビード脚長を加減する目的で溶接ワイヤの供給量を調整
する方法も考えられる。しかし、ワイヤ供給量を制御す
る方法は、施工能率が低下しない利点があるが、ワイヤ
供給量に対応して溶接電源の溶接電圧指令値や溶接電流
指令値を調整しなければならないので、制御が複雑にな
る欠点がある。また、溶接電源が供給する溶接電圧が変
化することに伴いビード指数の特性が変化する問題も生
ずる。
According to this bead index, Japanese Patent Laid-Open No. 10-2
Unlike the method disclosed in 63821, it is not necessary to estimate the gap value from the parameter value using the correspondence table, and it can be directly used as a substitute variable for feedback control. Furthermore, by adjusting the welding speed and maintaining the bead index at a constant value, the welding bead can be maintained in a constant shape even if there is a certain amount of gap. In addition,
A method of adjusting the supply amount of the welding wire for the purpose of adjusting the bead leg length may be considered. However, the method of controlling the wire supply amount has an advantage that the construction efficiency does not decrease, but since the welding voltage command value and the welding current command value of the welding power source must be adjusted according to the wire supply amount, the control is It has the drawback of being complicated. In addition, there is a problem that the characteristic of the bead index changes as the welding voltage supplied by the welding power source changes.

【0020】なお、本発明の回転アーク溶接装置では、
溶接速度の設定をある時間間隔毎に行うようにしてもよ
い。ビード指数は、アーク回転中の所定の位相領域につ
いての積分値を用いて求めるため、少なくともトーチが
1回転するまで演算結果が出ない。また、溶接制御をロ
ボットなどの自動機械で行うときにはシーケンサなどに
より制御されるので、その制御周期より短い間隔で設定
変更指令を出しても意味がない。
In the rotary arc welding device of the present invention,
The welding speed may be set at certain time intervals. Since the bead index is obtained by using the integral value for a predetermined phase region during arc rotation, the calculation result does not appear until at least one rotation of the torch. Further, when welding control is performed by an automatic machine such as a robot, it is controlled by a sequencer or the like, so there is no point in issuing a setting change command at intervals shorter than the control cycle.

【0021】すみ肉溶接においてはギャップ量が急激に
変化することはまれで、ビード形状の変化も急激には起
こらない。したがって、代替指標を用いてビード脚長の
制御を行う場合、間欠的に取得する測定値に基づいた間
欠制御によっても制御性を大きく損ねることはない。し
たがって、溶接品質に影響を与えないような適当な間隔
で指令値を算出して溶接制御装置に指示を出すようにす
ればよい。
In fillet welding, the gap amount rarely changes abruptly, and the bead shape does not change abruptly. Therefore, when the bead leg length is controlled using the alternative index, the controllability is not significantly impaired even by the intermittent control based on the measurement values obtained intermittently. Therefore, the command value may be calculated at an appropriate interval so as not to affect the welding quality, and the welding control device may be instructed.

【0022】そこで、本発明の回転アーク溶接装置で
は、トーチの1回転に必要とされる時間以上の適当な時
間間隔で溶接速度設定を行うようにすることができるよ
うに構成してもよい。なお、間欠制御を用いるときは、
制御装置の演算負荷が小さくなり高度な機能を備える必
要が無く経済的な溶接システムを構築することが可能に
なる。
Therefore, the rotary arc welding apparatus of the present invention may be constructed so that the welding speed can be set at an appropriate time interval longer than the time required for one rotation of the torch. When using intermittent control,
The calculation load of the control device is reduced, and it is not necessary to have sophisticated functions, and an economical welding system can be constructed.

【0023】また、本発明の回転アーク溶接装置では、
たとえばビード脚長6mmのところを4mmに変えるな
ど、溶接ビード形状を変更する場合には、ビード指数の
目標値を設定し直すだけで目的を達成する。なお、ビー
ド指数が変更されると、溶接条件が変化するので、新し
いビード指数に適合するフィードバックゲインを設定し
直すことが好ましい。
Further, in the rotary arc welding apparatus of the present invention,
When changing the shape of the weld bead, for example, changing the bead leg length of 6 mm to 4 mm, the purpose is achieved only by resetting the target value of the bead index. It should be noted that when the bead index is changed, the welding conditions are changed, so it is preferable to reset the feedback gain that matches the new bead index.

【0024】ビード脚長や実際のど厚に対応するビード
指数とフィードバックゲインの適正値は、簡単な実験に
より予め求めることができる。このような構成では調整
パラメータはビード指数目標値とフィードバックゲイン
の2個だけで済むので調整が簡単である。また、特開平
10−263821に開示された手法のようにギャップ
量が変化する毎に適正溶接条件等を求めておく必要もな
く、容易に適用範囲を拡大することができる。
The appropriate values of the bead index and feedback gain corresponding to the bead leg length and the actual throat thickness can be obtained in advance by a simple experiment. In such a configuration, the adjustment parameter is only two, that is, the bead index target value and the feedback gain, and therefore the adjustment is easy. Further, unlike the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-263821, it is not necessary to obtain the appropriate welding conditions and the like every time the gap amount changes, and the applicable range can be easily expanded.

【0025】また、本発明の回転アーク溶接装置用の溶
接速度設定装置は、演算装置と制御装置を備えて、演算
装置がアーク回転中のアーク電圧値を入力してアーク回
転の異なる位相領域におけるアーク電圧値の平均値の差
として与えられるビード指数を求め、制御装置が記録さ
れたフィードバックゲインを用いてビード指数とその所
定の目標値との偏差が小さくなるように溶接速度の設定
値を算出して出力することを特徴とする。本発明の溶接
速度設定装置は、新しい回転アーク溶接装置に組み込ん
で機能させることができるばかりでなく、既存の回転ア
ーク溶接装置に付属させることによりビード脚長制御が
可能となるので、適用対象が広くなり、経済的価値が大
きい。
Further, the welding speed setting device for a rotary arc welding device of the present invention comprises an arithmetic device and a control device, and the arithmetic device inputs the arc voltage value during arc rotation to obtain the phase voltage in different phase regions. Obtain the bead index given as the difference between the average arc voltage values, and use the feedback gain recorded by the controller to calculate the welding speed setting value so that the deviation between the bead index and its predetermined target value becomes small. And output. The welding speed setting device of the present invention can be incorporated into a new rotary arc welding device to function, and can be applied to an existing rotary arc welding device to control the bead leg length. And has great economic value.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づき本発明に係
る回転アーク溶接装置を図面を用いて詳細に説明する。
図1は本実施例の高速回転アーク溶接装置の構成例を示
す構成図、図2は高速回転アーク溶接を行う回転トーチ
の説明図、図3は本実施例におけるアーク電圧の周期変
化を示す概念図、図4は本実施例で使用する制御方法の
ブロック線図、図5は溶接ビード脚長とアーク長の関係
を説明する図面、図6はギャップ量に対して回転位相領
域のアーク電圧平均値の挙動を示すグラフ、図7はギャ
ップ量に対して異なる2個の回転位相領域のアーク電圧
平均値の差の挙動を示すグラフ、図8はビード指数を算
出する位相領域を示すグラフ、図9はビード指数と溶接
ビードの対応関係を示すグラフ、図10はビード指数と
実際のど厚の対応関係を示すグラフ、図11は溶接速度
設定値の求め方について説明する波形図、図12はビー
ド指数設定値とフィードバックゲインの設定可能範囲を
示す概念図、図13は本実施例の回転アーク溶接装置に
よって行ったすみ肉溶接の試験結果を示すグラフ、図1
4は同じく別の試験結果を示すグラフ、図15は比較の
ために本実施例の制御を行わずに溶接を行った試験結果
を示すグラフである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A rotary arc welding apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings based on embodiments.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of a high-speed rotary arc welding apparatus of the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram of a rotary torch for performing high-speed rotary arc welding, and FIG. 3 is a concept showing a periodic change of arc voltage in the present embodiment. FIG. 4, FIG. 4 is a block diagram of the control method used in the present embodiment, FIG. 5 is a drawing for explaining the relationship between the weld bead leg length and the arc length, and FIG. 6 is the arc voltage average value in the rotation phase region with respect to the gap amount. 7 is a graph showing the behavior of the difference between the arc voltage average values of two different rotational phase regions with respect to the gap amount, FIG. 8 is a graph showing the phase region for calculating the bead index, and FIG. Is a graph showing a correspondence relationship between a bead index and a welding bead, FIG. 10 is a graph showing a correspondence relationship between a bead index and an actual throat thickness, FIG. 11 is a waveform diagram explaining how to obtain a welding speed set value, and FIG. 12 is a bead index. Set value and Conceptual diagram showing settable ranges of over-back gain, graph 13 showing the test results of the fillet welding was performed by rotating arc welding apparatus of this embodiment, FIG. 1
4 is a graph showing another test result, and FIG. 15 is a graph showing a test result of welding without control of this embodiment for comparison.

【0027】本実施例の回転アーク溶接装置は、図1に
示すように、回転トーチ1、溶接ロボット2、溶接電源
3、溶接制御装置4、演算装置5からなり、ワーク6の
すみ肉溶接を自動的に行うものである。溶接電源3は、
回転トーチ1に一方の電極端子を接続し、ワーク6に他
方の電極端子を接続して、溶接ワイヤに溶接電流を供給
する。溶接制御装置4は、回転トーチ1と溶接ロボット
2と溶接電源3を総合的に制御して的確な溶接を行わせ
る。
As shown in FIG. 1, the rotary arc welding apparatus of the present embodiment comprises a rotary torch 1, a welding robot 2, a welding power source 3, a welding control device 4, and a computing device 5 for performing fillet welding of a work 6. It is done automatically. The welding power source 3 is
One electrode terminal is connected to the rotary torch 1, the other electrode terminal is connected to the work 6, and a welding current is supplied to the welding wire. The welding control device 4 comprehensively controls the rotary torch 1, the welding robot 2, and the welding power source 3 to perform accurate welding.

【0028】図2は、回転トーチ1の先端部分の働きを
概念的に表したものである。同様な機構は、たとえば特
開平10−249523などにも開示されている。回転
トーチ1の電極11の根元に偏心した歯車12が取り付
けられている。歯車12は回転モータ13により回転駆
動されて最高100Hzで高速回転する。回転モータ1
3の動力は溶接制御装置4から供給することができる。
溶接ワイヤ14は、下板16と立板17がなす角のほぼ
半分の角度で当てられ、溶接線に対して平行な面内を回
転するように設けられている。
FIG. 2 conceptually shows the function of the tip portion of the rotary torch 1. A similar mechanism is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-249523. An eccentric gear 12 is attached to the base of the electrode 11 of the rotary torch 1. The gear 12 is rotationally driven by a rotary motor 13 and rotates at a high speed at a maximum of 100 Hz. Rotary motor 1
The power of 3 can be supplied from the welding control device 4.
The welding wire 14 is applied to the lower plate 16 and the standing plate 17 at an angle that is approximately half the angle formed by the lower plate 16 and the standing plate 17, and is provided so as to rotate in a plane parallel to the welding line.

【0029】溶接ワイヤ14は図外のワイヤ供給装置に
より電極11内に供給され電極11の先端から突出して
溶接部近くで回転し、溶接電源3から供給される溶接電
流により生成するアーク15により溶融して、下板16
と立板17の間に溶融金属を置きながら両者の接合線上
を進行してすみ肉溶接をする。回転トーチ1が溶接線に
沿って移動すると、下板16と立板17の突き合わせ部
に溶接ビード18が形成されて両者が溶接される。
The welding wire 14 is supplied into the electrode 11 by a wire supply device (not shown), protrudes from the tip of the electrode 11 and rotates near the welding portion, and is melted by the arc 15 generated by the welding current supplied from the welding power source 3. Then, the lower plate 16
While the molten metal is placed between the vertical plate 17 and the vertical plate 17, fillet welding is performed by advancing on the joining line between the two. When the rotary torch 1 moves along the welding line, a welding bead 18 is formed at the abutting portion of the lower plate 16 and the upright plate 17, and both are welded.

【0030】電極11を回転させて溶接ワイヤ14の先
端から発するアーク15を回転させると、溶接ワイヤ1
4の先端と溶接ビード18の表面までの距離が周期的に
変化するので、アーク電圧Vは溶接ワイヤ14の回転に
合わせて周期的に変化する。図3はアーク電圧の変化を
ほぼ1周期に亘って表示した線図である。すみ肉溶接が
行われているときのアーク電圧Vは、図3の実線で示す
ように、溶接ワイヤ14が溶接進行方向に対して前後方
向にあるときに上昇し、左右方向にあるときに低下す
る。
When the electrode 11 is rotated to rotate the arc 15 emitted from the tip of the welding wire 14, the welding wire 1
Since the distance between the tip of No. 4 and the surface of the welding bead 18 changes periodically, the arc voltage V changes periodically according to the rotation of the welding wire 14. FIG. 3 is a diagram showing a change in arc voltage over almost one cycle. As shown by the solid line in FIG. 3, the arc voltage V during fillet welding rises when the welding wire 14 is in the front-rear direction with respect to the welding proceeding direction and decreases when it is in the left-right direction. To do.

【0031】溶接ワイヤ14が下板16と立板17の真
ん中に回転中心を置いて回転しているときには、アーク
電圧Vの波形は正弦波に近いほぼ対称な形状を有する。
溶接ワイヤ14の中心位置が下板16と立板17のいず
れかに偏ると、図3の点線で示すように、進行方向左側
に当たる位相の波形と右側に当たる位相の波形が互いに
反対の方向にずれる。この性質を利用して、アーク電圧
Vの正弦波形からの誤差量をゼロにするように溶接ワイ
ヤ14の左右位置制御を行うことにより、溶接線倣い制
御を行うことができる。
When the welding wire 14 is rotating with the center of rotation being located in the center of the lower plate 16 and the upright plate 17, the waveform of the arc voltage V has a substantially symmetrical shape close to a sine wave.
When the center position of the welding wire 14 is biased to either the lower plate 16 or the standing plate 17, the waveform of the phase hitting the left side of the traveling direction and the waveform of the phase hitting the right side are displaced in opposite directions, as shown by the dotted line in FIG. . By utilizing this property, the welding line tracing control can be performed by performing the horizontal position control of the welding wire 14 so that the error amount from the sine waveform of the arc voltage V becomes zero.

【0032】溶接ロボット2は、腕先に溶接トーチ1を
把持し、溶接制御装置4の指示により溶接トーチ1の位
置と姿勢を制御して、溶接トーチ1をワーク6の溶接線
に沿って指示された速度で移動させて溶接をさせる。溶
接電源3は、溶接制御装置4の指示に従って、溶接電圧
や溶接電流を調整して必要な電力を回転トーチ1に供給
する。なお、溶接電流はワイヤ供給装置を介して供給す
るようにしてもよい。溶接トーチ1に印加されるアーク
電圧は、溶接電源3から溶接ワイヤ14に電力が供給さ
れる位置で測定され、時々刻々の測定値がデジタル変換
されて演算装置5に伝送される。なお、アーク電圧のデ
ジタル変換は演算装置5で行ってもよい。
The welding robot 2 holds the welding torch 1 at the tip of the arm, controls the position and posture of the welding torch 1 according to the instruction of the welding control device 4, and instructs the welding torch 1 along the welding line of the work 6. Move at the specified speed to weld. The welding power source 3 adjusts the welding voltage and the welding current according to the instruction of the welding control device 4 and supplies necessary electric power to the rotary torch 1. The welding current may be supplied via the wire supply device. The arc voltage applied to the welding torch 1 is measured at a position where electric power is supplied from the welding power source 3 to the welding wire 14, and the measured value every moment is digitally converted and transmitted to the arithmetic unit 5. The digital conversion of the arc voltage may be performed by the arithmetic unit 5.

【0033】図4は、演算装置5が実行する制御アルゴ
リズムを説明するブロック線図である。演算装置5は、
小型の電子計算機などで構成され、区間平均値演算器2
2、ビード指数演算器24、溶接速度制御器25を備
え、溶接制御装置4からアーク電圧波形を入力し、本発
明固有の演算を行ってビード指数Bを算出し、これに基
づいて適正な溶接速度Sを求めて溶接制御装置4のロボ
ット制御器30に指令する。なお、溶接制御装置4と演
算装置5の機能は適宜に分担することができる。たとえ
ば、演算装置5が、ビード指数Bを入力して溶接速度S
を求める機能のみを搭載し、残りの部分は溶接制御装置
4が実行するようにしてもよい。
FIG. 4 is a block diagram for explaining the control algorithm executed by the arithmetic unit 5. The arithmetic unit 5 is
Comprised of a small electronic calculator, the section average value calculator 2
2. A bead index calculator 24 and a welding speed controller 25 are provided, an arc voltage waveform is input from the welding controller 4, a calculation unique to the present invention is performed to calculate a bead index B, and appropriate welding is performed based on this. The speed S is obtained and the robot controller 30 of the welding control device 4 is instructed. The functions of the welding control device 4 and the arithmetic device 5 can be appropriately shared. For example, the arithmetic unit 5 inputs the bead index B to input the welding speed S
It is also possible to mount only the function for obtaining the above, and to execute the remaining part by the welding control device 4.

【0034】溶接制御装置4は、溶接プロセス20にお
いて回転トーチ1もしくは溶接電源3で測定されたアー
ク電圧値を取得する。なお、溶接電力をワイヤ供給装置
で印加する場合は、アーク電圧を溶接ワイヤ供給装置で
測定してもよい。区間平均値演算器22は、溶接制御装
置4が溶接プロセス20から取得したアーク電圧測定値
Vを入出力インターフェースを介して入力し、下の
(1)式に従い、指定する2つの位相領域について積分
してそれぞれ区間平均値Af、Arを得る。位相領域は
アークの回転における位相範囲をいい、初めの指定領域
が溶接進行方向前方の適当な範囲(tc〜td)であ
り、もうひとつの指定領域が溶接進行方向の後方にある
適当な範囲(ta〜tb)である。 Ar=∫ta tbVdt/(tb−ta) Af=∫tc tdVdt/(td−tc) (1)
The welding control device 4 acquires the arc voltage value measured by the rotary torch 1 or the welding power source 3 in the welding process 20. When the welding power is applied by the wire supply device, the arc voltage may be measured by the welding wire supply device. The section average value calculator 22 inputs the arc voltage measurement value V acquired by the welding control device 4 from the welding process 20 via the input / output interface, and integrates the specified two phase regions according to the following equation (1). Then, the section average values Af and Ar are obtained, respectively. The phase region refers to a phase range in the rotation of the arc. The first designated region is an appropriate range (tc to td) in front of the welding advancing direction, and the other designated region is an appropriate range in the rear of the welding advancing direction ( ta to tb). Ar = ∫ ta tb Vdt / ( tb-ta) Af = ∫ tc td Vdt / (td-tc) (1)

【0035】区間平均値Af、Arは、ロボット駆動タ
イミングに合わせたサンプリング器23で間欠的にビー
ド指数演算器24に取り込まれる。ビード指数演算器2
4は、下の(2)式に従い、区間平均値Aに基づいてビ
ード指数Bを算出する。 B=Ar−Af (2) 溶接速度制御器25は、ビード指数設定器あるいはビー
ド指数基準値発生器26、減算器27、溶接速度演算器
28、サンプリング器29を備えている。
The section average values Af and Ar are intermittently fetched by the bead index calculator 24 by the sampling device 23 which is synchronized with the robot driving timing. Bead index calculator 2
4 calculates the bead index B based on the section average value A according to the following equation (2). B = Ar−Af (2) The welding speed controller 25 includes a bead index setting device or a bead index reference value generator 26, a subtractor 27, a welding speed calculator 28, and a sampling device 29.

【0036】ビード指数基準値発生器26は、ビード脚
長、実際のど厚など、希望するビードの大きさに基づい
て選択され設定されるビード指数Bの基準値Brefを生
成する。なお、ビード指数基準値Brefとビードの形状
の関数関係は少なくとも溶接速度に対しては変化が小さ
いので、予め簡単な実験により確認しておけばよい。し
たがって、従来技術として挙げた先行技術例におけるよ
うに条件毎に異なる関数関係を大量の実験を行って確認
しデータベース化しておく必要がない。減算器27は、
下の(3)式に従い、先に算出されたビード指数Bのビ
ード指数基準値Brefとの誤差Rを算出する。 R=Bref−B (3)
The bead index reference value generator 26 generates a bead index B reference value Bref which is selected and set based on a desired bead size such as bead leg length and actual throat thickness. Note that the functional relationship between the bead index reference value Bref and the bead shape has little change at least with respect to the welding speed, so it may be confirmed in advance by a simple experiment. Therefore, it is not necessary to conduct a large number of experiments to confirm the functional relationships different for each condition and to make a database as in the prior art example given as the prior art. The subtractor 27 is
An error R between the previously calculated bead index B and the bead index reference value Bref is calculated according to the following equation (3). R = Bref-B (3)

【0037】溶接速度演算器28は設定された係数Kp
を保持していて、下の(4)式に基づいて、減算器27
から入力した誤差Rに係数Kpを掛けた値を現状の溶接
速度S(k)に加えて新しい溶接速度S(k+1)を算
出して出力する。 S(k+1)=S(k)+Kp×R (4) ここで、kは演算間隔を1としたときの時刻を表す関数
で、S(k)は時刻kにおける溶接速度設定値である。
こうして求めた溶接速度S(k+1)は、溶接制御装置
4のロボット制御器30に目標値として与えられる。溶
接速度は溶接アークが溶接線に沿って移動する速さであ
り、溶接速度が遅いほど溶接ビードが成長して大きくな
るので、溶接速度を調整すればビード指数を所定の値に
保持することができる。
The welding speed calculator 28 uses the set coefficient Kp.
And holds the subtracter 27 based on the equation (4) below.
A new welding speed S (k + 1) is calculated and output by adding a value obtained by multiplying the error R input from the above by a coefficient Kp to the current welding speed S (k). S (k + 1) = S (k) + Kp × R (4) Here, k is a function representing the time when the calculation interval is 1, and S (k) is the welding speed setting value at the time k.
The welding speed S (k + 1) thus obtained is given to the robot controller 30 of the welding control device 4 as a target value. Welding speed is the speed at which the welding arc moves along the welding line.The slower the welding speed, the larger the weld bead grows and the larger it becomes.Therefore, if the welding speed is adjusted, the bead index can be maintained at a predetermined value. it can.

【0038】なお、アーク電圧は早いものでは100H
zすなわち10msに1周期分の変化をするため、アー
ク電圧測定値の積分はたとえば10ms毎に求められ
る。しかし、ロボット2の制御は、シーケンサなどの論
理回路を用いてたとえば約30ms毎に間欠的に実施さ
れる。したがって、溶接速度演算器28の演算は、ロボ
ット制御動作間隔に合わせて間欠的に行えば十分であ
る。さらに、溶接の進行速度はそれ程に速くはないの
で、溶接速度の設定値を極めて急速に変更する必要はな
い。このため、溶接速度設定値Sは、ロボット制御動作
間隔毎でなくても、適当に長い時間毎にロボット制御器
30に与えられればよいことは言うまでもない。
If the arc voltage is fast, 100H
Since there is one cycle of change in z, that is, 10 ms, the integral of the arc voltage measurement value is obtained, for example, every 10 ms. However, the control of the robot 2 is intermittently performed using a logic circuit such as a sequencer, for example, about every 30 ms. Therefore, it is sufficient for the calculation of the welding speed calculator 28 to be performed intermittently according to the robot control operation interval. Further, since the welding progress speed is not so high, it is not necessary to change the set value of the welding speed very rapidly. Therefore, it goes without saying that the welding speed setting value S may be given to the robot controller 30 at appropriately long intervals, not at every robot control operation interval.

【0039】ロボット制御器30は、ロボット2の手先
位置と姿勢の制御を行うが、本実施例の回転アーク溶接
装置では、特に溶接速度制御器25から与えられた溶接
速度設定値に基づいて、ロボットの腕に対して保持した
回転トーチ1を所定の速度で移動させる。溶接プロセス
20は、溶接速度以外に、溶接電力や溶接ワイヤ送給速
度、アーク回転速度、溶接線倣い制御など、溶接状態に
影響を与える各種の入力関数を有し、アーク電圧以外に
も各種の指標を出力する。本実施例の制御は、これら各
種の入出力信号から特にアーク電圧を代替制御変数とし
溶接速度を操作変数とした制御ループを組むことにより
ビード脚長を制御することに特徴がある。
The robot controller 30 controls the hand position and posture of the robot 2. In the rotary arc welding apparatus according to this embodiment, the welding speed setting value given by the welding speed controller 25 is used to set the robot speed. The rotating torch 1 held by the arm of the robot is moved at a predetermined speed. In addition to the welding speed, the welding process 20 has various input functions that affect the welding state, such as welding power, welding wire feeding speed, arc rotation speed, and welding line tracing control. Output the index. The control of the present embodiment is characterized in that the bead leg length is controlled by forming a control loop using the arc voltage as an alternative control variable and the welding speed as an operation variable from these various input / output signals.

【0040】以下、本実施例の回転アーク溶接装置につ
いて、作動原理や実施結果を含めてさらに詳しく説明す
る。図5は、下板16と立板17の突き合わせ部にギャ
ップが存在しないときとギャップが存在するときにおけ
るアーク電圧の差を説明するために、溶接ビード18と
アーク15の状態を電極11の回転中心軸に沿って切断
して示す断面図である。ギャップが無い場合には、溶接
ビード18の表面がFnに示すように十分高いのに対し
て、ギャップがある場合は、ギャップ内に溶融金属が流
入するため溶接ビード18は図にFgとして示すように
小さくなり、それに従い脚長が小さくなる。
The rotary arc welding apparatus of this embodiment will be described in more detail below, including the operating principle and the results of the execution. FIG. 5 illustrates the state of the welding bead 18 and the arc 15 when the electrode 11 rotates in order to explain the difference in arc voltage between when there is no gap and when there is a gap at the abutting portion of the lower plate 16 and the standing plate 17. It is sectional drawing cut and shown along a central axis. When there is no gap, the surface of the weld bead 18 is sufficiently high as shown by Fn, whereas when there is a gap, the molten metal flows into the gap, so the weld bead 18 is shown as Fg in the figure. The leg length becomes smaller accordingly.

【0041】ギャップが無いときとギャップがあるとき
の溶接ビード18の形状の違いはアーク長の変化として
現れる。アーク長の変化は、アーク電圧Vの変化として
検出することができる。電極11を回転させてすみ肉溶
接を行うと、アーク電圧Vは図3に示すように周期的な
変化をする。特に、溶接ワイヤ14先端の回転面が溶融
状態にある溶接ビード18の表面とほぼ平行になってい
て適正なすみ肉溶接が行われているときは、アーク電圧
Vは下板側と立板側でほぼ等しい深さの谷を持った正弦
波形を示す。
The difference in the shape of the weld bead 18 when there is no gap and when there is a gap appears as a change in the arc length. A change in arc length can be detected as a change in arc voltage V. When the fillet welding is performed by rotating the electrode 11, the arc voltage V changes periodically as shown in FIG. In particular, when the rotating surface of the tip of the welding wire 14 is substantially parallel to the surface of the weld bead 18 in a molten state and proper fillet welding is being performed, the arc voltage V is lower than the lower plate side and the vertical plate side. Shows a sinusoidal waveform with valleys of almost equal depth.

【0042】下板16と立板17の間にギャップが存在
すると溶接ビードが低下し溶融金属面がなだらかにな
る。したがって、溶接進行方向後方において溶接ワイヤ
14先端から溶融池までの距離が増大してアーク電圧が
上昇する一方、進行方向前方におけるアーク長はほとん
ど変化せずアーク電圧もほとんど変化しない。なお、溶
接トーチについて溶接電流を指標とした上下方向倣い制
御を行っている場合には、溶接ビード18面が低下する
と溶接ワイヤ先端を下板表面に近づける制御を行うこと
になるので、ギャップ存在時に前方位相においてアーク
電圧が低下する。
If there is a gap between the lower plate 16 and the upright plate 17, the weld bead is lowered and the surface of the molten metal becomes smooth. Therefore, in the rear of the welding advancing direction, the distance from the tip of the welding wire 14 to the molten pool increases and the arc voltage rises, while in the front of the advancing direction, the arc length hardly changes and the arc voltage hardly changes. When the welding torch is subjected to vertical scanning control using the welding current as an index, when the surface of the welding bead 18 lowers, the control of bringing the tip of the welding wire closer to the lower plate surface is performed. The arc voltage drops in the front phase.

【0043】そこで、ギャップ量とアーク電圧の関係を
確認するため、板厚12mmの板を2枚突き合わせてギ
ャップが0mmから4mmまで徐々に変化するようにし
たものを高速回転アークによりMAG溶接し、回転アー
クの回転位相毎のアーク電圧を観察したところ、図6の
ような結果を得ることができた。なお、この試験は上下
方向倣い制御を用いて行った。
Therefore, in order to confirm the relationship between the gap amount and the arc voltage, two plates having a plate thickness of 12 mm were butted and the gap was gradually changed from 0 mm to 4 mm, which was MAG welded by a high-speed rotating arc. When the arc voltage for each rotation phase of the rotating arc was observed, the results shown in FIG. 6 could be obtained. Note that this test was performed using vertical scanning control.

【0044】図6は、横軸にはギャップ量、縦軸には代
表的な回転位相におけるアーク電圧値を適当な区間積分
して平均化した値を任意スケールでプロットしたもので
ある。図に表示した回転位相は、図3に示したP1、P
2、P3の点に対応する位置である。P1は溶接ワイヤ
が溶接方向真横から前方に約45度進相した位置で、溶
接ワイヤ先端と下板との関係をよく反映することが期待
される。P2は進行方向に対してほぼ垂直の位置であ
る。また、P3は進行方向に対してほぼ真後ろの位置に
当たる。
In FIG. 6, the horizontal axis represents the gap amount, and the vertical axis represents the value obtained by integrating and averaging arc voltage values in a typical rotation phase in an appropriate interval, and plotting the values on an arbitrary scale. The rotation phases shown in the figure are P1, P shown in FIG.
It is a position corresponding to the points of 2 and P3. P1 is a position at which the welding wire is advanced by about 45 degrees from the side right in the welding direction and is expected to well reflect the relationship between the tip of the welding wire and the lower plate. P2 is a position substantially perpendicular to the traveling direction. Further, P3 corresponds to a position almost right behind the traveling direction.

【0045】アーク電圧平均値は、いずれの位相につい
てもほぼ2.5mmまでは変化しない。ところが、それ
以上のギャップでは、P1を挟んだ領域のアーク電圧平
均値はギャップが増すにつれて大きくなり、P3を挟ん
だ領域のアーク電圧平均値は小さくなる。また、P2を
挟む領域のアーク電圧は顕著な傾向を持たない。これら
の変化の再現性を検査すると、P1とP3については、
十分な再現性があるが、P2については再現性が弱いこ
とが分かった。
The average value of the arc voltage does not change up to approximately 2.5 mm for any phase. However, in a gap larger than that, the arc voltage average value in the region sandwiching P1 increases as the gap increases, and the arc voltage average value in the region sandwiching P3 decreases. Further, the arc voltage in the region sandwiching P2 has no remarkable tendency. Examining the reproducibility of these changes, for P1 and P3,
It was found that there is sufficient reproducibility, but P2 has poor reproducibility.

【0046】そこで、これらアーク電圧の傾向に注目
し、P1近辺について求めたアーク電圧平均値とP3近
辺について求めたアーク電圧平均値の差を算出して、ギ
ャップ量との関係をプロットしたのが、図7のグラフで
ある。図7は、横軸にギャップ量、縦軸に平均値の差を
プロットしたものである。グラフを見ると、ギャップ量
2.5mm以上の領域においてギャップ量と1価関数的
によく対応していることが分かる。ここでは、この平均
値差をビード指数と呼ぶ。
Therefore, paying attention to these arc voltage tendencies, the difference between the average arc voltage obtained around P1 and the average arc voltage obtained around P3 was calculated, and the relationship with the gap amount was plotted. 8 is a graph of FIG. 7. In FIG. 7, the horizontal axis represents the gap amount and the vertical axis represents the difference between the average values. From the graph, it can be seen that the gap amount and the monovalent function correspond well in the region where the gap amount is 2.5 mm or more. Here, this average value difference is called a bead index.

【0047】ビード指数をオンライン制御に利用するに
は、演算しやすい方法で算出できることが要求される。
そこで、たとえば、図8に示すように、溶接ワイヤの回
転位相と関連付けた時刻に基づいて、溶接ワイヤが溶接
方向前方にある間の適当な第1の演算領域(tc〜t
d)と溶接方向後方にある間の適当な第2の演算領域
(ta〜tb)を定め、これらの領域に亘るアーク電圧
値Af、Arを積分して平均値化し、平均値の差を取っ
てビード指数Bとする。
In order to use the bead index for online control, it is required that the bead index can be calculated by an easy-to-calculate method.
Therefore, as shown in FIG. 8, for example, based on the time associated with the rotation phase of the welding wire, an appropriate first calculation region (tc to t) while the welding wire is in the forward direction of the welding direction.
d) and an appropriate second calculation area (ta to tb) between the areas behind the welding direction are defined, arc voltage values Af and Ar over these areas are integrated and averaged, and the difference between the average values is taken. Bead index B.

【0048】ここで、ビードの状態とよりよく対応する
指標にするために、第1の演算領域は回転位相が進行方
向に対して真横になる点から前方に真っ直ぐ向くまでの
領域とし、第2の演算領域を進行方向の真っ直ぐ後ろの
方向を挟んで45°ずつとすることが好ましい。なお、
第1と第2の領域で位相角の幅を同じ90°とするのは
両者が同じ積分時間を有するようにして、手順を共通化
することにより演算の簡便を図ったためで、それぞれ適
当な幅の領域を指定してもよいことはいうまでもない。
Here, in order to make the index better correspond to the state of the bead, the first calculation region is a region from the point where the rotational phase is directly lateral to the traveling direction to the point where the rotational phase is directed straight ahead, It is preferable that the calculation region of is set at 45 ° with a direction directly behind the traveling direction sandwiched therebetween. In addition,
The reason why the widths of the phase angles in the first and second regions are the same 90 ° is that both have the same integration time and the procedure is shared to simplify the calculation. It goes without saying that the area may be designated.

【0049】ビード指数と溶接ビードの対応関係を検証
するため、下板に対してギャップがないように立板を合
わせた状態で高速回転アークですみ肉溶接して、ビード
指数とビード形状の関係を観察した結果を図9に示す。
図9は、溶接速度をパラメータとして横軸に取り、ビー
ド指数、ビード脚長、実際のど厚を縦軸に取ったもので
ある。溶接速度をパラメータとして100cm/min
から10cm/minまで減速しながら行った試験にお
いて、溶接速度が50cm/min程度まで低速化する
間は、ビード指数、実際のど厚、脚長共に余り変化しな
いが、それより低速になるとビード指数が減少すると共
に、実際のど厚と脚長が共に増大することが観察され
る。溶接速度を10cm/minから100cm/mi
nまで順次増速しながら、これらの状態を観察したとき
にも同じ傾向が見られた。この試験において、ビード指
数と実際のど厚の相関係数が−0.82、ビード指数と
脚長の相関係数が−0.59と、いずれもかなり強い相
関があることが実証された。
In order to verify the correspondence between the bead index and the weld bead, fillet welding was performed with a high-speed rotating arc in a state in which the vertical plate was aligned so that there was no gap with respect to the lower plate, and the relationship between the bead index and the bead shape. The results of observation are shown in FIG.
In FIG. 9, the welding speed is taken as a parameter on the horizontal axis, and the bead index, the bead leg length, and the actual throat thickness are taken on the vertical axis. 100 cm / min with welding speed as a parameter
In the test conducted while decelerating from 10 cm / min to 10 cm / min, the bead index, actual throat thickness, and leg length do not change much while the welding speed is reduced to about 50 cm / min, but at lower speeds, the bead index decreases. It is observed that both the actual throat thickness and the leg length increase as a result. Welding speed from 10 cm / min to 100 cm / mi
The same tendency was observed when these states were observed while gradually increasing the speed to n. In this test, it was demonstrated that the correlation coefficient between the bead index and the actual throat thickness is -0.82, and the correlation coefficient between the bead index and the leg length is -0.59.

【0050】なお、図10は、ビード指数と実際のど厚
の関係を表すグラフである。図では、横軸に実際のど厚
をとり、縦軸にビード指数をプロットした。ビード指数
は、図6を求めた試験においてそれぞれの実際のど厚を
とった時刻の周りにおける平均値をとったものである。
この関係を観察すると、ビード指数は実際のど厚が大き
くなるにつれて単調に減少し、両者には強い対応関係が
あることが分かる。なお、実際のど厚3.7mm付近で
グラフの勾配が変化しているのは、この辺りで溶接現象
が何らかの変化を起こしているからであろう。以上か
ら、ビード指数を実際のど厚もしくは脚長の代替変数と
することができることが分かる。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the bead index and the actual throat thickness. In the figure, the horizontal axis represents the actual throat thickness, and the vertical axis plots the bead index. The bead index is an average value around the time when each actual throat thickness is taken in the test for determining FIG.
Observing this relationship, the bead index decreases monotonically as the actual throat thickness increases, and it can be seen that there is a strong correspondence between the two. In addition, the reason why the gradient of the graph changes in the vicinity of the actual throat thickness of 3.7 mm is probably that the welding phenomenon changes somewhere around this. From the above, it can be seen that the bead index can be used as an alternative variable for the actual throat thickness or leg length.

【0051】本実施例の回転アーク溶接装置は、ビード
脚長の代替変数となるビード指数Bを算出し、ビード指
数設定値Brefとの偏差を求めて、これに適当なフィー
ドバック係数Kpを掛けて溶接速度設定値Sを算出し、
これに基づいて溶接ロボットの溶接電極送り速度を調整
することにより、ビード脚長を希望の値に制御するもの
である。
The rotary arc welding apparatus of this embodiment calculates the bead index B which is an alternative variable of the bead leg length, obtains the deviation from the bead index set value Bref, and multiplies this by the appropriate feedback coefficient Kp to perform welding. Calculate the speed setting value S,
The bead leg length is controlled to a desired value by adjusting the welding electrode feed speed of the welding robot based on this.

【0052】図11は、本実施例における溶接速度設定
値Sの求め方について説明するものである。図11は、
横軸に時間を取り目盛りにサンプル時刻をふってある。
また、縦軸にビード指数と溶接速度をとってある。な
お、ビード指数の目盛りは任意の単位でふったものであ
る。また、溶接速度について数値が与えられているが、
適当な範囲は条件により異なるので参考にすぎない。
FIG. 11 illustrates how to obtain the welding speed set value S in this embodiment. FIG. 11 shows
The horizontal axis shows time and the scale shows sample time.
The vertical axis shows the bead index and the welding speed. The scale of the bead index is given in arbitrary units. Also, although a numerical value is given for the welding speed,
The appropriate range depends on the conditions and is for reference only.

【0053】ビード指数Bはアーク回転毎に求められる
ので、たとえば10ms毎に制御システムにとってはほ
ぼ連続的に与えられる。一方、溶接ビードの形成はこれ
と比較するとずっと遅い事象なので、溶接速度の調整は
適当な間隔で与えれば十分である。そこで、適当なサン
プリング周期を設定し、現在のサンプリングタイミング
におけるビード指数値に基づいて現在の設定値を修正し
て新しい溶接速度設定値を算定する。サンプリング間隔
は、演算装置の能力仕様および計算負荷の軽減を考慮し
て決定する。
Since the bead index B is obtained for each arc rotation, it is almost continuously given to the control system every 10 ms, for example. On the other hand, the formation of weld beads is a much slower event compared to this, so it is sufficient to adjust the welding speed at appropriate intervals. Therefore, an appropriate sampling cycle is set, the current set value is corrected based on the bead index value at the current sampling timing, and a new welding speed set value is calculated. The sampling interval is determined in consideration of the capability specification of the arithmetic device and the reduction of the calculation load.

【0054】たとえば、第50回目の溶接速度設定値S
(50)を算出するときは、サンプリング時のビード指
数B(49)を求めビード指数設定値Brefとの偏差に
フィードバックゲインである比例係数Kpを掛けた値に
より、現在の速度設定値S(49)を修正する。ビード
指数が大きくなれば溶接速度は低く設定する必要があ
る。
For example, the 50th welding speed set value S
When calculating (50), the bead index B (49) at the time of sampling is obtained, and the current speed set value S (49) is calculated by multiplying the deviation from the bead index set value Bref by the proportional coefficient Kp which is a feedback gain. ) Is corrected. If the bead index is large, the welding speed must be set low.

【0055】ビード指数設定値Brefは、目標とする溶
接ビードの大きさにより決めるが、制御の性能はフィー
ドバックゲインKpの値に左右されるため、適切な形状
をしたビードを得ようとすればさらにビード指数設定値
Brefに適合したゲインKpを決める必要がある。図1
2は、横軸にビード指数設定値Bref、縦軸にフィード
バックゲインKpをとって、両者の関係として適正な設
定可能範囲を概念的に表すものである。
The bead index set value Bref is determined by the size of the target welding bead, but the control performance depends on the value of the feedback gain Kp, so if a bead having an appropriate shape is to be obtained, further control is performed. It is necessary to determine the gain Kp suitable for the bead index set value Bref. Figure 1
In FIG. 2, the horizontal axis represents the bead index setting value Bref and the vertical axis represents the feedback gain Kp, which conceptually represents an appropriate settable range as a relationship between the two.

【0056】ビード指数設定値Brefが小さければ溶接
ビードが大きくなる。しかし、ビード指数設定値Bref
を小さくし過ぎれば溶接ビードが大きくなりすぎて形状
が崩れてしまうし、ビード指数設定値Brefを大きくし
すぎると溶接ビードが小さくなりすぎて溶接ができなく
なる。また、フィードバックゲインKpが大きければ溶
接速度変化の応答速度が上昇するが、過剰応答状態にな
るとビードの幅が周期的に変化するような異常溶接が生
じ、応答速度が小さすぎれば外乱が発生したときにこれ
を解消することができない。なお、溶接速度の上限値を
ギャップが無い場合に適切な溶接ビードを生成できるよ
うな基準速度にしてもよい。このようにいずれのパラメ
ータも適正な設定範囲が存在するが、さらに、フィード
バックゲインKpはビード指数設定値Brefに対応する
適正な範囲が決まる。
If the bead index set value Bref is small, the welding bead is large. However, the bead index setting value Bref
If the value is too small, the welding bead becomes too large and the shape collapses. If the bead index setting value Bref is too large, the welding bead becomes too small and welding cannot be performed. Further, if the feedback gain Kp is large, the response speed of the welding speed change increases, but in the excessive response state, abnormal welding occurs such that the width of the bead changes periodically, and if the response speed is too small, disturbance occurs. Sometimes this cannot be eliminated. The upper limit of the welding speed may be set to a reference speed that can generate an appropriate welding bead when there is no gap. As described above, although there is an appropriate setting range for all the parameters, the feedback gain Kp is determined to have an appropriate range corresponding to the bead index setting value Bref.

【0057】したがって、脚長を変えるときはビード指
数設定値Brefを適正に変更すればよいが、変更値が大
きいときには、さらにフィードバックゲインKpをそれ
ぞれ最適値に設定することが好ましい。本実施例の回転
アーク溶接装置は、ビード脚長や実際のど厚を所定の値
に調整するためにこの2個のパラメータを設定すれば十
分であるので、従来の装置と比較して調整が極めて簡単
で、装置に対する性能の要求水準が低下すると共に、オ
ペレータの設定作業が簡単になる。
Therefore, when the leg length is changed, the bead index set value Bref may be changed appropriately, but when the changed value is large, it is preferable to further set the feedback gain Kp to the optimum value. In the rotary arc welding apparatus of the present embodiment, it is sufficient to set these two parameters in order to adjust the bead leg length and the actual throat thickness to predetermined values, so the adjustment is extremely simple compared with the conventional apparatus. As a result, the required level of performance of the apparatus is lowered and the operator's setting work is simplified.

【0058】なお、本実施例の回転アーク溶接装置では
応答速度の調整を誤差量に掛ける比例定数で行っている
が、実質的にフィードバックゲインとして作用するもの
であれば同等の効果があり、たとえば積分係数を利用し
たり、ロボット制御器における係数設定により行ったり
しても良いことはいうまでもない。また、フィードバッ
クゲインKpを直接設定する代わりに、実質的にフィー
ドバックゲインKpに影響を与えるパラメータの値を設
定してもよいことは言うまでもない。また、演算装置は
小型の電子計算機を利用して構成したが、計算機能を備
える他の装置であっても良い。さらに、演算装置が実施
することにしている制御系中の演算を特定したが、ロボ
ット制御器など他の要素も計算機能を有するので演算を
他の要素に配分して実行してもよいこともいうまでもな
い。
In the rotary arc welding apparatus of this embodiment, the response speed is adjusted by a proportional constant that multiplies the error amount, but if it substantially acts as a feedback gain, the same effect can be obtained. It goes without saying that the integral coefficient may be used or the coefficient may be set in the robot controller. Needless to say, instead of directly setting the feedback gain Kp, the value of a parameter that substantially affects the feedback gain Kp may be set. Further, although the arithmetic device is configured by using a small electronic calculator, it may be another device having a calculation function. Further, although the arithmetic operation in the control system which the arithmetic device is supposed to perform is specified, the other elements such as the robot controller also have a calculation function, and therefore the arithmetic operation may be distributed to other elements and executed. Needless to say.

【0059】図13は、本実施例の回転アーク溶接装置
によって試験的にすみ肉溶接を行った結果を例示したも
のである。横軸は任意スケールで表した溶接移動量、縦
軸は溶接速度、ギャップ量、脚長、実際のど厚である。
試験は、ギャップが0mmから4mmまで徐々に拡大す
るように立板を下板に斜めに当てて形成したワークを使
用し、ビード指数を一定に維持するように溶接速度を調
整しながら溶接線に沿って溶接したものである。
FIG. 13 exemplifies the result of trial fillet welding performed by the rotary arc welding apparatus of this embodiment. The horizontal axis represents the welding movement amount on an arbitrary scale, and the vertical axis represents the welding speed, the gap amount, the leg length, and the actual throat thickness.
The test uses a work piece formed by diagonally increasing the gap from 0 mm to 4 mm by standing the standing plate on the lower plate, and adjusting the welding speed so as to maintain the bead index constant. It was welded along.

【0060】ギャップが無い方から拡大する方向に溶接
を行い、溶接中に溶接速度をモニターしておき、さらに
溶接終了後に実際のど厚と下板側脚長と立板側脚長を測
定して、結果をプロットした。ギャップ量が2.5mm
を超える辺りから溶接速度が急速に低減していることが
分かる。この結果として、実際のど厚と脚長が共に、ギ
ャップ量にかかわらずほぼ一定に形成され、良好なすみ
肉溶接が行われている。
Welding was performed in the direction in which there was no gap and in the direction of expansion, the welding speed was monitored during welding, and after the welding was completed, the actual throat thickness, lower plate side leg length, and vertical plate side leg length were measured. Was plotted. Gap amount is 2.5mm
It can be seen that the welding speed is rapidly decreasing from around the point above. As a result, both the actual throat thickness and the leg length are formed substantially constant regardless of the gap amount, and good fillet welding is performed.

【0061】図14は、本実施例の回転アーク溶接装置
によるすみ肉溶接の別の試験例を示す図面である。この
試験は、側面に中央で最も深くなる緩やかなくさび状の
傾斜を設けた立板を下板に当てることにより、溶接線に
沿ってギャップ量が0mmから4.5mmまで増加しそ
の後再び0mmまで減少するようにしたワークを形成し
て、本実施例の回転アーク溶接装置ですみ肉溶接を行っ
たものである。
FIG. 14 is a drawing showing another test example of fillet welding by the rotary arc welding apparatus of this embodiment. In this test, the vertical plate with a gentle wedge-shaped slope that becomes deepest in the center on the side surface is applied to the lower plate, and the gap amount increases from 0 mm to 4.5 mm along the welding line and then again to 0 mm. The work is made to be reduced, and the fillet welding is performed by the rotary arc welding device of the present embodiment.

【0062】ギャップが大きくなるにつれて溶接速度を
低下させ、その後ギャップが小さくなるにつれて溶接速
度を上昇させている。その結果、下板側脚長、立板側脚
長、実際のど厚のいずれもが極めて狭い範囲内に管理さ
れている。先の試験においては4mm程度までの制御性
能が確認できたのであるが、この試験によればギャップ
の状態によってはもっと大きなものでも良質なすみ肉溶
接ができることが分かる。
The welding speed is decreased as the gap becomes larger, and then the welding speed is increased as the gap becomes smaller. As a result, the lower plate side leg length, the standing plate side leg length, and the actual throat thickness are all controlled within an extremely narrow range. In the previous test, the control performance up to about 4 mm was confirmed, but it is clear from this test that even larger ones can be welded with good quality fillets depending on the state of the gap.

【0063】なお、図15は比較のために本実施例の制
御を行わず従来の方法で溶接したときの結果を示すもの
である。ここでは、ギャップ量に係わらず溶接速度を一
定に維持して溶接した。その結果、下板側脚長、立板側
脚長、実際のど厚のいずれも、ギャップ量が増加すると
小さくなり、ギャップ量が減少するとそれに伴って大き
くなっている。4mmのギャップに対して実際のど厚で
3mmから4mm、脚長で3mmから5mm程度の変化
が観察されている。このように、本実施例の回転アーク
溶接装置による効果は顕著であり、多少のギャップがあ
ってもビード形状を一定に管理することが可能であるこ
とが実証された。
For comparison, FIG. 15 shows the result of welding by the conventional method without the control of this embodiment. Here, welding was performed while maintaining a constant welding speed regardless of the gap amount. As a result, the lower plate-side leg length, the standing plate-side leg length, and the actual throat thickness decrease as the gap amount increases, and increase as the gap amount decreases. For a gap of 4 mm, changes in actual throat thickness of 3 mm to 4 mm and leg lengths of 3 mm to 5 mm are observed. As described above, the effect of the rotary arc welding apparatus of the present embodiment is remarkable, and it was proved that the bead shape can be controlled to be constant even if there is some gap.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の回転アーク
溶接装置を用いることにより、ワークの溶接部分に過大
ギャップ等があってもビード脚長不足を防止することが
でき、また溶接ビードの大きさを変更する場合にも比較
的少ない調整パラメータを設定することにより自動的に
高速回転アーク溶接ができるようになった。
As described above, by using the rotary arc welding apparatus of the present invention, it is possible to prevent the bead leg length from being insufficient even if there is an excessive gap in the welded portion of the work, and the size of the weld bead is large. Even when changing, the high-speed rotary arc welding can be automatically performed by setting relatively few adjustment parameters.

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

【図1】本発明の高速回転アーク溶接装置の構成例を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of a high-speed rotary arc welding device of the present invention.

【図2】本実施例における高速回転アーク溶接を行う回
転トーチの説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a rotary torch that performs high-speed rotary arc welding in this embodiment.

【図3】本実施例におけるアーク電圧の周期変化を示す
概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a periodic change in arc voltage in the present embodiment.

【図4】本実施例における演算装置が実行する制御アル
ゴリズムを説明するブロック線図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control algorithm executed by the arithmetic unit according to the present embodiment.

【図5】本実施例において溶接ビードとアーク長の関係
を説明する断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the relationship between the welding bead and the arc length in this embodiment.

【図6】本実施例においてギャップ量に対して回転位相
領域のアーク電圧平均値の挙動を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a behavior of an arc voltage average value in a rotation phase region with respect to a gap amount in the present embodiment.

【図7】本実施例においてギャップ量に対して異なる2
個の回転位相領域のアーク電圧平均値の差の挙動を示す
グラフである。
FIG. 7 shows the difference of 2 with respect to the gap amount in this embodiment.
It is a graph which shows the behavior of the difference of the arc voltage average value of each rotation phase area.

【図8】本実施例においてビード指数を算出する位相領
域を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a phase region for calculating a bead index in this example.

【図9】本実施例においてビード指数と溶接ビードの対
応関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a correspondence relationship between a bead index and a weld bead in this example.

【図10】本実施例においてビード指数と実際のど厚の
対応関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a correspondence relationship between a bead index and an actual throat thickness in this example.

【図11】本実施例における溶接速度設定値の求め方に
ついて説明する波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram illustrating how to obtain a welding speed set value in the present embodiment.

【図12】本実施例におけるビード指数設定値とフィー
ドバックゲインの設定可能範囲を示す概念図である。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a settable range of a bead index set value and a feedback gain in the present embodiment.

【図13】本実施例の回転アーク溶接装置によって行っ
たすみ肉溶接の試験結果を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the test results of fillet welding performed by the rotary arc welding apparatus of this example.

【図14】本実施例の回転アーク溶接装置によって行っ
たすみ肉溶接の別の試験結果を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing another test result of fillet welding performed by the rotary arc welding apparatus of the present embodiment.

【図15】従来の回転アーク溶接装置によって行ったす
み肉溶接の試験結果を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing test results of fillet welding performed by a conventional rotary arc welding device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転トーチ 2 溶接ロボット 3 溶接電源 4 溶接制御装置 5 演算装置 6 ワーク 11 電極 12 偏心歯車 13 回転モータ 14 溶接ワイヤ 16 下板 17 立板 15 アーク 18 溶接ビード 22 区間平均値演算器 24 ビード指数演算器 25 溶接速度制御器 30 ロボット制御器 20 溶接プロセス 23 サンプリング器 26 ビード指数基準値発生器 27 減算器 28 溶接速度演算器 29 サンプリング器 1 rotary torch 2 Welding robot 3 welding power source 4 Welding control device 5 arithmetic unit 6 work 11 electrodes 12 Eccentric gear 13 rotation motor 14 Welding wire 16 Lower plate 17 Stands 15 arc 18 weld beads 22 Section average value calculator 24 bead index calculator 25 Welding speed controller 30 robot controller 20 Welding process 23 Sampling device 26 Bead Index Reference Value Generator 27 Subtractor 28 Welding speed calculator 29 Sampling device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−80971(JP,A) 特開 昭60−210357(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/127 B23K 9/095 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-80971 (JP, A) JP-A-60-210357 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 9/127 B23K 9/095

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アーク電圧測定装置と演算装置と制御装
置と溶接速度調整装置を備えた回転アーク溶接装置であ
って、前記アーク電圧測定装置がアーク回転中のアーク
電圧値を求め、前記演算装置が該アーク電圧値を入力し
てアーク回転の異なる位相領域におけるアーク電圧の平
均値を求めて該平均値の差として与えられるビード指数
を求め、前記制御装置が設定されたフィードバックゲイ
ンを用いて前記ビード指数とその所定の目標値との偏差
が小さくなるように前記溶接速度調整装置を制御し、該
溶接速度調整装置が前記制御装置に従って溶接速度を調
整することにより、溶接ビード脚長を一定に制御するも
のであって、前記アーク回転中の異なる位相領域の一方
はアークが溶接進行方向前方にあって溶接部材の下板部
分に当たっている位相領域であり、他方の位相領域がア
ークが溶接進行方向の真後ろ当たる位置を挟んだ所定の
角度の間にある位相領域であることを特徴とする回転ア
ーク溶接装置。
1. A rotary arc welding apparatus comprising an arc voltage measuring device, a computing device, a control device, and a welding speed adjusting device, wherein the arc voltage measuring device obtains an arc voltage value during arc rotation, and the computing device. Is the input of the arc voltage value to obtain the average value of the arc voltage in different phase regions of the arc rotation to obtain the bead index given as the difference between the average values, and the controller uses the feedback gain set. The welding speed adjusting device is controlled so that the deviation between the bead index and its predetermined target value becomes small, and the welding speed adjusting device adjusts the welding speed according to the control device, thereby controlling the welding bead leg length to be constant. One of the different phase regions during the arc rotation
Is the lower plate part of the welded member with the arc in front of the welding direction
Is the phase region that is hitting the
Specified position across the position where the ark strikes directly behind the welding direction.
A rotary arc welding device characterized by a phase region between angles .
【請求項2】 前記制御装置が前記溶接速度の設定を適
当な時間間隔毎に行うことを特徴とする請求項記載の
回転アーク溶接装置。
Wherein the control device is rotating arc welding apparatus according to claim 1, characterized in that the setting of the welding speed for each appropriate time interval.
【請求項3】 前記制御装置が前記ビード指数の目標値
を調整することによって溶接ビード脚長を決めることを
特徴とする請求項1または2記載の回転アーク溶接装
置。
Wherein the control device is rotating arc welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the determining the weld bead leg length by adjusting the target value of the bead indices.
【請求項4】 前記制御装置が前記ビード指数に対応し
て選択されるフィードバックゲインを入力し、該フィー
ドバックゲインを用いることによって制御性能を向上さ
せることを特徴とする請求項記載の回転アーク溶接装
置。
4. The rotary arc welding according to claim 3, wherein the control device inputs a feedback gain selected corresponding to the bead index and improves the control performance by using the feedback gain. apparatus.
【請求項5】 演算装置と制御装置を備えた回転アーク
溶接装置用の溶接速度設定装置であって、前記演算装置
がアーク回転中のアーク電圧値を入力してアーク回転の
異なる位相領域におけるアーク電圧値の平均値を求めて
該平均値の差として与えられるビード指数を求め、前記
制御装置が記録されたフィードバックゲインを用いて前
記ビード指数とその所定の目標値との偏差が小さくなる
ように溶接速度の設定値を算出して出力することを特徴
とする溶接速度設定装置。
5. A welding speed setting device for a rotary arc welding device, comprising an arithmetic unit and a control unit, wherein the arithmetic unit inputs an arc voltage value during arc rotation and arcs in different phase regions of arc rotation. The average value of the voltage values is obtained to obtain the bead index given as the difference between the average values, and the control device uses the recorded feedback gain so that the deviation between the bead index and its predetermined target value becomes small. A welding speed setting device characterized by calculating and outputting a set value of welding speed.
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