JP3600309B2 - Wire feed control device for welding - Google Patents

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JP3600309B2
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勝義 堀
信雄 中澤
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶接用ワイヤ送給制御装置に係り、特にコールドあるいはホットワイヤ添加のTIG溶接におけるワイヤ加熱状態の制御、および消耗電極アーク溶接などにおけるチップ詰まりを未然に検知する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図2に、ホットワイヤTIG溶接法として従来から一般的に用いられている溶接装置の構成を示す。
【0003】
TIG溶接トーチ1の中のタングステン電極2と母材3に直流溶接用のアーク電源4を接続し、アルゴン・シールドガス中でタングステン電極2を負極としてアーク5を形成する。溶接用の添加ワイヤ6はワイヤ送給装置7からコンジット8、およびそれと連結されたワイヤトーチ9を通ってアーク形成部に導かれて母材3と接触させる。ワイヤトーチ9はTIG溶接トーチ1と連結部材10によって機械的に結合されていて一体になって動く。
【0004】
ワイヤトーチ9の先端部に配置されたコンタクトチップ11と母材3間にワイヤ加熱電源12を接続し、直流または交流電流をワイヤ6に流してジュール発熱させ、それによりワイヤ6の溶融速度を高めている。なお、ワイヤ6に通電加熱しないコールドワイヤTIG溶接の場合には、図2でワイヤ加熱電源12を除外した構成になる。
【0005】
このホットワイヤTIG溶接では添加するワイヤ送給速度に応じて加熱電力を調整することが必要で、加熱電力が不足気味の時には、ワイヤ6が溶融池から押し出てきたり母材3に突き当たってワイヤトーチ9およびそれと連結されたTIG溶接トーチ1を持ち上げ、その結果、アーク長を非常に長くしてしまうので溶接が続行できなくなる。逆に加熱電力が過大の時には、ワイヤ6が頻繁に過熱溶断し、スパッタを発生してタングステン電極2に付着したり、ワイヤ6の先端とタングステン電極2間にアークを形成したりして溶接状態を不安定にする。
【0006】
そこで通常は、ワイヤ6が適正溶融状態、即ちワイヤ先端が溶融ないし溶融直前の状態になっていてかつ常に母材3と接触している状態になるよう、作業者が溶接部を監視しながら加熱電流を手動で調整することによって結果的に加熱電力を調整している。
【0007】
加熱電力調整については、本発明者らは特公平5−75512号公報に記載されているように、ワイヤ電圧から溶断の発生を検知し、溶断発生時には多少ワイヤ加熱電力を下げ、そこから徐々に加熱電力を増加して再び溶断を発生させることを繰り返すことにより、適正溶融状態に近い状態に自動的にワイヤ加熱電力を保つ制御方法を提案した。
【0008】
溶断の発生はなるべく少ないことが好ましいが、この方法では2〜3秒に1回程度の頻度ではあるが溶断を発生させる必要があり、多少のスパッタ発生は避けられなかった。
【0009】
また、モータからチップに至る添加ワイヤの送給経路を溶接中に伸縮する装置として、本発明者らはプッシュプルワイヤ送給装置を提案した(特願平6−41170号:特開平7−246470号
【0010】
図3はその構成を示す説明図で、多関節溶接ロボット13の先端アーム14などに取り付けたGMA溶接トーチ15に組み込まれたプルモータ16により駆動されるプルローラ17へのワイヤ導入部に、ワイヤ送給経路の伸縮に応じて伸縮する伸縮器18を設け、その伸縮量に応じて中間アーム19を載せたプッシュモータ20によるワイヤ送給速度を制御することを特徴としている。
【0011】
なお、21はプッシュモータ20と伸縮器18間を結ぶコンジットで、22はプルモータ16とプッシュモータ20用の制御装置、23はワイヤリール24とプッシュモータ20間のワイヤを案内するコンジット、25はスタンド、26はワイヤである。
【0012】
図4はその伸縮器18の詳細を説明するもので、17はプルモータに取り付けられたプル送給ローラ、27,28,29は伸縮器18の中に設けられたリミットスイッチ、30は圧縮バネ、31はリニアシャフト、32はスライダ、
33は外筒、34はストッパ、21はコンジット、26は溶接ワイヤである。
【0013】
圧縮バネ30の伸縮に対応してスライダ32がリニアシャフト31に沿って動き、その状態によりリミットスイッチ27,28,29がオン/オフされる。スライダ32は、圧縮バネ30が伸びきった状態よりもさらに離れないように、ストッパ34によりその動きに制限を設けてある。
【0014】
この状態でプルモータ17およびプッシュモータ20を定速度でワイヤ送給すると、両モータから送り出されるワイヤ速度の差および途中のコンジット21内でのワイヤ経路の変化などの結果として伸縮器18が伸縮する。
【0015】
伸縮器18の伸縮の状況をリミットスイッチ27,28,29の変化から知り、常に中央のリミットスイッチ28近くにスライダ32の先端が来るように、プッシュモータ20の速度を制御している。
【0016】
これにより、溶接ロボット13のアームが急激な動きをして、コンジット21が大きく撓むなどしてコンジット21内のワイヤ経路が急激に変化しても、伸縮器18でその変化量を一時的に吸収し、その後にプッシュモータ20の速度を変化して基準の伸縮状態に戻す。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平7−246470号公報にて提案した技術においては、プルモータで定速供給することのみに着眼しており、プルモータから母材側の状態についての配慮がはされていなかった。すなわち、ワイヤの突っ張りによるトーチの持ち上げや過熱溶断によるスパッタ発生を防止するために、常時、溶接作業者がワイヤの溶接状況を監視しながらワイヤ送給速度や加熱電流を調節しなければならないという難点を有している。
【0018】
また、前述した溶断現象を利用した従来の自動制御方法では、まだスパッタが発生することがあり、タングステン電極にスパッタが蓄積するので、長時間連続運転することが難しいという問題がある。
【0019】
さらに、前述のGMA溶接においては、通電チップは長時間使用するとチップ孔の磨耗が進行して接触不良を起こしてアーク切れを起こす。このため、殊に溶接ロボットに搭載したGMA溶接では、時間を決めてアーク切れを起こす前に交換することがしばしば行われている。
【0020】
しかし、同時に銅メッキワイヤのメッキ屑など異物が通電チップ孔に溜まって、溶接中にワイヤ詰まりを起こすようなことがしばしば発生する。このワイヤ詰まりは発生時期が定まらないこと、それを事前に検知する実用的な方法はまだ実現されていないため、突然アークが中断して製品に溶接欠陥を発生したりするので、溶接ロボットを用いた連続無人運転を実現する上で大きな支障となっている。
【0021】
本発明はこのような背景に基づいてなされたものであり、その目的は、TIG溶接においてスパッタの発生頻度をより少なくして適正なワイヤ溶融状態に保つように、ワイヤ加熱電流やワイヤ送給速度などの自動調整を行うことができる溶接用ワイヤ送給制御装置を提供することにある。
【0022】
また、他の目的は、GMA溶接においてチップ詰まり発生前にチップ交換が行える、チップ詰まりの進行状態検出器つきの溶接用ワイヤ送給制御装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第1の本発明は、
溶接トーチ側に配置されて定速度制御がなされるプルモータと、ワイヤリール側に配置されたプッシュモータと、前記プルモータとプッシュモータ間にワイヤを案内するコンジットと、ワイヤの案内経路を伸縮する伸縮器と、その伸縮器の伸縮状態を検出する検出手段とを備え、
その検出手段からの信号に基づいて常に一定の伸縮器長となるように前記プッシュモータの回転を制御するように構成された溶接用ワイヤ送給制御装置を対象とするものである。
【0024】
そして独立して定速度制御される前記プルモータの駆動電流を検出して、そのプルモータと母材間のワイヤ送給抵抗を検知する送給抵抗検知手段を備えたことを特徴とする。
【0025】
前記目的を達成するため、第2の本発明は、
ホットワイヤTIG溶接用のワイヤが母材と接触しているか分離しているかを検知する接触検知手段を備え、
その接触検知手段によってワイヤが母材から分離していることが検知されたときのプルモータと母材間のワイヤ送給抵抗をプルモータ電流で検出して、チップ詰まりを未然に検知するように構成したことを特徴とするものである。
【0027】
【作用】
前記第1の本発明は前述のように、プルモータとプッシュモータの間にワイヤ送給経路伸縮器を配置し、その伸縮状態が一定になるようプッシュモータでフィードバック制御し、かつプルモータをトーチの近傍において定速度でワイヤ送給する場合には、プルモータは、伸縮器が発生する一定の力と、ワイヤ送給用プルローラを無負荷で回転する一定の力、およびそこから母材に至る間にワイヤが外部から受ける力を加算した力を発生することになる。
【0028】
この場合、通電したワイヤをガイドするチップを通過する際に受ける摩擦力とワイヤが母材に接触して母材から受ける反力とで構成される力の変動は、結果としてプルモータのモータ電流の変動として検出される。
【0029】
従って、ワイヤが母材と接触しているかどうかを電気的に検知し、ワイヤが接触している時のプルモータ電流の変化量、接触していない時のプルモータ電流の変化量から、ワイヤが母材に押し付けられる力やチップ詰まりの進行状況を検知でき、ワイヤ溶融状態の制御やチップ詰まりの未然検知に役立てることができる。
【0030】
TIG溶接においては、ワイヤ溶融が進まず硬いワイヤが母材に当たっている場合には、強い押し付け力を発生する。適正なワイヤ溶融状態の場合には、ワイヤが軟化しているため、接触しても押し付けの反力を発生しない。従って、この母材からの反力を検知できると、ワイヤ送給速度、ワイヤ加熱電力、ワイヤ挿入位置などを変化させて、ワイヤ加熱状態を適正な値に制御できる。
【0031】
また第2の本発明により、チップ詰まりの発生を未然にかつ確実に検知でき、チップ詰まり発生前の適当時期にチップ交換できるから、溶接中にチップ詰まりを発生して不良製品を生じることがなくなり、ロボット溶接ラインなどでの連続無人運転が可能となる。
【0032】
【実施例】
(第1実施例)
図1は、本発明の第1実施例に係るTIG溶接装置用のプッシュプルワイヤ送給制御装置の構成図である。
【0033】
TIGアーク電源4、ワイヤ加熱電源12、TIG溶接トーチ1の他、TIG溶接トーチ1から離れた所にワイヤ送給用プッシュモータ20を内蔵したワイヤ送給装置7を置き、プルモータ16を組み込んだワイヤトーチ9側へワイヤ6を案内するコンジット8のワイヤトーチ側端部とプルモータ16との間にワイヤ6の案内経路を伸縮する伸縮器18を配置し、これらの機器によってホットワイヤTIG溶接を行う。
【0034】
伸縮器18は従来技術で説明した図4と同じ構造のものを用いたので、その詳細説明は省略する。35はワイヤ送給制御とワイヤ加熱電流制御信号を形成するワイヤ関連制御装置である。36は伸縮状態検出回路で、伸縮器18のリミットスイッチ27,28,29(図4参照)のH(ハイ)、L(ロウ)信号を受け、プッシュモータ20の制御回路37に増速、減速を指令する。
【0035】
38は作業者の指令に従ってプルモータ16を定速度制御するプルモータ制御回路、39はプルモータ電流を検出して制御する回路で、プルモータ電流の状態によってワイヤ加熱電流の増加、減少を指示する制御信号をワイヤ加熱電流制御回路40に出力する。
【0036】
なお、ワイヤ加熱電流制御回路40は、プルモータ制御回路38からワイヤ速度信号を受け、ワイヤ速度に対応した出力電流を初期電流として出力し、その後はプルモータ電流に対応して電流を増減する。41はワイヤ加熱電源12に組み込まれたタッチ検出回路で、前記特公平5−75511号公報に記載したものであり、ワイヤ6が母材3と接触しているか分離しているかをH,L信号でプルモータ電流検出制御回路39に出力するものである。
【0037】
次に本実施例の装置の動作について説明する。ワイヤ送給自体は伸縮器18を利用し、先に説明した特願平6−41170号の方法で行われている。従って、伸縮器18は基本的には中央のリミットスイッチ28(図4参照)がオン、オフする程度の長さに縮んでいる。
【0038】
さて、TIGアーク5を発生して溶融池にワイヤ6を送給する時、初めワイヤ送給速度に概略対応したワイヤ加熱電流をワイヤ加熱電源12から供給するようにしている。もし、そのワイヤ加熱電流が不足気味であれば、ワイヤ溶融の進行よりワイヤ送給速度が速くなるので、ワイヤ先端は母材3に突き当たり、プルモータ16に押し付け力が反力として働く。プルモータ16は定速送給しようとして、より高いトルクを発生させるためモータ電流が増加する。
【0039】
逆に、ワイヤ加熱電流が過大の時は、ワイヤ6は過熱して溶断し、ワイヤ先端は母材3から分離する。このワイヤ先端の分離信号をタッチ検出回路41で検出し、ワイヤ加熱電流を減少するようにワイヤ加熱電源12に制御信号を出力する。併せて、この時のプルモータ電流をプルモータ電流検出回路39で測定し、ワイヤ電流増加をさせない基準状態として記憶しておく。そしてプルモータ電流がこの値になるべく近づき、かつワイヤ加熱電流を出来るだけ低い値に保つようにワイヤ加熱電流を制御する。
【0040】
このようにすると、プルモータ出口からチップ出口までのワイヤ送給抵抗と伸縮器18からの負荷を加算した負荷がプルモータ電流に反映され、常にそれら負荷を差し引いた形のプルモータ電流、即ちワイヤ6が母材3に当たって生じるモータへの反力を検出して、ワイヤ加熱電流を制御することになっている。
【0041】
この第1実施例において、チップが新しくて未だ詰まりが発生していない時に、ワイヤ6が母材3から離れている時のプルモータ電流を測定して新チップ状態の基準値として記憶しておくと、その後のワイヤ6が母材3から離れている時のプルモータ電流増加はチップ詰まりによるものと判断される。従って、このプルモータ電流変化から、TIG溶接におけるチップ詰まりの発生を未然に検知することができる。
【0042】
また、この第1実施例においては、タッチ検出回路41を用いてワイヤ6が母材3に突き当たる反力を検出して、ワイヤ加熱電力を制御する場合について説明した。しかし、チップ詰まりなどによるワイヤ送給抵抗が少ない場合には、単にプルモータ電流が一定になるようにワイヤ加熱電力を制御することによっても、同様な制御が行える。
【0043】
(第2実施例)
次に、本発明の方法を消耗電極アーク溶接に適用した場合について説明する。実際には、図3の従来装置とほぼ同じ構成をとっており、そのモータ制御装置22の中に、前記図1のワイヤ送給制御装置35内のプルモータ電流検出回路
39を追加したに過ぎないので、図面は省略した。
【0044】
GMA溶接の場合にはワイヤ先端でアークが発生している。アークスタートの時を除いてはワイヤ先端は瞬間的に母材と接触(短絡)することもあるが、母材に突き当たって反力を発生するような状態にまでは至らず、殆どが空間に浮かんでいる状態といえる。
【0045】
従って、チップが新しい状態の時のプルモータ電流を測定して記憶しておき、使用中のプルモータ電流の経時的変化から、チップ詰まりの発生を未然に検知することが容易にできた。
【0046】
第1、第2実施例によれば、TIG溶接においては、スパッタ発生が極めて少ない状態でワイヤ6の適正加熱電力を自動的に保てるので、溶接中に作業者が加熱電力調整のために常時監視することは不要となり、無人化・省人化溶接の実現に大きく寄与する。
【0047】
また、半自動TIG溶接に運用すると、ワイヤ6が母材3に突き当たってトーチを母材3から引き離して溶接できなくなる事態が発生せず、半自動TIG溶接が容易に行えるようになった。
【0048】
即ち、通常の半自動TIG溶接トーチでは、ワイヤ送給速度調整の難しさから生じるワイヤ突っ張りをなるべく少なくする意味もあって、ワイヤ6はなるべく母材表面に沿うような形でアーク下の溶融池に向けて送給されている。
【0049】
このため、アーク長が少し長くなったり短くなったりすると、ワイヤ先端が母材3に接する位置が大きくずれ、溶融池から外れたりして溶接困難になる問題が生じてきて、結局ホットワイヤでもコールドワイヤでも、TIG溶接の半自動TIG溶接が実用されることは殆どなかった。
【0050】
一方、本発明者らになる特開平3−297574号公報による、ワイヤをシールドノズルの内側からタングステン電極に沿ってほぼ並行に挿入する方法はロボット溶接では実用されているが、半自動TIG溶接では、アーク長が不安定でワイヤ溶融速度が変化しやすいので、益々ワイヤが母材に突き当たってトーチを持ち上げやすくなるのでこれまで採用できなかった。
【0051】
しかし、本発明によってワイヤ突っ張りがなくなったので、ワイヤをシールドノズル内側から送給できる、より小型のトーチで半自動TIG溶接ができるようになった。
【0052】
GMA溶接に本発明を適用すると、チップの詰まり発生を未然に検知し、チップ詰まり発生前の適当時期にチップ交換できるようになったので、溶接中にチップ詰まりを発生して不良製品を生じることが避けられ、ロボット溶接ラインなどでの連続無人運転が可能である。
【0053】
【発明の効果】
前記第1の本発明は前述のような構成になっており、ワイヤが母材に押し付けられる力が検知でき、それに基づいてワイヤ送給速度、ワイヤ加熱電力、ワイヤ挿入位置などを変化させて、ワイヤ加熱状態を適正な値に制御できる。また、チップ詰まりの進行状況を検知でき、チップ詰まりの未然検知に役立つ。
【0054】
また第2の本発明により、チップ詰まりの発生を未然にかつ確実に検知でき、チップ詰まり発生前の適当時期にチップ交換できるから、溶接中にチップ詰まりを発生して不良製品を生じることがなくなり、ロボット溶接ラインなどでの連続無人運転が可能となるなどの特長を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るホットワイヤTIG溶接装置の一例を示す構成図である。
【図2】従来例に係るホットワイヤTIG溶接装置の構成図である。
【図3】本発明の先願に係るプッシュプルワイヤ送給装置の構成図である。
【図4】その伸縮器の構成図である。
【符号の説明】
1 TIGトーチ
2 タングステン電極
3 母材
4 アーク電源
5 アーク
6 ワイヤ
7 ワイヤ送給装置
8 コンジット
9 ワイヤトーチ
10 連結部材
11 コンタクトチップ
12 加熱電源
16 プルモータ
18 伸縮器
20 プッシュモータ
22 モータ制御装置
35 ワイヤ関連制御装置
36 伸縮状態検出回路
37 プッシュモータ制御回路
38 プルモータ制御回路
39 プルモータ電流検出回路
40 ワイヤ加熱電流制御回路
41 タッチ検出回路
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a wire feed control device for welding, and more particularly to a technique for controlling a wire heating state in TIG welding to which cold or hot wire is added, and for detecting a tip clogging in consumable electrode arc welding or the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a configuration of a welding apparatus generally used conventionally as a hot wire TIG welding method.
[0003]
An arc power supply 4 for DC welding is connected to the tungsten electrode 2 and the base material 3 in the TIG welding torch 1 and an arc 5 is formed in an argon shielding gas with the tungsten electrode 2 as a negative electrode. The welding wire 6 for welding is guided from the wire feeder 7 through the conduit 8 and the wire torch 9 connected thereto to the arc forming part, where it is brought into contact with the base material 3. The wire torch 9 is mechanically connected to the TIG welding torch 1 by the connecting member 10 and moves integrally.
[0004]
A wire heating power supply 12 is connected between the contact tip 11 and the base material 3 disposed at the tip of the wire torch 9, and a DC or AC current flows through the wire 6 to generate Joule heat, thereby increasing the melting speed of the wire 6. I have. In the case of cold wire TIG welding in which the wire 6 is not energized and heated, the wire heating power supply 12 is omitted in FIG.
[0005]
The hot wire TIG welding is necessary to adjust the heating power according to the wire feed rate of addition, when the heating power is scant, the wire 6 or come out pressing the melt pool, abuts against the base material 3 The wire torch 9 and the TIG welding torch 1 connected thereto are lifted, and as a result, the arc length becomes very long, so that welding cannot be continued. Conversely, when the heating power is excessive, the wire 6 frequently overheats and melts, generating spatter and adhering to the tungsten electrode 2 or forming an arc between the tip of the wire 6 and the tungsten electrode 2 to form a welding state. Destabilize.
[0006]
Therefore, usually, an operator monitors the welded portion so that the wire 6 is properly melted, that is, the wire tip is in a state of being melted or immediately before melting and is always in contact with the base material 3. The heating power is adjusted by adjusting the current manually.
[0007]
Regarding the heating power adjustment, the present inventors detected the occurrence of fusing from the wire voltage as described in Japanese Patent Publication No. 5-75512, and when the fusing occurred, slightly reduced the heating power of the wire. By repeatedly increasing the heating power and causing the fusing again, a control method for automatically maintaining the wire heating power in a state close to the appropriate melting state was proposed.
[0008]
It is preferable that the occurrence of fusing be as small as possible. However, in this method, it is necessary to cause fusing at a frequency of about once every two to three seconds, and generation of some spatters cannot be avoided.
[0009]
In addition, the present inventors have proposed a push-pull wire feeding device as a device for expanding and contracting a feeding route of an additional wire from a motor to a chip during welding ( Japanese Patent Application No. 6-41170 : Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-246470). No. )
[0010]
FIG. 3 is an explanatory view showing the configuration, in which a wire is supplied to a wire introduction portion to a pull roller 17 driven by a pull motor 16 incorporated in a GMA welding torch 15 attached to a tip arm 14 or the like of an articulated welding robot 13. An extender 18 that expands and contracts according to the expansion and contraction of the path is provided, and the wire feeding speed of the push motor 20 on which the intermediate arm 19 is mounted is controlled according to the amount of expansion and contraction.
[0011]
Reference numeral 21 denotes a conduit connecting the push motor 20 and the telescopic device 18, reference numeral 22 denotes a control device for the pull motor 16 and the push motor 20, reference numeral 23 denotes a conduit for guiding a wire between the wire reel 24 and the push motor 20, and reference numeral 25 denotes a stand. , 26 are wires.
[0012]
FIG. 4 illustrates details of the expander / contractor 18; 17 is a pull feed roller attached to a pull motor; 27, 28, and 29 are limit switches provided in the expander / contractor 18; 31 is a linear shaft, 32 is a slider,
33 is an outer cylinder, 34 is a stopper, 21 is a conduit, and 26 is a welding wire.
[0013]
The slider 32 moves along the linear shaft 31 according to the expansion and contraction of the compression spring 30, and the limit switches 27, 28, and 29 are turned on / off depending on the state. The movement of the slider 32 is limited by a stopper 34 so that the compression spring 30 does not move further away from the fully extended state.
[0014]
When the pull motor 17 and the push motor 20 are fed at a constant speed in this state, the extender 18 expands and contracts as a result of a difference between the speeds of the wires sent from both motors and a change in the wire path in the conduit 21 on the way.
[0015]
The speed of the push motor 20 is controlled such that the state of expansion and contraction of the extender 18 is known from changes in the limit switches 27, 28 and 29 so that the tip of the slider 32 is always near the center limit switch 28.
[0016]
Thereby, even if the arm of the welding robot 13 moves abruptly and the wire path in the conduit 21 changes suddenly due to a large bending of the conduit 21, the amount of the change is temporarily set by the expander 18. Then, the speed of the push motor 20 is changed to return to the reference expansion / contraction state.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
In the proposed technique in the JP-A 7-246470 discloses the Purumota has focusing on only the this constant speed supplied by, consideration of the state of the base metal was not from Purumota. That is, in order to prevent the torch from being lifted due to the tension of the wire and the occurrence of spatter due to overheating and fusing, the welding operator must constantly adjust the wire feeding speed and the heating current while monitoring the welding condition of the wire. have.
[0018]
Further, in the conventional automatic control method using the above-described fusing phenomenon, spatter may still occur, and since spatter accumulates on the tungsten electrode, there is a problem that it is difficult to continuously operate for a long time.
[0019]
Furthermore, in the above-mentioned GMA welding, when the current-carrying tip is used for a long time, the wear of the tip hole progresses, causing a contact failure and breaking of the arc. For this reason, especially in GMA welding mounted on a welding robot, it is often performed to change the time before the arc is cut off at a fixed time.
[0020]
However, at the same time, foreign substances such as plating dust of the copper-plated wire collect in the current-carrying tip hole, and often cause wire clogging during welding. Since the time of occurrence of this wire clogging is uncertain and a practical method for detecting it in advance has not yet been realized, sudden interruption of the arc may cause welding defects in the product. This has been a major obstacle to achieving continuous unmanned operation.
[0021]
The present invention has been made based on such a background, and an object of the present invention is to reduce the frequency of occurrence of spatter in TIG welding and maintain a proper wire melting state by using a wire heating current and a wire feeding speed. It is an object of the present invention to provide a welding wire feed control device capable of performing automatic adjustment such as the above.
[0022]
Another object of the present invention is to provide a welding wire feed control device with a chip clogging progress detector capable of performing chip replacement before chip clogging occurs in GMA welding.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first present invention provides:
A pull motor arranged on the welding torch side and controlled at a constant speed, a push motor arranged on the wire reel side, a conduit for guiding a wire between the pull motor and the push motor, and a telescopic device for expanding and contracting a wire guide path. And detecting means for detecting the expansion and contraction state of the expander,
The present invention is directed to a welding wire feed control device configured to control the rotation of the push motor so as to always have a constant telescopic device length based on a signal from the detection means.
[0024]
A feed resistance detecting means for detecting a drive current of the pull motor independently controlled at a constant speed and detecting a wire feed resistance between the pull motor and the base material is provided.
[0025]
In order to achieve the above object, a second present invention provides:
A contact detecting means for detecting whether the wire for hot wire TIG welding is in contact with or separated from the base material;
When the contact detecting means detects that the wire is separated from the base material, the wire feed resistance between the pull motor and the base material is detected by the pull motor current to detect chip clogging beforehand. It is characterized by the following.
[0027]
[Action]
As described above, in the first aspect of the present invention, the wire feed path expander is arranged between the pull motor and the push motor, feedback control is performed by the push motor so that the expansion and contraction state is constant, and the pull motor is located near the torch. In the case of feeding the wire at a constant speed in the above, the pull motor has a certain force generated by the expander, a certain force for rotating the wire feeding pull roller without load, and a wire between the wire and the base material. Will generate a force obtained by adding the force received from the outside.
[0028]
In this case, the fluctuation of the force constituted by the frictional force received when passing through the tip that guides the energized wire and the reaction force received from the base material by the wire contacting the base material results in the motor current of the pull motor being changed. Detected as fluctuation.
[0029]
Therefore, whether or not the wire is in contact with the base material is electrically detected, and based on the amount of change in the pull motor current when the wire is in contact and the amount of change in the pull motor current when the wire is not in contact, the wire is used as the base material. It is possible to detect the force applied to the wire and the progress of chip clogging, which can be useful for controlling the state of wire melting and detecting chip clogging.
[0030]
In TIG welding, a strong pressing force is generated when the wire does not melt and a hard wire hits the base material. When the wire is in an appropriate molten state, the wire is softened, so that no contact reaction force is generated even if the wire is in contact. Accordingly, when the reaction force from the base material can be detected, the wire feeding speed, the wire heating power, the wire insertion position, and the like can be changed to control the wire heating state to an appropriate value.
[0031]
Further, according to the second aspect of the present invention, occurrence of chip clogging can be detected in advance and surely, and chips can be replaced at an appropriate time before the occurrence of chip clogging, so that chip clogging during welding does not occur and defective products are not generated. , Continuous unmanned operation on robot welding lines, etc. is possible.
[0032]
【Example】
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a push-pull wire feed control device for a TIG welding device according to a first embodiment of the present invention.
[0033]
In addition to the TIG arc power supply 4, the wire heating power supply 12, and the TIG welding torch 1, a wire feeding device 7 having a built-in push motor 20 for wire feeding is placed away from the TIG welding torch 1 and a wire torch incorporating a pull motor 16 is provided. An extender 18 that extends and retracts the guide path of the wire 6 is disposed between the end of the conduit 8 that guides the wire 6 toward the wire 9 and the pull motor 16. Hot wire TIG welding is performed by these devices.
[0034]
Since the expander / contractor 18 has the same structure as that of FIG. 4 described in the related art, a detailed description thereof will be omitted. Reference numeral 35 denotes a wire-related control device for forming a wire feed control and a wire heating current control signal. An expansion / contraction state detection circuit 36 receives the H (high) and L (low) signals of the limit switches 27, 28, and 29 (see FIG. 4) of the expander 18 and increases and reduces the speed by the control circuit 37 of the push motor 20. Command.
[0035]
Reference numeral 38 denotes a pull motor control circuit that controls the pull motor 16 at a constant speed in accordance with an operator's command, and 39 denotes a circuit that detects and controls the pull motor current, and outputs a control signal for instructing an increase or decrease in the wire heating current depending on the state of the pull motor current. Output to the heating current control circuit 40.
[0036]
The wire heating current control circuit 40 receives the wire speed signal from the pull motor control circuit 38, outputs an output current corresponding to the wire speed as an initial current, and thereafter increases or decreases the current in accordance with the pull motor current. Reference numeral 41 denotes a touch detection circuit incorporated in the wire heating power supply 12, which is described in Japanese Patent Publication No. 5-75511. The H and L signals indicate whether the wire 6 is in contact with or separated from the base material 3. Output to the pull motor current detection control circuit 39.
[0037]
Next, the operation of the apparatus of the present embodiment will be described. The wire feeding itself is performed by using the expander / contractor 18 according to the method described in Japanese Patent Application No. 6-41170. Therefore, the extender 18 is basically shortened to such a length that the center limit switch 28 (see FIG. 4) is turned on and off.
[0038]
Now, when the TIG arc 5 is generated and the wire 6 is fed to the molten pool, a wire heating current roughly corresponding to the wire feeding speed is supplied from the wire heating power supply 12 at first. If the wire heating current tends to be insufficient, the wire feeding speed becomes faster than the progress of the wire melting, so that the wire tip hits the base material 3 and the pressing force against the pull motor 16 acts as a reaction force. Since the pull motor 16 generates a higher torque in an attempt to feed at a constant speed, the motor current increases.
[0039]
Conversely, when the wire heating current is excessive, the wire 6 is overheated and melted, and the wire tip is separated from the base material 3. The separation signal at the tip of the wire is detected by the touch detection circuit 41, and a control signal is output to the wire heating power supply 12 so as to reduce the wire heating current. At the same time, the pull motor current at this time is measured by the pull motor current detection circuit 39 and stored as a reference state in which the wire current does not increase. Then, the wire heating current is controlled so that the pull motor current approaches this value as much as possible and the wire heating current is kept as low as possible.
[0040]
In this way, the load obtained by adding the wire feed resistance from the pull motor outlet to the tip outlet and the load from the expander 18 is reflected in the pull motor current, and the pull motor current in which these loads are always subtracted, that is, the wire 6 becomes the mother. The wire heating current is to be controlled by detecting the reaction force to the motor generated upon hitting the material 3.
[0041]
In the first embodiment, when the tip is new and the clogging has not yet occurred, the pull motor current when the wire 6 is separated from the base material 3 is measured and stored as a reference value of the new tip state. The subsequent increase in the pull motor current when the wire 6 is separated from the base material 3 is determined to be due to chip clogging. Therefore, the occurrence of chip clogging in TIG welding can be detected from the change in the pull motor current.
[0042]
In the first embodiment, the case where the wire heating power is controlled by detecting the reaction force of the wire 6 hitting the base material 3 using the touch detection circuit 41 has been described. However, when the wire feeding resistance due to chip clogging is small, the same control can be performed simply by controlling the wire heating power so that the pull motor current becomes constant.
[0043]
(Second embodiment)
Next, a case where the method of the present invention is applied to consumable electrode arc welding will be described. Actually, the configuration is substantially the same as that of the conventional device shown in FIG. 3, and only the pull motor current detection circuit 39 in the wire feed control device 35 shown in FIG. 1 is added to the motor control device 22. Therefore, the drawings are omitted.
[0044]
In the case of GMA welding, an arc is generated at the tip of the wire. Except at the time of arc start, the wire tip may momentarily contact (short-circuit) with the base material, but it does not reach a state where it hits the base material and generates a reaction force, and most of it is in space. It can be said that it is in a floating state.
[0045]
Therefore, the pull motor current when the chip is in a new state is measured and stored, and it is easy to detect the occurrence of chip clogging from the temporal change of the pull motor current during use.
[0046]
According to the first and second embodiments, in TIG welding, the appropriate heating power of the wire 6 can be automatically maintained in a state where the generation of spatter is extremely small, so that the operator constantly monitors the welding power during welding to adjust the heating power. It is unnecessary to perform welding, which greatly contributes to the realization of unmanned and labor-saving welding.
[0047]
In addition, when the semi-automatic TIG welding is used, semi-automatic TIG welding can be easily performed without causing a situation in which the wire 6 hits the base material 3 to separate the torch from the base material 3 and cannot be welded.
[0048]
That is, in a normal semi-automatic TIG welding torch, there is also a meaning of minimizing the wire tension caused by the difficulty of adjusting the wire feeding speed, and the wire 6 is formed along the surface of the base material as much as possible in the molten pool under the arc. It is being sent to.
[0049]
For this reason, if the arc length becomes slightly longer or shorter, the position where the tip of the wire comes into contact with the base material 3 is greatly displaced, and the wire comes off the molten pool, causing a problem that welding becomes difficult. Even with wires, semi-automatic TIG welding of TIG welding has hardly been put to practical use.
[0050]
On the other hand, the method of inserting wires in parallel from the inside of a shield nozzle along a tungsten electrode according to JP-A-3-297574, which is the present inventors, has been practically used in robot welding, but in semi-automatic TIG welding, Since the arc length is unstable and the wire melting rate is apt to change, the wire is more likely to hit the base material and lift the torch more easily, so that it has not been possible to use it.
[0051]
However, since the present invention eliminates the wire tension, semi-automatic TIG welding can be performed with a smaller torch capable of feeding the wire from the inside of the shield nozzle.
[0052]
When the present invention is applied to GMA welding, the occurrence of chip clogging can be detected in advance, and the chip can be replaced at an appropriate time before the occurrence of chip clogging. Is avoided, and continuous unmanned operation in a robot welding line or the like is possible.
[0053]
【The invention's effect】
The first aspect of the present invention is configured as described above, the force of pressing the wire against the base material can be detected, based on the wire feed speed, wire heating power, changing the wire insertion position, etc. The wire heating state can be controlled to an appropriate value. Further, the progress of chip clogging can be detected, which is useful for detecting chip clogging.
[0054]
Further, according to the second aspect of the present invention, occurrence of chip clogging can be detected in advance and surely, and chips can be replaced at an appropriate time before chip clogging occurs. Therefore, chip clogging during welding does not occur and defective products do not occur. It has features such as continuous unmanned operation on robot welding lines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a hot wire TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional hot wire TIG welding apparatus.
FIG. 3 is a configuration diagram of a push-pull wire feeding device according to the prior application of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of the expander.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 TIG torch 2 Tungsten electrode 3 Base material 4 Arc power supply 5 Arc 6 Wire 7 Wire feeding device 8 Conduit 9 Wire torch 10 Connecting member 11 Contact chip 12 Heating power supply 16 Pull motor 18 Telescopic device 20 Push motor 22 Motor control device 35 Wire related control Device 36 Expansion / contraction state detection circuit 37 Push motor control circuit 38 Pull motor control circuit 39 Pull motor current detection circuit 40 Wire heating current control circuit 41 Touch detection circuit

Claims (4)

溶接トーチ側に配置されて、定速度制御がなされるプルモータと、
ワイヤリール側に配置されたプッシュモータと、
前記プルモータとプッシュモータ間にワイヤを案内するコンジットと、
ワイヤの案内経路を伸縮する伸縮器と、
その伸縮器の伸縮状態を検出する検出手段とを備え、
その検出手段からの信号に基づいて常に一定の伸縮器長となるように前記プッシュモータの回転を制御するように構成された溶接用ワイヤ送給制御装置において、
独立して定速度制御される前記プルモータの駆動電流を検出して、そのプルモータと母材間のワイヤ送給抵抗を検知する送給抵抗検知手段を備えたことを特徴とする溶接用ワイヤ送給制御装置。
A pull motor arranged on the welding torch side and controlled at a constant speed;
A push motor arranged on the wire reel side,
A conduit for guiding a wire between the pull motor and the push motor,
A telescopic device that expands and contracts the wire guide path,
Detection means for detecting the expansion / contraction state of the expander,
In the welding wire feed control device configured to control the rotation of the push motor so as to always have a constant telescopic unit length based on the signal from the detection means,
A welding wire feeder comprising feed resistance detecting means for detecting a drive current of the pull motor independently controlled at a constant speed and detecting a wire feed resistance between the pull motor and the base material. Control device.
請求項1記載において、ワイヤ送給用プルモータと母材間におけるワイヤ送給抵抗を一定とするためにワイヤ加熱電力を調整するように構成したことを特徴とする溶接用ワイヤ送給制御装置。2. The welding wire feeding control device according to claim 1, wherein the wire heating power is adjusted so as to keep the wire feeding resistance between the wire feeding pull motor and the base material constant. 請求項2記載において、ワイヤが母材と接触しているか分離しているかを検知する検知手段を備え、ワイヤが母材と接触している時のプルモータと母材間のワイヤ送給抵抗が、ワイヤが母材と分離している時のプルモータと母材間のワイヤ送給抵抗に近づくようにワイヤ加熱電力を制御するように構成したことを特徴とする溶接用ワイヤ送給制御装置。The method according to claim 2, further comprising detecting means for detecting whether the wire is in contact with or separated from the base material, wherein a wire feed resistance between the pull motor and the base material when the wire is in contact with the base material is: A wire feed control device for welding, wherein the wire heating power is controlled so as to approach the wire feed resistance between the pull motor and the base material when the wire is separated from the base material. ホットワイヤTIG溶接用のワイヤが母材と接触しているか分離しているかを検知する接触検知手段を備え、
その接触検知手段によってワイヤが母材から分離していることが検知されたときのプルモータと母材間のワイヤ送給抵抗をプルモータ電流で検出して、チップ詰まりを未然に検知するように構成したことを特徴とする溶接用ワイヤ送給制御装置。
A contact detecting means for detecting whether the wire for hot wire TIG welding is in contact with or separated from the base material;
When the contact detecting means detects that the wire is separated from the base material, the wire feed resistance between the pull motor and the base material is detected by the pull motor current, so that chip clogging is detected beforehand. A wire feed control device for welding, characterized in that:
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