JP3947011B2 - Consumable electrode arc welding apparatus and consumable electrode arc welding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、消耗電極式アーク溶接装置および消耗電極式アーク溶接方法に関し、特に、消耗電極ワイヤとフィラーワイヤの二本の溶接ワイヤを用い、ウィービングを行う消耗電極式アーク溶接装置および消耗電極式アーク溶接方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
消耗電極ワイヤとフィラーワイヤの二本の溶接ワイヤを用いる溶接方法として、たとえば、特開平3−275280号公報に開示された消耗電極式アーク溶接法が知られている。
【0003】
この消耗電極式アーク溶接法を用いた溶接装置では、シールドノズル内に消耗電極ワイヤとフィラーワイヤの二本のワイヤを挿入し、消耗電極ワイヤでアークを発生させる。このとき、フィラーワイヤを溶融池に挿入し、消耗電極ワイヤから母材に流れる溶接電流の一部を分流してフィラーワイヤに導いて溶接電源のアース端に合流させる。
【0004】
このような溶接法では、消耗電極ワイヤとフィラーワイヤに流れる電流の向きが逆方向になるため、消耗電極ワイヤとフィラーワイヤに発生する磁束が互いに反発し、消耗電極ワイヤから発生するアークはフィラーワイヤと反対方向に傾けられる。したがって、消耗電極ワイヤにフィラーワイヤを近接させても、フィラーワイヤがアークによって飛ばされることなくフィラーワイヤを溶融他に供給することができる。
【0005】
このような溶接法を採用することにより、炭素鋼、合金鋼、アルミニウム等の溶接において、溶接速度を大きくしても、高速、高能率で、作業性よく溶接することができる。また、フィラーワイヤを溶融池に挿入することにより、溶融池の温度を低く抑え、溶接ビードに乱れを生じるパッカリング現象の発生や黒粉付着(酸化物付着)の抑制や、凝固割れの感受性の低減を図ることができる。
【0006】
アーク溶接において、多層盛り溶接や肉盛溶接など広幅のビードを必要とする場合、溶接トーチを溶接長手方向(溶接中心線)に対して所定の振り幅をもって左右に揺動させながら溶接を行うウィービングと呼ばれる動作が行われる。ウィービング動作により、大きな溶着金属が得られると共に、良好な形状の溶接ビードを得ることができる。また、ウィービング動作を行いながら、溶接中の電流、電圧等の変化を計測することにより、溶接線に追従するアークセンシングと呼ばれる機能を実現することもできる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
消耗電極ワイヤとフィラーワイヤの二本のワイヤを使用するアーク溶接方法においては、通常、電極ワイヤの進行方向に対して後ろ側(溶接進行方向遅れ側)に深く溶融池が形成されるから、消耗電極ワイヤより所定量だけ溶接進行方向遅れ側の位置にて溶融池にフィラーワイヤを供給する。
【0008】
フィラーワイヤに曲がりくせがある場合には、電極ワイヤとフィラーワイヤを溶接線方向の同一線上に供給するのが難かしい。多くの場合、フィラーワイヤの供給位置が消耗電極式ワイヤの供給位置と比較して、溶接方向に対して垂直方向(溶接中心線を左右に横切る方向)にずれる。
【0009】
このような状態で溶接トーチを溶接方向に対して垂直方向に揺動(ウィービング動作)させてすみ肉アーク溶接を行うと、フィラーワイヤは、溶融池の比較的浅い領域と母材との境界面近傍付近に供給されることになる。その結果、フィラーワイヤが溶融池で溶けきれず、溶着金属内部に溶け残りが生じることがある。
【0010】
本発明は、消耗電極ワイヤの進行方向に対するフィラーワイヤの曲がりくせなどの影響によって、フィラー供給位置が溶接線方向に対して左右にずれた状態においても、欠陥なく良好な溶接ビードを得ることのできる消耗電極式アーク溶接装置および消耗電極式アーク溶接方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の発明は、溶接トーチを介して消耗電極ワイヤを溶接対象に供給する消耗電極ワイヤ供給部と、溶接トーチを介して溶接対象の溶融池にフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給部と、消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動し、フィラーワイヤの左右振り幅が消耗電極ワイヤの左右振り幅より小さくなるように、溶接トーチを溶接対象に対して揺動運動させる揺動運動手段とを備えることを特徴とする。
(2)請求項2の発明は、請求項1記載の消耗電極式アーク溶接装置において、揺動運動手段は、消耗電極ワイヤとフィラーワイヤとが共に溶接中心線に対して左右両側に揺動移動すると共に、消耗電極ワイヤが溶接中心線より遠ざかるに従って消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心とした溶接トーチの回動角度が増大するように溶接トーチを回動させることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項1記載の消耗電極式アーク溶接装置において、揺動運動手段は、消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心として当該回動中心を溶接中心線上に保って溶接トーチを回動させ、消耗電極ワイヤを溶接中心線に対して左右両側に揺動移動させることを特徴とする。
(4)請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接装置において、少なくとも溶接速度、溶接電流、溶接電圧、トーチ角度、および消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動する移動幅と移動周波数を入力するパラメータ入力部と、パラメータ入力部によって入力されたパラメータに基づいて揺動運動手段による動作を含む溶接トーチの動作を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、溶接トーチを介して消耗電極ワイヤを溶接対象に供給する消耗電極ワイヤ供給部と、溶接トーチを介して溶接対象の溶融池にフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給部とを備えた消耗電極式アーク溶接装置による溶接方法に適用される。そして、消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動し、フィラーワイヤの左右振り幅が消耗電極ワイヤの左右振り幅より小さくなるように溶接トーチを溶接対象に対して揺動運動させることを特徴とする。
(6)請求項6の発明は、請求項5記載の消耗電極式アーク溶接方法おいて、消耗電極ワイヤとフィラーワイヤとを共に溶接中心線に対して左右両側に揺動移動させると共に、消耗電極ワイヤが溶接中心線より遠ざかるに従って消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心とした溶接トーチの回動角度が増大するように溶接トーチを回動させることを特徴とする。
(7)請求項7の発明は、請求項5記載の消耗電極式アーク溶接方法において、消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心として、当該回動中心を溶接中心線上に保って溶接トーチを回動させ、消耗電極ワイヤを溶接中心線に対して左右両側に揺動移動させることを特徴とする。
(8)請求項8の発明は、消耗電極式アーク溶接装置を用いた多層盛り溶接方法に適用され、請求項7記載の消耗電極式アーク溶接方法により溶接を行って溶接ビードの層を形成した後、その溶接ビードの層に重ねて請求項6記載の消耗電極式アーク溶接方法により溶接を行うことを特徴とする。
(9)請求項9の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接装置に使用されるアーク溶接条件決定装置に適用され、少なくとも溶接速度、溶接電流、溶接電圧、トーチ角度、および消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動する移動幅と移動周波数を入力する入力部と、入力された値に基づいて、揺動運動手段により溶接トーチを揺動運動させる際の溶接トーチの揺動角度を演算する演算手段とを備えることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に図1〜図7を参照してこの発明による消耗式アーク溶接装置の一実施の形態を詳細に説明する。
【0013】
図1はこの発明による消耗電極式アーク溶接装置を溶接ロボットを用いた溶接装置に適用した全体構成を示している。溶接ロボット10は、たとえば6軸多関節ロボットである。この溶接ロボット10はアーム先端にハンド部11を備えている。このハンド部11には、ワイヤ供給チューブ13を介して消耗電極式アーク溶接用の溶接トーチ12が設けられている。
【0014】
溶接ロボット10には、電極ワイヤ送給装置14とフィラーワイヤ送給装置15とが取り付けられている。電極ワイヤ送給装置14は、電極ワイヤ供給リール16からワイヤ供給チューブ13を通して溶接トーチ12へ消耗電極ワイヤY1を供給する。フィラーワイヤ送給装置15は、フィラーワイヤ供給リール17からワイヤ供給チューブ18を通して溶接トーチ12へフィラーワイヤY2を供給する。
【0015】
電極ワイヤ送給装置14は、溶接電源・制御装置19によって消耗電極ワイヤY1の送給を制御する。フィラーワイヤ送給装置15は、フィラー制御装置20によってフィラーワイヤY2の送給を制御する。溶接電源・制御装置19のプラス端子19Aは消耗電極ワイヤY1に導通接続され、マイナス端子19Bは溶接対象(母材B1、B2)とフィラーワイヤY2にアース接続されている。
【0016】
溶接電源・制御装置19とフィラー制御装置20は、上位制御機器であるコンピュータ式のロボット制御装置21から入力されるアーク制御指令、フィラー制御指令に基づいて動作する。
【0017】
ロボット制御装置21は溶接ロボット10を制御する。ロボット制御装置21にはティーチングペンダントを兼ねたモニタ付きの入力装置22が接続されている。入力装置22は、溶接パラメータの入力部であり、入力データをロボット制御装置21に送信する。
【0018】
溶接トーチ12の詳細を図2、図3を参照して説明する。溶接トーチ12は、通電チップを兼ねた電極ワイヤ送出ノズル23と、フィラーワイヤ送出ノズル24とを有している。
【0019】
電極ワイヤ送出ノズル23とフィラーワイヤ送出ノズル24は矢印Aで示される溶接方向の同一線上に整列配置されている。フィラーワイヤ送出ノズル24は、電極ワイヤ送出ノズル23より溶接進行方向遅れ側にあり、したがって、フィラーワイヤY2は消耗電極ワイヤY1より所定量D1だけ溶接進行方向遅れ側の位置に送出される。
【0020】
図3は溶接トーチ12を真下から見た図である。電極ワイヤ送出ノズル23から送出される消耗電極ワイヤY1の供給位置をP1、フィラーワイヤ送出ノズル24から送出されるフィラーワイヤY2の供給位置をP3とする。溶接トーチ12の回転中心位置P2は、消耗電極ワイヤ供給位置P1より溶接進行方向遅れ側に設定されている。たとえば、図4に示すように、消耗電極ワイヤ供給位置P1が溶接中心線Xに対して左右両側に揺動移動し、フィラーワイヤ供給位置P3の左右振り幅W2が消耗電極ワイヤ供給位置P1の左右振り幅(ウィービング幅)W1より小さくなるように、溶接トーチ12を溶接対象に対して揺動運動させる。この揺動運動をウィービング動作と呼ぶ。ウィービング動作は、溶接ロボット10の6自由度の運動制御によって行う。
【0021】
このようなウィービング式溶接方法では、フィィラーワイヤY2の曲がりくせ等により、電極ワイヤY1とフィラーワイヤY2を溶接線方向の同一線上に供給することは非常に難かしい。多くの場合、図9に示されるように、フィラーワイヤY2の供給位置が消耗電極式ワイヤY1の供給位置と比較して、溶接方向に対して垂直方向(溶接中心線を左右に横切る方向)に、ずれD2を生じる。
【0022】
このような状態で、図10に示されているように、溶接トーチTを溶接方向に対して垂直方向に振り幅Wの大きさで揺動(ウィービング動作)させて母材B1とB2のすみ肉アーク溶接を行うと、図11に示されているように、フィラーワイヤY2は、溶融池B3の比較的浅い領域と一方の母材B1との境界面近傍B4付近に供給されることになる。
【0023】
このようなフィラーワイヤ供給では、フィラーワイヤY2が溶融池B3で溶けきれず、図12に示されているように、溶着金属B5内部に溶け残りB6が生じる。また、フィラーワイヤY2の供給量を大きくすると、フィラーワイヤY2が溶融池B3の界面部分に衝突し、フィラーワイヤY2が振動したり、溶接トーチTが押し上げられたりする。そのため、溶接が不安定になり、溶接欠陥を発生させることになる。
そこで、この実施の形態では、以下のようなウイービング動作を行ってこのような問題を解消する。以下、詳細に説明する。
【0024】
この実施の形態による溶接装置では、2種類のウィービング動作(第1のウィービング動作、第2のウィービング動作)が設定されている。この2種類のウィービング動作は溶接条件に応じて使い分けられる。以下、第1のウィービング動作と、第2のウィービング動作を図4〜図7を参照して説明する。
【0025】
(第1のウィービング動作)
図4、図5に示されているように、溶接トーチ12を溶接線に沿って移動する際、
(1)消耗電極ワイヤ供給位置P1とフィラーワイヤ供給位置P3とが共に溶接中心線Xに対して左右両側に揺動移動し、
(2)消耗電極ワイヤ供給位置P1が溶接中心線Xより左右に遠ざかるに従って、消耗電極ワイヤ供給位置P1に対して溶接進行方向遅れ側にある回転中心位置P2を回動中心とした溶接トーチ12の回動角度が増大するように、
溶接中心線に対して左右に移動させながら、回転中心位置P2を回動中心として溶接トーチ12を回動させる。
【0026】
このウィービング動作では、溶接トーチ12の回転中心位置P2が符号Dで示されている幅で溶接方向に直交する方向に揺動する。溶接トーチ12は、消耗電極ワイヤ供給位置P1が溶接中心線Xより左右に遠ざかるにつれて、フィラーワイヤ供給位置P3、つまりフィラーワイヤY2が消耗電極ワイヤY1に対して溶接線中心方向に位置するように、徐々に回転中心位置P2を中心にして相対的に回転する。図5(a)、(c)に示されているように、溶接トーチ12は、消耗電極ワイヤ供給位置P1が、溶接中心軸Xから最も遠ざかった位置において最大角θの大きさで溶接中心軸Xに対して傾斜される。
【0027】
一方、消耗電極ワイヤ供給位置P1が、溶接線中心方向に移動するにつれて、溶接トーチ12の傾斜角は減少し、図5(b)に示されているように、溶接線中心位置に達した時、溶接トーチ12の中心軸は、溶接線中心線Xに対してほぼ水平となる。
【0028】
このような動作を左右交互に繰り返すことによって、溶接トーチ12のウィービングが行われる。消耗電極ワイヤ供給位置P1のウィービング幅W1は、消耗電極ワイヤ供給位置P1とトーチ回転中心位置P2との距離Lを用いて次式で表される。
W1=D+2L・tanθ……(1)
【0029】
フィラーワイヤY2の供給位置P3が、消耗電極ワイヤY1に対して溶接線方向左右に位置した場合においても、この第1のウィービング動作により、フィラーワイヤY2が母材と溶融池B3の境界近傍に供給されることが防止される。フィラーワイヤY2は、常に溶融池B3の中央領域に近い位置に、良好に供給される。この第1のウィービング動作では、ウィービング幅を比較的大きく設定でき、溶接ビードが幅広の溶接に向いている。
【0030】
(第2のウィービング動作)
第2のウィービング動作は、図6、図7に示されているように、消耗電極ワイヤ供給位置P1に対して溶接進行方向遅れ側にある回転中心位置P2を回動中心として行われる。この回転中心位置P2を溶接中心線X上に保ちつつ溶接トーチ12を回動させる。これにより、消耗電極ワイヤ供給位置P1を溶接中心線Xに対して左右両側に揺動移動させる。
【0031】
この場合、図7(a)、(b)に示されているように、消耗電極ワイヤ供給位置P1が溶接線中心軸Xに対して最も遠い位置にあるとき、溶接トーチ12の中心軸は、溶接線中心軸Xに対してθ’の角度で傾斜している。消耗電極ワイヤ供給位置P1のウィービング幅W1は、消耗電極ワイヤ供給位置P1とトーチ回転中心位置P2との距離Lを用いて次式で表される。
W1=2L・tanθ’……(2)
【0032】
フィラーワイヤY2の供給位置P3が、電極ワイヤY1に対して溶接線方向左右に位置した場合においても、この第2のウィービング動作により、フィラーワイヤY2が母材と溶融池B3の境界近傍に供給されることが防止される。フィラーワイヤY2は、常に溶融池B3の中央領域に近い位置に、良好に供給される。この第2のウィービング動作では、ウィービング幅をあまり大きく設定することはできないが、溶接トーチの動きが単純であるので、溶接速度が速い溶接に対応できる。
【0033】
上述した第1、第2のウィービング動作における傾斜角θ、θ’は、溶接速度、溶接電流、ウィービング幅(移動幅)、ウィービング周波数(移動周波数)、溶接対象の形状等により決まる溶融池B3の形状、想定される2本のワイヤのずれ量に基づいて決定できる。たとえば、ウィービング幅(移動幅)が入力されると、Lは既値であるから、上記(1)や(2)式からθ、θ’を決定することができる。ウィービング幅自体を溶接対象の形状等から算出し、算出されたウィービング幅に基づいてθ、θ’を決定することもできる。この場合、制御装置19がθ、θ’を決定する決定装置として機能する。
【0034】
入力装置22は、溶接速度、溶接電流、溶接電圧、トーチ角度、ウィービング幅、ウィービング周波数等のパラメータを入力する入力部として機能する。ロボット制御装置21は入力装置22によって入力されたパラメータに基づいて、上記ウィービング動作を含む溶接トーチ12の動作を制御する。
【0035】
この実施の形態の消耗電極式アーク溶接装置によれば、消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動するウィービング動作下で、消耗電極ワイヤが溶接中心線位置より左右に偏倚すると、フィラーワイヤは消耗電極ワイヤ部よりも溶接中心側に位置することになり、フィラーワイヤに曲がりくせがあっても、フィラーワイヤが溶融池の境界領域側に供給されなくなる。したがって、フィラーワイヤが溶融池の底部に衝突して溶け残りが生じたり、フィラーワイヤの振動や、溶接トーチが押し上げられたりして、溶接が不安定になることもなく良好な溶接を行うことができるようになる。
【0036】
第1のウィービング動作の場合には、ウィービング幅を比較的大きく設定でき、幅広の溶接ビードを得ることができる。第2のウィービング動作の場合には、ウィービング幅をあまり大きく設定することはできないが、溶接トーチの動きが単純で、溶接速度が速い溶接に対応できる。
【0037】
図8に示されているような、多層盛り溶接においては、ビード幅が比較的小さい下層Ba、Bbの溶接を上述した第2のウィービング動作による消耗電極式アーク溶接法にて行い、ビード幅が比較的大きい上層の溶接Bc、Bdを上述した第1のウィービング動作による消耗電極式アーク溶接法にて行う。
【0038】
また、この発明による消耗電極式アーク溶接装置および方法は、上述した実施の形態のもの以外に、例えば、先行ワイヤ(消耗電極ワイヤY1)1本、後行ワイヤ(フィラーワイヤY2)2本など、種々のアーク溶接法において応用可能である。
【0039】
【発明の効果】
この発明によれば、フィラーワイヤを溶融池に安定して供給することができ、それによって、フィラーワイヤの供給量を増大させたり、溶接速度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による消耗電極式アーク溶接装置を溶接ロボットに適用した全体構成を示す構成図である。
【図2】この発明による消耗電極式アーク溶接装置で使用される溶接トーチの側面図である。
【図3】この発明による消耗電極式アーク溶接装置で使用される溶接トーチの底面図である。
【図4】この発明による消耗電極式アーク溶接装置における第1のウィービング動作を示す説明図である。
【図5】(a)〜(c)は第1のウィービング動作におけるワイヤ供給位置を示す説明図である。
【図6】この発明による消耗電極式アーク溶接装置における第2のウィービング動作を示す説明図である。
【図7】(a)、(b)は第2のウィービング動作におけるワイヤ供給位置を示す説明図である。
【図8】この発明による多層盛り溶接方法を示す説明図である。
【図9】消耗電極ワイヤに対するフィラーワイヤの横ずれを示す説明図である。
【図10】従来のウィービング動作を示す説明図である。
【図11】従来のウィービング動作における不具合を示す説明図である。
【図12】従来のウィービング動作における不具合を示す説明図である。
【符号の説明】
10 溶接ロボット
12 溶接トーチ
14 電極ワイヤ送給装置
15 フィラーワイヤ送給装置
19 溶接電源・制御装置
20 フィラー制御装置
21 ロボット制御装置
22 入力装置
23 電極ワイヤ送出ノズル
24 フィラーワイヤ送出ノズル
Y1 消耗電極ワイヤ
Y2 フィラーワイヤ
P1 消耗電極ワイヤ供給位置
P2 トーチ回転中心位置
P3 フィラーワイヤ供給位置
B3 溶融池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a consumable electrode arc welding apparatus and a consumable electrode arc welding method, and more particularly to a consumable electrode arc welding apparatus and a consumable electrode arc that perform weaving using two consumable electrode wires and a filler wire. The present invention relates to a welding method.
[0002]
[Prior art]
As a welding method using two welding wires of a consumable electrode wire and a filler wire, for example, a consumable electrode type arc welding method disclosed in JP-A-3-275280 is known.
[0003]
In a welding apparatus using the consumable electrode type arc welding method, two wires of a consumable electrode wire and a filler wire are inserted into a shield nozzle, and an arc is generated by the consumable electrode wire. At this time, the filler wire is inserted into the molten pool, and a part of the welding current flowing from the consumable electrode wire to the base material is diverted and led to the filler wire to be joined to the ground end of the welding power source.
[0004]
In such a welding method, since the directions of the currents flowing through the consumable electrode wire and the filler wire are reversed, the magnetic fluxes generated in the consumable electrode wire and the filler wire repel each other, and the arc generated from the consumable electrode wire is the filler wire. Tilt in the opposite direction. Therefore, even if the filler wire is brought close to the consumable electrode wire, the filler wire can be supplied to the melted or the like without being blown by the arc.
[0005]
By adopting such a welding method, even when the welding speed is increased in welding of carbon steel, alloy steel, aluminum, etc., it is possible to perform welding at high speed and high efficiency with good workability. Also, by inserting filler wire into the molten pool, the temperature of the molten pool can be kept low, the occurrence of puckering phenomenon that disturbs the weld bead, the suppression of black powder adhesion (oxide adhesion), and the susceptibility to solidification cracking Reduction can be achieved.
[0006]
In arc welding, when a wide bead is required, such as multi-layer welding or build-up welding, weaving is performed by swinging the welding torch from side to side with a predetermined swing width with respect to the welding longitudinal direction (welding center line). The operation called is performed. A large weld metal can be obtained by the weaving operation, and a weld bead having a good shape can be obtained. Further, a function called arc sensing that follows the weld line can be realized by measuring changes in current, voltage, and the like during welding while performing a weaving operation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In arc welding methods that use two wires, a consumable electrode wire and a filler wire, the molten pool is usually formed deeply behind the electrode wire in the direction of travel (the welding direction is delayed). A filler wire is supplied to the molten pool at a position behind the electrode wire by a predetermined amount in the welding progress direction.
[0008]
When the filler wire is bent, it is difficult to supply the electrode wire and the filler wire on the same line in the welding line direction. In many cases, the supply position of the filler wire is deviated in a direction perpendicular to the welding direction (a direction transverse to the welding center line) compared to the supply position of the consumable electrode type wire.
[0009]
In such a state, when fillet arc welding is performed by swinging the welding torch in a direction perpendicular to the welding direction (weaving operation), the filler wire becomes a boundary surface between the relatively shallow region of the molten pool and the base material. It will be supplied near the vicinity. As a result, the filler wire may not be melted in the molten pool, and unmelted residue may be generated inside the weld metal.
[0010]
The present invention can obtain a good weld bead without defects even when the filler supply position is shifted to the left and right with respect to the welding line direction due to the influence of the bending of the filler wire with respect to the traveling direction of the consumable electrode wire. It is an object of the present invention to provide a consumable electrode arc welding apparatus and a consumable electrode arc welding method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention of
(2) The invention of
(3) The invention according to claim 3 is the consumable electrode type arc welding apparatus according to
(4) The invention of claim 4 is the consumable electrode type arc welding apparatus according to any one of
(5) The invention of
(6) The invention of claim 6 is the consumable electrode arc welding method according to
(7) The invention according to claim 7 is the consumable electrode type arc welding method according to
(8) The invention of claim 8 is applied to a multi-layer welding method using a consumable electrode type arc welding device, forming a layer of weld bead performs welding by consumable electrode type arc welding method 請 Motomeko 7, wherein Then, welding is performed by the consumable electrode type arc welding method according to claim 6 over the weld bead layer .
(9) The invention of
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a consumable arc welding apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
[0013]
FIG. 1 shows an overall configuration in which a consumable electrode arc welding apparatus according to the present invention is applied to a welding apparatus using a welding robot. The
[0014]
An electrode
[0015]
The electrode
[0016]
The welding power source /
[0017]
The
[0018]
Details of the
[0019]
The electrode
[0020]
FIG. 3 is a view of the
[0021]
In such a weaving type welding method, it is very difficult to supply the electrode wire Y1 and the filler wire Y2 on the same line in the welding line direction due to the bending of the filler wire Y2. In many cases, as shown in FIG. 9, the supply position of the filler wire Y2 is perpendicular to the welding direction (the direction crossing the welding center line from side to side) as compared to the supply position of the consumable electrode type wire Y1. , A deviation D2 occurs.
[0022]
In this state, as shown in FIG. 10, the welding torch T is swung (weaving operation) in the direction perpendicular to the welding direction with a swing width W so that the base materials B1 and B2 are filled. When the meat arc welding is performed, as shown in FIG. 11, the filler wire Y2 is supplied in the vicinity of the boundary surface B4 between the relatively shallow region of the molten pool B3 and the one base material B1. .
[0023]
In such a filler wire supply, the filler wire Y2 cannot be melted in the molten pool B3, and as shown in FIG. 12, the unmelted residue B6 is generated inside the weld metal B5. Further, when the supply amount of the filler wire Y2 is increased, the filler wire Y2 collides with the interface portion of the molten pool B3, and the filler wire Y2 vibrates or the welding torch T is pushed up. Therefore, welding becomes unstable and a welding defect is generated.
Therefore, in this embodiment, such a problem is solved by performing the following weaving operation. Details will be described below.
[0024]
In the welding apparatus according to this embodiment, two types of weaving operations (a first weaving operation and a second weaving operation) are set. These two types of weaving operations are selectively used according to welding conditions. Hereinafter, the first weaving operation and the second weaving operation will be described with reference to FIGS.
[0025]
(First weaving operation)
As shown in FIGS. 4 and 5, when moving the
(1) Both the consumable electrode wire supply position P1 and the filler wire supply position P3 swing to the left and right with respect to the welding center line X,
(2) As the consumable electrode wire supply position P1 moves further to the left and right from the welding center line X, the
While moving the welding center line to the left and right, the
[0026]
In this weaving operation, the rotation center position P2 of the
[0027]
On the other hand, as the consumable electrode wire supply position P1 moves toward the center of the weld line, the inclination angle of the
[0028]
By repeating such an operation alternately left and right, the weaving of the
W1 = D + 2L · tan θ (1)
[0029]
Even when the supply position P3 of the filler wire Y2 is located on the left and right in the welding line direction with respect to the consumable electrode wire Y1, the filler wire Y2 is supplied near the boundary between the base material and the molten pool B3 by this first weaving operation. Is prevented. The filler wire Y2 is always satisfactorily supplied at a position close to the central region of the molten pool B3. In the first weaving operation, the weaving width can be set to be relatively large, and the weld bead is suitable for wide welding.
[0030]
(Second weaving operation)
As shown in FIGS. 6 and 7, the second weaving operation is performed with the rotation center position P <b> 2 on the lag side of the welding progress direction with respect to the consumable electrode wire supply position P <b> 1 as the rotation center. The
[0031]
In this case, as shown in FIGS. 7A and 7B, when the consumable electrode wire supply position P1 is located farthest from the weld line center axis X, the center axis of the
W1 = 2L · tan θ ′ (2)
[0032]
Even when the supply position P3 of the filler wire Y2 is located on the left and right in the welding line direction with respect to the electrode wire Y1, the filler wire Y2 is supplied near the boundary between the base material and the molten pool B3 by the second weaving operation. Is prevented. The filler wire Y2 is always satisfactorily supplied at a position close to the central region of the molten pool B3. In the second weaving operation, the weaving width cannot be set so large, but since the movement of the welding torch is simple, it is possible to cope with welding with a high welding speed.
[0033]
The inclination angles θ and θ ′ in the first and second weaving operations described above are determined by the welding speed, the welding current, the weaving width (moving width), the weaving frequency (moving frequency), the shape of the weld pool B3, and the like. It can be determined based on the shape and the amount of deviation between the two assumed wires. For example, when a weaving width (moving width) is input, L is an existing value, so that θ and θ ′ can be determined from the above equations (1) and (2). It is also possible to calculate the weaving width itself from the shape of the object to be welded and determine θ and θ ′ based on the calculated weaving width. In this case, the
[0034]
The
[0035]
According to the consumable electrode arc welding apparatus of this embodiment, when the consumable electrode wire deviates from the welding center line position to the left and right under a weaving operation in which the consumable electrode wire swings and moves to the left and right sides with respect to the welding center line. The filler wire is positioned closer to the welding center than the consumable electrode wire portion, and even if the filler wire is bent, the filler wire is not supplied to the boundary region side of the molten pool. Therefore, the filler wire can collide with the bottom of the molten pool, resulting in unmelted residue, vibration of the filler wire, and the welding torch being pushed up, so that welding can be performed without instability. become able to.
[0036]
In the case of the first weaving operation, the weaving width can be set relatively large, and a wide weld bead can be obtained. In the case of the second weaving operation, the weaving width cannot be set so large, but the movement of the welding torch is simple and the welding can be performed at a high welding speed.
[0037]
In multi-layer welding as shown in FIG. 8, welding of the lower layers Ba and Bb having a relatively small bead width is performed by the consumable electrode type arc welding method using the second weaving operation described above, and the bead width is Relatively large upper layer welds Bc and Bd are performed by the consumable electrode type arc welding method using the first weaving operation described above.
[0038]
Further, the consumable electrode type arc welding apparatus and method according to the present invention include, in addition to the above-described embodiment, for example, one leading wire (consuming electrode wire Y1), two following wires (filler wire Y2), etc. It can be applied in various arc welding methods.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, the filler wire can be stably supplied to the molten pool, whereby the supply amount of the filler wire can be increased and the welding speed can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration in which a consumable electrode arc welding apparatus according to the present invention is applied to a welding robot.
FIG. 2 is a side view of a welding torch used in the consumable electrode arc welding apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a bottom view of a welding torch used in the consumable electrode arc welding apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a first weaving operation in the consumable electrode arc welding apparatus according to the present invention.
FIGS. 5A to 5C are explanatory views showing wire supply positions in the first weaving operation. FIGS.
FIG. 6 is an explanatory view showing a second weaving operation in the consumable electrode type arc welding apparatus according to the present invention.
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing wire supply positions in the second weaving operation. FIGS.
FIG. 8 is an explanatory view showing a multilayer pile welding method according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory view showing lateral displacement of a filler wire with respect to a consumable electrode wire.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a conventional weaving operation.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a problem in a conventional weaving operation.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a problem in a conventional weaving operation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記溶接トーチを介して溶接対象の溶融池にフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給部と、
前記消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動し、前記フィラーワイヤの左右振り幅が前記消耗電極ワイヤの左右振り幅より小さくなるように、前記溶接トーチを溶接対象に対して揺動運動させる揺動運動手段とを備えることを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。A consumable electrode wire supply unit for supplying a consumable electrode wire to a welding object via a welding torch;
A filler wire supply unit for supplying a filler wire to a weld pool to be welded via the welding torch;
The welding torch is moved relative to the object to be welded so that the consumable electrode wire swings to the left and right sides with respect to the welding center line, and the lateral swing width of the filler wire is smaller than the lateral swing width of the consumable electrode wire. A consumable electrode type arc welding apparatus comprising swing motion means for swing motion.
前記揺動運動手段は、前記消耗電極ワイヤと前記フィラーワイヤとが共に溶接中心線に対して左右両側に揺動移動すると共に、前記消耗電極ワイヤが溶接中心線より遠ざかるに従って前記消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心とした前記溶接トーチの回動角度が増大するように前記溶接トーチを回動させることを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。In the consumable electrode type arc welding apparatus according to claim 1,
The swing motion means is configured such that both the consumable electrode wire and the filler wire swing to the left and right with respect to the welding center line, and the consumable electrode wire is welded from the consumable electrode wire as the distance from the welding center line increases. A consumable electrode type arc welding apparatus, wherein the welding torch is rotated so that a rotation angle of the welding torch is increased with the traveling direction delay side as a rotation center.
前記揺動運動手段は、前記消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心として当該回動中心を溶接中心線上に保って前記溶接トーチを回動させ、前記消耗電極ワイヤを溶接中心線に対して左右両側に揺動移動させることを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。In the consumable electrode type arc welding apparatus according to claim 1,
The swing movement means rotates the welding torch while keeping the rotation center on the welding center line with the consumable electrode wire as a rotation center from the consumable electrode wire, and turns the consumable electrode wire to the welding center line. In contrast, a consumable electrode arc welding apparatus that swings and moves left and right.
少なくとも溶接速度、溶接電流、溶接電圧、トーチ角度、および前記消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動する移動幅と移動周波数を入力するパラメータ入力部と、
前記パラメータ入力部によって入力されたパラメータに基づいて前記揺動運動手段による動作を含む前記溶接トーチの動作を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。In the consumable electrode type arc welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A parameter input unit for inputting at least a welding speed, a welding current, a welding voltage, a torch angle, and a movement width and a movement frequency at which the consumable electrode wire swings and moves to the left and right sides with respect to the welding center line;
The consumable electrode type arc welding apparatus further comprising control means for controlling the operation of the welding torch including the operation by the swing motion means based on the parameter input by the parameter input unit.
前記消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動し、前記フィラーワイヤの左右振り幅が前記消耗電極ワイヤの左右振り幅より小さくなるように前記溶接トーチを溶接対象に対して揺動運動させることを特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。A consumable electrode type arc comprising a consumable electrode wire supply section for supplying a consumable electrode wire to a welding object via a welding torch, and a filler wire supply section for supplying a filler wire to a weld pool to be welded via the welding torch. In a welding method using a welding device,
The consumable electrode wire is swung to the left and right with respect to the welding center line, and the welding torch is swung relative to the welding target so that the lateral swing width of the filler wire is smaller than the lateral swing width of the consumable electrode wire. A consumable electrode type arc welding method characterized by dynamic movement.
前記消耗電極ワイヤと前記フィラーワイヤとを共に溶接中心線に対して左右両側に揺動移動させると共に、前記消耗電極ワイヤが溶接中心線より遠ざかるに従って前記消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心とした前記溶接トーチの回動角度が増大するように前記溶接トーチを回動させることを特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。In the consumable electrode type arc welding method according to claim 5,
The consumable electrode wire and the filler wire are both swung to the left and right with respect to the welding center line, and the consumable electrode wire is rotated on the welding progress direction delay side as the consumable electrode wire moves away from the welding center line. A consumable electrode type arc welding method, wherein the welding torch is rotated so that a rotation angle of the welding torch at the center is increased.
前記消耗電極ワイヤより溶接進行方向遅れ側を回動中心として、当該回動中心を溶接中心線上に保って前記溶接トーチを回動させ、前記消耗電極ワイヤを溶接中心線に対して左右両側に揺動移動させることを特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。In the consumable electrode type arc welding method according to claim 5,
The welding torch is rotated with the rotation direction behind the consumable electrode wire as the rotation center, the rotation center being maintained on the welding center line, and the consumable electrode wire is swung left and right with respect to the welding center line. A consumable electrode type arc welding method, characterized by being moved dynamically.
請求項7記載の消耗電極式アーク溶接方法により溶接を行って溶接ビードの層を形成した後、その溶接ビードの層に重ねて請求項6記載の消耗電極式アーク溶接方法により溶接を行うことを特徴とする溶接方法。In the multi-layer prime welding method using a consumable electrode type arc welding apparatus,
After forming the layer of the weld bead by performing welding by consumable electrode type arc welding method 請 Motomeko 7 wherein, by performing welding by consumable electrode type arc welding method according to claim 6, wherein overlapping the layer of the weld bead A welding method characterized by the above.
少なくとも溶接速度、溶接電流、溶接電圧、トーチ角度、および前記消耗電極ワイヤが溶接中心線に対して左右両側に揺動移動する移動幅と移動周波数を入力する入力部と、
入力された値に基づいて、前記揺動運動手段により溶接トーチを揺動運動させる際の溶接トーチの揺動角度を演算する演算手段とを備えることを特徴とするアーク溶接条件決定装置。In the arc welding condition determination apparatus used for the consumable electrode type arc welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An input unit for inputting at least a welding speed, a welding current, a welding voltage, a torch angle, and a moving width and a moving frequency at which the consumable electrode wire swings and moves to the left and right sides with respect to the welding center line;
Based on the input values, arc welding condition determining apparatus comprising: a calculating means for calculating the swing angle of the welding torch during swinging movement of the welding torch Ri by said oscillating motion means.
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