JPH05277734A - 自動溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 開先部の変動に応答性良く対応することがで
きる自動溶接方法を提供する。 【構成】 ティーチングプログラムを呼び出し、溶接電
流・溶接電圧・溶接速度等の溶接条件を設定する（Ｓ
１）。次に溶接トーチを溶接の始端に移動し（Ｓ２）、
溶接トーチを溶接方向に直角な方向（Ｘ方向）に移動す
る（Ｓ３）。ステップＳ４では、溶接電流が平均値より
予め定めた一定値以上に大きくなったときにこれを検知
する（Ｓ５）。ステップＳ６で、溶接電流の大きくなっ
た位置が、予め入力した終端であるか否かを判断する。
終端でなければ、溶接方向（Ｙ軸方向）に溶接幅の分だ
け移動し（Ｓ７）、更にステップＳ８で、溶接方向に直
角な方向であってステップＳ３での移動方向とは逆の方
向に移動する。以下、ステップＳ４からステップＳ８の
動作を繰り返して開先部の溶接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚板の自動溶接方法に
関し、特に開先部の形状の変化に対応して、開先部を自
動で溶接する自動溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、厚板の開先部を溶接する際に
は、例えば、開先部の幅が場所により異なる場合がある
ので、このような開先部の変動に応じて、溶接トーチを
制御する種々の提案がなされている。図５は従来の自動
溶接方法を説明するための図である。図５に示すように
従来の溶接方法は、ウィービング軌跡が略サイン曲線
状、或いは鋸刃状となり、その軌跡の頂点部が開先部の
開先壁部にできるだけ接近するように溶接トーチを制御
している。例えば、特開昭６２−２４０１６７号公報で
は、溶接電流や溶接電圧が、開先部の中央部と端部とで
大きく変化することに着目し、この溶接電流の変化を用
いてウィービングの中心位置及びウィービングの振幅を
制御することが提案されている。これにより、厚板材に
多層盛り溶接を施すときに、開先部の形状及び大きさが
場所毎に異なる場合にあっても、その変動に対応して溶
接することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法で
は、例えば、あるサイクルにおいて開先部の端部の位置
を検出し、その結果に基づいて次のサイクルの溶接時に
ウィービングの中心及びその振幅を制御している。すな
わち、あるサイクルで開先部が広くなっていたために、
端部が検出ができなかったときには、次のサイクルで溶
接トーチのウィービングの中心を移動し、また溶接トー
チの振幅を大きくして溶接することにより、開先部の変
動に対応している。しかしながら、上記の方法では、開
先部の変動に対応した制御が１サイクル遅れとなり、し
たがって開先部か緩やかに変動する場合には問題ない
が、開先部が急激に変化する場合には対応しきれないこ
とがあった。

【０００４】また、上記の方法では、ウィービング軌跡
が略サイン曲線状又は鋸刃状となっていることから分か
るように、溶接トーチを溶接方向に移動する制御と、溶
接方向に直角な方向に移動する制御との双方の制御を同
時に行っているので、両方向における溶接速度の制御を
同時に行わなければならず、溶接トーチの速度制御が複
雑なものとなっていた。

【０００５】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、開先部の変動に応答性良く対応することができ
る自動溶接方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の自動溶接方法は、開先部の開先形状を指示
して、溶接トーチの移動を制御することにより開先部を
溶接する自動溶接方法において、前記開先部の溶接を開
始する始端から溶接方向に直角な方向に溶接トーチを移
動し、溶接電流及び溶接電圧のうち一方又は双方を検知
してその値が所定値に変化したときに、その変化を検知
する毎に、溶接トーチを溶接方向に移動した後、検知前
の移動方向とは逆方向に移動することにより開先部の溶
接を行うことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明は前記の構成によって、溶接を開始する
始端から溶接方向に直角な方向に進行し、溶接電流及び
溶接電圧のうち一方又は双方を検知してその値の変化に
より、開先部の、例えば開先壁部を検出する。開先壁部
を検知するまでは、溶接方向に直角な方向に進行して溶
接を行うので、開先部の開先壁部の形状がたとえ急激に
変動している場合であっても、その変動に応じて、開先
壁部まで確実に溶接を行うことができる。また、溶接を
開始する始端から溶接方向に直角な方向に進行し、開先
壁部を検知する毎に、溶接トーチを溶接方向に、例えば
溶接幅と同じ距離だけ移動した後、検知前の移動方向と
は逆方向に移動することにより、ウィービング軌跡が矩
形波状となり、溶接トーチの移動は溶接方向及び溶接方
向に直角な方向のうちいずれか一方の方向に移動すると
きの速度を制御をすればよいので、溶接トーチの速度制
御が簡単なものとなる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１乃至図４を参
照して説明する。図１は本発明の一実施例である自動溶
接方法を実施するための自動溶接装置の概略図である。
図１に示す自動溶接装置は、溶接機１０と制御装置１０
０とからなり、溶接機１０はレール部１１と、そのレー
ル部１１に沿って移動自在に構成された台車部２０と、
台車部２０に設けられた伸縮自在な伸縮腕３０を介して
取着された溶接トーチ支持部４０と、溶接トーチ支持部
４０によって支持された溶接トーチ５０とを備える。

【０００９】制御装置１００は、モータＭ_x により伸縮
腕３０の伸縮を制御して溶接トーチ５０のｘ軸方向にお
ける移動を調整するｘ軸方向移動制御部６０と、モータ
Ｍ_yにより台車部２０を移動することにより溶接トーチ
５０のｙ軸方向（溶接方向）における移動を調整するｙ
軸方向移動制御部６２と、モータＭ_z により溶接トーチ
支持部４０のｚ軸方向における移動を制御することによ
り溶接トーチ５０のｚ軸方向における移動を調整するｚ
軸方向移動制御部６４と、モータＭ_r により溶接トーチ
５０の姿勢を制御する姿勢制御部６６と、装置全体を制
御する主制御部７０と、溶接に必要なデータを記憶する
メモリ７１及び共有メモリ７２と、操作用のスイッチや
ティーチングデータを入力するための入力部等を有する
操作部８０とを備える。尚、ｘ，ｙ，ｚは各々空間直行
座標軸を表している。また、７４はＩ／Ｏポートであ
る。

【００１０】図示しない溶接用ワイヤ供給装置によって
送られた溶接用のワイヤは、溶接トーチ５０から送りだ
され、溶融されて開先部に積層される。図２は厚板のＶ
字状をした開先部を６層に分けて溶接する場合を示して
いる。一般に厚板のＶ字状の開先部を溶接する場合に
は、このように多層溶接になる。

【００１１】本実施例の方法で溶接するには、予め開先
部の始端、終端、開先形状（例えば高さ２４ｍｍのＶ字
状）等の情報を操作部より入力する。これらの値の入力
は手動で行ってもよいし、自動計測して入力してもよ
い。主制御部７０は、これらの情報に基づいて溶接層数
や溶接層の厚さを決定し、その値に基づいて各溶接層の
溶接を行う。尚、開先部は上記の２４ｍｍに限られるも
のではなく、例えば高さ４０ｍｍ以上の開先部を１０層
以上にに分けて溶接してもよい。

【００１２】図３は本実施例の方法の手順を示す図であ
る。ステップＳ１で、上記のように設定したティーチン
グプログラムを呼び出し、溶接電流・溶接電圧・溶接速
度等の溶接条件を設定する。次に溶接トーチ５０を溶接
の始端に移動し（ステップＳ２）、シールドガスを供給
してアーク溶接を開始し、ｘ軸方向移動制御部６０によ
り溶接トーチ５０を溶接方向に直角な方向（Ｘ方向）に
移動する（ステップＳ３）。ステップＳ４では、実際に
溶接しているときの溶接電流の値を検知し、その値を積
算して平均値を算出する。一般に、開先部の中央部に比
べて開先壁部では、溶接電流が大きくなるので、溶接電
流が前記の平均値より予め定めた一定値以上に大きくな
ったときにこれを検知する（ステップＳ５）。溶接電流
が一定値以上大きくなったことを検知しなければ、ステ
ップＳ４に戻って、Ｘ方向の溶接を続行し、検知すれ
ば、ステップＳ６に移行する。

【００１３】ステップＳ６で、溶接電流の大きくなった
位置が、予め入力した終端であるか否かを判断する。終
端でなければ、ｙ軸方向移動制御部６２により溶接トー
チ５０を溶接方向（Ｙ軸方向）に溶接幅の分だけステッ
プ状に移動し（ステップＳ７）、更にステップＳ８で、
ｘ軸方向移動制御部６０により、溶接方向に直角な方向
であってステップＳ３での移動方向とは逆の方向に移動
する。以下、ステップＳ４からステップＳ８の動作を繰
り返して開先部の溶接を行う。そして、ステップＳ６で
溶接電流の大きくなった位置が、予め定めた終端である
と判断すれば、クレータ処理をした後、アークを止め、
シールドガスを止め（ステップＳ９）、待拠位置に移動
する（ステップＳ１０）。ステップＳ１１で次に溶接す
る層があるか否か判断し、溶接する層があれば、溶接を
開始する始端に溶接トーチを移動し（ステップＳ１
２）、更にステップＳ３に戻って上記の手順を繰り返し
て次の層の溶接を行う。また、ステップ１１で次に溶接
する層がなければ、溶接を終了する。

【００１４】上記の本実施例の方法によれば、溶接電流
の値を検知することにより、開先壁部を検出して、溶接
の方向を変えているので、リアルタイムで溶接を制御す
ることがき、したがって開先部の形状が図４に示すよう
に変化する場合でも、従来の１サイクル遅れの制御に比
べて、より確実に開先壁部まで、溶接を行うことができ
る。

【００１５】本実施例の方法によれば、図２及び図４に
示すように、ウィービング軌跡が矩形波状となる。すな
わち、本実施例の方法では、溶接速度の制御がＸ軸方向
又はＹ軸方向の速度の制御となり、Ｘ軸方向とＹ軸方向
の双方について同時に速度を制御していた従来の方法に
比べて、溶接速度の制御が容易となる。更に、従来の方
法では、予めウィービングの中心及びその幅を設定して
溶接を行っていたが、本実施例の方法では、このような
設定は不要となり、ティーチングが容易になる。

【００１６】また、上記の本実施例の方法によれば、ウ
ィービング軌跡が矩形波となるので、従来のウィービン
グ軌跡がサイン波形状又は鋸刃状となる場合に比べて、
より溶接面を平坦に仕上げることができる。

【００１７】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能で
ある。例えば、上記の実施例では、溶接電流の値を検知
することにより、開先壁部の位置を検知していたが、溶
接電圧の値を検知するか、あるいは溶接電流と溶接電圧
の双方の値を同時に検知することにより、開先壁部の位
置を検知するようにしてもよい。また、上記の実施例で
は、開先部の開先壁部を検知する場合について説明した
が、例えば開先部の一方の端が開放部であり、開先壁部
がない場合には、溶接トーチがその開放部にきたとき
に、溶接電流の値が中央部の平均値よりも小さくなるの
で、これを検知することにより、開放部の位置を検知し
て、溶接トーチの移動を制御することにより、開放部の
形状が急激に変動している場合でも、その変動に応じて
確実に溶接することができる。更に、開先部の形状は、
上記のＶ字状に限らず、逆Ｖ字状、Ｉ字状、レ字状等で
あってもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、開
先部の溶接を開始する始端から溶接方向に直角な方向に
溶接トーチを移動し、溶接電流及び溶接電圧のうち一方
又は双方を検知してその値が所定値に変化したときに、
その変化を検知する毎に、溶接トーチを溶接方向に移動
した後、検知前の移動方向とは逆方向に移動して開先部
の溶接を行うことにより、開先部の形状が急激に変動し
た場合でも、応答性よく溶接を行うことができ、したが
って特に厚板の溶接に好適な自動溶接方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である自動溶接方法を実施す
るための自動溶接装置の概略図である。

【図２】本実施例の自動溶接方法によりＶ字状の開先部
を溶接するときの状態を示す図である。

【図３】本実施例の自動溶接方法の手順を示す図であ
る。

【図４】本実施例の自動溶接方法で溶接する開先部の１
例を示す平面図である。

【図５】従来の自動溶接方法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０ 溶接機 ５０ 溶接トーチ ６０ ｘ軸方向移動制御部 ６２ ｙ軸方向移動制御部 ６４ ｚ軸方向移動制御部 ７０ 主制御部 ８０ 操作部 １００ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開先部の開先形状を指示して、溶接トー
   チの移動を制御することにより開先部を溶接する自動溶
   接方法において、前記開先部の溶接を開始する始端から
   溶接方向に直角な方向に溶接トーチを移動し、溶接電流
   及び溶接電圧のうち一方又は双方を検知してその値が所
   定値に変化したときに、その変化を検知する毎に、溶接
   トーチを溶接方向に移動した後、検知前の移動方向とは
   逆方向に移動することにより開先部の溶接を行うことを
   特徴とする自動溶接方法。
2. 【請求項２】 前記溶接電流及び溶接電圧のうち一方又
   は双方を検知するのは、開先部の開先壁部又は開放部の
   うち少なくとも一方を検知するためである請求項１記載
   の自動溶接方法。