JPH06292967A - 自動溶接方法 - Google Patents

自動溶接方法

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JPH06292967A
JPH06292967A JP10775193A JP10775193A JPH06292967A JP H06292967 A JPH06292967 A JP H06292967A JP 10775193 A JP10775193 A JP 10775193A JP 10775193 A JP10775193 A JP 10775193A JP H06292967 A JPH06292967 A JP H06292967A
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JP
Japan
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welding
passes
speed
layer
bead layer
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Withdrawn
Application number
JP10775193A
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English (en)
Inventor
Iwao Shimizu
巖 清水
Hiroshi Tachikawa
博 立川
Shunsuke Fukami
俊介 深見
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 1つのビード層を複数パスで形成する際の溶
接速度の算出を簡略化する。 【構成】 溶接電極棒の位置制御を行う溶接ロボットを
用い、溶接電極棒に溶接線に沿う複数回のパスを与える
ことによって多層盛り溶接を行うための自動溶接方法に
於て、1つのビード層の幅寸法が所定値を超える場合に
は、該ビード層を同一溶着量の複数パスで形成させると
共に、当該ビード層を1パスで形成すると仮定した場合
の適正溶接速度を求め、該適正溶接速度をパス数倍した
速度をもって複数パスのうちの1パスの溶接速度と定め
るものとする。特に溶接線上の2点の開先幅が異なる場
合には狭い方を基準にし、かつ2点間を複数に等分割
し、最終パスで開先幅の差を段階的に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば鉄骨建造物の柱
と梁との接合に使用される仕口コアなどのように、1つ
の溶接線に対して複数回のパスによる多層盛り溶接を行
うのに適した自動溶接方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄骨建造物に使用される仕口コアは、鋼
製の角パイプからなるコラムの両端にダイヤフラムと呼
ばれる鋼板を溶接して形成されるが、一般に角パイプの
外形輪郭が直線部とコーナー部分の円弧状曲線部とから
なっているため、その溶接線にも互いに連続した直線部
と曲線部とが含まれている。
【0003】このような仕口コアを製造するに当たって
は、板材の厚さに応じた適宜な角度の開先をコラム先端
に取り、この開先を電極棒の溶融メタルで埋めるように
溶接ビードを形成するが、板厚が大きい場合には、複数
のビード層を盛ることが一般的である。
【0004】一方、溶接ビードは、適宜な水平振幅の往
復振動運動を溶接電極棒に与えつつ溶接線に沿って溶接
トーチを進行させることによって形成するが、この際、
溶融メタルの流動を制限するために振幅寸法をある程度
以上大きくすることはできない。特に曲線部は、溶接面
が水平でないためにこの影響を受け易い。そのため、開
先幅がある限度を超えると、1つのビード層を1度のパ
スで形成せずに、複数パスで形成することとなるが、そ
の場合の速度の設定が問題となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】他方、本発明と同一出
願人は、1つのビード層毎にその体積を求め、この値に
基づいて溶接速度を算出する自動溶接方法を既に提案し
ているが(特願平4−335600号参照)、パス数が
増えることにより、この計算が繁雑化することを免れ得
ない。
【0006】本発明は、このような不都合を改善するべ
く案出されたものであり、その主な目的は、1つのビー
ド層を複数パスで形成する際の溶接速度の算出が簡略化
された自動溶接方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、溶接電極棒の位置制御を行う溶接ロボット
を用い、溶接電極棒に溶接線に沿う複数回のパスを与え
ることによって多層盛り溶接を行うための自動溶接方法
に於て、1つのビード層の幅寸法が所定値を超える場合
には、該ビード層を同一溶着量の複数パスで形成させる
と共に、当該ビード層を1パスで形成すると仮定した場
合の適正溶接速度を求め、該適正溶接速度をパス数倍し
た速度をもって複数パスのうちの1パスの溶接速度と定
めることを特徴とする自動溶接方法を提供することによ
って達成される。特に溶接線上の2点の開先幅が異なる
場合には狭い方を基準にし、かつ2点間を複数に等分割
し、最終パスで開先幅の差を段階的に補正するようにす
ると良い。
【0008】
【作用】このような構成によれば、特に計算が厄介な曲
線部について1つの層の体積計算を行えば良くなるの
で、溶接速度を簡単に求めることができる。
【0009】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【0010】図1は、本発明が適用される自動溶接装置
の概略構成を示している。この自動溶接装置1は、多関
節のアーム2及び該アーム2にて支持された溶接トーチ
3とを有する溶接ロボット4と、この溶接ロボット4と
同期作動して被溶接物である仕口コア5を回転させるた
めのポジショナ6とから構成されている。
【0011】溶接トーチ3の先端部には、溶接電極棒7
が設けられており、これに水平面上で往復振幅運動を与
えることにより、適宜なビード幅での溶接が行えるよう
になっている。
【0012】ポジショナ6は、仕口コア5を片持ち式に
支持するための回転盤8を有しており、この回転盤8を
回転駆動することにより、仕口コア5に任意の角度を与
えることができるようになっている。
【0013】仕口コア5は、鋼製角パイプからなるコラ
ム9と、コラム9の両端に溶接された鋼板製ダイヤフラ
ム10とからなっている。これらコラム9とダイヤフラ
ム10とは、図2に示すように、コラム端の全周に渡っ
て一様に形成された開先部11をダイヤフラム10に固
設された裏当て板12に内接した状態で、ダイヤフラム
10と開先部11との間に多層盛りの隅肉溶接を施すこ
とにより、一体的に結合されている。
【0014】溶接トーチ3は、図2に示すように、コラ
ム9の軸線に直交する方向から見て、適宜な傾斜角度α
を与えられてその先端を開先部11に向けられて配置さ
れている。またコラム9の軸線方向(図2に於ける矢印
III方向)から見て、溶接電極棒7の軸線が溶接線に直
交するように配置されている(図3参照)。
【0015】仕口コア5の溶接線には、図3に示すよう
に、直線部Lと曲線部Rとがあり、溶接時にこれら直線
部Lと曲線部Rとが同一の鉛直面内に置かれるように仕
口コア5が回転盤8に取付けられる。
【0016】次に溶接速度制御方法に関し、特に曲線部
Rについて説明する。図4は、コラム9の開先部11と
ダイヤフラム10との間に、複数回のパスを経て多層盛
り溶接を行った状態を示す縦断面図であり、t1、t2、
・・taは、それぞれ第1層、第2層、・・第a層の厚
さを示している。先ず適正溶接速度を設定するために各
層の体積を算出するが、図4に於けるa層の体積を求め
る手順を例にとって説明する。
【0017】図5(A)〜(E)の各図に於て、曲線部
Rに於けるアミを施した部分のような垂直断面形状をな
す部分の体積を求める。ここで各部分の体積を、VA
B、VC、VD、VEとすると、第a層の体積Vaは、次
式で表される。 Va=(VA−VB)−(VC−VD−VE) =VA−VB−VC+VD+VE … (1) 従って、上式のVA、VB、VC、VD、VEを求めること
によってa層の体積Vaを求めることができる。
【0018】先ず、図5(A)に於けるアミ部分の断面
形状をなす立体は、1/4円柱であり、その体積V
Aは、次式で与えられる。
【0019】但し、w:ルートギャップ、r:曲線部R
の最内周曲率半径、θ:開先角度、ti:第i層の厚さ
(a>i)である。なお、実際には、開先部11の先端
にルートフェイスがあるが、これは極めて小さいので体
積の計算上は無視し得る。
【0020】
【数1】
【0021】次に図5(B)に於けるアミ部分の体積V
Bを求める。これは上記VAの場合と同様に1/4円柱な
ので、次式で与えられる。
【0022】
【数2】
【0023】次に図5(C)に於けるアミ部分の体積V
Cは、図5(A)のアミ部分と同一の半径及び高さを有
する円錐の体積の1/4に相当するので、次式で与えら
れる。
【0024】
【数3】
【0025】次に図5(D)に於けるアミ部分の体積V
Dも、VCと同様に円錐の体積から求められるので、次式
で与えられる。
【0026】
【数4】
【0027】次に図5(E)に於けるアミ部分の体積V
Eも円柱の体積から求められるので、次式で与えられ
る。
【0028】
【数5】
【0029】これら各部の体積VA、VB、VC、VD、V
Eを(1)式に代入して整理することによりa層の体積
Vaを算出する次式が与えられる。
【0030】
【数6】
【0031】このように、a層と同様に各層の体積が求
められると、各層をそれぞれ溶接する際の溶接トーチ3
と仕口コア5との相対速度を算出することができる。
【0032】ここで溶着速度、即ち単位時間当たりの溶
着体積(cm3/min)をeとすると、ある体積Vを溶着す
るのに要する時間Tは、 T=V/e で与えられる。従って、曲線部Rに於ける第a層の基底
部の長さをlaとすると、溶接トーチ3と仕口コア5と
の相対速度vは、 v=la/T=la・e/Va … (8) となる。
【0033】ところで、本発明の溶接方法に於ては、直
線部Lは、直線部Lを水平状態にしてコラム9を静止さ
せ、溶接トーチ3を水平方向に等速度で移動させて溶接
を行う。そして曲線部Rは、溶接トーチ3の運動による
のみならず、回転盤8を同時に回転させて溶接を行う。
従って、上記(8)式で与えられる相対速度から、溶接
トーチ3とポジショナ6とのそれぞれの絶対速度を求め
る必要がある。
【0034】ここでコラム9の回転中心から曲線部Rの
曲率中心Pcまでの距離をb、曲線部Rの曲率半径をr
とすると、(8)式より、溶接トーチ3の絶対速度vA
次式で表される。
【0035】
【数7】
【0036】さて、図4に於ける第a層をはじめとする
各層(溶接ビード)は、適宜な水平振幅の往復振動運動
を溶接電極棒7に与えつつ溶接線に沿って溶接トーチ3
を進行させることによって形成するが、該当する溶接層
の開先幅が適正な溶接を行い得る溶接電極棒の振幅を超
える場合には、その溶接層を複数パスで形成せねばなら
ない。そこで本発明に於ては、図4に示したように、溶
接層aを、その開先幅寸法Gに応じて溶着量が互いに等
しくなる複数パスa1、a2に振り分けて溶接するものと
している。
【0037】図4に於ける第a層を1パスで溶接する場
合の絶対速度が(9)式から与えられるので、開先幅G
の第a層をnパスで振り分け溶接する場合の速度va1
は、次式で与えられる。 va1=vA・n
【0038】以上のようにして、1パスで溶接すると仮
定して求めた該当溶接層の体積値に基づく溶接速度をパ
ス数倍することにより、複数パスで溶接を行う場合の溶
接トーチ3の溶接速度を簡単に求めることができる。
【0039】ところで、仮付け精度から、例えば溶接線
の方向について開先幅寸法に誤差があった場合には、各
パスのビードが不均一になる虞れがある。そこで本発明
に於ては、図6に示すように、適宜に定めた溶接線上の
2点(例えば始端と終端)の開先幅を測定し、これらの
内の狭い方の幅G1を基準にして溶接速度及び1パス分
のビード幅gを設定し、最終パスに於て誤差の補正を行
うものとしている。この場合、溶接線上の2点間Dを適
宜に等分割し、補正制御の係数を分割点毎に階段状に変
えるものとしている。このようにすることにより、制御
のパラメータが拡散せず、制御を簡略化できる。
【0040】
【発明の効果】このように本発明によれば、多層盛りす
る複数の溶接層のうちのある層を複数パスで形成する際
の適正な溶接速度を簡単に求めることができると同時
に、開先幅の誤差を適切に補正し得るため、開先幅が所
定限度を超える場合にも、溶接ビードの形状を均一化す
るうえに多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される自動溶接装置の概略斜視
図。
【図2】仕口コアに於ける溶接部の部分的な断面図。
【図3】図2に於ける仕口コアを矢印III方向から見た
図。
【図4】開先部とダイヤフラムとの間に多層盛り溶接を
行った状態を示す拡大断面図。
【図5】仕口コアの曲線部の体積を求める手順を示す説
明図。
【図6】開先幅の誤差に対応する補正方法を示す説明
図。
【符号の説明】
1 自動溶接装置 2 アーム 3 溶接トーチ 4 溶接ロボット 5 仕口コア 6 ポジショナ 7 溶接電極棒 8 回転盤 9 コラム 10 ダイヤフラム 11 開先部 12 裏当て板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接電極棒の位置制御を行う溶接ロボッ
    トを用い、前記溶接電極棒に溶接線に沿う複数回のパス
    を与えることによって多層盛り溶接を行うための自動溶
    接方法に於て、 1つのビード層の幅寸法が所定値を超える場合には、該
    ビード層を同一溶着量の複数パスで形成させると共に、 当該ビード層を1パスで形成すると仮定した場合の適正
    溶接速度を求め、 該適正溶接速度をパス数倍した速度をもって前記複数パ
    スのうちの1パスの溶接速度と定めることを特徴とする
    自動溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記溶接線上に於ける2点の開先幅が異
    なる場合には、狭い方を基準にしてパス数を定め、かつ
    前記2点間を複数に等分割し、最終パスに於て開先幅の
    差に対する補正制御を前記複数に等分割した分割点毎に
    段階的に行うことを特徴とする請求項1に記載の自動溶
    接方法。
JP10775193A 1993-04-08 1993-04-08 自動溶接方法 Withdrawn JPH06292967A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100412707C (zh) * 2003-11-19 2008-08-20 佳能株式会社 调色剂盒、深色青调色剂、浅色青调色剂及图像形成方法
CN108655537A (zh) * 2018-03-29 2018-10-16 武汉船用机械有限责任公司 一种机器人自动补偿焊接方法

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100412707C (zh) * 2003-11-19 2008-08-20 佳能株式会社 调色剂盒、深色青调色剂、浅色青调色剂及图像形成方法
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