JPH0671663B2 - ル−ト間隙の検出方法 - Google Patents
ル−ト間隙の検出方法Info
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- JPH0671663B2 JPH0671663B2 JP22624486A JP22624486A JPH0671663B2 JP H0671663 B2 JPH0671663 B2 JP H0671663B2 JP 22624486 A JP22624486 A JP 22624486A JP 22624486 A JP22624486 A JP 22624486A JP H0671663 B2 JPH0671663 B2 JP H0671663B2
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高速回転アーク溶接で例えば隅肉溶接を行な
う場合のルート間隙の検出方法に関する。
う場合のルート間隙の検出方法に関する。
従来、例えば隅肉溶接を行なう際には開先部は原則とし
てメタルタッチであることが要求されている。
てメタルタッチであることが要求されている。
隅肉溶接の開先は、あらゆるところで密着を期待するこ
とができず、種々の大きさのルート間隙が生じビード形
状や脚長などに悪影響を及ぼすだけでなく、アークセン
サならいにおいては開先ならい制御も乱れるという問題
点がある。
とができず、種々の大きさのルート間隙が生じビード形
状や脚長などに悪影響を及ぼすだけでなく、アークセン
サならいにおいては開先ならい制御も乱れるという問題
点がある。
同様に、突合せ継手においてもルート間隙が変化すると
溶接部に、種々の欠陥が生じるという問題点がある。
溶接部に、種々の欠陥が生じるという問題点がある。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、高速回転アーク溶接において開先に生じるルー
ト間隙及びその大きさを非接触で検出することができる
ルート間隙の検出方法を提案することを目的とするもの
である。
であり、高速回転アーク溶接において開先に生じるルー
ト間隙及びその大きさを非接触で検出することができる
ルート間隙の検出方法を提案することを目的とするもの
である。
この発明に係るルート間隙の検出方法は、電極を回転す
ることによりアークを高速回転しながら行なう高速回転
アーク溶接において、 上記回転する電極のアーク電圧波形又は溶接電流波形
を検出し、 上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行方向
前方点Cf及び溶接進行方向後方点Crを中心にそれぞれ±
90度以下の範囲で一定角度±φｏで分割し、 上記前方点Cf側に一定角度±φｏで分割したアーク電
圧波形又は溶接電流波形の作る面積Scfと、上記後方点C
r側に一定角度±φｏで分割したアーク電圧波形又は溶
接電流波形で作る面積Scrを演算し、 上記面積の差（Scf-Scr）を演算し、この面積の差（S
cf-Scr）の変化を検出してルート間隙を検出することを
特徴とする。
ることによりアークを高速回転しながら行なう高速回転
アーク溶接において、 上記回転する電極のアーク電圧波形又は溶接電流波形
を検出し、 上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行方向
前方点Cf及び溶接進行方向後方点Crを中心にそれぞれ±
90度以下の範囲で一定角度±φｏで分割し、 上記前方点Cf側に一定角度±φｏで分割したアーク電
圧波形又は溶接電流波形の作る面積Scfと、上記後方点C
r側に一定角度±φｏで分割したアーク電圧波形又は溶
接電流波形で作る面積Scrを演算し、 上記面積の差（Scf-Scr）を演算し、この面積の差（S
cf-Scr）の変化を検出してルート間隙を検出することを
特徴とする。
この発明においては、回転するアークの電圧波形または
溶接電流波形の変動に基いてルート間隙の存在及びその
大きさを検出するから、非接触かつリアルタイムでルー
ト間隙を検出することができる。
溶接電流波形の変動に基いてルート間隙の存在及びその
大きさを検出するから、非接触かつリアルタイムでルー
ト間隙を検出することができる。
第１図はこの発明の一実施例により溶接する隅肉溶接継
手の側面図を示し、第１図において１は下板、２は下板
１に立設した立板、３は開先のルート、４は下板１と立
板２間に生じたルート間隙である。５は電極ノズル、６
は電極ノズル５先端の通電チップの偏心孔を通過するワ
イヤであり、電極ノズル５は不図示の回転モータにより
溶接電流，溶接速度に適応した回転速度で矢印７方向に
回転して、ワイヤ６を回転することによりアーク８を高
速回転しながら開先のルート３に沿って溶接を行なう。
なお、第１図において溶接方向は紙面と垂直で、紙面裏
面から表面に向かう方向であり、laはアーク長、leはワ
イヤ突出長、Exは電極ノズル５と母材間の距離である。
手の側面図を示し、第１図において１は下板、２は下板
１に立設した立板、３は開先のルート、４は下板１と立
板２間に生じたルート間隙である。５は電極ノズル、６
は電極ノズル５先端の通電チップの偏心孔を通過するワ
イヤであり、電極ノズル５は不図示の回転モータにより
溶接電流，溶接速度に適応した回転速度で矢印７方向に
回転して、ワイヤ６を回転することによりアーク８を高
速回転しながら開先のルート３に沿って溶接を行なう。
なお、第１図において溶接方向は紙面と垂直で、紙面裏
面から表面に向かう方向であり、laはアーク長、leはワ
イヤ突出長、Exは電極ノズル５と母材間の距離である。
第２図は第１図に示した電極ノズル５を回転軸線方向か
ら見た図であり、図においてCf,Cr,R,Lは電極ノズル５
が回転しているときのワイヤ６の位置を示し、Cfは溶接
方向９前方のワイヤ６の位置、Ｒは溶接方向９に向って
90度右側のワイヤ６の位置、Ｌは90度左側のワイヤ６の
位置、Crは溶接方向９に対して後方のワイヤ６の位置を
示す。またφは溶接方向９に対するワイヤ６の回転角を
示す。
ら見た図であり、図においてCf,Cr,R,Lは電極ノズル５
が回転しているときのワイヤ６の位置を示し、Cfは溶接
方向９前方のワイヤ６の位置、Ｒは溶接方向９に向って
90度右側のワイヤ６の位置、Ｌは90度左側のワイヤ６の
位置、Crは溶接方向９に対して後方のワイヤ６の位置を
示す。またφは溶接方向９に対するワイヤ６の回転角を
示す。
第１図，第２図に示すように、ワイヤ送給速度一定のも
とで電極ノズル５を回転すると、回転時のワイヤ６の位
置によりアーク長laが異なり、電極ノズル５と母材間の
距離Exが変化する。距離Exが変化すると負荷特性が変化
して溶接電流Ｉや電極ノズル５と母材間の電圧Ｅ（以
下、アーク電圧という。）が変化する。
とで電極ノズル５を回転すると、回転時のワイヤ６の位
置によりアーク長laが異なり、電極ノズル５と母材間の
距離Exが変化する。距離Exが変化すると負荷特性が変化
して溶接電流Ｉや電極ノズル５と母材間の電圧Ｅ（以
下、アーク電圧という。）が変化する。
距離Exの変化による溶接電流Ｉあるいはアーク電圧Ｅの
変化は距離Exの変化が大幅でなければ、距離Exと直線関
係で変化する。第１図に示すように隅肉溶接において電
極ノズル５が回転するとワイヤ６の位置に応じて距離Ex
は正弦波を基準形として変化するから、溶接電流I,アー
ク電圧Ｅもワイヤ６の位置に対応して正弦波を基準形と
して変化する。なお、この関係は消耗電極のみならず、
非消耗電極でも成立する。
変化は距離Exの変化が大幅でなければ、距離Exと直線関
係で変化する。第１図に示すように隅肉溶接において電
極ノズル５が回転するとワイヤ６の位置に応じて距離Ex
は正弦波を基準形として変化するから、溶接電流I,アー
ク電圧Ｅもワイヤ６の位置に対応して正弦波を基準形と
して変化する。なお、この関係は消耗電極のみならず、
非消耗電極でも成立する。
第３図は下板１と立板２が密着していて、開先にルート
間隙４がない場合の回転するワイヤ６すなわちアークの
位置に対応して変化するアーク電圧Ｅの波形を示し、第
４図はアークの位置に対応して変化する溶接電流Ｉの波
形を示す。第３図に示すアーク電圧Ｅの波形と第４図に
示す溶接電流Ｉの波形は上下逆転した形状となり、第４
図に示す溶接電流Ｉの波形は定電圧特性の溶接電源のみ
で得ることができるが、第３図に示したアーク電圧Ｅの
波形は定電圧特性，定電流特性のいずれの溶接電源にお
いても得ることができる。
間隙４がない場合の回転するワイヤ６すなわちアークの
位置に対応して変化するアーク電圧Ｅの波形を示し、第
４図はアークの位置に対応して変化する溶接電流Ｉの波
形を示す。第３図に示すアーク電圧Ｅの波形と第４図に
示す溶接電流Ｉの波形は上下逆転した形状となり、第４
図に示す溶接電流Ｉの波形は定電圧特性の溶接電源のみ
で得ることができるが、第３図に示したアーク電圧Ｅの
波形は定電圧特性，定電流特性のいずれの溶接電源にお
いても得ることができる。
開先にルート間隙４がない場合は、第３図，第４図に示
すように溶接進行方向前方点Cfを中心とした波形と、溶
接進行方向後方点Crを中心とした波形とは、ほぼ対称な
波形となり、Cf点及びCr点を中心に±90度の範囲内の一
定角度±φｏで作る波形の面積ScfとScrの差So＝（Scf-
Scr）はほぼ一定となる。
すように溶接進行方向前方点Cfを中心とした波形と、溶
接進行方向後方点Crを中心とした波形とは、ほぼ対称な
波形となり、Cf点及びCr点を中心に±90度の範囲内の一
定角度±φｏで作る波形の面積ScfとScrの差So＝（Scf-
Scr）はほぼ一定となる。
しかし、開先にルート間隙４が存在し、回転するアーク
がルート間隙４の始端に達すると、ルート間隙４の存在
により溶接進行方向前方点Cfにおけるアーク長laが長く
なり、第３図に示したアーク電圧波形は第５図に示すよ
うに前方点Cfを中心に局部的にレベルが上昇したアーク
電圧波形となる。このため第５図に示したアーク電圧波
形が前方点Cfと後方点Crを中心にそれぞれ一定角度±φ
ｏで作る面積Scfと面積Scrの差（Scf-Scr）はルート間
隔４がないときの面積差Soより大となる。
がルート間隙４の始端に達すると、ルート間隙４の存在
により溶接進行方向前方点Cfにおけるアーク長laが長く
なり、第３図に示したアーク電圧波形は第５図に示すよ
うに前方点Cfを中心に局部的にレベルが上昇したアーク
電圧波形となる。このため第５図に示したアーク電圧波
形が前方点Cfと後方点Crを中心にそれぞれ一定角度±φ
ｏで作る面積Scfと面積Scrの差（Scf-Scr）はルート間
隔４がないときの面積差Soより大となる。
そこで下記式 ΔＳ＝（Scf-Scr）‐So …（１） で示すΔＳの変化を検出することによりルート間隙４を
検出することができる。
検出することができる。
第６図は上記ΔＳと溶接時間Ｔとの関係を示し、第６図
においてT1は前方点Cfがルート間隙４の始端に達したと
き、T2は前方点Cfがルート間隙４の終端に達したときを
示す。第６図に示すようにルート間隙４が存在しないと
きはΔＳは零となるが、ルート間隙４にアークが達する
とΔＳのレベルが高くなる。このΔＳのレベルの上昇が
一定レベルの不感帯S1を超えるときを検出することによ
りルート間隙４の存在を検出することができる。またル
ート間隙４の大きさにより前方点Cfを中心とした面積Sc
fが変るため、ルート間隙４の大きさと変化するΔＳの
レベルとは良い相関関係がある。したがってルート間隙
４の存在により変化するΔＳのレベルを検出することに
よりルート間隙４の大きさも検出することができる。
においてT1は前方点Cfがルート間隙４の始端に達したと
き、T2は前方点Cfがルート間隙４の終端に達したときを
示す。第６図に示すようにルート間隙４が存在しないと
きはΔＳは零となるが、ルート間隙４にアークが達する
とΔＳのレベルが高くなる。このΔＳのレベルの上昇が
一定レベルの不感帯S1を超えるときを検出することによ
りルート間隙４の存在を検出することができる。またル
ート間隙４の大きさにより前方点Cfを中心とした面積Sc
fが変るため、ルート間隙４の大きさと変化するΔＳの
レベルとは良い相関関係がある。したがってルート間隙
４の存在により変化するΔＳのレベルを検出することに
よりルート間隙４の大きさも検出することができる。
上記ルート間隙の検出の際一定角度±φｏの範囲は±2.
5度から±90度の範囲とする。一定角度±φｏの下限を
±2.5度としたのは波形に乗るノズル成分の影響を防止
するためである。
5度から±90度の範囲とする。一定角度±φｏの下限を
±2.5度としたのは波形に乗るノズル成分の影響を防止
するためである。
上記ルート間隙の検出方法を第７図に示した制御回路の
ブロック図に基づいて説明する。
ブロック図に基づいて説明する。
まずアーク電圧検出器40でアーク電圧Ｅを検出し、この
検出したアーク電圧Ｅを切換器41で溶接方向前方点Cf側
と後方点Cr側に分割する。切換器41によるアーク電圧Ｅ
の分割のタイミングはスイッチング論理回路42からの指
令信号で行なう。スイッチング論理回路42は回転位置検
出器43で検出したワイヤ６の回転角φと、あらかじめ定
めた2.5度から90度の範囲の一定角度φｏを設定したφ
ｏ設定器44の出力φｏ例えば45度とを比較演算し、ワイ
ヤ６の回転角が溶接方向前方点Cfを中心に±φｏである
区間の波形を切換器41のｆ側から出力する。同様にして
ワイヤ６の回転角が溶接方向後方点Crを中心に±φｏで
ある区間の波形を切換器41のｒ側から出力する。切換器
41のｆ側から出力された波形は前方積分器45で積分さ
れ、切換器41のｒ側から出力された波形は後方積分器46
で積分される。ｎ設定器57には、これらの積分の処理回
数ｎが設定されており、二個の積分器45,46はスイッチ
ング論理回路42を介して出力されるｎ回分のアークの回
転に対して波形積分を行ない、その出力ScfおよびScrを
それぞれ前方記憶器47及び後方記憶器48に出力する。各
記憶器47,48はｎ回毎に各積分器45,46から入力した信号
ScfおよびScrの記憶保持を繰り返しながら信号ScfとScr
を差動増幅器49に出力する。差動増幅器49ではこの信号
の差Scf-Scrを求め、次段の差動増幅器50に出力する。
差動増幅器50では上記差信号Scf-Scrとあらかじめ基準
電圧設定器51に設定してある基準信号Soの差ΔＳ＝（Sc
f-Scr）‐Soを求めルート間隙判別回路52に出力する。
この差動増幅器50で出力する信号ΔＳは第６図に示すよ
うにルート間隙がない場合は零となる。
検出したアーク電圧Ｅを切換器41で溶接方向前方点Cf側
と後方点Cr側に分割する。切換器41によるアーク電圧Ｅ
の分割のタイミングはスイッチング論理回路42からの指
令信号で行なう。スイッチング論理回路42は回転位置検
出器43で検出したワイヤ６の回転角φと、あらかじめ定
めた2.5度から90度の範囲の一定角度φｏを設定したφ
ｏ設定器44の出力φｏ例えば45度とを比較演算し、ワイ
ヤ６の回転角が溶接方向前方点Cfを中心に±φｏである
区間の波形を切換器41のｆ側から出力する。同様にして
ワイヤ６の回転角が溶接方向後方点Crを中心に±φｏで
ある区間の波形を切換器41のｒ側から出力する。切換器
41のｆ側から出力された波形は前方積分器45で積分さ
れ、切換器41のｒ側から出力された波形は後方積分器46
で積分される。ｎ設定器57には、これらの積分の処理回
数ｎが設定されており、二個の積分器45,46はスイッチ
ング論理回路42を介して出力されるｎ回分のアークの回
転に対して波形積分を行ない、その出力ScfおよびScrを
それぞれ前方記憶器47及び後方記憶器48に出力する。各
記憶器47,48はｎ回毎に各積分器45,46から入力した信号
ScfおよびScrの記憶保持を繰り返しながら信号ScfとScr
を差動増幅器49に出力する。差動増幅器49ではこの信号
の差Scf-Scrを求め、次段の差動増幅器50に出力する。
差動増幅器50では上記差信号Scf-Scrとあらかじめ基準
電圧設定器51に設定してある基準信号Soの差ΔＳ＝（Sc
f-Scr）‐Soを求めルート間隙判別回路52に出力する。
この差動増幅器50で出力する信号ΔＳは第６図に示すよ
うにルート間隙がない場合は零となる。
ルート間隙判別回路52では上記信号ΔＳと不感帯設定器
53に設定された不感帯のレベル信号S1とを比較し、信号
ΔＳが不感帯のレベル信号S1を超えたとき及び不感帯の
レベル信号S1より低下したときを検出して、ルート間隙
の存在を検出する。
53に設定された不感帯のレベル信号S1とを比較し、信号
ΔＳが不感帯のレベル信号S1を超えたとき及び不感帯の
レベル信号S1より低下したときを検出して、ルート間隙
の存在を検出する。
また、ルート間隙判別回路52では入力する信号ΔＳのレ
ベルを検出することによりルート間隙の大きさを検出す
る。
ベルを検出することによりルート間隙の大きさを検出す
る。
上記のようにルート間隙判別回路52によりルート間隙を
検出すると、ならい制御法をかえたり、溶接条件をかえ
て溶接を行なう。
検出すると、ならい制御法をかえたり、溶接条件をかえ
て溶接を行なう。
なお、上記実施例ではアーク電圧波形を検出して、ルー
ト間隙を検出したが第４図に示す溶接電流波形を検出し
ても上記実施例と同様にルート間隙を検出することがで
きる。
ト間隙を検出したが第４図に示す溶接電流波形を検出し
ても上記実施例と同様にルート間隙を検出することがで
きる。
さらに、上記実施例は隅肉溶接について説明したが、突
合せ継手においてもルート間隙の変化を検出することが
でき、溶接条件の適応制御を行なうことができる。
合せ継手においてもルート間隙の変化を検出することが
でき、溶接条件の適応制御を行なうことができる。
この発明は以上説明したように、回転するアークの電圧
波形または溶接電流波形の変動に基いてルート間隙の存
在およびその大きさを検出することができるから、非接
触がリアルタイムで溶接線上のルート間隙あるいはその
変化を検出することができ最適制御を行なうことができ
る効果を有する。
波形または溶接電流波形の変動に基いてルート間隙の存
在およびその大きさを検出することができるから、非接
触がリアルタイムで溶接線上のルート間隙あるいはその
変化を検出することができ最適制御を行なうことができ
る効果を有する。
第１図はこの発明の実施例により溶接する隅肉溶接継手
の側面図、第２図は上記実施例のワイヤ位置を示した説
明図、第３図はアーク電圧波形図、第４図は溶接電流波
形図、第５図はルート間隙が存在するときのアーク電圧
波形図、第６図は上記実施例のルート間隙判別用の波形
図、第７図は上記実施例の制御回路のブロック図であ
る。 １……下板、２……立板、３……開先のルート、４……
ルート間隙、５……電極ノズル、６……ワイヤ。
の側面図、第２図は上記実施例のワイヤ位置を示した説
明図、第３図はアーク電圧波形図、第４図は溶接電流波
形図、第５図はルート間隙が存在するときのアーク電圧
波形図、第６図は上記実施例のルート間隙判別用の波形
図、第７図は上記実施例の制御回路のブロック図であ
る。 １……下板、２……立板、３……開先のルート、４……
ルート間隙、５……電極ノズル、６……ワイヤ。
Claims (1)
- 【請求項１】電極を回転することによりアークを高速回
転しながら行なう高速回転アーク溶接において、 上記回転する電極のアーク電圧波形又は溶接電流波形
を検出し、 上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行方向
前方点Cf及び溶接進行方向後方点Crを中心にそれぞれ±
90度以下の範囲で一定角度±φｏで分割し、 上記前方点Cf側に一定角度±φｏで分割したアーク電
圧波形又は溶接電流波形の作る面積Scfと、上記後方点C
r側に一定角度±φｏで分割したアーク電圧波形又は溶
接電流波形の作る面積Scrを演算し、 上記面積の差（Scf-Scr）を演算し、この面積の差（S
cf-Scr）の変化を検出してルート間隙を検出する、 ことを特徴とするルート間隙の検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22624486A JPH0671663B2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | ル−ト間隙の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22624486A JPH0671663B2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | ル−ト間隙の検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380971A JPS6380971A (ja) | 1988-04-11 |
| JPH0671663B2 true JPH0671663B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=16842151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22624486A Expired - Fee Related JPH0671663B2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | ル−ト間隙の検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671663B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69816839T2 (de) * | 1997-03-27 | 2005-08-11 | Jfe Engineering Corp. | Verfahren zur ermittlung der spaltbreite und lichtbogenschweisserverfahren mit anwendung des vorigen verfahrens |
-
1986
- 1986-09-26 JP JP22624486A patent/JPH0671663B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6380971A (ja) | 1988-04-11 |
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