JPH0698490B2 - Corner detection method in fillet welding - Google Patents

Corner detection method in fillet welding

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JPH0698490B2
JPH0698490B2 JP27638390A JP27638390A JPH0698490B2 JP H0698490 B2 JPH0698490 B2 JP H0698490B2 JP 27638390 A JP27638390 A JP 27638390A JP 27638390 A JP27638390 A JP 27638390A JP H0698490 B2 JPH0698490 B2 JP H0698490B2
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JP
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welding
arc
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arc voltage
fillet welding
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祐司 杉谷
尚弘 玉置
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日本鋼管株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、回転アーク溶接法を適用した隅肉溶接におい
て、アークセンサの情報に基づき溶接線の行き止まり点
または折れ曲り点を検出するコーナー部の検出方法に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a corner portion for detecting a dead end or a bending point of a welding line based on information from an arc sensor in fillet welding to which a rotary arc welding method is applied. Regarding the detection method of.

[従来の技術] 従来、第5図に示すような被溶接部材11,12,13におい
て、立板12,13の交叉点2で行き止まりとなる溶接線1
または溶接線3や、1−2−3のように折れ曲がった溶
接線をロボットや自動溶接機で水平隅肉溶接を行う場
合、行き止まりの点か折れ曲り点として2のポイントを
教示等の手段により予め認識させる必要があった。また
溶接時にポイント2を認識させても、溶接中の歪や部材
精度などにより位置がずれることがあった。このため、
例えば特開昭64-15287号公報に示すように升目型の部材
を自動隅肉溶接する場合、コーナーの位置を認識させる
ため溶接ロボットの旋回位置を定める位置センサが必要
になり、また溶接前にコーナーごとに旋回位置を設定す
る作業が必要であった。
[Prior Art] Conventionally, in the members to be welded 11, 12 and 13 as shown in FIG. 5, a welding line 1 which becomes a dead end at an intersection point 2 of the standing plates 12 and 13.
Alternatively, when performing horizontal fillet welding on a weld line 3 or a bent weld line such as 1-2-3 with a robot or an automatic welding machine, teaching the 2 points as a dead end point or a bending point. It had to be recognized in advance. Even if point 2 is recognized during welding, the position may be displaced due to distortion during welding, member accuracy, and the like. For this reason,
For example, as shown in JP-A-64-15287, in the case of automatic fillet welding of square-shaped members, a position sensor for determining the turning position of the welding robot is required to recognize the position of the corner, and before welding. It was necessary to set the turning position for each corner.

[発明が解決しようとする課題] このような従来の方法では段取り時間が膨大になるばか
りか、溶接歪や部材精度等による位置ずれが生じた場合
には溶接の手直しなどのためにさらに多くの時間を費や
すという課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In such a conventional method, not only is the setup time enormous, but also when a positional deviation occurs due to welding distortion, member accuracy, etc. There was a problem of spending time.

一方、上記の特開昭64-15287号公報、特開昭62-248571
号公報等にはアークを高速回転させながら隅肉溶接を行
う回転アーク溶接法が記述されており、さらに第6図に
示すようにアーク電圧または溶接電流を検出し、検出さ
れたアーク電圧または溶接電流の波形からアークの回転
位置の前方点Cfを中心とする左右同一の位相角φについ
て面積SL,SRを積分し比較することにより、その差が零
になるようにアークの回転軸を溶接線上に位置修正する
アークセンサによる開先倣い制御方法が述べられてい
る。このアークセンサはアーク自体をセンサとして利用
するものであり、アーク直下の情報をリアルタイムに利
用できる点に大きな特色を有する。そこでアークセンサ
の情報を利用することにより、従来の教示方法や位置セ
ンサを用いずともコーナー位置を検出することが可能に
なる。
On the other hand, the above-mentioned JP-A-64-15287 and JP-A-62-248571.
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) publication describes a rotary arc welding method in which fillet welding is performed while rotating the arc at a high speed. Further, as shown in FIG. 6, the arc voltage or welding current is detected to detect the detected arc voltage or welding. From the current waveform, by integrating and comparing the areas S L and S R with respect to the same phase angle φ centered on the forward point C f of the arc rotation position, the arc rotation axis is adjusted so that the difference becomes zero. A groove tracking control method using an arc sensor that corrects the position of the welding position on the welding line is described. This arc sensor uses the arc itself as a sensor and has a great feature in that information immediately below the arc can be used in real time. Therefore, by using the information of the arc sensor, it becomes possible to detect the corner position without using the conventional teaching method or position sensor.

本発明の技術はこの目的のために開発されたものであ
り、アークセンサの情報のみに基づいてリアルタイムに
コーナー位置を検知できる隅肉溶接におけるコーナー部
検出方法を提供することを目的とする。
The technique of the present invention was developed for this purpose, and an object of the present invention is to provide a method for detecting a corner portion in fillet welding that can detect the corner position in real time based only on the information of the arc sensor.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明に係る隅肉溶接にお
けるコーナー部検出方法は、回転アーク溶接法を適用し
た隅肉溶接において、上記アークセンサの情報を、アー
クの回転位置の前方点Cfについてだけでなく後方点Cr
ついても同時に得るようにし、Cf点についての面積情報
ScfとCr点についての面積情報Scrとを比較し、その結
果、アーク電圧の場合Scf<Scrとなったとき、または溶
接電流の場合Scf>Scrとなったとき、その位置を溶接線
の行き止まり点または折れ曲り点と判定することとした
ものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a corner portion detecting method in fillet welding according to the present invention is a fillet welding to which a rotary arc welding method is applied. Area information about the C f point should be obtained at the same time not only for the forward point C f of the arc rotation position but also for the backward point C r.
When S cf is compared with the area information S cr at the point C r, and as a result, when S cf <S cr in the case of arc voltage or S cf > S cr in the case of welding current, the The position is determined as the dead end or the bending point of the welding line.

[作用] 本発明の原理を第1図により説明する。第1図は回転ア
ークの回転位置(Cf,R,Cr,Lの各点)におけるアーク電
圧波形を示す模式図である。このような電圧波形はアー
クの1回転ごとに得られる。
[Operation] The principle of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing an arc voltage waveform at the rotational position (C f , R, C r , L points) of the rotating arc. Such a voltage waveform is obtained for each revolution of the arc.

いま、溶接方向を図の矢印方向にとると、溶接線1の中
間を溶接しているときは、アーク電圧は図の破線6で示
すようにCf,Cr点で山となり、R,L点で谷となる対称の
波形を示す。なお、溶接電流の場合は山と谷が上記と反
対の波形となる。したがって、Cf,Cr点をそれぞれ中心
とする位相角φの面積ScfとScrは互いに等しい。位相角
φは90°以内とされる。
Now, when the welding direction is taken in the direction of the arrow in the figure, when welding the middle of the welding line 1, the arc voltage becomes a peak at the points C f and C r as shown by the broken line 6 in the figure, and R, L It shows a symmetrical waveform with valleys at the points. In the case of welding current, the peaks and valleys have waveforms opposite to the above. Therefore, the areas S cf and S cr of the phase angle φ centered on the points C f and C r are equal to each other. The phase angle φ is within 90 °.

しかし、溶接線1の行き止まり点または折れ曲り点2で
は必ず溶接方向前方に壁(立板)12が存在するので、こ
の壁12にアークが近づくと、図の実線7で示すようにCf
点近傍でアーク電圧は小さくなり、溶接電流は大きくな
る。つまり、アーク電圧の場合Scf<Scrとなり、溶接電
流の場合Scf>Scrとなる。アーク電圧の場合における判
定パラメータとしてのScf−Scrの変化の一例を示すと第
2図のようになる。実用的には壁に近づくとき、溶接ト
ーチ15と壁12との干渉を防ぐため、トーチ15を前に傾け
るが、このときのScf−Scrは第3図のようになる。第3
図でScf−Scrの値が大きくなるのは、トーチが前方に向
けて傾くためで、前方の壁12の影響によるScf−Scrの変
化はScf−Scrの値の下降に現れる。したがって、Scf−S
crの絶対値が一定のしきい値X以上となり、再度しきい
値X以下となるとき、その位置を溶接線1の行き止まり
点または折れ曲り点2と判定することができる。このよ
うにして升目型部材等のコーナー位置をアークセンサの
情報のみに基づいてリアルタイムに検出できる。
However, at the dead end or the bending point 2 of the welding line 1, since the wall (standing plate) 12 always exists in the front in the welding direction, when the arc approaches the wall 12, as shown by the solid line 7 in the figure, C f
The arc voltage decreases and the welding current increases near the point. That is, S cf <S cr for arc voltage and S cf > S cr for welding current. As an example of a change in S cf -S cr as the determination parameter in the case of the arc voltage is shown in Figure 2. Practically, when approaching the wall, the torch 15 is tilted forward in order to prevent the welding torch 15 and the wall 12 from interfering with each other, and S cf −S cr at this time is as shown in FIG. Third
S cf value of -S cr from becoming large in the figure, because the torch is inclined toward the front, the change in S cf -S cr due to the influence of the front wall 12 is in the lowered value of S cf -S cr appear. Therefore, S cf −S
When the absolute value of cr becomes equal to or larger than a certain threshold value X and becomes equal to or smaller than the threshold value X again, the position can be determined as a dead end point or a bending point 2 of the welding line 1. In this way, the corner position of the square-shaped member or the like can be detected in real time based only on the information of the arc sensor.

なお、従来のアークセンサは開先倣いが目的であるため
Cf点についての情報のみに基づいて制御している。
It should be noted that the conventional arc sensor is intended for the groove copying.
The control is based only on the information about the C f point.

[実施例] 第4図は本発明のコーナー部検出方法を実施する装置の
一実施例を示すブロック図である。
[Embodiment] FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the corner detecting method of the present invention.

図に示すように、溶接ワイヤ14は溶接トーチ15の先端に
設けた給電チップ16により中心軸17より偏心した位置に
送給されるようになっており、この溶接トーチ15をモー
タ18によりギヤ機構19を介して高速回転せしめる。溶接
ワイヤ14の回転位置(Cf,R,Cr,L)信号はモータ18に取
り付けたエンコーダ20により検出されるようになってい
る。なお、溶接トーチ15は図示しないロボットに支持さ
れ、水平方向(x,y軸)、トーチ高さ方向(z軸)、及
びトーチ角度方向(α,β軸)とトーチ回転方向(θ
軸)の6軸制御となっている。
As shown in the figure, the welding wire 14 is fed to a position eccentric from the central shaft 17 by a power feeding tip 16 provided at the tip of the welding torch 15, and the welding torch 15 is driven by a motor 18 with a gear mechanism. Rotate at high speed via 19. The rotational position (C f , R, C r , L) signal of the welding wire 14 is detected by the encoder 20 attached to the motor 18. The welding torch 15 is supported by a robot (not shown), and the horizontal direction (x, y axes), the torch height direction (z axes), the torch angle direction (α, β axes), and the torch rotation direction (θ).
6 axis control.

溶接電源21は給電チップ16と水平板11との間に接続さ
れ、溶接ワイヤ14の先端に回転アーク22を発生させる。
このアーク電圧V及び溶接電流Iはそれぞれアーク電圧
検出器23及び溶接電流検出器24により検出され、それぞ
れ差動増幅器25,26を介してCPU27に入力されるようにな
っている。28,29はそれぞれアーク電圧設定器及び溶接
電流設定器であり、アーク電圧検出器23と差動増幅器2
5,及び溶接電流検出器24と差動増幅器26からのアーク電
圧・溶接電流波形信号、並びにエンコーダ20からの回転
位置信号を得てCPU27にて既述のようなアークセンサに
よる開先倣い制御を行う。この開先倣いのための制御回
路は図示されていない。
The welding power source 21 is connected between the power feeding tip 16 and the horizontal plate 11 and generates a rotating arc 22 at the tip of the welding wire 14.
The arc voltage V and the welding current I are detected by the arc voltage detector 23 and the welding current detector 24, respectively, and are input to the CPU 27 via the differential amplifiers 25 and 26, respectively. 28 and 29 are an arc voltage setting device and a welding current setting device, respectively, which are an arc voltage detector 23 and a differential amplifier 2
5, and the arc voltage / welding current waveform signal from the welding current detector 24 and the differential amplifier 26, and the rotational position signal from the encoder 20 are obtained, and the groove tracking control by the arc sensor as described above is performed by the CPU 27. To do. The control circuit for this groove copying is not shown.

エンコーダ20からの回転位置信号のうちCf点及びCr点の
信号がCPU27に入力されると、Scf積分器30及びScr積分
器31によりアーク電圧・溶接電流波形信号からCf点及び
Cr点をそれぞれ中心とする位相角φの面積ScfとScrをア
ーク22の1回転ごとに積分する。そしてこの積分値Scf
とScrは比較器32に送られ、その絶対値差ΔSが判定器3
3により所定のしきい値X以上となったとき、その位置
を溶接線の行き止まり点または折れ曲り点と判定するの
である。判定器33の出力はCPU27にフィードバックさ
れ、これに基づき溶接動作・方向の制御を行う。なお、
溶接線の行き止まり点は溶接距離あるいはパス数等のカ
ウントによりわかる。
When the signals of the C f point and the C r point of the rotational position signal from the encoder 20 are input to the CPU 27, the S cf integrator 30 and the S cr integrator 31 convert the arc voltage / welding current waveform signal from the C f point and the C f point.
The areas S cf and S cr of the phase angle φ centered on the point C r are integrated for each revolution of the arc 22. And this integrated value S cf
And S cr are sent to the comparator 32, and the absolute value difference ΔS is determined by the determiner 3
When the value becomes equal to or more than the predetermined threshold value X by 3, the position is determined to be the dead end point or the bending point of the welding line. The output of the determiner 33 is fed back to the CPU 27, and the welding operation / direction is controlled based on this. In addition,
The dead end of the welding line can be found by counting the welding distance or the number of passes.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、回転アーク溶接における
アークセンサの情報のみに基づいて溶接線の行き止まり
点または折れ曲り点をリアルタイムに検知できるため、
溶接前の教示が不要となり、段取り時間を大幅に短縮で
きるとともに、溶接歪や部材精度等による位置ずれを生
じることなく、良好な溶接結果が得られるという効果が
ある。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the dead end or the bending point of the welding line can be detected in real time based only on the information of the arc sensor in the rotary arc welding.
There is an effect that teaching before welding becomes unnecessary, setup time can be significantly shortened, and a good welding result can be obtained without causing a positional deviation due to welding distortion, member accuracy, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のコーナー部検出方法の原理図、第2図
及び第3図は本発明における判定パラメータとしての面
積Scf−Scrの変化を示す線図、第4図は本発明方法を実
施する装置の一実施例を示すブロック図、第5図は従来
の交叉した被溶接部材の隅肉溶接の説明図、第6図は従
来の開先倣いのためのアークセンサの原理図である。 1,3……溶接線 2……行き止まり点または折れ曲り点 11……被溶接部材(水平板) 12,13……被溶接部材(立板) 14……溶接ワイヤ 15……溶接トーチ 16……給電チップ 18……モータ 20……エンコーダ 23……アーク電圧検出器 24……溶接電流検出器 25,26……差動増幅器 27……CPU 30……Scf積分器 31……Scr積分器 32……比較器 33……判定器
FIG. 1 is a principle diagram of the corner detection method of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing changes in the area S cf −S cr as a judgment parameter in the present invention, and FIG. 4 is a method of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the method, FIG. 5 is an explanatory view of fillet welding of a conventional crossed welded member, and FIG. 6 is a principle diagram of an arc sensor for copying a conventional groove. is there. 1,3 …… Weld line 2 …… Dead end or bending point 11 …… Welded member (horizontal plate) 12, 13 …… Welded member (standing plate) 14 …… Welding wire 15 …… Welding torch 16… … Power supply chip 18 …… Motor 20 …… Encoder 23 …… Arc voltage detector 24 …… Welding current detector 25,26 …… Differential amplifier 27 …… CPU 30 …… S cf integrator 31 …… S cr integration Unit 32 …… Comparator 33 …… Judger

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転アーク溶接法を適用した隅肉溶接にお
いて、アーク電圧または溶接電流を検出し、そのアーク
電圧または溶接電流の波形からアークの回転位置の前方
点Cf及び後方点Crをそれぞれ中心とする所定の位相角の
面積Scfと面積Scrとを積分し比較し、アーク電圧の場合
Scf<Scrとなったとき、または溶接電流の場合Scf>Scr
となったとき、その位置を溶接線の行き止まり点または
折れ曲り点とすることを特徴とする隅肉溶接におけるコ
ーナー部検出方法。
1. In fillet welding to which a rotary arc welding method is applied, an arc voltage or a welding current is detected, and the forward point C f and the backward point C r of the arc rotation position are determined from the waveform of the arc voltage or the welding current. In the case of arc voltage, the area S cf and the area S cr of a predetermined phase angle centered on each are integrated and compared.
When S cf <S cr , or for welding current S cf > S cr
The method for detecting a corner portion in fillet welding, wherein the position is set as a dead end point or a bending point of the welding line.
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