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JPH07112628B2 - Keyhole-type single-sided welding method - Google Patents

Keyhole-type single-sided welding method

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Publication number
JPH07112628B2
JPH07112628B2 JP40679690A JP40679690A JPH07112628B2 JP H07112628 B2 JPH07112628 B2 JP H07112628B2 JP 40679690 A JP40679690 A JP 40679690A JP 40679690 A JP40679690 A JP 40679690A JP H07112628 B2 JPH07112628 B2 JP H07112628B2
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JP
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Grant
Patent type
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JP40679690A
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Inventor
祐司 杉谷
雅智 村山
Original Assignee
日本鋼管株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転アーク溶接法を適用したキーホール式片面溶接方法に関し、さらに詳しくは断続的な仮付ビードの有る開先の片面溶接における裏ビード形状を、アークセンサすなわち、溶接電流やアーク電圧からの情報に基づいて安定に制御するようにしたキーホール式片面溶接方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to keyhole formula sided welding method of applying the high-speed rotating arc welding method, and more particularly the back bead shape in one side welding groove having the intermittent temporarily attached bead, arc sensor or, on keyhole formula sided welding method to control stably based on information from the welding current and arc voltage.

【0002】 [0002]

【従来の技術】アーク直下にキーホールを形成しながら片面溶接を行う従来のアーク溶接方法において、裏ビード形状を制御するには、一般にバッキング法が使用され、さらにバッキング材に、例えばアーク光量を検出する光センサを取り付けて、溶接電流、電圧、溶接速度等の溶接条件を制御するなどの方法をとっている(特公昭62−36787号)。 In conventional arc welding method of performing one-side welding while forming a keyhole BACKGROUND ART arc immediately below, to control the penetration bead shape, generally backing method is employed and the further backing material, for example, arc light intensity attaching an optical sensor which detects the welding current, taking the voltage, a method such as controlling the welding conditions such as welding speed (Japanese Patent Publication No. 62-36787). また、このようなセンサを設けない場合には、アーク電圧または溶接電流と裏ビードの幅との間に予めある相関関係を求めておき、この相関に基づき裏ビード幅を制御するという方法もある(特開昭61−137676号、特開昭61−180677 Is also the case of not providing such a sensor, to previously obtain in advance certain correlation between the arc voltage or welding current and back bead width, a method of controlling the back bead width based on the correlation (JP-A-61-137676, JP-A-61-180677
号)。 issue).

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の光センサによる制御方法では、バッキング材及び光センサを溶接トーチと同期させて移動させるバッキング装置が必要であり、このようなバッキング装置は複雑で、またその設置が困難な場合がある。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, in the control method by the optical sensor described above requires a backing device for moving the backing material and the light sensor is synchronized with the welding torch, such backing device is complex, In addition there is a case in its installation is difficult.

【0004】一方、アーク電圧または溶接電流との相関から裏ビード幅を制御する方法では、溶接条件や開先形状、板厚その他種々の条件に応じた相関関係を全て把握しておく必要があり、これらの変動要因の決定方法が難しく、また開先状態に変動が生じた場合には(開先状態、例えばルートギャップやルートフェースの変動は実際の片面溶接ではしばしば起こり得る)、安定した裏ビードの形状の制御は一層難しくなる。 [0004] On the other hand, in the method of controlling the rear bead width from the correlation between the arc voltage or welding current, it is necessary to know the welding conditions and groove shape, the correlation in accordance with the thickness and other various conditions all , it is difficult to process the determination of these variables, also if there is a change in the open destination state has occurred (groove state, for example, variations of the root gaps and the root face can take place frequently in actual sided welding), stable back control of the shape of the bead becomes more difficult.

【0005】一般に、裏ビードを良好に出すためには開先状態を均一に保つ必要があるが、現実的には、ルートギャップ、ルートフェースが変化する場合が多い。 In general, although in order to give back bead well must be kept uniform groove state, in reality, the root gap, the root face is often vary. そこで、通常は本溶接を行う前に開先を所定間隔で仮付溶接する。 Therefore, usually welded with provisionally the groove at predetermined intervals prior to performing the main welding.

【0006】しかし、このような断続的な仮付溶接をした開先では仮付ビードの有る区間と無い区間が混在するため、それぞれの区間について溶接条件も当然に変わってくる。 [0006] However, such an order in the intermittent groove in which the tack welding that there is no section and the section having the temporarily attached bead mixed, comes naturally to also change the welding conditions for each of the sections. 上記の従来法はいずれも、仮付ビードの無い均一な開先形状であることが当然の前提条件となっている。 Any of the above conventional method, it has become a natural prerequisite of uniform groove shape without temporarily attached bead.

【0007】そこで、本発明者らは断続的な仮付ビードが存在するような開先に対しても、特別のセンサを使用することなく、裏ビード形状の制御ができる技術の開発に努めた。 [0007] Therefore, even for groove like the present inventors there is intermittent temporarily attached bead, without using a special sensor, efforts to develop techniques that can control the penetration bead shape . その結果、本出願人の特許出願に係る特開昭64−15287号、特開昭62−248571号の技術をさらに発展させることで解決できることがわかった。 As a result, the applicant's patent filed on JP 64-15287, was able to be solved by further development of technique JP 62-248571. すなわち、これらの特許公報は高速で回転するアーク自体をセンサとして利用し、このアークセンサにより開先倣い制御を行う高速回転アーク溶接法を示しているが、この方法でキーホールを形成しながら片面溶接を行うと、仮付ビードの個所ではアークの回転位置の前方点C fにおけるアーク電圧が変化し、またアークの回転位置の後方点C rにおけるアーク長の変化が、開先状態の変動による裏ビード形状の変化に対応することが判明した。 That is, by using the arc itself these patent publications which rotates at high speed as a sensor, while indicating the high-speed rotating arc welding method of performing groove profiling controlled by the arc sensor, while forming a keyhole in this way one-sided Doing welding, arc voltage is changed in the front point C f of the rotational position of the arc at the point of temporarily attached bead, also change the arc length in the rear point C r of the rotational position of the arc, due to the variation of the groove states it has been found that corresponding to the change of the back bead shape.

【0008】本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、断続的な仮付ビードの有る開先に対し、特別のセンサを用いることなくアークセンサの情報のみに基づいて、安定した裏ビード形状の制御ができるキーホール式片面溶接方法を提供することを目的とする。 [0008] The present invention has been made based on these findings, to open destination having the intermittent temporarily attached beads, based on only the information of the arc sensor without using a special sensor, stable and to provide a keyhole-type single-sided welding method can control the penetration bead shape.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明に係るキーホール式片面溶接方法は、アーク直下にキーホールを形成しながら断続的な仮付ビードの有る開先の片面溶接を行うアーク溶接方法において、高速回転アーク溶接法を用い、その際トーチ高さ(ワイヤ突出長とアーク長の和)を公知のACC制御法(溶接電流が一定になるように、トーチ高さを制御する方法)を用いて一定に保ちながら、アークの回転位置の後方点C To achieve the above object, according to an aspect of keyhole type single-sided welding method according to the present invention, one side of the groove having the intermittent temporarily attached bead while forming a keyhole to the arc just below in arc welding method for performing welding using a high-speed rotating arc welding method, so that when the height of the torch (wire extension length and the sum of the arc length) known ACC control method (welding current is constant, the height of the torch while keeping constant using control how), rear point of the rotational position of the arc C
rにおけるアーク長を、該C r点におけるアーク電圧及び溶接電流の検出値より演算し、得られたアーク長が設定値と等しくなるように溶接電流を制御するとともに、 The arc length of r, with calculated from the detected value of the arc voltage and welding current, resulting arc length controls the welding current to equal the set value of the C r point,
仮付ビードの始端位置をアークの回転位置の前方点C f Forward point C f of the rotational position of the arc of the starting end position of the temporarily attached bead
におけるアーク電圧が低下することで検知し、ほぼその時から、好ましくはアークの中心が仮付ビードの始端に到達した時から溶接電流を上げ、再びそのアーク電圧が元に戻った時から溶接電流を下げ、その間トーチ高さを一定に保つよう溶接電流を増加させることとしたものである。 Arc voltage is detected by a decrease in almost since then, preferably up welding current from the time the center of the arc reaches the starting end of the temporarily attached bead, the welding current from the time when the arc voltage has returned to the original again lowering, it is obtained by the increasing the welding current to maintain a constant during the torch height.

【0010】また、このC r点におけるアーク電圧及び溶接電流の検出値として、該C r点を中心に所定の位相角φについて積分し平均化した値を用いることとし、さらにC r点におけるアーク長が設定値と等しくなるよう溶接電流を変化させるとき、トーチ高さ(ワイヤ突出長とアーク長の和)が一定となるように、ワイヤ送給速度も変化させ、同時に溶着断面積が一定となるように溶接速度も変化させるものである。 Further, as a detection value of the arc voltage and the welding current in the C r point will be referred to with the integrated averaged value for the C r predetermined phase angle around the point phi, further arcs in C r point when the length is to vary the equal as welding current set value, so that the height of the torch (the sum of the wire extension length and arc length) is constant, the wire feed speed is changed, and the constant welding cross sectional area at the same time welding speed so that even those varying.

【0011】 [0011]

【作用】本発明の作用を図1〜図4により説明する。 [Action] The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 図1は本発明のキーホール式片面溶接方法を示す断面側面図、図2はその平面図、図3及び図4はそれぞれ図1のA−A線断面図及びB−B線断面図である。 Figure 1 is a cross-sectional side view, FIG. 2 is a plan view, A-A line cross-sectional view of Figures 3 and 4 Figures 1 and B-B line cross-sectional view showing a keyhole-type single-sided welding method of the present invention . 図において、1は溶接トーチ、2は溶接ワイヤ、3はアーク、 In the figure, reference numeral 1 denotes a welding torch, the second welding wire, 3 arc,
4,5は被溶接部材、6は開先、7は溶融池、8はキーホール、9は溶接ビード、10は裏ビード、11は仮付ビードである。 4,5 weld members, 6 groove 7 is molten pool, 8 keyhole, the welding bead 9, the 10 penetration bead, 11 are temporarily attached bead.

【0012】図に示すように、高速回転アーク溶接法を用いてキーホール8を形成しながら片面溶接を行うと、 [0012] As shown in FIG, when the one-side welding while forming a keyhole 8 by using a high-speed rotating arc welding method,
アーク3は常に溶融池7の前方にあって高速回転する。 Arc 3 always high speed In the front of the molten pool 7.
そして、アーク3は回転位置の前方点C fにおいては破線で示すように開先6側へ振れ、後方点C rにおいては溶融池7側へ振れるといった振動現象を呈する。 Then, the arc 3 is at the front point C f of the rotational position to swing into the groove 6 side as indicated by a broken line, in the rear point C r exhibit vibration phenomenon swings into the molten pool 7 side. このとき仮付ビード11の無い区間では、裏ビード10の形状は前述のように開先6の状態の影響を受け、ルートギャップaやルートフェースbの大小によって裏ビード10 The free section of this time temporarily attached bead 11, the shape of the penetration bead 10 is affected by the state of the groove 6 as described above, the penetration bead 10 depending on the magnitude of the root gap a and route face b
の形状が変化する。 Shape changes of. すなわち、開先6の状態の変動によって溶融池7がキーホール8を狭めたり広げたりする現象を引き起こすのである。 That is, the molten pool 7 by variations in the state of the groove 6 is cause phenomena that widen or narrow the keyhole 8. 例えば、ルートギャップaが小、またはルートフェースbが大であると、図1の破線12で示すように溶融池7はキーホール8を狭める方向に前進し、このためC r点でのアーク長が短くなる。 For example, when the root gap a small or root face b is, is large, the molten pool 7 as shown by the broken line 12 in FIG. 1 is advanced in the direction of narrowing the keyhole 8, the arc length in the order C r point It is shortened. そして裏ビード幅は小さくなるか、もしくは形成されなくなる。 And either back bead width is reduced, or is not formed. このようにアーク長が短くなるので、C r点での溶接電流は上昇し、アーク電圧は低下する。 Since the arc length is shortened, the welding current at C r point increases, the arc voltage is lowered. また反対に、ルートギャップaが大、またはルートフェースbが小であると、図1の破線13で示すように溶融池7は逆にキーホール8を広げる方向に後退し、上記とは逆の現象となる。 On the contrary, when the root gap a large, or the root face b is small, the molten pool 7 as shown by the broken line 13 in Figure 1 is retracted in a direction to widen the keyhole 8 Conversely, opposite to the above the phenomenon.

【0013】故に、C r点におけるアーク電圧E(溶接チップと母材間の電圧)と溶接電流Iを検出すれば裏ビードの状態が検出できる。 [0013] Thus, it can be detected in the penetration bead state by detecting the arc voltage E (welding tip and the voltage between the base metal) and the welding current I in C r points.

【0014】図5に溶接進行方向に対するアークの回転位置(C f ,R,C r ,L)の定義を示し、図6に開先状態の変動によるアークの回転位置とアーク電圧Eとの関係を示す。 [0014] Arc rotational position of the relative welding direction in FIG. 5 (C f, R, C r, L) shows the definition of the relationship between the rotational position and the arc voltage E of the arc due to variations in groove state in FIG. 6 It is shown. 同図において、Aは開先状態が適正の場合、Bはルートギャップが小、またはルートフェースが大であるため、裏ビード不足の場合、Cはルートギャップが大、またはルートフェースが小であるため、裏ビード過大、出過ぎの場合である。 In the figure, A is the case groove state is proper, B because the small root gap or root face, is large, and insufficient penetration bead, C is the root gap is large, or the root face is small because, back bead excessive, it is the case Desugi of. すなわち、適正状態Aに対して裏ビード不足Bになると、C r点でのアーク電圧Eは低下し、逆に裏ビード過大Cになると、該C r点でのアーク電圧Eは上昇する。 That, at the back bead lack B relative to the proper state A, decreased arc voltage E at the C r point, at the back bead excessive C Conversely, the arc voltage E at the C r point rises.

【0015】次に、本発明の制御方法としては、まずC Next, as a control method of the present invention, first C
r点でのアーク電圧Eと溶接電流Iを検出する。 detecting the arc voltage E and the welding current I at the point r. ただしこの場合、アーク長の変化を検知するため、ACC制御法により溶接トーチ1の高さ(ワイヤ突出長とアーク長の和)を一定に制御しながら行うことが必要である。 However, in this case, to detect a change in arc length, it is necessary to carry out while controlling the height of the welding torch 1 (the sum of the wire extension length and arc length) constant by the ACC method. 被溶接部材の凹凸、うねりなどの影響を受けないようにするためである。 Unevenness of the welding member, in order to prevent the influence of such undulation. アーク電圧Eと溶接電流Iの検出は、図5に示すように所定の位相角φの間で積分し(ノイズ成分除去のため)、平均化する。 Detection of the arc voltage E welding current I (for noise component removal) integrated between the predetermined phase angle φ as shown in FIG. 5, averaging. 位相角φは5°以上90 5 ° above the phase angle φ 90
°以下である。 ° is less than or equal to. 次に、それらの検出値からアーク長を演算し、その演算値が設定値と等しくなるように溶接電流を変化させ、さらに、トーチ高さ(ワイヤ突出長とアーク長の和)が一定となるようにワイヤ送給速度も変化させ、同時に溶着断面積が一定となるように、すなわち、 Then, those calculates the arc length from the detected value, the calculated value by changing the welding current to equal the set value, further, the height of the torch (the sum of the wire extension length and arc length) is constant as the wire feed speed is changed, so that the welding cross sectional area is constant at the same time, i.e.,
ワイヤ送給速度と溶接速度の比が一定となるように溶接速度も変化させるのである。 Welding speed so that the ratio of the wire feed rate and welding speed is constant is also alter.

【0016】さらに、溶接条件は仮付ビード11の有る区間と無い区間では異なるため、仮付ビード11の個所を検知する必要がある。 Furthermore, the welding condition is not the same as the section not a section having the temporarily attached bead 11, it is necessary to detect the location of the temporarily attached bead 11. そこで、図5に示すC f点でのアーク電圧をモニターすると、アーク3が仮付ビード1 Therefore, when monitoring the arc voltage at C f points shown in FIG. 5, the arc 3 is temporarily attached bead 1
1に近づくとC f点でのアーク電圧が低下する。 Arc voltage at C f point approaches the 1 decreases. また仮付ビード11の終端でこのアーク電圧は元に戻る。 Also, this arc voltage at the end of the temporarily attached bead 11 is returned to the original. 図7 Figure 7
にアークの回転位置におけるアーク電圧波形を示す。 It shows the arc voltage waveform at the rotational position of the arc. すなわち、仮付ビード11の無い区間では、実線14で示すようにC f点でのアーク電圧は多少高くなっているが、C f点が仮付ビード11の始端16に接近してから終端17までの間は、破線15で示すようにC f点でのアーク電圧が低下する。 That is, in the state during no temporarily attached bead 11, but the arc voltage at the C f point as indicated by a solid line 14 becomes slightly higher, end C f point from close to the starting end 16 of the provisional beaded 11 17 until the arc voltage at the C f point is lowered as indicated by the broken line 15.

【0017】したがって、C f点でのアーク電圧の変化で仮付ビード11の位置を検知できるが、この検知に続いて仮付ビード11を溶融し、上述のように裏ビード1 [0017] Thus, it can detect the position of the temporary beaded 11 by a change in arc voltage at C f point, melting the tack beads 11 Following this detection, the penetration bead 1 as described above
0の形状を制御しなければならない。 0 of shape must be controlled. そのため、まず溶接電流を上げるタイミングをC f点がほとんど仮付ビード11の始端16に到達した時点、好ましくはアーク3 Therefore, when the timing to raise the first welding current C f point reaches almost the starting end 16 of the temporarily attached bead 11, preferably arc 3
の中心が始端16に達した時とし(このタイミングはアーク3の回転直径と溶接速度から求めることができる。)、次に溶接電流を下げるタイミングは、図7のアーク電圧波形が破線15から実線14に変わった時とする。 (This timing can be computed from the rotational diameter and welding speed of the arc 3.) And when the center of the reaches the starting end 16, the timing of the next lower the welding current, solid lines arc voltage waveform of FIG. 7 is a broken line 15 and when it changed to 14. そして、その間における溶接電流の増加量はACC The increase in the welding current in the meantime ACC
制御法によるトーチ高さが一定となるように増加する。 Torch height of the control method increases to be constant.

【0018】また、本発明においては従来のバッキング法を用いなくとも実施できる。 Further, in the present invention can be practiced without the conventional backing method. なお、従来のアークセンサは開先倣い制御が目的であるため、C f点についての情報のみに基づいて制御している。 Incidentally, conventional arc sensor for groove copying control is the objective, are controlled based on only the information about the C f points.

【0019】 [0019]

【実施例】図8は本発明のキーホール式片面溶接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。 Example 8 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the keyhole-type single-sided welding method of the present invention.

【0020】溶接ワイヤ2の先端のアーク3を回転させるには、偏心チップ方式(特公昭63−39346号) [0020] To rotate the arc 3 of the tip of the welding wire 2, the eccentric-chip method (Japanese Patent Publication No. 63-39346)
と偏心回転機構式(特開昭62−104684号)とがあり、ここでは後者の偏心回転機構式で示されている。 That there is an eccentric rotation mechanism type and (JP 62-104684) is here shown in the latter eccentric rotation mechanism type.
すなわち、溶接トーチ1の上部を自動調心玉軸受21により支持し、中間部に図示しない自動調心玉軸受を介して偏心回転機構(ギヤ機構)22を設け、モータ23により溶接トーチ1の下端が円運動を行うように高速で回転させるものである。 In other words, welding the upper portion of the torch 1 is supported by self-aligning ball bearing 21, the eccentric rotation mechanism (gear mechanism) 22 is provided through a self-aligning ball bearing (not shown) in the intermediate portion, the lower end of the welding torch 1 by the motor 23 There is to rotate at a high speed to perform circular motion. これにより溶接トーチ1の中心に送給される溶接ワイヤ2の先端が円運動を行い、アーク3が高速回転する。 Thus the tip of the welding wire 2 fed to the center of the welding torch 1 performs the circular motion, the arc 3 is rotated at a high speed. 溶接ワイヤ2すなわちアーク3の回転位置(図5参照)はモータ23に取り付けたエンコーダ24により検出されるようになっている。 The rotational position of the welding wire 2 i.e. arc 3 (see FIG. 5) is adapted to be detected by an encoder 24 attached to the motor 23.

【0021】溶接電源25は溶接トーチ1と一方の被溶接部材4との間に接続されている。 The welding power supply 25 is connected between the welding torch 1 as one of the welding member 4. アーク3のアーク電圧E及び溶接電流Iはそれぞれアーク電圧検出器26及び溶接電流検出器27により検出され、それぞれ差動増幅器28,29を介してCPU30に入力されるようになっている。 Arc voltage E and the welding current I of the arc 3 is detected by the respective arc voltage detector 26 and the welding current detector 27, are input to CPU30 through the differential amplifier 28 and 29 respectively. 31,32はそれぞれアーク電圧の基準値の設定器及び溶接電流の基準値の設定器であり、アーク電圧検出器26と差動増幅器28,及び溶接電流検出器27と差動増幅器29からのアーク電圧・溶接電流波形信号、並びにエンコーダ24からの回転位置信号を得てCPU30にて公知のアークセンサによる開先倣い制御33とACC制御によるトーチ高さ制御34を行う。 31 is a setter reference value setter and a welding current reference value for each arc voltage, arc from the arc voltage detector 26 and the differential amplifier 28, and the welding current detector 27 and the differential amplifier 29 voltage and welding current waveform signal, and the torch height control 34 by GMA scanning control 33 and the ACC by known arc sensor at a rotation position signal obtained CPU30 from the encoder 24 performs. この開先倣いのための制御回路及びトーチ高さ制御回路は図示されていない。 The control circuit and the torch height control circuit for this groove copying is not shown. ただし、ここではC r点におけるアーク長の変化を検知するため、つまり被溶接部材4,5 However, where in order to detect changes in the arc length in C r point, i.e. the welding member 4, 5
の凹凸、うねりなどにより溶接ワイヤ2の先端の高さを一定に制御する必要があるため、ACC制御法によりトーチ高さを一定に制御している。 Of irregularities, it is necessary to control the height of the tip of the welding wire 2 constant by such undulation, thereby controlling the torch height constant by the ACC method.

【0022】このようなトーチ高さ制御のもとで、エンコーダ24からの回転位置信号がCPU30に入力されると、その回転位置信号に応じてアーク電圧E及び溶接電流Iが検出され、E cf判定器35により、まずC f点でのアーク電圧E cfが所定のしきい値xより大きいかどうか判定される。 [0022] Under such a torch height control, the rotational position signal from the encoder 24 is input to the CPU 30, the arc voltage E and the welding current I in accordance with the rotational position signal is detected, E cf the decider 35, first arc voltage E cf at C f point is determined whether greater than a predetermined threshold value x. 前述のように、アーク3が仮付ビード11の始端16に近付くと、C f点でのアーク電圧E cf As described above, when the arc 3 approaches the starting end 16 of the temporarily attached bead 11, the arc voltage E at the C f point cf
は低下する。 It decreases. またアーク3が仮付ビード11の終端17 The end of the arc 3 is temporarily attached bead 11 17
より外れると、C f点でのアーク電圧E cfは元に戻る。 More disengaged, the arc voltage at C f point E cf returns.
したがって、C f点でのアーク電圧E cfをモニターすればその変化が生じたときに、仮付ビード11の存在及び位置を検知できる。 Therefore, when the change occurs when monitoring the arc voltage E cf at C f point, it can detect the presence and location of temporarily attached bead 11. その仮付ビード11の存在及び位置の指標としてしきい値xを設定し、E cf ≧xならば、仮付ビード11は存在しないため、溶接電流制御器36により溶接電流設定器32の設定値を変更することなくC Set the threshold x as an indication of the presence and location of the temporary beaded 11, if E cf ≧ x, for temporarily attached bead 11 does not exist, the set value of the welding current setting unit 32 by the welding current controller 36 C without changing the
r点でのアーク長l crを後述するように一定に制御する。 controlled constant as described below the arc length l cr at the point r. またE cf <xとなったときには、仮付ビード11が有るため、次に再びE cf ≧xとなるまでの間、トーチ高さが一定となるように溶接電流設定器32の設定値を増加変更し、この増加された溶接電流のもとで同じくC r Also when a E cf <x is increased since the temporarily attached bead 11 is present, then until the re E cf ≧ x, the setting value of the welding current setting device 32 as a torch height constant change, like C r under the increased welding current
点でのアーク長l crを一定に制御する。 Controlling the arc length l cr at point constant. この溶接電流を上げるタイミング及び下げるタイミングは前述したとおりである。 Timing and lowering timing Increasing this welding current is as described above.

【0023】C r点でのアーク長■ crの制御は、以下のようにして行う。 [0023] The control of the arc length ■ cr in C r point, carried out in the following manner. すなわち、E cr積分器37及びI cr積分器38によりアーク電圧・溶接電流波形信号を、図5 That is, the arc voltage and welding current waveform signal by E cr integrator 37 and I cr integrator 38, FIG. 5
に示すようにC r点を中心とする位相角φの範囲で、アーク3の1回転ごとに積分し、アーク電圧の積分値S In the range of the phase angle φ around the C r point as shown in, integrated for each revolution of the arc 3, the integral value of the arc voltage S
Ecr ,溶接電流の積分値S Icrを求める。 Ecr, obtains the integrated value S Icr of the welding current. そしてこの積分値S Ecr ,S Icrのそれぞれの平均値、すなわちE cr ,I crをl cr演算器39に入力し、以下の6式を解くことにより、l crを得る。 And this integrated value S Ecr, respective average values of S Icr, namely type E cr, and I cr to l cr arithmetic unit 39, by solving the following equation (6), obtaining a l cr.

【0024】第9図を参照して、E crとI crの検出値及びワイヤ送給速度V f ,制御回路43により検出されるワイヤ送給速度v fにより、C r点でのアーク長l crは次式より計算できる。 [0024] With reference to FIG. 9, the E cr and I cr detection values and the wire feed rate V f, the wire feed rate v f detected by the control circuit 43, the arc length l in C r point cr can be calculated from the following equation.

【0025】 E cr =V a +V L …(1) V L =aLI a −bv f /I a …(2) V a =V o +Xl cr …(3) V o =cI cr +d …(4) X=eI cr +f …(5) v f =gI a +hLI a 2 …(6) ここに、 V L :溶接ワイヤ突出し部での両端間の電圧降下 V a :アーク柱での電圧降下 L:ワイヤ突出長 I a :溶接電流の平均値(電流計27より検出される溶接電流を平均化した値) v f :ワイヤ送給速度 X:アークの電位傾度 a〜h:全て定数で、ワイヤ、シールドガスの種類により実験で定められる。 [0025] E cr = V a + V L ... (1) V L = aLI a -bv f / I a ... (2) V a = V o + Xl cr ... (3) V o = cI cr + d ... (4) X = eI cr + f ... ( 5) v f = gI a + hLI a 2 ... (6) here, V L: welding wire protrusion voltage drop V a across: the voltage drop in the arc column L: wire projection length I a: average value of the welding current (a value of welding current averaged detected from the ammeter 27) v f: wire feed rate X: arc voltage gradient to h: in all constants, wire, shielding the type of gas determined by experiment.

【0026】以上の6式より求めたアーク長l crがあらかじめ設定された適正状態Aでの基準アーク長l croに等しくなるように溶接電流I aを変化させるのである。 The above arc length l cr determined from equation (6) is to change the welding current I a to be equal to the reference arc length l cro at preset proper state A.
すなわち、l cr >l croのときは、l cr =l croとなるまで、溶接電流I aを減少し、l cr <l croのときは、 That is, when the l cr> l cro, until l cr = l cro, reduces the welding current I a, when l cr <l cro is
cr =l croとなるまで、溶接電流I aを増加させる。 until l cr = l cro, increasing the welding current I a.
このための比較器40及びl cro設定器41が設けられている。 Comparator 40 and l cro setter 41 for this is provided. 比較器40の出力はCPU30にフィードバックされ、溶接電流I a (36),ワイヤ送給速度v The output of comparator 40 is fed back to CPU 30, the welding current I a (36), the wire feed rate v
f (43)及び溶接速度v(42)をそれぞれ制御するのである。 f (43) and the welding speed v (42) is to control, respectively. ここで、溶接電流I aを変化させるとき、 Here, when changing the welding current I a,
(6)式においてワイヤ突出長Lが一定となるようにワイヤ送給速度v fも変化させ、かつ、ACCトーチ高さ制御における電流基準値はこのI aを用いて常にトーチ高さを一定に制御しておく。 (6) the wire feed rate v f varied as wire extension length L is constant in formula, and the current reference value in ACC torch height control for constant always torch height using this I a keep control. また、溶接電流I aを変化させるとき、溶着断面積(S=v f /v) が一定となるように溶接速度vも変化させるようにする。 Further, the welding current when changing the I a, welding cross sectional area (S = v f / v) is so as to be changed welding speed v to be constant.

【0027】 [0027]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、断続的な仮付ビードの有る開先に対するキーホール式片面溶接において、高速回転アーク溶接法を適用し、アークセンサの情報のみに基づいてアークの回転位置の後方点C rでのアーク長を一定に制御し、かつ前方点C fでのアーク電圧の変化により仮付ビードの位置を検知し、該仮付ビードの個所ではトーチ高さが一定となるように溶接電流を上げることにより、何ら特別のセンサを用いることなく、安定した裏ビード形状の制御ができるという効果がある。 According to the present invention as described above, according to the present invention, the keyhole-type single-side welding for GMA having the intermittent temporarily attached beads, applying a high-speed rotating arc welding method, based on only the information of the arc sensor controlling arc length at the back point C r of the rotational position of the arc constant and detects the position of the temporarily attached beads by a change in arc voltage at the forward point C f, torch height at the point of beaded tentative by but increasing the welding current to be constant without using any special sensor, there is an effect that it is stable control of the back bead shape.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明のキーホール式片面溶接方法を示す断面側面図である。 1 is a sectional side view showing a keyhole-type single-sided welding method of the present invention.

【図2】図1の平面図である。 Is a plan view of FIG. 1. FIG.

【図3】図1のA−A線断面図である。 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG.

【図4】図1のB−B線断面図である。 4 is a sectional view taken along line B-B of FIG.

【図5】溶接進行方向に対するアークの回転位置をあらわす説明図である。 5 is an explanatory diagram representing the rotational position of the arc with respect to welding direction.

【図6】開先状態の変動によるアークの回転位置とアーク電圧との関係を示すアーク電圧波形図である。 6 is a arc voltage waveform diagram showing the relationship between arc rotational position and the arc voltage due to variations in groove state.

【図7】仮付ビードの有無によりC f点でのアーク電圧の変化をあらわしたアーク電圧波形図である。 7 is a arc voltage waveform diagram represents the variation of the arc voltage at C f point by presence or absence of temporarily attached bead.

【図8】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である。 8 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the method of the present invention.

【図9】アーク長を計算するために用いる説明図である。 9 is an explanatory diagram used to calculate the arc length.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 溶接トーチ 2 溶接ワイヤ 3 アーク 4 被溶接部材 5 被溶接部材 6 開先 7 溶融池 8 キーホール 9 溶接ビード 10 裏ビード 11 仮付ビード 23 モータ 24 エンコーダ 26 アーク電圧検出器 27 溶接電流検出器 28 差動増幅器 29 差動増幅器 30 CPU 35 E cf判定器 36 溶接電流制御器 37 E cr積分器 38 I cr積分器 39 l cr演算器 40 比較器 41 l cro設定器 1 welding torch 2 welding wire 3 Arc 4 member being welded to 5 weld members 6 groove 7 molten pool 8 keyhole 9 weld bead 10 back bead 11 temporarily attached bead 23 motor 24 encoder 26 arc voltage detector 27 the welding current detector 28 differential amplifier 29 differential amplifier 30 CPU 35 E cf determiner 36 the welding current controller 37 E cr integrator 38 I cr integrator 39 l cr arithmetic unit 40 comparator 41 l cro setter

Claims (5)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 アーク直下にキーホールを形成しながら断続的な仮付ビードの有る開先の片面溶接を行うアーク溶接方法において、高速回転アーク溶接法を用い、その際ACC制御法によりトーチ高さ(ワイヤ突出長とアーク長の和)を一定に制御し、同時にアークセンサによる開先自動倣い制御を行いながら、アークの回転位置の後方点C rにおけるアーク長を、該C r点におけるアーク電圧及び溶接電流の検出値より演算し、得られたアーク長が設定値と等しくなるように溶接電流を制御するとともに、アークの回転位置の前方点C fにおけるアーク電圧を検出することにより前記仮付ビードの位置を検知し、前記C f点におけるアーク電圧が低下したらほぼその時から溶接電流を上げ、前記C f点におけるアーク電圧が再び元に戻った時か 1. A arc welding method of performing one-side welding of the groove having the intermittent temporarily attached bead while forming a keyhole to the arc just below, using a high-speed rotating arc welding method, torch height by this time the ACC method is to control (wire sum of projection length and arc length) constant, while at the same time performs an included automatic scanning control by arc sensor, the arc length in the rear point C r of the rotational position of the arc, the arc in the C r point calculated from the detected value of the voltage and welding current, with the resulting arc length controls the welding current to equal the set value, the temporary by detecting the arc voltage at the forward point C f of the rotational position of the arc detecting the position of the biasing bead, wherein increased welding current substantially since that time when the arc voltage drops at C f point, or when the arc voltage in the C f point is returned again to the original 溶接電流を下げ、その間トーチ高さを一定に保つように溶接電流を増加させることを特徴とするキーホール式片面溶接方法。 Lowering the welding current, keyhole type single-sided welding method characterized by increasing the welding current to maintain a constant during the torch height.
  2. 【請求項2】 前記C r点におけるアーク長を演算する場合に前記C r点におけるアーク電圧及び溶接電流の検出値として、該C r点を中心に所定の位相角φについて積分し平均化した値を用いることを特徴とする請求項1 As wherein detected values of the arc voltage and the welding current in the C r point when calculating the arc length of the C r points were integrated and averaged for the C r predetermined phase angle around the point φ claim is characterized by using the value 1
    記載のキーホール式片面溶接方法。 Keyhole-type single-sided welding method as claimed.
  3. 【請求項3】 演算により得られた前記C r点におけるアーク長が、設定値と等しくなるように、溶接電流を制御するとき、トーチ高さ(ワイヤ突出長とアーク長の和)が一定となるように、ワイヤ送給速度も変化させることを特徴とする請求項1または2記載のキーホール式片面溶接方法。 Wherein the arc length of the C r points obtained by calculation, to be equal to the set value, when controlling the welding current, a constant height of the torch (the sum of the wire extension length and the arc length) so as to, according to claim 1 or 2 keyhole formula one side welding method according to characterized in that the wire feed speed is changed.
  4. 【請求項4】 前記C r点における設定値と等しくなるように溶接電流を変化させるとき、溶着断面積が一定となるように溶接速度も変化させることを特徴とする請求項1もしくは2または3記載のキーホール式片面溶接方法。 Wherein when changing the welding current to equal the set value in the C r point, according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the welding speed is varied as the welding cross sectional area is constant keyhole-type single-sided welding method as claimed.
  5. 【請求項5】 アーク長溶接電流を上げるタイミングを、高速回転アークの中心が前記仮付ビードの始端に到達した時としたことを特徴とする請求項1記載のキーホール式片面溶接方法。 5. The timing of increasing the arc length welding current, keyhole type one side welding method according to claim 1, wherein the center of the high-speed rotating arc is characterized in that the time it reaches the starting end of the tack bead.
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