JPH106004A - 溶接ビ−ド制御方法 - Google Patents

溶接ビ−ド制御方法

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JPH106004A
JPH106004A JP17984596A JP17984596A JPH106004A JP H106004 A JPH106004 A JP H106004A JP 17984596 A JP17984596 A JP 17984596A JP 17984596 A JP17984596 A JP 17984596A JP H106004 A JPH106004 A JP H106004A
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welding
arc
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root gap
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JP17984596A
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English (en)
Inventor
Yoshikazu Sato
慶和 佐藤
Kiyoshi Kanayama
潔士 金山
Kazuki Sugiura
一樹 杉浦
Tadanobu Murakami
任布 村上
Yuji Sugitani
祐司 杉谷
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Nippon Kokan Koji KK
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Koji KK
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高速回転ア−ク溶接法で良好な裏波ビ−ドを形
成するため、ル−ト間隙が広くなっているときにア−ク
の回転数を大きくすると、電極ノズルを回転するモ−タ
等の振動が大きくなり、装置の耐久性が損なわれる。 【解決手段】溶接ト−チ4と視覚センサ5を搭載した台
車28を走行させながら、被溶接材の開先の状態を視覚
センサ5で検出し、検出した画像情報からル−ト間隙を
検出し、位置情報とともに画像メモリ7に逐次格納す
る。溶接制御装置8はル−ト間隙が溶接の進行方向に対
して次第に大きくなっているときは、ア−クの回転数を
一定にして、ア−クの回転径Dを次第に大きくし、溶接
速度Vを次第に小さくするように制御して溶着量を増や
すようにして、裏波ビ−ドの高さと幅を均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高速回転ア−ク
溶接における溶接ビ−ド制御方法、特に突合せ溶接にお
ける裏波ビ−ドの安定化とビ−ド高さの適正化に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】例えば特開平5−23856号公報等に示さ
れているように、電極チップを先端に有する電極ノズル
を回転することにより電極チップを通過するワイヤ先端
を回転してア−クを回転する高速回転ア−ク溶接方法が
使用されている。高速回転ア−ク溶接方法によれば、ア
−クの物理的効果が周辺に分散され、溶込みの周辺分
散,扁平で幅広のビ−ドの形成あるいは回転遠心力によ
るワイヤ溶融速度の向上などの利点が得られ、特に厚板
の狭開先溶接に大きな効果を発揮する。この高速回転ア
−ク溶接方法においては、特開平5−23856号公報に示
されたように、溶接中の開先幅の変動に応じてア−クの
回転径を自動的に可変して良好な溶込みを確保して一定
高さのビ−ドを得るようにしている。
【0003】また、CO2溶接やMAG溶接法による片
面溶接で良好な裏波ビ−ドを形成するためには開先形状
と寸法が一様でないと困難であり、通常、銅製の裏当て
金を使用している。しかしながら突合せ溶接でル−ト間
隙を一定にすることは容易でなくル−ト間隙が変化す
る。高速回転ア−ク溶接により突合せ溶接する場合、ル
−ト間隙が変化してしても良好な裏波ビ−ドを形成する
ために、例えば図7に示すように、ル−ト間隙が広くな
るとア−クの回転数を大きくするとともに溶接速度や溶
接電流を小さくして溶着量を増やし、かつア−ク力を減
少させるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように高速回転
ア−ク溶接法で良好な裏波ビ−ドを形成するため、ル−
ト間隙が広くなっているときにア−クの回転数を大きく
すると、電極ノズルを回転するモ−タ等の振動が大きく
なり、装置の耐久性が損なわれるという短所があった。
また、ア−クの回転数を大きくすると遠心力が大きくな
り、スパッタが多く発生するという短所もあった。
【0005】この発明はかかる短所を解消するためにな
されたものであり、良好な裏波ビ−トを形成するととも
に適切な高さのビ−ドを形成することができる溶接ビ−
ド制御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】この発明に係る溶接ビ−
ド制御方法は、ア−クを回転して溶接する高速回転ア−
ク溶接方法において、溶接ト−チの前方に取り付けた画
像入力装置によりル−ト間隙を検出し、検出しているル
−ト間隙が大きくなっているときにア−クの回転径を大
きくし溶接速度を小さくし、ア−クの回転数を一定にし
て溶接することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明に係る溶接装置には装置
全体の動作を管理する中央制御装置と、メモリと、溶接
ト−チと、CCDカメラ等からなる視覚センサと、視覚
センサで検出した信号を処理して画像を認識する画像処
理装置と、認識した画像情報を格納する画像メモリ及び
溶接制御装置を有する。溶接ト−チはア−クを回転して
溶接するものであり、ア−クの回転径すなわち溶接ワイ
ヤの先端の回転径を可変する機構を有する。メモリには
被溶接材のル−ト間隙別に定められた溶接ワイヤの先端
の回転径、すなわちア−クの回転径やア−クの回転数,
溶接速度,溶接電流、電圧,ワイヤ送給量等の溶接条件
があらかじめ格納してある。例えばル−ト間隙が変化す
る場合、ア−クの回転数を一定に設定し、ア−クの回転
径はル−ト間隙が増えるにしたがって大きく設定し、溶
接速度はル−ト間隙が増えるにしたがって小さくなるよ
うに設定して格納してある。
【0008】ア−クを高速回転しながら被溶接材の開先
に沿って初層溶接するとき、溶接ト−チと視覚センサを
搭載した台車を走行させながら、被溶接材の開先の状態
を視覚センサで検出し、検出した画像情報からル−ト間
隙を検出し、位置情報とともに画像メモリに逐次格納す
る。溶接制御装置は画像メモリに格納されている溶接ト
−チの位置に対応するル−ト間隙に対応する溶接条件を
メモリから選択し、選択した溶接条件により溶接ト−チ
を制御して溶接を実行する。例えばル−ト間隙が溶接の
進行方向に対して次第に大きくなっているときは、ア−
クの回転数を一定にして、ア−クの回転径を次第に大き
くし、溶接速度を次第に小さくするように制御して溶着
量を増やすようにして、裏波ビ−ドの高さと幅を均一に
する。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の一実施例の溶接装置の構成
を示すブロック図である。図に示すように、溶接装置1
は装置全体の動作を管理する中央制御装置2と、メモリ
3と、溶接ト−チ4と、CCDカメラ等からなる視覚セ
ンサ5と、視覚センサ5で検出した信号を処理して画像
を認識する画像処理装置6と、認識した画像情報を格納
する画像メモリ7と、溶接制御装置8及び表示装置9を
有する。
【0010】溶接ト−チ4はア−クを回転して溶接する
ものであり、図2の構成図に示すように、電極ノズル1
1と偏心回転機構部12と支点可変部13とを有する。
偏心回転機構部12はフレ−ム14に軸受15を介して
取付けられた偏心回転筒体16の外周中間部に取付けら
れた歯車17が偏心用モ−タ18に取付けられた歯車群
19に連結している。電極ノズル11の中間部は、図3
の平面断面図に示すように、自動調心軸受20を介して
偏心回転筒体16の軸心から一定距離dだけ偏心して偏
心回転筒体16の内面に連結されている。この電極ノズ
ル11の先端部に取付けられた通電チップ21には溶接
ワイヤ22を通す孔が設けられている。支点可変部13
はスライドモ−タ23の回転軸に連結され、外周部に送
りねじを有するスライド軸24と、スライド軸24の回
転により上下方向に移動するスライドブロック25及び
スライドブロック25の移動距離を検出する検出器26
を有する。スライドブロック25の端部は自動調心軸受
27を介して偏心回転筒体16より下側の電極ノズル1
1に連結している。そして偏心回転機構部12の偏心用
モ−タ18を駆動して偏心回転筒体16を回転すること
により電極ノズル11を所定の回転径で回転することが
できる。この電極ノズル11を回転するときに、スライ
ドモ−タ23を回転してスライドブロック25の位置を
上下方向に移動して電極ノズル11の回転支点を移動す
ることにより、電極ノズル11のの先端回転径、すなわ
ち溶接ワイヤ22の先端の偏心量を任意に可変すること
ができる。この電極ノズル11の先端回転径を可変する
ときに、検出器26で検出しているスライドブロック2
5の移動量により電極ノズル11の先端回転径を制御す
ることができる。このようにして溶接ト−チ4は溶接中
に電極ノズル11の回転速度と回転径を連続的に可変す
ることができる。
【0011】メモリ3には被溶接材のル−ト間隙別に定
められた溶接ワイヤ22の先端の回転径、すなわちア−
クの回転径やア−クの回転数,溶接速度,溶接電流、電
圧,ワイヤ送給量等の溶接条件があらかじめ格納してあ
る。例えばル−ト間隙が0〜2mmで変化する場合、ア−
クの回転数を一定に設定し、ア−クの回転径Dは、図4
に示すように、ル−ト間隙が増えるにしたがって大きく
設定し、溶接速度Vはル−ト間隙が増えるにしたがって
小さくなるように設定してメモリ3に格納してある。視
覚センサ5は、図5の配置図に示すように、被溶接材3
0に対する溶接ト−チ4の進行方向の前方に取付けら
れ、初層溶接のときに被溶接材30のル−ト間隙を検出
する。溶接制御装置8は視覚センサ5で検出したル−ト
間隙に応じてメモリ3に格納された溶接条件を読み出し
溶接ト−チ4の動作を制御する。
【0012】上記のように構成された溶接装置1で溶接
ワイヤ22を回転させることによりア−クを高速回転し
ながら被溶接材30の開先に沿って初層溶接するときの
工程を図6の動作工程図を参照して説明する。
【0013】溶接ト−チ4と視覚センサ5を搭載した台
車28を走行させながら、被溶接材30の開先の状態を
視覚センサ5で検出し、検出した画像信号を画像処理装
置6で処理してル−ト間隙を検出し、そのときの位置デ
−タとともに画像メモリ7に逐次格納する(ステップS
1,S2)。溶接制御装置8は画像メモリ7に格納され
ている溶接ト−チ4の位置に対応するル−ト間隙を確認
し、そのときのル−ト間隙に対応する溶接条件をメモリ
3から選択して読み出し(ステップS3)、選択した溶
接条件により溶接ト−チ4を制御して溶接を実行させる
(ステップS4)。このル−ト間隙の検出と、検出した
ル−ト間隙に応じた溶接条件による溶接を初層溶接が終
了するまで連続して行う(ステップS5)。例えば被溶
接材30の開先のル−ト間隙が溶接の進行方向に対して
次第に大きくなっているときは、ア−クの回転数を一定
にして、ア−クの回転径Dを次第に大きくし、溶接速度
Vを次第に小さくするように制御して溶着量を増やすよ
うにして、裏波ビ−ドの高さと幅を均一にする。このよ
うに初層溶接のときにル−ト間隙が変化しても、ア−ク
の回転数すなわち、溶接ト−チ4の偏心用モ−タ18の
回転速度を一定に保持するから、偏心用モ−タ18に振
動が発生せず安定して溶接を行うことができる。また、
ア−クの回転数を一定にしてア−クの回転径Dを大きく
するから、遠心力の影響をあまり受けずに溶接すること
ができる。したがってスパッタが多くなることを防ぐこ
とができる。
【0014】上記のようにして被溶接材30の開先の初
層溶接をしたのち次パスの溶接を行う。この初層溶接以
降の各パスの溶接のとき、溶接制御装置8は初層溶接の
ときに検出した各位置におけるル−ト間隙に応じた溶接
条件をメモリ3から読み出し、ア−クを利用したア−ク
センサにより開先倣いをしながら読み出した溶接条件で
溶接を行い、ビ−ド高さを適切な高さにする。
【0015】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、ア−ク
を高速回転しながら被溶接材の開先に沿って初層溶接す
るとき、被溶接材の開先の状態を視覚センサで検出し、
検出した画像情報からル−ト間隙を検出し、ル−ト間隙
が溶接の進行方向に対して次第に大きくなっているとき
は、ア−クの回転数を一定にして、ア−クの回転径を次
第に大きくし、溶接速度を次第に小さくするように制御
して溶着量を増やすようにするから、裏波ビ−ドの高さ
と幅を均一にすることができ、良好な裏波ビ−ドを形成
することができる。
【0016】また、ル−ト間隙が変化しても、ア−クの
回転数すなわち、溶接ト−チの回転モ−タの回転速度を
一定に保持するから、回転モ−タに振動が発生せず、装
置の耐久性を高めることができる。
【0017】さらに、ア−クの回転数を一定にしてア−
クの回転径を大きくするから、遠心力の影響をあまり受
けずに溶接することができてスパッタの発生を防ぐこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の溶接装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】上記実施例の溶接ト−チの構成を示す断面図で
ある。
【図3】電極ノズルと偏心回転筒体の位置関係を示す平
面断面図である。
【図4】ル−ト間隙に対するア−クの回転径と溶接速度
の変化特性図である。
【図5】溶接ト−チと視覚センサの配置図である。
【図6】初層溶接の動作工程図である。
【図7】従来例のル−ト間隙が変化したときの溶接条件
の変化特性図である。
【符号の説明】
1 溶接装置 2 中央制御装置 3 メモリ 4 溶接ト−チ 5 視覚センサ 6 画像処理装置 7 画像メモリ 8 溶接制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23K 9/127 508 9348−4E B23K 9/127 508B (72)発明者 村上 任布 神奈川県厚木市船子47−3 (72)発明者 杉谷 祐司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ア−クを回転して溶接する高速回転ア−
    ク溶接方法において、溶接ト−チの前方に取り付けた画
    像入力装置によりル−ト間隙を検出し、検出しているル
    −ト間隙が大きくなっているときにア−クの回転径を大
    きくし溶接速度を小さくし、ア−クの回転数を一定にし
    て溶接することを特徴とする溶接ビ−ド制御方法。
JP17984596A 1996-06-21 1996-06-21 溶接ビ−ド制御方法 Pending JPH106004A (ja)

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