JPH1085936A - 消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接装置 - Google Patents
消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接装置Info
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- JPH1085936A JPH1085936A JP8261444A JP26144496A JPH1085936A JP H1085936 A JPH1085936 A JP H1085936A JP 8261444 A JP8261444 A JP 8261444A JP 26144496 A JP26144496 A JP 26144496A JP H1085936 A JPH1085936 A JP H1085936A
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- welding
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- arc
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
- B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/022—Welding by making use of electrode vibrations
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 母材の厚板よりも大きい溶接ギャップ等に対
しても高速かつ安定な溶接が可能な消耗電極式のアーク
溶接方法及びアーク溶接装置を提供する。 【解決手段】 上下に延設された第１母材１と、第１母
材１の中途部に上端が位置し、これに沿わせるように配
置された第２母材２とを溶接する。両母材１の板厚は
２．８ｍｍで、第２母材２上端面に対して反第１母材側
の斜め上方からアークを発生させる。レーザセンサ５で
検知した溶接ギャップＧが所定値以上であれば、溶接ワ
イヤ３の先端を高速で旋回させて溶接を行う。
しても高速かつ安定な溶接が可能な消耗電極式のアーク
溶接方法及びアーク溶接装置を提供する。 【解決手段】 上下に延設された第１母材１と、第１母
材１の中途部に上端が位置し、これに沿わせるように配
置された第２母材２とを溶接する。両母材１の板厚は
２．８ｍｍで、第２母材２上端面に対して反第１母材側
の斜め上方からアークを発生させる。レーザセンサ５で
検知した溶接ギャップＧが所定値以上であれば、溶接ワ
イヤ３の先端を高速で旋回させて溶接を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶接ギャップが
存する母材の溶接を行う消耗電極式のアーク溶接方法及
びアーク溶接装置に関するものである。
存する母材の溶接を行う消耗電極式のアーク溶接方法及
びアーク溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来例の消耗電極式のアーク溶
接装置による溶接を説明するための模式図である。同図
において１は上下に延設された第１母材であり、また２
は、第１母材１の中途部に上端が位置し、第１母材に沿
わせるように配置された第２母材である。これら第１母
材１及び第２母材２は板厚ｔが約２．８ｍｍの薄板で構
成されている。また第１母材１と第２母材２の上端部と
の間には溶接ギャップＧが形成されているが、この溶接
ギャップＧは、両母材１、２の板金工程あるいはプレス
工程において生ずることとなるものである。
接装置による溶接を説明するための模式図である。同図
において１は上下に延設された第１母材であり、また２
は、第１母材１の中途部に上端が位置し、第１母材に沿
わせるように配置された第２母材である。これら第１母
材１及び第２母材２は板厚ｔが約２．８ｍｍの薄板で構
成されている。また第１母材１と第２母材２の上端部と
の間には溶接ギャップＧが形成されているが、この溶接
ギャップＧは、両母材１、２の板金工程あるいはプレス
工程において生ずることとなるものである。
【０００３】また同図において３３は、溶接トーチ（図
示せず）内のコンタクトチップ（図示せず）を通過し、
ワイヤ送給装置（図示せず）によって母材１、２に向け
て送給される溶接ワイヤである。そして図の矢印は、こ
の溶接ワイヤ３３の狙い位置を示し、それは、第２母材
２の上端面の延長と第１母材１の表面とが交差する位置
である。
示せず）内のコンタクトチップ（図示せず）を通過し、
ワイヤ送給装置（図示せず）によって母材１、２に向け
て送給される溶接ワイヤである。そして図の矢印は、こ
の溶接ワイヤ３３の狙い位置を示し、それは、第２母材
２の上端面の延長と第１母材１の表面とが交差する位置
である。
【０００４】上記溶接においては、一般的には溶接ワイ
ヤ３３に溶接電源（図示せず）の正極を接続し、第１母
材１及び第２母材２に上記溶接電源の負極を接続する。
そして溶接ワイヤ３３を図に示す矢印の方向に送給しな
がら、この溶接ワイヤ３３の先端部と母材１、２との間
にアークを発生させる。発生したアークによって溶接ワ
イヤ３３の先端側を溶融し、これによって母材１、２間
に溶接金属を形成して溶接ギャップＧを埋めるように溶
接を行う。そしてこのような方法により、２〜３ｍｍ程
度までの溶接ギャップＧであれば、比較的安定して溶接
ができるようになっていた。
ヤ３３に溶接電源（図示せず）の正極を接続し、第１母
材１及び第２母材２に上記溶接電源の負極を接続する。
そして溶接ワイヤ３３を図に示す矢印の方向に送給しな
がら、この溶接ワイヤ３３の先端部と母材１、２との間
にアークを発生させる。発生したアークによって溶接ワ
イヤ３３の先端側を溶融し、これによって母材１、２間
に溶接金属を形成して溶接ギャップＧを埋めるように溶
接を行う。そしてこのような方法により、２〜３ｍｍ程
度までの溶接ギャップＧであれば、比較的安定して溶接
ができるようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のア
ーク溶接装置及びアーク溶接方法によれば、約２〜３ｍ
ｍ程度までの溶接ギャップＧについて比較的安定した溶
接が可能となっていた。ところが溶接の対象物によって
は、母材１、２の板厚が約２．８ｍｍであるのに対し、
６〜７ｍｍ程度の大きな溶接ギャップＧが生じることが
ある。このような大きな溶接ギャップＧに対しては多量
の溶接金属を形成する必要があり、そのためには溶接電
流を大きくするか、あるいは溶接速度を遅くすることが
考えられる。しかしながらこのようにすると、母材１、
２に対するアーク入熱が大きくなって、第１母材１にバ
ーンスルーが生じたり、第２母材２の上端部が溶け落ち
易くなり、そのため両母材１、２間に安定したビードを
形成するのが困難になるという問題があった。
ーク溶接装置及びアーク溶接方法によれば、約２〜３ｍ
ｍ程度までの溶接ギャップＧについて比較的安定した溶
接が可能となっていた。ところが溶接の対象物によって
は、母材１、２の板厚が約２．８ｍｍであるのに対し、
６〜７ｍｍ程度の大きな溶接ギャップＧが生じることが
ある。このような大きな溶接ギャップＧに対しては多量
の溶接金属を形成する必要があり、そのためには溶接電
流を大きくするか、あるいは溶接速度を遅くすることが
考えられる。しかしながらこのようにすると、母材１、
２に対するアーク入熱が大きくなって、第１母材１にバ
ーンスルーが生じたり、第２母材２の上端部が溶け落ち
易くなり、そのため両母材１、２間に安定したビードを
形成するのが困難になるという問題があった。
【０００６】ところでこのような問題を解決するために
なされたものとして、特開昭５６─８０３７６号公報又
は特開昭５６─８０３７７号公報を挙げることができ
る。しかしながらこれら両公報記載のものは、短絡電流
による溶接ワイヤの溶断を数回に亘って繰り返した後に
定常アークによる溶接を行うというものであるため、第
２母材２の溶け落ちは防止できても溶接速度が遅くなっ
てしまうという問題があった。
なされたものとして、特開昭５６─８０３７６号公報又
は特開昭５６─８０３７７号公報を挙げることができ
る。しかしながらこれら両公報記載のものは、短絡電流
による溶接ワイヤの溶断を数回に亘って繰り返した後に
定常アークによる溶接を行うというものであるため、第
２母材２の溶け落ちは防止できても溶接速度が遅くなっ
てしまうという問題があった。
【０００７】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、母材の板厚よ
りも大きい溶接ギャップ等に対しても高速かつ安定な溶
接が可能な消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接
装置を提供することにある。
めになされたものであって、その目的は、母材の板厚よ
りも大きい溶接ギャップ等に対しても高速かつ安定な溶
接が可能な消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接
装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１の消耗電
極式のアーク溶接方法は、上下に延設された第１母材１
と、この第１母材１の中途部に上端が位置し、第１母材
１に沿わせるように配置された薄板の第２母材２とを溶
接する消耗電極式のアーク溶接方法において、上記第２
母材２の上端部に向けて反第１母材側の斜め上方からア
ークを発生させ、第２母材２を溶融させてこれを溶接金
属の一部とすると共に、上記第１母材１と第２母材２上
端部との間の溶接ギャップＧを検知して、この溶接ギャ
ップＧが所定値以上であるときは、アークを発生させる
溶接ワイヤ３の先端を旋回させることを特徴としてい
る。
極式のアーク溶接方法は、上下に延設された第１母材１
と、この第１母材１の中途部に上端が位置し、第１母材
１に沿わせるように配置された薄板の第２母材２とを溶
接する消耗電極式のアーク溶接方法において、上記第２
母材２の上端部に向けて反第１母材側の斜め上方からア
ークを発生させ、第２母材２を溶融させてこれを溶接金
属の一部とすると共に、上記第１母材１と第２母材２上
端部との間の溶接ギャップＧを検知して、この溶接ギャ
ップＧが所定値以上であるときは、アークを発生させる
溶接ワイヤ３の先端を旋回させることを特徴としてい
る。
【０００９】請求項５の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上下に延設された第１母材１と、この第１母材１の
中途部に上端が位置し、第１母材１に沿わせるように配
置された薄板の第２母材２とを溶接する消耗電極式のア
ーク溶接装置において、上記第２母材２の上端部に向け
て反第１母材側の斜め上方からアークを発生させ、第２
母材２を溶融させてこれを溶接金属の一部とするアーク
発生手段４、８と、上記第１母材１と第２母材２上端部
との間の溶接ギャップＧを検知する検知手段５と、溶接
ワイヤ３の先端を旋回させ得る旋回手段９と、制御手段
７とを備え、この制御手段７は、上記溶接ギャップＧが
所定値以上であるときは、溶接ワイヤ３の先端を旋回さ
せるよう上記旋回手段９を制御することを特徴としてい
る。
は、上下に延設された第１母材１と、この第１母材１の
中途部に上端が位置し、第１母材１に沿わせるように配
置された薄板の第２母材２とを溶接する消耗電極式のア
ーク溶接装置において、上記第２母材２の上端部に向け
て反第１母材側の斜め上方からアークを発生させ、第２
母材２を溶融させてこれを溶接金属の一部とするアーク
発生手段４、８と、上記第１母材１と第２母材２上端部
との間の溶接ギャップＧを検知する検知手段５と、溶接
ワイヤ３の先端を旋回させ得る旋回手段９と、制御手段
７とを備え、この制御手段７は、上記溶接ギャップＧが
所定値以上であるときは、溶接ワイヤ３の先端を旋回さ
せるよう上記旋回手段９を制御することを特徴としてい
る。
【００１０】上記請求項１の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項５の消耗電極式のアーク溶接装置では、第
２母材２の上端部に向けて反第１母材側斜め上方からア
ークを発生させると共に、所定値以上の溶接ギャップＧ
に対しては溶接ワイヤ３の先端を旋回させている。従っ
て旋回で生じた遠心力によって飛散した溶滴が第１母材
１に溶着することにより、第２母材２側からだけでなく
第１母材１側からも溶接金属が形成されることとなる。
そのため両母材１、２間に容易にブリッジを形成するこ
とができ、第２母材２の板厚よりも大きな溶接ギャップ
Ｇに対しても、高速かつ安定な溶接を行うことが可能と
なる。
法又は請求項５の消耗電極式のアーク溶接装置では、第
２母材２の上端部に向けて反第１母材側斜め上方からア
ークを発生させると共に、所定値以上の溶接ギャップＧ
に対しては溶接ワイヤ３の先端を旋回させている。従っ
て旋回で生じた遠心力によって飛散した溶滴が第１母材
１に溶着することにより、第２母材２側からだけでなく
第１母材１側からも溶接金属が形成されることとなる。
そのため両母材１、２間に容易にブリッジを形成するこ
とができ、第２母材２の板厚よりも大きな溶接ギャップ
Ｇに対しても、高速かつ安定な溶接を行うことが可能と
なる。
【００１１】また請求項２の消耗電極式のアーク溶接方
法は、溶接ギャップＧが大きいほど、上記旋回の周波数
を高くすることを特徴としている。
法は、溶接ギャップＧが大きいほど、上記旋回の周波数
を高くすることを特徴としている。
【００１２】請求項６の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記制御手段７は、溶接ギャップＧが大きいほど上
記旋回の周波数が高くなるよう旋回手段９を制御するこ
とを特徴としている。
は、上記制御手段７は、溶接ギャップＧが大きいほど上
記旋回の周波数が高くなるよう旋回手段９を制御するこ
とを特徴としている。
【００１３】上記請求項２の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項６の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ギャップＧが大きいほど旋回周波数を高くして入熱を
より一層分散させるようにしているので、溶接ギャップ
Ｇの大きさに従って安定かつ確実な溶接が可能となる。
法又は請求項６の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ギャップＧが大きいほど旋回周波数を高くして入熱を
より一層分散させるようにしているので、溶接ギャップ
Ｇの大きさに従って安定かつ確実な溶接が可能となる。
【００１４】さらに請求項３の消耗電極式のアーク溶接
方法は、上記旋回の周波数は、約３０Ｈｚ〜１２０Ｈｚ
であることを特徴としている。
方法は、上記旋回の周波数は、約３０Ｈｚ〜１２０Ｈｚ
であることを特徴としている。
【００１５】請求項７の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記旋回手段９は、約３０Ｈｚ〜１２０Ｈｚの周波
数で溶接ワイヤ３の先端を旋回させることを特徴として
いる。
は、上記旋回手段９は、約３０Ｈｚ〜１２０Ｈｚの周波
数で溶接ワイヤ３の先端を旋回させることを特徴として
いる。
【００１６】上記請求項３の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項７の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ワイヤ３の先端を高速で旋回させるので、高速かつ安
定な溶接を確実に行うことが可能となる。
法又は請求項７の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ワイヤ３の先端を高速で旋回させるので、高速かつ安
定な溶接を確実に行うことが可能となる。
【００１７】請求項４の消耗電極式のアーク溶接方法
は、上記旋回の直径は、約２ｍｍ〜４ｍｍであることを
特徴としている。
は、上記旋回の直径は、約２ｍｍ〜４ｍｍであることを
特徴としている。
【００１８】請求項８の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記旋回手段９は、約２ｍｍ〜４ｍｍの直径で溶接
ワイヤ３の先端を旋回させることを特徴としている。
は、上記旋回手段９は、約２ｍｍ〜４ｍｍの直径で溶接
ワイヤ３の先端を旋回させることを特徴としている。
【００１９】ここで旋回の直径とは、旋回する溶接ワイ
ヤ３の先端が描く軌跡の直径をいう。
ヤ３の先端が描く軌跡の直径をいう。
【００２０】上記請求項４の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項８の消耗電極式のアーク溶接装置では、入
熱の分散を適切なものとして、高速かつ安定な溶接を一
段と確実に行うことが可能となる。
法又は請求項８の消耗電極式のアーク溶接装置では、入
熱の分散を適切なものとして、高速かつ安定な溶接を一
段と確実に行うことが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次にこの発明の消耗電極式のアー
ク溶接装置の具体的な実施の形態について、消耗電極式
のアーク溶接方法の実施の形態と共に図面を参照しつつ
詳細に説明する。
ク溶接装置の具体的な実施の形態について、消耗電極式
のアーク溶接方法の実施の形態と共に図面を参照しつつ
詳細に説明する。
【００２２】図３は、上記アーク溶接装置の概略システ
ム図である。同図において５はレーザセンサ（検知手
段）であり、溶接ギャップＧの大きさや、溶接線の位置
等を検知するためのものである。そしてこのレーザセン
サ５の出力信号は、センサコントローラ６で増幅、加工
され、ＲＳ２３２Ｃの通信線を介してコントローラ（制
御手段）７に送信される。また同図に示す４は溶接トー
チであり、８は、溶接電源や溶接ワイヤ送給装置を備え
たアーク制御部８ｂ及び上記溶接トーチ４の移動を行う
ロボットアーム８ａ等を備えた溶接制御部である。そし
てこの溶接制御部８と溶接トーチ４とでアーク発生手段
を構成し、溶接電源から与えられた電力により、溶接ト
ーチ４から溶接線上の母材に向けて送給される溶接ワイ
ヤ３と母材との間にアークを発生させるようになってい
る。
ム図である。同図において５はレーザセンサ（検知手
段）であり、溶接ギャップＧの大きさや、溶接線の位置
等を検知するためのものである。そしてこのレーザセン
サ５の出力信号は、センサコントローラ６で増幅、加工
され、ＲＳ２３２Ｃの通信線を介してコントローラ（制
御手段）７に送信される。また同図に示す４は溶接トー
チであり、８は、溶接電源や溶接ワイヤ送給装置を備え
たアーク制御部８ｂ及び上記溶接トーチ４の移動を行う
ロボットアーム８ａ等を備えた溶接制御部である。そし
てこの溶接制御部８と溶接トーチ４とでアーク発生手段
を構成し、溶接電源から与えられた電力により、溶接ト
ーチ４から溶接線上の母材に向けて送給される溶接ワイ
ヤ３と母材との間にアークを発生させるようになってい
る。
【００２３】図２は、上記溶接トーチ４内に備えられた
旋回手段９を示す斜視図である。この旋回手段９は、回
転ギア１３を取り付けた回転モータ１１と、上記回転ギ
ア１３と歯合する旋回用ギア１２とを備え、この旋回用
ギア１２の中心部に設けた自動調心ベアリング（図示せ
ず）に、支持部１４に支持された給電ケーブル１０を偏
心させて挿通することにより構成されている。そして上
記旋回手段９では、上記アーク制御部８ｂに備えられた
駆動回路を介して回転モータ１１を駆動することによ
り、溶接ワイヤ３の先端が支持部１４を支点として旋回
する。
旋回手段９を示す斜視図である。この旋回手段９は、回
転ギア１３を取り付けた回転モータ１１と、上記回転ギ
ア１３と歯合する旋回用ギア１２とを備え、この旋回用
ギア１２の中心部に設けた自動調心ベアリング（図示せ
ず）に、支持部１４に支持された給電ケーブル１０を偏
心させて挿通することにより構成されている。そして上
記旋回手段９では、上記アーク制御部８ｂに備えられた
駆動回路を介して回転モータ１１を駆動することによ
り、溶接ワイヤ３の先端が支持部１４を支点として旋回
する。
【００２４】図４は、上記アーク溶接装置の制御動作を
説明するブロック図である。レーザセンサ５からは母材
に向けてレーザ光が出射され、その反射光に基づく出力
信号がセンサコントローラ６に送られる。このセンサコ
ントローラ６では上述のように信号の増幅、加工等が行
われ、センサ座標系で計算した溶接位置、ギャップ幅等
をコントローラ７に送信する。そしてこのコントローラ
７は、マイクロコンピュータの機能を含む集積回路を用
いて構成されたものであって、受信した信号に対して座
標変換７ａを行い、溶接ワイヤ３の狙い位置及び溶接ギ
ャップＧの大きさを、ロボット座標系で把握する。そし
てこの結果を用いて適応制御テーブル７ｄから必要な制
御値を読み出し、アーク制御部８ｂの電流、電圧等を制
御する一方、ロボットアーム８ａの軌跡修正７ｃを行
う。また同図における７ｂは、センサコントローラ６か
らコントローラ７への伝送に要する時間等を考慮し、適
切な軌跡修正７ｃを可能とするためのむだ時間処理であ
る。
説明するブロック図である。レーザセンサ５からは母材
に向けてレーザ光が出射され、その反射光に基づく出力
信号がセンサコントローラ６に送られる。このセンサコ
ントローラ６では上述のように信号の増幅、加工等が行
われ、センサ座標系で計算した溶接位置、ギャップ幅等
をコントローラ７に送信する。そしてこのコントローラ
７は、マイクロコンピュータの機能を含む集積回路を用
いて構成されたものであって、受信した信号に対して座
標変換７ａを行い、溶接ワイヤ３の狙い位置及び溶接ギ
ャップＧの大きさを、ロボット座標系で把握する。そし
てこの結果を用いて適応制御テーブル７ｄから必要な制
御値を読み出し、アーク制御部８ｂの電流、電圧等を制
御する一方、ロボットアーム８ａの軌跡修正７ｃを行
う。また同図における７ｂは、センサコントローラ６か
らコントローラ７への伝送に要する時間等を考慮し、適
切な軌跡修正７ｃを可能とするためのむだ時間処理であ
る。
【００２５】次に上記のようなアーク溶接装置の動作に
ついて説明する。図５は、溶接母材と溶接ワイヤ３の狙
い位置とを説明する図である。溶接母材は上下に延設さ
れた第１母材１と、この第１母材１の中途部に上端が位
置し、第１母材１に沿わせるように配置された第２母材
２とから成り、両母材１、２間には約０〜７ｍｍ程度の
溶接ギャップＧが形成されている。また両母材１、２は
共に板厚ｔが約２．８ｍｍの薄板であり、その材質は圧
延鋼板である。このような溶接母材に対し、上記レーザ
センサ５で第２母材２の上端位置を検知すると、これに
基づいてコントローラ７がロボットアーム８ａを制御す
る。そして溶接ワイヤ３の狙い位置を、上記第２母材２
の上端における反第１母材側のコーナを中心に、第１母
材１側への距離ｍが約１ｍｍの上端面上の位置と、下方
への距離ｎが約１ｍｍの反第１母材側面上の位置との間
に形成される領域内とする。そして上記溶接ワイヤ３
は、この狙い位置に対し、水平となす角度が約２５〜５
０°のトーチ角度αをもって反第１母材側の斜め上方か
ら送給されるようにする。もっともこれらの狙い位置及
びトーチ角度の範囲は、この発明の効果を確実に得るこ
とができる範囲であって、これを逸脱したからといって
本発明の効果が全く得られなくなる訳ではない。
ついて説明する。図５は、溶接母材と溶接ワイヤ３の狙
い位置とを説明する図である。溶接母材は上下に延設さ
れた第１母材１と、この第１母材１の中途部に上端が位
置し、第１母材１に沿わせるように配置された第２母材
２とから成り、両母材１、２間には約０〜７ｍｍ程度の
溶接ギャップＧが形成されている。また両母材１、２は
共に板厚ｔが約２．８ｍｍの薄板であり、その材質は圧
延鋼板である。このような溶接母材に対し、上記レーザ
センサ５で第２母材２の上端位置を検知すると、これに
基づいてコントローラ７がロボットアーム８ａを制御す
る。そして溶接ワイヤ３の狙い位置を、上記第２母材２
の上端における反第１母材側のコーナを中心に、第１母
材１側への距離ｍが約１ｍｍの上端面上の位置と、下方
への距離ｎが約１ｍｍの反第１母材側面上の位置との間
に形成される領域内とする。そして上記溶接ワイヤ３
は、この狙い位置に対し、水平となす角度が約２５〜５
０°のトーチ角度αをもって反第１母材側の斜め上方か
ら送給されるようにする。もっともこれらの狙い位置及
びトーチ角度の範囲は、この発明の効果を確実に得るこ
とができる範囲であって、これを逸脱したからといって
本発明の効果が全く得られなくなる訳ではない。
【００２６】図６は、上記のようなアーク溶接装置によ
る溶接を説明する図である。図５を用いて説明したよう
に溶接ワイヤ３が送給されると、アークは第２母材２の
上端面に対して反第１母材側の斜め上方から発生するこ
とになる。するとこのアークによって第２母材２が溶融
し、その上端から所定高さＬ分が第１母材１側に流出し
て、これが溶接ワイヤ３の溶滴と共に溶接ギャップＧを
第２母材２側から架橋する溶接金属となる。なおワイヤ
径としては１．２ｍｍのものを用い、シールドガスとし
てはＡｒ＋１５〜２０％ＣＯ2 を用いるのが好ましい。
る溶接を説明する図である。図５を用いて説明したよう
に溶接ワイヤ３が送給されると、アークは第２母材２の
上端面に対して反第１母材側の斜め上方から発生するこ
とになる。するとこのアークによって第２母材２が溶融
し、その上端から所定高さＬ分が第１母材１側に流出し
て、これが溶接ワイヤ３の溶滴と共に溶接ギャップＧを
第２母材２側から架橋する溶接金属となる。なおワイヤ
径としては１．２ｍｍのものを用い、シールドガスとし
てはＡｒ＋１５〜２０％ＣＯ2 を用いるのが好ましい。
【００２７】また溶接ギャップＧが３．５ｍｍ以上にな
ると、上記旋回手段９を駆動して溶接を行う。つまり、
コントローラ７からの指令に基づいて溶接制御部８が旋
回手段９の回転モータ１１を駆動し、これによって溶接
ワイヤ３の先端を旋回させるのである。その旋回の周波
数は、ここでは溶接ギャップＧが３．５ｍｍのときに約
６０Ｈｚ、７ｍｍのときに約１００Ｈｚとなるように、
溶接ギャップＧの増大とともに溶接ワイヤ３先端の旋回
を高速にする。そしてこのとき旋回の直径、すなわち溶
接ワイヤ３の先端が描く軌跡の直径は、約２ｍｍであ
る。
ると、上記旋回手段９を駆動して溶接を行う。つまり、
コントローラ７からの指令に基づいて溶接制御部８が旋
回手段９の回転モータ１１を駆動し、これによって溶接
ワイヤ３の先端を旋回させるのである。その旋回の周波
数は、ここでは溶接ギャップＧが３．５ｍｍのときに約
６０Ｈｚ、７ｍｍのときに約１００Ｈｚとなるように、
溶接ギャップＧの増大とともに溶接ワイヤ３先端の旋回
を高速にする。そしてこのとき旋回の直径、すなわち溶
接ワイヤ３の先端が描く軌跡の直径は、約２ｍｍであ
る。
【００２８】さらに溶接ギャップＧが５．２ｍｍ以上に
なると、溶接ワイヤ３のウィービングをも加えて行う。
つまりロボットアーム８ａ等のトーチ移動機構を駆動す
ることにより、発生させたアークを溶接線と直交する方
向への振動成分を有するように揺動するのである。そし
てその振幅は溶接ギャップＧの増大とともに大きくなる
ようにし、例えば溶接ギャップＧが５．２ｍｍのときに
約１．０ｍｍの振幅、また溶接ギャップＧが６〜７ｍｍ
のときには約１．５ｍｍの振幅となるようにしている。
以上のような旋回とウィービングとを行ったときの溶接
ワイヤ３の先端の軌跡を、図１に模式的に示している。
またウィービングを行うとアークの移動に溶接線と直交
する成分が含まれるようになるため、その振幅に応じて
溶接速度を遅くするようにしている。
なると、溶接ワイヤ３のウィービングをも加えて行う。
つまりロボットアーム８ａ等のトーチ移動機構を駆動す
ることにより、発生させたアークを溶接線と直交する方
向への振動成分を有するように揺動するのである。そし
てその振幅は溶接ギャップＧの増大とともに大きくなる
ようにし、例えば溶接ギャップＧが５．２ｍｍのときに
約１．０ｍｍの振幅、また溶接ギャップＧが６〜７ｍｍ
のときには約１．５ｍｍの振幅となるようにしている。
以上のような旋回とウィービングとを行ったときの溶接
ワイヤ３の先端の軌跡を、図１に模式的に示している。
またウィービングを行うとアークの移動に溶接線と直交
する成分が含まれるようになるため、その振幅に応じて
溶接速度を遅くするようにしている。
【００２９】上記のように構成されたアーク溶接装置及
びこのアーク溶接装置を用いて行うアーク溶接方法で
は、第２母材２の上端部に向けてアークを発生させ、溶
融させた第２母材２を溶接金属の一部としている。従っ
て、従来よりもその量が増大した溶接金属を第２母材２
側から形成することができる。一方、溶接ギャップＧが
３．５ｍｍ以上であるときは、溶接ワイヤ３の先端を旋
回させて溶接を行うようにしている。この旋回の直径は
約２ｍｍであるため、溶接ワイヤ３の先端を旋回させて
もアーク圧力やアーク熱は主として第２母材２の上端側
に与えられることになり、第２母材２側からの溶接金属
の形成を大電流、高速度で行うことができる。そして上
記旋回の周波数は、約３０Ｈｚ〜１２０Ｈｚという高速
なものとしている。従って旋回で生じた遠心力によって
溶滴が第１母材１側に飛散して溶着し、この溶滴によっ
て第２母材２側からのみならず第１母材１側からも溶接
金属が形成されることになる。そのため溶接ギャップＧ
が大きい場合にも両母材１、２間を確実にブリッジさせ
ることができる。しかも直接にアークを第１母材１に向
けて発生させるのではないから、溶接電流を大きくして
も第１母材１の溶け落ちという不具合を生じることがな
い。
びこのアーク溶接装置を用いて行うアーク溶接方法で
は、第２母材２の上端部に向けてアークを発生させ、溶
融させた第２母材２を溶接金属の一部としている。従っ
て、従来よりもその量が増大した溶接金属を第２母材２
側から形成することができる。一方、溶接ギャップＧが
３．５ｍｍ以上であるときは、溶接ワイヤ３の先端を旋
回させて溶接を行うようにしている。この旋回の直径は
約２ｍｍであるため、溶接ワイヤ３の先端を旋回させて
もアーク圧力やアーク熱は主として第２母材２の上端側
に与えられることになり、第２母材２側からの溶接金属
の形成を大電流、高速度で行うことができる。そして上
記旋回の周波数は、約３０Ｈｚ〜１２０Ｈｚという高速
なものとしている。従って旋回で生じた遠心力によって
溶滴が第１母材１側に飛散して溶着し、この溶滴によっ
て第２母材２側からのみならず第１母材１側からも溶接
金属が形成されることになる。そのため溶接ギャップＧ
が大きい場合にも両母材１、２間を確実にブリッジさせ
ることができる。しかも直接にアークを第１母材１に向
けて発生させるのではないから、溶接電流を大きくして
も第１母材１の溶け落ちという不具合を生じることがな
い。
【００３０】また上記旋回の周波数は、溶接ギャップＧ
が大きいほど高くなるようにしている。旋回の周波数を
高くすると溶接ワイヤ３の先端に生じる溶滴に作用する
遠心力が大きくなるため、溶接ワイヤ３の溶融速度は増
加し、また第１母材１への溶滴の飛散量も多くなる。従
って溶接線に従って変化する溶接ギャップＧの大きさに
対応して、確実なビードの形成が可能となる。さらに溶
接ギャップＧが５．２ｍｍ以上になるとウィービングを
行っている。従ってビード幅を増加させても安定した溶
接ができる。そして検知した溶接ギャップＧの幅に応じ
てウィービングの振幅を増減させている。そのためレー
ザセンサ５によって検出した溶接ギャップＧの大きさに
応じて安定した溶接をすることができる。またウィービ
ングと回転アークとを併用することにより、アーク力の
見かけ上の低下等によって高速限界のハンピングが発生
しにくくなり、溶接速度の高速化を図ることができる。
が大きいほど高くなるようにしている。旋回の周波数を
高くすると溶接ワイヤ３の先端に生じる溶滴に作用する
遠心力が大きくなるため、溶接ワイヤ３の溶融速度は増
加し、また第１母材１への溶滴の飛散量も多くなる。従
って溶接線に従って変化する溶接ギャップＧの大きさに
対応して、確実なビードの形成が可能となる。さらに溶
接ギャップＧが５．２ｍｍ以上になるとウィービングを
行っている。従ってビード幅を増加させても安定した溶
接ができる。そして検知した溶接ギャップＧの幅に応じ
てウィービングの振幅を増減させている。そのためレー
ザセンサ５によって検出した溶接ギャップＧの大きさに
応じて安定した溶接をすることができる。またウィービ
ングと回転アークとを併用することにより、アーク力の
見かけ上の低下等によって高速限界のハンピングが発生
しにくくなり、溶接速度の高速化を図ることができる。
【００３１】また上記アーク溶接装置では、溶接ワイヤ
３の先端を旋回させる旋回手段９は図２に示すような簡
素な構造としている。従ってこの旋回手段９が装置の大
きなコストアップを招く一因となることはない。
３の先端を旋回させる旋回手段９は図２に示すような簡
素な構造としている。従ってこの旋回手段９が装置の大
きなコストアップを招く一因となることはない。
【００３２】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記では溶接ギャップＧが大きい場合に溶
接ワイヤ３の旋回とウィービングとを併用したが、溶接
ギャップＧが３．５ｍｍ以上で上記旋回のみを行うよう
にしてもよいし、旋回を開始する溶接ギャップＧの大き
さは３．５ｍｍに限らず、溶接条件等に対応して種々に
選択することができる。特に、２ｍｍ程度の比較的小さ
な溶接ギャップＧに対して上記溶接ワイヤ３の旋回を行
うことにより、上述のようにアーク力の見かけ上の低下
等によってハンピングが発生しにくくなるので、溶接速
度の顕著な高速化を図ることができる。また旋回の周波
数や直径も、この発明の範囲内で種々に変更することが
できる。さらに旋回手段９の構造も図２に示すものには
限らず、例えば給電ケーブル１０内に溶接ワイヤ３を偏
心させて挿通し、モータ１１によって給電ケーブル１０
を回転させて行うような構造としてもよい。
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記では溶接ギャップＧが大きい場合に溶
接ワイヤ３の旋回とウィービングとを併用したが、溶接
ギャップＧが３．５ｍｍ以上で上記旋回のみを行うよう
にしてもよいし、旋回を開始する溶接ギャップＧの大き
さは３．５ｍｍに限らず、溶接条件等に対応して種々に
選択することができる。特に、２ｍｍ程度の比較的小さ
な溶接ギャップＧに対して上記溶接ワイヤ３の旋回を行
うことにより、上述のようにアーク力の見かけ上の低下
等によってハンピングが発生しにくくなるので、溶接速
度の顕著な高速化を図ることができる。また旋回の周波
数や直径も、この発明の範囲内で種々に変更することが
できる。さらに旋回手段９の構造も図２に示すものには
限らず、例えば給電ケーブル１０内に溶接ワイヤ３を偏
心させて挿通し、モータ１１によって給電ケーブル１０
を回転させて行うような構造としてもよい。
【００３３】
【発明の効果】上記請求項１の消耗電極式のアーク溶接
方法又は請求項５の消耗電極式のアーク溶接装置では、
第２母材の上端部に向けて反第１母材側斜め上方からア
ークを発生させると共に、所定値以上の溶接ギャップに
対しては溶接ワイヤの先端を旋回させている。従って、
旋回で生じた遠心力によって飛散した溶滴が第１母材に
溶着することにより、第２母材側からだけでなく第１母
材側からも溶接金属が形成されることとなる。そのため
両母材間に容易にブリッジを形成することができ、第２
母材の板厚よりも大きな溶接ギャップに対しても、高速
かつ安定な溶接を行うことが可能となる。
方法又は請求項５の消耗電極式のアーク溶接装置では、
第２母材の上端部に向けて反第１母材側斜め上方からア
ークを発生させると共に、所定値以上の溶接ギャップに
対しては溶接ワイヤの先端を旋回させている。従って、
旋回で生じた遠心力によって飛散した溶滴が第１母材に
溶着することにより、第２母材側からだけでなく第１母
材側からも溶接金属が形成されることとなる。そのため
両母材間に容易にブリッジを形成することができ、第２
母材の板厚よりも大きな溶接ギャップに対しても、高速
かつ安定な溶接を行うことが可能となる。
【００３４】上記請求項２の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項６の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ギャップが大きいほど旋回周波数を高くして入熱をよ
り一層分散させるようにしているので、溶接ギャップの
大きさに従って安定かつ確実な溶接が可能となる。
法又は請求項６の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ギャップが大きいほど旋回周波数を高くして入熱をよ
り一層分散させるようにしているので、溶接ギャップの
大きさに従って安定かつ確実な溶接が可能となる。
【００３５】上記請求項３の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項７の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ワイヤの先端を高速で旋回させるので、高速かつ安定
な溶接を確実に行うことが可能となる。
法又は請求項７の消耗電極式のアーク溶接装置では、溶
接ワイヤの先端を高速で旋回させるので、高速かつ安定
な溶接を確実に行うことが可能となる。
【００３６】上記請求項４の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項８の消耗電極式のアーク溶接装置では、入
熱の分散を適切なものとして、高速かつ安定な溶接を一
段と確実に行うことが可能となる。
法又は請求項８の消耗電極式のアーク溶接装置では、入
熱の分散を適切なものとして、高速かつ安定な溶接を一
段と確実に行うことが可能となる。
【図１】この発明のアーク溶接方法及びアーク溶接装置
の実施形態における溶接ワイヤ先端の軌跡の一例を示す
図である。
の実施形態における溶接ワイヤ先端の軌跡の一例を示す
図である。
【図２】上記アーク溶接装置の旋回手段を示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】上記アーク溶接装置の概略システム図である。
【図４】上記アーク溶接装置の制御動作を説明するブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】上記アーク溶接方法及びアーク溶接装置におけ
る溶接方法の一例を説明する模式図である。
る溶接方法の一例を説明する模式図である。
【図６】上記溶接方法を説明する模式図である。
【図７】従来例の溶接方法を説明する模式図である。
１ 第１母材 ２ 第２母材 ３ 溶接ワイヤ ４ 溶接トーチ ５ レーザセンサ ７ コントローラ ８ 溶接駆動部 ９ 旋回手段 Ｇ 溶接ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北辻 博明 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 二薮 秀喜 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内
Claims (8)
- 【請求項１】 上下に延設された第１母材（１）と、こ
の第１母材（１）の中途部に上端が位置し、第１母材
（１）に沿わせるように配置された薄板の第２母材
（２）とを溶接する消耗電極式のアーク溶接方法におい
て、上記第２母材（２）の上端部に向けて反第１母材側
の斜め上方からアークを発生させ、第２母材２を溶融さ
せてこれを溶接金属の一部とすると共に、上記第１母材
（１）と第２母材（２）上端部との間の溶接ギャップ
（Ｇ）を検知して、この溶接ギャップ（Ｇ）が所定値以
上であるときは、アークを発生させる溶接ワイヤ（３）
の先端を旋回させることを特徴とする消耗電極式のアー
ク溶接方法。 - 【請求項２】 溶接ギャップ（Ｇ）が大きいほど、上記
旋回の周波数を高くすることを特徴とする請求項１の消
耗電極式のアーク溶接方法。 - 【請求項３】 上記旋回の周波数は、約３０Ｈｚ〜１２
０Ｈｚであることを特徴とする請求項１又は請求項２の
消耗電極式のアーク溶接方法。 - 【請求項４】 上記旋回の直径は、約２ｍｍ〜４ｍｍで
あることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの
消耗電極式のアーク溶接方法。 - 【請求項５】 上下に延設された第１母材と、この第１
母材の中途部に上端が位置し、第１母材に沿わせるよう
に配置された薄板の第２母材とを溶接する消耗電極式の
アーク溶接装置において、上記第２母材の上端部に向け
て反第１母材側の斜め上方からアークを発生させ、第２
母材を溶融させてこれを溶接金属の一部とするアーク発
生手段と、上記第１母材と第２母材上端部との間の溶接
ギャップを検知する検知手段と、溶接ワイヤの先端を旋
回させ得る旋回手段と、制御手段とを備え、この制御手
段は、上記溶接ギャップが所定値以上であるときは、溶
接ワイヤの先端を旋回させるよう上記旋回手段を制御す
ることを特徴とする消耗電極式のアーク溶接装置。 - 【請求項６】 上記制御手段は、溶接ギャップが大きい
ほど上記旋回の周波数が高くなるよう旋回手段を制御す
ることを特徴とする請求項５の消耗電極式のアーク溶接
装置。 - 【請求項７】 上記旋回手段は、約３０Ｈｚ〜１２０Ｈ
ｚの周波数で溶接ワイヤの先端を旋回させることを特徴
とする請求項５又は請求項６の消耗電極式のアーク溶接
装置。 - 【請求項８】 上記旋回手段は、約２ｍｍ〜４ｍｍの直
径で溶接ワイヤの先端を旋回させることを特徴とする請
求項５〜請求項７のいずれかの消耗電極式のアーク溶接
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8261444A JP2905800B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接装置 |
| US08/924,114 US5938955A (en) | 1996-09-09 | 1997-09-05 | Consumable electrode type arc welding method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8261444A JP2905800B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1085936A true JPH1085936A (ja) | 1998-04-07 |
| JP2905800B2 JP2905800B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=17361986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8261444A Expired - Fee Related JP2905800B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5938955A (ja) |
| JP (1) | JP2905800B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100650609B1 (ko) * | 2000-06-17 | 2006-11-28 | 삼성중공업 주식회사 | 용접공간이 협소한 후판재의 맞대기 자동용접방법 |
| JP2007275969A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの制御装置およびロボットの軌跡制御方法 |
| KR20150032832A (ko) * | 2012-07-27 | 2015-03-30 | 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 | 적응식 회전 아크 용접 방법 및 시스템 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1013370B1 (en) * | 1997-03-27 | 2003-07-30 | Nkk Corporation | Method of detecting root gap and arc welding method using the former |
| AUPQ755800A0 (en) * | 2000-05-17 | 2000-06-08 | Qni Technology Pty Ltd | Method for measurement of a consumable electrode |
| US9403233B2 (en) | 2011-12-16 | 2016-08-02 | Illinois Tool Works Inc. | DC electrode negative rotating arc welding method and system |
| KR101473639B1 (ko) * | 2013-02-25 | 2014-12-17 | 대우조선해양 주식회사 | 수평 맞대기 이음 대용착 용접 장치 및 그 방법 |
| US10328513B2 (en) * | 2013-05-31 | 2019-06-25 | General Electric Company | Welding process, welding system, and welded article |
| US10543551B2 (en) | 2013-09-16 | 2020-01-28 | Illinois Tool Works Inc. | Synchronized rotating arc welding method and system |
| US10953484B2 (en) | 2013-09-16 | 2021-03-23 | Illinois Tool Works Inc. | Narrow groove welding method and system |
| CN115722765B (zh) * | 2022-11-17 | 2023-07-25 | 威海职业学院(威海市技术学院) | 一种电弧焊接控制方法及系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5680376A (en) * | 1979-12-06 | 1981-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | Welding method of thin sheet |
| JPS5680377A (en) * | 1979-12-06 | 1981-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | Welding method of thin sheet |
| JPS58122179A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-20 | Mitsubishi Electric Corp | ア−ク溶接用テイ−チングプレイバツクロボツト |
| JPS6054011A (ja) * | 1983-09-03 | 1985-03-28 | Fanuc Ltd | 工業用ロボツトの位置制御方法 |
-
1996
- 1996-09-09 JP JP8261444A patent/JP2905800B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-05 US US08/924,114 patent/US5938955A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100650609B1 (ko) * | 2000-06-17 | 2006-11-28 | 삼성중공업 주식회사 | 용접공간이 협소한 후판재의 맞대기 자동용접방법 |
| JP2007275969A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの制御装置およびロボットの軌跡制御方法 |
| KR20150032832A (ko) * | 2012-07-27 | 2015-03-30 | 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 | 적응식 회전 아크 용접 방법 및 시스템 |
| JP2015523217A (ja) * | 2012-07-27 | 2015-08-13 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | 調節可能な回転式アーク溶接方法およびシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2905800B2 (ja) | 1999-06-14 |
| US5938955A (en) | 1999-08-17 |
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