JPS6072677A - 多層盛溶接方法 - Google Patents

多層盛溶接方法

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JPS6072677A
JPS6072677A JP18235183A JP18235183A JPS6072677A JP S6072677 A JPS6072677 A JP S6072677A JP 18235183 A JP18235183 A JP 18235183A JP 18235183 A JP18235183 A JP 18235183A JP S6072677 A JPS6072677 A JP S6072677A
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welding
layer
welding torch
oscillation
torch
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JP18235183A
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Keiichi Hokaku
宝角 敬一
Hiroshi Kondo
弘 近藤
Masami Une
宇根 正美
Kenji Saeki
佐伯 健二
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Shinmaywa Industries Ltd
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Shin Meiva Industry Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/0216Seam profiling, e.g. weaving, multilayer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、消耗電極を供給する溶接トーチを開先幅方
向に揺動させながら行うアーク溶接において揺動中溶接
電流を検出し揺動中心の左側のものと右側のものを比較
するかまたは基準値と比較することなどにより溶接トー
チを溶接線に追従させるようにした溶接線追従方法およ
び装置の改良に関するものである。
アーク溶接の自動化に伴い、溶接トーチを開先の中心す
なわち溶接線に倣わぜるための溶接線検線方法としてポ
ール、ローラー、探針などを使用した接触式、差動変圧
器などを使用した非接触式、。
光学式などの溶接線検出方法が提案され、また使用され
て来た。しかしながら、これらの溶接線検出方法を利用
した溶接線追従方法にあってはいずれも溶接トーチ周り
に検出器を取り付けることが必要であるため溶接トーチ
周りの構造が大型になりまた複雑化する、溶接トーチ位
置と検出器位置のずれのため精度低下がある、スパッタ
、ア7り光、アーク熱等の影響による精度低下があるな
どの欠点があった。
このような従来の溶接線追従方法における溶接線検出上
の問題点を解決するため、溶接アーク自身の特性を利用
して溶接線を検出し、溶接トーチを溶接線に倣わせる溶
接線追従方法2よび装置いわゆるアーク部/す倣いに関
する出願が行われるようになった。殊に消耗電極を供給
する溶接トーチを開先幅方向に揺動させながらアーク溶
接を行う場合に揺動中の溶接電流を検出し、揺動中心の
左側のものと右側のものを比較するかまたは基準値と比
較することなどにより溶接トーチに溶接線を追従させる
ようにした溶接線追従方法および装置に関する多くの出
願が公知になっている。
そして、検出した溶接電流にはアーク現象、消耗電極(
溶接ワイヤ)の送給不均一によるノイズなどによる変動
が含まれていることからこれらの影響を少なくするため
揺動の左右端近傍における溶接電流を検出し、それぞれ
積分したものを比較するようにしたもの、溶接電流や溶
接電圧の変動が激しく、シかも溶接電流の短絡が必ずし
も揺動の左右端またはその近傍で発生するとは限らない
短絡移行形態にも対処できるものとして揺動の中心から
左右への各半周期ずつについて溶接電流または溶接電圧
を検出して積分し、それらを比較して溶接線追従を行う
ものなどが、明らかにされている。
しかしながらこのようなものにあっては第1図に示すよ
うな多層盛溶接において2層目以後に溶接線追従を行う
には難点があった。そして、多層盛溶接についても溶接
線追従ができるようにしたものとしては特開昭58−1
12661号公報が、またその最終仕上げ層の溶接線追
従ができるようにしたものとして特開昭58−3506
4号公報があるに過ぎない。
この発明は1前述のような従来技術の問題点に着目して
行われたものであり、消耗電極を供給する溶接トーチを
開先幅方向に揺動させながらアーク溶接を行い、揺動中
に溶接電流を検出して揺動中心の左側のものと右側のも
のを比較するかまたは基準値と比較することなどにより
溶接線追従を行うようにした方法および装置において、
多層盛溶接においても溶接トーチの開先幅方向制御を行
えるようにすることを目的とする。
この発明は、消耗電極を供給する溶接トーチを開先幅方
向に揺動させながら行うアーク溶接による多層盛溶接の
辺層目の溶接中における溶接トーチの開先幅方向位置を
修正するためにめた制御量を記憶しておき、2層目以上
の溶接時に読み出して2層目以後の制御量とするように
したことを特徴とする。
以下、この発明を、消耗電極を供給する溶接トーチを産
業用ロボットにのエンドエフェクタとして使用し、水平
V開先継手について揺動を伴ったアーク溶接を行う実施
例について図面を用いて説明する。
第2図は構成を示すブロック図であると共に下向V開先
継手への実施を模式状態を示す図である。
第2図において 1は溶接電源であり、溶接トーチ2を介して消耗電極(
溶接ワイヤ)3とワーク4aとの間に電圧を印加し、溶
接電流を供給する。
2は溶接トーチであり、その中心に沿って消耗電極3が
通過しており、図示しないチンプを通して消耗電極3に
給電している。また、図示しないガスノズルを介してシ
ールドガスを供給し、アーク部をシールドする。
3は消耗電極であり、溶接ワイヤでできている。
そして図宗しない送給装置により供給される。
4は開先であり、ワーク4aによりこの図では下向V開
先継手を形成している。
5は電流センサであり、溶接トーチ2、消耗電極3全通
して流れる電流を検出する。
6はローパスフィルタであり、溶接ワイヤ送給の不均一
等による溶接電流中のノイズを除去する。
7はA/Dコンバー タでアリ、ローパスフィルタ6の
出力を入力し、ディジタルデータに変換する。
8は産−業用ロボッ)Rとデータをやり取りする第1ポ
ートである。
9は溶接装置制御盤13および電流センサとデータをや
り取りする第2ボートである。
1oはCI) Uであり、検出した溶接電流、溶接装置
制御盤で設定した溶接条件に関するデータ、ロボットR
から得られる溶接姿勢、溶接トーチ2が揺動の開始点に
あるか到着点にあるか、アークセンサ動作に対す要求な
どに関するデータを取り込み、第3図、第4図、第6図
および第7図に示すこの溶接線追従方法および装置にお
ける演算等を行う。
11ばROMであり、CPU1 Qが行う演算のシステ
ムプログラムを格納している。
12はRAMであり、第4図、第6図および第7図に示
すこの溶接線追従装置の演算中におけるデータを格納す
る。
13は溶接装置制御盤であり、少なくとも溶接電流、溶
接ワイヤ径、シールドガスの種類についてデータを設定
できる。
kは産業用ロボットであり、溶接トーチ2をエンドエフ
エククとして保持し、その位置を制御する。
まだ、第2図中、溶接トーチ2が1位置から■位置へ揺
動するのをL E F T方向(旬とし、■位置から■
位置へ揺動するのをRl c u T方向(R)とする
第3図は検出した溶接電流を処理するための全体的なデ
ータ処理のフロー図である。第3図において、基準値を
作成するため初層口における溶接電流を検出し、そのだ
めの諸量を演算するサブル−チンをサンプルモードと言
い、サンプルモードで得られた基準値と初層口における
その後に検出した溶接電流から演算した諸量とを比較し
、溶接トーチ2を制御するだめの制御量を演算するサブ
ルーチンを実行モードと言う。また、実行モードにおい
て演算し、記憶した制御量を読み出して2層目以後の制
御を行うサブルーチンをトレースモードと言う。
第4図はサンプルモードのフロー図である。
第5図はサンプルモードにおいて基準値を作成するため
演算される諸量と溶接トーチ2の揺動経路との関係など
を示す模式図である。図中、4bを溶接線、2aは揺動
経路を示す。
第6図は実行モード(?/I層)のフロー図である。
マタ、第7図はトレースモードのフロー図である。
以下、作用について説明する。
溶接装置制御盤13上で、溶接電流、溶接ワイヤ径、シ
ールドガス種類が設定され、ロボットRにおいて溶接姿
勢が設定されると、これらの条件を表すデータがCPU
1 Qに取り込甘れ、テーフ゛ルと対照することにより
、基準値を作成するために溶接電流検出を行う揺動周期
の回数が選定される。
ロボットRにより溶接トーチ2は第5図(a)ニ示す教
示された溶接開始点IS1に位置され、o 71iツト
Rはアークセンサスタートすなわち溶接電流検出をめる
状態になったものと判断される(ステップSl)。更に
、サンプルモードすなわち、基準値作成をめる状態であ
ると判断されると(ステン7’S2)、サンプルモード
(ステップS 3)が始する。
溶接トーチ2は、第5図(a)の教示された正しい溶接
開始点151に位置決めされており、溶接開始に伴い溶
接トーチ2は第5図(a)の点isi、2R1,2S1
.1■(2,152,2工(2,2S2・・・の順に移
動しながら溶接を行なって行き、同時に揺動開始点15
1〜到着点2 Ri間(LEF’r方向)、251〜I
R2間(RI G I−I 1一方向)、152〜2R
2間(L EF”方向)−の順に溶接電流を検出して行
く。検出された溶接電流の状態の一例を揺動開始点15
1〜到着点2R1および251〜11(2間について示
すと第5図(b)および(C)の通りとなる。LEFT
方向の初めの1ダ4周期の溶接電流の積分値をAlB2
次の1ダ4周期のそれをA2L、RIGI−IT力方向
初めの1ダ4周期の溶接電流の積分値をA1B1次の1
ダ4周期のそれをA2Bとすると、制御量をめるだめの
基準値をめるため例えば次の諸量が必要になる。
ΔAL=AI L−A2L ΔAR=A I R−A2B ここでΔALおよびΔARは揺動の半周期中における揺
動の開始点から中心までの1ダ4周期と中心から到着点
までの1ダ4周期の溶接電流の積分値の差である。
力゛ら 前述の揺動過程で検出された溶接電流は第4図の通りに
、ΔAL、ΔARの平均値が演算されて、基準値となり
、RAM12に記憶される。そしてロボッ)Rがトレー
スモードをめていないときは(ステップ54)実行モー
ド(ステップS5)へ移行する。
可能になる。そして、ザンプルモードのとき同様にして
開始点1”m〜到着点2 it m間、2 ” m〜i
 Rm + 1間において溶接電流が検出され(ステッ
プ552)、これに基いて前述の基準値作成のための諸
量と同様、制御量をめるための諸量が演算され、前述同
様ΔAL、△ARがめられる。
(ステップ553)。そしてザンプルモードで得られた
基準値すなわちΔAL(平均)またはΔAR(平均)と
比較され、この間に偏差があれば、この偏差をもって制
御量とされる(ステップ554)。この制御量は、各半
周期について全てRAM12中に記憶される(ステップ
555)。そして溶接トーチ2がIRm+1〜1”’m
+1にある間に転送され(ステップ556)、ロボット
R(7)図示しないアーム位置が移動し、初層用におけ
る溶接トーチ2の揺動開始位置が1ダ。+1に修正rシ される。このよう彰ステップはロボットRがアークセン
ザストップをめるまで繰返されて初層用における実行モ
ードが終り、ロボッ)Rがトレースモードをめていると
判断されると(ステップS5)、トレースモード(ステ
ップS6)にはいる。
トレースモードにはいると制御量記憶用ポインタが設定
され(ステップ561)、実行モード中のステップS5
5で記憶した制御量の読出しを可能にする。そして、2
層目を例にして説明すると、多層盛溶接のプログラムに
より、2層目の揺動幅は初層用より大きく決められてお
り、従って2層目の溶接開始点は1s′1となり、揺動
経路も2aとなり、揺動経路中の揺動の開始点も1 s
’□、2S′□・・・、到着点も1ズ□、2 ’ m・
・・となる(第5図参照)。溶接トーチがil/m(初
層用の修正を行なった溶接線方向位置に相当する位置)
に来るごとに、ロボッ)Rは到着点に来たことを示すデ
ータを発生する。CPUI Oはこのデータを取り込ん
で(ステップ562)その取込回数をカウントする(ス
テップ563)ことによって、初層用に制゛御量を記憶
したRAM12中のメモリセルのポインタを指定し、こ
れにアクセスする(ステップ564)。ポインタの指定
場所にデータがあれば(ステップ565)、CI) U
 IQはこの制御量を取り込み(ステップ566)、ロ
ボットRに転送する。(ステップ567)そして、ロボ
ッl−Rの図示しないアーム位置が移動し、2層目にお
ける溶接1・−チ2の揺動開始点が1ぐ。に修正される
。そして、ロボット技がアークセンザストソプすなわち
溶接電流検出をめない状態でないと判断されるかぎり(
ステップ568)、ステップS62〜ステツプS67を
繰返す。3層目以後の溶接を必要とする多層盛溶接にお
いても、前述同様初層用の制御量を読み出して溶接1・
−チ2の開先幅方向位置が修正される。
以上の通り、多層盛溶接の初層用に行なった溶接トーチ
2の開先幅方向位置修正の制御量により、2層目以後の
溶接における溶接トーチ2の開先幅方向位置修正を行う
ことによって2層目以後、溶接トーチ2の揺動幅が異な
る場合においても溶接線追従を容易に行うことができる
と言う顕著な効果がある。
その他の実施例として、水平隅肉継手の多層盛溶接にも
実施できる。また、第8図(a)および(b)のように
、溶接プログラムにより2層目以後、溶接トーチ2の揺
動中心を溶接線からオフセットしたものにおいても実施
できる。また、前述ΔAL+ARの平均値や前述(AI
L+A2L)と(AtR+A2R)の差に対して基準値
を設け、これと比較することによって得た初層口の制御
量を記憶しておき2層目以後に読み出して2層目以後の
溶接トーチ2の開先幅方向位置修正を行うようにするこ
ともできる。更にまた、前述以外の基準値や初層口の揺
動の左側での溶接電流と右側での溶接電流を比較するこ
とによって制御量を記憶しておき2層目以後に読み出し
て使用することもできる。
これらの実施例における効果もまた前述同様である。
以上の通り、この発明は多層盛溶接の2層目以ができる
と言う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明が関係する現象および実施例を示すもの
であり、第1図は概要図、第2図はブロック図、第3図
、第4図、第6図および第7図はフロー図、第5図およ
び第8図は模式図である。 第1図および第2図において2・・・溶接l・−チ、3
・・・消耗電極、4・・・開先。 第5図において4b・・・溶接線。 第6図においてステツブS45記憶手段。 第7図においてステップS52.553、S54・・・
位置指定手段、ステップ556・・・データ取込手段。 出願人 新明和工業株式会社 第1 図 し4 第2 図 (bl 第8M 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)消耗電極を供給する溶接トーチを開先幅方向に揺
    動させながらアーク溶接を行い、前記揺動中、溶接電流
    を検出して処理することにより前記溶接トーチを溶接線
    に追従させるようにした方法において、 前記アーク溶接による多層盛溶接の初層の溶接時に、前
    記溶接トーチの開先幅方向位置修正を行うためにめた制
    御量を記憶しておき、2層目以相当した位置における前
    記2層目以後の溶接時の前記溶接トーチの開先幅方向位
    置制御を行うようにした前記溶接線追従方法。 ■ 消耗電極を供給する溶接トーチを開先幅方向に揺動
    させながらアーク溶接を行い、前記揺動中、溶接電流を
    検出して処理することにより前記溶接トーチを溶接線に
    追従させるようにした装置において、 前記アーク溶接による多層盛溶接の初層の溶接時に、前
    記溶接トーチの開先幅方向位置修正を行うためにめた制
    御量を記憶する記憶手段と、2層目以後の溶接時に前記
    初層口の開先幅方向位置修正を行なった溶接線方向位置
    に相当する位置を指定する位置指定手段と、 この位置指定手段が指定するときに前記記憶手段から制
    御量を読み出して取り込むデータ取込手段と を具備してなる前記溶接線追従装置。
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