JPS6117365A - 自動ならい制御方法 - Google Patents

自動ならい制御方法

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JPS6117365A
JPS6117365A JP59137245A JP13724584A JPS6117365A JP S6117365 A JPS6117365 A JP S6117365A JP 59137245 A JP59137245 A JP 59137245A JP 13724584 A JP13724584 A JP 13724584A JP S6117365 A JPS6117365 A JP S6117365A
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JP
Japan
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torch
welding
groove
speed
axis
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JP59137245A
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JPH0148114B2 (ja
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Yuji Sugitani
祐司 杉谷
Hisahiro Tamaoki
玉置 尚弘
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NKK Corp
Nippon Kokan 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
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Arc Welding In General (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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、開先位置検出器を用−ずに、アーク自身で
トーチの移動を適確に溶接継手に倣わせるアーク溶接方
法に関するものである0〔従来技術〕 自動溶接の無人化を図るためには、溶接中に時時刻々と
変化する開先線の二次元的なずれに対して、トーチ位置
を目動的に検知し制御するため検知センサおよび前記検
知センサによるトーチ位置調整機構が必要とされる・・ 従来、この様検仰センサとしては、接触型の差動変圧器
方式、ポテンショメータ方式、t7tはリミットスイッ
チ方式のもの、あるいは、非接触型の電磁式また元学式
位置検出万式のものなど、種種のセンサが使用されてい
る。しかじな力ぶら、いずれにせよトーチの他にセンサ
という固有の機器をトーチ近傍に設けるものであるから
、検知位置と制御対象位置との間に、寸法的な制限で一
定の間隔が必要であジ、従ってセンナの出力に対し、上
記間隔寸法に応じた時間差を与えてトーチ位置を制御す
る、極めて複雑で、そのわりには精度に限界のおる制御
方式しか実用化されて鱒なかったそこで本発明者は、先
に上述の従来技術における問題点を改善した技術を開発
し、特願昭52−83506として出願した。この先願
発明は、ワイヤ送給速度を一定とした消耗電極アーク溶
接および非消耗電極アーク溶接において、アーク特性を
ワイヤ突出長またはアーク長の変化に対して補償するト
ーチ移動機構を設け、この機構にエフトーチ移動量を常
時監視して、トーチの軸線方向の変位もしくは位置を倣
し制御に用いるものである。
この方法によれば、別体として倣いセンナを設けること
なしに、安定し7′I:、溶接が可能となる。すなわち
、この先願発明のアーク溶接方法においては、溶接電源
として直流定電流電源を用いる場合には、設定されたア
ーク電圧を保持するように、ま7’C浴接電源として直
流定電圧特性のものを用いる場合には設定され危溶接定
流を保持するように、上記移動機構によってトーチをそ
の軸線方向に移動制御するものである。そして、上記ト
ーチを、母材の開先線に沿って溶接進行方向に所定の速
度(以下溶接速度という)で移動させながら、該進行方
向の中方向に所定の速度(以下揺動速度と云う〕で往復
動させるトーチ駆動動作に組合わせ、上記往復動の方向
変換点を、上記トーチ軸線方向の変位もしくは位置が所
定値に表る点とすることにエフ、開先面と平行的にアニ
クが常に開先中を往復して倣い動作が行なわれ、かつ溶
接継手部の母板表面から止端までの高多を常に一定に保
持したアーク溶接が果される。またこの場合、溶接進行
方向に対して開先幅が変動すると、上記往復動の半周期
毎に開先断面積が変るが、この先願発明において叫、各
半周2期毎の上記トーチの軸線方向変位を時間積分する
ことにより、上記溶着断面積に対応した信号を各周期毎
に得ることができる。また別に各周期毎の上記軸線方向
の距離変化を微分することにより、止端間距離に対応し
た信号を各周期毎に得ることができ、各々1周期前のこ
れら信号によって、溶接電流、アーク電圧、溶接速度等
・の溶接条件の設定値を、別に求めておいたアルゴリズ
ムを用いて各々補正制御することができ、これによって
常に所定の溶着および片面溶接の場合の適正な裏ビード
形成がなされる。
〔発明の目的〕
この発明は、この先願発明の開先ならい制御を効果的に
実施させる方法に関するもので、とくに、開先角度が狭
い開先に適用する場合に効果を発揮するものである。
〔発明の概要〕
この発明の自動ならい制御方法はアーク電圧もしくは溶
接電流が予じめ定めた設定値を保持するように溶接トー
チをその軸線方向に移動させ、アーク長を一定に保持し
、前記トーチの軸線方向の変位もしくは位置が予じめ定
められた値になるたびに揺動の方向を変換させつつ、ト
ーチを溶接の進行方向の進行方向の幅方向に往復動させ
ながら溶接を行なうアーク溶接方法におりて、トーチの
開先幅方向における揺動幅から揺動各サイクルでの両端
部の位置を検出し、この両端部から中央側に一定の微小
区間を設定し、前記トーチの揺動の開先幅方向の位置が
開先中央側より前記微小区間に入った時点より、前記ト
ーチの軸線方向の移動速度・を増加すると共に、揺動方
向(幅方向)の速度を減少し、前記揺動の方向が反転し
た時点より揺動方向の速度を再び元の値に戻し、さらに
トーチが前記微小区間から脱して開先中央側に入った時
点より前記トーチの軸線方向の速度も元の値に戻すこと
を特徴としたアーク溶接における開先のならい制御方法
である。
〔発明の実施例〕 この発明を、理解を容易にするため従来技術と関連した
実施例により、・図面と共に説明する。
第1図において、1は母材、2は母材1の開先端面内に
対置される電極、6は前記電極2を保持するトーチで、
前記電極2と母材1との間には、定電流電源によって、
溶接アークが発生されている0 今、第1図において、トーチ3をA点から、−万の傾斜
開先面4に沿って、0点方向まで溶接するように、トー
チ3を図面右方に移動させる。この場合、アーク電圧を
A点における値に一定に保持するために、開先面(4,
5,6)から電極先端までの垂直距離の変化に応じてト
ーチ3を昇降せしめ常にトーチ3に保持された電極2と
開先面との距離、すなわちアーク長を一定にするように
制御する。
第2図に、前記トーチの移動を制御する従来技術による
制御回路の例を示す。
第2図において、7はトーチ3を昇降させるトーチ昇降
機構、17はトーチ乙に横行動作を行なわせるトーチ横
移動機構で、各々、昇降用モーター8お工び横移動用モ
ーター16で駆動される。
トーチ乙の昇降は、アーク電圧検出器9からの検出信号
と、アーク電圧基準設定器10による基準アーク電圧と
の偏差とを、差動増幅器11により得て、この備差が常
に零となるように、Y軸上−ター制御器12を介して制
御することに工9行なわれる一上記の制御によって、ア
ーク点が、A点からβ点。
0点を順に通り、開先形状に倣って移動する。この時の
・トーチ6の昇降移動量の変化は、変位検出器13(以
下、Y軸変位検出器という)によって経時的な変化をす
る電圧信号として検出される。
このY軸変位の電圧信号を、比較器20の一方の入力と
し、他方の入力に基準設定値(eo)19に一人力して
比較する。比較器20は上記のY軸変位と、上記設定値
e0が等しいときに動作して横移動用モーター16の回
転方向を反転するための信号が切換器18を通ってX軸
上−ター制御器15に送られてX軸の揺動方向を逆転す
る。従って、溶接トーチの揺動は第1図において、基準
設定位置00点のA、D点を反転位置として往復移動す
ることに々り、かくして開先のならい制御が果される0
なお、第2図14はX軸揺動速度設定器である。
以上に示した従来技術の方法でとくに問題となるのは、
トーチの移動が開先中央部より開先の斜面にはい上る時
の動的な特性でオフ、この特性が適正でないと開先斜面
での揺動両側部すなわちA。
D点近傍でアーク長が短かくなりすぎて、アンダーカラ
トラ発生し、はなはだしくは電極2の先端が開先面と接
触することになる。検討の結果、この動特性は、Y軸S
勤の差動増幅器11のゲインβと、X軸の揺動速度v−
tすなわち設定値14、および開先角度θに影響され、
とくに開先角度θが小さくなるほど上記ゲインβ金大き
く、揺動速度vxt−小さくするのが効果があることが
わかった。
しかしながらゲインβを人きくすると開先中央部(B−
C区間)でY軸の感度が上がジすぎて、アーク電圧のわ
ずかな変動にも応答して浴接結果に悪影411をもたら
す。また揺動速度v、も溶接の入熱条件で限定されるの
であまり小さくできない。従って従来の方法では開先角
度があまり小さくなく、かつ溶接方法も比較的アークの
安定な条件の範囲においてのみに上記動特性を含めた制
御法の適用が可能であった。
この発明による制御方法は、上記の従来発明の方法の適
用制限全拡大し、より精度の高いかつ浴接結果の安定し
几開先自動力らい制御法を提供することにあり、上記し
た必要な動特性が、開先の斜面にのみ発揮され、開先中
央部ではむしろ溶接の静的な安定性に主眼をおく方法で
ある0この制御方法を再び第1図に戻って説明する。
第1図で、e点すなわちA、D点で揺動方向を反転する
開先ならいを実施して行く過程で、毎回の揺動サイクル
ごとに両端A、D点のX軸の位置を記憶しておき、これ
から開先中央方向に微小区間δ1.δRをと9、開先中
央区間(以下し区間という)と区別することにする。す
なわち、ある揺動サイクルにおいて、溶接トーチがL区
間にあったとする。L区間の判定は揺動前サイクルでの
A点、D点の記゛憶値から、微小値δ1.δ、の値全差
し引くことで判定する0この場合δ1.δ、の値はこの
制御に必要な最小値として予じめ設定するもので、その
値はX軸方向の変位に換算すると約1−である。
溶接トーチがL区間にある時のY軸のゲインは低感度な
小さ目の値β、とし、また揺動速度も溶接条件から選定
した適性値vx、で駆動する0この状態でトーチが図の
右方向に移動して、Y軸の位置が微小区間δ、に入った
時点で、ゲインを高感度なβ2(β、〈β1〕に、揺動
速度を低速値”X2 (vxz<vxρに切換える。従
ってトーチは開先斜面C,Dを高速応答性にてはい上が
ることができる。揺動方向の反転は従来の方法と同様に
e。点で反転するが、eo点から反転してから微小区間
δ、を速やかに脱するために、揺動速度のみを再び高速
値vX、に戻し、トーチfiE L区間に入ってからY
軸のゲインを再び中央値のβ1に戻す。以上の操作を中
央側から図の左側(B −+ A点〕においても行なう
ことにより、従来の制御方法に比較して格段にならい精
度が同上し、開先角度の小さい狭開先溶接や、MIG、
Co。
溶接など、アークの比較的不安定な場合にも安定した制
御が実施されるようになった。
第3図は、Y軸ゲインと揺動速度の切り換えを行なうた
めの回路を第2図に示した従来回路に付加して示したも
のである。図において24は揺動端の検出器でX軸検出
器26とX軸上−ター制御器15からの入力に従って毎
回の揺動サイクルでの揺動端部を検出し、記憶器25.
26にそれぞれXA + XDの値會揺動の1サイクル
ごとに記憶更新させる。これらの値は微小区間設定値2
7(δL)。
28(δR)と、それぞれ加算器29、減算器60で演
算されこれらの値をX軸トーチ位置判定器61に入力す
る。X軸トーチ位置判定器31は比較器で構成されてお
り、トーチの現在位置と、その移動方向をX軸検出器2
6とX軸上−ター制御器15の入力から判定してトーチ
の位置を判別し、トーチが微小区間δ1.δ、内にある
時は、Y軸ゲインが高感度値22 B (/りになるよ
うにスイッチ、21を動作し、L区間では低感度値22
Aになるようにする。また、XIIII速度については
トーチが、L区間ニジ微小区間δ1またはδ、に入って
から揺動方向を反転するまでの微小区間のみ揺動速度設
定値14 B (vx、)で駆動し、その他は高速設定
値14 A (vX、 )で駆動するようにX軸上−タ
ー制御器15を制御する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の自動ならい制御方法は
トーチの軸線方向の移動速度及び揺動方向の速度を開先
中央部と開先斜面で変えることにより、開先ならい制御
の精度を向上されることができ、かつ溶接結果を安定さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は開先形状に対する溶接トーチの配置図、第2図
は従来の制御方法に使用する制御回路図、第3図はこの
発明の実施例に使用する制御回路図である。 1・・・母材、2・・・電極、6・・・トーチ、4.5
.6・・・開先面、δ1.δ□・・・揺動端部微小区間
。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 2、発明の名称 アーク電流もしくは溶接電流が予じめ定めた設定値を保
    持するように溶接トーチをその軸線方向に移動させ、ア
    ーク長を一定に保持し、前記トーチの軸線方向の変位も
    しくは位置が予じめ定められた値になるたびに揺動の方
    向を変換させつつ、トーチを溶接の進行方向の幅方向に
    往復動させながら溶接を行なうアーク溶接方法において
    、トーチの開先幅方向における揺動幅から揺動各サイク
    ルでの両端部の位置を検出し、この両端部から中央側に
    一定の微小区間を設定し、前記トーチの揺動の開先幅方
    向の位置が、開先中央側より前記微小区間に入つた時点
    より、前記トーチの軸線方向の移動速度を増加すると共
    に、揺動方向(幅方向)の速度を減少し、前記揺動の方
    向が反点した時点より揺動方向の速度を再び元の値に戻
    し、さらにトーチが前記微少区間から脱して開先中央側
    に入つた時点より前記トーチの軸線方向の速度も元の値
    に戻すことを特徴としたアーク溶接における開先の自動
    ならい制御方法。
JP59137245A 1984-07-04 1984-07-04 自動ならい制御方法 Granted JPS6117365A (ja)

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DE8585304714T DE3562328D1 (en) 1984-07-04 1985-07-02 Automatic groove tracing control method for arc welding
EP85304714A EP0167390B1 (en) 1984-07-04 1985-07-02 Automatic groove tracing control method for arc welding
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JPH0148114B2 JPH0148114B2 (ja) 1989-10-18

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EP (1) EP0167390B1 (ja)
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DE (1) DE3562328D1 (ja)

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CA1234186A (en) 1988-03-15
EP0167390A3 (en) 1986-07-30
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