KR102416076B1 - 위빙 제어 방법 및 위빙 제어 시스템 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

능률성을 유지하면서, 양호한 비드 외관 및 용접 작업성을 갖고, 용입 불량 및 용접 결함을 방지한다. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치(11)를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서, 용접 진행 방향(X)에 수직인 면에서, 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선(L3)이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 용접 토치(11)의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고, 고정단점은 위빙 기준선(L3)의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 위빙 기준선(L3) 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며, 위빙 동작은 용접 진행 방향(X)에서 바라볼 때, 용접 토치(11)가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 고정단점 사이를 이동한다.

Description

위빙 제어 방법 및 위빙 제어 시스템
본 발명은 필릿 용접에 이용되는 용접 로봇의 위빙 제어 방법 및 위빙 제어 시스템에 관한 것이다.
조선, 철골, 교량 등에 있어서의 용접 구조물의 제조에 있어서, 시공법으로서 필릿 용접이 적용되는 개소가 많다. 본 필릿 용접에는, 일반적으로 가스 쉴드 아크 용접이 적용되고, 종래부터 양호한 비드 외관, 양호한 용접 작업성, 큰 각장(脚長)(대각장), 용접 결함의 방지가 요구되고 있다. 특히, 각장은 피용접재의 판 두께가 두꺼워질수록, 큰 각장이 요구되지만, 비드 외관, 양호한 용접 작업성, 용접 결함의 방지를 고려하면, 1패스 용접으로는 얻어지는 각장에 한계가 있다. 그 때문에, 종래에서는 2패스 용접으로 각장을 확보하지 않으면 안돼서, 능률성이 뒤떨어진다는 문제가 있었다.
전술의 각장에 따른 문제에 대해, 1패스 용접으로 대각장을 얻을 수 있는 방법으로서, 특허문헌 1에서는, 전극의 토치 각도를 하판측으로부터 20° 내지 40°, 용접의 조준 위치를 입판과 하판의 교점으로부터 하판측의 거리를 0㎜ 내지 5㎜로 하고, 와이어 전 질량에 대한 질량%로, C: 0.02% 내지 0.08%, Si: 0.2% 내지 1.0%, Mn: 1.0% 내지 4.0%, Ti 산화물의 TiO2 환산 값: 3.0% 내지 6.0%, Si 산화물의 SiO2 환산 값: 1.0% 내지 4.0%, Fe 산화물의 FeO 환산 값: 0.1% 내지 1.0%, Zr 산화물 및 Zr의 ZrO2 환산 값의 합계: 0.2% 내지 1.5%, Mg의 MgO 환산 값 및 MgO의 합계: 1.0% 내지 3.5%, Al의 Al2O3 환산 값 및 Al2O3의 합계: 0.05% 내지 0.70%, 불소 화합물의 F 환산 값: 0.03% 내지 0.30%, Na 화합물의 Na2O 환산 값 및 K 화합물의 K2O 환산 값의 합계: 0.05% 내지 0.3%, 슬러그 형성제의 합계: 6.0% 내지 13.0%를 함유하는 플럭스 코어드 와이어를 이용하여, 1패스 용접으로 10㎜ 이상의 대각장이 얻어지고, 비드 외관이 양호하고, 언더컷이나 오버랩 등의 표면 결함이 없는 고품질의 용접부가 얻어지고, 결과로서 2패스 용접을 실행할 필요나 수정할 필요도 없고, 용접 효율의 향상을 도모할 수 있는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 선행 전극에 용접용 솔리드 와이어, 후행 전극에 용접용 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 선행 전극과 후행 전극의 전극간 거리를 50㎜ 이상, 선행 전극 및 후행 전극의 하판에 대한 토치 각도를 40° 내지 60°, 선행 전극의 와이어 조준 위치를 루트부로부터 하판측으로 5㎜ 내지 10㎜, 후행 전극의 와이어 조준 위치를 루트부로부터 하판측으로 3㎜ 내지 7㎜, 선행 전극 및 후행 전극의 와이어 직경을 1.2㎜ 내지 2.0㎜로 함으로써, 후판(厚板)의 수평 필릿 가스 쉴드 아크 용접으로, 아크 상태가 안정하고, 스패터(spatter)가 적고, 슬러그 피포성(被包性) 및 슬러그 박리성 및 비드 형상이 양호하고, 용접 결함이 없는 각 각장이 균등한 대각장의 필릿 용접부가 고능률로 얻어지고, 프라이머 도장 강판의 용접에서도 내기공성이 뛰어난 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2014-176878 호 공보 일본 특허 공개 제 2015-205280 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에서는, 1패스 용접으로 10㎜ 이상이라고 하는 대각장이 얻어지지만, 루트부의 용입에 대해서는 아무런 기재가 없고, 게다가 안정한 용입을 확보하기 어려운 슬러그계 플럭스 코어드 와이어를 적용하고 있으므로, 루트부의 용입 부족 및 루트부 근방의 슬래그 혼입이 발생하기 쉬워진다.
또한, 특허문헌 2에서는, 전극을 2개 전극으로 하고, 2패스 용접을 한번에 용접하는 것에 의해, 전술의 루트부의 용입 부족에 대해서도 해결할 수 있지만, 용접 작업의 자동화를 생각하는데에 있어서는 시공상 적용할 수 없는 개소가 있다. 예를 들어, 코너부에서는, 후행 극이 선행 극에 능숙하게 추종할 수 없는 경우가 있어서, 용접 결함의 발생이나 용접 작업성의 열화가 예견된다. 그 때문에, 자동화에 의해서, 더욱 능률성을 향상시키기 위해서는 단전극인 편이 좋다.
게다가, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 모두, 수평 필릿 용접에 대해서 고려한 것이며, 예를 들면, 하향 필릿 용접, 입방향 필릿 용접 등의 여러 가지 자세에 대해서는 적용할 수 없다.
그래서 본 발명에서는, 자동화에 적용하기 쉬운 단전극이며, 필릿 용접에 요구되는 대각장을 1패스 용접으로 실행함으로써 능률성을 유지하면서, 양호한 비드 외관 및 용접 작업성을 갖고, 용입 불량, 언더컷, 오버랩의 용접 결함을 방지하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적 아래, 본 발명의 위빙 제어 방법은 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서, 상기 위빙 동작을 실행함에 있어서, 용접 진행 방향에 수직인 면에서, 상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점(基点)을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고, 상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며, 상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수(同數)의 상기 고정단점이 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 고정단점의 충수를 5점으로 하고, 상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)으로 하는 경우에 있어서, 상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점(起点)으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의 상기 팁-모재간 거리가 미리 설정된 팁-모재간 거리에 대해, 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
기준단점(a): 20% 내지 45%
위빙단점(b): 50% 내지 80%
위빙단점(c): 100% 내지 120%
위빙단점(d): 100% 내지 120%
위빙단점(e): 80% 내지 100%
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기준단점(a)으로부터 상기 위빙단점(b)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min, 상기 위빙단점(b)으로부터 상기 위빙단점(c)으로의 이동 속도를 300㎝/min 내지 500㎝/min, 상기 위빙단점(c)으로부터 상기 위빙단점(d)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min, 상기 위빙단점(d)으로부터 상기 위빙단점(e)으로의 이동 속도를 350㎝/min 내지 550㎝/min, 상기 위빙단점(e)으로부터 상기 기준단점(a)으로의 이동 속도를 150㎝/min 내지 350㎝/min으로 하고, 각각의 상기 고정단점에 있어서, 200㎳ 이하의 정지 시간을 마련하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 고정단점에 있어서, 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도 중 적어도 1개의 조건을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 용접 전류의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정 전류 값에 대한 상기 용접 전류 값의 비율(백분율)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
기준단점(a): 105% 내지 110%
위빙단점(b): 90% 내지 100%
위빙단점(c): 80% 내지 90%
위빙단점(d): 80% 내지 90%
위빙단점(e): 90% 내지 100%
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 아크 전압의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정 전압 값에 대한 상기 아크 전압 값의 비율(백분율)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
기준단점(a): 105% 내지 110%
위빙단점(b): 80% 내지 90%
위빙단점(c): 110% 내지 120%
위빙단점(d): 110% 내지 120%
위빙단점(e): 80% 내지 90%
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 송급 속도의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정된 송급 속도의 값에 대한 상기 송급 속도의 값의 비율(백분율)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
기준단점(a): 105% 내지 110%
위빙단점(b): 90% 내지 100%
위빙단점(c): 80% 내지 90%
위빙단점(d): 80% 내지 90%
위빙단점(e): 90% 내지 100%
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 2개의 피용접재 중, 일방을 입판으로 하고, 타방을 하판으로 하는 수평 필릿 용접에 있어서, 상기 입판측에 상기 위빙단점(b) 및 상기 위빙단점(c)을 마련하고, 상기 하판측에 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)을 마련하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 기준단점(a), 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)에 의해 형성되는 5각형에 있어서의, 상기 위빙단점(b 내지 e)의 내각이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
위빙단점(b): 130° 내지 140°
위빙단점(c): 60° 내지 90°
위빙단점(d): 60° 내지 90°
위빙단점(e): 130° 내지 140°
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 위빙으로 용접을 실행했을 때의 상기 용접 토치의 궤도에서, 상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향의 전방을 향해 상기 일방의 위빙단까지 이동시키고, 해당 일방의 위빙단에 도착하면, 해당 용접 진행 방향에 대해서 후방을 향해 상기 타방의 위빙단까지 이동시키고, 해당 위빙의 동작을 상기 2개의 피용접재 사이에서 반복하는 궤도에 있어서, 상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향의 전방을 향해 상기 일방의 위빙단까지 이동시킬 때, 해당 용접 토치의 궤도와, 해당 용접 진행 방향과는 반대 방향이 이루는 각도인 전방 이동 각도(β)는 185° 이상 250° 이하이며, 상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향에 대해서 후방을 향해 상기 타방의 위빙단까지 이동시킬 때, 해당 용접 토치의 궤도와, 해당 용접 진행 방향과는 반대 방향이 이루는 각도인 후방 이동 각도(α)는, 5° 이상 85° 이하이며, 상기 후방 이동 각도(α)와 상기 전방 이동 각도(β)의 관계가 α＞(β-180)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 위빙 시스템은, 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 시스템이며, 상기 위빙 동작을 실행함에 있어서, 용접 진행 방향에 수직인 면에서, 상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고, 상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며, 상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 필릿 용접에 있어서, 특수한 위빙 제어를 적용하는 것에 의해, 단전극 및 1패스 용접으로 능률성을 유지하면서, 양호한 비드 외관 및 용접 작업성을 갖고, 용입 불량, 언더컷, 오버랩의 용접 결함을 방지할 수 있다. 또한, 이에 의해, 용접 작업의 자동화를 용이하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 용접 시스템의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 종래의 수평 필릿 용접에 대해서 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 수평 필릿 용접에 있어서의 위빙 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 수평 필릿 용접에 있어서의 위빙 동작을 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 5는 위빙에 있어서의 용접 토치의 진폭의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 수평 필릿 용접에 있어서의 위빙단점(b 내지 e)의 내각(θb 내지 θe)을 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 7은 종래의 위빙 동작의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 종래의 위빙 동작을 도 7의 T방향에서 바라본 도면이다.
도 9는 본 실시형태의 바람직한 위빙 동작을 도 3의 T방향에서 바라본 도면이다.
도 10은 본 실시형태에 따른 로봇 컨트롤러의 기능 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 로봇 컨트롤러가 용접 조건(용접 전류, 아크 전압, 송급 속도)을 제어하는 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는 전진각의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 후진각의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 후술하는 실시예에 있어서의 위빙 동작 패턴 A를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 15는 후술하는 실시예에 있어서의 위빙 동작 패턴 B를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 16은 후술하는 실시예에 있어서의 위빙 동작 패턴 C를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 17은 후술하는 실시예에 있어서의 위빙 동작 패턴 D를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 18은 후술하는 실시예에 있어서의 위빙 동작 패턴 E를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 19는 후술하는 비교예에 있어서의 위빙 동작 패턴 F를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 20은 후술하는 비교예에 있어서의 위빙 동작 패턴 G를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
도 21은 후술하는 비교예에 있어서의 위빙 동작 패턴 H를 설명하기 위한 용접 진행 방향에서 바라본 개략도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시형태(본 실시형태)에 대해서 설명한다. 본 실시형태는 용접 로봇을 이용한 경우의 일례이며, 본 발명의 위빙 제어는 본 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 대차를 이용한 자동 장치에 본 발명의 위빙 제어를 탑재해도 좋다.
<시스템 구성>
도 1은 본 실시형태에 따른 용접 시스템의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 용접 시스템(1)은 용접 로봇(10)과, 로봇 컨트롤러(20)와, 용접 전원(30)과, 송급 장치(40)를 구비하고 있다. 용접 전원(30)은 플러스의 파워 케이블((1))을 거쳐서 용접 토치측(전극측)에 접속되고, 마이너스의 파워 케이블((2))을 거쳐서, 워크(W)와 접속되어 있다. 또한, 이는 역(逆) 극성으로 용접을 실행하는 경우이며, 정 극성으로 용접을 실행하는 경우는, 플러스의 파워 케이블((1))을 거쳐서 워크(W)측에 접속되고, 마이너스의 파워 케이블((2))을 거쳐서, 용접 토치측과 접속되어 있으면 좋다. 또한, 도면 중 파워 케이블((3))은 용접 전원(30)과 용접 와이어의 송급 장치(40)를 접속하여, 용접 와이어의 전송 속도를 제어한다.
그리고, 용접 시스템(1)은 2개의 피용접재의 맞댐부(이후, 「루트부」라고 기재) 주변의 임의의 위치를 용접선으로 하여, 용접선을 따라서 필릿 용접을 실행한다. 또한, 루트부 주변이란, 예를 들면, 루트부로부터 양측으로 30㎜의 범위 내로 한다. 본 실시형태에서는, 필릿 용접 장치의 일례로서, 용접 로봇(10)이 이용된다. 또한, 제어 장치의 일례로서, 로봇 컨트롤러(20)가 이용되고, 도시되지 않은 교시기에 의해서, 임의의 지령을 로봇 컨트롤러에 보낼 수 있다.
용접 로봇(10)은 엔드 이펙터로서 용접 토치(11)를 구비하고, 용접 토치(11)는 소모식 전극(이후, 「용접 와이어」라고 기재)으로 통전시키는 통전 기구(콘택트 팁)를 갖는다. 용접 와이어는 콘택트 팁으로부터의 통전에 의해, 용접 와이어 선단으로부터 아크가 발생하고, 그 열에 의해 용접의 대상인 워크(W)를 용접한다. 게다가, 용접 로봇(10)은 미리 교시된 용접선을 기준으로 하여 용접 토치(11)(구체적으로는, 용접 와이어 선단)를 위빙시켜서, 용접선을 따라서(용접 진행 방향을 따라서) 용접을 실행한다.
통상의 용접에서는, 콘택트 팁과 용접 와이어의 통전점으로부터 모재까지의 거리를 일정하게 유지하면서 용접을 실행한다. 통상, 이 거리에 관한 명칭은 일반적으로, 「팁-모재간 거리」(통전점이 콘택트 팁 선단이 되기 때문에), 또는 「돌출 길이」라고 불린다. 이 팁-모재간 거리가 적정 값보다 짧아지면, 용접 전류가 증가하고, 위빙 용접을 실행했을 경우, 위빙단에서 언더컷 등의 용접 결함이 발생하는 경우가 있다. 한편, 팁-모재간 거리가 적정 값보다 길어지는 경우에는, 용접선 상의 용입이 충분히 얻어지지 않게 되거나, 쉴드성 열화에 의해 용접 결함이 발생할 가능성이 높아진다. 팁-모재간 거리의 구체적인 최적 값은 용접 와이어의 선 직경이나 조성에 따라 상이하지만, 와이어 선 직경이 0.9㎜ 내지 1.6㎜의 범위 내인 경우는, 팁-모재간 거리를 10㎜ 내지 40㎜의 범위인 것이 바람직하다.
게다가, 용접 토치(11)는 쉴드 가스 노즐(쉴드 가스를 분출하는 기구)을 구비한다. 쉴드 가스로서는, 예를 들면, 100%CO2, 100%Ar, 또는 Ar에 CO2를 혼합한 것 등을 이용하면 좋다. 또한, 용입 효과를 우선하여 얻고 싶은 경우에 있어서는 100%CO2를 이용하는 쪽이 바람직하다. 한편, 용접 작업성을 우선하는 경우는 100%Ar, 또는 Ar에 CO2를 혼합한 가스를 이용하는 쪽이 바람직하다. 또한, 쉴드 가스 불량을 방지하는 관점에서, 가스 유량의 상한은 40리터/min, 하한은 15리터/min인 것이 바람직하다.
로봇 컨트롤러(로봇 제어반)(20)는 용접 로봇(10)의 동작을 제어한다. 여기서, 로봇 컨트롤러(20)는 미리 용접 로봇(10)의 동작 패턴, 용접 개시 위치, 용접 종료 위치, 용접 조건, 위빙 동작 등을 정한 티칭 데이터를 보지하고, 용접 로봇(10)에 대해서 이들을 지시하여 용접 로봇(10)의 동작을 제어한다. 또한, 로봇 컨트롤러(20)는 용접 작업 중, 티칭 데이터에 따라, 용접 전원(30)에 전원을 제어하는 지령을 실행한다.
용접 전원(30)은 로봇 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해, 용접 와이어 및 워크(W)에 전력을 공급함으로써, 용접 와이어와 워크(W) 사이에 아크를 발생시킨다. 또한, 용접 전원(30)은 로봇 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해, 송급 장치(40)에 전력을 공급한다. 또한, 용접 작업시의 전류는 직류 또는 교류여도 좋고, 또한, 그 파형은 특별히 가리지 않는다. 따라서 직사각형파나 삼각파 등의 펄스여도 좋다.
송급 장치(40)는 용접 작업의 진행에 맞춰서 용접 토치(11)에 용접 와이어를 보낸다. 송급 장치(40)에 의해 보내지는 용접 와이어는, 특별히 한정되지 않고, 워크(W)의 성질이나 용접 형태 등에 의해서 선택되고, 예를 들면, 솔리드 와이어나 플럭스 코어드 와이어가 사용된다. 또한, 용접 와이어의 재질도 가리지 않고, 예를 들면, 연강(軟鋼)이어도 좋고, 스테인리스나 알루미늄, 티타늄이라고 한 재질이어도 좋다. 게다가, 용접 와이어의 직경도 특별히 가리지 않지만, 본 실시의 형태에 있어서 바람직하게는, 상한은 1.6㎜, 하한은 0.9㎜이다.
<위빙 동작>
도 2는 종래의 수평 필릿 용접에 대해서 용접 진행 방향(X)에서 바라본 개략도이다. 또한, 개략도의 수평 필릿 용접은 일례이며, 본 발명은 필릿 용접이면 하향 필릿 용접이어도 입방향 필릿 용접이어도 적용 가능하다. 도시와 같이, 하판(60)을 수평으로 배치하는 동시에, 그 상표면에 입판(50)의 단면을 맞대서 배치하고, 입판(50)과 하판(60)을 맞댄 루트부(B)(도 2의 예에서는, 루트부의 접합 각도(θ1)=90도)를 용접 조준 위치(용접선 상의 기점)로 하고, 필릿 용접이 실행된다. 여기서, 용접은 지면에 수직인 방향으로 진행하는 것으로 하고, 도 2에서 설정한 용접선이란 루트부(B의 위치)에 있어서, 용접 개시점 내지 용접 종료점을 연결하는 선이다.
종래의 위빙 동작은, 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선(L3)에 대해서 수직 방향, 즉, 도 2에 있어서의 화살표로 나타내는 방향이며, 하판(60)을 향하는 방향과 입판(50)을 향하는 방향의 교대의 위빙 동작을 실행한다. 여기서, 보다 구체적으로 위빙 기준선(L3)은, 용접선 상의 기점(도 2 중 B점)과 용접 토치(11)의 콘택트 팁 선단 위치(도 2 중 A점)를 연결하는 선으로 나타내고, 이것이 위빙 동작의 초기 위치에 있어서의 용접 토치(11)의 중심을 통과하는 선이 된다.
도 2에 있어서는, 용접 토치(11)의 콘택트 팁 선단 위치(A)와, 용접 조준 위치인 루트부(B)를 연결하는 선이 위빙 동작의 초기 위치에 있어서의 용접 토치(11)의 중심을 통과하는 선, 즉, 위빙 기준선(L3)이 된다. 본 도면의 경우에는, 하판(60)과 용접 토치(11)에 있어서의 용접 와이어 선단이 이루는 각도(θ2)(와이어 선단 각도 또는 토치 각도)에 대해서 수직 방향이, 도 2에 있어서의 화살표로 나타내는 방향이 되고, 이 방향을 따라서 위빙 동작이 실행된다.
다음에, 본 실시형태에 있어서 제어되는 위빙 동작에 대해서 설명한다. 종래의 위빙 동작은 전술대로 요동하지만, 본 실시형태에 있어서는, 위빙 동작을 실행함에 있어서, 용접 진행 방향(X)에 수직인 면에서, 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점(교시점)이 설정되고, 용접 진행 방향(X)에서 바라볼 때, 용접 토치(11)가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 고정단점 사이를 이동한다. 또한, 고정단점은, 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정된다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 용접 와이어로의 급전 위치는 콘택트 팁 선단이 되기 때문에, 각 고정단점이란 콘택트 팁 선단의 위치를 가리킨다.
도 3은 본 실시형태에 따른 수평 필릿 용접에 있어서의 위빙 동작을 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 4는 본 실시형태에 따른 수평 필릿 용접에 있어서의 위빙 동작을 설명하기 위한 용접 진행 방향(X)에서 바라본 개략도이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 입판측 위빙단(P1), 하판측 위빙단(P2) 및 위빙 동작의 초기 위치에 있어서의 용접 토치(11)의 중심선인 위빙 기준선이, 용접선 상의 기점(도 4 중에서는 루트부인 B점)을 통과하도록, 용접 토치(11)의 위치를 설정하는 동시에, 5점의 고정단점(교시점)이 마련되어 있다. 이 5점의 고정단점은 위빙 기준선(L3)의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에(위빙단점(b 내지 e)), 위빙 기준선(L3) 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되어 있다. 즉, 도 4에 있어서, 기준단점(a)의 팁-모재간 거리(Da)는 위빙단점(b 내지 e)의 팁-모재간 거리(Db 내지 De) 중 어느 것보다 짧게 설정된다. 팁-모재간 거리(Da)가 최단이 되도록 기준단점(a)이 설정된다.
여기서 양호한 비드 외관 및 언더컷, 오버랩의 용접 결함을 방지하기 위해서는, 5점 이상의 고정단점이 마련되는 것이 필요하다. 다만, 보다 양호한 용접 작업성을 확보하는 관점 및 제어의 정밀도의 관점에서, 고정단점의 총수는, 본 실시형태와 같이 5점인 것이 바람직하다. 예를 들어, 고정단점의 총수가 7점인 경우, 본 실시형태에 따른 시스템의 처리 능력으로는, 처리 지연에 의해서, 스패터의 발생이 증가하고, 용접 작업성이 나빠질 우려가 있기 때문에 처리 능력에 알맞은 총수로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 양호한 비드 외관을 얻기 위해서는, 용접 진행 방향(X)에서 바라보았을 경우의 위빙 기준선(L3)의 양측(입판(50)측 및 하판(60)측)에 있어서, 각각 동수의 고정단점이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서는, 도 4에 도시되는 바와 같이, 위빙 기준선(L3) 상에 기준단점(a)을 마련하는 동시에, 입판(50)측에 고정단점을 2점, 하판(60)측에 고정단점을 2점 마련하여 있다. 이러한 고정단점은, 위빙단 근방에 위치하여 있고, 입판측 위빙단(P1) 근방에 위빙단점(b) 및 위빙단점(c)을 마련하고, 하판측 위빙단(P2) 근방에 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)을 마련하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 「위빙단 근방」이란, 위빙단(도 4 중 P1 또는 P2)을 중심으로 하여 위빙의 진동 방향과 평행하게, 양단에서 각각 위빙 폭의 1/4의 거리를 갖는 범위이다. 예를 들어, 위빙 폭을 6㎜로 설정했을 경우, 「위빙단 근방」이란, 위빙의 진동 방향과 평행하게 위빙단의 양단에서 각각 1.5㎜의 범위인 것이 된다.
본 실시형태의 위빙 동작은, 기준단점(a)을 시점(始点)으로 하여 위빙단점(b)으로 이동하고, 위빙단점(b)으로부터 위빙단점(c), 위빙단점(c)으로부터 위빙단점(d), 위빙단점(d)으로부터 위빙단점(e), 위빙단점(e)으로부터 기준단점(a)으로 돌아오는 일련의 동작을, 위빙 동작의 일 주기로 하고 있고, 그 궤적은 도 4에 도시하는 바와 같은 5각형을 그린다. 또한, 용접 토치(11)는 상기와 같은 위빙 동작을 실행하면서 용접 진행 방향(X)으로 이동해 나가기 때문에, 도 3에 도시되는 바와 같이, 용접 토치(11)는 5각 형상의 궤적을 그리면서, 나선 형상으로 이동해간다.
이 궤적을 그리는 방향은 기준단점(a)을 시점으로 하여 위빙단점(e)으로 이동하고, 위빙단점(e)으로부터 위빙단점(d), 위빙단점(d)으로부터 위빙단점(c), 위빙단점(c)으로부터 위빙단점(b), 위빙단점(b)으로부터 기준단점(a)으로 돌아오는 방향으로 5각형의 궤적을 그리도록 위빙 동작을 실행해도 좋지만, 본 실시형태와 같은 수평 필릿 용접에 있어서는, 기준단점(a)으로부터 입판(50)으로 진행되는 방향(즉, 도 4에 있어서는 위빙단(b)으로 진행되는 방향)으로 이동하는 것이 바람직하다. 이 방향으로 이동하는 것에 의해서, 용접 금속의 처짐을 억제할 수 있고, 등각장으로 비드 형상이 양호하게 되는 효과를 얻기 쉬워진다. 또한, 하향 필릿 용접에 있어서는, 상기 어느 방향이어도, 등각장으로 비드 형상이 양호하게 되는 효과를 얻기 쉽다.
<위빙 동작 중의 팁-모재간 거리>
전술대로, 기준단점(a)은 다른 고정단점과 비교해서, 팁-모재간 거리가 짧아지도록 설정된다. 기준단점(a)의 팁-모재간 거리(Da)를 짧게 하는 것에 의해, 위빙 기준선(L3) 상(루트부 근교)의 아크력을 높여서, 단전극의 1패스 용접에 있어서도, 충분한 용입량을 얻을 수 있다. 그렇지만, 위빙 기준선(L3)에 있어서 팁-모재간 거리를 짧게 하면 충분한 용입을 얻을 수 있지만, 위빙 기준선(L3)의 전부에 있어서 팁-모재간 거리를 짧게 하면 양호한 비드 형상을 얻을 수 없다.
따라서, 위빙 동작 중, 위빙 기준선(L3)에 있어서 팁-모재간 거리가 짧아지는 점으로서, 위빙 기준선(L3)을 통과하는 횟수를, 위빙 동작의 일 주기 중에서 위빙 기준선(L3)을 통과하는 2회 중 1회의 비율로 한다. 이에 의해, 위빙 기준선(L3)에 따른 아크력을 분산하는 것에 의해서, 용입을 유지한 채로, 비드 외관 및 등각장을 유지할 수 있다.
예를 들어, 본 실시형태에 있어서의 수평 필릿 용접의 경우, 도 4에 도시되는 바와 같이, 팁-모재간 거리를 짧게 한 기준단점(a)을 시점으로 하고(팁-모재간 거리(Da)), 팁-모재간 거리를 길게 하면서, 입판(50)측의 위빙단점(b) 및 위빙단점(c)으로 이동한다(팁-모재간 거리(Db, Dc)). 위빙단점(c)으로부터 위빙단점(d)으로 이동할 때, 위빙 기준선(L3)을 통과하지만, 팁-모재간 거리는 길게 유지한 채로 한다(팁-모재간 거리(Dd)). 이는, 입판(50)측의 용융 금속을 아크력에 의해서, 하판(60)측으로 압하(押下)함으로써 일어나는 비드 형상 열화나 등각장 불량을 막기 위함이다.
위빙단점(d)으로부터 위빙단점(e)으로의 이동시에, 서서히 팁-모재간 거리를 짧게 하고(팁-모재간 거리(De)), 용입을 확보하기 위해서 가장 팁-모재간 거리가 짧아지는 기준단점(a)으로 돌아온다. 도 5에 있어서, 도 3에 있어서의 T방향에서 바라보았을 경우의 본 실시형태의 위빙 동작에 있어서의 용접 토치의 진폭을 나타낸다. 도 5에서, 기준단점(a)으로서 위빙 기준선(L3)인 위빙 진폭 방향의 중앙 위치를 통과하는 횟수는, 위빙 동작의 일 주기 중에서 위빙 기준선(L3)을 통과하는 2회 중 1회의 비율이 되는 것이 이해된다.
또한, 기준단점(a) 및 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의 팁-모재간 거리가, 미리 설정된 팁-모재간 거리에 대해, 각각 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
기준단점(a): 20% 내지 45%
위빙단점(b): 50% 내지 80%
위빙단점(c): 100% 내지 120%
위빙단점(d): 100% 내지 120%
위빙단점(e): 80% 내지 100%
여기서, 미리 설정된 팁-모재간 거리로서는, 상술한대로, 예를 들면, 10㎜ 내지 40㎜이다.
팁-모재간 거리가 상기 조건의 상한을 넘는 경우에는, 충분한 용입이 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 팁-모재간 거리가 상기 조건의 하한을 하회(下回)하는 경우에는, 양호한 비드 외관이나 등각장이 얻어지지 않게 되거나, 양호한 용접 작업성이 얻어지지 않을 우려가 있다.
<위빙 동작 중의 이동 속도>
또한, 기준단점(a)으로부터 위빙단점(b)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min, 위빙단점(b)으로부터 위빙단점(c)으로의 이동 속도를 300㎝/min 내지 500㎝/min, 위빙단점(c)으로부터 위빙단점(d)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min, 위빙단점(d)으로부터 위빙단점(e)으로의 이동 속도를 350㎝/min 내지 550㎝/min, 위빙단점(e)으로부터 기준단점(a)으로의 이동 속도를 150㎝/min 내지 350㎝/min으로 하고, 각각의 고정단점에 있어서, 200㎳ 이하의 정지 시간을 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 정지 시간은 0㎳인 경우(즉, 정지하지 않는 경우)도 포함된다.
이동 속도가 상기 조건의 상한을 넘는 경우에는, 용입 불량이 발생하거나, 양호한 비드 외관이 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 이동 속도가 상기 조건의 하한을 하회하는 경우에는, 양호한 비드 외관이나 등각장이 얻어지지 않게 되거나, 양호한 용접 작업성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 정지 시간이 200㎳를 넘는 경우에도, 양호한 비드 외관이나 등각장이 얻어지지 않게 되거나, 양호한 용접 작업성이 얻어지지 않을 우려가 있다.
<위빙 동작 중의 고정단점 사이의 이동 각도>
또한, 기준단점(a), 위빙단점(b), 위빙단점(c), 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)에 의해 형성되는 5각형에 있어서의, 위빙단점(b 내지 e)의 내각(θb 내지 θe)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다(도 6 참조).
위빙단점(b)의 내각(θb): 130° 내지 140°
위빙단점(c)의 내각(θc): 60° 내지 90°
위빙단점(d)의 내각(θd): 60° 내지 90°
위빙단점(e)의 내각(θe): 130° 내지 140°
또한, 기준단점(a)의 내각(θa)은 θa=540°-θb-θc-θd-θe에 의해 산출된다. 내각(θb 내지 θe)이 상기 조건 중 어느 하나를 만족하지 않는 경우에는, 양호한 비드 외관을 얻기 어려워질 우려가 있고, 또한, 언더컷, 오버랩의 용접 결함을 방지할 수 없을, 또는, 양호한 용접 작업성이 얻어지지 않을 우려가 있다.
또한, 위빙단점(b)과 위빙단점(e)의 내각을 동일하게 하고, 한편, 위빙단점(c)과 위빙단점(d)의 내각을 동일하게 하면, 보다 양호한 비드 외관이 얻어지는 동시에, 보다 등각장을 얻는 것이 용이하게 되기 때문에 특히 바람직하다.
<위빙 궤도>
본 실시형태에서 채용되는 위빙 궤도에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 위빙 궤도는 특별히 가리지 않고, 종래의 위빙 궤도에 있어서도 충분한 효과를 갖는다. 여기서, 종래의 위빙 궤도란, 수평 필릿 용접을 예로 하면, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 용접 토치(11)가 용접 진행 방향(X)에 대해서 입판(50)측과 하판(60)측으로 교대로 이동하도록 전진하고, 항상 용접 진행 방향(X)의 전방을 향해 요동하는 방법이다(후술의 실시예에 있어서, 해당 위빙을 「통상 위빙」이라고 부름). 이러한 위빙 궤도의 진폭 및 파장은 위빙 동작의 주파수, 진폭, 용접 속도에 의해서 결정한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 위빙 동작의 주파수나 진폭에 대해서는 특별히 제한되지 않는다.
그렇지만, 수평 필릿 용접에 있어서의 본 실시형태에 있어서는, 용접 토치(11)에 있어서의 용접 와이어 선단이, 용접 진행 방향(X)에 대해서, 하판(60)측으로 전방 이동하고, 입판(50)측으로 후방 이동하도록 위빙 궤도를 실행하는 것이 바람직하다(후술의 실시예에 있어서, 해당 위빙을 「특수 위빙」이라고 부름). 도 9는 상기 위빙 궤도의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 9에 도시되는 바와 같이, 용접 와이어 선단은 최초에 하판측 위빙단을 향해서, 용접 진행 방향(X)의 전방으로 이동하고, 하판측 위빙단에 도착하면, 입판측 위빙단을 향해서, 용접 진행 방향(X)에 대해서 후방으로 이동한다.
즉, 종래의 위빙 궤도에서는, 도 8에 도시되는 바와 같이, 용접 와이어 선단은 항상 용접 진행 방향(X)의 전방을 향해 요동하지만, 본 실시형태에 있어서 바람직한 위빙 궤도는, 용접 와이어 선단을 하판(60)측으로 전방 이동시키고, 입판(50)측으로는 후방 이동시키도록 동작한다. 이와 같이 하여, 용접 와이어 선단은 입판측 위빙단, 하판측 위빙단으로 이동하는 위빙 동작을 반복한다.
용접 와이어 선단이 입판측 위빙단으로, 용접 진행 방향(X)에 대해서 후방으로 이동하는 것에 의해서, 아크에 의한 열이 입판(50)측과 하판(60)측에 분산하고, 용융지(溶融池)의 냉각 능력이 향상한다. 또한, 후방 이동할 때, 하판(60)측으로의 이동 시에 형성된 비드에 용융 금속이 지지된다. 이 냉각 능력의 향상에 의해, 용융 금속의 점성의 저하를 억제하는 것이 가능하게 되고, 또한, 입판(50)측의 용융 금속은 하판(60)측에서 형성되고, 냉각이 진행되어서 고점성이 된 용융 금속에 의해서 지지된다. 그 때문에, 입판(50)측의 용융 금속이 중력에 의해서 처지는 것이 방지되고, 대각장 또한 등각장을 유지할 수 있는 동시에, 적정한 비드 외관을 확보할 수 있어서, 용접 결함도 억제된다. 또한, 위빙단의 위치(또는, 용접선으로부터 위빙단까지의 거리)는 용접 조건의 위빙 폭의 설정에 의해서 결정된다.
도 9(도 3의 T방향에서 바라본 도면)에 도시되는 위빙 궤도에 있어서, 용접 와이어 선단이 용접 진행 방향(X)에 대해서 후방을 향해 입판측 위빙단까지 이동할 때의, 용접 와이어 선단이 그리는 위빙 궤도와 용접선(여기에서는, 용접 진행 방향(X)과는 반대 방향)이 이루는 각도를, 후방 이동 각도(α)로 칭한다. 또한, 용접 와이어 선단이 용접 진행 방향(X)의 전방을 향해 하판측 위빙단까지 이동할 때의, 용접 와이어 선단이 그리는 위빙 궤도와 용접선(여기에서는, 용접 진행 방향(X)과는 반대 방향)이 이루는 각도(＞180°)를, 전방 이동 각도(β)로 칭한다. 이때, 용접이 용접 진행 방향(X)을 향해서 진행되기 위해서는, 후방 이동 각도(α)와 전방 이동 각도(β)의 관계가 α＞(β-180)인 것이 필요하게 된다.
게다가, 이 위빙 궤도에 있어서, 보다 바람직하게는, 후방 이동 각도(α)의 상한은 85°, 하한은 5°가 되도록 위빙 궤도를 실행하는 것이 바람직하다. 후방 이동 각도(α)가 5°를 하회하면, 용접 와이어 선단이 입판측 위빙단에 도착할 무렵에는, 하판(60)측의 용융 금속은 응고하여 있고, 융합 불량이나 슬러그 권입이 발생할 가능성이 발생한다. 또한, 후방 이동 각도(α)가 85°를 상회하면, 입판(50)측의 용융 금속이 중력에 의해서 처지기 쉬워져서, 변동하는 용융지에 의해서 아크 길이가 변화하기 때문에, 용접 중에 비산하는 스패터가 발생하거나, 융합 불량이나 비드 외관 불량이 발생하거나 하는 경우가 있다. 게다가, 중력에 의한 입판(50)측의 용융 금속의 처짐이 억제되고, 입판(50)과 하판(60)의 각장이 등각장이 되고, 보다 양호한 비드 외관을 얻기 위해서는, 후방 이동 각도(α)에 대해서, 상한은 45°, 하한은 10°로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 전방 이동 각도(β)의 상한은 250°, 하한은 185°가 되도록 위빙 궤도를 실행하는 것이 바람직하다. 전방 이동 각도(β)가 185°를 하회하면, 일 주기 당 용착량의 밸런스가 무너져서, 비드 외관 불량이 발생하는 경우가 있다.
또한, 전방 이동 각도(β)가 250°를 상회하면, 용융지의 냉각 능력의 효과가 발생하지 않기 때문에, 입판(50)측의 용융 금속이 중력에 의해서 처지기 쉬워져서, 변동하는 용융지에 의해서 아크 길이가 변화하기 때문에, 스패터가 발생하거나, 융합 불량이나 비드 외관 불량이 발생하거나 하는 경우가 있다. 게다가, 중력에 의한 입판(50)측의 용융 금속의 처짐이 억제되고, 입판(50)과 하판(60)의 각장이 등각장이 되고, 보다 양호한 비드 외관을 얻기 위해서는, 전방 이동 각도(β)에 대해서, 상한은 215°, 하한은 185°로 하는 것이 보다 바람직하다.
<로봇 컨트롤러의 기능 구성>
다음에, 로봇 컨트롤러(20)의 기능 구성에 대해서 설명한다. 도 10은 본 실시형태에 따른 로봇 컨트롤러(20)의 기능 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 로봇 컨트롤러(20)는 미리 작성된 티칭 데이터를 기억하여 저장하는 티칭 데이터 저장부(21)와, 티칭 데이터를 해석하는 티칭 데이터 해석 처리부(22)와, 용접 로봇(10)의 각 축을 제어하는 서보 드라이버로 지령을 실행하기 위한 서보 지령 정보를 생성하는 로봇 궤적 계획 처리부(23)와, 용접 상황에 맞춰서, 용접 전류, 아크 전압이나 송급 속도를 설정하기 위한 지령 정보를 생성하여 용접 전원(30)에 출력하는 용접 전원 인터페이스 처리부(이하, 용접 전원 I/F 처리부로 표기함)(24)를 구비한다. 또한, 용접 전원 I/F 처리부(24)는 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)와, 용접 조건 지령 생성 처리부(24b)를 갖는다.
티칭 데이터 저장부(21)는 용접 로봇(10)의 동작 패턴 등을 정한 티칭 데이터를 저장한다. 티칭 데이터는 작업자에 의해, 도시되지 않은 교시기에 의해서 미리 작성된다. 또한, 작성 방법은 교시기 이외에도 좋다. 예를 들어, PC 상에서 티칭 데이터를 작성하고, 무선 또는 유선 통신 등에 의해 티칭 데이터 저장부(21)에 저장해도 좋다.
티칭 데이터 해석 처리부(22)는 예를 들면, 용접 개시의 조작이 실행된 것을 계기로 하여, 티칭 데이터 저장부(21)로부터 티칭 데이터를 불러내서, 티칭 데이터를 해석한다. 이 티칭 데이터의 해석에 의해, 티칭 궤적 정보 및 용접 조건 지령 정보가 생성된다. 티칭 궤적 정보는 용접 속도, 위빙 조건 등을 포함한 용접 작업에 있어서의 용접 로봇(10)의 궤적을 정한 정보이다. 또한, 용접 조건 지령 정보는 용접 작업에 있어서의 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도에 관한 지령을 실행하기 위한 정보이며, 아크 ON/OFF의 지령을 포함해, 각 용접 조건의 제어 지령 등이 포함된다. 그리고, 티칭 데이터 해석 처리부(22)는 생성한 티칭 궤적 정보를 로봇 궤적 계획 처리부(23)에 출력한다. 또한, 티칭 데이터 해석 처리부(22)는 생성한 용접 조건 지령 정보를, 용접 전원 I/F 처리부(24)의 용접 조건 지령 생성 처리부(24b)에 출력한다.
로봇 궤적 계획 처리부(23)는 티칭 데이터 해석 처리부(22)로부터 입력된 티칭 궤적 정보를 바탕으로, 용접 로봇(10)의 목표 위치를 계산하고, 용접 로봇(10)의 각 축을 제어하기 위한 서보 지령 정보를 생성한다. 그리고, 로봇 궤적 계획 처리부(23)는 생성한 서보 지령 정보를 용접 로봇(10)으로 출력한다. 서보 지령 정보에 의해, 용접 로봇(10)이 티칭 데이터에 근거하는 동작을 실행한다. 또한, 서보 지령 정보에는, 용접 와이어를 위빙시키는 위치를 지령하기 위한 위빙 위치 지령 정보가 포함되어 있고, 로봇 궤적 계획 처리부(23)는 위빙 위치 지령 정보를 용접 전원 I/F 처리부(24)의 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)에 출력한다. 본 실시형태에서는, 위빙 위치 지령 수단의 일례로서, 로봇 궤적 계획 처리부(23)가 이용된다.
게다가, 로봇 궤적 계획 처리부(23)는 서보 지령 정보를 용접 로봇(10)으로 출력하고 나서 실제로 용접 로봇(10)이 지령된 위치에 도착할 때까지의 시간(이하, 위빙 지연 시간으로 칭함)을 계산한다. 또는, 미리 설정해둔다. 이 위빙 지연 시간의 계산 방법은 가리지 않지만, 예를 들면, 서보 드라이버의 제어 게인으로부터 계산된다. 그리고, 로봇 궤적 계획 처리부(23)는 계산한 위빙 지연 시간을, 용접 전원 I/F 처리부(24)의 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)에 출력한다.
용접 전원 I/F 처리부(24)는 용접 상황에 맞춰서 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 등을 설정하기 위한 지령 정보를 생성하고, 생성한 지령 정보를 용접 전원(30)에 출력한다.
여기서, 용접 전원 I/F 처리부(24)의 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)는, 로봇 궤적 계획 처리부(23)로부터 위빙 위치 지령 정보, 및 위빙 지연 시간의 정보를 취득한다. 그리고, 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)는 위빙 지연 시간을 고려하여 위빙에 의한 용접 와이어의 위치를 보정하고, 용접 와이어가 실제로 존재하여 있는 위치를 나타내는 정보(이하, 실제 위빙 위치 정보라고 칭함)를 생성한다. 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)는 생성한 실제 위빙 위치 정보를, 용접 조건 지령 생성 처리부(24b)에 출력한다. 본 실시형태에서는, 위치 정보 생성 수단의 일례로서, 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)가 이용된다.
용접 조건 지령 생성 처리부(24b)는 티칭 데이터 해석 처리부(22)로부터 용접 조건 지령 정보를 취득하고, 또한, 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)로부터 실제 위빙 위치 정보를 취득한다. 그리고, 용접 조건 지령 생성 처리부(24b)는 취득한 용접 조건 지령 정보 및 실제 위빙 위치 정보를 바탕으로, 전극의 위빙 동작에 동기시켜서 용접 조건을 설정하기 위한 지령 정보를 생성하고, 생성한 지령 정보를 용접 전원(30)에 출력한다. 용접 조건의 지령 정보에 의해, 용접 전원(30)은 위빙 동작에 맞춰서 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도를 공급한다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 위빙 동작 중의 각 고정단점에 있어서 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도에 대해서 제어하는 것이 바람직하다. 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도 중, 적어도 하나의 조건을 각 고정단점에 의해서 변화(증감)시킴으로써, 용입의 확보나 용접 결함의 방지를 도모할 수 있다. 이하, 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도에 대해서 상세하게 설명한다.
<용접 전류>
용접 전류는 위빙 동작 중의 각 고정단점에 맞춰서 제어하는 것이 바람직하다. 용접 전류의 증감은 아크력에 의존하고, 용입이나 비드 형상에 영향을 미친다. 예를 들어, 수평 필릿 용접의 경우, 루트부(B)에서, 설정 용접 전류보다 용접 전류를 높게 함으로써, 용입량을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 위빙단(P1, P2)에 있어서, 설정 용접 전류보다 용접 전류를 낮게 함으로써 언더컷이나 오버랩의 용접 결함을 보다 억제할 수 있다.
구체적으로, 고정단점의 총수를 5점으로 하는 경우, 기준단점(a)에 있어서의, 설정한 용접 전류 값(설정 전류 값)에 대한 용접 전류 값의 비율(백분율)을 105% 내지 110%로 하는 것이 바람직하다. 설정 전류 값에 대해서 105% 이상이면 루트부(B)에서 용입을 보다 확보할 수 있다. 한편, 설정 전류 값에 대해서 110% 이내이면, 비드 형상의 볼록 형상화를 보다 억제할 수 있어서, 비드 형상이 보다 양호하게 된다. 또한, 양호한 등각장 및 용접 작업성을 얻기 쉬워진다.
또한, 설정한 용접 전류 값은 특별히 제한되는 것은 아니며, 피용접재의 크기, 재질 등에 의해 적절하게 결정된다.
또한, 상기 비율에 관해서, 위빙단점(b)에서는 90% 내지 100%, 위빙단점(c)에서는 80% 내지 90%, 위빙단점(d)에서는 80% 내지 90%, 위빙단점(e)에서는 90% 내지 100%로 하는 것이 바람직하다. 이러한 범위가 하한 이상이면, 비드 지단부(止端部)와 모재의 친밀성이 나쁜 용접 결함인 오버랩의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또한, 상한 이하이면 비드 지단부에 홈이 발생하는 용접 결함인 언더컷의 발생을 보다 억제할 수 있다.
또한, 예를 들어, 위빙단점(b)으로부터 위빙단점(c)으로 이동할 때의 상기 용접 전류 값은, 선형적으로 변화하는 것이어도 좋고, 또한, 위빙단점(c)에 도달하기 직전까지는 거의 변화하지 않고, 도달과 거의 동시에 험준하게 변화해도 좋다.
<아크 전압>
아크 전압도 용접 전류와 마찬가지로, 아크력에 의존하고, 그 증감에 의해서, 용입이나 비드 형상에 영향을 미친다. 예를 들어, 수평 필릿 용접의 경우, 입판측 위빙단(P1)에서, 설정 아크 전압 값(설정 전압 값)보다 아크 전압을 높게 함으로써 언더컷을 보다 억제할 수 있다. 한편, 하판측 위빙단(P2)에서는, 설정 아크 전압 값보다 아크 전압을 낮게 함으로써 오버랩을 보다 억제할 수 있다. 또한, 루트부(B)에 있어서, 설정 아크 전압 값보다 아크 전압을 낮게 함으로써 용입량을 보다 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 고정단점의 총수를 5점으로 하는 경우, 기준단점(a)에 있어서의, 설정한 아크 전압 값(설정 전압 값)에 대한 아크 전압 값의 비율(백분율)을 105% 내지 110%로 하는 것이 바람직하다. 설정 전압 값에 대해서 105% 이상이면, 비드 형상의 볼록 형상화를 보다 억제할 수 있어서, 비드 형상이 보다 양호하게 된다. 또한, 양호한 등각장 및 용접 작업성을 얻기 쉬워진다. 한편, 설정 전압 값에 대해서 110% 이내이면 루트부에서 용입을 보다 확보할 수 있다.
또한, 설정한 아크 전압 값은 특별히 제한되는 것은 아니며, 피용접재의 크기, 재질 등에 의해 적절하게 결정된다.
또한, 상기 비율에 관해서, 위빙단점(b)에서는 80% 내지 90%, 위빙단점(c)에서는 110% 내지 120%, 위빙단점(d)에서는 110% 내지 120%, 위빙단점(e)에서는 80% 내지 90%로 하는 것이 바람직하다. 이러한 범위가 하한 이상이면, 오버랩의 발생을 보다 억제할 수 있고, 상한 이하이면 언더컷의 발생을 보다 억제할 수 있다.
또한, 예를 들어, 위빙단점(b)으로부터 위빙단점(c)으로 이동할 때의 상기 아크 전압 값은, 선형적으로 변화하는 것이어도 좋고, 또한, 위빙단점(c)에 도달하기 직전까지는 거의 변화하지 않고, 도달과 거의 동시에 험준하게 변화하는 것이어도 좋다.
<송급 속도>
송급 속도도 용접 전류와 마찬가지로, 아크력에 의존하고, 그 증감에 의해서, 용입이나 비드 형상에 영향을 미친다. 예를 들어, 송급 속도를 증가하면, 송급된 용접 와이어는 용융되기 어려워져서, 용융지에 용접 와이어가 돌입하는 상태가 되기 쉬워지기 때문에, 용입량이 보다 향상한다. 한편, 송급 속도가 감속하면, 아크 길이가 길어져서, 아크력이 저하하기 때문에, 비드 지단부에 있어서 언더컷의 방지에 효과가 있다.
구체적으로, 고정단점의 총수를 5점으로 하는 경우, 기준단점(a)에 있어서의, 설정된 송급 속도의 값에 대한 송급 속도의 값의 비율(백분율)을 105% 내지 110%로 하는 것이 바람직하다. 설정된 송급 속도의 값에 대해서 105% 이상이면 루트부(B)에서 용입을 보다 확보할 수 있다. 한편, 설정된 송급 속도의 값에 대해서 110% 이내이면, 비드 형상의 볼록 형상화를 보다 억제할 수 있어서, 비드 형상이 보다 양호하게 된다. 또한, 양호한 등각장 및 용접 작업성을 얻기 쉬워진다.
또한, 설정된 송급 속도의 값은 특별히 제한되는 것은 아니며, 피용접재의 크기, 재질 등에 의해 적절하게 결정된다.
또한, 상기 비율에 관해서, 위빙단점(b)에서는 90% 내지 100%, 위빙단점(c)에서는 80% 내지 90%, 위빙단점(d)에서는 80% 내지 90%, 위빙단점(e)에서는 90% 내지 100%로 하는 것이 바람직하다. 이러한 범위가 하한 이상이면 오버랩의 발생을 보다 억제할 수 있고, 상한 이하이면 언더컷의 발생을 보다 억제할 수 있다.
또한, 예를 들어, 위빙단점(b)으로부터 위빙단점(c)으로 이동할 때의 상기 송급 속도의 값은, 선형적으로 변화하는 것이어도 좋고, 또한, 위빙단점(c)에 도달하기 직전까지는 거의 변화하지 않고, 도달과 거의 동시에 험준하게 변화하는 것이어도 좋다.
<위빙 동작 및 각 고정단점에 있어서의 용접 조건의 제어 순서>
다음에, 로봇 컨트롤러(20)가 용접 조건(용접 전류, 아크 전압, 송급 속도)을 제어하는 순서에 대해서 설명한다. 도 11은 로봇 컨트롤러(20)가 용접 조건(용접 전류, 아크 전압, 송급 속도)을 제어하는 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
우선, 작업자에 의해 용접 개시의 조작이 실행되면, 티칭 데이터 해석 처리부(22)는 티칭 데이터 저장부(21)로부터 티칭 데이터를 불러내서, 티칭 데이터를 해석하여 티칭 궤적 정보 및 용접 조건 지령 정보를 생성한다(단계(101)). 생성된 티칭 궤적 정보는 로봇 궤적 계획 처리부(23)로 출력되고, 용접 조건 지령 정보는 용접 전원 I/F 처리부(24)의 용접 조건 지령 생성 처리부(24b)로 출력된다.
다음에, 로봇 궤적 계획 처리부(23)는 티칭 데이터 해석 처리부(22)로부터 입력된 티칭 궤적 정보를 바탕으로, 용접 로봇(10)의 목표 위치를 계산하고, 서보 지령 정보를 생성한다(단계(102)). 그리고, 로봇 궤적 계획 처리부(23)에서 생성한 서보 지령 정보를 용접 로봇(10)으로 출력하고, 또한, 위빙 1주기에 있어서의 고정단점의 위치 정보를 포함하는 위빙 위치 지령 정보를 용접 전원 I/F 처리부(24)의 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)로 출력한다. 게다가, 로봇 궤적 계획 처리부(23)는 위빙 지연 시간을 계산하고(단계(103)), 계산한 위빙 지연 시간의 정보를 용접 전원 I/F 처리부(24)의 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)로 출력한다.
다음에, 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)는 로봇 궤적 계획 처리부(23)로부터 위빙 위치 지령 정보(위빙 1주기에 있어서의 고정단점의 위치를 포함함), 및 위빙 지연 시간의 정보를 취득하고, 위빙 지연 시간을 고려하여 위빙에 의한 각 고정단점의 위치를 보정하여, 실제 위빙 위치 정보를 생성한다(단계(104)). 생성된 실제 위빙 위치 정보는 용접 전원 I/F 처리부(24)의 용접 조건 지령 생성 처리부(24b)에 출력된다.
다음에, 용접 조건 지령 생성 처리부(24b)는 티칭 데이터 해석 처리부(22)로부터 용접 조건 지령 정보를 취득하고, 또한, 위빙 위치 정보 지연 보정부(24a)로부터 실제 위빙 위치 정보를 취득하고, 용접 와이어 위빙 동작에 동기시켜서 각종의 용접 조건, 즉, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 등을 설정하기 위한 지령 정보를 생성한다(단계(105)). 생성된 지령 정보는 용접 전원(30)에 출력된다. 이 지령 정보를 바탕으로, 용접 전원(30)은 위빙에서의 고정단점의 위치에 맞춰서 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 등을 공급한다. 그리고, 본 처리 플로우는 종료한다.
<용접 시공 조건>
본 실시형태에 있어서는, 토치 각도(θ2)는 특별히 가리지 않지만, 일방의 피용접재의 면으로부터(예를 들면, 수평 필릿 용접의 경우, 하판(60)으로부터) 30° 내지 60°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이 범위이면, 등각장으로 양호한 비드 형상을 얻기 쉬워진다. 또한, 토치 각도(θ2)가 40° 내지 50°이면 보다 바람직하고, 전술의 효과가 보다 얻기 쉽다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 필요에 따라, 용접 토치(11)를 용접 진행 방향(X)에 대해서 경사시켜서(즉, 용접 와이어를 경사시켜서), 전진각이나 후퇴각을 이루어도 좋다. 또한, 도 12 및 도 13은 각각 전진각(γ1) 및 후진각(γ2)의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 그 각도는 특별히 가리지 않지만, 전진각 또는 후퇴각이 바닥면으로부터(수평 필릿 용접이면 하판(60)으로부터) 30° 이하인 것이, 비드 형상 및 용입량을 보다 양호하게 하기 위해서는 바람직하다. 또한, 전진각이 바닥면으로부터 30° 이하이면 용입량을 얻기 위해서는 보다 바람직하고, 후퇴각이 바닥면으로부터 30° 이하이면 양호한 비드 형상을 얻기 위해서 보다 바람직하다고 말할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 예로 들어서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 더하여 실시하는 것이 가능하며, 이들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
표 1 내지 4에, 본 실시예에서 적용한 위빙 동작 조건(위빙 동작 조건 No. W1 내지 W40)을 나타낸다. 이러한 위빙 동작 조건을 적용하여, 이하에 나타내는 용접 조건에 의해 용접을 실행하였다. 또한, 용접 와이어의 종류, 와이어 선 직경, 모재의 종류 및 위빙 동작 조건 이외의 용접 조건은, 실시예 및 비교예의 둘 모두에 있어서 고정하여 있다. 또한, 여기서 설명하는 용접 조건은 일례이며, 본 실시형태에서는, 이하의 용접 조건에 한정되는 것은 아니다.
<용접 와이어>
재질: 플럭스 코어드 와이어(flux cored wire; FCW)이며, JIS Z3313 T49J 0 T1-1 C A-U(구(舊) YFW-C50DR)에 해당하는 것
와이어 선 직경: 1.2㎜
<모재>
재질: SM490A
<용접 조건>
설정 전류 값: 260A
설정 전압 값: 30V
설정된 송급 속도의 값: 12.8m/min
설정된 팁-모재간 거리: 22㎜
쉴드 가스: 100%CO2
조준 각장: 9㎜ 이상
위빙 폭: 6㎜
또한, 표 1 내지 4에 있어서, 위빙 동작 조건 No. W40에 있어서의 b점 및 d점의 팁-모재간 거리의 「­」 이외의 「­」에 대해서는, 해당하는 조건을 적용하지 않은 경우를 나타내고 있다. 또한, 위빙 동작 조건 No. W40에 있어서의 b점 및 d점의 팁-모재간 거리는, 위빙시의 진폭을 제어하지 않고, 진폭에 의해서 변화할 수 있는 것이기 때문에, 「­」로 하고 있다.
또한, 표 1 내지 4에 나타내는 위빙 동작 패턴 A 내지 H는, 도 14 내지 도 21에 각각 도시하는 동작 패턴을 나타내고 있다. 구체적으로는, 이하대로이다.
위빙 동작 패턴 A: 고정단점의 총수를 5점으로 하고, 기준단점(a)으로부터 입판(50)으로 전진하는 방향(도 14에 있어서 시계 방향으로 전진하는 방향)으로 하는 수평 필릿 용접(도 14 참조)
위빙 동작 패턴 B: 고정단점의 총수를 5점으로 하고, 기준단점(a)으로부터 하판(60)으로 전진하는 방향(도 15에 있어서 반시계 방향으로 전진하는 방향)으로 하는 수평 필릿 용접(도 15 참조)
위빙 동작 패턴 C: 고정단점의 총수를 7점으로 하고, 기준단점(a)으로부터 입판(50)으로 전진하는 방향(도 16에 있어서 시계 방향으로 전진하는 방향)으로 하는 수평 필릿 용접(도 16 참조)
위빙 동작 패턴 D: 고정단점의 총수를 5점으로 하고, 기준단점(a)으로부터 입판(50)으로 전진하는 방향(도 17에 있어서 시계 방향으로 전진하는 방향)으로 하는 하향 필릿 용접(도 17 참조)
위빙 동작 패턴 E: 고정단점의 총수를 5점으로 하고, 기준단점(a)으로부터 하판(60)으로 전진하는 방향(도 18에 있어서 반시계 방향으로 전진하는 방향)으로 하는 하향 필릿 용접(도 18 참조)
위빙 동작 패턴 F: 고정단점의 총수를 3점으로 하고, 기준단점(a)으로부터 입판(50)으로 전진하는 방향(도 19에 있어서 시계 방향으로 전진하는 방향)으로 하는 수평 필릿 용접(도 19 참조)
위빙 동작 패턴 G: 다각형의 궤적을 취하지 않고, 기준단점(a)을 중심으로 V자형의 궤적을 취하도록 이동하는 수평 필릿 용접(도 20 참조)
위빙 동작 패턴 H: 다각형의 궤적을 취하지 않고, 기준단점(a)을 중심으로 I자형의 궤적을 취하도록 이동하는 수평 필릿 용접(도 21 참조, 종래의 위빙 동작)
또한, 어느 위빙 동작 패턴에 있어서도, 각 도면에 기재된 기준단점(a), 위빙단점(b), 위빙단점(c), 위빙단점(d), 위빙단점(e)(단, 위빙 동작 패턴 C의 경우는 위빙단점(g)까지, 위빙 동작 패턴 F의 경우는 위빙단점(c)까지, 위빙 동작 패턴 G 및 H의 경우는 위빙단점(d)까지)의 순서로 반복하여 이동하는 것으로 한다.
[표 1]
Figure 112020078528859-pct00001
[표 2]
Figure 112020078528859-pct00002
[표 3]
Figure 112020078528859-pct00003
[표 4]
Figure 112020078528859-pct00004
계속해서, 표 5 및 표 6에 있어서, 위빙 궤도 조건(위빙의 종류, 주파수, 특수 위빙시의 조건) 및 평가 결과(용입 성능, 비드 외관, 등각장, 용접 결함, 용접 작업성)를 나타낸다. 또한, 위빙의 종류는, 상술한 통상 위빙 또는 특수 위빙 중 어느 것에 해당하는지를 나타내고 있다. 또한, 특수 위빙시에 있어서, α＞(β-180)의 조건을 만족하는 경우를 「○」으로 나타냈다.
<평가 방법>
(용입 성능)
용접부의 단면의 광학 현미경 사진으로부터 용입 깊이를 측정하는 동시에, 목시(目視)에 의해 용입 불량을 판단하는 것에 의해, 용입 성능의 평가를 실행하였다. 목시에 의해 용입 불량으로 판단되는 것을 평가 「×」(불량), 목시에 의해 용입 양호로 판단되고, 또한, 용입 깊이가 0.5㎜ 미만의 것을 평가 「○」(양), 목시에 의해 용입 양호로 판단되고, 또한, 용입 깊이가 0.5㎜ 이상인 것을 평가 「◎」(우량)으로 판단하였다.
(비드 외관)
비드시의 파(波)의 최댓값과 최솟값의 차이를 측정하는 것에 의해, 비드 외관의 평가를 실행하였다. 최댓값과 최솟값의 차이(절댓값)가 2㎜ 이상인 것을 평가 「×」(불량), 1㎜ 이상 2㎜ 미만인 것을 평가 「○」(양), 1㎜ 미만인 것을 평가 「◎」(우량)으로 판단하였다.
(등각장)
입판과 하판의 각장 차이를 측정하는 것에 의해, 등각장의 평가를 실행하였다. 각장 차이가 2㎜를 넘은 것을 평가 「×」(불량), 각장 차이가 1㎜ 이상 2㎜ 이하인 것을 평가 「○」(양), 각장 차이가 0.5㎜ 이상 1㎜ 미만인 것을 평가 「◎」(우량), 각장 차이가 0.5㎜ 미만인 것을 평가 「◎◎」(최우량)으로 판단하였다.
(용접 결함)
「용접 결함」은 시험 실시자가 용접 종료 후의 비드를 목시로 확인하는 동시에, 매크로 단면을 관찰한 결과를 나타낸다. 비드 외관의 확인이나 매크로 단면 관찰에 의해, 언더컷이나 오버랩의 용접 결함이 발생하여 있는 경우는 「유」로 평가하고, 용접 결함이 발생하지 않은 정상적인 경우는 「무」로 평가하였다.
(용접 작업성)
「용접 작업성」은 용접 길이 50㎜, 용접선으로부터 하판측 25㎜, 입판측 25㎜의 범위에 대해, 부착하여 있는 스패터가 1.0㎜ 이하인 것을 평가 「◎」(우량), 1.0㎜를 상회하는 스패터가 1개 이상 5개 이하로 부착하여 있는 것을 평가 「○」(양), 게다가, 1.0㎜를 상회하는 스패터가 5개를 넘는 상태로 부착하여 있는 것은, 스패터 부착이 현저하고, 용접 작업성이 조악(粗惡)한 것으로서 평가 「×」(불량)으로 판단하였다.
[표 5]
Figure 112020078528859-pct00005
[표 6]
Figure 112020078528859-pct00006
표 5 및 표 6에 있어서의 용접 시험 No. 1 내지 43은, 본 발명의 요건을 만족하는 표 1 내지 4에 있어서의 위빙 동작 조건 No. W1 내지 W36을 적용한 예이며, 실시예에 상당한다. 이들 실시예에 있어서는, 용입 성능, 비드 외관, 등각장, 용접 결함 및 용접 작업성 중 어느 하나에 있어서도 양호한 결과가 얻어진다.
또한, 실시예 중에 있어서, 본 실시형태의 바람직한 조건을 만족하는 예는, 상기 평가 결과 중 적어도 1개에 있어서 더욱 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
이에 대해, 표 6의 용접 시험 No. 44는 본 발명의 요건을 만족하지 않는 표 3 및 4에 있어서의 위빙 동작 조건 No. W37을 적용한 예이며, 비교예에 상당한다. 본 비교예에 있어서는, 기준단점(a)에 있어서의 팁-모재간 거리가 최단은 아니기 때문에, 양호한 용입 성능이 얻어지지 않았다.
표 6의 용접 시험 No. 45는 본 발명의 요건을 만족하지 않는 표 3 및 4에 있어서의 위빙 동작 조건 No. W38을 적용한 예이며, 비교예에 상당한다. 본 비교예에 있어서는, 상기 위빙 동작 패턴 F를 적용하고 있기 때문에, 양호한 비드 외관이 얻어지지 않고, 또한, 용접 결함을 방지할 수 없었다.
표 6의 용접 시험 No. 46은 본 발명의 요건을 만족하지 않는 표 3 및 4에 있어서의 위빙 동작 조건 No. W39를 적용한 예이며, 비교예에 상당한다. 본 비교예에 있어서는, 상기 위빙 동작 패턴 G를 적용하고 있기 때문에, 양호한 비드 외관 및 등각장이 얻어지지 않고, 또한, 용접 결함을 방지할 수 없었다. 게다가, 용접 작업성도 뒤떨어져 있었다.
표 6의 용접 시험 No. 47은 본 발명의 요건을 만족하지 않는 표 3 및 4에 있어서의 위빙 동작 조건 No. W40을 적용한 예이며, 비교예에 상당한다. 본 비교예에 있어서는, 상기 위빙 동작 패턴 H를 적용하고 있기 때문에, 양호한 용입 성능 및 등각장이 얻어지지 않고, 또한, 용접 결함을 방지할 수 없었다.
이상대로, 본 명세서에는 다음의 사항이 개시되어 있다.
[1] 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
용접 진행 방향에 수직인 면에서,
상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것인 것을 특징으로 하는 위빙 제어 방법.
[2] 상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 위빙 제어 방법.
[3] 상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)으로 하는 경우에 있어서,
상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 상기 [2]에 기재된 위빙 제어 방법.
[4] 상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의 상기 팁-모재간 거리가 미리 설정된 팁-모재간 거리에 대해, 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 [3]에 기재된 위빙 제어 방법.
기준단점(a): 20% 내지 45%
위빙단점(b): 50% 내지 80%
위빙단점(c): 100% 내지 120%
위빙단점(d): 100% 내지 120%
위빙단점(e): 80% 내지 100%
[5] 상기 기준단점(a)으로부터 상기 위빙단점(b)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min,
상기 위빙단점(b)으로부터 상기 위빙단점(c)으로의 이동 속도를 300㎝/min 내지 500㎝/min,
상기 위빙단점(c)으로부터 상기 위빙단점(d)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min,
상기 위빙단점(d)으로부터 상기 위빙단점(e)으로의 이동 속도를 350㎝/min 내지 550㎝/min,
상기 위빙단점(e)으로부터 상기 기준단점(a)으로의 이동 속도를 150㎝/min 내지 350㎝/min으로 하고,
각각의 상기 고정단점에 있어서, 200㎳ 이하의 정지 시간을 마련하는 것을 특징으로 하는 상기 [3] 또는 [4]에 기재된 위빙 제어 방법.
[6] 상기 고정단점에 있어서, 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도 중 적어도 1개의 조건을 변화시키는 것을 특징으로 하는 상기 [3] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
[7] 상기 용접 전류의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정 전류 값에 대한 용접 전류 값의 비율(백분율)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 [6]에 기재된 위빙 제어 방법.
기준단점(a): 105% 내지 110%
위빙단점(b): 90% 내지 100%
위빙단점(c): 80% 내지 90%
위빙단점(d): 80% 내지 90%
위빙단점(e): 90% 내지 100%
[8] 상기 아크 전압의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정 전압 값에 대한 아크 전압 값의 비율(백분율)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 [6]에 기재된 위빙 제어 방법.
기준단점(a): 105% 내지 110%
위빙단점(b): 80% 내지 90%
위빙단점(c): 110% 내지 120%
위빙단점(d): 110% 내지 120%
위빙단점(e): 80% 내지 90%
[9] 상기 송급 속도의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정된 송급 속도의 값에 대한 송급 속도의 값의 비율이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 [6]에 기재된 위빙 제어 방법.
기준단점(a): 105% 내지 110%
위빙단점(b): 90% 내지 100%
위빙단점(c): 80% 내지 90%
위빙단점(d): 80% 내지 90%
위빙단점(e): 90% 내지 100%
[10] 상기 2개의 피용접재 중, 일방을 입판으로 하고, 타방을 하판으로 하는 수평 필릿 용접에 있어서,
상기 입판측에 상기 위빙단점(b) 및 상기 위빙단점(c)을 마련하고, 상기 하판측에 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)을 마련하는 것을 특징으로 하는 상기 [3] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
[11] 상기 기준단점(a), 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)에 의해 형성되는 5각형에 있어서의, 상기 위빙단점(b 내지 e)의 내각이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 [3] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
위빙단점(b): 130° 내지 140°
위빙단점(c): 60° 내지 90°
위빙단점(d): 60° 내지 90°
위빙단점(e): 130° 내지 140°
[12] 위빙으로 용접을 실행했을 때의 상기 용접 토치의 궤도에서, 상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향의 전방을 향해 상기 일방의 위빙단까지 이동시키고, 해당 일방의 위빙단에 도착하면, 해당 용접 진행 방향에 대해서 후방을 향해 상기 타방의 위빙단까지 이동시키고, 해당 위빙의 동작을 상기 2개의 피용접재 사이에서 반복하는 궤도에 있어서,
상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향의 전방을 향해 상기 일방의 위빙단까지 이동시킬 때, 해당 용접 토치의 궤도와, 해당 용접 진행 방향과는 반대 방향이 이루는 각도인 전방 이동 각도(β)는 185° 이상 250° 이하이며,
상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향에 대해서 후방을 향해 상기 타방의 위빙단까지 이동시킬 때, 해당 용접 토치의 궤도와, 해당 용접 진행 방향과는 반대 방향이 이루는 각도인 후방 이동 각도(α)는 5° 이상 85° 이하이며,
상기 후방 이동 각도(α)와 상기 전방 이동 각도(β)의 관계가 α＞(β-180)인 것을 특징으로 하는 상기 [10]에 기재된 위빙 제어 방법.
[13] 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 시스템에 있어서,
상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
용접 진행 방향에 수직인 면에서,
상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것인 것을 특징으로 하는 위빙 제어 시스템.
이상, 도면을 참조하면서 각종의 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도(想到)할 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성요소를 임의로 조합시켜도 좋다.
또한, 본 출원은 2018년 1월 30일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제 2018-013930 호)에 근거하는 것이며, 그 내용은 본 출원 안에 참조로서 채용된다.
1 : 용접 시스템 10 : 용접 로봇
11 : 용접 토치 20 : 로봇 컨트롤러
30 : 용접 전원 40 : 송급 장치
50 : 입판 60 : 하판
X : 용접 진행 방향 B : 루트부
P : 위빙단 P1 : 입판측 위빙단
P2 : 하판측 위빙단 L3 : 위빙 기준선

Claims (13)

  1. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작의 일 주기를 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 동작의 일 주기 중에서 상기 기준단점(a)으로서 상기 위빙 기준선을 통과하는 횟수는, 상기 위빙 기준선을 통과하는 2회 중 1회의 비율인 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  4. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되고,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하며,
    상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의 상기 팁-모재간 거리가 미리 설정된 팁-모재간 거리에 대해, 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
    기준단점(a): 20% 내지 45%
    위빙단점(b): 50% 내지 80%
    위빙단점(c): 100% 내지 120%
    위빙단점(d): 100% 내지 120%
    위빙단점(e): 80% 내지 100%
  5. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되고,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하며,
    상기 기준단점(a)으로부터 상기 위빙단점(b)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min,
    상기 위빙단점(b)으로부터 상기 위빙단점(c)으로의 이동 속도를 300㎝/min 내지 500㎝/min,
    상기 위빙단점(c)으로부터 상기 위빙단점(d)으로의 이동 속도를 250㎝/min 내지 450㎝/min,
    상기 위빙단점(d)으로부터 상기 위빙단점(e)으로의 이동 속도를 350㎝/min 내지 550㎝/min,
    상기 위빙단점(e)으로부터 상기 기준단점(a)으로의 이동 속도를 150㎝/min 내지 350㎝/min으로 하고,
    각각의 상기 고정단점에 있어서, 200㎳ 이하의 정지 시간을 마련하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 고정단점에 있어서, 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도 중 적어도 1개의 조건을 변화시키는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  7. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되고,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하며,
    상기 고정단점에 있어서, 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도 중 적어도 1개의 조건을 변화시키고,
    상기 용접 전류의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
    상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정 전류 값에 대한 용접 전류 값의 비율(백분율)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
    기준단점(a): 105% 내지 110%
    위빙단점(b): 90% 내지 100%
    위빙단점(c): 80% 내지 90%
    위빙단점(d): 80% 내지 90%
    위빙단점(e): 90% 내지 100%
  8. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되고,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하며,
    상기 고정단점에 있어서, 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도 중 적어도 1개의 조건을 변화시키고,
    상기 아크 전압의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
    상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정 전압 값에 대한 아크 전압 값의 비율(백분율)이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
    기준단점(a): 105% 내지 110%
    위빙단점(b): 80% 내지 90%
    위빙단점(c): 110% 내지 120%
    위빙단점(d): 110% 내지 120%
    위빙단점(e): 80% 내지 90%
  9. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되고,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하며,
    상기 고정단점에 있어서, 용접 전류, 아크 전압 및 송급 속도 중 적어도 1개의 조건을 변화시키고,
    상기 송급 속도의 조건을 변화시키는 경우에 있어서,
    상기 기준단점(a) 및 상기 위빙단점(b 내지 e)에 있어서의, 설정된 송급 속도의 값에 대한 송급 속도의 값의 비율이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
    기준단점(a): 105% 내지 110%
    위빙단점(b): 90% 내지 100%
    위빙단점(c): 80% 내지 90%
    위빙단점(d): 80% 내지 90%
    위빙단점(e): 90% 내지 100%
  10. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 2개의 피용접재 중, 일방을 입판으로 하고, 타방을 하판으로 하는 수평 필릿 용접에 있어서,
    상기 입판측에 상기 위빙단점(b) 및 상기 위빙단점(c)을 마련하고, 상기 하판측에 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)을 마련하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  11. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되고,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하며,
    상기 기준단점(a), 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)에 의해 형성되는 5각형에 있어서의, 상기 위빙단점(b 내지 e)의 내각이 각각 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
    위빙단점(b): 130° 내지 140°
    위빙단점(c): 60° 내지 90°
    위빙단점(d): 60° 내지 90°
    위빙단점(e): 130° 내지 140°
  12. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 방법에 있어서,
    상기 위빙 동작을 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 기준선의 양측에 있어서, 각각 동수의 상기 고정단점이 마련되고,
    상기 고정단점의 총수를 5점으로 하고,
    상기 일방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(b) 및 위빙단점(c), 상기 타방의 위빙단 근방에 마련되는 2점의 상기 고정단점을 위빙단점(d) 및 위빙단점(e)로 하는 경우에 있어서,
    상기 용접 토치는 상기 기준단점(a)을 기점으로 하고, 상기 위빙단점(b), 상기 위빙단점(c), 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)의 순서로 이동하는 동작을 반복하며,
    상기 2개의 피용접재 중, 일방을 입판으로 하고, 타방을 하판으로 하는 수평 필릿 용접에 있어서,
    상기 입판측에 상기 위빙단점(b) 및 상기 위빙단점(c)을 마련하고, 상기 하판측에 상기 위빙단점(d) 및 상기 위빙단점(e)을 마련하고,
    위빙으로 용접을 실행했을 때의 상기 용접 토치의 궤도에서, 상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향의 전방을 향해 상기 일방의 위빙단까지 이동시키고, 상기 일방의 위빙단에 도착하면, 상기 용접 진행 방향에 대해서 후방을 향해 상기 타방의 위빙단까지 이동시키고, 상기 위빙의 동작을 상기 2개의 피용접재 사이에서 반복하는 궤도에 있어서,
    상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향의 전방을 향해 상기 일방의 위빙단까지 이동시킬 때, 상기 용접 토치의 궤도와, 상기 용접 진행 방향과는 반대 방향이 이루는 각도인 전방 이동 각도(β)는 185° 이상 250° 이하이며,
    상기 용접 토치를 상기 용접 진행 방향에 대해서 후방을 향해 상기 타방의 위빙단까지 이동시킬 때, 상기 용접 토치의 궤도와, 상기 용접 진행 방향과는 반대 방향이 이루는 각도인 후방 이동 각도(α)는 5° 이상 85° 이하이며,
    상기 후방 이동 각도(α)와 상기 전방 이동 각도(β)의 관계가 α＞(β-180)인 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  13. 2개의 피용접재의 필릿 용접에서, 위빙 동작에 의해 용접 토치를 요동시키면서, 소정의 용접선을 따라서 용접을 실행하기 위한 위빙 제어 시스템에 있어서,
    상기 위빙 동작의 일 주기를 실행함에 있어서,
    용접 진행 방향에 수직인 면에서,
    상기 위빙 동작의 초기 위치의 중심선인 위빙 기준선이 용접선 상의 기점을 통과하도록, 상기 용접 토치의 위치를 설정하는 동시에, 5점 이상의 고정단점이 설정되고,
    상기 고정단점은 상기 위빙 기준선의 양측에 각각 1점 이상 마련되는 동시에, 상기 위빙 기준선 상에 있고, 또한, 팁-모재간 거리가 최단이 되는 기준단점(a)이 마련되도록 위치 결정되며,
    상기 위빙 동작은 상기 용접 진행 방향에서 바라볼 때, 상기 용접 토치가 다각형을 형성하는 궤적이 되도록, 상기 고정단점 사이를 이동하는 것이며,
    상기 위빙 동작의 일 주기 중에서 상기 기준단점(a)으로서 상기 위빙 기준선을 통과하는 횟수는, 상기 위빙 기준선을 통과하는 2회 중 1회의 비율인 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 시스템.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220055138A1 (en) * 2020-08-20 2022-02-24 Massachusetts Institute Of Technology Robotic welding systems
JP2023047209A (ja) * 2021-09-24 2023-04-05 株式会社神戸製鋼所 ウィービング制御方法、溶接制御装置、溶接システム及びウィービング制御プログラム
JP2023047210A (ja) * 2021-09-24 2023-04-05 コベルコＲＯＢＯＴｉＸ株式会社 ウィービング制御方法、溶接制御装置、溶接システム、溶接方法及びウィービング制御プログラム
CN114289961B (zh) * 2021-12-25 2022-11-25 佛山市桥鑫重型钢构安装工程有限公司 一种龙门焊接平台

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014111261A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Mitsubishi Electric Corp 溶接方法および自動溶接装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4750505B1 (ko) * 1969-09-11 1972-12-19
JPS5120461B1 (ko) * 1970-04-01 1976-06-25
JPS60210357A (ja) * 1984-03-31 1985-10-22 Hitachi Zosen Corp 隅肉継手のすきま溶接方法
JPH0692029B2 (ja) * 1987-03-20 1994-11-16 ファナック株式会社 ア−ク溶接ロボットの制御方法
CA2778699A1 (en) * 2011-05-31 2012-11-30 Technical & Automation Help Corporation System and method for high-speed cladding of metals
CN102615390B (zh) * 2012-04-28 2013-12-25 湘潭大学 基于摆动电弧的多层多道焊焊缝跟踪系统及识别方法
JP6033047B2 (ja) * 2012-11-14 2016-11-30 株式会社ダイヘン 多層盛溶接装置
JP2014176878A (ja) 2013-03-15 2014-09-25 Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd 水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法
JP6188626B2 (ja) 2014-04-17 2017-08-30 日鐵住金溶接工業株式会社 ２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法
JP6692124B2 (ja) 2015-04-30 2020-05-13 株式会社神戸製鋼所 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム
CN105665878B (zh) * 2016-04-11 2017-10-24 南京埃斯顿机器人工程有限公司 一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法
CN105728903B (zh) * 2016-05-12 2017-10-13 湘潭大学 一种激光式复杂轨迹焊缝的障碍物识别方法
JP2018013930A (ja) 2016-07-20 2018-01-25 富士通株式会社 プログラム、情報処理装置、情報処理方法、情報提供プログラム及びコンピュータ
CN106825923B (zh) * 2017-02-09 2018-11-16 深圳市吉祥云科技有限公司 一种3c键盘中铝板与铝架组件的焊接工艺方法
CN106840053B (zh) * 2017-03-14 2020-01-10 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种角焊缝焊脚尺寸及内部缺陷超声无损测量方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014111261A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Mitsubishi Electric Corp 溶接方法および自動溶接装置

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