JPH0422671B2 - - Google Patents
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- JPH0422671B2 JPH0422671B2 JP61097758A JP9775886A JPH0422671B2 JP H0422671 B2 JPH0422671 B2 JP H0422671B2 JP 61097758 A JP61097758 A JP 61097758A JP 9775886 A JP9775886 A JP 9775886A JP H0422671 B2 JPH0422671 B2 JP H0422671B2
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- welding
- welding speed
- constant
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、アーク溶接法に関し、特に非消耗電
極を開先内でオシレートさせて倣い制御で行なう
場合の開先ギヤツプ変化開先角度誤差等に起因す
るビード高さの不均一をなくする方法に関する。
極を開先内でオシレートさせて倣い制御で行なう
場合の開先ギヤツプ変化開先角度誤差等に起因す
るビード高さの不均一をなくする方法に関する。
従来の技術
定アーク長制御を行ないつつ、溶接トーチを開
先内で開先幅方向にオシレートさせながら、被溶
接材の溶接線、及び開先幅倣いを行なう溶接法と
しては、特公昭52−29973号などがあるが、開先
ギヤツプが変化した場合、前述の溶接法で、溶接
速度、及びフイラーワイヤ送給量を一定にして溶
接を行なうと、ビート高さを変動を招き、多層に
わたつて溶接したときに最終パスにおいてビード
表面に高低差が生じてしまう。従来はこのような
ビードの高低差を無くすために溶接作業者が最終
パスの溶接時にフイラーワイヤ送給量等の溶接条
件を調整し、高低差を無くす操作を行なつてい
た。これを自動化した方法としては、特開昭59−
130683号、特開昭57−109575号などがある。
先内で開先幅方向にオシレートさせながら、被溶
接材の溶接線、及び開先幅倣いを行なう溶接法と
しては、特公昭52−29973号などがあるが、開先
ギヤツプが変化した場合、前述の溶接法で、溶接
速度、及びフイラーワイヤ送給量を一定にして溶
接を行なうと、ビート高さを変動を招き、多層に
わたつて溶接したときに最終パスにおいてビード
表面に高低差が生じてしまう。従来はこのような
ビードの高低差を無くすために溶接作業者が最終
パスの溶接時にフイラーワイヤ送給量等の溶接条
件を調整し、高低差を無くす操作を行なつてい
た。これを自動化した方法としては、特開昭59−
130683号、特開昭57−109575号などがある。
発明が解決しようとする従来技術の問題点
通常、高品質な溶接部が要求される９％Ni鋼
やステンレス鋼などでは品質保持のために入熱制
限を必要とする。
やステンレス鋼などでは品質保持のために入熱制
限を必要とする。
９％Ni鋼の立向溶接の場合を例にして説明す
る。
る。
９％Ni鋼の立向突合わせ溶接は開先角度50°で
片面溶接を行なうのが通常で、ルートギヤツプ３
〜７mm、溶接電流260A、電圧10.5V、溶接速度５
cm／min、フイラーワイヤ送給量23ｇ／minを中
心条件として溶接を行なつており、初層の肉盛高
さは６mm程度になつている。前記条件をルートギ
ヤツプ５mmの条件とし、ルートギヤツプが３〜７
mmまで変化する場合に、溶接速度のみを変化させ
て肉盛高さ制御する方法では、入熱量は約
25KJ／cm（ルートギヤツプ３mmのとき）〜約
44KJ／cm（ルートギヤツプ７mmのとき）になり、
９％Niの機械的性質から制限される入熱量
35KJ／cmを超える場合が出てくるため、ルート
ギヤツプは約5.5mmが上限になる。このため、溶
接速度のみで肉盛高さ一定制御を行なう場合には
許容ルートギヤツプは３mm〜5.5mmになるため、
適用範囲が制限されてしまう。
片面溶接を行なうのが通常で、ルートギヤツプ３
〜７mm、溶接電流260A、電圧10.5V、溶接速度５
cm／min、フイラーワイヤ送給量23ｇ／minを中
心条件として溶接を行なつており、初層の肉盛高
さは６mm程度になつている。前記条件をルートギ
ヤツプ５mmの条件とし、ルートギヤツプが３〜７
mmまで変化する場合に、溶接速度のみを変化させ
て肉盛高さ制御する方法では、入熱量は約
25KJ／cm（ルートギヤツプ３mmのとき）〜約
44KJ／cm（ルートギヤツプ７mmのとき）になり、
９％Niの機械的性質から制限される入熱量
35KJ／cmを超える場合が出てくるため、ルート
ギヤツプは約5.5mmが上限になる。このため、溶
接速度のみで肉盛高さ一定制御を行なう場合には
許容ルートギヤツプは３mm〜5.5mmになるため、
適用範囲が制限されてしまう。
また溶接速度５cm／minに固定したフイラーワ
イヤ送給量のみで肉盛高さ一定制御を行なうため
にはフイラーワイヤ送給量は約17ｇ／min（ギヤ
ツプ３mm）〜約29ｇ／min（ギヤツプ７mm）で変
化させる必要があり、これだけのフイラーワイヤ
送給量の範囲を同一溶接電流260Aで溶接するの
は困難であり、溶接電流を変化させずに溶接でき
るのは23ｇ／min±４ｇ／min程度が限界であ
り、この場合許容ギヤツプは４〜６mm程度に制限
される。従つて溶接速度、またはフイラーワイヤ
送給速度のどちらか一方のみを変化させて肉盛高
さ一定制御を行なうのは現場溶接でのギヤツプ３
〜７mmをカバーすることはできないため実質的に
は適用できないことになる。
イヤ送給量のみで肉盛高さ一定制御を行なうため
にはフイラーワイヤ送給量は約17ｇ／min（ギヤ
ツプ３mm）〜約29ｇ／min（ギヤツプ７mm）で変
化させる必要があり、これだけのフイラーワイヤ
送給量の範囲を同一溶接電流260Aで溶接するの
は困難であり、溶接電流を変化させずに溶接でき
るのは23ｇ／min±４ｇ／min程度が限界であ
り、この場合許容ギヤツプは４〜６mm程度に制限
される。従つて溶接速度、またはフイラーワイヤ
送給速度のどちらか一方のみを変化させて肉盛高
さ一定制御を行なうのは現場溶接でのギヤツプ３
〜７mmをカバーすることはできないため実質的に
は適用できないことになる。
本発明は上記の欠点を解決し、より広いルート
ギヤツプ範囲でも入熱量を制限値以下に抑制し、
かつ継手品質を安定させながら肉盛高さ一定制御
を行なう方法を提案するものである。
ギヤツプ範囲でも入熱量を制限値以下に抑制し、
かつ継手品質を安定させながら肉盛高さ一定制御
を行なう方法を提案するものである。
問題を解決する手段
この発明の非消耗電極式アーク溶接方法は、定
アーク長制御または定電圧制御を行う非消耗電極
式アーク溶接で、定アーク長制御又は定電圧制御
により、非消耗電極を支えるトーチの母材に対す
る板厚方向の変位を検出して、溶接線倣いおよび
開先幅倣いを行いながら、開先幅もしくはオシレ
ート幅から演算された演算溶接速度Ｖが許容入熱
量から制御される最小溶接速度VLと溶接可能な
最大溶接速度VHとによつて区分される、（）上
記最小溶接速度VL未満の速度範囲、（）上記最
小溶接速度VL以上上記最大溶接速度VH以下の速
度範囲、（）上記最大溶接速度VH超過の速度範
囲の各速度範囲を変化する場合であつて、上記演
算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲にある場合
には開先幅もしくはオシレート幅に逆比例した値
に実行溶接速度0を設定することに基づいて、肉
盛高さが一定となるように制御する肉盛高さ一定
制御方法において、 上記演算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲に
ある場合には上記実行溶接速度V0を上記最小溶
接速度VLに設定し、さらに［（上記最小溶接速度
VL）−（上記演算溶接速度Ｖ）］の速度に相当する
分だけフイラーワイヤ送給速度を変化させ、 上記演算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲に
ある場合には上記実行溶接速度V0を上記最大溶
接速度VHに設定し、さらに［（上記演算溶接速度
Ｖ）−（上記最大溶接速度VH）］の速度に相当する
分だけフイラーワイヤ送給速度を変化させて肉盛
高さを一定に制御することを特徴とする。
アーク長制御または定電圧制御を行う非消耗電極
式アーク溶接で、定アーク長制御又は定電圧制御
により、非消耗電極を支えるトーチの母材に対す
る板厚方向の変位を検出して、溶接線倣いおよび
開先幅倣いを行いながら、開先幅もしくはオシレ
ート幅から演算された演算溶接速度Ｖが許容入熱
量から制御される最小溶接速度VLと溶接可能な
最大溶接速度VHとによつて区分される、（）上
記最小溶接速度VL未満の速度範囲、（）上記最
小溶接速度VL以上上記最大溶接速度VH以下の速
度範囲、（）上記最大溶接速度VH超過の速度範
囲の各速度範囲を変化する場合であつて、上記演
算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲にある場合
には開先幅もしくはオシレート幅に逆比例した値
に実行溶接速度0を設定することに基づいて、肉
盛高さが一定となるように制御する肉盛高さ一定
制御方法において、 上記演算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲に
ある場合には上記実行溶接速度V0を上記最小溶
接速度VLに設定し、さらに［（上記最小溶接速度
VL）−（上記演算溶接速度Ｖ）］の速度に相当する
分だけフイラーワイヤ送給速度を変化させ、 上記演算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲に
ある場合には上記実行溶接速度V0を上記最大溶
接速度VHに設定し、さらに［（上記演算溶接速度
Ｖ）−（上記最大溶接速度VH）］の速度に相当する
分だけフイラーワイヤ送給速度を変化させて肉盛
高さを一定に制御することを特徴とする。
作 用
本発明では、溶接トーチと被溶接材の開先面と
の間を一定に保つ定アーク長制御を行ないつつ、
溶接トーチを開先内で開先幅方向にオシレートさ
せながら溶接する溶接法において、溶接トーチの
オシレート反転動作を、定アーク長制御を行なう
駆動用モーターの回転量を検出する光学式パルス
ジエネレーターの出力パルス数が開先底面の位置
を基準とするある一定値に達したときオシレート
の反転動作を行なうとともに、開先両端部のオシ
レート動作停止位置を第３図に示すように、P1r、
P1S、…、Pnr、Pnsとして、その成分のｙ軸
（溶接進行方向の軸）の値を記憶する。そして上
記記憶値を用いて以下のように演算をする。
の間を一定に保つ定アーク長制御を行ないつつ、
溶接トーチを開先内で開先幅方向にオシレートさ
せながら溶接する溶接法において、溶接トーチの
オシレート反転動作を、定アーク長制御を行なう
駆動用モーターの回転量を検出する光学式パルス
ジエネレーターの出力パルス数が開先底面の位置
を基準とするある一定値に達したときオシレート
の反転動作を行なうとともに、開先両端部のオシ
レート動作停止位置を第３図に示すように、P1r、
P1S、…、Pnr、Pnsとして、その成分のｙ軸
（溶接進行方向の軸）の値を記憶する。そして上
記記憶値を用いて以下のように演算をする。
まず(1)式により、l1r〜lnrを求め、(2)式により、
l1s〜lrsを求める。
l1s〜lrsを求める。
lmr＝Pms−Pmr（ｍ＝１、２、…、ｎ）
……(1) lms＝Pms−Ｐ（ｍ＋1）ｒ（ｍ＝１、２、…、
ｎ） ……(2) また、(3)式により、l1…lnを求める。
……(1) lms＝Pms−Ｐ（ｍ＋1）ｒ（ｍ＝１、２、…、
ｎ） ……(2) また、(3)式により、l1…lnを求める。
lm＝（lmr＋lms）／２ ……(3)
次に好ましい実施例においては、(4)式により、
ｎ回のオシレート幅の平均laを求める。
ｎ回のオシレート幅の平均laを求める。
la＝（o
〓m=1
lm）／ｎ ……(4)
ここで、ｎの値については、実験的には８〜12
回程度が好ましかつたが、開先ギヤツプの変動が
ゆるやかな場合には、ｎを増し、急な場合にはｎ
を減らせばよい。
回程度が好ましかつたが、開先ギヤツプの変動が
ゆるやかな場合には、ｎを増し、急な場合にはｎ
を減らせばよい。
一般に、アーク溶接における溶着ビード高さｈ
（cm）は、その開先形状が第４図ａのようである
とすると、単位時間ｔ（sec）に溶着金属で埋める
べき開先容積と、埋まるべき送給溶着金属の関係
により、(5)式が成立する。
（cm）は、その開先形状が第４図ａのようである
とすると、単位時間ｔ（sec）に溶着金属で埋める
べき開先容積と、埋まるべき送給溶着金属の関係
により、(5)式が成立する。
V0・ｔ・ｈ・（lu−ｈ／tanθ）＝Ｗ・ｔ ……(5)
V0：実行溶接速度（cm／sec）
Ｗ：フイラーワイヤ送供量（cm3／sec）
ここで、実際のオシレート幅ｌとluの関係は、
開先両端部にカツトを生じないような条件で溶接
を行なうために、ｌ＝lμ−α（α＞０）となり、
この非消耗電極先端の軌跡は第４図ｂのようにな
る。このとき、ある程度、開先ギヤツプが広い場
合には、第４図ａの断面積Saは、ｌとｈを２辺
とした直方形で近似できる。この場合(5)式は(6)式
のようになる。
開先両端部にカツトを生じないような条件で溶接
を行なうために、ｌ＝lμ−α（α＞０）となり、
この非消耗電極先端の軌跡は第４図ｂのようにな
る。このとき、ある程度、開先ギヤツプが広い場
合には、第４図ａの断面積Saは、ｌとｈを２辺
とした直方形で近似できる。この場合(5)式は(6)式
のようになる。
V0・ｈ・ｌ＝Ｗ ……(6)
ここで、(6)式を変形すると(7)式が導かれる。
ｈ＝Ｗ／V0・ｌ ……(7)
(7)式より溶着金属の高さｈ即ちビード高さｈを
一定に保つためには、フイラーワイヤ送給量Ｗを
一定し、実行溶接速度V0をオシレート幅ｌに逆
比例させて変化させるか、実行溶接速度V0を一
定にし、ワイヤー送給量Ｗをオシレート幅ｌに比
例させて変化させればよいことがわかる。
一定に保つためには、フイラーワイヤ送給量Ｗを
一定し、実行溶接速度V0をオシレート幅ｌに逆
比例させて変化させるか、実行溶接速度V0を一
定にし、ワイヤー送給量Ｗをオシレート幅ｌに比
例させて変化させればよいことがわかる。
したがつて、オシレート幅ｌからビード高さを
一定に制御する実際の方法としては、まず基準と
なるオシレート幅l0、溶接速度Vref、フイラーワ
イヤ送給速度W0を設定する。この設定法として
は、基準値を直接設定する方法以外に、上記ビー
ド高さ制御を行なわずに溶接を行ない、オペレー
ターが適当と判断した時点の各値を基準とする方
法もある。ここでは、まず一例としてフイラーワ
イヤ送給速度を固定し、溶接速度を制御する方法
を述べる。前記laの演算を行なう時点（すなわ
ち、ｎ回のオシレートが終了した時点）で、下式
(8)の演算を行ない次のｎ回オシレートを行なう間
の演算溶接速度Ｖを決定する。
一定に制御する実際の方法としては、まず基準と
なるオシレート幅l0、溶接速度Vref、フイラーワ
イヤ送給速度W0を設定する。この設定法として
は、基準値を直接設定する方法以外に、上記ビー
ド高さ制御を行なわずに溶接を行ない、オペレー
ターが適当と判断した時点の各値を基準とする方
法もある。ここでは、まず一例としてフイラーワ
イヤ送給速度を固定し、溶接速度を制御する方法
を述べる。前記laの演算を行なう時点（すなわ
ち、ｎ回のオシレートが終了した時点）で、下式
(8)の演算を行ない次のｎ回オシレートを行なう間
の演算溶接速度Ｖを決定する。
V′＝l0／laV0 ……(8)
この操作を続けることで、ビード高さを一定に
保つことができる。
保つことができる。
ここにおいて、Ｖは溶接可能な最高速度VHと
入熱制限による最小溶接速度VLに入つているこ
とが条件である。最高速度VHは開先条件、溶接
電流、フイラーワイヤ送給量などの条件、および
溶接姿勢により変化するが、立向溶接でギヤツプ
３〜７mmの初層溶接の場合７cm／min、２層目以
降は８cm／min程度である。VHがこれらを超える
と溶融プールが追従してこないため、溶接不可能
となる。しかし実際の大型構造物では開先目合わ
せ精度に限界があり、特に初層の溶接においてオ
シレート幅が小さくギヤツプの変化が開先断面積
に大きく影響する場合にはＶ＜VL、Ｖ＞VHにな
る場合が出てくる。従つて実行溶接速度を変化さ
せただけでは適用範囲が限られてしまう。
入熱制限による最小溶接速度VLに入つているこ
とが条件である。最高速度VHは開先条件、溶接
電流、フイラーワイヤ送給量などの条件、および
溶接姿勢により変化するが、立向溶接でギヤツプ
３〜７mmの初層溶接の場合７cm／min、２層目以
降は８cm／min程度である。VHがこれらを超える
と溶融プールが追従してこないため、溶接不可能
となる。しかし実際の大型構造物では開先目合わ
せ精度に限界があり、特に初層の溶接においてオ
シレート幅が小さくギヤツプの変化が開先断面積
に大きく影響する場合にはＶ＜VL、Ｖ＞VHにな
る場合が出てくる。従つて実行溶接速度を変化さ
せただけでは適用範囲が限られてしまう。
ここでＶ＜VL、Ｖ＞VHになつた場合にはＶ＝
VLまたはＶ＝VHで固定し、VL−Ｖ、Ｖ−VH分を
フイラーワイヤ送給速度の変化で対応する。
VLまたはＶ＝VHで固定し、VL−Ｖ、Ｖ−VH分を
フイラーワイヤ送給速度の変化で対応する。
すなわち、Ｖ＝VL、又はＶ＝VHとしてワイヤ
送給速度を とすればよい。lLは最小許容速度時のオシレート
幅、 lHは最大許容速度時のオシレート幅、 W0は設定された標準ワイヤ送給速度、 lL、lHはあらかじめ設定された標準溶接条件の
オシレート幅l0から求められる。従つて、演算溶
接速度が限界を超えたことを検出するか、または
オシレート幅がlL、LHを超えたことを検出して制
御を(8)式から(9)式に切替えればよい。
送給速度を とすればよい。lLは最小許容速度時のオシレート
幅、 lHは最大許容速度時のオシレート幅、 W0は設定された標準ワイヤ送給速度、 lL、lHはあらかじめ設定された標準溶接条件の
オシレート幅l0から求められる。従つて、演算溶
接速度が限界を超えたことを検出するか、または
オシレート幅がlL、LHを超えたことを検出して制
御を(8)式から(9)式に切替えればよい。
VL＜Ｖ＜VH、又はlL＜ｌ＜lHにもどつた場合は
また(8)式にて制御すればよい。
また(8)式にて制御すればよい。
第８図は本方法の原理図で、点Ａは標準条件
（Qs.Vs.Wfs）を表わしており、標準よりギヤツ
プが変化して演算された溶接速度ＶがVL≦Ｖ≦
VHである場合は点Ｂと点Ｄの間で実行溶接速度
V0のみを制御してビード高さを一定に保つ。
（Qs.Vs.Wfs）を表わしており、標準よりギヤツ
プが変化して演算された溶接速度ＶがVL≦Ｖ≦
VHである場合は点Ｂと点Ｄの間で実行溶接速度
V0のみを制御してビード高さを一定に保つ。
もちろんギヤツプが大きくなる場合は点Ｂ方
向、ギヤツプが小さくなる場合は点Ｄ方向へ制御
するのは言うまでもない。もし演算溶接速度Ｖを
Ｖ＜VLもしくはＶ＞VHとしなければななくなつ
た場合には、実行溶接速度V0＝VLまたは実行溶
接速度V0＝VHで固定してフイラーワイヤ送給量
を点Ｃまたは点Ｅ方向に増加もしくは減少させて
ビード高さを一定にする。
向、ギヤツプが小さくなる場合は点Ｄ方向へ制御
するのは言うまでもない。もし演算溶接速度Ｖを
Ｖ＜VLもしくはＶ＞VHとしなければななくなつ
た場合には、実行溶接速度V0＝VLまたは実行溶
接速度V0＝VHで固定してフイラーワイヤ送給量
を点Ｃまたは点Ｅ方向に増加もしくは減少させて
ビード高さを一定にする。
以上の説明においては、オシレート幅の検知を
マイクロプロセツサーを含むデジタル制御系に組
み込み易いように、オシレート駆動モーターに直
結された光学式パルスジエネレーターの出力によ
つて行なうことができるが、ポテンシヨメーター
やタコジエネレーターの出力の積分値など他の位
置検出手段を用いても同様の制御系が構成でき
る。
マイクロプロセツサーを含むデジタル制御系に組
み込み易いように、オシレート駆動モーターに直
結された光学式パルスジエネレーターの出力によ
つて行なうことができるが、ポテンシヨメーター
やタコジエネレーターの出力の積分値など他の位
置検出手段を用いても同様の制御系が構成でき
る。
ところで、前述の制御を行なう場合に開先ギヤ
ツプが５mm以上あるときは、ビード高さ一定制御
が実現できるが、ギヤツプが狭くなつた場合や、
開先角度θが変動する場合には、(6)式の近似が成
立しなくなるために、制御の精度が落ち誤差が生
じてくる。これを補正する方法を以下に述べる。
ツプが５mm以上あるときは、ビード高さ一定制御
が実現できるが、ギヤツプが狭くなつた場合や、
開先角度θが変動する場合には、(6)式の近似が成
立しなくなるために、制御の精度が落ち誤差が生
じてくる。これを補正する方法を以下に述べる。
この方法は、(5)式から(6)式への近似を行なわず
に制御する方法である。すなわち、オシレート幅
の平均値laを(10)式のように補正し、la′を演算し、
このla′を(8)式、または(9)式のlaの代わりに用い
てV′またはW′を決定しビード高さを制御する方
法である。
に制御する方法である。すなわち、オシレート幅
の平均値laを(10)式のように補正し、la′を演算し、
このla′を(8)式、または(9)式のlaの代わりに用い
てV′またはW′を決定しビード高さを制御する方
法である。
la′＝la＋α−ｈ／tanθ ……(10)
α：オシレート幅とビード幅の差で第４図ｂに示
したもの。
したもの。
(10)式において、αは、カツトが出ない適正な溶
接条件で溶接している限りは、一定値を用いるこ
とができる。実験によるとαは通常の溶接条件で
は約２mmないし５mm程度である。またビード高さ
ｈは、(5)式を解くことで演算できるため、θを入
力すれば、(10)式はβを定数として（11）式のよう
に変形できる。
接条件で溶接している限りは、一定値を用いるこ
とができる。実験によるとαは通常の溶接条件で
は約２mmないし５mm程度である。またビード高さ
ｈは、(5)式を解くことで演算できるため、θを入
力すれば、(10)式はβを定数として（11）式のよう
に変形できる。
la′＝la＋β ……（11）
このようにして求めたla′を前記laの代わりに
用いることで狭開先の場合においてもビード高さ
制御を精度よく実現できた。
用いることで狭開先の場合においてもビード高さ
制御を精度よく実現できた。
また、通常行なわれている９％Ni鋼立向の初
層の溶接（16mmｔ、50°V）においては、ギヤツ
プ５mmの標準条件を260A×10.5V×5cpm×25
ｇ／minとしてギヤツプ３〜７mmまで変化する。
本法により溶接を行なつた結果入熱量35KJ／cm
以下でワイヤ送給量23ｇ／min±４ｇ／min以内
で溶接を行なうことができ、溶接電流を変えずに
溶接できることが確認された。
層の溶接（16mmｔ、50°V）においては、ギヤツ
プ５mmの標準条件を260A×10.5V×5cpm×25
ｇ／minとしてギヤツプ３〜７mmまで変化する。
本法により溶接を行なつた結果入熱量35KJ／cm
以下でワイヤ送給量23ｇ／min±４ｇ／min以内
で溶接を行なうことができ、溶接電流を変えずに
溶接できることが確認された。
また、ギヤツプ変動が大きく例えばギヤツプ０
〜10mmなどの場合にはフイラーワイヤ送給量の変
化が大きくなる。この場合はフイラーワイヤ送給
量の変化に応じて溶接電流を変化させればよい。
もちろん入熱制限がある場合には電流の変化によ
つても入熱制限に入るようにすることは言うまで
もない。
〜10mmなどの場合にはフイラーワイヤ送給量の変
化が大きくなる。この場合はフイラーワイヤ送給
量の変化に応じて溶接電流を変化させればよい。
もちろん入熱制限がある場合には電流の変化によ
つても入熱制限に入るようにすることは言うまで
もない。
この場合ギヤツプが小さい側については、例え
ばギヤツプ０mmの場合にはＶ＝VHで固定し、フ
イラーワイヤ送給量を減少させる。ギヤツプ３mm
の場合は４ｇ／min程度のフイラーワイヤ送給量
の減少であり電流値を変化させずに溶接が可能で
あるが、ギヤツプ０mmの場合にはギヤツプ３mmの
場合より８ｇ／min程度フイラーワイヤ送給量を
減少させる必要がある。これをワイヤ送給量のみ
の変化で対応すると溶込みが大きすぎビードが垂
れやすく安定した溶接が行えないため溶接電流を
下げる必要がある。実験的に求めたところ溶接電
流200〜220A程度がよく、４ｇ／minのフイラー
ワイヤ送給量の変化で20A程度の電流変化されば
よいことが分かつた。すなわち溶接電流(A)＝標準
溶接電流（A0）−フイラーワイヤ送給量の変化×
（４〜５アンペア）で制御すればギヤツプ０mmま
で適用できる。この場合入熱的には下がる方向で
あり入熱的には何ら問題はない。
ばギヤツプ０mmの場合にはＶ＝VHで固定し、フ
イラーワイヤ送給量を減少させる。ギヤツプ３mm
の場合は４ｇ／min程度のフイラーワイヤ送給量
の減少であり電流値を変化させずに溶接が可能で
あるが、ギヤツプ０mmの場合にはギヤツプ３mmの
場合より８ｇ／min程度フイラーワイヤ送給量を
減少させる必要がある。これをワイヤ送給量のみ
の変化で対応すると溶込みが大きすぎビードが垂
れやすく安定した溶接が行えないため溶接電流を
下げる必要がある。実験的に求めたところ溶接電
流200〜220A程度がよく、４ｇ／minのフイラー
ワイヤ送給量の変化で20A程度の電流変化されば
よいことが分かつた。すなわち溶接電流(A)＝標準
溶接電流（A0）−フイラーワイヤ送給量の変化×
（４〜５アンペア）で制御すればギヤツプ０mmま
で適用できる。この場合入熱的には下がる方向で
あり入熱的には何ら問題はない。
ギヤツプ７mmを超える場合、例えばギヤツプ10
mmの場合にはＶ＝VLに固定してフイラーワイヤ
送給量の変化で対応するにはギヤツプ７mmの場合
よりフイラーワイヤ送給量を８〜９ｇ／min程度
増やす必要があり、この場合、溶接電流を増加さ
せないとフイラーワイヤが円滑に溶融しない。こ
の場合には実験的に 溶接電流＝標準溶接条件−フイラーワイヤ送給
量の変化×（２〜３アンペア）で制御すればよい
ことが分かつた。しかしこの場合溶接電流を変化
させると入熱量が変化し、入熱制限35KJ／cmを
超えることがある。従つてこのような場合には
VLをあらかじめ入熱変化量を見込んで決定して
おけばよい。ギヤツプ３〜７mmの場合には例えば
VL＝4.6cm／minであつたものを、ギヤツプ０〜
10mmの場合にはVL＝4.8cm／minにすれば入熱制
限を満足する。VLの値は適用ワーク精度により
適宜決定すればよい。
mmの場合にはＶ＝VLに固定してフイラーワイヤ
送給量の変化で対応するにはギヤツプ７mmの場合
よりフイラーワイヤ送給量を８〜９ｇ／min程度
増やす必要があり、この場合、溶接電流を増加さ
せないとフイラーワイヤが円滑に溶融しない。こ
の場合には実験的に 溶接電流＝標準溶接条件−フイラーワイヤ送給
量の変化×（２〜３アンペア）で制御すればよい
ことが分かつた。しかしこの場合溶接電流を変化
させると入熱量が変化し、入熱制限35KJ／cmを
超えることがある。従つてこのような場合には
VLをあらかじめ入熱変化量を見込んで決定して
おけばよい。ギヤツプ３〜７mmの場合には例えば
VL＝4.6cm／minであつたものを、ギヤツプ０〜
10mmの場合にはVL＝4.8cm／minにすれば入熱制
限を満足する。VLの値は適用ワーク精度により
適宜決定すればよい。
実施例
第１図は、本発明の一実施例の機構の全体のブ
ロツク図である。図において、Ａは被溶接材で開
先Ｋに沿つて溶接される。１は、被溶接材Ａとの
間でアークを発生する非消耗電極、２は溶接トー
チ、３は定アーク長制御を行なうために溶接トー
チ２を上下方向（図のＺ軸方向）に駆動させるた
めのボールネジ、ラツクピニオンなどの機械的伝
達装置、４はＺ軸用モーター、５はモーター４の
軸に直結された光学式パルスジエネレーターであ
り、パルスジエネレーター５の出力をモータード
ライバー６にフイードバツクし、溶接トーチ２の
Ｚ軸方向の位置の制御を行なう。７は溶接トーチ
２のオシレート動作を行なうために図中Ｙ軸方向
の駆動を行なう機械的伝達装置、８はオシレート
用のモーター、９は光学式エンコーダでモーター
８の回転量に応じた数のパルスを発生する。１０
はドライバーである。１１は溶接トーチ２を溶接
線に沿う方向Ｘに移動させる移動機構であり、こ
の移動機構１１はモーター１３を備えており、モ
ーター１３の回転がギヤ等を含む機械的伝達手段
１２に伝えられ、移動機構１１はレール１１ａに
沿つて図上Ｘ方向に移動するようになつている。
１４はモーター１３の回転に応じて信号を出力す
るパルスジエネレーター、１５はモーター１３を
駆動するドライバーである。
ロツク図である。図において、Ａは被溶接材で開
先Ｋに沿つて溶接される。１は、被溶接材Ａとの
間でアークを発生する非消耗電極、２は溶接トー
チ、３は定アーク長制御を行なうために溶接トー
チ２を上下方向（図のＺ軸方向）に駆動させるた
めのボールネジ、ラツクピニオンなどの機械的伝
達装置、４はＺ軸用モーター、５はモーター４の
軸に直結された光学式パルスジエネレーターであ
り、パルスジエネレーター５の出力をモータード
ライバー６にフイードバツクし、溶接トーチ２の
Ｚ軸方向の位置の制御を行なう。７は溶接トーチ
２のオシレート動作を行なうために図中Ｙ軸方向
の駆動を行なう機械的伝達装置、８はオシレート
用のモーター、９は光学式エンコーダでモーター
８の回転量に応じた数のパルスを発生する。１０
はドライバーである。１１は溶接トーチ２を溶接
線に沿う方向Ｘに移動させる移動機構であり、こ
の移動機構１１はモーター１３を備えており、モ
ーター１３の回転がギヤ等を含む機械的伝達手段
１２に伝えられ、移動機構１１はレール１１ａに
沿つて図上Ｘ方向に移動するようになつている。
１４はモーター１３の回転に応じて信号を出力す
るパルスジエネレーター、１５はモーター１３を
駆動するドライバーである。
以上３〜15の装置をもつて溶接トーチ２をＸ、
Ｙ、Ｚの直交３軸方向に駆動させる。また、１６
はワイヤー送給チツプ、１７はフイラーワイヤで
あり、このフイラーワイヤ１７は機械的送給装置
１８により非消耗電極１の開先Ｋ間のアーク中に
送給され、ビードを形成する。１９はフイラーワ
イヤ送給モーター、２０はタコジーネレーターで
フイラーワイヤモーター送給ドライバー２１にそ
の出力をフイードバツクしフイラーワイヤ送給速
度を制御する。
Ｙ、Ｚの直交３軸方向に駆動させる。また、１６
はワイヤー送給チツプ、１７はフイラーワイヤで
あり、このフイラーワイヤ１７は機械的送給装置
１８により非消耗電極１の開先Ｋ間のアーク中に
送給され、ビードを形成する。１９はフイラーワ
イヤ送給モーター、２０はタコジーネレーターで
フイラーワイヤモーター送給ドライバー２１にそ
の出力をフイードバツクしフイラーワイヤ送給速
度を制御する。
次に、本発明のモーター駆動を行なう部分の電
気系のブロツク構成図を第２図に示す。ここで第
１図と番号の同じ物は同じ装置である。第２図に
おいて、まず、定アーク長制御を行なう部分から
説明すると、２２は溶接電源である。２３は溶接
トーチ２と被溶接材Ａ間を電圧の検出する電圧検
出器、２４は基準アーク電圧設定器、２５は差動
増幅器、２６はPID補償を行なう制御要素、２７
は制御要素２６の速度指令アナログ出力電圧に比
例した周波数のパルス列を出力するＶ／Ｆ変換器
で、その出力でドライバー６によりモーター４を
回転して溶接トーチ２をＺ軸方向に動かすことに
より定アーク長制御を行なう。また２９はＺ軸方
向のアツプダウンカウンターでパルスジエネレー
ター５から出力されるパルス列をカウントするこ
とで溶接トーチ２のＺ軸方向の位置を、マイクロ
プロセツサ３０に出力する。アツプダウンカウン
ター２９の出力はマイクロプロセツサ３０の中
で、オシレート反転位置を検出するのに用いられ
る。
気系のブロツク構成図を第２図に示す。ここで第
１図と番号の同じ物は同じ装置である。第２図に
おいて、まず、定アーク長制御を行なう部分から
説明すると、２２は溶接電源である。２３は溶接
トーチ２と被溶接材Ａ間を電圧の検出する電圧検
出器、２４は基準アーク電圧設定器、２５は差動
増幅器、２６はPID補償を行なう制御要素、２７
は制御要素２６の速度指令アナログ出力電圧に比
例した周波数のパルス列を出力するＶ／Ｆ変換器
で、その出力でドライバー６によりモーター４を
回転して溶接トーチ２をＺ軸方向に動かすことに
より定アーク長制御を行なう。また２９はＺ軸方
向のアツプダウンカウンターでパルスジエネレー
ター５から出力されるパルス列をカウントするこ
とで溶接トーチ２のＺ軸方向の位置を、マイクロ
プロセツサ３０に出力する。アツプダウンカウン
ター２９の出力はマイクロプロセツサ３０の中
で、オシレート反転位置を検出するのに用いられ
る。
マイクロプロセツサ３０は、CPU、メモリー
などを含み、オシレート動作停止位置P1r、P1l、
…Pnr、Pns等の位置データやそれらの成分のＹ
軸上の値等の本発明の実行に必要な値の記憶およ
び(1)〜(10)式等の演算を行ない、Ｘ〜Ｚ軸のモータ
ーフイラーワイヤ送給モーターを駆動するための
速度指令を出力する。
などを含み、オシレート動作停止位置P1r、P1l、
…Pnr、Pns等の位置データやそれらの成分のＹ
軸上の値等の本発明の実行に必要な値の記憶およ
び(1)〜(10)式等の演算を行ない、Ｘ〜Ｚ軸のモータ
ーフイラーワイヤ送給モーターを駆動するための
速度指令を出力する。
Ｘ軸駆動系について説明すると、３２は指令パ
ルス発生器であり、マイクロプロセツサー３０か
ら出力されるデジタル量の速度指令と移動距離指
令に、それぞれ、パルスの周波数、パルスの総数
を比例させたパルス列を発生する。これにより、
モーター１３をドライバー１５で駆動して溶接ト
ーチ２をＸ軸方向に動かす。
ルス発生器であり、マイクロプロセツサー３０か
ら出力されるデジタル量の速度指令と移動距離指
令に、それぞれ、パルスの周波数、パルスの総数
を比例させたパルス列を発生する。これにより、
モーター１３をドライバー１５で駆動して溶接ト
ーチ２をＸ軸方向に動かす。
Ｙ軸駆動系について説明すると、３４は３２と
同様な指令パルス発生器でドライバー１０を介し
てモーター８を駆動して溶接トーチ２をＹ軸方向
に駆動させオシレート動作を行なう。また、３３
は２９と同様なアツプダウンカウンターであり、
溶接トーチ２のＹ軸方向の移動に応じてカウント
内容を増減する。このアツプダウンカウンター３
３の内容から、前記P1r、P1s、…、Pnr、Pns、
Ｐ（ｎ＋1）ｒの値をマイクロプロセツサー３０が
読みとる。
同様な指令パルス発生器でドライバー１０を介し
てモーター８を駆動して溶接トーチ２をＹ軸方向
に駆動させオシレート動作を行なう。また、３３
は２９と同様なアツプダウンカウンターであり、
溶接トーチ２のＹ軸方向の移動に応じてカウント
内容を増減する。このアツプダウンカウンター３
３の内容から、前記P1r、P1s、…、Pnr、Pns、
Ｐ（ｎ＋1）ｒの値をマイクロプロセツサー３０が
読みとる。
最後に、フイラーワイヤ送給系について説明す
ると、３５は、マイクロプロセツサー３０から出
力されるデジタル量のフイラーワイヤ送給速度指
令出力をアナログ量に変換するＤ／Ａ変換器で、
この出力により19〜21の装置を用いてフイラーワ
イヤ１７の送給を行なう。
ると、３５は、マイクロプロセツサー３０から出
力されるデジタル量のフイラーワイヤ送給速度指
令出力をアナログ量に変換するＤ／Ａ変換器で、
この出力により19〜21の装置を用いてフイラーワ
イヤ１７の送給を行なう。
上記のように構成した装置において、マイクロ
プロセツサ３０には入熱制限等から決められる最
小溶接速度VLと上記入熱制限内で溶接可能な最
大溶接速度VHとが記憶されている。
プロセツサ３０には入熱制限等から決められる最
小溶接速度VLと上記入熱制限内で溶接可能な最
大溶接速度VHとが記憶されている。
そして、溶接の実行時において、溶接トーチ２
の実際のオシレート両端での停止位置がエンコー
ダ９の出力によつて検知され、その停止位置から
溶接トーチ２のオシレート幅がマイクロプロセツ
サ３０で演算される。このオシレート幅を用いて
マイクロプロセツサ３０は演算溶接速度Ｖとフイ
ラーワイヤ１７の送給速度を演算する。
の実際のオシレート両端での停止位置がエンコー
ダ９の出力によつて検知され、その停止位置から
溶接トーチ２のオシレート幅がマイクロプロセツ
サ３０で演算される。このオシレート幅を用いて
マイクロプロセツサ３０は演算溶接速度Ｖとフイ
ラーワイヤ１７の送給速度を演算する。
上述の動作で検出された演算溶接速度Ｖはマイ
クロプロセツサ３０内で最小溶接速度VL、最大
溶接速度VHと比較され、演算溶接速度ＶがVL≦
Ｖ≦VHであるときには(8)式により溶接速度Ｖを
演算して、この演算結果と同じになるように実行
溶接速度V0のみを制御する。
クロプロセツサ３０内で最小溶接速度VL、最大
溶接速度VHと比較され、演算溶接速度ＶがVL≦
Ｖ≦VHであるときには(8)式により溶接速度Ｖを
演算して、この演算結果と同じになるように実行
溶接速度V0のみを制御する。
一方演算溶接速度Ｖが、マイクロプロセツサに
記憶されたVLおよびVHの範囲を超える合倍には
演算溶接速度Ｖが最小溶接速度VLよりも小さい
ときは実行溶接速度V0がVLとなるように制御し、
また実行溶接速度V0が最大溶接速度VHよりも大
きいときは演算溶接速度ＶがVHとなるように制
御する。一方マイクロプロセツサ３０はＶ＜VL
のときは(9)式Ｗ＝（la／lL）・W0を演算して、この
演算結果となるようにＶ−VLの速度差に相当し
てフイラーワイヤ１７の送給速度を制御し、また
Ｖ＞VHのときはＷ＝（la／lH）・W0となるように
Ｖ−VHの速度差に相当してフイラーワイヤ１７
の送給速度を制御する。
記憶されたVLおよびVHの範囲を超える合倍には
演算溶接速度Ｖが最小溶接速度VLよりも小さい
ときは実行溶接速度V0がVLとなるように制御し、
また実行溶接速度V0が最大溶接速度VHよりも大
きいときは演算溶接速度ＶがVHとなるように制
御する。一方マイクロプロセツサ３０はＶ＜VL
のときは(9)式Ｗ＝（la／lL）・W0を演算して、この
演算結果となるようにＶ−VLの速度差に相当し
てフイラーワイヤ１７の送給速度を制御し、また
Ｖ＞VHのときはＷ＝（la／lH）・W0となるように
Ｖ−VHの速度差に相当してフイラーワイヤ１７
の送給速度を制御する。
上述の動作中にフイラーワイヤの送給速度の変
化に対応して溶接電流を変化してもよい。
化に対応して溶接電流を変化してもよい。
以上の動作によつて、ビート高さをほぼ一定に
保ちながら溶接を行なうことができる。
保ちながら溶接を行なうことができる。
発明の効果
以上詳述したように、この発明は演算溶接速度
Ｖが最大溶接速度VHと最小溶接速度VLに対して
VL≦Ｖ≦VHのときは実行溶接速度0のみを制御
し、一方VL＞Ｖ、VH＜Ｖのときはフイラーワイ
ヤの送給速度をも制御するようにしたから開先幅
がせまい場合にも正確にビート高さを一定に制御
することができる。
Ｖが最大溶接速度VHと最小溶接速度VLに対して
VL≦Ｖ≦VHのときは実行溶接速度0のみを制御
し、一方VL＞Ｖ、VH＜Ｖのときはフイラーワイ
ヤの送給速度をも制御するようにしたから開先幅
がせまい場合にも正確にビート高さを一定に制御
することができる。
第１図はこの発明の一実施例に用いられる溶接
装置のブロツク図、第２図は第１図の装置に用い
られる電気回路の回路図、第３図と第５図はオシ
レートの一状態を示すグラフ、第４図ａ，ｂはそ
れぞれ開先部分の断面図、第６図と第７図はオシ
レートにおける溶接トーチが描く断面積を示す断
面図、第８図は本方法の原理の模式図である。 Ｋ……開先、１……非消耗電極、２……溶接ト
ーチ、１７……フイラーワイヤ。
装置のブロツク図、第２図は第１図の装置に用い
られる電気回路の回路図、第３図と第５図はオシ
レートの一状態を示すグラフ、第４図ａ，ｂはそ
れぞれ開先部分の断面図、第６図と第７図はオシ
レートにおける溶接トーチが描く断面積を示す断
面図、第８図は本方法の原理の模式図である。 Ｋ……開先、１……非消耗電極、２……溶接ト
ーチ、１７……フイラーワイヤ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 定アーク長制御または定電圧制御を行う非消
耗電極式アーク溶接で、定アーク長制御又は定電
圧制御により、非消耗電極を支えるトーチの母材
に対する板厚方向の変位を検出して、溶接線倣い
および開先幅倣いを行いながら、開先幅もしくは
オシレート幅から演算された演算溶接速度Ｖが許
容入熱量から制御される最小溶接速度VLと溶接
可能な最大溶接速度VHとによつて区分される、
（）上記最小溶接速度VL未満の速度範囲、（）
上記最小溶接速度VL以上上記最大溶接速度VH以
下の速度範囲、（）上記最大溶接速度VH超過の
速度範囲の各速度範囲を変化する場合であつて、
上記演算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲にあ
る場合には開先幅もしくはオシレート幅に逆比例
した値に実行溶接速度V0を設定することに基づ
いて、肉盛高さが一定となるように制御する肉盛
高さ一定制御方法において、 上記演算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲に
ある場合には上記実行溶接速度V0を上記最小溶
接速度VLに設定し、さらに［（上記最小溶接速度
VL）−（上記演算溶接速度Ｖ）］の速度に相当する
分だけフイラーワイヤ送給速度を変化させ、 上記演算溶接速度Ｖが上記（）の速度範囲に
ある場合には上記実行溶接速度V0を上記最大溶
接速度VHに設定し、さらに［（上記演算溶接速度
Ｖ）−（上記最大溶接速度VH）］の速度に相当する
分だけフイラーワイヤ送給速度を変化させて肉盛
高さを一定に制御することを特徴とする非消耗電
極式アーク溶接における肉盛高さ一定制御方法。 ２ フイラーワイヤの送給速度の変化に対応して
溶接電流を変化させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の肉盛高さ一定制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9775886A JPS62254968A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 非消耗電極式ア−ク溶接における肉盛高さ一定制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9775886A JPS62254968A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 非消耗電極式ア−ク溶接における肉盛高さ一定制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62254968A JPS62254968A (ja) | 1987-11-06 |
| JPH0422671B2 true JPH0422671B2 (ja) | 1992-04-20 |
Family
ID=14200776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9775886A Granted JPS62254968A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 非消耗電極式ア−ク溶接における肉盛高さ一定制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62254968A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5524759A (en) * | 1978-08-09 | 1980-02-22 | Toshiba Corp | Method and device of arc welding |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP9775886A patent/JPS62254968A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62254968A (ja) | 1987-11-06 |
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