JPH0426943B2 - - Google Patents
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- JPH0426943B2 JPH0426943B2 JP24406887A JP24406887A JPH0426943B2 JP H0426943 B2 JPH0426943 B2 JP H0426943B2 JP 24406887 A JP24406887 A JP 24406887A JP 24406887 A JP24406887 A JP 24406887A JP H0426943 B2 JPH0426943 B2 JP H0426943B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- arc
- electrodes
- electrode
- rotation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- B23K9/0216—Seam profiling, e.g. weaving, multilayer
Landscapes
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は二電極連動高速回転アーク溶接法に
関するものである。
関するものである。
［従来の技術］
溶接ワイヤを回転軸心まわりに高速回転させ、
アークを回転させながら溶接を行う高速回転アー
ク溶接法によれば、アークの物理的効果が周辺に
分散され、溶け込みの形成、ビード形成等に顕著
な効果が得られる。従来、この高速回転アーク溶
接方法を更に高能率で行う方法として、近接した
二本の溶接ワイヤを相互の平行関係を保持したま
ま移動して溶接を行う二電極溶接法が採られてい
る。この二電極溶接法によれば、溶接速度が向上
するとともに、比較的幅の広いビードを得られる
という利点がある。
アークを回転させながら溶接を行う高速回転アー
ク溶接法によれば、アークの物理的効果が周辺に
分散され、溶け込みの形成、ビード形成等に顕著
な効果が得られる。従来、この高速回転アーク溶
接方法を更に高能率で行う方法として、近接した
二本の溶接ワイヤを相互の平行関係を保持したま
ま移動して溶接を行う二電極溶接法が採られてい
る。この二電極溶接法によれば、溶接速度が向上
するとともに、比較的幅の広いビードを得られる
という利点がある。
［発明が解決しようとする問題点］
上記のような従来の二電極高速回転アーク溶接
法は、高速度で実施することが多い故、アークの
ねらい位置が適正でないと溶接欠陥が高範囲に生
じることになる。従つて、アークの自動ならい、
即ち開先ならい制御が不可欠である。
法は、高速度で実施することが多い故、アークの
ねらい位置が適正でないと溶接欠陥が高範囲に生
じることになる。従つて、アークの自動ならい、
即ち開先ならい制御が不可欠である。
また、一般に溶接部の開先幅は工作精度上必ず
しも一定ではなく、開先幅が所定幅より狭いとア
ークが母材上におよんでカツトを生じ、逆に開先
幅が広いと肉盛不足が生じるという問題点があ
る。
しも一定ではなく、開先幅が所定幅より狭いとア
ークが母材上におよんでカツトを生じ、逆に開先
幅が広いと肉盛不足が生じるという問題点があ
る。
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたものであり、開先ならい制御とともに、開
先幅に応じた適正な幅の溶接ビードを形成しうる
二電極連動高速回転アーク溶接法を得ることを目
標とする。
されたものであり、開先ならい制御とともに、開
先幅に応じた適正な幅の溶接ビードを形成しうる
二電極連動高速回転アーク溶接法を得ることを目
標とする。
［問題点を解決するための手段］
この発明に係る二電極連動高速回転アーク溶接
法は、溶接進行方向に向つて左側の第１の電極と
右側の第２の電極とを開先中心部をはさんで一定
の距離間隔で設け、これら第１と第２の電極の各
溶接ワイヤを各々の回転軸芯まわりに回転するこ
とにより、アークを高速回転させながら溶接を行
うに際し、 (イ) 第１と第２の電極の前記回転アークの回転角
位置に対するアーク電圧または溶接電流を検出
し、 (ロ) 溶接進行方向に向つて反時計方向に90度左側
の前記回転における第１の電極の溶接ワイヤの
位置L1及び溶接進行方向に向つて時計方向に
90度右側の前記回転における第２の電極の溶接
ワイヤの位置R2を中心として、各々5°以上90°
以下の一定の回転角度φ0の範囲について、前
記検出結果のアーク電圧または溶接電流を積分
し、位置L1側の回転角度φ0の範囲での積分値
SL及び位置R2側の回転角度φ0の範囲での積分
値SRを求め、 (ハ) 前記両積分値SLとSRとの差に対応した値△Ｓ
を求め、 (ニ) この△Ｓが零となるように第１と第２の電極
とを一体的に開先の幅方向に位置修正し、 (ホ) 前記積分値の和SL＋SRに対応する値Ｓを演算
し、 (ヘ) この値Ｓと予め設定された基準値S0との偏差
が無くなるように、前記第１と第２の電極とを
前記一定の距離間隔を保持しつつ、前記溶接進
行方向に向つて時計方向または反時計方向に連
動して一体的に回動させることにより上記問題
点を解決したものである。
法は、溶接進行方向に向つて左側の第１の電極と
右側の第２の電極とを開先中心部をはさんで一定
の距離間隔で設け、これら第１と第２の電極の各
溶接ワイヤを各々の回転軸芯まわりに回転するこ
とにより、アークを高速回転させながら溶接を行
うに際し、 (イ) 第１と第２の電極の前記回転アークの回転角
位置に対するアーク電圧または溶接電流を検出
し、 (ロ) 溶接進行方向に向つて反時計方向に90度左側
の前記回転における第１の電極の溶接ワイヤの
位置L1及び溶接進行方向に向つて時計方向に
90度右側の前記回転における第２の電極の溶接
ワイヤの位置R2を中心として、各々5°以上90°
以下の一定の回転角度φ0の範囲について、前
記検出結果のアーク電圧または溶接電流を積分
し、位置L1側の回転角度φ0の範囲での積分値
SL及び位置R2側の回転角度φ0の範囲での積分
値SRを求め、 (ハ) 前記両積分値SLとSRとの差に対応した値△Ｓ
を求め、 (ニ) この△Ｓが零となるように第１と第２の電極
とを一体的に開先の幅方向に位置修正し、 (ホ) 前記積分値の和SL＋SRに対応する値Ｓを演算
し、 (ヘ) この値Ｓと予め設定された基準値S0との偏差
が無くなるように、前記第１と第２の電極とを
前記一定の距離間隔を保持しつつ、前記溶接進
行方向に向つて時計方向または反時計方向に連
動して一体的に回動させることにより上記問題
点を解決したものである。
［作 用］
回転アーク溶接法においては、溶接ワイヤが回
転すると、回転による溶接ワイヤの位置に応じて
溶接ワイヤの先端と開先壁間の距離が異なるか
ら、アーク長が変化する。例えば、溶接ワイヤが
開先壁に接近するとアーク長が短くなる。アーク
長が変化する負荷特性が変化して溶接電流Ｉや電
極と母材間の電圧Ｅ（アーク電圧Ｅ）も溶接ワイ
ヤ〜開先壁間の距離に応じて規則的な変化を示
す。
転すると、回転による溶接ワイヤの位置に応じて
溶接ワイヤの先端と開先壁間の距離が異なるか
ら、アーク長が変化する。例えば、溶接ワイヤが
開先壁に接近するとアーク長が短くなる。アーク
長が変化する負荷特性が変化して溶接電流Ｉや電
極と母材間の電圧Ｅ（アーク電圧Ｅ）も溶接ワイ
ヤ〜開先壁間の距離に応じて規則的な変化を示
す。
ここで、開先中心部をはさんで二電極を設け、
溶接中のアーク電圧Ｅまたは溶接電流Ｉを検出す
る場合を考える。溶接進行方向に対して左側の電
極を第１の電極、同様に右側の電極を第２の電極
とする。
溶接中のアーク電圧Ｅまたは溶接電流Ｉを検出す
る場合を考える。溶接進行方向に対して左側の電
極を第１の電極、同様に右側の電極を第２の電極
とする。
仮に、各アークの狙い位置が適正であれば、溶
接中の第１の溶接ワイヤ〜左開先壁間の距離と、
第２の溶接ワイヤ〜右開先壁間の距離とは等しく
なるから各アークの検出波形は上記のアーク特性
により一致する。また、この場合その検出波形の
大きさは上記のアーク特性により開先幅の大きさ
に対応して異る。
接中の第１の溶接ワイヤ〜左開先壁間の距離と、
第２の溶接ワイヤ〜右開先壁間の距離とは等しく
なるから各アークの検出波形は上記のアーク特性
により一致する。また、この場合その検出波形の
大きさは上記のアーク特性により開先幅の大きさ
に対応して異る。
この発明においては、かかるアーク特性に着目
し、第１と第２の電極の回転アークの電圧または
溶接電流を、両回転アークの対象位置で各々所定
の回転角度φ0の範囲について積分し、両積分値
の差、即ち、角度φ0の範囲でアーク電圧または
溶接電流波形が作る面積の差に基いて開先幅方向
のならい制御を行うとともに、この両積分値の
和、即ち、両面積和に応じて第１と第２の電極と
を所定の極間距離を保持しつつ、溶接進行方向に
向つて時計方向または反時計方向に連動して一体
的に回動させ、開先幅方向に対して両電極の中心
軸間のなす角度（極間角度）を制御する。即ち、
この両積分値の和が大きく（開先幅が広く）なれ
ば、それに対応して極間角度を小さくし、両積分
値の和が小さく（開先幅が狭く）なれば、それに
対応して極間角度を大きくすることにより、溶接
進行中の開先幅の変化に応じて極間角度を可変制
御するものである。
し、第１と第２の電極の回転アークの電圧または
溶接電流を、両回転アークの対象位置で各々所定
の回転角度φ0の範囲について積分し、両積分値
の差、即ち、角度φ0の範囲でアーク電圧または
溶接電流波形が作る面積の差に基いて開先幅方向
のならい制御を行うとともに、この両積分値の
和、即ち、両面積和に応じて第１と第２の電極と
を所定の極間距離を保持しつつ、溶接進行方向に
向つて時計方向または反時計方向に連動して一体
的に回動させ、開先幅方向に対して両電極の中心
軸間のなす角度（極間角度）を制御する。即ち、
この両積分値の和が大きく（開先幅が広く）なれ
ば、それに対応して極間角度を小さくし、両積分
値の和が小さく（開先幅が狭く）なれば、それに
対応して極間角度を大きくすることにより、溶接
進行中の開先幅の変化に応じて極間角度を可変制
御するものである。
［実施例］
以下、本発明の実施例について、添付図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
第１図はこの発明を実施するための溶接装置の
一例を示す概略断面図である。
一例を示す概略断面図である。
第１図において、溶接方向は紙面裏面から表面
に向かい、溶接方向に向つてＬ側（左側）の電極
１と、Ｒ側（右側）の電極２とは開先３の中心線
４をはさんで所定の極間距離ｌ（各電極１，２の
中心軸５，６間の距離）を持つて配置されるが、
この極間距離ｌは電極１と電極２の各々の溶融池
が重ならないような間隔とする。回転モータ７の
シヤフト８にはギヤ９が取付けられ、このギヤ９
の回転は電極１，２のギヤ１０，１１に伝達され
る。電極１，２を支持する自動調心ベアリング１
２，１３は、ギヤ１０，１１の回転により電極
１，２が高速回転するようにギヤ１０，１１の中
心から所定の距離ｄだけ偏心して設けられてい
る。また、自動調心ベアリング１４，１５は回転
する電極１，２の支点を成す。これら電極１，２
の上半部及び回転機構は、ギヤボツクス１６に収
納されている。このギヤボツクス１６は送り機構
（図示せず）に取付けられ、回転軸４を中心とし
て回転可能に配置されている。第１図に於てはギ
ヤボツクス１６の回転軸４は開先中心線４と一致
している場合を示す。尚、ギヤ１０，１１はベア
リング１７に支持され、電極１，２への給電は給
電端子１８，１９及び給電ケーブル２０，２１に
より行う。
に向かい、溶接方向に向つてＬ側（左側）の電極
１と、Ｒ側（右側）の電極２とは開先３の中心線
４をはさんで所定の極間距離ｌ（各電極１，２の
中心軸５，６間の距離）を持つて配置されるが、
この極間距離ｌは電極１と電極２の各々の溶融池
が重ならないような間隔とする。回転モータ７の
シヤフト８にはギヤ９が取付けられ、このギヤ９
の回転は電極１，２のギヤ１０，１１に伝達され
る。電極１，２を支持する自動調心ベアリング１
２，１３は、ギヤ１０，１１の回転により電極
１，２が高速回転するようにギヤ１０，１１の中
心から所定の距離ｄだけ偏心して設けられてい
る。また、自動調心ベアリング１４，１５は回転
する電極１，２の支点を成す。これら電極１，２
の上半部及び回転機構は、ギヤボツクス１６に収
納されている。このギヤボツクス１６は送り機構
（図示せず）に取付けられ、回転軸４を中心とし
て回転可能に配置されている。第１図に於てはギ
ヤボツクス１６の回転軸４は開先中心線４と一致
している場合を示す。尚、ギヤ１０，１１はベア
リング１７に支持され、電極１，２への給電は給
電端子１８，１９及び給電ケーブル２０，２１に
より行う。
回転モータ７の駆動によりギヤ９及びギヤ１
０，１１を介して各々の電極１，２の下端部が自
動調心ベアリング１４，１５を支点として回転運
動し、これにより電極１，２の下端から送り出さ
れる溶接ワイヤ２２，２３の先端及び溶接アーク
２４，２５は回転円運動を行う。ここで溶接ワイ
ヤ２２，２３の回転軸芯は電極１，２の中心軸
５，６と一致しているものとする。尚、回転する
溶接ワイヤ２２，２３先端の回転直径Ｄは距離ｈ
の大きさを調整することにより所望の大きさに設
定できる。
０，１１を介して各々の電極１，２の下端部が自
動調心ベアリング１４，１５を支点として回転運
動し、これにより電極１，２の下端から送り出さ
れる溶接ワイヤ２２，２３の先端及び溶接アーク
２４，２５は回転円運動を行う。ここで溶接ワイ
ヤ２２，２３の回転軸芯は電極１，２の中心軸
５，６と一致しているものとする。尚、回転する
溶接ワイヤ２２，２３先端の回転直径Ｄは距離ｈ
の大きさを調整することにより所望の大きさに設
定できる。
第２図ａは第１図に示した装置の上面図を示
す。図の如く、ギアボツクス１６を矢印方向２６
または矢印方向２７へ回転することにより、電極
１，２は極間距離ｌを回転直径として、溶接進行
方向Ｚに向つて時計方向または反時計方向に連動
して一体的に回動する。尚、電極１，２の開先幅
方向（Ｘ軸方向）への移動はギヤボツクス１６を
変移させる送り機構（図示せず）により行う。ま
た、回転モータ７の駆動による電極１，２先端の
回転方向は、回転モータ７の回転方向２８に対し
て、電極２先端の回転方向２９は逆方向、電極１
先端の回転方向２８は同方向である。即ち、電極
１先端と電極２先端は互いに反対方向に回転す
る。この場合、電極１，２及び回転モータ７を第
２図ｂ如き配置にすると、両電極１，２は同方向
２９へ回転する。電極１，２及び回転モータ７の
配置の仕方により極間距離ｌを適宜に設定でき
る。
す。図の如く、ギアボツクス１６を矢印方向２６
または矢印方向２７へ回転することにより、電極
１，２は極間距離ｌを回転直径として、溶接進行
方向Ｚに向つて時計方向または反時計方向に連動
して一体的に回動する。尚、電極１，２の開先幅
方向（Ｘ軸方向）への移動はギヤボツクス１６を
変移させる送り機構（図示せず）により行う。ま
た、回転モータ７の駆動による電極１，２先端の
回転方向は、回転モータ７の回転方向２８に対し
て、電極２先端の回転方向２９は逆方向、電極１
先端の回転方向２８は同方向である。即ち、電極
１先端と電極２先端は互いに反対方向に回転す
る。この場合、電極１，２及び回転モータ７を第
２図ｂ如き配置にすると、両電極１，２は同方向
２９へ回転する。電極１，２及び回転モータ７の
配置の仕方により極間距離ｌを適宜に設定でき
る。
第３図は第１図のように構成した装置による溶
接部を垂直上部方向から見た図である。
接部を垂直上部方向から見た図である。
図に於て、記号Cf，Cr，Ｒ，Ｌは回転している
時の溶接ワイヤ２２，２３の位置を示し、Cfは溶
接方向Ｚに対して前方、Crは溶接方向Ｚに対して
後方の溶接ワイヤ２２，２３の位置、Ｒは溶接方
向Ｚに向つて時計方向に90度右側、Ｌは溶接方向
Ｚに向つて反時計方向に90度左側の溶接ワイヤ２
２，２３の位置を示し、各々の記号の右下の添字
１，２は溶接ワイヤ２２と溶接ワイヤ２３の位置
を区別するためのもので、例えば、L1は溶接ワ
イヤ２２の左開先縁３０に対する最接近点、R2
は溶接ワイヤ２３の右開先縁３１に対する最接近
点を示す。φは溶接方向Ｚに対する溶接ワイヤ２
２，２３の回転角、θは開先幅方向に対して各々
の溶接ワイヤ２２，２３の回転軸芯５，６間の成
す角度（極間角度）を示す。尚、アークの設定狙
い位置、即ち回転軸芯５，６の設定狙い位置は、
回転軸芯５〜左開先縁３０間の距離δLと回転軸芯
６〜右開先縁３１間の距離δRとが等しい位置とす
る。
時の溶接ワイヤ２２，２３の位置を示し、Cfは溶
接方向Ｚに対して前方、Crは溶接方向Ｚに対して
後方の溶接ワイヤ２２，２３の位置、Ｒは溶接方
向Ｚに向つて時計方向に90度右側、Ｌは溶接方向
Ｚに向つて反時計方向に90度左側の溶接ワイヤ２
２，２３の位置を示し、各々の記号の右下の添字
１，２は溶接ワイヤ２２と溶接ワイヤ２３の位置
を区別するためのもので、例えば、L1は溶接ワ
イヤ２２の左開先縁３０に対する最接近点、R2
は溶接ワイヤ２３の右開先縁３１に対する最接近
点を示す。φは溶接方向Ｚに対する溶接ワイヤ２
２，２３の回転角、θは開先幅方向に対して各々
の溶接ワイヤ２２，２３の回転軸芯５，６間の成
す角度（極間角度）を示す。尚、アークの設定狙
い位置、即ち回転軸芯５，６の設定狙い位置は、
回転軸芯５〜左開先縁３０間の距離δLと回転軸芯
６〜右開先縁３１間の距離δRとが等しい位置とす
る。
第３図に示すように、ワイヤ送給速度一定のも
とで各溶接ワイヤ２２，２３が回転軸芯５，６を
中心として回転すると、回転時の溶接ワイヤ２
２，２３の位置によりワイヤ先端〜開先縁間の距
離が異り、アーク長が変化する。アーク長が変化
すると負荷特性が変化して溶接電流Ｉや電極と母
材間のアーク電圧Ｅが変化する。
とで各溶接ワイヤ２２，２３が回転軸芯５，６を
中心として回転すると、回転時の溶接ワイヤ２
２，２３の位置によりワイヤ先端〜開先縁間の距
離が異り、アーク長が変化する。アーク長が変化
すると負荷特性が変化して溶接電流Ｉや電極と母
材間のアーク電圧Ｅが変化する。
第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄは溶接中の回転する溶接
ワイヤ、即ちアークの位置に対応して変化するア
ーク電圧Ｅおよび溶接電流Ｉの検出波形を示す。
ワイヤ、即ちアークの位置に対応して変化するア
ーク電圧Ｅおよび溶接電流Ｉの検出波形を示す。
第４図に於て、図ａ，ｂはアーク電圧Ｅの波
形、図ｃ，ｄは溶接電流Ｉの波形であり、それぞ
れ上下逆転した形状となる。
形、図ｃ，ｄは溶接電流Ｉの波形であり、それぞ
れ上下逆転した形状となる。
尚、図ｃ，ｄに示した溶接電流Ｉの波形は定電
圧特性の溶接電源のみで得ることができ、図ａ，
ｂに示したアーク電圧Ｅの波形は定電圧特性、定
電流特性のいずれの溶接電源においても得られ
る。
圧特性の溶接電源のみで得ることができ、図ａ，
ｂに示したアーク電圧Ｅの波形は定電圧特性、定
電流特性のいずれの溶接電源においても得られ
る。
第４図ａ，ｃに示した波形は狙い位置が適正な
場合（δL＝δR）であり、Ｌ側ワイヤ２２のL1を中
心としたアークの検出波形と、Ｒ側ワイヤ２３の
R2を中心としたアークの検出波形とは一致して
重なり合う。
場合（δL＝δR）であり、Ｌ側ワイヤ２２のL1を中
心としたアークの検出波形と、Ｒ側ワイヤ２３の
R2を中心としたアークの検出波形とは一致して
重なり合う。
図ｂ，ｄに示した波形は狙い位置が左開先縁３
０方向に偏つている場合（δL＞δR）であり、Ｌ側
ワイヤ２２のL1を中心としたアークの検出波形
（実線）は、Ｒ側ワイヤ２３のR2を中心としたア
ークの検出波形（点線）よりアーク電圧Ｅでは低
く、溶接電流Ｉでは高くなる。
０方向に偏つている場合（δL＞δR）であり、Ｌ側
ワイヤ２２のL1を中心としたアークの検出波形
（実線）は、Ｒ側ワイヤ２３のR2を中心としたア
ークの検出波形（点線）よりアーク電圧Ｅでは低
く、溶接電流Ｉでは高くなる。
このＬ側ワイヤ２２とＲ側ワイヤ２３の波形の
偏差を検出し、修正することにより開先幅方向
（Ｘ軸方向）の制御が行える。
偏差を検出し、修正することにより開先幅方向
（Ｘ軸方向）の制御が行える。
両者の波形の偏差の検出、修正は次の方法によ
る。
る。
Ｌ側ワイヤ２２の検出波形を、L1点を中心と
して回転角度φ0の範囲だけ取り出し、この回転
角度φ0間で作る波形の面積SLを求める。同様に、
Ｒ側ワイヤ２３の検出波形を、R2点を中心とし
て回転角度φ0の範囲だけ取り出し、この回転角
度φ0間で作る波形の面積SRを求める。この面積
SLと面積SRとの差に対応した値△Ｓを求め、この
△Ｓが零となるように電極１，２をＸ軸方向に位
置修正することにより、各々の回転軸芯５，６を
設定狙位置（δL＝δR）と一致させることができ
る。
して回転角度φ0の範囲だけ取り出し、この回転
角度φ0間で作る波形の面積SLを求める。同様に、
Ｒ側ワイヤ２３の検出波形を、R2点を中心とし
て回転角度φ0の範囲だけ取り出し、この回転角
度φ0間で作る波形の面積SRを求める。この面積
SLと面積SRとの差に対応した値△Ｓを求め、この
△Ｓが零となるように電極１，２をＸ軸方向に位
置修正することにより、各々の回転軸芯５，６を
設定狙位置（δL＝δR）と一致させることができ
る。
ここで回転角度φ0の範囲は、5°以上90°以下の
範囲とする。回転角度φ0が5°未満となると波形の
ノイズの影響を受け易くなるからである。
範囲とする。回転角度φ0が5°未満となると波形の
ノイズの影響を受け易くなるからである。
次に極間角度θの制御について説明する。
本発明は、開先ならい制御とともに極間角度θ
の制御を行うものである。第１図に示したような
装置により溶接を行うと、形成される溶接ビード
のビード幅は第３図に示すL1〜R2間のＸ軸方向
の水平距離Ａ（以下、有効アーク径Ａと称する）
により決まる。この有効アーク径Ａは、アークの
回転半径をｒとすると、 Ａ＝lcosθ＋2r であるから、極間距離ｌとアークの回転径が一定
であつても、極間角度θの大きさを変化させるこ
とにより様々な値を採りうる。
の制御を行うものである。第１図に示したような
装置により溶接を行うと、形成される溶接ビード
のビード幅は第３図に示すL1〜R2間のＸ軸方向
の水平距離Ａ（以下、有効アーク径Ａと称する）
により決まる。この有効アーク径Ａは、アークの
回転半径をｒとすると、 Ａ＝lcosθ＋2r であるから、極間距離ｌとアークの回転径が一定
であつても、極間角度θの大きさを変化させるこ
とにより様々な値を採りうる。
従つて、極間角度θを開先幅に応じた有効アー
ク径Ａを得るように可変制御すれば、開先幅に応
じた適正な幅で溶接ビードを形成できる。
ク径Ａを得るように可変制御すれば、開先幅に応
じた適正な幅で溶接ビードを形成できる。
第５図は上記の開先ならい制御を行つた際のア
ーク電圧Ｅの検出波形を示す。開先ならい制御に
より狙い位置が適正（δL＝δR）であれば、Ｌ側ワ
イヤ２２のL1を中心としたアークの検出波形と、
Ｒ側ワイヤ２３のR2を中心としたアークの検出
波形とは一致するが、その時の検出波形の大きさ
はδ（以下、δL＝δRの時は、δL，δRを共にδと記
す）の値により異る。このδの値は開先幅Ｇの大
きさにより決まる。
ーク電圧Ｅの検出波形を示す。開先ならい制御に
より狙い位置が適正（δL＝δR）であれば、Ｌ側ワ
イヤ２２のL1を中心としたアークの検出波形と、
Ｒ側ワイヤ２３のR2を中心としたアークの検出
波形とは一致するが、その時の検出波形の大きさ
はδ（以下、δL＝δRの時は、δL，δRを共にδと記
す）の値により異る。このδの値は開先幅Ｇの大
きさにより決まる。
第５図において、実線で示した波形は開先幅Ｇ
が基準開先幅G0に等しい（Ｇ＝G0）場合、点鎖
線で示した波形は開先幅Ｇが基準開先幅G0より
小なる（Ｇ＜G0）場合、破線で示した波形は波
形は開先幅Ｇが基準開先幅G0より大なる（Ｇ＞
G0）場合を示す。
が基準開先幅G0に等しい（Ｇ＝G0）場合、点鎖
線で示した波形は開先幅Ｇが基準開先幅G0より
小なる（Ｇ＜G0）場合、破線で示した波形は波
形は開先幅Ｇが基準開先幅G0より大なる（Ｇ＞
G0）場合を示す。
このように検出波形の大きさから溶接進行中の
開先幅Ｇの変化を検出できるから、この検出結果
に基き極間角度θを制御すれば、開先幅Ｇに応じ
た適正なビード幅が得られる。
開先幅Ｇの変化を検出できるから、この検出結果
に基き極間角度θを制御すれば、開先幅Ｇに応じ
た適正なビード幅が得られる。
例えば、Ｇ＝G0の場合は、基準開先幅G0に応
じた適正な極間角度θ（基準極間角度θ0）を保持
する。また、Ｇ＜G0の場合は、第６図の如く極
間距離ｌは一定として回転軸芯５，６を溶接方向
Ｚに対して時計方向（矢印２６方向）へ移動さ
せ、極間角度θを大きくし、有効アーク径Ａを短
くする。同様にＧ＞G0の時は反時計方向へ移動
させ、極間角度θを小さくし、有効アーク径Ａを
長くする。
じた適正な極間角度θ（基準極間角度θ0）を保持
する。また、Ｇ＜G0の場合は、第６図の如く極
間距離ｌは一定として回転軸芯５，６を溶接方向
Ｚに対して時計方向（矢印２６方向）へ移動さ
せ、極間角度θを大きくし、有効アーク径Ａを短
くする。同様にＧ＞G0の時は反時計方向へ移動
させ、極間角度θを小さくし、有効アーク径Ａを
長くする。
具体的には、上記開先ならい制御と同様の方法
により面積SLと面積SRの和Ｓを求め、この面積の
和Ｓと予め設定された基準値S0との偏差が無くな
るように電極１，２を極間距離ｌを回転直径とし
て、溶接進行方向Ｚに対して時計方向または反時
計方向に連動して一体的に回動させる。基準値S0
は、基準極間角度θ0に対応して予め設定するが、
電極１，２が基準極間角度θ0にある時の上記面積
和Ｓを記憶保持しておけば良い。また面積和Ｓの
値はアークの回転の１回もしくは整数ｎ回の値、
即ち、 Ｓ＝o 〓n=1 （SL＋SR） とする。この整数ｎの最大は、一般にアークの毎
秒の回転数以下が適当である。
により面積SLと面積SRの和Ｓを求め、この面積の
和Ｓと予め設定された基準値S0との偏差が無くな
るように電極１，２を極間距離ｌを回転直径とし
て、溶接進行方向Ｚに対して時計方向または反時
計方向に連動して一体的に回動させる。基準値S0
は、基準極間角度θ0に対応して予め設定するが、
電極１，２が基準極間角度θ0にある時の上記面積
和Ｓを記憶保持しておけば良い。また面積和Ｓの
値はアークの回転の１回もしくは整数ｎ回の値、
即ち、 Ｓ＝o 〓n=1 （SL＋SR） とする。この整数ｎの最大は、一般にアークの毎
秒の回転数以下が適当である。
上記のようにして開先ならい制御とともに、極
間角度θを制御することにより開先幅に応じた適
正なビード幅を形成できる。
間角度θを制御することにより開先幅に応じた適
正なビード幅を形成できる。
この発明に使用する制御系の一例を第７図に示
す。
す。
Ｌ側（左側）電圧検出器３２（Ｒ側（右側）電
圧検出器３３）によりＬ側（Ｒ側）のアークのア
ーク電圧Ｅを検出し、このアーク電圧Ｅとフイル
タ３６，３７にフイルタ設定してあるアーク電圧
Ｅの平均値（基準電圧E0）との差Ｅ−E0を差動
増幅器３８，３９で演算する。この場合、電圧検
出器３２，３３〜差動増幅器３８，３９、フイル
タ３６，３７間に図の如くアイソレーシヨンアン
プ３４，３５を介し、検出アーク電圧Ｅを1/10程
度に減ずれば、以後の回路要素の許容電圧範囲が
有効に利用できる。差動増幅器３８，３９で演算
した値Ｅ−E0がスイツチ４０，４１で溶接進行
方向Ｚに対して左側（右側）であるL1，R1を中
心として分割される。スイツチ４０，４１による
分割のタイミングは制御器４２からの指令信号で
行なう。制御器４２はＬ側回転位置検出器４３
（Ｒ側回転位置検出器４４）で検出したワイヤ２
２，２３の回転角φと、予め定めた5°から90°の
範囲の一定の回転角度φ0を設定した積分範囲設
定器４５の出力φ0、例えば45°とを比較演算し、
ワイヤ２２，２３の回転角φのうちL1，R1を中
心とした45°の区間の波形をＬ区間（Ｒ区間）と
し、この区間の波形がスイツチ４０，４１から出
力されて積分器４６，４７で積分される。
圧検出器３３）によりＬ側（Ｒ側）のアークのア
ーク電圧Ｅを検出し、このアーク電圧Ｅとフイル
タ３６，３７にフイルタ設定してあるアーク電圧
Ｅの平均値（基準電圧E0）との差Ｅ−E0を差動
増幅器３８，３９で演算する。この場合、電圧検
出器３２，３３〜差動増幅器３８，３９、フイル
タ３６，３７間に図の如くアイソレーシヨンアン
プ３４，３５を介し、検出アーク電圧Ｅを1/10程
度に減ずれば、以後の回路要素の許容電圧範囲が
有効に利用できる。差動増幅器３８，３９で演算
した値Ｅ−E0がスイツチ４０，４１で溶接進行
方向Ｚに対して左側（右側）であるL1，R1を中
心として分割される。スイツチ４０，４１による
分割のタイミングは制御器４２からの指令信号で
行なう。制御器４２はＬ側回転位置検出器４３
（Ｒ側回転位置検出器４４）で検出したワイヤ２
２，２３の回転角φと、予め定めた5°から90°の
範囲の一定の回転角度φ0を設定した積分範囲設
定器４５の出力φ0、例えば45°とを比較演算し、
ワイヤ２２，２３の回転角φのうちL1，R1を中
心とした45°の区間の波形をＬ区間（Ｒ区間）と
し、この区間の波形がスイツチ４０，４１から出
力されて積分器４６，４７で積分される。
積分回数設定器４８には、これらの積分の処理
回数ｎが設定されており、積分器４６，４７は制
御器４２を介して出力されるｎ回分のアークの回
転に対して波形積分を行ない、その出力SL及びSR
を記憶器４９，５０に出力する。記憶器４９，５
０は積分器４６，４７から入力した信号SLおよび
SRをｎ回毎に記憶保持を繰り返しながらSL，SRを
差動増幅器５１および加算器５２に出力する。差
動増幅器５１では、この信号の差SL−SRを求め、
この値をモータ制御器５３に入力してギヤボツク
ス１６の送り機構のＸ軸モータ５４を駆動し、上
記差SL−SRが零になるように電極１，２を開先幅
方向に移動させる。
回数ｎが設定されており、積分器４６，４７は制
御器４２を介して出力されるｎ回分のアークの回
転に対して波形積分を行ない、その出力SL及びSR
を記憶器４９，５０に出力する。記憶器４９，５
０は積分器４６，４７から入力した信号SLおよび
SRをｎ回毎に記憶保持を繰り返しながらSL，SRを
差動増幅器５１および加算器５２に出力する。差
動増幅器５１では、この信号の差SL−SRを求め、
この値をモータ制御器５３に入力してギヤボツク
ス１６の送り機構のＸ軸モータ５４を駆動し、上
記差SL−SRが零になるように電極１，２を開先幅
方向に移動させる。
一方、加算器５２では信号SLとSRが加算され、
この加算値SL＋SRは差動増幅器５５の一方の入力
端に入力される。また記憶器５６に記憶保持され
てあるSL＋SRの初期値、即ち基準極間角度θ0に相
当する値S0が差動増幅５５の他方の入力端に入力
し、差動増幅器５５で（SL＋SR）−S0が求められ
る。この値がモータ制御器５７に与えられ、θ軸
モータ５８を駆動してギヤボツクス１６を回転さ
せることにより電極１，２の極間角度θを制御す
る。
この加算値SL＋SRは差動増幅器５５の一方の入力
端に入力される。また記憶器５６に記憶保持され
てあるSL＋SRの初期値、即ち基準極間角度θ0に相
当する値S0が差動増幅５５の他方の入力端に入力
し、差動増幅器５５で（SL＋SR）−S0が求められ
る。この値がモータ制御器５７に与えられ、θ軸
モータ５８を駆動してギヤボツクス１６を回転さ
せることにより電極１，２の極間角度θを制御す
る。
尚、極間角度θの制御に用いた信号値SLとSRは
簡単のためにＸ軸方向の制御に用いた信号SLとSR
と同一にしているが、必ずしも同一の回転角度
φ0における積分値に限られるものでない。
簡単のためにＸ軸方向の制御に用いた信号SLとSR
と同一にしているが、必ずしも同一の回転角度
φ0における積分値に限られるものでない。
また、上記実施例においては、アーク電圧波形
を検出して制御を行なう場合について説明した
が、定電圧特性の溶接電源を使用した場合には第
３図ｃ，ｄに示す溶接電流波形を検出しても上記
実施例と同様に開先ならい制御及び極間角度制御
を行なうことができる。
を検出して制御を行なう場合について説明した
が、定電圧特性の溶接電源を使用した場合には第
３図ｃ，ｄに示す溶接電流波形を検出しても上記
実施例と同様に開先ならい制御及び極間角度制御
を行なうことができる。
また、上記実施例における装置構成では、電極
１，２の中心軸と溶接ワイヤ２２，２３の回転軸
芯が一致するものとしたが、この構成に限るもの
ではなく、回転軸芯５〜回転軸芯６間の距離を所
定の極間距離ｌに保持できる構成であれば、電極
１，２の中心軸が溶接ワイヤ２２，２３の回転軸
芯と異る構成であつても良い。
１，２の中心軸と溶接ワイヤ２２，２３の回転軸
芯が一致するものとしたが、この構成に限るもの
ではなく、回転軸芯５〜回転軸芯６間の距離を所
定の極間距離ｌに保持できる構成であれば、電極
１，２の中心軸が溶接ワイヤ２２，２３の回転軸
芯と異る構成であつても良い。
［発明の効果］
この発明は以上説明した通り、二電極連動方式
高速回転アーク溶接において、回転アークのアー
ク電圧または溶接電流を検出して、各アーク毎の
所定角範囲につき積分し、この両方の積分値に基
いて溶接トーチの開先ならい制御を行なうように
したから、二電極方式のアーク溶接法でも直接開
先を検出する検出器を不要とし、かつ高精度で開
先ならいを行なうことができる。
高速回転アーク溶接において、回転アークのアー
ク電圧または溶接電流を検出して、各アーク毎の
所定角範囲につき積分し、この両方の積分値に基
いて溶接トーチの開先ならい制御を行なうように
したから、二電極方式のアーク溶接法でも直接開
先を検出する検出器を不要とし、かつ高精度で開
先ならいを行なうことができる。
また、前記両方の積分値の和に基いて極間角度
の制御をも同時に行うようにしたから、溶接線全
領域に渡つて開先幅に応じた適正なビード幅が得
られるという効果がある。
の制御をも同時に行うようにしたから、溶接線全
領域に渡つて開先幅に応じた適正なビード幅が得
られるという効果がある。
第１図はこの発明に使用する溶接装置の概略断
面、第２図ａ，ｂは上記装置の上面図、第３図に
は上記装置よる溶接部の上面図、第４図ａ，ｂは
アーク電圧波形図、第４図ｃ，ｄは溶接電流波形
図、第５図は開先ならい制御時のアーク電圧波形
図、第６図は溶接部の上面図、第７図は制御回路
のブロツク図を示す。 図において、１，２は電極、３は開先、４は開
先３の中心線、５，６は回転軸芯（中心軸）、７
は回転モータ、８は回転モータ７のシヤフト、
９，１０，１１はギヤ、１２，１３，１４，１５
は自動調心ベアリング、１６はギヤボツクス、１
７はベアリング、１８，１９は給電端子、２０，
２１は給電ケーブル、２２，２３は溶接ワイヤ、
２４，２５はアーク、３２，３３はアーク電圧検
出器、３４，３５はアイソレーシヨンアンプ、３
６，３７はフイルター、３８，３９，５１，５５
は差動増幅器、４０，４１はスイツチ、４２は制
御器、４３，４４は回転位置検出器、４５は積分
範囲設定器、４６，４７は積分器、４９，５０，
５６は記憶器、４８は積分回数設定器、５２は加
算器、５３，５７はモータ制御器、５４はＸ軸モ
ータ、５８はθ軸モータ、Ａは有効アーク径、
Cf，Cr，Ｒ，Ｌは回転している時のワイヤ位置、
ｌは極間距離、SL，SRは波形の成す面積、Ｚは溶
接方向、δL，δRは回転軸芯〜開先縁間の距離、θ
は極間角度、φは回転角を示す。尚、各図中同一
符号は同一または相当部分を示す。
面、第２図ａ，ｂは上記装置の上面図、第３図に
は上記装置よる溶接部の上面図、第４図ａ，ｂは
アーク電圧波形図、第４図ｃ，ｄは溶接電流波形
図、第５図は開先ならい制御時のアーク電圧波形
図、第６図は溶接部の上面図、第７図は制御回路
のブロツク図を示す。 図において、１，２は電極、３は開先、４は開
先３の中心線、５，６は回転軸芯（中心軸）、７
は回転モータ、８は回転モータ７のシヤフト、
９，１０，１１はギヤ、１２，１３，１４，１５
は自動調心ベアリング、１６はギヤボツクス、１
７はベアリング、１８，１９は給電端子、２０，
２１は給電ケーブル、２２，２３は溶接ワイヤ、
２４，２５はアーク、３２，３３はアーク電圧検
出器、３４，３５はアイソレーシヨンアンプ、３
６，３７はフイルター、３８，３９，５１，５５
は差動増幅器、４０，４１はスイツチ、４２は制
御器、４３，４４は回転位置検出器、４５は積分
範囲設定器、４６，４７は積分器、４９，５０，
５６は記憶器、４８は積分回数設定器、５２は加
算器、５３，５７はモータ制御器、５４はＸ軸モ
ータ、５８はθ軸モータ、Ａは有効アーク径、
Cf，Cr，Ｒ，Ｌは回転している時のワイヤ位置、
ｌは極間距離、SL，SRは波形の成す面積、Ｚは溶
接方向、δL，δRは回転軸芯〜開先縁間の距離、θ
は極間角度、φは回転角を示す。尚、各図中同一
符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶接進行方向に向つて左側の第１の電極と右
側の第２の電極とを開先中心部をはさんで一定の
距離間隔で設け、これら第１と第２の電極の各溶
接ワイヤを各々の回転軸芯まわりに回転すること
により、アークを高速回転させながら溶接を行う
に際し、 (イ) 第１と第２の電極の前記回転アークの回転角
位置に対するアーク電圧または溶接電流を検出
し、 (ロ) 溶接進行方向に向つて反時計方向に90度左側
の前記回転における第１の電極の溶接ワイヤの
位置L1及び溶接進行方向に向つて時計方向に
90度右側の前記回転における第２の電極の溶接
ワイヤの位置R2を中心として、各々5°以上90°
以下の一定の回転角度φ0の範囲について、前
記検出結果のアーク電圧または溶接電流を積分
し、位置L1側の回転角度φ0の範囲での積分値
SL及び位置R2側の回転角度φ0の範囲での積分
値SRを求め、 (ハ) 前記両積分値SLとSRとの差に対応した値△Ｓ
を求め、 (ニ) この△Ｓが零となるように第１と第２の電極
とを一体的に開先の幅方向に位置修正し、 (ホ) 前記積分値の和SL＋SRに対応する値Ｓを演算
し、 (ヘ) この値Ｓと予め設定された基準値S0との偏差
が無くなるように、前記第１と第２の電極とを
前記一定の距離間隔を保持しつつ、前記溶接進
行方向に向つて時計方向または反時計方向に連
動して一体的に回動させることを特徴とする二
電極連動高速回転アーク溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24406887A JPS6487067A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | High speed rotating arc welding method interlocking two-electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24406887A JPS6487067A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | High speed rotating arc welding method interlocking two-electrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6487067A JPS6487067A (en) | 1989-03-31 |
| JPH0426943B2 true JPH0426943B2 (ja) | 1992-05-08 |
Family
ID=17113258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24406887A Granted JPS6487067A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | High speed rotating arc welding method interlocking two-electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6487067A (ja) |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP24406887A patent/JPS6487067A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6487067A (en) | 1989-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |