JPH06312264A - 溶接線倣い制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄板の重ね継手に適用しても溶接品質を落と
さずに素早くかつ確実に溶接線を検知することができる
溶接線倣い制御方法を提供する。 【構成】 アークの回転の一周期ごとに溶接電流または
アーク電圧から得られる信号によりノズル３と被溶接物
１，１’との相対位置を検出しながら溶接する回転アー
ク溶接において、溶接開始時およびノズル３が溶接線２
を逸脱した場合に溶接線２を横切る方向に所定の距離だ
けノズル３の溶接線探査移動を行って溶接線２を検知す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄板の重ね継手の自動
アーク溶接に有効な溶接線倣い制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動アーク溶接において回転アー
ク溶接法が、溶接における溶け込み形状の均一化、ビー
ド形状の平坦化等に効果を発揮する等の特徴を有するば
かりでなく、溶接電流またはアーク電圧の変化から得ら
れる信号により、ノズルの中心軸線を常に被溶接物の開
先部の中央に位置させて溶接を行うアークセンサー制御
に適しているところから、厚板の自動溶接に広く適用さ
れ始めている。

【０００３】回転アーク溶接におけるアークセンサー制
御の具体的な従来方法としては、特公昭６４−４８７５
号公報および特公平１−３９８７４号公報によって開示
され、現在広く実用されつつある。以下、主として特公
昭６４−４８７５号公報に開示された従来のアークセン
サー制御について図面を参照しながら説明する。

【０００４】図４（ａ）は従来のアークセンサー制御を
適用した回転アーク溶接の溶接状態を示す正面図であ
る。図において、１１，１１’は被溶接物、１２は開先
でその中心を鎖線１８で表している。１３は開先１２内
に垂直に挿入されたノズルであり、電極１５の先端を案
内するチップ１９はノズル１３の中心軸１４から偏心し
て取り付けられているので、ノズルを左回転させながら
溶接するとき、電極１５と被溶接物１１，１１’との間
に発生するアークは図４（ｂ）に示すように開先１２内
で水平方向に順次点ｐ，ｑ，ｒおよびｓを通る円運動を
行う。

【０００５】以上のような回転アーク溶接に適用される
アークセンサー制御の方法について、図５を参照しなが
ら説明する。ノズル１３の中心軸１４が開先１２の中心
１８に一致して移動する場合には溶接電流は図５（ａ）
に示すように変化する。次に、ノズル１３の中心軸１４
が開先１２の中央部１８から左右いずれかにはずれてい
る場合には溶接電流は図５（ｂ）に示すように変化す
る。図５（ｂ）の時間軸は、ノズル１３の中心軸１４が
開先１２の中央部１８から左にはずれている場合を示し
ており、右にはずれている場合には図５（ｂ）の時間軸
をｐをｒ，ｑをｓ，ｒをｐおよびｓをｑと読み替える。
この溶接電流を回転アークの左右半周期（図５（ａ），
図５（ｂ）のｐ−ｑ−ｒ間とｒ−ｓ−ｐ間）ごとに積分
して、左右の積分値を比較することにより、ノズル１３
の中心軸１４が開先１２のどの位置にあるか検知でき、
これにより常に中心１８に位置するように制御可能とな
る。

【０００６】また、特公平１−３９８７４号公報に開示
された技術は、被溶接物の開先幅がアーク回転径に比し
所定値の上限を超えて大きい場合に、アークに回転のほ
か開先幅方向に揺動をも与えて、左右揺動半周期ごとに
それぞれ左右回転半周期の溶接電流を積分して比較する
ことにより、アークセンサー制御を実行しながら広幅ビ
ードを得ることができるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の方法では、薄板の重ね継手に適用した場合に、以下
のような問題が生じる。すなわち、溶接開始時および溶
接中にノズルの中心軸が例えば図１における点Ａと点Ｇ
に位置した場合には、ノズルの溶接線からのはずれ方向
は正反対であるのに一周期の溶接電流変化は全く同一で
あるから、左右半周期ごとの積分値の比較では、ノズル
の中心軸が点Ａにあるのか点Ｅにあるのかを判定するこ
とができないという問題点があった。また、実際にしば
しば薄板のプレス成形部品等で経験される、ノズルの溶
接線からのはずれ幅に比しビード幅を大きくすることが
できない溶接では、溶接線検知のために回転アークに大
きな揺動を与えると溶接品質が悪くなるという問題点も
あった。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、薄板の重ね継手に適用しても溶接品質を落とさずに
素早くかつ確実に溶接線を検知することができる溶接線
倣い制御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の溶接線倣い制御方法は、アークの回転の一周
期ごとに溶接電流またはアーク電圧より得られる信号に
よりノズルと被溶接物との相対位置を検出しながら溶接
する回転アーク溶接において、溶接開始時およびノズル
が溶接線を逸脱した場合に、溶接線を横切る方向に所定
の距離だけノズルの溶接線探査移動を行って溶接線を検
知するものである。

【００１０】

【作用】この方法によって、ノズルが溶接線に沿って溶
接している間は、溶接電流またはアーク電圧から得られ
る信号によりノズルと被溶接物との相対位置を検出しな
がら溶接し、溶接開始時およびノズルが溶接線を逸脱し
た場合には、ノズルを溶接線を横切る方向に所定の距離
だけ溶接線探査移動を行って溶接線を検知して溶接する
から精度の悪い薄板の重ね継手においても確実な倣い溶
接をすることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１２】図１において、１，１’は薄板被溶接物で
重ね継手を形成している。２は溶接線でトーチ（図示せ
ず）の進行方向を矢印で示している。３はトーチの先端
に取り付けられているノズルで、その中心軸４から偏心
して取り付けられ電極５を案内するチップ（図示せず）
を有し、そのチップが中心軸４の回りに回転して電極５
と被溶接物１，１’の間に回転アークを発生させる。６
はノズル３の中心軸４が点Ｃを通るときの回転アークの
描く円軌道の被溶接物１，１’への投影線、７は溶接線
２の探査のためにノズル３の中心軸４が溶接線２を横切
る方向に移動する探査移動線である。

【００１３】以上のような回転アーク溶接における溶接
線倣い方法について、その動作を図２を用いて説明す
る。なお、この実施例では、トーチはノズル３が被溶接
物１に対して４５度の狙い角で溶接している。また、ア
ークの回転直径は、上限はビード幅が適正値を超えない
範囲で下限は溶接電流の変化をアークセンサーとして利
用し得る値であるが、ｔ１．６ｍｍの被溶接物に対しφ
１．５ｍｍとした。なお、アークの揺動は行わない。

【００１４】図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）および（ｇ）は、ノズル３の中心軸４が
それぞれ図１のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，ＦおよびＧの各点
にあるときの溶接電流の変化である。点Ｃは溶接線２上
にあり電流波形（ｃ）の左右半周期の積分値が等しく、
トーチが正常な位置にあることを示している。ノズル３
の中心軸４が点Ｃの近傍すなわち点Ａと点Ｅの間にある
ときは、従来のアークセンサー制御で溶接線２を正常に
倣って溶接を進行することができる。しかしながら、ノ
ズル３の中心軸４が点Ｆあるいは点Ｇまではずれたとき
には、従来のアークセンサー制御ではノズル３の中心軸
４を反対方向に移動することになる。

【００１５】そこで、図２（ａ）のような溶接電流を検
出したときには、ノズル３を溶接線探査のために探査移
動線７のように溶接線２を横切って右または左に所定の
距離Ｌ1 だけ移動する。この移動中に溶接線２を検知し
た場合には探査移動を直ちに中止し通常の溶接状態にも
どる。もし、所定の距離Ｌ1 を移動する間に溶接線２を
検知できない場合は溶接線２は逆方向にあると判断して
所定の距離Ｌ1 を移動後直ちに逆方向に移動する。この
ように所定の距離Ｌ1 の設定が適切であれば、３／４以
内の往復の移動を行うことによって溶接線２を検知する
ことが可能となり、探査移動を中止して通常の溶接状態
にもどることができる。

【００１６】図３は、この探査移動中のノズルの移動距
離と時間の関係を示す図で、最大ｔ1 時間で３／４往復
を完了している。探査のために移動する距離Ｌ1 は、精
度の悪い被溶接物に対してはより長い方が溶接線検知の
成功率は高くなるが、探査時間ｔ1 が長くなり溶接能率
が低下するうえ不要の箇所への溶接アークによる損傷を
増すことにもなる。そこで、探査のための移動距離Ｌ1
は、被溶接物の継手精度によって決める。

【００１７】また、図３に示したように探査のための移
動距離を、溶接線検知の成功率が８０％ないし９０％と
なるような第一の探査移動距離Ｌ1 と、成功率が１００
％に近くなるような第二の探査移動距離Ｌ2 を設定し
て、探査の最初の半往復は第一の探査移動距離Ｌ1 で引
き返し、次の３／４往復を第二の探査移動距離Ｌ2 だけ
移動することにより５／４往復で精度の悪い被溶接物に
対しても、より速く、溶接品質をあまり損なうことなく
確実に溶接線探査を行うことができた。この実施例で
は、Ｌ1 ＝３ｍｍ、Ｌ2 ＝６ｍｍとした。このときの探
査所要時間は最大ｔ2 時間であるが、ノズルが溶接線か
らはずれても、その探査の８０％ないし９０％において
所要時間はｔ1 時間以内である。

【００１８】また、溶接線探査移動中に溶接電流をアー
クセンサーとして利用し得る下限値まで減少することに
より、溶接品質の損傷を一層軽微にすることができる。

【００１９】さらにまた、溶接線探査移動中にノズルの
進行方向への移動速度を減少または停止することによ
り、溶接品質の損傷をさらに軽微にすることができる。

【００２０】なお、実施例においては、アークセンサー
として溶接電流を利用したが、アークセンサーとしては
アーク電圧を利用してもよい。また、トーチの姿勢やア
ークの回転直径も、実施例の値に限定するものではない
ことは言うまでもない。

【００２１】また、溶接線２は被溶接物１，１’が接す
る点Ｃを通るとしたが、被溶接物の板厚や溶接条件によ
り点Ｄまたは点Ｅなどをとおしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、アークの回転の
一周期ごとに溶接電流またはアーク電圧より得られる信
号によりノズルと被溶接物との相対位置を検出しながら
溶接する回転アーク溶接において、溶接開始時およびノ
ズルが溶接線を逸脱した場合に溶接線を横切る方向に所
定の距離だけノズルの溶接線探査移動を行って溶接線を
検知することにより、加工精度の悪い薄板の重ね継手に
おいても、素早くかつ確実に溶接線を検知することがで
きる溶接線倣い制御方法を提供することが可能となり、
高品質かつ高信頼性の溶接が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における溶接線倣い制御方法
を示す斜視図

【図２】（ａ）から（ｇ）は本発明の一実施例における
溶接線倣い制御方法のそれぞれ点Ａから点Ｅの各点にお
ける溶接電流の変化を示す図

【図３】本発明の一実施例における溶接線倣い制御方法
の探査移動の経過を示す図

【図４】（ａ）は従来の回転アーク溶接の溶接状態を示
す正面図 （ｂ）は従来の回転アーク溶接の円運動するアークの軌
跡を示す平面図

【図５】（ａ）は従来の回転アーク溶接でノズルの中心
軸線が開先の中央部に位置している場合の溶接電流の変
化を示す図 （ｂ）は従来の回転アーク溶接でノズルの中心軸線が開
先の中央部からはずれている場合の溶接電流の変化を示
す図

【符号の説明】

１，１’ 被溶接物 ２ 溶接線 ３ ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アークの回転の一周期ごとに溶接電流また
   はアーク電圧から得られる信号によりノズルと被溶接物
   との相対位置を検出しながら溶接する回転アーク溶接を
   用いた溶接線倣い制御方法であって、溶接開始時および
   ノズルが溶接線を逸脱した場合に溶接線を横切る方向に
   所定の距離の３／４往復以内だけノズルの溶接線探査移
   動を行って溶接線を検知することを特徴とする溶接線倣
   い制御方法。
2. 【請求項２】アークの回転の一周期ごとに溶接電流また
   はアーク電圧から得られる信号によりノズルと被溶接物
   との相対位置を検出しながら溶接する回転アーク溶接を
   用いた溶接線倣い制御方法であって、溶接開始時および
   ノズルが溶接線を逸脱した場合に溶接線を横切る方向に
   所定の距離の半往復ノズルの溶接線探査移動を行い、そ
   の間に溶接線が検知されないときは移動距離を長くして
   さらに３／４往復以内のノズルの溶接線探査移動を行っ
   て溶接線を検知することを特徴とする溶接線倣い制御方
   法。
3. 【請求項３】ノズルの溶接線探査移動中は、溶接電流を
   減少する請求項１または請求項２記載の溶接線倣い制御
   方法。
4. 【請求項４】ノズルの溶接線探査移動中は、ノズルの溶
   接進行方向への移動速度を減少または停止する請求項１
   または請求項２記載の溶接線倣い制御方法。