JPH07115185B2 - アーク溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアークセンサを用いたアーク溶接方法に関す
る。

従来の技術 アーク溶接工程の自動化を行なうには、アーク溶接ワー
クの仮り付け誤差、前記ワークを作業台に固定するとき
の誤差、溶接中の熱歪による誤差などを自動的に補正し
なければならない。この目的に対しては、あらかじめ自
動溶接機に教えられている溶接線に対して、現在の継ぎ
手の位置のずれを検出する位置センサが必要である、 従来、位置センサとして種々のものが考案されている
が、その一つとして、溶接現象そのものをセンサとして
利用するアークセンサがある。

アーク溶接電源としては、定電圧特性の電源が最も一般
的である。この種の電源は、アーク長が変化するとアー
ク電流，電圧が変化するというアーク特性を有する。一
方、溶接すべき継ぎ手は何らかの形状変化を有している
ので、この形状変化によりアーク長が変化し、よつて電
流，電圧が変化する。したがつて、これら溶接電流，溶
接電圧を観測することで、ワーク形状の変化が判る。

発明が解決しようとする課題 以上がアークセンサの原理であるが、現実は種々の雑音
成分があつて、上記電流，電圧の変化が明確に得られな
い場合がある。このことは、特にワークの形状変化の小
さな場合に生じやすく、たとえば薄板の重ねワークなど
がそれに該当する。また溶接ワーク現象自体が安定して
いないこと、たとえば短絡移行の多い電流領域で溶接し
なければいけない場合などがあるという問題を有してい
る。

そこで本発明はこのような問題を解決し、雑音成分を確
実に除去でき、しかも安定状態でセンシングを行なえる
ようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するため本発明は、溶接中に溶接線を横
切る方向に溶接トーチを揺動させて、溶接電流と溶接電
圧との少なくともいずれか一方の変化を検出すること
で、ワークの継ぎ手とアークの発生位置との関係を求め
るに際し、所定のアーク溶接施工条件のもとで溶接する
溶接工程と、ワーク形状と溶接電源から要求される所定
の検出条件のもとで溶接線を検出するための動作するセ
ンシング工程とに区分けし、前記溶接線を検出するため
の望ましいトーチの運動形態，溶接電流，溶接電圧，溶
接速度および前記２つの工程のそれぞれの接続時間を判
断して決定し、これら２つの工程を適切な持続時間ごと
に交互に繰り返して追従溶接を行なうものである。

また本発明によれば、溶接工程では、溶接トーチは溶接
線を横切る方向の揺動を行なうことなく溶接線に沿つて
動き、検出工程では、溶接トーチは前記揺動を行なうも
のである。

また本発明は、溶接工程から検出工程、あるいは逆に検
出工程から溶接工程に変化するときに、両工程において
互いに異なる溶接電流および溶接電圧を滑らかに変化さ
せるための移行工程を有するものである。

作用 このようにすれば、溶接作業を要所要所で寸断し、その
間に溶接電流，溶接電圧による溶接線の検出すなわちセ
ンシングが行なわれる。すなわち、アークセンサによる
センシングはアークセンサが最もその性能を発揮するよ
うな条件下で、またアーク溶接は要求されている施工条
件を最も満足させる条件下で各々行なわれる。したがつ
て、いかなる溶接条件下でも安定したセンシングが行な
われる。

また、工程を変化するとに、両工程において互いに異な
る溶接電流および溶接電圧を滑らかに変化させるための
移行工程を有するようにすることにより、２つのビード
の接続部がより滑らかになる。

実施例 第１図に、溶接電流を変数としたときの、この溶接電流
の変動成分の変化の状態を模式的に示す。図から、低電
流領域ａまたは大電流領域としてのスプレー領域ｃで
は、アーク現象が比較的安定しているのが判る。逆に中
電流領域としての短絡移行領域ｂでは、アークの安定は
あまり良くない。本発明では溶接電流を小さく絞り、上
記の低電流領域ａをセンシングに用いる。もちろん、前
記のように自動的に求められる条件、またはその条件の
一部を、操作者がそのつど教示しても良い。このように
すれば、操作は少し煩雑になるが、代わりに自由に条件
を設定できる。

第２図に、Ｔ字継ぎ手に応用した本発明の具体例を示
す。他の継ぎ手についてもほとんど同じことが言える。

第２図において、１は溶接ワークであり、溶接すべき線
２を有している。３は線２に沿つたアーク点軌跡で、こ
の継ぎ手に要求される溶接条件で移動させたものであ
る。溶接された結果、ビード６が形成される。

４はセンシング動作のためのアーク点軌跡である。形成
されたビード６から溶接進行方向に少し先行した位置
で、従来のウイービングによるアークセンシング動作の
基本の１単位動作が行われる。すなわち、溶接線２を横
切る方向にアーク点が動かされる。このとき、溶接電
流，溶接電圧を十分低くすることで、最終的に要求され
ている溶接条件で得られるビート６への影響は小さく、
ほとんど無視できるものとなる。また、低電流域である
から、安定したセンシングが行なえる。

センシングの１単位動作の後は、再びアーク点軌跡３の
場合と同一の条件で溶接を行なう。このときのアーク点
軌跡を５に示す。このとき、軌跡５の開始位置を軌跡３
の終了位置の十分近くに設定することで、２つのビード
をつなげることができる。２つのビードの接続部をより
滑らかにするためには、軌跡３と４の境目、およに軌跡
４と５の境目、つまり溶接部分とセンシング部分との境
目において、溶接条件を滑らかに変化させる移行工程を
備えたほうが良い場合もある。

以下、これら溶接工程とセンシング工程とを交互に実行
すれば良い。通常ワークの厚みが薄くなれば、ワークの
熱歪みも少ない。またワークのセツテイング誤差も、現
実にはあまり大きいものではない。したがつて、教示軌
跡とのずれを追従する能力は比較的押さえて、その変わ
りに高速に溶接することが要求される場合が多い。すべ
ての区間をウイービング溶接するときにアークセンシン
グする場合は、ウイービングで全体の溶接速度が押さえ
られてしまうが、本発明では溶接部分とセンシング部分
の長さの比率は自由に設定できるので、あらかじめ教示
のときに指定してやれば、一般のウイービング溶接より
速い直線溶接を活用できる。

このように本発明では、あらかじめ教示のときに溶接部
分とセンシング部分との比率を定めることで、追従能力
を重視するか、溶接速度を重視するかを、溶接条件と独
立して決定することがでる。

またアークセンサは溶接現象そのものを利用するので、
従来のウイービング溶接でアークセンシングを一緒に行
なう方法では、要求される溶接条件のもとでのセンサの
能力，安定性を微妙に調整し、確認する必要があつた
が、本発明では溶接工程とセンシング工程とが完全に別
れているので、センシングが溶接条件に影響されること
はない。

溶接およびセンシングのための制御装置は、CPUを搭載
したものであり、その構成は公知のものであるので図示
しない。メモリとして電池でバツクアツプされるRAMを
持ち、このメモリに最適なセンシング条件、すなわちア
ーク点の運動パターン，溶接電流，溶接電圧，溶接速度
を記憶する。さらに、これらのセンシング条件と要求さ
れている溶接条件と追従能力とをパラメータとして、溶
接部分とセンシング部分との比率を出力とするテーブル
を記憶させておく。このテーブルを用いることで、操作
者は、センシング条件と溶接条件との組み合わせを考慮
しなくて良い。すなわち、通常の溶接条件の教示と同様
の操作を行なうだけで良い。

発明の効果 以上述べたように本発明によると、溶接作業を要所要所
で寸断し、その間に溶接線の検出を行なうものであるた
め、次のような効果が得られる。

アークセンサの追従能力と溶接速度の関係につい
て、従来より条件範囲が広がり、より高速な倣い溶接が
可能になる。

センシングの条件が溶接条件と切り離されるため、
安定なセンシングが可能となる。

溶接はウイービングしなくて良い。

工程を変化させるときに、両工程において互いに異
なる溶接電流および溶接電圧を滑らかに変化させること
により、２つのビードの接続部をより滑らかなものとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例にもとづくアーク溶接方法を説
明するもので、第１図は溶接電流に対するその変動割合
を模式的に示す図、第２図は本発明の方法により溶接さ
れるＴ字継ぎ手ワークのビードの部分を示す斜視図であ
る。 ａ……低電流領域、２……溶接線、3,5……溶接部分、
４……センシング部分。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接中に溶接線を横切る方向に溶接トーチ
   を揺動させて、溶接電流と溶接電圧との少なくともいず
   れか一方の変化を検出することで、ワークの継ぎ手とア
   ークの発生位置との関係を求めるに際し、所定のアーク
   溶接施工条件のもとで溶接する溶接工程と、ワーク形状
   と溶接電源から要求される所定の検出条件のもとで溶接
   線を検出するために動作するセンシング工程とに区分け
   し、前記溶接線を検出するための望ましいトーチの運動
   形態，溶接電流，溶接電圧，溶接速度および前記２つの
   工程のそれぞれの持続時間を判断して決定し、これら２
   つの工程を適切な持続時間ごとに交互に繰り返して追従
   溶接を行なうアーク溶接方法。
2. 【請求項２】溶接工程では、溶接トーチは溶接線を横切
   る方向の揺動を行なうことなく溶接線に沿つて動き、検
   出工程では、溶接トーチは前記揺動を行なう請求項１記
   載のアーク溶接方法。
3. 【請求項３】溶接工程から検出工程、あるいは逆に検出
   工程から溶接工程に変化するときに、両工程において互
   いに異なる溶接電流および溶接電圧を滑らかに変化させ
   るための移行工程を有した請求項１または請求項２記載
   のアーク溶接方法。