JPH0724937B2 - パルスｍａｇ溶接の開先倣い方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶接電流にパルス成分を含む電源を用いて被
溶接材の開先部をMAG溶接する溶接方法に係り、特に開
先部をウィービングしながら溶接するにおいて、そのパ
ルス電流の周波数変化に応じて開先部を倣いながら溶接
するためのパルスMAG溶接の開先倣い方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 最近、MIG,CO₂,MAG溶接などで溶接電流にパルス成分を
含む電源を用いて被溶接材の開先部を溶接することが行
われてきている。

この溶接パルス電源は、パルス成分をもたない電源に比
べてアーク長を比較的短くしてもスパッタの発生が起ら
ず、ウィービング溶接など溶接トーチを、そのウィービ
ング端で停止して開先部を溶し込み溶接するのに適して
いる。

このパルス電源を用いて開先部を自動溶接する場合、開
先部に対する溶接トーチの位置を検出する必要がある。

従来、開先部の形状を検出して自動溶接するには、開先
部にレーザー光を照射し、それをモニタで検出しながら
溶接トーチの位置を調整する開先倣い方法がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、開先形状を検出するためレーザー光を用
いると装置が高くなり、またモニタから画像処理にて位
置検出するにはその処理が複雑になる問題がある。

またアーク電流の変化を検出してトーチを開先部に倣せ
るアークセンサによる倣い方法があるが、高精度で開先
部を検出することは困難である。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、パルス
電流にて開先部をMAG溶接するにおいて、その開先部形
状に応じてトーチ位置を調整しながら自動溶接できるパ
ルスMAG溶接の開先倣い方法を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明は、上記の目的を達成するために、被溶接材の開
先部に対し、その溶接進行方向と直角方向にトーチをウ
ィービングすると共に、そのトーチの先端のワイヤにパ
ルス電流を供給して開先部を溶接し、かつワイヤと開先
部間のアーク電圧変化に応じてパルス電流の周波数を変
化させるパルスMAG溶接の開先倣い方法において、その
トーチのウィービング端でのパルス電流の周波数を測定
し、この測定値と予め設定した設定値とを比較してトー
チのウィービング中心位置及び高さを調整するようにし
たもので、例えば一方のウィービング端で検出したパル
ス電流の周波数値にてトーチのウィービング中心位置の
うち、水平方向に位置を補正し、他方のウィービング端
で検出したパルス電流の周波数値にてトーチの高さを補
正し、これを順次繰り返すことで開先部に対してトーチ
を適正な位置でウィービングしながら自動溶接ができる
ようにしたものである。

［実施例］ 以下本発明に係るパルスMAG溶接の開先倣い方法の好適
一実施例を添付図面に基づいて説明する。

先ず、第２図によりパルスMAG溶接装置を説明する。

第２図において、１は溶接トーチで、ワイヤ２を案内
し、そのワイヤ２に溶接電流を供給するチップ３と、そ
のチップ３を包囲し、ワイヤ２の廻りにArガスやCO₂ガ
スなどのシールドガスを噴射するためのノズル（図示せ
ず）からなっている。４は、トーチ１で溶接する開先部
５を有する被溶接材で、その被溶接材４が電源部６に接
続される。

電源部６にはチップ３を介してワイヤ２に溶接用のベー
ス電流を供給するベース電流供給回路７とそのベース電
流に重畳してパルス電流を供給するためのパルス電流供
給回路８とが接続される。

ワイヤ２は、送給ロール９より送給モータ10にて順次送
給され、その送給モータ10がワイヤ送給速度調整器11よ
り送給速度ガバナ12を介して制御され、ワイヤ29送給速
度が制御されるようになっている。

ワイヤ２と被溶接材４間のアーク電圧は、電圧検出器13
より検出され、この電圧値と電圧設定器14からの設定値
とが電圧比較器15に入力され、その電圧比較器15の出力
がパルス周波数設定器16に入力され、アーク電圧に応じ
てパルス電流供給回路８でのパルス電流の周波数を制御
するようになっている。またワイヤ送給速度調整器11の
出力は電圧設定器14に入力され、ワイヤ径や送給速度に
応じた電圧設定がなされる。

このパルスMAG溶接装置においては、ワイヤ送給速度調
整器11より速度ガバナ12を介して送給モータ10の回転速
度が制御され、ワイヤ２がチップ３に送給される。

他方電源部６からベース電流供給回路７に一定のベース
電流が供給され、チップ３に送給される。またパルス周
波数設定器16で設定された周波数信号16aがパルス電流
供給回路８に入力され、その周波数信号16aに応じたパ
ルス電流がベース電流に重畳してチップ３に供給され
る。

ワイヤ２に供給されるパルス電流は、チップ３と被溶接
材４の開先部５間のアーク電圧により変化し、そのアー
ク電圧が電圧検出器13により検出され、電圧設定器14か
らの設定電圧値と検出電圧値とを電圧比較器15が比較
し、それに応じてパルス周波数設定器16での設定周波数
が変化するようになっている。

すなわち、第３図に示すように開先部５に対してトーチ
１を図示のように左右方向にウィービング（溶接進行方
向に対して直角方向）すると、そのワイヤ２と開先部５
までの距離によりアーク電圧が変化し、開先部５の左右
端5a,5bではアーク電圧の降下により周波数が大きくな
るよう、また中央部では周波数が小さくなるよう制御さ
れる。

今、パルス電流の電源特性を、第４図に示すようにベー
ス電流をI_B,パルス電流をI_P,パルス時間をT_P,平均電流
をI_AVとすると▲Ｉⁿ _P▼・T_P＝一定となるよう制御さ
れ、通常のMAG溶接においてはｎ＝2.8すなわち▲Ｉ^2.8 _P
▼×T_Pが一定となるよう、また平均電流はI_AV＝fT_P（I_P
−I_B）＋I_Bとなるようパルス周波数ｆが制御される。

この平均電流I_AVとパルス周波数は第５図に示すように
一定の比例関係となる。

以上において、パルスMAG溶接装置においては開先部５
をウィービング中開先部５の形状に応じてそのパルス電
流の周波数値が変化する。本発明においてはこのパルス
電流の周波数変化を検出し、その開先部に合わせてトー
チを倣わせようとするものである。

第１図は本発明を実施する装置のブロック図を示し、図
において、１はトーチで、そのトーチ１をウィービング
するためのウィービングモータ17が設けられ、またウィ
ービング位置を調節する左右位置調整モータ18及び上下
位置を調節する上下位置調整モータ19が設けられる。

さてトーチ１のチップ３に供給されるパルス電流は、電
流波形検出回路20で検出され、その検出パルスがカウン
タからなるパルス周波数検出回路21に入力される。一方
パルス周波数検出回路21にはパルス電流の周波数より充
分周波数の大きなクロックパルス（100KHz）を発生する
クロック信号発生器22が接続され、そのクロック信号発
生器22からのクロックパルスでパルス周波数検出回路21
は、例えば、第６図に示すように、パルス電流の立ち上
がり点から次のパルスの立ち上がり点までの時間Ｔをカ
ウントし、それを周波数データとして上下位置判断回路
23と左右位置判断回路24に入力する。

この上下位置判断回路23と左右位置判断回路24にはウィ
ービングモータ17からの位置信号17a,17bが入力され、
例えば第３図に示すようにトーチ１が左側のウィービン
グ端に来て停止した時に上下位置判断回路23に左位置信
号17aを入力し、また右側のウィービング端に来て停止
した時に左右位置判断回路24に右位置信号17bを入力す
るようになっている。

また上下位置判断回路23には上下位置設定器25が接続さ
れ、開先部５に応じてトーチ１の適正な上下位置信号25
aが上下位置判断回路23に入力さる。同様に左右位置判
断回路24には左右位置設定器26が接続され、トーチ１の
適正な左右位置信号26aが左右位置判断回路24に入力さ
れる。上下位置判断回路23は、ウィービングモータ17か
らの左位置信号17aが入力されたとき、パルス周波数検
出回路21からの周波数データと上下位置設定器25からの
信号25aとを比較し、それに応じて上下位置調整モータ1
9を制御し、また同様左右位置判断回路24は左右位置調
整モータ18を制御するようになっている。

以上において、先ず自動溶接すべき被溶接材４の開先部
５の形状に応じてトーチ１の上下・左右位置の最適値が
夫々設定器25,26に入力される。トーチ１がウィービン
グモータ17によりウィービングされ、同時に溶接電流が
ワイヤ２に供給されると、電流波形検出回路20は、その
ウィービング中のトーチ１の位置におけるパルス電流を
パルス周波数検出回路21に送り、同時にそのパルス周波
数がクロック信号発生器22のクロックパルスでカウント
され、その周波数データが上下位置判断回路23及び左右
位置判断回路24に入力され、ウィービングモータ17によ
り、そのウィービング端の信号17a,17bが入力されたと
き、その各ウィービング端におけるパルス電流の周波数
データと上下・左右の最適設定値とを夫々上下位置判断
回路23と左右位置判断回路24とが比較し、トーチ１が最
適位置となるよう夫々位置調整モータ18,19を制御す
る。

この場合、ウィービングの左端では上下位置を、右端で
は左右位置を調整するが、各ウィービング端でのパルス
周波数は、上下位置ずれ・左右位置ずれとが合わされた
周波数変化となるが、これを始めに上下位置ずれの調整
として、次に左右位置ずれの調整とし、これを順次数回
繰り返すことで上下・左右が適正なトーチ位置に調整す
ることができる。

次に第７図により本発明のフローシートを説明する。

自動溶接作業を開始するにおいて、先ず開先部の形状に
応じて開先部に対するトーチ上下・左右位置の最適値を
キー入力したのち、トーチをウィービングする。そのウ
ィービング中、例えばそのウィービング端が周波数測定
開始位置として検出され、その位置で電流カウンタ値、
すなわち、第６図に示したようにパルス電流のパルス間
隔Ｔがカウントされ、それが周波数データとされる。こ
のデータをもとに、先ず、例えば上下位置の判断がなさ
れ、トーチの上下位置が最適値ならばそのまま、トーチ
が設定より高い場合にはトーチを下げて近づけるよう
に、またトーチが低い場合には、トーチを上げて遠ざけ
るように調整モータで調節しながらトーチをウィービン
グする。次に反対側のウィービング端の左右位置を検出
し、その周波数データを読み取り、トーチの左右位置の
調整を行う。このように溶接中はたえず一方のウィービ
ング端でトーチの上下位置調整を行い、他方のウィービ
ング端で左右位置の調整を繰り返し行うことにより開先
部の溶接進行方向に沿ってトーチを正確に倣わせながら
自動溶接を行うことができる。

尚上述の実施例においては、パルス電流の周波数を測定
する場合、トーチが停止するウィービング端で測定し、
かつ周波数をパルス間隔で測定するようにしたが、ウィ
ービング端から一定時間、例えばウィービング端でトー
チが停止中の0.1秒間のパルス数を直接カウントするよ
うにしてもよい。また上述の実施例においては、トーチ
１をウィービングする方法として左右に移動する例で説
明したが、トーチ１の先端を回動自在にしてウィービン
グするようにしてもよい。この場合、回転中心の左右位
置と上下高さを調整すればよいことは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述してきたことから明らかなように本発明によれ
ば次のごとき優れた効果を発揮する。

（１） 溶接電源にパルス電源を用い、トーチのウィー
ビング端でのパルス電流の周波数を測定し、その測定値
と予め設定した設定値とを比較してトーチの上下・左右
位置を調整することで開先部に正確にトーチを倣わせな
がら自動溶接することができる。

（２） 上下位置と左右位置の調整を交互に行うことで
トーチの位置調整を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置のブロック図、第
２図は本発明におけるパルスMAG溶接装置を示す図、第
３図は本発明において開先部とパルス電流の関係を示す
図、第４図は本発明におけるパルス電流の波形を示す
図、第５図はパルス電流の平均電流とパルス周波数の関
係を示す図、第６図は本発明においてパルス電流の周波
数を測定するための説明図、第７図は本発明におけるフ
ローシートを示す図である。 図中、１はトーチ、２はワイヤ、４は被溶接材、５は開
先部、21はパルス周波数検出回路、23は上下位置判断回
路、24は左右位置判断回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被溶接材の開先部に対し、その溶接進行方
   向と直角方向にトーチをウィービングすると共に、その
   トーチの先端のワイヤにパルス電流を供給して開先部を
   溶接し、かつワイヤと開先部間のアーク電圧変化に応じ
   てパルス電流の周波数を変化させるパルスMAG溶接の開
   先倣い方法において、そのトーチのウィービング端での
   パルス電流の周波数を測定し、この測定値と予め設定し
   た設定値とを比較してトーチのウィービング中心位置及
   び高さを調整することを特徴とするパルスMAG溶接の開
   先倣い方法。