JPH07328769A - Arc welding apparatus and arc welding method - Google Patents
Arc welding apparatus and arc welding methodInfo
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- JPH07328769A JPH07328769A JP12606394A JP12606394A JPH07328769A JP H07328769 A JPH07328769 A JP H07328769A JP 12606394 A JP12606394 A JP 12606394A JP 12606394 A JP12606394 A JP 12606394A JP H07328769 A JPH07328769 A JP H07328769A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】カメラを用いることなくルートギャップを検知
できるようにし、安価で、簡単な構造であってしかも汎
用性に優れた制御システムを構築する。
【構成】溶接ワイヤ９が両側の開先面としする接触点の
座標を検出するタッチセンサＴＳを設ける。２つ接触点
から開先幅を算出する開先幅算出手段３１を設ける。開
先幅からルートギャップを算出するルートギャップ算出
手段３３を設ける。ルートギャップから溶接電流を算出
する溶接電流算出手段３５と、ルートギャップから溶接
速度を算出する溶接速度算出手段３７を設ける。溶接電
流および溶接速度を制御する溶接条件制御手段３９を設
ける。ウィービング制御手段４１を設ける。
(57) [Summary] [Purpose] To construct a control system that enables detection of route gaps without using a camera, is inexpensive, has a simple structure, and is highly versatile. A touch sensor TS is provided for detecting the coordinates of a contact point where the welding wire 9 is a groove surface on both sides. A groove width calculating means 31 for calculating the groove width from two contact points is provided. A root gap calculating means 33 for calculating the root gap from the groove width is provided. A welding current calculating means 35 for calculating a welding current from the root gap and a welding speed calculating means 37 for calculating a welding speed from the root gap are provided. A welding condition control means 39 for controlling the welding current and the welding speed is provided. A weaving control means 41 is provided.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ワークの開先を溶接す
るためのアーク溶接装置およびアーク溶接方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc welding apparatus and an arc welding method for welding a groove of a work.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、アーク溶接装置、特にアーク溶
接ロボットにおいては、ワークの加工誤差によって開先
のルートギャップがティーチングされた内容と実際のワ
ークとで異なる場合が多い。ルートギャップの変化に対
しては溶接電流および溶接速度を調整する必要がある
が、そのうち、溶接電流値が実際のルートギャップに対
応する最適値よりも小さすぎると溶込み不良が生じ、逆
に大きすぎると溶融金属の溶け落ちが生じるという不都
合が生じる。そこで、裏当て金を使用して溶落ちを阻止
しておく一方溶接電流値を溶込み不良が生じない比較的
高い値に固定にし、溶接速度だけを制御するようにする
ことが、現在行われている。しかし、裏当て金を使用で
きないときには、溶接速度だけでなく溶接電流も制御す
る必要がある。2. Description of the Related Art Generally, in an arc welding apparatus, in particular an arc welding robot, the teaching contents of the root gap of the groove and the actual work are often different due to the machining error of the work. It is necessary to adjust the welding current and welding speed for changes in the root gap, but if the welding current value is too small than the optimum value corresponding to the actual root gap, penetration failure will occur and conversely it will be large. If it is too much, there is an inconvenience that melted metal is burned out. Therefore, it is currently practiced to use a backing metal to prevent burn-through while fixing the welding current value to a relatively high value that does not cause defective penetration and controlling only the welding speed. ing. However, when the backing metal cannot be used, it is necessary to control not only the welding speed but also the welding current.
【０００３】そこで、ルートギャップの大小に対応して
溶接電流および溶接速度を制御する制御システムが提案
されている。例えば、特開昭６４−２２４６８号公報に
開示されている制御システムでは、トーチの前方に視覚
センサとしてのカメラを備え、該カメラでトーチ前方の
開先を検出し、検出データの画像処理によりルートギャ
ップを算出し、算出されたルートギャップ値に基づいて
溶接電流および溶接速度を制御している。Therefore, a control system has been proposed which controls the welding current and the welding speed according to the size of the root gap. For example, in the control system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 64-22468, a camera as a visual sensor is provided in front of the torch, a groove in front of the torch is detected by the camera, and image processing of the detected data is used to route. The gap is calculated, and the welding current and the welding speed are controlled based on the calculated root gap value.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記カメラを
用いた制御システムでは、カメラが高価であると共に画
像処理が必要であるためシステム全体が高価且つ複雑に
なるという問題がある。また、トーチの前方に設置され
たカメラが邪魔になってトーチの小回りがきかないため
に溶接場所が限られてしまい、汎用性に欠けるという問
題がある。However, in the control system using the above-mentioned camera, there is a problem that the whole system becomes expensive and complicated because the camera is expensive and image processing is required. In addition, since the camera installed in front of the torch interferes with the turning of the torch, the welding location is limited, and the versatility is lacking.
【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、例えば溶接ワイヤのような導電部
材を利用して開先の左右２つの接触点の位置を検出し、
該２点の位置からルートギャップを算出することによ
り、カメラを用いることなくルートギャップを検知でき
るようにし、安価で、簡単な構造であってしかも汎用性
に優れた制御システムを構築できるようにするものであ
る。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to detect the positions of two contact points on the left and right of the groove by using a conductive member such as a welding wire,
By calculating the root gap from the positions of the two points, the root gap can be detected without using a camera, and an inexpensive, simple structure and a versatile control system can be constructed. It is a thing.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明が講じた解決手段は、アーク溶
接装置として、ワークの開先の溶接に使用され且つ導電
性を有し開先幅方向に移動可能な導電部材と、該導電部
材に電圧を印加した状態で該導電部材が開先幅方向に移
動したときに両側の開先面との接触点で発生する短絡電
流を検出し、該短絡電流に基づいて２つの接触点の位置
を算出して位置信号を出力する位置検出手段と、該位置
検出手段の位置信号に基づいて上記２つの接触点間の距
離である開先幅を算出して開先幅信号を出力する開先幅
算出手段と、予め開先幅からルートギャップを算出する
関係式が入力されており該関係式および上記開先幅算出
手段の開先幅信号に基づいてルートギャップを算出する
ルートギャップ算出手段とを備えた構成とする。In order to achieve the above-mentioned object, a solution means provided by the invention according to claim 1 is used as an arc welding device for welding a groove of a work and has conductivity. A conductive member movable in the groove width direction and a short-circuit current generated at a contact point between the groove surfaces on both sides when the conductive member moves in the groove width direction with a voltage applied to the conductive member. Position detecting means for detecting and calculating the positions of the two contact points based on the short-circuit current and outputting a position signal; and an open distance which is the distance between the two contact points based on the position signal of the position detecting means. A groove width calculating means for calculating a groove width and outputting a groove width signal, and a relational expression for calculating a root gap from the groove width are inputted in advance, and the relational expression and the groove of the groove width calculating means are inputted. Root gap calculator that calculates the root gap based on the width signal A structure in which a unit.
【０００７】請求項２に係る発明が講じた解決手段は、
請求項１記載のアーク溶接装置において、上記ルートギ
ャップ算出手段の関係式を、上記開先幅信号の開先幅ｈ
と所定の基準ルートギャップにおける基準開先幅ｈ0 と
の差が求めるルートギャップｇと上記基準ルートギャッ
プｇ0 との差に等しいとして求められた下記の算出式、 ｇ＝ｇ0 ＋（ｈ−ｈ0 ） とする。The means for solving the problems of the invention according to claim 2 are as follows:
The arc welding device according to claim 1, wherein the relational expression of the root gap calculating means is set to a groove width h of the groove width signal.
And a reference groove width h 0 in a predetermined reference root gap, the following calculation formula is obtained as being equal to the difference between the root gap g and the reference root gap g 0 : g = g 0 + (h− h 0 ).
【０００８】請求項３に係る発明が講じた解決手段は、
請求項１記載のアーク溶接装置において、上記ルートギ
ャップ算出手段の関係式を、上記開先幅および開先形状
データに基づいてルートギャップを算出する算出式とす
る。[0008] The solving means taken by the invention according to claim 3 is
In the arc welding apparatus according to claim 1, the relational expression of the root gap calculating means is a calculation expression for calculating a root gap based on the groove width and the groove shape data.
【０００９】請求項４に係る発明が講じた解決手段は、
請求項１、請求項２または請求項３記載のアーク溶接装
置において、予めルートギャップに対して変化する溶接
電流の特性が入力されており該特性に基づいて上記ルー
トギャップ算出手段で算出されたルートギャップ値に対
応する溶接電流値を算出して溶接電流信号を出力する溶
接電流算出手段と、予めルートギャップに対して変化す
る溶接速度の特性が入力されており該特性に基づいて上
記ルートギャップ値に対応する溶接速度値を算出して溶
接速度信号を出力する溶接速度算出手段と、上記溶接電
流信号および上記溶接速度信号に基づいて溶接する際の
溶接電流および溶接速度を制御する溶接条件制御手段と
を備えた構成とする。The solving means taken by the invention according to claim 4 is,
In the arc welding device according to claim 1, claim 2 or claim 3, the characteristics of the welding current that changes with respect to the root gap are input in advance, and the root calculated by the root gap calculating means based on the characteristics. A welding current calculating means for calculating a welding current value corresponding to the gap value and outputting a welding current signal, and a characteristic of a welding speed that changes with respect to the root gap are input in advance, and the root gap value is based on the characteristic. Welding speed calculation means for calculating a welding speed value corresponding to the welding speed signal and outputting a welding speed signal, and welding condition control means for controlling the welding current and welding speed at the time of welding based on the welding current signal and the welding speed signal And the configuration.
【００１０】請求項５に係る発明が講じた解決手段は、
請求項１ないし請求項４のいずれかの一つ記載のアーク
溶接装置において、上記開先幅算出手段からの開先幅信
号に基づいてウィービング幅を制御するウィービング制
御手段を備えた構成とする。The means for solving the problems of the invention according to claim 5 is as follows.
The arc welding apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a weaving control means for controlling a weaving width based on a groove width signal from the groove width calculating means.
【００１１】請求項６に係る発明が講じた解決手段は、
アーク溶接方法として、ワークの開先の溶接に使用され
る導電部材に電圧を印加した状態で該導電部材を開先幅
方向に移動させる工程と、上記導電部材がワークの両側
の開先面と接触したときにそれぞれの接触点で発生する
短絡電流を検出し、該短絡電流に基づいて２つの接触点
の位置を算出して位置信号を出力する工程と、上記２つ
の接触点の位置から該２点間の距離である開先幅を算出
し、開先幅からルートギャップを算出する関係式および
上記開先幅値に基づいてルートギャップを算出する工程
と、ルートギャップに対して変化する溶接電流の特性に
基づいて上記算出されたルートギャップ値に対応する溶
接電流を算出すると共に、ルートギャップに対して変化
する溶接速度の特性に基づいて上記算出されたルートギ
ャップ値に対応する溶接速度を算出する工程と、溶接す
る際の溶接電流および溶接速度をそれぞれ算出された上
記溶接電流値および上記溶接速度値に設定する工程とを
備えた構成とする。The solving means taken by the invention according to claim 6 is:
As the arc welding method, a step of moving the conductive member in the groove width direction in a state where a voltage is applied to the conductive member used for welding the groove of the work, and the conductive member is a groove surface on both sides of the work. A step of detecting a short-circuit current generated at each contact point when contacting, calculating the positions of the two contact points based on the short-circuit current, and outputting a position signal; A step of calculating a groove width which is a distance between two points and calculating a root gap from the groove width, and a step of calculating a root gap based on the groove width value, and welding which changes with respect to the root gap. A welding current corresponding to the calculated root gap value is calculated based on the characteristics of the current, and a welding current corresponding to the calculated root gap value is calculated based on the characteristics of the welding speed that changes with respect to the root gap. Calculating a welding speed, configuration and be provided with a step of setting to the welding current value and the welding speed value welding current and the welding speed is calculated each time of welding.
【００１２】[0012]
【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明では、
導電部材および位置検出手段により両側の開先面のそれ
ぞれの接触点の位置を算出し、２つの接触点の位置に基
づいて開先幅、さらにはルートギャップを算出してい
る。上記導電部材はワークの溶接に使用されるものであ
るので、トーチ回りにカメラを設けなくてもルートギャ
ップが検知される。With the above construction, in the invention according to claim 1,
The positions of the respective contact points on the groove surfaces on both sides are calculated by the conductive member and the position detecting means, and the groove width and further the root gap are calculated based on the positions of the two contact points. Since the conductive member is used for welding the work, the root gap can be detected without providing a camera around the torch.
【００１３】請求項２に係る発明では、ルートギャップ
算出手段の関係式を開先幅の算出値と基準値との差およ
びルートギャップの算出値と基準値との差が等しいもの
としているので、基本となる開先形状と実際のワークの
それとが全く同じ場合、ワーク毎に開先形状データを入
力しなくてもルートギャップが算出される。In the invention according to claim 2, the relational expression of the root gap calculating means is such that the difference between the calculated value of the groove width and the reference value and the difference between the calculated value of the root gap and the reference value are equal. When the basic groove shape is exactly the same as that of the actual work, the root gap is calculated without inputting groove shape data for each work.
【００１４】一方、請求項３に係る発明では、関係式を
開先形状データからルートギャップを算出する算出式と
しているので、同じタイプの開先形状であるが基本の開
先形状と実際のワークのそれとが異なる場合にも、ワー
クの開先形状データを入力しておけば上記開先幅からル
ートギャップが算出される。On the other hand, in the invention according to claim 3, since the relational expression is the calculation expression for calculating the root gap from the groove shape data, the basic groove shape and the actual work are the same type of groove shape. Even if it is different from the above, if the groove shape data of the work is input, the root gap can be calculated from the groove width.
【００１５】さらに、請求項４および請求項６に係る発
明では、算出したルートギャップ値に対応して最適の溶
接電流値および最適の溶接速度がそれぞれ算出され、溶
接する際の溶接電流および溶接速度がこれらの溶接電流
値および溶接速度値に設定されている。また、請求項５
に係る発明ではウィービング幅も制御される。Further, in the inventions according to claims 4 and 6, the optimum welding current value and the optimum welding speed are calculated corresponding to the calculated root gap value, and the welding current and welding speed at the time of welding are calculated. Are set to these welding current value and welding speed value. In addition, claim 5
In the invention according to (1), the weaving width is also controlled.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明の一実施例に係るアーク溶接装置とし
てのアーク溶接ロボットを示す。該アーク溶接ロボット
Ａは、アーム１を有するロボット本体３を備えたプレイ
バックロボットであり、アーム１にトーチＴが固定され
ている。ロボット本体３は、トーチＴを３次元の座標上
で自在に移動させることができるようになっており、テ
ィーチングされた内容に沿ってプレイバック時にトーチ
Ｔを溶接線に沿って移動させる。また、上記溶接ロボッ
トＡは、トーチＴをウィービングさせるウィービング機
能を有する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an arc welding robot as an arc welding apparatus according to an embodiment of the present invention. The arc welding robot A is a playback robot including a robot body 3 having an arm 1, and a torch T is fixed to the arm 1. The robot body 3 can freely move the torch T on three-dimensional coordinates, and moves the torch T along the welding line at the time of playback in accordance with the taught content. Further, the welding robot A has a weaving function of weaving the torch T.
【００１７】溶接されるワークＷは、図２に示すよう
に、２枚の板材５Ａ，５Ｂを突合わせて成り、該両板材
５Ａ，５Ｂ間にＶ形の開先ｋが設けられている。ここ
で、ｔは板厚、ａは開先深さ、θは開先角度、ｂはルー
トフェイス、ｒｇはルートギャップである。基本的なＶ
形形状について、その形状を特定する上記開先深さ等の
開先形状データの数値が予めティーチングされている。
なお、開先形状はＶ形以外、Ｘ形、Ｕ形、Ｈ形、Ｊ形お
よび両面Ｊ形等の各種形状であってもよく、その場合に
はそれぞれの形状によって異なる開先形状データをティ
ーチングする。As shown in FIG. 2, the work W to be welded is formed by abutting two plate members 5A and 5B, and a V-shaped groove k is provided between the plate members 5A and 5B. Here, t is the plate thickness, a is the groove depth, θ is the groove angle, b is the root face, and rg is the root gap. Basic V
Regarding the shape, the numerical values of the groove shape data such as the groove depth for specifying the shape are taught in advance.
The groove shape may be various shapes such as X-shape, U-shape, H-shape, J-shape, and double-sided J-shape other than V-shape, and in that case, different groove-shape data is taught by each shape. To do.
【００１８】上記アーク溶接ロボットＡはＭＩＧ溶接装
置７を備え、該ＭＩＧ溶接装置７は、上記トーチＴと、
該トーチＴに挿通された導電部材としての金属製の溶接
ワイヤ９と、溶接電流可変の溶接用電源１１とを備えて
いる。上記溶接ワイヤ９は溶加材であると共に溶接電極
であり、ワイヤリール１３に巻き取られて送給ロール１
５，１５によってトーチＴ内に送給されるようになって
おり、溶接ワイヤ９の先端部はトーチＴの先端から突出
している。上記トーチＴはイナートガスが供給される内
部空間Ｎを有し、該内部空間Ｎに供給されたイナートガ
スはトーチＴの先端から噴出するようになっている。The arc welding robot A includes a MIG welding device 7, and the MIG welding device 7 includes the torch T and
A metal welding wire 9 as a conductive member inserted through the torch T and a welding power source 11 with a variable welding current are provided. The welding wire 9 is a welding material as well as a welding electrode, and is wound around the wire reel 13 and fed to the feeding roll 1.
5, 15 is fed into the torch T, and the tip of the welding wire 9 projects from the tip of the torch T. The torch T has an internal space N to which the inert gas is supplied, and the inert gas supplied to the internal space N is ejected from the tip of the torch T.
【００１９】図１の電気回路１７に示すように、上記溶
接用電源１１の一端はトーチＴに接続され、図示しない
がさらに溶接ワイヤ９に電気的に接続されている。一
方、溶接用電源１１の他端は他方の板材５Ｂに接続さ
れ、図示しないがさらに一方の母材５Ａにも電気的に接
続されている。As shown in the electric circuit 17 of FIG. 1, one end of the welding power source 11 is connected to the torch T, and further electrically connected to the welding wire 9 although not shown. On the other hand, the other end of the welding power source 11 is connected to the other plate member 5B and is also electrically connected to one base member 5A (not shown).
【００２０】また、上記アーク溶接ロボットＡはタッチ
センサＴＳを備えている。該タッチセンサＴＳは、上記
溶接ワイヤ９、位置検出手段１９、およびセンシング用
電源２１から構成されている。該センシング用電源２１
は上記溶接用電源１１に対して並列に接続されている。
該接続部分には上記電気回路１７の電源を上記両電源１
１，２１のいずれかに切り替えるマグネチックコンタク
タ２３が介設されている。Further, the arc welding robot A is equipped with a touch sensor TS. The touch sensor TS includes the welding wire 9, the position detecting means 19, and a sensing power source 21. The sensing power source 21
Is connected in parallel to the welding power source 11.
The electric power source of the electric circuit 17 is connected to the connecting portion by the both electric power sources 1
The magnetic contactor 23 which switches to either 1 or 21 is interposed.
【００２１】上記位置検出手段１９は、電流検出部２５
および演算部２７を備えている。該電流検出部２５は、
上記センシング用電源２１に直列に配設されて上記溶接
ワイヤ９と電気的に接続されており、溶接ワイヤ９がワ
ークＷの開先ｋ内の所定深さにおいて電圧を印加された
状態で溶接方向に直交する開先幅方向に移動したときに
ワークＷの開先面に接触した点（図２の接触点ｓ，ｓ参
照）の短絡電流を検出するように構成されている。上記
演算部２７は、上記電流検出部２５の短絡電流値に基づ
いて左右２つの接触点ｓ，ｓの座標を算出して位置信号
を出力するように構成されている。The position detecting means 19 includes a current detecting section 25.
And a calculation unit 27. The current detector 25
It is arranged in series with the sensing power source 21 and electrically connected to the welding wire 9, and the welding wire 9 is welded in a welding direction while a voltage is applied at a predetermined depth within the groove k of the workpiece W. It is configured to detect a short-circuit current at a point (see contact points s and s in FIG. 2) that comes into contact with the groove surface of the work W when moved in the groove width direction orthogonal to. The calculation unit 27 is configured to calculate the coordinates of the two left and right contact points s and s based on the short circuit current value of the current detection unit 25 and output a position signal.
【００２２】また、上記アーク溶接ロボットＡはコント
ローラ２９を備え、該コントローラ２９に開先幅算出手
段３１およびルートギャップ算出手段３３が内蔵されて
いる。該開先幅算出手段３１は、上記位置検出手段１９
の位置信号に基づいて上記２つ接触点ｓ，ｓ間の距離で
ある開先幅ｈ（図３参照）を算出して開先幅信号を出力
するように構成されている。The arc welding robot A has a controller 29, and the controller 29 has a groove width calculating means 31 and a root gap calculating means 33 built therein. The groove width calculating means 31 includes the position detecting means 19
The groove width h (see FIG. 3), which is the distance between the two contact points s and s, is calculated based on the position signal of 1 and the groove width signal is output.
【００２３】上記ルートギャップ算出手段３３は、予め
開先幅からルートギャップを算出する関係式が入力され
ており、該関係式および上記開先幅算出手段３１の開先
幅信号に基づいてルートギャップを算出し、ルートギャ
ップ信号を出力するように構成されている。上記関係式
は２種類あり、第１の関係式は、図２および図３に示す
ように、上記開先幅信号の開先幅ｈと基準ルートギャッ
プｇ0 における基準開先幅ｈ0 との差が求めるルートギ
ャップｇと基準ルートギャップｇ0 との差に等しいとし
て求められた算出式である。すなわち、 ｇ−ｇ0 ＝ｈ−ｈ0 であり、上記算出式として、 ｇ＝ｇ0 ＋（ｈ−ｈ0 ） ……（１） が成り立つ。（１）式にｇ0 ，ｈおよびｈ0 を代入する
ことによりｇが求められる。（１）式は、ワークＷのＶ
形の開先形状とティーチング内容のそれとが同じ場合に
適用される。A relational expression for calculating the root gap from the groove width is inputted in advance to the root gap calculating means 33, and the root gap is calculated based on the relational expression and the groove width signal of the groove width calculating means 31. Is calculated and a root gap signal is output. There are two types of the above relational expressions. The first relational expression is, as shown in FIGS. 2 and 3, a groove width h of the groove width signal and a reference groove width h 0 at the reference root gap g 0 . It is a calculation formula calculated as if the difference is equal to the difference between the root gap g and the reference root gap g 0 . That is, g−g 0 = h−h 0 , and as the above calculation formula, g = g 0 + (h−h 0 ) (1) holds. By substituting g 0 , h, and h 0 into the equation (1), g is obtained. Formula (1) is V of the work W
It is applied when the groove shape of the shape is the same as that of the teaching contents.
【００２４】また、第２の関係式は、溶接ワイヤ９の開
先ｋ内への突出深さ、開先幅ｈ、およびティーチングさ
れている開先形状データに基づいてルートギャップを算
出する算出式である。第１の関係式の場合、同じＶ形の
開先形状であっても、ティーチングされた開先形状とワ
ークＷのそれとが異なるとルートギャップを求めること
ができないが、上記第２の関係式の場合、Ｖ形の開先形
状であればデータの数値が異なっていても、算出式のパ
ラメータに数値を代入するだけでルートギャップを求め
ることができる。The second relational expression is a calculation expression for calculating the root gap based on the projection depth of the welding wire 9 into the groove k, the groove width h, and the groove shape data being taught. Is. In the case of the first relational expression, even if the same V-shaped groove shape is used, the root gap cannot be obtained if the taught groove shape and that of the work W are different. In this case, if the groove shape is V-shaped, even if the numerical values of the data are different, the root gap can be obtained only by substituting the numerical values into the parameters of the calculation formula.
【００２５】上記（１）式および第２の関係式はデータ
ベースに入力されており、ワークＷの開先形状に応じ
て、上記２種類の関係式を使い分ける。The above equation (1) and the second relational expression are entered in the database, and the above two types of relational expressions are used properly according to the groove shape of the work W.
【００２６】さらに、上記コントローラ２９には、溶接
電流算出手段３５、溶接速度算出手段３７、溶接条件制
御手段３９およびウィービング制御手段４１が内蔵され
ている。上記溶接電流算出手段３５は、予めルートギャ
ップに対して変化する溶接電流の特性が入力されている
と共に、該特性に基づいて上記ルートギャップ信号のル
ートギャップ値に対応する溶接電流値を算出して溶接電
流信号を出力するように構成されている。上記特性は、
近似的に次の関係式で表現される。Further, the controller 29 contains a welding current calculating means 35, a welding speed calculating means 37, a welding condition controlling means 39 and a weaving controlling means 41. The welding current calculating means 35 is inputted with the characteristics of the welding current that changes with respect to the root gap in advance, and calculates the welding current value corresponding to the root gap value of the root gap signal based on the characteristics. It is configured to output a welding current signal. The above characteristics are
It is approximately expressed by the following relational expression.
【００２７】Ｉ＝Ｉ0 −α（ｇ−ｇ0 ） ……（２） Ｉは溶接電流、Ｉ0 は基準ルートギャップｇ0 における
基準溶接電流、αは定数である。上記（２）式から明ら
かなように、溶接電流Ｉはルートギャップｇの増加に対
し一時関数的に減少するように設定されているので、そ
れぞれルートギャップｇの大きさに最適の値に設定で
き、溶込み不足および溶融金属の溶落ちが防止される。I = I 0 −α (g−g 0 ) ... (2) I is the welding current, I 0 is the reference welding current in the reference root gap g 0 , and α is a constant. As is clear from the above formula (2), the welding current I is set so as to temporarily decrease as the root gap g increases. Therefore, it is possible to set the optimum value for the size of the root gap g. Insufficient penetration and burn-through of molten metal are prevented.
【００２８】上記溶接速度算出手段３７は、予めルート
ギャップに対して変化する溶接速度の特性が入力されて
いると共に、該特性に基づいて上記ルートギャップ信号
のルートギャップ値に対応する溶接速度値を算出して溶
接速度信号を出力するように構成されている。上記特性
は、近似的に次の関係式で表現される。The welding speed calculating means 37 is inputted with the characteristics of the welding speed which changes with respect to the root gap in advance, and based on the characteristics, calculates the welding speed value corresponding to the root gap value of the root gap signal. It is configured to calculate and output a welding speed signal. The above characteristic is approximately expressed by the following relational expression.
【００２９】Ｖ＝Ｖ0 −β（ｇ−ｇ0 ） ……（３） Ｖは溶接速度、Ｖ0 は基準ルートギャップｇ0 における
基準溶接速度、βは定数である。V = V 0 −β (g−g 0 ) ... (3) V is the welding speed, V 0 is the reference welding speed in the reference root gap g 0 , and β is a constant.
【００３０】上記（２）式および（３）式はビードの高
さが一定になるように設定された関係式であり、図示し
ないデータベースに入力されている。なお、上記両特性
は、上記ビード高さを一定にするものに限らず、溶け込
み深さを所定の一定値にするものであってもよい。The above equations (2) and (3) are relational equations set so that the height of the bead is constant, and are entered in a database (not shown). It should be noted that the above two characteristics are not limited to the one in which the bead height is constant, and may be one in which the penetration depth is a predetermined constant value.
【００３１】上記溶接条件制御手段３９は、溶接電流信
号および溶接速度信号に基づいて溶接する際の溶接電流
および溶接速度を制御するように構成されている。具体
的に、溶接速度を制御するには、送給ロール１５，１５
のワイヤ送給速度およびトーチＴの移動速度を制御す
る。また、上記ウィービング制御手段４１は、上記開先
幅算出手段３１からの開先幅信号に基づいてトーチＴの
ウィービング幅を制御するように構成されている。The welding condition control means 39 is configured to control the welding current and welding speed during welding based on the welding current signal and the welding speed signal. Specifically, in order to control the welding speed, the feed rolls 15, 15
The wire feeding speed of the torch T and the moving speed of the torch T are controlled. Further, the weaving control means 41 is configured to control the weaving width of the torch T based on the groove width signal from the groove width calculating means 31.
【００３２】上記タッチセンサＴＳ、開先幅算出手段３
１、ルートギャップ算出手段３３、溶接電流算出手段３
５、溶接速度算出手段３７、溶接条件制御手段３９およ
びウィービング制御手段４１は、制御システムを構成し
ている。The touch sensor TS and the groove width calculating means 3
1, root gap calculation means 33, welding current calculation means 3
5, the welding speed calculation means 37, the welding condition control means 39, and the weaving control means 41 constitute a control system.
【００３３】次に、上記制御システムの作動方法を例示
する。まず、ワークＷの溶接線の始端、中央および終端
の３箇所について、それぞれ基準開先幅ｈ0 および基準
ルートギャップｇ0 を求める。すなわち、マグネチック
コンタクタ２３によりセンシング用電源２１を通電状態
にする（図１）。第１の関係式を用いている開先幅ｈを
求める場合、図２に示すように、トーチＴを降下して溶
接ワイヤ９を開先ｋ内に所定深さ突出させる。この深さ
で溶接ワイヤ９をティーチングされた溶接線上から開先
幅方向の一方側に移動させて一方の板材５Ａの開先面と
接触させ（接触点ｓ）、発生した短絡電流を位置検出手
段１９で検出して接触点ｓの座標を算出する。次に、溶
接ワイヤ９を上記と同じ突出深さで溶接線上から開先幅
方向の他方側に移動させて他方の板材５Ｂの開先面と接
触させ（接触点ｓ）、位置検出手段１９で接触点ｓの座
標を算出する。上記２つの接触点ｓの座標に基づいて開
先幅算出手段３１により基準開先幅ｈ0 を算出する。ま
た、基準ルートギャップｇ0 を別に測定する。この後、
これらの基準開先幅ｈ0 および基準ルートギャップｇ0
をティーチングする。Next, a method of operating the above control system will be illustrated. First, the reference groove width h 0 and the reference root gap g 0 are obtained at three positions of the starting end, the center, and the end of the welding line of the work W, respectively. That is, the magnetic contactor 23 brings the sensing power supply 21 into an energized state (FIG. 1). When obtaining the groove width h using the first relational expression, as shown in FIG. 2, the torch T is lowered to project the welding wire 9 into the groove k by a predetermined depth. At this depth, the welding wire 9 is moved from the taught welding line to one side in the groove width direction and brought into contact with the groove surface of one plate 5A (contact point s), and the generated short circuit current is detected by the position detecting means. The coordinates of the contact point s are calculated by detecting 19 points. Next, the welding wire 9 is moved to the other side in the groove width direction from above the welding line with the same protrusion depth as described above to make contact with the groove surface of the other plate 5B (contact point s), and the position detecting means 19 is used. The coordinates of the contact point s are calculated. Based on the coordinates of the two contact points s, the groove width calculating means 31 calculates the reference groove width h 0 . Also, the reference root gap g 0 is separately measured. After this,
These reference groove width h 0 and reference root gap g 0
Teach.
【００３４】次に、プレイバック時において、図３に示
すように、まず上記３箇所について実際のワークＷの開
先幅ｈを検出する。検出手順は上記基準開先幅ｈ0 を検
出したときと同じ手順で行う。このとき、開先ｋ内への
溶接ワイヤ９の突出深さを上記基準開先幅ｈ0 の検出時
のそれと同じにしておく。ルートギャップ算出手段３３
により、検出された開先幅ｈ、基準開先幅ｈ0 および基
準ルートギャップｇ0を上記（１）式に代入して開先幅
ｈを算出する。算出された開先幅ｈに基づいて、溶接電
流算出手段３５により溶接電流Ｉを算出すると共に、上
記溶接速度算出手段３７により溶接速度Ｖを算出する。Next, at the time of playback, as shown in FIG. 3, first, the groove width h of the actual work W is detected at the above-mentioned three places. The detection procedure is the same as that when the reference groove width h 0 is detected. At this time, the projection depth of the welding wire 9 into the groove k is set to be the same as that when the reference groove width h 0 is detected. Route gap calculation means 33
Thus, the detected groove width h, the reference groove width h 0, and the reference root gap g 0 are substituted into the above equation (1) to calculate the groove width h. Based on the calculated groove width h, the welding current calculation means 35 calculates the welding current I and the welding speed calculation means 37 calculates the welding speed V.
【００３５】次に、溶接を行う。その際、センシング用
電源２１の通電状態を遮断して溶接用電源１１を通電状
態にしておく。溶接条件制御手段３９により、溶接電流
および溶接速度を算出された上記溶接電流値および溶接
速度値に設定して、溶接作業を行う。上記（２）式およ
び（３）式に基づく制御により溶接後のビード高さは一
定になり、特に厚板を溶接する際に複数回の溶接操作に
肉盛りを行った場合において、ビード高さを溶接箇所全
体について均等にできる。また、ウィービングを行う場
合には、ウィービング制御手段４１により開先幅ｈの値
に対応したウィービング幅に制御する。Next, welding is performed. At that time, the energization state of the sensing power source 21 is cut off and the welding power source 11 is energized. The welding condition control means 39 sets the welding current and welding speed to the calculated welding current value and welding speed value, and performs the welding operation. The bead height after welding becomes constant by the control based on the above formulas (2) and (3), and in particular, when the buildup is performed in a plurality of welding operations when welding a thick plate, the bead height Can be made uniform over the entire welded area. When weaving is performed, the weaving control unit 41 controls the weaving width corresponding to the value of the groove width h.
【００３６】以上のように、上記実施例によれば、溶接
ワイヤ９を利用したタッチセンサＴＳを使用してセンシ
ングを行い、センシングの結果に基づいてルートギャッ
プｇの算出、さらに溶接電流、溶接速度およびウィービ
ング幅の制御を行っているので、カメラを用いることな
くセンシングができ、安価で、簡単な構造であってしか
も汎用性に優れた制御システムを構築することができ
る。As described above, according to the above embodiment, the touch sensor TS using the welding wire 9 is used for sensing, the root gap g is calculated based on the sensing result, and the welding current and welding speed are also calculated. Since the weaving width is controlled, sensing can be performed without using a camera, and it is possible to construct a control system that is inexpensive, has a simple structure, and is excellent in versatility.
【００３７】また、上記第１の関係式によれば、ティー
チングされた開先形状と実際のワークＷのそれとが全く
同じ場合、ワークＷ毎にいちいち開先形状データを入力
しておかなくても、上記開先幅ｈからルートギャップｇ
を算出することができ、ティーチングの労力を軽減する
ことができる。According to the first relational expression, when the taught groove shape and that of the actual work W are exactly the same, it is not necessary to input the groove shape data for each work W. , Groove width h to root gap g
Can be calculated, and the labor of teaching can be reduced.
【００３８】一方、開先形状のタイプが同じであっても
開先形状と実際のワークＷのそれとが異なる場合、上記
第１の関係式ではルートギャップｇを算出することはで
きないが、第２の関係式によれば、開先幅ｈからルート
ギャップｇを算出することができる。On the other hand, if the groove shape is the same type but the groove shape is different from that of the actual work W, the root gap g cannot be calculated by the first relational expression, but the second According to the relational expression of, the root gap g can be calculated from the groove width h.
【００３９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、種々の変形例を包含するものである。例え
ば、上記ＭＩＧ溶接装置７に代えてＴＩＧ溶接装置を使
用してもよい。また、本体発明の導電部材は、ＭＩＧ溶
接装置７における溶接ワイヤ９に限らず、溶接に使用さ
れる導電性を有する部材であればよい。例えば、上記Ｔ
ＩＧ溶接装置においてはフィラワイヤであっても溶接電
極であってもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, but includes various modifications. For example, a TIG welding device may be used instead of the MIG welding device 7. Further, the conductive member of the invention of the main body is not limited to the welding wire 9 in the MIG welding device 7, and may be any member having conductivity used for welding. For example, the above T
In the IG welding device, it may be a filler wire or a welding electrode.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明のア
ーク溶接装置によれば、溶接ワイヤのような導電部材お
よび位置検出手段により両側の開先面のそれぞれの接触
点の位置を算出し、２点の位置に基づいて開先幅、さら
にはルートギャップを算出しているので、カメラを用い
ることなくルートギャップを検知でき、安価で、簡単な
構造であってしかも汎用性に優れた制御システムの構築
が可能になる。As described above, according to the arc welding apparatus of the first aspect of the invention, the positions of the respective contact points on the groove surfaces on both sides are calculated by the conductive member such as a welding wire and the position detecting means. However, since the groove width and further the root gap are calculated based on the positions of two points, it is possible to detect the root gap without using a camera, which is inexpensive, has a simple structure, and is excellent in versatility. A control system can be constructed.
【００４１】請求項２に係る発明によれば、関係式を開
先幅の算出値と基準値との差およびルートギャップの算
出値と基準値との差を等しいとしているので、基本とな
る開先形状と実際のワークのそれとが全く同じ場合、ワ
ーク毎の開先形状データを必要とすることなくワークの
ルートギャップを算出することができ、データ入力の労
力を軽減することができる。According to the second aspect of the present invention, the relational expression is that the difference between the calculated value of the groove width and the reference value and the difference between the calculated value of the root gap and the reference value are equal. When the tip shape is exactly the same as that of the actual work, the root gap of the work can be calculated without requiring the groove shape data for each work, and the labor of data input can be reduced.
【００４２】請求項３に係る発明によれば、関係式を開
先形状データからルートギャップを算出する算出式とし
ているので、同じタイプの開先形状であっても基本の開
先形状と実際のワークのそれとが異なる場合にも、開先
幅からルートギャップを算出することができる。According to the third aspect of the invention, since the relational expression is a calculation expression for calculating the root gap from the groove shape data, even if the groove shape is of the same type, the basic groove shape and the actual groove shape are calculated. Even when it is different from that of the work, the root gap can be calculated from the groove width.
【００４３】また、請求項４および請求項６に係る発明
によれば、算出したルートギャップ値に対応して最適の
溶接電流値および最適の溶接速度をそれぞれ算出し、溶
接する際の溶接電流および溶接速度を算出された最適値
に設定すると共に、請求項５に係る発明によればウィー
ビング幅を制御しているので、ルートギャップに対応し
て溶接条件を制御する具体的な制御システムを構築する
ことができる。Further, according to the inventions of claims 4 and 6, the optimum welding current value and the optimum welding speed are respectively calculated corresponding to the calculated root gap value, and the welding current and the welding current at the time of welding are calculated. Since the welding speed is set to the calculated optimum value and the weaving width is controlled according to the invention of claim 5, a concrete control system for controlling the welding condition in correspondence with the root gap is constructed. be able to.
【図１】本発明の一実施例に係るアーク溶接ロボットの
ブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of an arc welding robot according to an embodiment of the present invention.
【図２】ワークにおけるティーチング時の開先データを
示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing groove data during teaching on a work.
【図３】ワークにおける実際の開先形状を示す正面図で
ある。FIG. 3 is a front view showing an actual groove shape of a work.
９ 溶接ワイヤ（導電部材） １９ 位置検出手段 ３１ 開先幅算出手段 ３３ ルートギャップ算出手段 ３５ 溶接電流算出手段 ３７ 溶接速度算出手段 ３９ 溶接条件制御手段 ４１ ウィービング制御手段 Ｗ ワーク ｈ 開先幅 ｈ0 基準開先幅 ｇ ルートギャップ ｇ0 基準ルートギャップ9 welding wire (conductive member) 19 position detecting means 31 groove width calculating means 33 root gap calculating means 35 welding current calculating means 37 welding speed calculating means 39 welding condition controlling means 41 weaving controlling means W work h groove width h 0 reference Groove width g Root gap g 0 Reference root gap
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 俊二 兵庫県宝塚市新明和町１番１号 新明和工 業株式会社産機システム事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shunji Iwaki 1-1, Shinmeiwacho, Takarazuka-shi, Hyogo Shinmeiwa Industrial Co., Ltd. Industrial Machinery Systems Division
Claims (6)
性を有し、開先幅方向に移動可能な導電部材と、 該導電部材に電圧を印加した状態で該導電部材が開先幅
方向に移動したときに両側の開先面との接触点で発生す
る短絡電流を検出し、該短絡電流に基づいて２つの接触
点の位置を算出して位置信号を出力する位置検出手段
と、 該位置検出手段の位置信号に基づいて上記２つの接触点
間の距離である開先幅を算出して開先幅信号を出力する
開先幅算出手段と、 予め開先幅からルートギャップを算出する関係式が入力
されており、該関係式および上記開先幅算出手段の開先
幅信号に基づいてルートギャップを算出するルートギャ
ップ算出手段とを備えたことを特徴とするアーク溶接装
置。1. A conductive member which is used for welding a groove of a work and has conductivity, and is movable in a groove width direction; and the groove width when the voltage is applied to the conductive member. Position detecting means for detecting a short-circuit current generated at contact points with the groove surfaces on both sides when moving in the direction, calculating positions of two contact points based on the short-circuit current, and outputting a position signal, A groove width calculating means for calculating a groove width, which is a distance between the two contact points, based on a position signal of the position detecting means, and outputting a groove width signal; and a root gap previously calculated from the groove width. The arc welding apparatus is provided with: a root gap calculating means for calculating a root gap based on the relational expression and a groove width signal of the groove width calculating means.
は、上記開先幅信号の開先幅ｈと所定の基準ルートギャ
ップにおける基準開先幅ｈ0 との差が求めるルートギャ
ップｇと上記基準ルートギャップｇ0 との差に等しいと
して求められた下記の算出式、 ｇ＝ｇ0 ＋（ｈ−ｈ0 ） である請求項１記載のアーク溶接装置。2. The relational expression of the root gap calculating means is such that the root gap g and the reference root are obtained by the difference between the groove width h of the groove width signal and the reference groove width h 0 in a predetermined reference root gap. The arc welding device according to claim 1, wherein the following calculation formula, g = g 0 + (h−h 0 ), which is obtained as being equal to the difference with the gap g 0, is given.
は、上記開先幅および開先形状データに基づいてルート
ギャップを算出する算出式である請求項１記載のアーク
溶接装置。3. The arc welding apparatus according to claim 1, wherein the relational expression of the root gap calculating means is a calculation expression for calculating a root gap based on the groove width and the groove shape data.
接電流の特性が入力されており、該特性に基づいて上記
ルートギャップ算出手段で算出されたルートギャップ値
に対応する溶接電流値を算出して溶接電流信号を出力す
る溶接電流算出手段と、 予めルートギャップに対して変化する溶接速度の特性が
入力されており、該特性に基づいて上記ルートギャップ
値に対応する溶接速度値を算出して溶接速度信号を出力
する溶接速度算出手段と、 上記溶接電流信号および上記溶接速度信号に基づいて溶
接する際の溶接電流および溶接速度を制御する溶接条件
制御手段とを備えた請求項１、請求項２または請求項３
記載のアーク溶接装置。4. A welding current characteristic that changes with respect to the root gap is input in advance, and a welding current value corresponding to the root gap value calculated by the root gap calculating means is calculated based on the characteristic. A welding current calculation means for outputting a welding current signal and a characteristic of a welding speed that changes with respect to a root gap are input in advance, and a welding speed value corresponding to the root gap value is calculated based on the characteristics to perform welding. 3. A welding speed calculation means for outputting a speed signal, and a welding condition control means for controlling a welding current and a welding speed when performing welding based on the welding current signal and the welding speed signal. Or claim 3
The described arc welding equipment.
基づいてウィービング幅を制御するウィービング制御手
段を備えた請求項１ないし請求項４のいずれかの一つ記
載のアーク溶接装置。5. The arc welding apparatus according to claim 1, further comprising a weaving control means for controlling a weaving width based on a groove width signal from the groove width calculating means.
材に電圧を印加した状態で該導電部材を開先幅方向に移
動させる工程と、 上記導電部材がワークの両側の開先面と接触したときに
それぞれの接触点で発生する短絡電流を検出し、該短絡
電流に基づいて２つの接触点の位置を算出して位置信号
を出力する工程と、 上記２つの接触点の位置から該２点間の距離である開先
幅を算出し、開先幅からルートギャップを算出する関係
式および上記開先幅値に基づいてルートギャップを算出
する工程と、 ルートギャップに対して変化する溶接電流の特性に基づ
いて上記算出されたルートギャップ値に対応する溶接電
流を算出すると共に、ルートギャップに対して変化する
溶接速度の特性に基づいて上記算出されたルートギャッ
プ値に対応する溶接速度を算出する工程と、 溶接する際の溶接電流および溶接速度をそれぞれ算出さ
れた上記溶接電流値および上記溶接速度値に設定する工
程とを備えたアーク溶接方法。6. A step of moving the conductive member in the groove width direction in a state where a voltage is applied to the conductive member used for welding the groove of the work, and wherein the conductive member forms groove surfaces on both sides of the work. A step of detecting a short-circuit current generated at each contact point when contact is made, calculating the positions of the two contact points based on the short-circuit current, and outputting a position signal; A step of calculating a groove width which is a distance between two points and calculating a root gap from the groove width, and a step of calculating a root gap based on the groove width value, and welding which changes with respect to the root gap. A welding current corresponding to the calculated root gap value is calculated based on the characteristics of the current, and a welding speed corresponding to the calculated root gap value is calculated based on the characteristics of the welding speed that changes with respect to the root gap. An arc welding method comprising: a step of calculating a welding degree; and a step of setting a welding current and a welding speed for welding to the calculated welding current value and the calculated welding speed value, respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12606394A JPH07328769A (en) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | Arc welding apparatus and arc welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12606394A JPH07328769A (en) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | Arc welding apparatus and arc welding method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07328769A true JPH07328769A (en) | 1995-12-19 |
Family
ID=14925713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12606394A Withdrawn JPH07328769A (en) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | Arc welding apparatus and arc welding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07328769A (en) |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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