JPS6380971A - ル−ト間隙の検出方法 - Google Patents

ル−ト間隙の検出方法

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JPS6380971A
JPS6380971A JP22624486A JP22624486A JPS6380971A JP S6380971 A JPS6380971 A JP S6380971A JP 22624486 A JP22624486 A JP 22624486A JP 22624486 A JP22624486 A JP 22624486A JP S6380971 A JPS6380971 A JP S6380971A
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welding
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root gap
arc
arc voltage
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Yuji Sugitani
祐司 杉谷
Masao Kobayashi
小林 征夫
Masatomo Murayama
雅智 村山
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高速回転アーク溶接で例えば隅肉溶接を行な
う場合のルート間隙の検出方法に関する。
(従来の技術) 従来、例えば隅肉溶接を行なう際には開先部は原則とし
てメタルタッチであることが要求されている。
(発明が解決しようとする問題点) 隅肉溶接の開先は、あらゆるところで密着を期待するこ
とができず、種々の大きさのルート間隙が生じビード形
状や脚長などに悪影響を及ぼすだけでなく、アークセン
サならいにおいては開先ならい制御も乱れるという問題
点がある。
同様に、突合せ継手においてもルート間隙が変化すると
溶接部に、種々の欠陥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、高速回転アーク溶接において開先に生じるルー
ト間隙及びその大きさを非接触で検出することができる
ルート間隙の検出方法を提案することを目的とするもの
である。
(問題点を解決するための手段〕 この発明に係るルート間隙の検出方法は、電極を回転す
ることによりアークを高速回転しながら行なう高速回転
アーク溶接において、 ■ 上記回転する電極のアーク電圧波形又は溶接電流波
形を検出し、 ■ 上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行方
向後方点C,及び溶接進行方向後方点crを中心にそれ
ぞれ±90度以下の範囲で一定角度±φ0で分割し、 ■ 上記前方点C,側に一定角度±φ。で分割したアー
ク電圧波形又は溶接電流波形の作る面積Scfと、上記
後方点C1側に一定角度±φ。で分割したアーク電圧波
形又は溶接電流波形で作る面積S crを7寅算し、 ■ 上記面積の差(S cf−S cr)を演算し、こ
の面積の差(S et−S cr)の変化を検出してル
ート間隙を検出することを特徴とする。
(作用〕 この発明においては、回転するアークの電圧波形または
溶接電流波形の変動に基いてルート間隙の存在及びその
大きさを検出するから、非接触かつリアルタイムでルー
ト間隙を検出することができる。
〔実施例) 第1図はこの発明の一実施例により溶接する隅肉溶接継
手の側面図を示し、第1図において■は下板、2は下板
1に立設した立板、3は開先のルート、4は下板1と立
板2間に生じたルート間隙である。5は電極ノズル、6
は電極ノズル5先端の通電チップの偏心孔を通過ずるワ
イヤであり、電極ノズル5は不図示の回転モータにより
溶接電流、溶接速度に適応した回転速度で矢印7方向に
回転して、ワイヤ6を回転することによりアーク8を高
速回転しながら開先のルート3に沿って溶接を行なう。
なお、第1図において溶接方向は紙面と垂直で、紙面裏
面から表面に向かう方向であり、λaはアーク長、1e
はワイヤ突出長、E×は電極ノズル5と母材間の距離で
ある。
第2図は第1図に示した電極ノズル5を回転軸線方向か
ら見た図であり、図においてCf。
C,、R,Lは電極ノズル5が回転しているときのワイ
ヤ6の位置を示し、Cfは溶接方向9前方のワイヤ6の
位置、Rは溶接方向9に向って90度右側のワイヤ6の
位置、Lは90度左側のワイヤ6の位置、Crは溶接方
向9に対して後方のワイヤ6の位置を示す。またφは溶
接方向9に対するワイヤ60回転角を示す。
第1図、第2図に示すように、ワイヤ送給速度一定のも
とて電極ノズル5を回転すると、回転時のワイヤ6の位
置によりアーク長2aが異なり、二極ノズル5と母材間
の距離Exが変化する。距朗I E Xが変化すると負
荷特性が変化して溶接電流■や電極ノズル5と母材間の
電圧E(以下、アーク電圧という。)が変化する。
距離Exの変化による溶接電流Iあるいはアーク電圧E
の変化は距11f E xの変化が大幅でなければ、距
離Exと直線関係で変化する。第1図に示すように隅肉
溶接において電極ノズル5が回転するとワイヤ6の位置
に応じて距離E丈は正弦波を基準形として変化するから
、溶接電流I、アーク電圧Eもワイヤ6の位置に対応し
て正弦波を基準形として変化する。なお、この関係は消
耗電極のみならず、非消耗二極でも成立する。
第3図は下板1と立板2が密着していて、開先にルート
間隙4がない場合の回転するワイヤ6すなわちアークの
位置に対応して変化するアーク電圧Eの波形を示し、第
4図はアークの位置に対応して変化する溶接電流Iの波
形を示す。第3図に示すアーク電圧Eの波形と第4図に
示す溶接電流Iの波形は上下逆転した形状となり、第4
図に示す溶接電流Iの波形は定電圧特性の溶接電源のみ
で得ることができるが、第3図に示したアーク・電圧巳
の波形は定電圧特性、定電流特性のいずれの溶接電源に
おいても得ることができる。
開先にルート間隙4がない場合は、第3図、第4図に示
すように溶接進行方向前方点Cfを中心とした波形と、
溶接進行方向後方点Crを中心とした波形とは、はぼ対
称な波形となり、Cf点及びC,点を中心に±90度の
範囲内の一定角度±φ。で作る波形の面積ScfとS 
crの差5O=(S et−S c−)はほぼ一定とな
る。
しかし、開先にルート間隙4が存在し、回転するアーク
がルート間隙4の始端に達すると、ルート間隙4の存在
により溶接進行方向前方点Cfにおけるアーク長j2a
が長くなり、第3図に示したアーク電圧波形は第5図に
示すように前方点Cfを中心に局部的にレベルが上昇し
たアーク電圧波形となる。このため第5図に示したアー
ク電圧波形が前方点Cfと後方点Crを中心にそれぞれ
一定角度±φ0で作る面積Scfと面積scrの差(S
 ct  S cr)はルート間隔4がないときの面積
差S。より大となる。
そこで下記式 %式%(1) で示すΔSの変化を検出することによりルート間隙4を
検出することができる。
第6図は上記ΔSと溶接時間Tとの関係を示し、第6図
においてTIは前方点CFがルート間隙4の始端に達し
たとき、T2は前方点Crがルート間隙4の終端に達し
たときを示す。第6図に示すようにルート間隙4が存在
しないときはΔSは零となるが、ルート間隙4にアーク
が達するとΔSのレベルが高くなる。このΔSのレベル
の上昇が一定レベルの不感帯S、を超えるときを検出す
ることによりルート間隙4の存在を検出することができ
る。またルート間隙4の大きさにより前方点Cfを中心
とした面積Scfが変るため、ルート間隙4の大きさと
変化するΔSのレベルとは良い相関関係がある。したが
ってルート間隙4の存在により変化するΔSのレベルを
検出することによりルート間隙4の大きさも検出するこ
とができる。
上記ルート間隙の検出の際一定角度±φ0の範囲は上2
゜5度から±90度の範囲とする。一定角度±φ0の下
限を上2゜5度としたのは波形に乗るノズル成分の影響
を防止するためである。
上記ルート間隙の検出方法を第7図に示した制御回路の
ブロック図に基づいて説明する。
まずアーク電圧検出器40でアーク電圧Eを検出し、こ
の検出したアーク電圧Eを切換器41で溶接方向前方点
Cf側と後方点C,側に分割する。切換器41によるア
ーク電圧Eの分割のタイミングはスイッチング論理回路
42からの指令信号で行なう。スイッチング論理回路4
2は回転位置検出器43で検出したワイヤ6の回転角φ
と、あらかじめ定めた2、5度から90度の範囲の一定
角度φ。を設定したφ。設定器44の出力φ。例えば4
5度とを比較演算し、ワイヤ6の回転角が溶接方向前方
点Cfを中心に±φ。である区間の波形を切換器41の
f側から出力する。同様にしてワイヤ6の回転角が溶接
方向後方点Crを中心に±φ。である区間の波形を切換
器41のr側から出力する。切換器41のf側から出力
された波形は前方積分器45で積分され、切換器41の
r側から出力された波形は後方積分器46で積分される
。n設定器57には、これらの積分の処理回数nが設定
されており、二個の積分器45.46はスイッチング論
理回路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S。、およびS c
rをそれぞれ前方記憶器47及び後方記憶器48に出力
する。各記憶器47.48はn回毎に各積分器45.4
6から人力した信号Scfおよびscrの記憶保持を繰
り返しながら信号Scfとscrを差動増幅器49に出
力する。差動増幅器49ではこの信号の差Scf  S
crを求め、次段の差動増幅器50に出力する。差動増
幅器50では上記差信号5cf−3crとあらかじめ基
準電圧設定器51に設定しである基糸信号S0の差Δ5
=(Scf  5cr)  Soを求めルート間隙判別
回路52に出力する。この差動増幅器50で出力する信
号ΔSは第6図に示すようにルート間隙がない場合はτ
となる。
ルート間隙判別回路52では上記信号ΔSと不感帯設定
器53に設定された不惑帯のレベル信号S1とを比較し
、信号ΔSが不感帯のレベル信号Slを超えたとき及び
不感帯のレベル信号S1より低下したときを検出して、
ルート間隙の存在を検出する。
また、ルート間隙判別回路52では人力する信号ΔSの
レベルを検出することによりルート間隙の大きさを検出
する。
上記のようにルート間隙判別回路52によりルート間隙
を検出すると、ならい制御法をかえたり、溶接条件をか
えて溶接を行なう。
なお、上記実施例ではアーク電圧波形を検出して、ルー
ト間隙を検出したが第4図に示す溶接電流波形を検出し
ても上記実施例と同様にルート間隙を検出することがで
きる。
さらに、上記実施例は隅肉溶接について説明したが、突
合せ継手においてもルート間隙の変化を検出することか
でき、溶接条件の適応制御を行なうことができる。
(発明の効果) この発明は以上説明したように、回転するアークの電圧
波形または溶接電流波形の変動に基いてルート間隙の存
在およびその大きさを検出することができるから、非接
触がリアルタイムで溶接線上のルート間隙あるいはその
変化を検出することができ最適制御を行なうことができ
る効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例により溶接する隅肉溶接継手
の側面図、第2図は上記実施例のワイヤ位置を示した説
明図、第3図はアーク電圧波形図、第4図は溶接電流波
形図、第5図はルート間隙が存在するときのアーク電圧
波形図、第6図は上記実施例のルート間隙判別用の波形
図、第7図は上記実施例の制御回路のブロック図である
。 !・・・下板、2・・・立板、3・・・開先のルート、
4・・・ルート間隙、5・・・電極ノズル、6・・・ワ
イヤ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電極を回転することによりアークを高速回転しながら行
    なう高速回転アーク溶接において、[1]上記回転する
    電極のアーク電圧波形又は溶接電流波形を検出し、 [2]上記アーク電圧波形又は溶接電流波形を溶接進行
    方向前方点C_f及び溶接進行方向後方点C_rを中心
    にそれぞれ±90度以下の範囲で一定角度±φ_0で分
    割し、 [3]上記前方点C_f側に一定角度±φ_0で分割し
    たアーク電圧波形又は溶接電流波形の作る面積S_c_
    fと、上記後方点C_r側に一定角度±φ_0で分割し
    たアーク電圧波形又は溶接電流波形の作る面積S_c_
    rを演算し、 [4]上記面積の差(S_c_f−S_c_r)を演算
    し、この面積の差(S_c_f−S_c_r)の変化を
    検出してルート間隙を検出する、 ことを特徴とするルート間隙の検出方法。
JP22624486A 1986-09-26 1986-09-26 ル−ト間隙の検出方法 Expired - Fee Related JPH0671663B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043773A1 (en) * 1997-03-27 1998-10-08 Nkk Corporation Method of detecting root gap and arc welding method using the former

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043773A1 (en) * 1997-03-27 1998-10-08 Nkk Corporation Method of detecting root gap and arc welding method using the former
US6150631A (en) * 1997-03-27 2000-11-21 Nkk Corporation Method of detecting root gap and arc welding method using the former

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