JP5511276B2 - Arc start control method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接ワイヤを一旦母材に接触させた後に引き離してアークを発生させるアークスタート制御方法の改善に関するものである。 The present invention relates to an improvement in an arc start control method in which a welding wire is once brought into contact with a base material and then separated to generate an arc.
溶接電源から溶接電圧及び溶接電流を出力して溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させると共に、溶接トーチをロボットによって移動させて溶接するロボット溶接が広く行われている。このロボット溶接に使用される消耗電極アーク溶接法としては、炭酸ガスアーク溶接法、マグ溶接法、ミグ溶接法、パルスアーク溶接法等がある。このロボット溶接において、ロボット制御装置に溶接開始信号が入力されると、ロボットを移動させることによって溶接トーチを予め教示された溶接開始位置まで移動させて停止させ、ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワイヤを母材へ前進送給し、続けて溶接ワイヤが母材に接触したことを判別するとワイヤ送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを後退送給し、同時に小電流値(数十A)の初期電流を通電し、続けて後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤを定常送給速度で再前進送給すると共に定常溶接電流を通電し、同時に溶接トーチを上記の停止状態から予め教示された溶接方向への移動に切り換えることによって定常のアーク発生状態に移行させるアークスタート制御方法が従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。以下、この従来技術のアークスタート制御方法について、図面を参照して説明する。 Robot welding is widely performed in which a welding voltage and a welding current are output from a welding power source to generate an arc between a welding wire and a base material, and welding is performed by moving a welding torch by a robot. Examples of consumable electrode arc welding methods used for robot welding include carbon dioxide arc welding, mag welding, MIG welding, and pulse arc welding. In this robot welding, when a welding start signal is input to the robot controller, the welding torch is moved to the welding start position taught in advance by moving the robot and stopped, and the wire feed motor is rotated forward. When the welding wire is fed forward to the base material, and subsequently it is determined that the welding wire is in contact with the base material, the wire feeding motor is reversely rotated to feed the welding wire backward, and at the same time a small current value (several tens of A) ), The welding wire is moved away from the base metal by reverse feeding, and after the initial arc is generated, the welding wire is fed forward again at the steady feeding speed and the steady welding current is turned on simultaneously. Conventionally, there has been an arc start control method for shifting a welding torch from a stationary state described above to a movement in a welding direction taught in advance to a steady arc generation state. Are (e.g., see Patent Document 1). Hereinafter, this arc start control method of the prior art will be described with reference to the drawings.
図3は、従来のロボット溶接装置の構成図である。溶接開始回路STは、溶接開始信号Stを出力する。この溶接開始回路STとしては、押しボタン、溶接ラインを制御するプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)等が相当する。ロボット制御装置RCは、この溶接開始信号Stが入力されると、ロボットRMの動作制御を行う動作制御信号McをロボットRMのサーボモータに出力すると共に、電圧設定信号Vr、定常送給速度設定信号Fcr、起動信号On、スタート完了信号Wcrを含む送受信信号Ifを溶接電源PSとの間で送受信する。電圧設定信号Vr、定常送給速度設定信号Fcr及び起動信号Onは、ロボット制御装置RCから溶接電源PSに送信される信号であり、スタート完了信号Wcrは溶接電源PSからロボット制御装置RCに送信される信号である。これらの信号については、後述する。 FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional robot welding apparatus. The welding start circuit ST outputs a welding start signal St. The welding start circuit ST corresponds to a push button, a programmable logic controller (PLC) that controls the welding line, or the like. When this welding start signal St is input, the robot control device RC outputs an operation control signal Mc for controlling the operation of the robot RM to the servo motor of the robot RM, as well as a voltage setting signal Vr, a steady feeding speed setting signal. A transmission / reception signal If including Fcr, start signal On, and start completion signal Wcr is transmitted to and received from the welding power source PS. The voltage setting signal Vr, the steady feeding speed setting signal Fcr and the start signal On are signals transmitted from the robot controller RC to the welding power source PS, and the start completion signal Wcr is transmitted from the welding power source PS to the robot controller RC. Signal. These signals will be described later.
ロボットRMは、ワイヤ送給モータWM及び溶接トーチ4を搭載して、上記の動作制御信号Mcに従って溶接トーチ4の先端位置(TCP)を予め教示された動作軌跡に沿って移動させる。溶接ワイヤ1は、上記のワイヤ送給モータWMと上記の溶接トーチ4の本体との間をつなぐ長さ1.5[m]程度のコイルライナ4aの中を通って送給される。すなわち、溶接トーチ4の長さとしては1.5m程度が標準である。
The robot RM is equipped with the wire feed motor WM and the
溶接電源PSは、上記の送受信信号Ifを送受信し、溶接トーチ4の先端に装着された給電チップを介して溶接ワイヤ1に溶接電圧Vwを給電し、溶接電流Iwを通電して溶接ワイヤ1と母材2との間にアーク3を発生させる。また、この溶接電源PSは、送給制御信号Fcを出力して、上記のワイヤ送給モータWMの回転方向及び回転速度を制御して溶接ワイヤ1の送給速度Fwを制御する。以下の説明において、送給速度Fwとは、溶接ワイヤ1の先端の速度を表している。ワイヤ送給モータWMが回転していても、溶接ワイヤ1の先端が母材と接触している場合には、送給速度Fw=0となる。すなわち、ワイヤ送給モータWMの回転と送給速度Fwとが対応しない状態が存在する。溶接ワイヤ1の先端と母材2との距離がワイヤ先端・母材間距離Lw[mm]であり、したがってこのワイヤ先端・母材間距離Lwはアーク発生中はアーク長と略同一になる。また、給電チップ先端と母材2との距離をトーチ高さLt(mm)と呼ぶことにする。溶接トーチ4が前進角又は後退角を有している場合には、溶接ワイヤ1の送給方向に対して給電チップと母材2との距離がトーチ高さLtとなる。
The welding power source PS transmits / receives the transmission / reception signal If described above, supplies the
図4は、従来のアークスタート制御方法を示す図3の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示し、同図(B)はロボットの動作制御信号Mcの時間変化を示し、同図(C)はトーチ高さLtの時間変化を示し、同図(D)は送給制御信号Fcの時間変化を示し、同図(E)は送給速度Fwの時間変化を示し、同図(F)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(G)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(H)はスタート完了信号Wcrの時間変化を示し、同図(I)はワイヤ先端・母材間距離Lwの時間変化を示す。同図(B)に示す動作制御信号Mcは、ここではロボットが移動しているときにHighレベルになり、停止しているときにLowレベルになる信号とする。同図(D)に示す送給制御信号Fc及び同図(E)に示す送給速度Fwは、正の値のときは前進送給を示し、負の値のときは後退送給を示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 4 is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 3 showing a conventional arc start control method. (A) shows the time change of the welding start signal St, (B) shows the time change of the robot operation control signal Mc, (C) shows the time change of the torch height Lt, FIG. 4D shows the time change of the feed control signal Fc, FIG. 4E shows the time change of the feed speed Fw, and FIG. 4F shows the time change of the welding voltage Vw. (G) shows the time change of the welding current Iw, FIG. 11 (H) shows the time change of the start completion signal Wcr, and FIG. 11 (I) shows the time change of the wire tip / base material distance Lw. Here, the operation control signal Mc shown in FIG. 5B is a signal that is at a high level when the robot is moving and is at a low level when the robot is stopped. The feed control signal Fc shown in FIG. 6D and the feed speed Fw shown in FIG. 5E indicate forward feed when the value is positive, and reverse feed when the value is negative. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
(1)時刻t1以前の期間(待機期間)
時刻t1以前の期間中は、同図(A)に示すように、溶接開始信号StはLowレベル(溶接停止)であるために、同図(B)に示すように、動作制御信号McはLowレベルでありロボットは待機位置で停止したままである。同図(C)に示すように、トーチ高さLtは、ロボットが待機位置にあるので大きな値となっている。同図(D)に示すように、送給制御信号Fcは0のままであり、同図(E)に示すように、送給速度Fwも0となっている。すなわち、溶接ワイヤの送給は停止状態にある。この期間中は溶接電源はまだ起動されていないので、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwは印加されずに0Vのままであり、同図(G)に示すように、溶接電流Iwは通電していないので0Aのままである。また、同図(I)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは、ロボットが待機位置にあるために大きな値となっている。
(1) Period before time t1 (standby period)
During the period before time t1, the welding start signal St is at the low level (welding stop) as shown in FIG. 9A, and therefore the operation control signal Mc is low as shown in FIG. Level and the robot remains stopped at the standby position. As shown in FIG. 5C, the torch height Lt is a large value because the robot is at the standby position. As shown in FIG. 4D, the feed control signal Fc remains 0, and the feed speed Fw is also 0 as shown in FIG. That is, the feeding of the welding wire is in a stopped state. During this period, since the welding power source has not been activated, the welding voltage Vw is not applied as shown in FIG. 5F and remains at 0 V. As shown in FIG. Since Iw is not energized, it remains at 0A. Further, as shown in FIG. 5I, the wire tip / base material distance Lw is a large value because the robot is at the standby position.
(2)時刻t1〜t2の期間(ロボットの溶接開始位置への移動期間)
時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)に変化すると、ロボット制御装置RCによってロボットRMは待機位置から予め教示された溶接開始位置に移動する。このために、同図(B)に示すように、動作制御信号Mcは、時刻t1において移動状態を示すHighレベルになり、時刻t2において停止状態を示すLowレベルになる。同図(C)に示すように、トーチ高さLtは、次第に小さくなり、時刻t2において予め教示された教示トーチ高さLsになる。この期間中はまだ溶接電源は起動されていないために、同図(D)に示すように、送給制御信号Fc=0であり、同図(E)に示すように、送給速度Fw=0のままである。すなわち、溶接ワイヤの送給はまだ開始されていない。同様に、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwはまだ印加されておらず0Vのままであり、同図(G)に示すように、溶接電流Iwはまだ通電しておらず0Aのままである。同図(I)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは、次第に小さくなる。
(2) Period of time t1 to t2 (movement period of robot to welding start position)
When the welding start signal St changes to the high level (welding start) at time t1, the robot RM moves from the standby position to the welding start position taught in advance by the robot controller RC, as shown in FIG. . For this reason, as shown in FIG. 5B, the operation control signal Mc becomes a high level indicating a moving state at time t1, and becomes a low level indicating a stopped state at time t2. As shown in FIG. 5C, the torch height Lt gradually decreases to the taught torch height Ls taught in advance at time t2. During this period, since the welding power source is not yet activated, the feed control signal Fc = 0 as shown in FIG. 4D, and the feed speed Fw = as shown in FIG. It remains 0. That is, feeding of the welding wire has not yet started. Similarly, as shown in FIG. 5F, the welding voltage Vw has not been applied yet and remains at 0V, and as shown in FIG. 5G, the welding current Iw has not yet been energized and is 0A. Remains. As shown in FIG. 3I, the wire tip / base material distance Lw gradually decreases.
(3)時刻t2〜t3の期間(前進送給期間)
時刻t2においてロボットRMが溶接開始位置に到達して停止すると、図示は省略しているが、ロボット制御装置RCから溶接電源PSに起動信号Onが出力される。これに応動して、同図(D)に示すように、送給制御信号Fcは小さな正の値の予め定めたスローダウン送給速度設定値に変化する。このために、同図(E)に示すように、送給速度Fwは小さな正の値のスローダウン送給速度に変化する。したがって、この期間中は、溶接ワイヤは非常に低速なスローダウン送給速度で母材に向かって前進送給される。時刻t2において上記の起動信号Onによって溶接電源PSは起動されるために、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwの出力が開始される。しかし、この期間中は溶接ワイヤの先端は母材にまだ到達していないので無負荷状態になるので、溶接電圧Vwは最大値の無負荷電圧値になる。同図(G)に示すように、溶接電流Iwはまだ通電していないので0Aになる。また、同図(I)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは、前進送給によって次第に短くなる。
(3) Period from time t2 to t3 (forward feed period)
When the robot RM reaches the welding start position and stops at time t2, a start signal On is output from the robot controller RC to the welding power source PS, although not shown. In response to this, the feed control signal Fc changes to a predetermined slow-down feed speed setting value having a small positive value, as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 5E, the feeding speed Fw changes to a slow-down feeding speed having a small positive value. Therefore, during this period, the welding wire is fed forward toward the base material at a very slow slow-down feeding speed. Since the welding power source PS is activated by the activation signal On at time t2, the output of the welding voltage Vw is started as shown in FIG. However, since the tip of the welding wire has not yet reached the base material during this period, the welding voltage Vw becomes the maximum no-load voltage value. As shown in FIG. 5G, the welding current Iw is 0 A because it is not energized yet. Further, as shown in FIG. 1I, the wire tip / base material distance Lw is gradually shortened by forward feeding.
(4)時刻t3〜t4の期間(前進送給から後退送給への反転遅れ期間Ta)
時刻t3において溶接ワイヤが母材と接触すると、同図(I)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは0mmとなる。同時に、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwは無負荷電圧値から数V程度の小さな値の短絡電圧値に変化する。また、同図(G)に示すように、溶接電流Iwが通電し、その値は数十A程度の初期電流値となる。溶接電圧の低下によって短絡状態を判別すると、同図(D)に示すように、送給制御信号Fcは負の値の予め定めた後退送給速度設定値に変化する。しかし、ワイヤ送給モータが回転方向を切り換えるのに必要なモータ反転遅れ時間及び溶接トーチのコイルライナ内を蛇行しながら送給されている溶接ワイヤの遊び分を反転させるのにひつような遊び分送給遅れ時間のために、時刻t4まではワイヤ先端は移動しない。このために、同図(E)に示すように、この期間中の送給速度Fwは0のままである。時刻t3〜t4の期間を前進送給から後退送給への反転遅れ期間Taと呼ぶことにする。
(4) Period from time t3 to t4 (reverse delay period Ta from forward feeding to backward feeding)
When the welding wire comes into contact with the base material at time t3, the wire tip / base material distance Lw becomes 0 mm as shown in FIG. At the same time, the welding voltage Vw changes from a no-load voltage value to a small short-circuit voltage value of about several volts as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5G, the welding current Iw is energized, and the value becomes an initial current value of about several tens of A. When the short-circuit state is determined by the decrease in the welding voltage, the feed control signal Fc changes to a predetermined reverse feed speed setting value having a negative value, as shown in FIG. However, the motor reversal delay time required for the wire feeding motor to switch the rotation direction and the play amount that is necessary to reverse the play portion of the welding wire being fed while meandering the coil liner of the welding torch. Due to the feeding delay time, the wire tip does not move until time t4. For this reason, the feeding speed Fw during this period remains 0 as shown in FIG. The period from time t3 to t4 is referred to as a reverse delay period Ta from forward feeding to backward feeding.
(5)時刻t4〜t5の期間(アーク長引き上げ期間Tu)
時刻t4において反転遅れ期間Taが終了すると、同図(E)に示すように、送給速度Fwは0からスロープ状に立ち上がって負の値の後退送給速度に変化する。これによって、ワイヤ先端が後退移動して母材から離れるので、初期アークが発生する。初期アークが発生すると、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwは短絡電圧値から数十V程度のアーク電圧値に急上昇する。溶接電圧Vwが急上昇したことによって初期アークの発生を判別してから予め定めたアーク長引き上げ期間Tuが経過するまでの期間中は、同図(D)に示すように、送給制御信号Fcは後退送給速度設定値のままであるので、同図(E)に示すように、送給速度Fwは後退送給速度のままである。このために、後退送給が継続されることになり、初期アークの長さが次第に長くなる。この結果、同図(I)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは0mmからスロープ状に大きくなる。そして、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwも、アーク長に比例してスロープ状に大きくなる。同図(G)に示すように、溶接電流Iwは初期電流値のままである。
(5) Period from time t4 to t5 (arc length raising period Tu)
When the inversion delay period Ta ends at time t4, as shown in FIG. 5E, the feed speed Fw rises from 0 to a slope and changes to a reverse feed speed having a negative value. As a result, the tip of the wire moves backward and away from the base material, so that an initial arc is generated. When the initial arc is generated, the welding voltage Vw rapidly increases from the short-circuit voltage value to an arc voltage value of about several tens of volts as shown in FIG. During the period from when the occurrence of the initial arc is determined due to the rapid increase in the welding voltage Vw to when the predetermined arc length raising period Tu elapses, as shown in FIG. Since the reverse feed speed setting value remains unchanged, the feed speed Fw remains the reverse feed speed as shown in FIG. For this reason, the backward feeding is continued, and the length of the initial arc is gradually increased. As a result, as shown in FIG. 11I, the distance Lw between the wire tip and the base material increases from 0 mm in a slope shape. And as shown to the same figure (F), the welding voltage Vw also becomes large in a slope shape in proportion to arc length. As shown in FIG. 5G, the welding current Iw remains the initial current value.
(6)時刻t5〜t7の期間(再前進送給過渡期間Tb)
時刻t5において設定されたアーク長引き上げ期間Tuが終了すると、同図(D)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の定常送給速度設定値に変化する。この定常送給速度設定値は、ロボット制御装置RCから送受信信号Ifとして溶接電源PSに送信される定常送給速度設定信号Fcrによって設定される。しかし、上述したように、ワイヤ送給モータWMの反転遅れ時間及び遊び分送給遅れ時間の間(時刻t5〜t6)は、同図(E)に示すように、送給速度Fwは、慣性によって負の値の後退送給速度から曲線状に低下して、時刻t6において0となる。そして、時刻t6〜t7の期間中は、同図(E)に示すように、送給速度Fwは0から曲線状に大きくなり、時刻t7において定常送給速度Fcwに収束する。この時刻t6〜t7の期間は、送給速度Fwが0から定常送給速度Fcwに収束するまでの送給立上り期間となる。上記の時刻t5〜t7の期間が、再前進送給に設定を切り換えてから定常送給速度Fcwに収束するまでの再前進送給過渡期間Tbとなる。時刻t5において、溶接電源PSの外部特性が定電流特性から定電圧特性に切り換えられる。この結果、同図(I)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは、この再前進送給過渡期間Tbの間に大きくオーバーシュートして、時刻t7において定常アーク長に収束する。オーバーシュートする理由は、定電圧特性とアーク負荷状態によって定まる溶接電流値が送給速度Fwに対して大きいために、溶融速度が送給速度よりも大きくなり、ワイヤ先端は燃え上がることになるからである。換言すれば、送給速度Fwが定常送給速度Fcwに収束していない過渡状態にあるためにその送給速度が遅いためである。アーク長がオーバーシュートするために、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwも、この再前進送給過渡期間の間はオーバーシュートして、時刻t7において定常値に収束する。この定常値は、送受信信号Ifの電圧設定信号Vrによって設定される。また、同図(G)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t5において初期電流値よりも大きな値に一旦上昇する。そして、上記の再前進送給過渡期間Tbの間は、一度小さくなった後に大きくなり、時刻t7において定常値に収束する。すなわち、この期間中の溶接電流Iwは凸状に変化する。溶接電流Iwの定常値は、定常送給速度Fcwによって定まる値である。時刻t5において、同図(H)に示すように、スタート完了信号WcrがHighレベルになり、溶接電源PSからロボット制御装置RCに送受信信号Ifとして送信される。これを受信したロボット制御装置RCは、ロボットRMを教示された動作軌跡に沿って移動させるので、同図(B)に示すように、動作制御信号Mcは移動を示すHighレベルに変化する。同図(C)に示すように、トーチ高さLtは、時刻t2以降は、教示トーチ高さLsのままである。これは、通常の溶接においては、トーチ高さは一定値のままで溶接されるためである。上記においては、同図(H)に示すスタート完了信号Wcrが再前進送給に指令が切り換わる時刻t5においてHighレベルに変化する場合を例示している。これ以外にも、初期電流が流れる時刻t3においてスタート完了信号WcrがHighレベルに変化するように設定される場合と、初期アークが発生する時刻t4においてスタート完了信号WcrがHighレベルに変化するように設定される場合がある。
(6) Period from time t5 to t7 (re-forward feed transient period Tb)
When the arc length raising period Tu set at time t5 ends, the feed control signal Fc changes to a positive steady feed speed set value as shown in FIG. This steady feed speed setting value is set by a steady feed speed setting signal Fcr transmitted from the robot controller RC to the welding power source PS as a transmission / reception signal If. However, as described above, during the reverse delay time of the wire feed motor WM and the play feed delay time (time t5 to t6), as shown in FIG. Decreases from a negative reverse feed speed to a curve and becomes 0 at time t6. During the period from time t6 to time t7, as shown in FIG. 5E, the feeding speed Fw increases from 0 to a curved line and converges to the steady feeding speed Fcw at time t7. The period from time t6 to time t7 is a feed rising period until the feed speed Fw converges from 0 to the steady feed speed Fcw. The period from the time t5 to the time t7 is the re-forward feed transient period Tb from when the setting is switched to the re-forward feed until it converges to the steady feed speed Fcw. At time t5, the external characteristic of the welding power source PS is switched from the constant current characteristic to the constant voltage characteristic. As a result, as shown in FIG. 11I, the wire tip-base material distance Lw greatly overshoots during this re-forward feed transient period Tb and converges to the steady arc length at time t7. The reason for overshooting is that the welding current value determined by the constant voltage characteristics and the arc load state is larger than the feeding speed Fw, so the melting speed becomes larger than the feeding speed and the wire tip burns up. is there. In other words, the feed speed Fw is slow because the feed speed Fw is in a transient state where it does not converge to the steady feed speed Fcw. Since the arc length overshoots, the welding voltage Vw also overshoots during this re-forward feed transient period and converges to a steady value at time t7 as shown in FIG. This steady value is set by the voltage setting signal Vr of the transmission / reception signal If. Further, as shown in FIG. 5G, the welding current Iw once rises to a value larger than the initial current value at time t5. Then, during the re-forward feed transient period Tb, it decreases once and then increases, and converges to a steady value at time t7. That is, the welding current Iw during this period changes in a convex shape. The steady value of the welding current Iw is a value determined by the steady feeding speed Fcw. At time t5, as shown in FIG. 5H, the start completion signal Wcr becomes High level and is transmitted from the welding power source PS to the robot controller RC as a transmission / reception signal If. Receiving this, the robot controller RC moves the robot RM along the taught motion trajectory, so that the motion control signal Mc changes to a high level indicating movement, as shown in FIG. As shown in FIG. 5C, the torch height Lt remains the teaching torch height Ls after time t2. This is because in normal welding, the torch height is maintained at a constant value. In the above, the case where the start completion signal Wcr shown in FIG. 5H changes to the High level at the time t5 when the command is switched to the re-forward feed is illustrated. In addition to this, the start completion signal Wcr is set to change to the high level at the time t3 when the initial current flows, and the start completion signal Wcr is changed to the high level at the time t4 when the initial arc occurs. May be set.
上記の動作によってアークスタート制御は終了し、時刻t7以降は定常のアーク発生状態になる。このアークスタート制御方法では、溶接ワイヤを一旦母材に接触させた後に、引き離すことによって初期アークを確実に発生させ、その後は溶接ワイヤを再前進送給することによって定常アークに移行させる。このために、一般的にアークスタート性が良くない細径鉄鋼ワイヤ、軟質アルミニウムワイヤ等を使用する場合でも、良好なアークスタート性を得ることができる。但し、このアークスタート制御方法では、上述した再前進送給過渡期間Tb中のアーク長のオーバーシュートが溶接品質に悪影響を与える場合がある。アーク長のオーバーシュートが大きくなると、ビード外観にその影響が表れるようになる。このアーク長のオーバーシュートは、ワイヤ送給モータWMの過渡特性が遅いときには大きくなる。ワイヤ送給モータWMとして、サーボモータを使用する場合には、過渡特性が良いためにオーバーシュートはあまり大きくならない。溶接装置に多く使用されている直流モータの場合には、過渡特性が遅いためにオーバーシュートは大きくなる。サーボモータは直流モータに比べて高価であるために、あまり使用されていない。また、溶接トーチの長さが、上述したように1.5m程度の標準長である場合には、再前進送給過渡期間Tbが長くなるために、オーバーシュートは大きくなる。このために、ワイヤ送給モータWMをロボットRMの先端近くの手首軸に設置することによって、溶接トーチの長さを20cm程度に短くする場合もある。しかしながら、手首軸にモータを設置するためには、小型で出力トルクの大きな高価なモータを使用しなければならない。さらには、手首軸に設置されたモータとワーク及び治具等との干渉も問題となる。したがって、標準的な直流モータを使用し、かつ、溶接トーチの長さも標準長のものを使用することが、価格面、作業性の面からも望ましい。この場合には、アーク長のオーバーシュートが大きくなるために、その対策が必要となる。この対策の例を、以下に説明する。 The arc start control is completed by the above operation, and a steady arc generation state is obtained after time t7. In this arc start control method, after the welding wire is once brought into contact with the base material, the initial arc is surely generated by pulling it apart, and thereafter, the welding wire is re-advanced to make a transition to a steady arc. For this reason, even when using a small diameter steel wire, a soft aluminum wire, etc. which generally do not have good arc start properties, good arc start properties can be obtained. However, in this arc start control method, the arc length overshoot during the re-forward feed transient period Tb described above may adversely affect the welding quality. If the overshoot of the arc length increases, the effect appears on the bead appearance. This arc length overshoot increases when the transient characteristic of the wire feed motor WM is slow. When a servo motor is used as the wire feed motor WM, the overshoot does not become so large because the transient characteristics are good. In the case of a DC motor often used in a welding apparatus, the overshoot becomes large because the transient characteristics are slow. Servo motors are rarely used because they are more expensive than direct current motors. Further, when the length of the welding torch is a standard length of about 1.5 m as described above, the re-forward feed transient period Tb becomes long, and thus the overshoot becomes large. For this reason, the length of the welding torch may be shortened to about 20 cm by installing the wire feed motor WM on the wrist shaft near the tip of the robot RM. However, in order to install the motor on the wrist shaft, an expensive motor having a small size and a large output torque must be used. Furthermore, interference between the motor installed on the wrist shaft and the workpiece, jig, etc. also becomes a problem. Accordingly, it is desirable from the viewpoint of cost and workability to use a standard DC motor and to use a welding torch having a standard length. In this case, since the overshoot of the arc length becomes large, a countermeasure is required. An example of this countermeasure will be described below.
特許文献1の発明では、上記の再前進送給過渡期間Tbに相当する期間中は、送給制御信号Fcの値を定常送給速度設定値Fcrよりも大きな値に設定するものである。上述したように、再前進送給過渡期間Tbは、モータ反転遅れ期間+遊び分送給遅れ期間+送給立上り期間の合算値となる。特許文献1のようにすることによって、遊び分送給遅れ期間及び送給立上り期間を短くすることができる。したがって、再前進送給過渡期間Tbを短くすることができるので、オーバーシュートの抑制に対して一定の高価はある。しかし、直流モータを使用する場合には、モータ反転遅れ期間が長いために、特許文献1の方法ではオーバーシュート抑制効果は限定的となる。
In the invention of
特許文献2の発明では、溶接ワイヤの前進送給の代わりにロボットによって溶接トーチを前進移動させ、後退送給の代わりにロボットによって溶接トーチを後退移動させるものである。すなわち、溶接ワイヤの送給を停止したままで、ロボットによって溶接トーチを前進移動させて溶接ワイヤと母材とを接触させる。その後はロボットによって溶接トーチを後退移動させることによって、溶接ワイヤを母材から引き離して初期アークを発生させる。この後退移動を初期アーク発生から予め定めたアーク長引き上げ期間Tuの間行う。この時点で、図4の時刻t5と同じ状態になるので、溶接ワイヤの前進送給を開始して、定常アーク発生状態へと移行させる。この特許文献2の方法では、再前進送給過渡期間Tbに相当する期間は、送給立上り期間のみとなる。これは、モータを反転させないので、モータ反転遅れ期間及び遊び分送給遅れ期間は存在しないからである。したがって、アーク長のオーバーシュートは抑制されることになる。しかしながら、定常送給速度設定値Fcrが大きい場合には、送給立上り期間が長くなるために、オーバーシュートの抑制効果は限定的となる。
In the invention of
従来技術のアークスタート制御方法において、ワイヤ送給モータに多用されている直流モータを使用する場合、又は溶接トーチの長さが1.5m程度の標準的な長さである場合には、上述したように、再前進送給過渡期間中のアーク長のオーバーシュートが大きくなるという問題がある。この問題に対して、特許文献1又は2の発明を実施することによって、オーバーシュートを抑制することができる。しかし、この抑制効果は、上述したように、限定的である。
In the arc start control method of the prior art, when a DC motor that is frequently used as a wire feed motor is used, or when the length of the welding torch is a standard length of about 1.5 m, the above-described method is used. As described above, there is a problem that the overshoot of the arc length during the re-forward feed transient period becomes large. With respect to this problem, by implementing the invention of
そこで、本発明では、ワイヤ送給モータに直流モータを使用し、かつ、溶接トーチの長さが1.5m程度の標準長さであり、かつ、定常送給速度が高速である場合でも、再前進送給過渡期間中のアーク長のオーバーシュートを抑制することができ、良好な溶接品質を得ることができるアークスタート制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, even when a direct current motor is used as the wire feed motor, the length of the welding torch is about 1.5 m, and the steady feed speed is high, it is possible to restart the operation. An object of the present invention is to provide an arc start control method capable of suppressing an arc length overshoot during a forward feed transient period and obtaining a good welding quality.
上述した課題を解決するために、第1の発明は、溶接トーチから溶接ワイヤを母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触すると溶接ワイヤを母材から後退送給すると共に溶接電流を通電し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤを再前進送給して前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと移行させるアークスタート制御方法において、
前記再前進送給の開始時点から前記溶接トーチの高さを一旦スロープ状に低くした後にスロープ状に高くして元の高さに戻すトーチ高さ制御を行う、
ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
In order to solve the above-described problems, the first invention is to feed a welding wire from a welding torch forward to a base material, and when the welding wire comes into contact with the base material, the welding wire is moved backward from the base material and a welding current is supplied. Arc start control to turn the welding wire from the initial arc generation state to the steady arc generation state after the welding wire is separated from the base metal by the backward feeding and the initial arc is generated by this backward feeding. In the method
Torch height control is performed in which the height of the welding torch is once lowered to a slope shape after the re-advance feeding start time and then returned to the original height by raising the slope shape .
An arc start control method characterized by the above.
前記トーチ高さ制御は、予め定めた第1期間の間に予め定めた移動距離だけスロープ状に低くし、予め定めた第2期間の間にスロープ状に高くして元の高さに戻す制御である、
ことを特徴とする第1の発明記載のアークスタート制御方法である。
The torch height control is a control that lowers the slope by a predetermined movement distance during a first predetermined period and returns it to the original height by increasing the slope during a second predetermined period. Is,
An arc start control method according to the first aspect of the invention.
第3の発明は、前記前進送給から前記後退送給への切換時の反転遅れ期間を検出し、この反転遅れ期間に基づいて前記第1期間、前記第2期間及び前記移動距離を設定する、
ことを特徴とする第2の発明記載のアークスタート制御方法である。
In a third aspect of the invention, an inversion delay period at the time of switching from the forward feed to the reverse feed is detected, and the first period, the second period, and the moving distance are set based on the inversion delay period. ,
An arc start control method according to the second aspect of the invention.
上記第1の発明によれば、再前進送給が開始されると溶接トーチの高さを一旦低くした後に元の高さに戻すトーチ高さ制御を行うことによって、アーク長のオーバーシュートを相殺することができる。このために、ワイヤ送給モータに直流モータを使用し、かつ、溶接トーチの長さが1.5m程度の標準長さであり、かつ、定常送給速度が高速であるときでも、再前進送給時のアーク長のオーバーシュートを抑制することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, when the re-forward feeding is started, the arc length overshoot is canceled by performing the torch height control in which the height of the welding torch is once lowered and then returned to the original height. can do. For this reason, even when a DC motor is used as the wire feeding motor, the welding torch is about 1.5 m in length, and the steady feeding speed is high, the re-advance feeding is performed. The overshoot of the arc length during feeding can be suppressed, and good welding quality can be obtained.
第2の発明によれば、第1期間、第2期間及び移動距離をアーク長のオーバーシュートが最も少ないように設定することによって、第1の発明の考課を最大限にすることができる。 According to the second invention, by setting the first period, the second period, and the movement distance so as to minimize the overshoot of the arc length, the consideration of the first invention can be maximized.
第3の発明によれば、第2の発明の効果に加えて、第1期間、第2期間及び移動距離の設定を、前進送給から後退送給に切り換えるときの反転遅れ期間に基づいて自動的に行うことができ、これらのパラメータの設定作業が不要となるので作業効率が向上する。 According to the third aspect, in addition to the effect of the second aspect, the first period, the second period, and the movement distance are automatically set based on the reverse delay period when switching from forward feeding to backward feeding. Therefore, the setting efficiency of these parameters becomes unnecessary, so that the work efficiency is improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示し、同図(B)はロボットの動作制御信号Mcの時間変化を示し、同図(C)はトーチ高さLtの時間変化を示し、同図(D)は送給制御信号Fcの時間変化を示し、同図(E)は送給速度Fwの時間変化を示し、同図(F)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(G)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(H)はスタート完了信号Wcrの時間変化を示し、同図(I)はワイヤ先端・母材間距離Lwの時間変化を示す。同図(B)に示す動作制御信号Mcは、ここではロボットが移動しているときにHighレベルになり、停止しているときにLowレベルになる信号とする。同図(D)に示す送給制御信号Fc及び同図(E)に示す送給速度Fwは、正の値のときは前進送給を示し、負の値のときは後退送給を示す。溶接装置については、上述した図3と同一である。同図は、上述した図4と対応しており、時刻t5までの動作は同一であるので説明は省略する。以下、時刻t5以降の動作について説明する。 FIG. 1 is a timing chart showing an arc start control method according to an embodiment of the present invention. (A) shows the time change of the welding start signal St, (B) shows the time change of the robot operation control signal Mc, (C) shows the time change of the torch height Lt, FIG. 4D shows the time change of the feed control signal Fc, FIG. 4E shows the time change of the feed speed Fw, and FIG. 4F shows the time change of the welding voltage Vw. (G) shows the time change of the welding current Iw, FIG. 11 (H) shows the time change of the start completion signal Wcr, and FIG. 11 (I) shows the time change of the wire tip / base material distance Lw. Here, the operation control signal Mc shown in FIG. 5B is a signal that is at a high level when the robot is moving and is at a low level when the robot is stopped. The feed control signal Fc shown in FIG. 6D and the feed speed Fw shown in FIG. 5E indicate forward feed when the value is positive, and reverse feed when the value is negative. About a welding apparatus, it is the same as FIG. 3 mentioned above. This figure corresponds to FIG. 4 described above, and the operation up to time t5 is the same, so the explanation is omitted. Hereinafter, the operation after time t5 will be described.
(6)時刻t5〜t7の期間(再前進送給過渡期間Tb)
時刻t5において設定されたアーク長引き上げ期間Tuが終了すると、同図(H)に示すように、スタート完了信号WcrがHighレベルに変化し、この信号が溶接電源PSからロボット制御装置RCに送受信信号Ifとして送信される。これを受信すると、ロボットRMは、溶接方向への移動を開始すると共に、時刻t5〜t6の予め定めた第1期間T1の間は予め定めた移動距離ΔLtだけトーチ高さLtが低くなるように移動する。したがって、同図(B)に示すように、動作制御信号Mcは、時刻t5以降の期間Highレベル(移動状態)になる。また、同図(C)に示すように、トーチ高さLtは、時刻t5までは教示トーチ高さLsとなり、時刻t5以降はスロープ状に短くなり、時刻t6においてLs−ΔLtとなる。ロボットRMは、時刻t6〜t7の予め定めた第2期間T2の間は上記の移動距離ΔLtだけトーチ高さが高くなるように移動し、時刻t7において教示トーチ高さLsに戻る。したがって、同図(C)に示すように、トーチ高さLtは、時刻t6からスロープ状に高くなり、時刻t7において教示トーチ高さLsに戻る。上記の第1期間T1と第2期間T2との合算値を、図4の再前進送給過渡期間Tbと略同じ長さに設定する。そして、T1=T2として設定すれば良い。また、移動距離ΔLtは、図4(I)に示すアーク長のオーバーシュート量に略等しくなるように設定する。すなわち、図4(I)に示すアーク長のオーバーシュートを相殺するように、トーチ高さLtを変化させれば良い。このようにすれば、アーク長はオーバーシュートすることなく、時刻t5から定常値に速やかに収束することになる。
(6) Period from time t5 to t7 (re-forward feed transient period Tb)
When the arc length raising period Tu set at time t5 ends, the start completion signal Wcr changes to a high level as shown in FIG. 5H, and this signal is transmitted / received from the welding power source PS to the robot controller RC. Sent as If. Upon receiving this, the robot RM starts moving in the welding direction, and the torch height Lt is lowered by a predetermined moving distance ΔLt during a predetermined first period T1 from time t5 to t6. Moving. Therefore, as shown in FIG. 5B, the operation control signal Mc is at a high level (moving state) for a period after time t5. Further, as shown in FIG. 5C, the torch height Lt becomes the teaching torch height Ls until time t5, becomes shorter like a slope after time t5, and becomes Ls−ΔLt at time t6. The robot RM moves so as to increase the torch height by the movement distance ΔLt during a predetermined second period T2 from time t6 to t7, and returns to the teaching torch height Ls at time t7. Therefore, as shown in FIG. 3C, the torch height Lt increases in a slope shape from time t6, and returns to the teaching torch height Ls at time t7. The total value of the first period T1 and the second period T2 is set to substantially the same length as the re-forward feed transient period Tb in FIG. And what is necessary is just to set as T1 = T2. Further, the movement distance ΔLt is set to be substantially equal to the arc length overshoot amount shown in FIG. That is, the torch height Lt may be changed so as to cancel the overshoot of the arc length shown in FIG. In this way, the arc length quickly converges to a steady value from time t5 without overshooting.
時刻t5において、同図(D)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の定常送給速度設定値に変化する。この定常送給速度設定値は、ロボット制御装置RCから送受信信号Ifとして溶接電源PSに送信される定常送給速度設定信号Fcrによって設定される。しかし、上述したように、ワイヤ送給モータWMの反転遅れ時間及び遊び分送給遅れ時間の間(時刻t5〜t6)は、同図(E)に示すように、送給速度Fwは、慣性によって負の値の後退送給速度から曲線状に低下して、時刻t6において0となる。そして、時刻t6〜t7の期間中は、同図(E)に示すように、送給速度Fwは0から曲線状に大きくなり、時刻t7において定常送給速度Fcwに収束する。この時刻t6〜t7の期間は、送給速度Fwが0から定常送給速度Fcwに収束するまでの送給立上り期間となる。上記の時刻t5〜t7の期間が、再前進送給に設定を切り換えてから定常送給速度Fcwに収束するまでの再前進送給過渡期間Tbとなる。時刻t5において、溶接電源PSの外部特性が定電流特性から定電圧特性に切り換えられる。ここで、時刻t5〜t6の期間中は送給速度Fwは定常送給速度Fcwに達していない状態で定電圧特性が形成されるために、アーク長はオーバーシュートするところであるが、上述したようにトーチ高さ制御によって、アーク長は定常値に速やかに収束する。したがって、同図(I)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは時刻t5から速やかに定常値に収束することになる。アーク長がオーバーシュートしないために、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwも、時刻t5から速やかに定常値に収束する。この定常値は、送受信信号Ifの電圧設定信号Vrによって設定される。また、同図(G)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t5の初期電流値から定常値に速やかに収束する。この定常値は、定常送給速度Fcwによって定まる値である。時刻t7以降は、定常のアーク発生状態となる。 At time t5, as shown in FIG. 4D, the feed control signal Fc changes to a positive steady feed rate set value. This steady feed speed setting value is set by a steady feed speed setting signal Fcr transmitted from the robot controller RC to the welding power source PS as a transmission / reception signal If. However, as described above, during the reverse delay time of the wire feed motor WM and the play feed delay time (time t5 to t6), as shown in FIG. Decreases from a negative reverse feed speed to a curve and becomes 0 at time t6. During the period from time t6 to time t7, as shown in FIG. 5E, the feeding speed Fw increases from 0 to a curved line and converges to the steady feeding speed Fcw at time t7. The period from time t6 to time t7 is a feed rising period until the feed speed Fw converges from 0 to the steady feed speed Fcw. The period from the time t5 to the time t7 is the re-forward feed transient period Tb from when the setting is switched to the re-forward feed until it converges to the steady feed speed Fcw. At time t5, the external characteristic of the welding power source PS is switched from the constant current characteristic to the constant voltage characteristic. Here, during the period from the time t5 to the time t6, since the constant voltage characteristic is formed in a state where the feeding speed Fw does not reach the steady feeding speed Fcw, the arc length is overshooting, but as described above. In addition, the arc length quickly converges to a steady value by controlling the torch height. Therefore, as shown in FIG. 5I, the wire tip / base material distance Lw quickly converges to a steady value from time t5. Since the arc length does not overshoot, the welding voltage Vw quickly converges to a steady value from time t5 as shown in FIG. This steady value is set by the voltage setting signal Vr of the transmission / reception signal If. Further, as shown in FIG. 5G, the welding current Iw quickly converges from the initial current value at time t5 to the steady value. This steady value is a value determined by the steady feeding speed Fcw. After time t7, a steady arc is generated.
上述したトーチ高さ制御については、以下のような種々の実施の形態がある。
以下に整理して説明する。
[第1のトーチ高さ制御方法]
(1a)ロボット制御装置RCはスタート完了信号Wcrを受信すると、ロボットRMを移動させて溶接トーチの高さを一旦低くした後に元の高さに戻すトーチ高さ制御を行う。
第1のトーチ高さ制御によれば、アーク長のオーバーシュートを相殺することができるために、ワイヤ送給モータWMに直流モータを使用し、かつ、溶接トーチの長さが1.5m程度の標準長さであり、かつ、定常送給速度が高速であるときでも、再前進送給時のアーク長のオーバーシュートを抑制することができ、良好な溶接品質を得ることができる。
Regarding the above-described torch height control, there are various embodiments as follows.
The following is an explanation.
[First torch height control method]
(1a) When the robot control device RC receives the start completion signal Wcr, the robot control device RC moves the robot RM to once reduce the height of the welding torch, and then performs torch height control to return to the original height.
According to the first torch height control, since the arc length overshoot can be canceled, a DC motor is used for the wire feed motor WM, and the length of the welding torch is about 1.5 m. Even when the length is standard and the steady feeding speed is high, overshooting of the arc length at the time of re-forward feeding can be suppressed, and good welding quality can be obtained.
[第2のトーチ高さ制御方法]
第2のトーチ高さ制御は、以下のようになる。
(2a)ロボット制御装置RCはスタート完了信号Wcrを受信すると、ロボットRMを移動させてトーチ高さを第1期間T1の間に移動距離ΔLtだけ低くし、第2期間T2の間に元の教示トーチ高さLsに戻す。
第2のトーチ高さ制御によれば、第1期間T1、第2期間T2及び移動距離ΔLtをアーク長のオーバーシュートに応じて最適化することによって、アーク長のオーバーシュートを最大限に抑制することができる。
[Second Torch Height Control Method]
The second torch height control is as follows.
(2a) Upon receiving the start completion signal Wcr, the robot controller RC moves the robot RM to reduce the torch height by the movement distance ΔLt during the first period T1, and during the second period T2, the original teaching Return to torch height Ls.
According to the second torch height control, the first period T1, the second period T2, and the movement distance ΔLt are optimized according to the arc length overshoot, thereby suppressing the arc length overshoot to the maximum. be able to.
[第3のトーチ高さ制御方法]
さらに、第3のトーチ高さ制御は以下のようになる。
(3a)溶接電源PSは、図1における、時刻t3〜t4の前進送給から後退送給への反転遅れ期間Taを検出し、この反転遅れ期間Taを送受信信号Ifとしてロボット制御装置RCに送信する。
(3b)ロボット制御装置RCは、反転遅れ期間Taを受信して、この値に基づいて第1期間T1、第2期間T2及び移動距離ΔLtを設定する。
(3c)ロボット制御装置RCはスタート完了信号Wcrを受信すると、ロボットRMを移動させてトーチ高さを第1期間T1の間に移動距離ΔLtだけ低くし、第2期間T2の間に元の教示トーチ高さLsに戻す。
第1期間T1と第2期間T2との合算値は、再前進送給過渡期間Tbと略等しくなるように設定されることが望ましい。再前進送給過渡期間Tbも反転遅れ期間の一つであるために、反転遅れ期間Taから最前進送給過渡期間Tbを推定することができる。この再前進送給過渡期間Tbが推定できれば、移動距離ΔLtも推定することができる。したがって、反転遅れ期間Taから第1期間T1、第2期間T2及び移動距離ΔLtの適正値を推定することができる。このために、第3のトーチ高さ制御によれば、上述した効果に加えて、第1期間T1、第2期間T2及び移動距離ΔLtの設定を自動的に行うことができ、作業効率が向上する。
[Third Torch Height Control Method]
Further, the third torch height control is as follows.
(3a) The welding power source PS detects an inversion delay period Ta from forward feeding to backward feeding at time t3 to t4 in FIG. 1, and transmits the inversion delay period Ta to the robot controller RC as a transmission / reception signal If. To do.
(3b) The robot controller RC receives the reverse delay period Ta, and sets the first period T1, the second period T2, and the movement distance ΔLt based on this value.
(3c) Upon receiving the start completion signal Wcr, the robot controller RC moves the robot RM to reduce the torch height by the movement distance ΔLt during the first period T1, and during the second period T2, the original teaching Return to torch height Ls.
The total value of the first period T1 and the second period T2 is preferably set to be substantially equal to the re-forward feeding transient period Tb. Since the re-forward feed transient period Tb is also one of the reverse delay periods, the most forward feed transient period Tb can be estimated from the reverse delay period Ta. If the re-forward feed transient period Tb can be estimated, the moving distance ΔLt can also be estimated. Therefore, it is possible to estimate appropriate values of the first period T1, the second period T2, and the movement distance ΔLt from the inversion delay period Ta. For this reason, according to the third torch height control, in addition to the above-described effects, the first period T1, the second period T2, and the movement distance ΔLt can be automatically set, thereby improving work efficiency. To do.
[第4のトーチ高さ制御方法]
さらに、第4のトーチ高さ制御は以下のようになる。
(4a)ロボット制御装置RCは、溶接電圧Vwを検出する。
(4b)ロボット制御装置RCはスタート完了信号Wcrを受信すると、溶接電圧検出信号の値と電圧設定信号Vrの値とが等しくなるようにフィードバック制御によってロボットRMを移動させてトーチ高さ制御を行う。
アーク長と溶接電圧Vwとは比例関係にあるために、溶接電圧Vwの検出値が定常値(電圧設定信号Vrの値)と等しくなるようにトーチ高さを制御すれば、アーク長のオーバーシュートを補償して定常値に維持することができる。第4のトーチ高さ制御によれば、上述した効果に加えて、トーチ高さ制御を自動制御化することができるので、第1期間T1、第2期間T2及び移動距離ΔLtの設定が不要となり作業効率が向上する。
[Fourth Torch Height Control Method]
Further, the fourth torch height control is as follows.
(4a) The robot controller RC detects the welding voltage Vw.
(4b) Upon receiving the start completion signal Wcr, the robot controller RC performs torch height control by moving the robot RM by feedback control so that the value of the welding voltage detection signal is equal to the value of the voltage setting signal Vr. .
Since the arc length and the welding voltage Vw are proportional, if the torch height is controlled so that the detected value of the welding voltage Vw is equal to the steady value (the value of the voltage setting signal Vr), the arc length overshoots. Can be compensated and maintained at a steady value. According to the fourth torch height control, since the torch height control can be automatically controlled in addition to the above-described effects, it is not necessary to set the first period T1, the second period T2, and the movement distance ΔLt. Work efficiency is improved.
[第5のトーチ高さ制御方法]
さらに、第5のトーチ高さ制御は、パルスアーク溶接において上述した第4のトーチ高さ制御を適用する場合であり、以下のようになる。
(5a)ロボット制御装置RCは、図2で後述するピーク電流Ipの通電期間(ピーク期間Tp)中の溶接電圧Vw(ピーク電圧Vp)を検出する。
(5b)ロボット制御装置RCはスタート完了信号Wcrを受信すると、溶接電圧検出信号の値(ピーク電圧Vp)と予め定めた電圧設定信号の値とが等しくなるようにフィードバック制御によってロボットRMを移動させてトーチ高さ制御を行う。
[Fifth Torch Height Control Method]
Further, the fifth torch height control is a case where the above-described fourth torch height control is applied in pulse arc welding, and is as follows.
(5a) The robot controller RC detects the welding voltage Vw (peak voltage Vp) during the energization period (peak period Tp) of the peak current Ip described later in FIG.
(5b) Upon receiving the start completion signal Wcr, the robot controller RC moves the robot RM by feedback control so that the value of the welding voltage detection signal (peak voltage Vp) is equal to the value of the predetermined voltage setting signal. To control the torch height.
図2は、消耗電極パルスアーク溶接の一般的な電流・電圧波形図である。同図(A)はアークを通電する溶接電流Iwを示し、同図(B)は溶接ワイヤと母材との間の溶接電圧Vwを示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 2 is a general current / voltage waveform diagram of consumable electrode pulse arc welding. FIG. 4A shows the welding current Iw for energizing the arc, and FIG. 4B shows the welding voltage Vw between the welding wire and the base material. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
時刻t1〜t2のピーク期間Tp中は、同図(A)に示すように、溶接ワイヤから溶滴を移行させるために臨界電流値以上のピーク電流Ipが通電し、同図(B)に示すように、溶接ワイヤと母材との間にアーク長に比例したピーク電圧Vpが印加する。 During the peak period Tp from time t1 to t2, as shown in FIG. 4A, a peak current Ip greater than the critical current value is applied to transfer the droplets from the welding wire, and shown in FIG. Thus, the peak voltage Vp proportional to the arc length is applied between the welding wire and the base material.
時刻t2〜t3のベース期間Tg中は、同図(A)に示すように、溶滴を形成しないようにするために定電流値のベース電流Ibが通電し、同図(B)に示すように、ベース電圧Vbが印加する。時刻t1〜t3までの期間をパルス周期Tpbとして繰り返して溶接が行われる。同図(A)に示す破線は溶接電流平均値Iavを示し、同図(B)に示す破線は溶接電圧平均値Vavを示す。上述した図1において、溶接法がパルスアーク溶接法である場合、時刻t5以前は直流の初期電流が通電し、時刻t5以降は上記のピーク電流Ip及びベース電流Ibからなるパルス状の電流が通電する。したがって、同図(F)に示す溶接電圧Vwは時刻t5以降は溶接電圧平均値Vavを示し、同図(G)に示す溶接電流Iwは時刻t5以降は溶接電流平均値Iavを示す。ここで、パルスアーク溶接のアーク長は、溶接電圧平均値Vav又はピーク電圧Vpに比例する。したがって、パルスアーク溶接では、アーク長を溶接電圧平均値Vav又はピーク電圧Vpによって検出することができる。溶接電圧平均値Vavとしては、溶接電圧Vwを平滑した信号、溶接電圧Vwからローパスフィルタによって高周波成分を除去した信号、パルス周期Tpbごとの溶接電圧Vwの平均値等が使用される。このために、溶接電圧平均値Vav又はピーク電圧Vpが予め定めた電圧設定値と等しくなるようにトーチ高さ制御を行なうことによって、アーク長のオーバーシュートを補償して定常値に維持することができる。第5のトーチ高さ制御によれば、上述した効果に加えて、パルスアーク溶接において、トーチ高さ制御を自動制御化することができるので、第1期間T1、第2期間T2及び移動距離ΔLtの設定が不要となり作業効率が向上する。 During the base period Tg from time t2 to t3, as shown in FIG. 5A, the base current Ib having a constant current value is applied to prevent the formation of droplets, as shown in FIG. In addition, a base voltage Vb is applied. The welding is performed by repeating the period from time t1 to t3 as the pulse period Tpb. The broken line shown in FIG. 5A shows the welding current average value Iav, and the broken line shown in FIG. 4B shows the welding voltage average value Vav. In FIG. 1 described above, when the welding method is the pulse arc welding method, a DC initial current is applied before time t5, and a pulsed current consisting of the peak current Ip and the base current Ib is applied after time t5. To do. Accordingly, the welding voltage Vw shown in FIG. 5F shows the welding voltage average value Vav after time t5, and the welding current Iw shown in FIG. 5G shows the welding current average value Iav after time t5. Here, the arc length of the pulse arc welding is proportional to the welding voltage average value Vav or the peak voltage Vp. Therefore, in pulse arc welding, the arc length can be detected by the welding voltage average value Vav or the peak voltage Vp. As the welding voltage average value Vav, a signal obtained by smoothing the welding voltage Vw, a signal obtained by removing a high frequency component from the welding voltage Vw by a low-pass filter, an average value of the welding voltage Vw for each pulse period Tpb, and the like are used. For this purpose, by controlling the torch height so that the welding voltage average value Vav or the peak voltage Vp is equal to a predetermined voltage setting value, the arc length overshoot can be compensated and maintained at a steady value. it can. According to the fifth torch height control, since the torch height control can be automatically controlled in the pulse arc welding in addition to the above-described effects, the first period T1, the second period T2, and the movement distance ΔLt. This eliminates the need for setting and improves work efficiency.
1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
4a コイルライナ
Fc 送給制御信号
Fcr 定常送給速度設定信号
Fcw 定常送給速度
Fw 送給速度
Iav 溶接電流平均値
Ib ベース電流
If 送受信信号
Ip ピーク電流
Iw 溶接電流
Ls 教示トーチ高さ
Lt トーチ高さ
Lw ワイヤ先端・母材間距離
Mc 動作制御信号
On 起動信号
PS 溶接電源
RC ロボット制御装置
RM ロボット
ST 溶接開始回路
St 溶接開始信号
T1 第1期間
T2 第2期間
Ta 前進送給から後退送給への反転遅れ期間
Tb 再前進送給過渡期間
Tg ベース期間
Tp ピーク期間
Tpb パルス周期
Tu アーク長引き上げ期間
Vav 溶接電圧平均値
Vb ベース電圧
Vp ピーク電圧
Vr 電圧設定信号
Vw 溶接電圧
Wcr スタート完了信号
WM ワイヤ送給モータ
ΔLt 移動距離
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記再前進送給の開始時点から前記溶接トーチの高さを一旦スロープ状に低くした後にスロープ状に高くして元の高さに戻すトーチ高さ制御を行う、
ことを特徴とするアークスタート制御方法。 The welding wire is fed forward from the welding torch to the base metal, and when the welding wire comes into contact with the base metal, the welding wire is fed backward from the base metal and a welding current is energized. In an arc start control method in which a welding wire is re-forwarded after an initial arc is generated away from the initial arc, and a transition is made from the initial arc generation state to a steady arc generation state.
Torch height control is performed in which the height of the welding torch is once lowered to a slope shape after the re-advance feeding start time and then returned to the original height by raising the slope shape .
An arc start control method characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1記載のアークスタート制御方法。 The torch height control is a control that lowers the slope by a predetermined movement distance during a first predetermined period and returns it to the original height by increasing the slope during a second predetermined period. Is,
The arc start control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載のアークスタート制御方法。 Detecting a reverse delay period at the time of switching from the forward feed to the reverse feed, and setting the first period, the second period and the moving distance based on the reverse delay period;
The arc start control method according to claim 2, wherein:
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