JPH02295676A - 溶接機の制御方法及び制御装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、溶接機の制御方法及び制御装置に関するもの
である。

（口）従来の技術 従来の溶接機の制御方法として、特開昭６２−１６８８
３号公報に示されるものがある。

これには、溶接部の形状に沿って溶接トーチを自動的に
走行させて溶接を行なうために、溶接部と溶接トーチと
の相対位置関係を検出し、これに基づいて溶接トーチの
位置を修正する技術が示されている。具体的には、溶接
中に溶接トーチを所定の周波数で連続して揺動させ、そ
の際の溶接電流から各揺動周期ごとに揺動周波数と同一
の周波数成分の値及び位相の正逆、及び平均溶接電流値
を算出する。算出された揺動周波数と同一の周波数成分
の値及び位相の正逆とから溶接トーチの横方向（水平方
向）への移動を制御し、また算出された平均溶接電流値
と位相の正逆とから溶接トーチの縦方向（上下方向）へ
の移動を制御する。このような動作を各揺動周期ごとに
繰返久す。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような従来の制御方法によって多層
盛溶接を行なった場合には、第２層目以降の溶接トーチ
の位置精度が良好でないという問題点がある。すなわち
、第１層目溶接時には上記方法によって溶接を行なえば
問題はないが、第２層目以降の場合には第１層目の溶接
時に発生する溶接ビードが影響を与え、溶接トーチのな
らい制御を精度良く行−うことが困難となる。本発明は
上記のような課題を解決し、多層盛溶接の第２層目以降
を精度良く行なうことができる溶接機の制御方法及び制
御装置を得ることを目的としている。

（二）課題を解決するための手段 本発明は、第１層目溶接時の溶接トーチの位置を記憶さ
せておき、第２層目以降は上記記憶に基づいて溶接トー
チの位置制御を行なうことにより上記課題を解決する。

すなわち、本発明は、溶接部に沿って自動的に溶接トー
チを移動させて多層盛アーク溶接を行なう溶接機の制御
方法を対象としたものであり、第１層■溶接時には、溶
接トーチの移動方向に直交する面内において溶接トーチ
を一定周期で揺動させ、溶接電流の周波数成分のうちの
溶接トーチの揺動周期と同一の周波数成分、位相の正逆
、及び位置揺動中の平均溶接電流値を検出し、検出した
上記揺動周期と同一の周波数成分を０とするための溶接
トーチの揺動中心位置の揺動中心線に直交する方向への
移動量及び検出した上記平均溶接電流値とこれの初期値
との差を０とするための溶接トーチの揺動中心位置の揺
動中心線軸方向への移動量を算出し、算出した移動量だ
け溶接トーチを移動させると共に、所定揺動回数ごとに
上記両移動量を溶接方向送り位置に対応させて記憶させ
、第２層目以降の溶接時には、上記記憶させた両移動量
のみに基づいて溶接トーチの位置を移動させることを特
徴としている。

また、上記方法を実施する本発明による溶接機の制御装
置は、溶接トーチと、溶接トーチを揺動させる揺動装置
と、溶接トーチの揺動中心位置を揺動中心線に直交する
方向に移動可能な横方向移動装置と、゛溶接トーチの揺
動中心位置を揺動中心線軸方向に移動可能な縦方向移動
装置と、溶接トーチを揺動面に直交する方向に移動させ
る溶接方向送り装置と、溶接トーチにワイヤを送給する
ワイヤ送給装置と、ワイヤに溶接電流を供給する溶接電
源と、を有する溶接機のための自動制御装置であって、
溶接電流を検出する電流検出器と、溶接トーチが所定の
揺動位置にあるときに信号を出力する揺動位置検出器と
、電流検出器及び揺動位置検出器からの｛ｇ号に基づい
て溶接電流を所定時間ごとに測定し溶接トーチの揺動周
期と一致する周波数成分、位相の正逆、及び平均溶接電
流値を算出する演算手段と、横方向移動装置の作動を指
令する信号を出力する横方向作動指令手段と、縦方向移
動装置を作動させる信号を出力する縦方向作動指令手段
と、溶接トーチの溶接方向送り位置を検出する送り位置
検出器と、を有しており、更に第１層目溶接時の横方向
作動指令手段及び縦方向作動指令手段の指令信号を、送
り位置検出器によって検出される溶接方向送り位置に対
応させて記憶する記憶手段と、第２層目以降の溶接時に
上記記憶手段に記憶させた指令信号に基づいて横方向移
動装置及び縦方向移動装置を作動させる信号を出力する
第２層目以降作動指令手段と、を有している。

（ホ）作用 第１層目溶接時には、従来と同様に溶接トーチを揺動さ
せることにより溶接トーチの位置ずれを検出し、この位
置ずれをなくすように溶接トーチの位置の修正を行なう
。これと同時に所定揺動回数ごとに位置修正のための溶
接トーチの移動量を記憶しておく。第２層目以降の溶接
時には、第１層目溶接時に記憶した溶接トーチの移動量
に基づいて溶接トーチの位置制御を行なう。こうするこ
とによって、第２層目以降の溶接時には第１層目溶接時
の溶接トーチの軌跡に沿って溶接が行なわれることにな
る。

（へ》実施例 第１図に自動溶接装置を示す。溶接トーチ２０は揺動装
置２２によって揺動可能に支持されている。揺動装置２
２は溶接トーチ２０を一定周期で揺動させることがでる
。溶接トーチ２０にはワイヤ送給装置２４からワイヤ２
６が送給可能である。揺動装置２２は縦方向移動置２９
と支持部材３１を介して連結されている。縦方向移動装
置２９はモータ２９ａを有しており、このモータ２９ａ
を作動させることにより、支持部材３１を第１図中で上
下方向に移動させることができる。

すなわち、モータ２９ａを駆動させることにより、揺動
装置２２及びこれに支持された溶接トーチ２０を上下方
向に移動させることができる。縦方向移動装置２９は横
方向移動装置２８と支持部材３０を介して連結されてい
る。横方向移動装置２８はモータ２８ａを有しており、
このモータ２８ａを作動させることにより支持部材３０
を第１図中で水平方向に移動させることができる。

すなわち、モータ２８ａを駆動することにより、揺動装
置２２及びこれに支持さわた溶接トーチ２０を水平方向
に移動させることができる。モータ２８ａ及び２９ａは
パルスモータであり、人力される正転用又は逆転用パル
スに応じて正転又は逆転する。横方向移動装置２８は、
フレーム３２上に軸受３４及び３６を介して水平方向（
紙面に直交する方向）に移動゜可能に支持された走行台
３８上に設けられている。なお、走行台３８を駆動ずる
駆動装置は図示を省略してある。この走行台３８及び駆
動装置が溶接方向送り装置を構成する。走行台３８を移
動させることにより、溶接トーチ２０を紙面に直交する
方向に移動させることができる。被溶接物４０及び４２
は台４４上に設置される。被溶接物４０及び４２の接触
面嶋部が溶接すべき溶接部４６である。ワイヤ送給装置
２４及び台４４はそれぞれ給電線４７及び４８によって
溶接電源５０と接続されている。溶接電源５０には電流
検出器５２が設けられており、電流検出器５２からの信
号５４は制御器５６に人力される。電流検出器５２は例
えばホール素子を利用した磁気的電流検出器又はシャン
ト抵抗器であり、溶接電流に比例した信号５４を発生す
る。制御器５６には揺動装置２２に設けられた揺動位置
検出器６０からの信号６４も人力される。揺動位置検出
器６０は溶接トーチ２０が揺動中心位置を１方向から通
過するときに（すなわち、１揺動周期に付き１回》、パ
ルス状の信号６４を発生するものであり、例えば溶接ト
ーチ２０と連動するスリット機構及び光電スイッチによ
って構成することができる。また、走行台３８には、こ
れの走行方向位置、すなわち溶接方向送り位置を検出す
る送り位置検出器９０が設けられており、これからの信
号９１も制御器５６に人力されている。制御器５６は、
モータ２８ａへ回転量及び回転方向を指令する信号６６
、及びモータ２９ａへ回転量及び回転方向を指令する信
号６７を出力することができる。

制御器５６の構成を第２図にブロック図として示す。制
御器５６には、電流検出器５２からの信号５４、揺動位
置検出器６０からの信号６４及び送り位置検出器９０か
らの信号９１が人力される。制御器５６は、ＡＤ変換器
７０、マイクロプロセッサ７２、記憶器７４、及び駆動
信号出力部７６及び７７を有している。ＡＤ変換器７０
は、電流検出器５２からのアナログ信号５４をデジタル
信号８０に変換する。マイクロプロセッサ（中央処理装
置ＣＰＵ）７２は、記憶器７４に格納してあるプログラ
ムに基づいて、信号の読み込み、演算、イ３号の出力等
の制御を行ない、後述のような機能を達成する。記憶器
７４にはマイクロプロセッサ７２を作動させるプログラ
ム及び演算に必要なデータが格納してあり、また演算中
の数値データ等も一時的に格納され、更に後述のように
第１層目の溶接時に駆動信号出力部７６及び７７に出力
した信号も送り位置検出器９０からのイ８号９１と関連
付けられて記憶される。駆動信号出力部７６及び７７は
、マイクロプロセッサ７２からの信号８２及び８３に応
じてそれぞれモータ２８ａ及び２９ａを所定量だけ所定
方向に駆動するパルス信号６６ＥＬび６７を出力する。

次にこの実施例の作用について説明する。第１及び２図
に示す装置により次のようにして溶接が行なわれる。溶
接トーチ２０は、揺動装置２２によって紙面に平行な平
面内で揺動中心線（この場合、垂直線）を中心として揺
動しつつ走行台３８によって紙面に直交する方向に移動
し、溶接８５４６をアーク溶接する。溶接トーチ２０が
溶接部４６の真上の一定高さ位置を通過するように、制
御器５６からの信号６６及び６７によってモータ２８ａ
及び２９ａが回転し、溶接トーチ２０は水平方向及び上
下方向に移動される。制御器５６は、揺動位置検出器６
０からのパルス状の信号６４及び電流検出器５２からの
信号５４に基づいて、第３図に示すフローチャートの手
順に従ってモータ２８ａに出力する信号６６及びモータ
２９ａに出力する信号６７を決定する。まず、第１層目
の溶接の際には、溶接トーチ２０の先端を溶接部４６の
中心に合わせる。次いで、走行台３８の駆動装置からの
信号により走行台３８の送りが開始され、同時に溶接電
源５０が作動を開始し、また制御器５６も第３図に示す
ならい制御を開始させる。すなわち、溶接トーチ２０の
揺動を開始させ（ステップ１０１），揺勤位置検出器６
０からの信号６４がオンとなることを検出することによ
り、溶接トーチ２０が最初に揺動中心位置を１方向から
通過することを検出し（ステップ１０２）　溶接が完了
していない場合には（ステップ１０３），信号６４０オ
ンを検出すると同時にＡＤ変換器７０からの信号８０を
読み込み、記憶器７４に記憶させる（ステップ１０４）
。次いで、微小時間八Ｔ（例えば、揺動周期の１７１０
０の時間）のアイドル時間を置いて（ステップ１０６）
，溶接トーチ２０が揺動中心位置にあるかどうかを判断
し（ステップ１０Ｂ），揺勅中心位置に復帰していない
場合にはステップ１０４にもどって微小時間八Ｔ後の信
″＋８０を読み込み、記憶器７４に記憶させる。このイ
３号８０の読み込み及び記憶は溶接トーチ２０が揺動中
心位置に復帰するまで（すなわち、揺動位置検出器６０
からの信号６４がオンとなるまで）繰り返される。すな
わち、１揺動周期間に信号８０が八Ｔ時間毎に１００回
測定され、データＡＩ　，　Ａ２　　　　・ＡＩＯＯと
して記憶される。

ｌ揺動周期が終了してトーチ２０が揺動中心位置にもど
ると、ステップ１１０に進み、次式に示すＡｉ・・・信
号８０の測定データ Ｎ・・・・Ａｉのデータ数 （上例ではＮ＝１００） この演算結果Ｓは、電流検出器５２からの信号５４に含
まれる周波数成分のうち溶接トーチ２０の揺動周期と一
致する周波数成分を抽出したものとなっている。またＳ
の値の正負は揺動に対する周波数成分の位相の正逆に一
致している。一方、Ｑは電流検出器５２からの信号５４
の平均値、すなわち平均溶接電流値となっている。上記
のよりなＳ及びＱの値に基づいて、移動量算出値Ｄ及び
Ｅが演算される（ステップ１１２）。すなわち、Ｓの値
に比例してＤが演算され、またＱ−Ｑｏに比例してＥが
演莫される。ただし、ここでＱｏは、溶接開始直後の通
正条件下てのＱの値である。次いで、送り位置検出器９
０から信号９１を読み込み、溶接方向送り位置Ｆを算出
する（同１１４》。次いで、横方向移動量Ｄ，上下（縦
）方向移動ｊｌＥ及び送り位置Ｆを記憶する（同１１６
）。次いで、移動量Ｄ及びＥが信号８２及び８３として
駆動信号出力部７６及び７７に人力される。駆動信号出
力部７６は、人力された信号８２の大きさ及び正負に応
じて所定数の正転用又は逆転用パルスを信号６６として
モータ２８ａに出力する。同様に駆動信号出力部７フは
モータ２９ａに信号６７を出力する（ステップ１１８）
。次いでステップ１０３に戻り、第１層目の溶接が完了
するまで上記と同様のルーチンが繰り返し実行される。

従って、溶接トーチ２０の揺動周期毎に溶接トーチ２０
の水平方向位置及び上下方向位置が調節されることとな
る。

上記のような制御器５６の作用によって溶接トーチ２０
は、常に溶接部４６の真上で、しかも一定高さに位置す
るように制御される。例えば、溶接トーチ２０の位置が
溶接部４６の真上位置から水平方向にずれた場合、溶接
電流中に含まれる周波数成分のうち溶接トーチ２０の揺
動周期と同一の周波数成分は大きくなるが、駆動信号出
力部７６からの信号６６はこれを小さくする方向にモー
タ２８ａを回転させる。モータ２８ａの回転方向は侶号
８２の正負に応じて決定され、溶接トーチ２０は溶接部
４６の真上位置に水平移動される。溶接トーチ２０が溶
接部４６の真上に位置している場合には、溶接電流中に
含まれる周波数成分のうち溶接トーチ２０の揺動周期と
同一の周波数成分は極めて小さくなるので、モータ２８
ａはほとんど回転せず溶接トーチ２ｏも水平移動しない
。

一方、溶接トーチ２０の位置が溶接部４６の真上位置の
初期位置（溶接開始直後の位置）から上方向又は下方向
にずれた場合には、移動量Ｅにょりモータ２９ａがずれ
を無くす方向に回転する。

上記のようにして、溶接トーチ２ｏの位置は揺動の１周
期毎に溶接部４６の真上の一定位置にくるように制御さ
れ、溶接トーチ２ｏは溶接中常に溶接部４６の真上の一
定位置に保持され、走行台３８の移動によって溶接が行
なわれる。溶接中には、溶滴の落下、ワイヤの曲り、ワ
イヤ送給速度の変動、ワイヤの溶け方の不均一、仮付部
の有無等の条件の変動を生ずるが、これらの変動の周波
数成分は溶接トーチ２０の揺動周波数の周波数成分とは
相違しており、溶接トーチの揺動周期と同一の周波数成
分及び平均溶接電流値に対してはほとんど影饗を与えな
い。従って、上記のような溶接条件の変動にもかかわら
ず、溶接トーチ２ｏは確実に溶接部４６の真上の一定位
置に保持される。

上述のようにして溶接が行なわれ、走行台３８が所定位
置まで駆動されると、走行台３８が停止し、第１層目の
溶接が完了する。

次に第２層目以降の溶接の際には、まず溶接トーチ２０
の先端を第１層目の溶接開始位置から横方向、上ド方向
及び送り方向にわずかに変位した位置に設定し、次いで
走行台３８の駆動を開始させる。この場合には、第４図
に示す制御フローに従って溶接が行なわれる。まず、第
１層目の溶接が完了していることを確認し（同２０２）
、揺動を開始させる（同２ｏ４）。溶接が完了していな
い場合には（同２０６）、記憶した送り位置を読み出し
（同２０Ｂ），次いで読み出した送り位置に到達したか
どうかを確認し（同２１０），到達した場合に記憶した
横方向移動量及び上下方向移動量を読み出し（同２１２
）、これをモータ駆動信号６６及び６７として出力する
。これにより溶接トーチは第２層目の溶接時には第１層
目溶接時の位置に沿った位置を通って溶接を行なうこと
になる。

第３層目以降も第２層目の場合と同様に溶接トーチ２０
の位置制御を行なう。これにより、第５図に示すような
多層盛溶接を行なうことができる。なお、第２層目溶接
時は第１層目の溶接終了点から溶接開始点方向に溶接ト
ーチ２０が戻る際に溶接を行なうようにすることもでき
る。

（ト）発明の効果 以上説明してきたように、本発明によると、第１層目溶
接時の溶接トーチの位置を記憶させ、第２層目以降は記
憶させた位置に基づいて溶接トーチの位置を制御するよ
うにしたので、第１層目の溶接時に発生した溶接ビード
の影響を受けることなく、第２層目以降の溶接を精度良
く行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用する溶接機を示す図、第２図
は−１御装置をブロック図として示す図、第３図は第１
層口の溶接時の制御をフローチャートとして示す図、第
４図は第２層目以降の溶接の際の制御をフローチャート
として示す図、第５図は多層溶接部を示す図である。 ２０・・・溶接トーチ、２２・・・揺動装置、２４・・
・ワイヤ送給装置、２６・・・ワイヤ、２８・　・横方
向移動装置、２９・　・縦方向移動装置、２８ａ，２９
ａ　　　・モータ、３０．３１・　・支持部材、３２・
・・フレーム、３４．３６・・・軸受、３８・・・走行
台、４０．４２・　・被溶接部材、４４・　・台、４６
・　・溶接部、４７．４８・・・給電線、５０・　・溶
接電源、５２・・・電流検出器、５４，６４，６６．６
７・・・信号、５６・・・制御器、６０・・・揺動位置
検出器、７ｏ・・・ＡＤ変換器、７２・　・マイクロプ
ロセッサ、７４・・・記憶器、７６．７７・・・駆動４
２号出力部、８０，８２，８３．９１　　　・信号、９
０・・・送り位置検出器。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接部に沿って自動的に溶接トーチを移動させて多
   層盛アーク溶接を行う溶接機の制御方法において、 第一層目溶接時には、溶接トーチの移動方向に直交する
   面内において溶接トーチを一定周期で揺動させ、溶接電
   流の周波数成分のうちの溶接トーチの揺動周期と同一の
   周波数成分、位相の正逆、及び１揺動中の平均溶接電流
   値を検出し、検出した上記揺動周期と同一の周波数成分
   を０とするための溶接トーチの揺動中心位置の揺動中心
   線に直交する方向への移動量、及び検出した上記平均溶
   接電流値とこれの初期値との差を０とするための溶接ト
   ーチの揺動中心位置の揺動中心線軸方向への移動量を算
   出し、算出した移動量だけ溶接トーチを移動させると共
   に、所定揺動回数ごとに上記両移動量を溶接方向送り位
   置に対応させて記憶させ、 第２層目以降の溶接時には、上記記憶させた両移動量の
   みに基づいて溶接トーチの位置を移動させることを特徴
   とする溶接機の制御方法。 ２、溶接トーチと、溶接トーチを揺動させる揺動装置と
   、溶接トーチの揺動中心位置を揺動中心線に直交する方
   向に移動可能な横方向移動装置と、溶接トーチの揺動中
   心位置を揺動中心線軸方向に移動可能な縦方向移動装置
   と、溶接トーチを揺動面に直交する方向に移動させる溶
   接方向送り装置と、溶接トーチにワイヤを送給するワイ
   ヤ送給装置と、ワイヤに溶接電流を供給する溶接電源と
   、を有する溶接機のための制御装置であって、溶接電流
   を検出する電流検出器と、溶接トーチが所定の揺動位置
   にあるときに信号を出力する揺動位置検出器と、電流検
   出器及び揺動位置検出器からの信号に基づいて溶接電流
   を所定時間ごとに測定し溶接トーチの揺動周期と一致す
   る周波数成分、位相の正逆、及び平均溶接電流値を算出
   する演算手段と、横方向移動装置の作動を指令する信号
   を出力する横方向作動指令手段と、縦方向移動装置を作
   動させる信号を出力する縦方向作動指令手段と、溶接ト
   ーチの溶接方向送り位置を検出する送り位置検出器と、
   を有する溶接機の制御装置において、 第１層目溶接時の横方向作動指令手段及び縦方向作動指
   令手段の指令信号を、送り位置検出器によって検出され
   る溶接方向送り位置に対応させて記憶する記憶手段と、
   第２層目以降の溶接時に上記記憶手段に記憶させた指令
   信号に基づいて横方向移動装置及び縦方向移動装置を作
   動させる信号を出力する第２層目以降作動指令手段と、
   を有することを特徴とする溶接機の制御装置。