JPH023671B2 - - Google Patents
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- JPH023671B2 JPH023671B2 JP10949083A JP10949083A JPH023671B2 JP H023671 B2 JPH023671 B2 JP H023671B2 JP 10949083 A JP10949083 A JP 10949083A JP 10949083 A JP10949083 A JP 10949083A JP H023671 B2 JPH023671 B2 JP H023671B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weaving
- welding
- arc
- signal
- output
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/0216—Seam profiling, e.g. weaving, multilayer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アーク溶接法において電極をウイー
ビングさせながら溶接する場合の、溶接線追従装
置に関する。
ビングさせながら溶接する場合の、溶接線追従装
置に関する。
従来、「実用新案出願公告昭55−13025」や「特
許出願公告昭57−2428」に提案されているよう
に、ウイービング両端における溶接電流を検出、
比較することにより溶接トーチの位置ずれ修正信
号を得ている。この方法は、その溶接電流に位置
情報以外の外乱情報（ワイヤー送給むら、短絡現
象、電源リツプル等）が多く含まれ、又溶接電流
それ自体の変動が大きいために、アークが不安定
で、シヨートアーク状態やグロビユラー状態のよ
うな小電流状態では位置検出精度が低下するとい
う欠点を有していた。
許出願公告昭57−2428」に提案されているよう
に、ウイービング両端における溶接電流を検出、
比較することにより溶接トーチの位置ずれ修正信
号を得ている。この方法は、その溶接電流に位置
情報以外の外乱情報（ワイヤー送給むら、短絡現
象、電源リツプル等）が多く含まれ、又溶接電流
それ自体の変動が大きいために、アークが不安定
で、シヨートアーク状態やグロビユラー状態のよ
うな小電流状態では位置検出精度が低下するとい
う欠点を有していた。
「特許出願公告昭57−2428」では、ローパスフ
イルタを挿入して溶接電流の脈動を平滑化してい
るが、溶接電流に含まれる位置情報成分と外乱情
報成分は分離されないので小電流域においては、
依然として前述のような欠点を有している。
イルタを挿入して溶接電流の脈動を平滑化してい
るが、溶接電流に含まれる位置情報成分と外乱情
報成分は分離されないので小電流域においては、
依然として前述のような欠点を有している。
また「特開昭52−9657」では、ウイービング両
端での電流積分値を何回か平均した値を比較し、
位置検出精度を向上させることが提案されている
が、その回数に相当する時間だけ、位置ずれ修正
信号の応答が遅れ、追従精度が低下する。
端での電流積分値を何回か平均した値を比較し、
位置検出精度を向上させることが提案されている
が、その回数に相当する時間だけ、位置ずれ修正
信号の応答が遅れ、追従精度が低下する。
更に、この追従遅れを少くするために、溶接速
度はそのままにしてウイービング周波数を高くし
た場合は、ウイービングの周期が短くなり、外乱
を多く含んだ溶接電流をその間積分して平均化し
ても、積分区間それ自体が短いために、１回の積
分当りの外乱除去率は低下してしまう。平均化回
数をウイービング周波数に比例して多くすれば、
外乱除去率の低下は補正できるが、逆に検出遅
れ、すなわち追従遅れの補償にはならない。従つ
て、ウイービング周波数を高くしてもセンサ性能
の向上は望めない。
度はそのままにしてウイービング周波数を高くし
た場合は、ウイービングの周期が短くなり、外乱
を多く含んだ溶接電流をその間積分して平均化し
ても、積分区間それ自体が短いために、１回の積
分当りの外乱除去率は低下してしまう。平均化回
数をウイービング周波数に比例して多くすれば、
外乱除去率の低下は補正できるが、逆に検出遅
れ、すなわち追従遅れの補償にはならない。従つ
て、ウイービング周波数を高くしてもセンサ性能
の向上は望めない。
また、以上の引用文献はすべて溶接トーチその
ものをウイービングさせる方式であり、その最大
周波数は高々数Hz程度であるため、ウイービング
周波数を高くして小電流域をカバーすることはで
きない。
ものをウイービングさせる方式であり、その最大
周波数は高々数Hz程度であるため、ウイービング
周波数を高くして小電流域をカバーすることはで
きない。
一方、溶接トーチをウイービングさせる代わり
に、磁界によりアークそのものをウイービングさ
せる方式が「特開昭52−15457」で提案されてい
る。機械的なウイービングでないためウイービン
グ周波数は高くとれるが、溶接トーチに磁界発生
用の大きな巻線が必要となる。このために、溶接
線への接近性が悪くなり、重量も大となる。
に、磁界によりアークそのものをウイービングさ
せる方式が「特開昭52−15457」で提案されてい
る。機械的なウイービングでないためウイービン
グ周波数は高くとれるが、溶接トーチに磁界発生
用の大きな巻線が必要となる。このために、溶接
線への接近性が悪くなり、重量も大となる。
本発明の目的は、ウイービング中心と溶接線が
ずれた場合でも溶接電流の大小や波形、アークの
短絡移行状態の影響を受けることなく、高精度の
溶接線追従制御が可能な溶接線追従装置を提供す
ることである。
ずれた場合でも溶接電流の大小や波形、アークの
短絡移行状態の影響を受けることなく、高精度の
溶接線追従制御が可能な溶接線追従装置を提供す
ることである。
本発明の第１の溶接線追従装置は、
アーク電圧信号をもとに短絡状態かアーク発生
中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
期間または半周期間積分する積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 前記積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
キング値をホールドするサンプル・ホールド回路
と、 サンプル・ホールド回路の出力と所望の実効ア
ーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下か以
上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高さ方
向を判別し、高さ修正モータに対し溶接トーチの
高さ修正を行なわせるヒステリシス付き比較器と
を有することを特徴とする。
中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
期間または半周期間積分する積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 前記積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
キング値をホールドするサンプル・ホールド回路
と、 サンプル・ホールド回路の出力と所望の実効ア
ーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下か以
上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高さ方
向を判別し、高さ修正モータに対し溶接トーチの
高さ修正を行なわせるヒステリシス付き比較器と
を有することを特徴とする。
本発明の第２の溶接線追従装置は
溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
グ周波数成分を抽出するバンドパスフイルタと、 前記ウイービング周波数成分とウイービング波
形との位相を調整する位相調整器と、 前記位相調整器の出力をウイービング半周期信
号に同期して整流する同期整流器と、 前記同期整流器の出力をウイービングの１周期
間または半周期間積分する第１積分器と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで積
分器の出力をトラツキングし、そのトラツキング
値をホールドする第１サンプル・ホールド回路
と、 第１サンプル・ホールド回路の出力とOVとの
比較を微小不感帯幅以下か以上で行ない、溶接ト
ーチの軸線方向に直交する方向である左右方向を
判別し、左右方向の位置ずれ修正モータに対し位
置ずれ修正を行なわせる第１ヒステリシス付き比
較器と、 アーク電圧信号をもとに短絡状態かアーク発生
中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
期間または半周期間積分する第２積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 前記積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
キング値をホールドする第２サンプル・ホールド
回路と、 第２サンプル・ホールド回路の出力と所望の実
効アーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下
か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高
さ方向を判別し、高さ修正モータに対し溶接トー
チの高さ修正を行なわせる第２ヒステリシス付き
比較器とを有することを特徴とする。第１には、
溶接トーチをウイービングさせ、ウイービング中
心が溶接線からずれていない時には、溶接電流、
電圧にウイービング周波数の２倍の成分が多く含
まれ、ずれた時には、そのずれ量に比例してウイ
ービング周波数成分が増え、そのずれの方向によ
りウイービング周波数成分の位相が180度異なる
という現象に着目して、ウイービングの両端にお
ける不規則に脈動する溶接電流又は電圧から、位
置ずれに関与する周波数成分のみ検出し、それに
よりウイービング中心の溶接線に対する追従を可
能にし、第２には、溶融エネルギーを与える実行
アークとは直接関係せず、ただ消耗電極の溶断エ
ネルギーを与える短絡時の溶接電気回路を流れる
短絡電流を、検出した溶接電流信号より除去する
ことにより、溶接電流又は電圧を高精度に一定に
保つ様溶接トーチの高さ制御を行なう。
グ周波数成分を抽出するバンドパスフイルタと、 前記ウイービング周波数成分とウイービング波
形との位相を調整する位相調整器と、 前記位相調整器の出力をウイービング半周期信
号に同期して整流する同期整流器と、 前記同期整流器の出力をウイービングの１周期
間または半周期間積分する第１積分器と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで積
分器の出力をトラツキングし、そのトラツキング
値をホールドする第１サンプル・ホールド回路
と、 第１サンプル・ホールド回路の出力とOVとの
比較を微小不感帯幅以下か以上で行ない、溶接ト
ーチの軸線方向に直交する方向である左右方向を
判別し、左右方向の位置ずれ修正モータに対し位
置ずれ修正を行なわせる第１ヒステリシス付き比
較器と、 アーク電圧信号をもとに短絡状態かアーク発生
中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
期間または半周期間積分する第２積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 前記積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
キング値をホールドする第２サンプル・ホールド
回路と、 第２サンプル・ホールド回路の出力と所望の実
効アーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下
か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高
さ方向を判別し、高さ修正モータに対し溶接トー
チの高さ修正を行なわせる第２ヒステリシス付き
比較器とを有することを特徴とする。第１には、
溶接トーチをウイービングさせ、ウイービング中
心が溶接線からずれていない時には、溶接電流、
電圧にウイービング周波数の２倍の成分が多く含
まれ、ずれた時には、そのずれ量に比例してウイ
ービング周波数成分が増え、そのずれの方向によ
りウイービング周波数成分の位相が180度異なる
という現象に着目して、ウイービングの両端にお
ける不規則に脈動する溶接電流又は電圧から、位
置ずれに関与する周波数成分のみ検出し、それに
よりウイービング中心の溶接線に対する追従を可
能にし、第２には、溶融エネルギーを与える実行
アークとは直接関係せず、ただ消耗電極の溶断エ
ネルギーを与える短絡時の溶接電気回路を流れる
短絡電流を、検出した溶接電流信号より除去する
ことにより、溶接電流又は電圧を高精度に一定に
保つ様溶接トーチの高さ制御を行なう。
以下の詳細説明では、便宜上MAG溶接を例に
取り溶接電流を位置修正用のアークパラメータと
しているがTIG溶接の場合は溶接電流を溶接電圧
と読み替えるだけでよいことをまず付記してお
く。
取り溶接電流を位置修正用のアークパラメータと
しているがTIG溶接の場合は溶接電流を溶接電圧
と読み替えるだけでよいことをまず付記してお
く。
また、以下使用される語句「高さ方向」及び
「左右方向」とは、各々「溶接トーチの軸線方向」
及び「溶接トーチの軸線方向にほぼ直交する方
向」を表わしている。
「左右方向」とは、各々「溶接トーチの軸線方向」
及び「溶接トーチの軸線方向にほぼ直交する方
向」を表わしている。
以下、図面を参照しながら本発明の詳細を説明
する。第１図ａ，ｂはウイービング運動と溶接電
流との関係図で、１はＶ開先の溶接線、２はウイ
ービング中心が溶接線に沿つている時のウイービ
ング波形、３はウイービング中心が1/4振幅分だ
け位置ずれしている時のウイービング波形、４は
ウイービング中心が1/2振幅分だけ位置ずれして
いる時のウイービング波形、５はウイービング波
形４と反対方向に位置ずれしている時のウイービ
ング波形、S1はウイービング運動波形、S2，S3，
S4，S5はウイービング中心が各々２，３，４，５
の時の溶接電流波形である。これらの溶接電流波
形は、溶接電流がチツプと母材間距離に反比例す
るというMAG溶接法の基本特性から理解されよ
う。すなわち、S3とS4に示すようにウイービング
周波数成分は位置ずれに応じ増大し、S4とS5に示
すように位置ずれ方向が変わると電流波形の位相
が180度異なる。
する。第１図ａ，ｂはウイービング運動と溶接電
流との関係図で、１はＶ開先の溶接線、２はウイ
ービング中心が溶接線に沿つている時のウイービ
ング波形、３はウイービング中心が1/4振幅分だ
け位置ずれしている時のウイービング波形、４は
ウイービング中心が1/2振幅分だけ位置ずれして
いる時のウイービング波形、５はウイービング波
形４と反対方向に位置ずれしている時のウイービ
ング波形、S1はウイービング運動波形、S2，S3，
S4，S5はウイービング中心が各々２，３，４，５
の時の溶接電流波形である。これらの溶接電流波
形は、溶接電流がチツプと母材間距離に反比例す
るというMAG溶接法の基本特性から理解されよ
う。すなわち、S3とS4に示すようにウイービング
周波数成分は位置ずれに応じ増大し、S4とS5に示
すように位置ずれ方向が変わると電流波形の位相
が180度異なる。
なお、第１図に示す溶接電流波形S2，S3，S4，
S5は、位置ずれが溶接電流波形に及ぼす影響を理
想的に示しているに過ぎない。実際の直流MAG
溶接の溶接電流波形は、溶融エネルギーを与える
直流分、三相交流電源リツプル、短絡現象による
10〜100Hz成分、ワイヤ送給むらによる２〜10Hz
成分が第１図の溶接電流波形に重畳され、複雑な
波形となる。第２図はウイービング方向と左右方
向及び高さ方向の関係を示す図で、同図ａはＶ開
先の場合、同図ｂは水平隅肉の場合で、２１は給
電チツプ、２２は消耗電極、２３は溶接トーチ、
２４はウイービング方向と左右方向、２５は２４
と直交する溶接トーチの高さ方向、ｌはチツプと
母材との距離である。MAG溶接法では、溶接品
質を保証するために溶接電流を一定に、即ちｌを
一定に制御する必要がある。第３図は本発明の溶
接線追従装置の一実施例を示す外観図である。３
１はウイービングモータを含むウイービング装
置、３２は左右方向修正モータ、３３は高さ修正
モータ、３４は溶接機、３５は溶接電流検出器
（例えばシヤント）、３６は給電ケーブル、３７，
３８は被溶接ワーク、３９は溶接トーチ２３及び
ウイービング装置３１等を支持するロボツトアー
ムの先端である。なお第３図ではウイービング装
置３１に含まれるウイービングモータと左右方向
修正モータ３２を別々に示しているが、１つのモ
ータで代行させることも可能であり、又ウイービ
ング専用の機構を設けずに溶接トーチを支持する
ロボツトの駆動軸で、前記モータ３１，３２，３
３の機能を代行させてもよい。第３図において、
溶接線に沿つて移動する走行用モータは省略して
ある。第４図ａはウイービング装置３１の構成図
で、４１はウイービング周波数及び振幅設定器、
４２はウイービングモータ４３の駆動回路、４３
はウイービングモータ、４４はウイービングモー
タ４３に直結されたウイービング中心位置の検出
器、４５は論理回路でウイービング運動に同期す
る信号S1S，S2S，S3Sを発生させる。第４図ｂは同
期信号S1S，S2S，S3Sとウイービング運動波形S1の
関係を示す図である。
S5は、位置ずれが溶接電流波形に及ぼす影響を理
想的に示しているに過ぎない。実際の直流MAG
溶接の溶接電流波形は、溶融エネルギーを与える
直流分、三相交流電源リツプル、短絡現象による
10〜100Hz成分、ワイヤ送給むらによる２〜10Hz
成分が第１図の溶接電流波形に重畳され、複雑な
波形となる。第２図はウイービング方向と左右方
向及び高さ方向の関係を示す図で、同図ａはＶ開
先の場合、同図ｂは水平隅肉の場合で、２１は給
電チツプ、２２は消耗電極、２３は溶接トーチ、
２４はウイービング方向と左右方向、２５は２４
と直交する溶接トーチの高さ方向、ｌはチツプと
母材との距離である。MAG溶接法では、溶接品
質を保証するために溶接電流を一定に、即ちｌを
一定に制御する必要がある。第３図は本発明の溶
接線追従装置の一実施例を示す外観図である。３
１はウイービングモータを含むウイービング装
置、３２は左右方向修正モータ、３３は高さ修正
モータ、３４は溶接機、３５は溶接電流検出器
（例えばシヤント）、３６は給電ケーブル、３７，
３８は被溶接ワーク、３９は溶接トーチ２３及び
ウイービング装置３１等を支持するロボツトアー
ムの先端である。なお第３図ではウイービング装
置３１に含まれるウイービングモータと左右方向
修正モータ３２を別々に示しているが、１つのモ
ータで代行させることも可能であり、又ウイービ
ング専用の機構を設けずに溶接トーチを支持する
ロボツトの駆動軸で、前記モータ３１，３２，３
３の機能を代行させてもよい。第３図において、
溶接線に沿つて移動する走行用モータは省略して
ある。第４図ａはウイービング装置３１の構成図
で、４１はウイービング周波数及び振幅設定器、
４２はウイービングモータ４３の駆動回路、４３
はウイービングモータ、４４はウイービングモー
タ４３に直結されたウイービング中心位置の検出
器、４５は論理回路でウイービング運動に同期す
る信号S1S，S2S，S3Sを発生させる。第４図ｂは同
期信号S1S，S2S，S3Sとウイービング運動波形S1の
関係を示す図である。
第５図は左右方向及び高さ制御を行なう制御回
路のブロツク図で、５１は溶接電流検出器３５で
検出された溶接電流の増幅器、S51はその出力、
５２はウイービング周波数を通過中心周波数とす
るバンドパスフイルタ、５３は位相調整器、S53
はその出力、５４はウイービング運動の同期信号
S1Sにより、S53を正、負と切替えて整流する同期
整流器、S54はその出力、５５はS54を同期信号
S2Sにより、ウイービングの１周期間積分後、リ
セツト指令S2Sによりリセツトする第１積分器、
S55はその出力、５６はウイービングの１周期の
終りで同期信号S3Sのサンプル指令により、S55を
トラツキングした後、S3Sのホールド指令により
そのトラツキング値をホールドする、第１サンプ
ル・ホールド回路、S56はその出力、５７はS56と
OVとの比較を微小不感帯幅以下か以上で行い、
第１図で説明した左右方向を判別する第１ヒステ
リシス付き比較器、３２は前記の左右方向の位置
ずれ修正モータ、５８はアーク電圧Varcより、
短絡状態かアーク発生中かを識別する制御信号
S58を発生する比較器、５９はS58が短絡状態を示
す時はリセツトされ、アーク発生中のみ溶接電流
信号S51を通す選択回路、S59はその出力、６０は
同期信号S2Sにより、ウイービングの１周期間積
分後、リセツト指令S2Sによりリセツトする第２
積分器、S60はその出力、CPはクロツクパルス、
６１はS58がアーク発生中を示す時のみCPを通す
アンド回路、６２はウイービングの１周期中の実
行アーク時間を計数し、計数後は同期信号S2Sに
よりリセツトされるタイマーカウンタ、６３は実
行アーク電流の積分値S60を実行アーク時間で除
算し、実行アーク電流のウイービングの１周期間
の平均値を算出する平均値算出回路、S63はその
出力、６４はウイービングの１周期の終りで同期
信号S3Sのサンプル指令により、S63をトラツキン
グした後、S3Sのホールド指令によりそのトラツ
キング値をホールドする、第２サンプル・ホール
ド回路、S64はその出力、S0は所望の実行アーク
電流の設定値、６５はS64とS0との比較を微小不
感帯幅以下か以上で行い、第２図で説明した高さ
方向を判別する第２ヒステリシス付き比較器、３
３は前記の高さ修正モータである。ここで、アン
ド回路６１とタイマーカウンタ６２は特許請求範
囲の計数器を構成しいてる。
路のブロツク図で、５１は溶接電流検出器３５で
検出された溶接電流の増幅器、S51はその出力、
５２はウイービング周波数を通過中心周波数とす
るバンドパスフイルタ、５３は位相調整器、S53
はその出力、５４はウイービング運動の同期信号
S1Sにより、S53を正、負と切替えて整流する同期
整流器、S54はその出力、５５はS54を同期信号
S2Sにより、ウイービングの１周期間積分後、リ
セツト指令S2Sによりリセツトする第１積分器、
S55はその出力、５６はウイービングの１周期の
終りで同期信号S3Sのサンプル指令により、S55を
トラツキングした後、S3Sのホールド指令により
そのトラツキング値をホールドする、第１サンプ
ル・ホールド回路、S56はその出力、５７はS56と
OVとの比較を微小不感帯幅以下か以上で行い、
第１図で説明した左右方向を判別する第１ヒステ
リシス付き比較器、３２は前記の左右方向の位置
ずれ修正モータ、５８はアーク電圧Varcより、
短絡状態かアーク発生中かを識別する制御信号
S58を発生する比較器、５９はS58が短絡状態を示
す時はリセツトされ、アーク発生中のみ溶接電流
信号S51を通す選択回路、S59はその出力、６０は
同期信号S2Sにより、ウイービングの１周期間積
分後、リセツト指令S2Sによりリセツトする第２
積分器、S60はその出力、CPはクロツクパルス、
６１はS58がアーク発生中を示す時のみCPを通す
アンド回路、６２はウイービングの１周期中の実
行アーク時間を計数し、計数後は同期信号S2Sに
よりリセツトされるタイマーカウンタ、６３は実
行アーク電流の積分値S60を実行アーク時間で除
算し、実行アーク電流のウイービングの１周期間
の平均値を算出する平均値算出回路、S63はその
出力、６４はウイービングの１周期の終りで同期
信号S3Sのサンプル指令により、S63をトラツキン
グした後、S3Sのホールド指令によりそのトラツ
キング値をホールドする、第２サンプル・ホール
ド回路、S64はその出力、S0は所望の実行アーク
電流の設定値、６５はS64とS0との比較を微小不
感帯幅以下か以上で行い、第２図で説明した高さ
方向を判別する第２ヒステリシス付き比較器、３
３は前記の高さ修正モータである。ここで、アン
ド回路６１とタイマーカウンタ６２は特許請求範
囲の計数器を構成しいてる。
第６図ａはバンドパスフイルタ５２の減衰率を
大きくとり、ウイービング運動と溶接電流のウイ
ービング周波数成分との位相関係が第１図の関係
にあり、しかも定常状態を考えた場合の、第１図
に示す溶接電流波形S2，S3，S4，S5に対する、同
期整流器５４の出力S54を示す図で、対比上ウイ
ービング運動波形S1とその同期信号S1Sを描いて
ある。同様に、第６図ｂ及びｃは各々同じ条件下
における第１積分器５５の出力S55及び第１サン
プルホールド回路５６の出力S56を示す図である。
しかし第６図に示す各出力信号は、実際には、バ
ンドパスフイルタ５２の減衰率をそれ程大きくと
れず、ウイービング周波数近傍の外乱ノイズの影
響を受けると同時に、溶接電流のウイービング周
波数成分とウイービング運動との位相が、溶接す
べき継手形状や溶接姿勢により変化する等の問題
があるために、歪み波形となる。そのために位相
調整器５３と第１積分器５５が必要になる。ウイ
ービング周波数近傍の外乱ノイズによりバンドパ
スフイルタ５２の出力波形は歪波となり、その歪
波を構成する種々の周波数成分ごとにウイービン
グ運動に対する位相のずれが異なるため、位相調
整を最大公約数的に行なつてもその歪波成分の振
幅次第では、そのノイズとしての出力が同期整流
器出力S54に含まれる。例えば、第６図ａのＡで
示される同期整流器出力S54は、実際の溶接では
第７図に示すような歪波となる。しかし、ウイー
ビングの１周期間の平均的な位置ずれを第１積分
器５５で検出し、その１周期の終りで第１サンプ
ル・ホールド回路５６でトラツキング及びホール
ドすることにより、第７図に示すように、外乱の
除去が可能となり、正確な位置ずれ検出ができ
る。この第１サンプル・ホールド回路の出力S56
の極性で左右の方向が決まり（第６図ｃ参照）、
左右方向修正モータ３２がサーボ制御され、溶接
線に対する倣い制御が可能となる。また微小位置
ずれ時の位置ずれ量と第１サンプル・ホールド回
路５６の出力S56との間の線形性は外乱ノイズ等
の影響により必ずしも良好でないため、出力S56
を直接、サーボ指令とする連続サーボ制御より
も、微小不感帯幅とヒステリシス特性を有するヒ
ステリシス付き比較器５７を設け、位置ずれ情報
がS56に顕著に表われない微小位置ずれ時の位置
修正を不要にし、比較器５７のオン指令によりあ
らかじめ決められた位置修正量だけ、サンプル後
の左右方向（S56の正負の極性）に１サンプル当
り１回修正動作を行わせる断続サーボ制御の方が
より実際的であろう。
大きくとり、ウイービング運動と溶接電流のウイ
ービング周波数成分との位相関係が第１図の関係
にあり、しかも定常状態を考えた場合の、第１図
に示す溶接電流波形S2，S3，S4，S5に対する、同
期整流器５４の出力S54を示す図で、対比上ウイ
ービング運動波形S1とその同期信号S1Sを描いて
ある。同様に、第６図ｂ及びｃは各々同じ条件下
における第１積分器５５の出力S55及び第１サン
プルホールド回路５６の出力S56を示す図である。
しかし第６図に示す各出力信号は、実際には、バ
ンドパスフイルタ５２の減衰率をそれ程大きくと
れず、ウイービング周波数近傍の外乱ノイズの影
響を受けると同時に、溶接電流のウイービング周
波数成分とウイービング運動との位相が、溶接す
べき継手形状や溶接姿勢により変化する等の問題
があるために、歪み波形となる。そのために位相
調整器５３と第１積分器５５が必要になる。ウイ
ービング周波数近傍の外乱ノイズによりバンドパ
スフイルタ５２の出力波形は歪波となり、その歪
波を構成する種々の周波数成分ごとにウイービン
グ運動に対する位相のずれが異なるため、位相調
整を最大公約数的に行なつてもその歪波成分の振
幅次第では、そのノイズとしての出力が同期整流
器出力S54に含まれる。例えば、第６図ａのＡで
示される同期整流器出力S54は、実際の溶接では
第７図に示すような歪波となる。しかし、ウイー
ビングの１周期間の平均的な位置ずれを第１積分
器５５で検出し、その１周期の終りで第１サンプ
ル・ホールド回路５６でトラツキング及びホール
ドすることにより、第７図に示すように、外乱の
除去が可能となり、正確な位置ずれ検出ができ
る。この第１サンプル・ホールド回路の出力S56
の極性で左右の方向が決まり（第６図ｃ参照）、
左右方向修正モータ３２がサーボ制御され、溶接
線に対する倣い制御が可能となる。また微小位置
ずれ時の位置ずれ量と第１サンプル・ホールド回
路５６の出力S56との間の線形性は外乱ノイズ等
の影響により必ずしも良好でないため、出力S56
を直接、サーボ指令とする連続サーボ制御より
も、微小不感帯幅とヒステリシス特性を有するヒ
ステリシス付き比較器５７を設け、位置ずれ情報
がS56に顕著に表われない微小位置ずれ時の位置
修正を不要にし、比較器５７のオン指令によりあ
らかじめ決められた位置修正量だけ、サンプル後
の左右方向（S56の正負の極性）に１サンプル当
り１回修正動作を行わせる断続サーボ制御の方が
より実際的であろう。
次に高さ制御の動作について説明する。第８図
はアーク電圧Varc、比較器５８の出力S58、増幅
器５１の出力である溶接電流信号S51及び選択回
路５９の出力S59の関係を示す図である。ウイー
ビングの１周期間に数回から数10回発生する短絡
現象時の電流を除いた実行アーク電流S59が第２
積分器６０により、ウイービングの１周期間積分
され、同時に、タイマーカウンタ６２はアンド回
路６１を経由したクロツクパルスCPにより、ウ
イービングの１周期間の実行アーク発生時間を計
数する。平均値算出回路６３は、ウイービングの
１周期の終りで第２積分器60の出力S60を実行ア
ーク発生時間で除算し、平均電流値S63を算出す
る。出力S63は第２サンプル・ホールド回路６４
でトラツキング及びホールドされ、そのホールド
値S64と設定値S0との大小を比較器６５で判別す
ることにより高さ修正モータ３３がサーボ制御さ
れ、溶接電流の一定維持が可能となる。前述の左
右方向制御と同様に、高さ制御においても、断続
サーボ制御の方が連続サーボ制御よりも望まし
い。
はアーク電圧Varc、比較器５８の出力S58、増幅
器５１の出力である溶接電流信号S51及び選択回
路５９の出力S59の関係を示す図である。ウイー
ビングの１周期間に数回から数10回発生する短絡
現象時の電流を除いた実行アーク電流S59が第２
積分器６０により、ウイービングの１周期間積分
され、同時に、タイマーカウンタ６２はアンド回
路６１を経由したクロツクパルスCPにより、ウ
イービングの１周期間の実行アーク発生時間を計
数する。平均値算出回路６３は、ウイービングの
１周期の終りで第２積分器60の出力S60を実行ア
ーク発生時間で除算し、平均電流値S63を算出す
る。出力S63は第２サンプル・ホールド回路６４
でトラツキング及びホールドされ、そのホールド
値S64と設定値S0との大小を比較器６５で判別す
ることにより高さ修正モータ３３がサーボ制御さ
れ、溶接電流の一定維持が可能となる。前述の左
右方向制御と同様に、高さ制御においても、断続
サーボ制御の方が連続サーボ制御よりも望まし
い。
一方、第７図で明らかなように同期整流器出力
S54の積分区間を長くすればする程、位置ずれ検
出精度は良くなる。ウイービング周波数を２倍に
上げ、ウイービングの２周期間の積分を行えば、
センサ応答は不変のままで位置検出精度は２倍に
なる。すなわち、本発明に記載の「ウイービング
の１周期」という語句を「ウイービングの２周
期」と読み替えるだけでよいため、本発明の位置
ずれ検出及び高さ検出のためのウイービング周期
は、１周期に限定されないことは明らかである。
S54の積分区間を長くすればする程、位置ずれ検
出精度は良くなる。ウイービング周波数を２倍に
上げ、ウイービングの２周期間の積分を行えば、
センサ応答は不変のままで位置検出精度は２倍に
なる。すなわち、本発明に記載の「ウイービング
の１周期」という語句を「ウイービングの２周
期」と読み替えるだけでよいため、本発明の位置
ずれ検出及び高さ検出のためのウイービング周期
は、１周期に限定されないことは明らかである。
以上説明したように、本発明は次のような効果
を有する。
を有する。
(1) 雑多な情報を含む溶接電流または電圧からウ
イービング中心と溶接線との位置ずれに関与す
る周波数成分のみ検出するから溶接電流の大
小、シールドガスの成分によるアーク移行形態
で決まる溶接電流波形、電圧波形の脈動による
影響を受けず、シヨートアーク、グロビユラー
アークにおいてもスプレーアークと同様に、高
精度の位置ずれ検出が可能となる。
イービング中心と溶接線との位置ずれに関与す
る周波数成分のみ検出するから溶接電流の大
小、シールドガスの成分によるアーク移行形態
で決まる溶接電流波形、電圧波形の脈動による
影響を受けず、シヨートアーク、グロビユラー
アークにおいてもスプレーアークと同様に、高
精度の位置ずれ検出が可能となる。
(2) 短絡電流を含めた平均アーク電流を一定にす
るのではなく、実行アーク電流を一定にすべく
溶接トーチ方向の高さ制御がなされるので、ア
ークの移行状態を問わず良品質の溶接が可能と
なる。
るのではなく、実行アーク電流を一定にすべく
溶接トーチ方向の高さ制御がなされるので、ア
ークの移行状態を問わず良品質の溶接が可能と
なる。
(3) ウイービング半サイクルまたは１サイクル毎
に位置ずれ修正信号、高さ修正信号が発生され
るので、センサむだ時間が少く倣い精度が向上
し、溶接速度をおとさなくてもよいから倣い制
御をすることによる生産効率の低下がない。
に位置ずれ修正信号、高さ修正信号が発生され
るので、センサむだ時間が少く倣い精度が向上
し、溶接速度をおとさなくてもよいから倣い制
御をすることによる生産効率の低下がない。
(4) センサむだ時間が少ないため、位置ずれ検出
精度を低下させずに、ウイービング周波数に比
例して、センサ応答性をよくできる。
精度を低下させずに、ウイービング周波数に比
例して、センサ応答性をよくできる。
第１図ａ，ｂはウイービング運動と溶接電流と
の関係図、第２図はウイービング方向と左右方向
及び高さ方向の関係図、第３図は本発明の溶接線
追従装置の一実施例を示す外観図、第４図はウイ
ービング装置の構成図、第５図は左右方向及び高
さ制御を行なう制御回路のブロツク図、第６図
ａ，ｂ，ｃは各々、同期整流器５４、第１積分器
５５、サンプル・ホールド回路５６の出力信号
S54，S55，S56の波形図、第７図は第６図に示す
波形の１つ、A′の実際上の波形図、第８図はア
ーク電圧VARC、比較器５８、増幅器５１および
選択回路５９の出力S58，S51，S59の関係図であ
る。 １……溶接線、２，３，４，５……ウイービン
グ波形、２１……給電チツプ、２２……消耗電
極、２３……溶接トーチ、３１……ウイービング
装置、３２……左右方向位置ずれ修正モータ、３
３……高さ修正モータ、３４……溶接機、３５…
…溶接電流検出器、３６……給電ケーブル、３
７，３８……被溶接ワーク、３９……ロボツトア
ームの先端、４１……周波数・振幅設定器、４２
……駆動回路、４３……ウイービングモータ、４
４……ウイービング中心位置検出器、４５……論
理回路、５１……増幅器、５２……バンドパスフ
イルタ、５３……位相調整器、５４……同期整流
器、５５……第１積分器、５６……第１サンプ
ル・ホールド回路、５７……第１ヒステリシス付
き比較器、５８……比較器、５９……選択回路、
６０……第２積分器、６１……アンド回路、６２
……タイマーカウンタ、６３……平均値算回路、
６４……第２サンプル・ホールド回路、６５……
第２ヒステリシス付き比較器。
の関係図、第２図はウイービング方向と左右方向
及び高さ方向の関係図、第３図は本発明の溶接線
追従装置の一実施例を示す外観図、第４図はウイ
ービング装置の構成図、第５図は左右方向及び高
さ制御を行なう制御回路のブロツク図、第６図
ａ，ｂ，ｃは各々、同期整流器５４、第１積分器
５５、サンプル・ホールド回路５６の出力信号
S54，S55，S56の波形図、第７図は第６図に示す
波形の１つ、A′の実際上の波形図、第８図はア
ーク電圧VARC、比較器５８、増幅器５１および
選択回路５９の出力S58，S51，S59の関係図であ
る。 １……溶接線、２，３，４，５……ウイービン
グ波形、２１……給電チツプ、２２……消耗電
極、２３……溶接トーチ、３１……ウイービング
装置、３２……左右方向位置ずれ修正モータ、３
３……高さ修正モータ、３４……溶接機、３５…
…溶接電流検出器、３６……給電ケーブル、３
７，３８……被溶接ワーク、３９……ロボツトア
ームの先端、４１……周波数・振幅設定器、４２
……駆動回路、４３……ウイービングモータ、４
４……ウイービング中心位置検出器、４５……論
理回路、５１……増幅器、５２……バンドパスフ
イルタ、５３……位相調整器、５４……同期整流
器、５５……第１積分器、５６……第１サンプ
ル・ホールド回路、５７……第１ヒステリシス付
き比較器、５８……比較器、５９……選択回路、
６０……第２積分器、６１……アンド回路、６２
……タイマーカウンタ、６３……平均値算回路、
６４……第２サンプル・ホールド回路、６５……
第２ヒステリシス付き比較器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アーク溶接法を用いて電極をウイービングさ
せながら溶接線を追従する溶接線追従装置におい
て、 アーク電圧信号をもとに短絡状態かアーク発生
中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
期間または半周期積分する積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 前記積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
キング値をホールドするサンプル・ホールド回路
と、 サンプル・ホールド回路の出力と所望の実効ア
ーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下か以
上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高さ方
向を判別し、高さ修正モータに対し溶接トーチの
高さ修正を行なわせるヒステリシス付き比較器と
を有することを特徴とする溶接線追従装置。 ２ アーク溶接法を用いて電極をウイービングさ
せながら溶接線を追従する溶接線追従装置におい
て、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
グ周波数成分を抽出するバンドパスフイルタと、 前記ウイービング周波数成分とウイービング波
形との位相を調整する位相調整器と、 前記位相調整器の出力をウイービング半周期信
号に同期して整流する同期整流器と、 前記同期整流器の出力をウイービングの１周期
間または半周期間積分する第１積分器と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで積
分器の出力をトラツキングし、そのトラツキング
値をホールドする第１サンプル・ホールド回路
と、 第１サンプル・ホールド回路の出力とOVとの
比較を微小不感帯幅以下か以上で行ない、溶接ト
ーチの軸線方向に直交する方向である左右方向を
判別し、左右方向の位置ずれ修正モータに対し位
置ずれ修正を行なわせる第１ヒステリシス付き比
較器と、 アーク電圧信号をもとに短絡状態かアーク発生
中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
期または半周期間積分する第２積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 前記積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
キング値をホールドする第２サンプル・ホールド
回路と、 第２サンプル・ホールド回路の出力と所望の実
効アーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下
か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高
さ方向を判別し、高さ修正モータに対し溶接トー
チの高さ修正を行なわせる第２ヒステリシス付き
比較器とを有することを特徴とする溶接線追従装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10949083A JPS603978A (ja) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | 溶接線追従装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10949083A JPS603978A (ja) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | 溶接線追従装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19093189A Division JPH0613150B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 溶接線追従装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603978A JPS603978A (ja) | 1985-01-10 |
| JPH023671B2 true JPH023671B2 (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=14511566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10949083A Granted JPS603978A (ja) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | 溶接線追従装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603978A (ja) |
-
1983
- 1983-06-18 JP JP10949083A patent/JPS603978A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS603978A (ja) | 1985-01-10 |
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