JPH0284270A

JPH0284270A - 溶接機の自動制御装置

Info

Publication number: JPH0284270A
Application number: JP23475088A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Harada; 尚幸原田; Hiroshi Miyahara; 洋宮原
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1990-03-26
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH06104277B2

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、溶接機の自動制御装置に関するものである。

（ロ）従来の技術従来の溶接機の自動制御装置として、特開昭６０−２１
０３６６号公報、特開昭６０１４８６７７号公報、特開
昭６２−１６８８３号公報、特開昭５９−１２０３６９
号公報などに示されるものがある。これらの公報に示さ
れるのは、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の技術であり、溶接部と溶
接トーチとの相対位置関係を溶接中の電流の変化を利用
して検出し、これに基ついて溶接トーチの位置を修正す
る。このために、溶接電流の周波数成分のうちトーチの
揺動周期と同一の周波数成分を求め、この値が小さくな
る方向に溶接トーチ位置を修正する。これにより溶接ト
ーチを溶接部の真上に維持することかできる。

（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溶接機の自動制御装
置では、常に溶接部の断面形状の垂直２等分面（溶接部
の対称面）上に沿って溶接トーチを移動させることはで
きるが、溶接トーチを対称面から横方向に所定量だけ変
位した位置に維持させることはできない。このように、
溶接トーチの位置を対称面の位置から変位させることは
特殊な溶接条件の場合に必要となる。本発明はこのよう
な課題を解決することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、変位量設定器によって設定された設定値に応
じた量だけ溶接トーチの位置を変位させた状態に維持さ
せることにより、上記課題を解決する。すなわち、本発
明は、溶接トーチと、溶接トーチを揺動させる揺動装置
と、揺動装置を溶接トーチの揺動面内で揺動中心線に直
交する方向に移動可能な横方向移動装置と、揺動装置を
溶接トーチの揺動面と直交する方向に移動可能な溶接方
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、ワイヤに電流を供給する溶接″１１ｉ、ｄＱ
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
致する周波数成分又はこれの高調波成分を抽出する周波
数成分抽出手段と５横方向移動装置を作動させる信号を
発生させる作動指令手段と、を有するものを対象として
おり、設定値を可変設定可能な変位量設定器が設けられ
ており、この変位量設定器の設定値信号、及び周波数成
分抽出手段の出カイ５号が作動指令手段に入力され、作
動指令手段は周波数成分抽出手段の出力信号に変位量設
定器の設定値信号を加算又は減算して得られる信号を横
方向移動装置への出力信号とするように構成されている
ことを特徴としている。

（ホ）作用溶接電流の周波数成分のうち溶接トーチの揺動周波数と
同一の周波数成分又はこれの高調波成分の大きさは、溶
接トーチの溶接部対称面からの位置ずれの大きさに応じ
て変化する。従って、周波数成分抽出手段からの出力信
号は、溶接トーチの溶接部対称面からの位置ずれを示し
ていることになる。この周波数成分抽出手段からの出力
信号に変位量設定器からの設定値信号を加算又は減算し
た値を横方向移動装置への出力信号とし、これが０とな
るように溶接トーチを移動させると、溶接トーチの位置
は変位量設定器によって設定された設定値に応じた量だ
け溶接部対称線から位置ずれすることになる。

（へ）実施例第２図に本発明による自動溶接装置を示す。これはＪ向
き隅肉溶接に本発明を通用した実施例である。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２２は溶接トーチ２０を一定周期で揺動さ
せることができる。溶接トーチ２０にはワイヤ送給装置
２４からワイヤ２６か送給可能である。揺動装置２２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３
０を第２図中で水平方向に移動させることができる。ず
なわち、モータ２８ａを駆動することにより、揺動装置
２２及びこれに支持された溶接トーチ２０を水平方向に
移動させることができる。モータ２８ａはパルスモータ
であり、入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を介して水平方向く紙面に直交す
る方向）に移動可能に支持された走行台３８七に設けら
れている。なお、走行台３８を駆動する駆動装置は図示
を省略しである。

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の接触面端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Ｈ
４７及び４８によって溶接電源ＳＯ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に入力される
。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ＰＪ５６には揺動装置２
２に設けられた揺動位置検出器６０からの信号６４も入
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
スイッチによりて構成することかできる。制御器５６に
は、変位量設定器９０からの信号９２も入力される。変
位量設定器９０は、溶接部４６を構成する被溶接物４０
及び４２の中間の垂直面（対称面）からの溶接トーチ２
０の変位を設定するためのものであり、ポテンショメー
タ、デジタルスイッチなどにより構成される。信号９２
は変位量設定器９０の操作量に比例した電圧信号となる
。制御器５６はモータ２８ａへ回転量及び回転方向を指
令する４５号６６を出力することができる。

制御器５６の構成を第３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及び変位量設定器９０から
の信号９２が入力される。

制御器５６は、ＡＤ変換器７０及び９４、マイクロプロ
セッサ７２、記憶器７４、及び駆動信号出力部７６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。また、
ＡＤ変換器９４は５変位１設定器９０からのアナログ信
号をデジタル信号９６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に格納しで
あるプログラムに基づいて、信号の読み込み、演算、信
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る。駆動
信号出力部７６は、マイクロプロセッサ７２からの信号
８２に応じてモータ２８ａを所定量だけ所定方向に駆動
するパルス信号６６を出力する。

次にこの実施例の作用について説明する。第２及び３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によって紙面に上行な乎
面内で揺動しつつ走行台３８によって紙面に直交する方
向に移動し、第４図に示す溶接部４６をアーク溶接する
。溶接中は、溶接トーチ２０が溶接部４６の真上から所
定ｌｐたけずれた位置を通過するように、制御器５６か
らの信号６６によりてモータ２８ａか制御される。制御
器５６は、揺動位置検出器６０からのパルス状の信号６
４、電流検出器５２からの信号５４及び変位量設定器９
０からの信号９２に基づいて、第５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を
決定する。まず、揺動位置検出器６０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
しくステップ１０２）、これ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△Ｔ（例
えば、揺動周期の１／１００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くステップ１０８）、揺動
中心位置に復帰していない場合にはステップ１０４にも
どって微小時間へＴ後の信号８０を読み込み、記憶器７
４に記憶させる。この信号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から信号６４がオンとなるまで）
繰り返される。従フて、１揺動周期間に信号８０がへＴ
時間毎に１００回測定され、データＡＩ、Ａｚ・・・へ
嘗として記憶される。１揺動周期が終−ｒしてトーチ２
０が揺動中心位置にもどると、ステップ１１０に進み、
次式に示す演算を行なつ。

Ｓ＝：　（Ａｉ−ｓｉｎ（２πｉ／Ｎ））宜：ｌＡｉ・・・（８号８０の測定データＮ・・・・Ａｉのデータ数（上側ではＮ＝１００）上記演算によって、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及び
位相の正逆が、そわぞれＳの値の大きさ及びＳの値の正
負として算出される。

次いでＡＤ変換器９４からの信号９６が読み込まれる（
ステップ１１２）。信号９６は、自動溶接装置の操作者
が変位量設定器９０に設定した変位量に対応した値Ｐで
ある。次いで下記の算出式により作動指令信号りが算出
される（ステップ１１４）。

Ｄ＝に、　・（Ｓ−ＳＣ２・Ｐ）　・・・（１）ここで
、係数に２は変位量設定器９０の操作角度に対する変位
量の大小を関係つける係数であり、変位量設定器９０に
使用するポテンショメータの特性値を考慮して決定され
る。また係数に１は、トーチ位置修正動作の応答性及び
安定性を関係つける係数であり、応答性を増す場合には
大きな値とし、逆に安定性を増す場合には小さな値とす
る。

この作動指令信号りが４３号８２として駆動信号出力部
７６に入力される。駆動イに号出力部７６は、入力され
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（ステップ１１６）。次いでリターンし、上記と同様
のルーチンが繰り返し実行される。

上記のような制御器５６の作用によって、溶接トーチ２
０は、変位量設定器９０に設定された値に対応する変位
量だけ溶接部４６の真上から変位した位置に位置するよ
うに制御される。例えば、溶接トーチ２０が設定どおり
の位置にある場合には、式（１）において、周波数成分
の値Ｓと変位１迂設定器９０に設定された値Ｐとが相殺
されて作動指令信号りはＯとなり、モータ２８ａは回転
せず溶接トーチも移動しない。溶接トーチ２ｏが設定ど
おりの位置にない場合には、式（１）において、周波数
成分の値Ｓと変位量設定器９ｏに設定された値Ｐとは相
殺されず、作動指令信号りが発生してモータ２８ａは回
転し、溶接トーチ２ｏが移動し、設定どおりの位置に維
持される。

なお、上記実施例では溶接トーチの揺動周期と同一の周
波数成分を検出するようにしたが、この周波数の２倍、
４倍等の高調波成分を検出することによっても、同一の
作用・効果を得ることができる。

（へ）発明の詳細な説明してきたように、本発明による自動溶接装置は、
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つい
て溶接電流を所定時間毎に測定し溶接トーチの揺動周期
と一致する周波数成分又はその高調波成分を抽出する周
波数成分抽出手段と、設定値を可変設定可能な変位量設
定器と１周波教戒分抽出手段の出力値に変位量設定器の
設定値を加算又は減算した値に基づいて横方向移動装装
置を所定方向へ所定量作動させる信号を発生する作動指
令手段と、を有しているので、溶接中の溶滴の落下、ワ
イヤの曲り、ワイヤ送給速度の変動、ワイヤの溶は方の
不均一、仮付部の有無等に影響されることなく、溶接部
から所定量変位した位置に沿って溶接トーチを移動させ
ることができ、特殊な溶接に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の各構成要素間の関係を示す図、第２図
は本発明を適用する溶接機を示す図、第３図は本発明に
よる自動制御装置をブロック図として示す図、第４図は
溶接中の溶接トーチを示す図、第５図は制御装置のフロ
ーチャートを示す図である。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、２８ａ・・・モータ、３０・・・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・　・　
・信号、５６制御器、６０・・・揺動位置検出器、７０
゜９４・・・ＡＤ変換器、７２・・・マイクロプロセッ
サ、７４・・・記憶器、７６・・・駆動信号出力部、８
０，８２，９２．９６・・・信号、９０・・・変位量設
定器。特許出願人　　株式会社日本製鋼所代　理　人　　弁理士　宮内利行第　２図第　３図電第４

Claims

【特許請求の範囲】

　溶接トーチと、溶接トーチを揺動させる揺動装置と、
揺動装置を溶接トーチの揺動面内で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、揺動装置を溶接
トーチの揺動面と直交する方向に移動可能な溶接方向送
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
分又はこれの高調波成分を抽出する周波数成分抽出手段
と、横方向移動装置を作動させる信号を発生させる作動
指令手段と、を有する溶接機の自動制御装置において、
設定値を可変設定可能な変位量設定器が設けられており
、この変位量設定器の設定値信号及び周波数成分抽出手
段の出力信号が作動指令手段に入力され、作動指令手段
は周波数成分抽出手段の出力信号に変位量設定器の設定
値信号を加算又は減算して得られる信号を横方向移動装
置への出力信号とするように構成されていることを特徴
とする溶接機の自動制御装置。