JPH0328978B2

JPH0328978B2 -

Info

Publication number: JPH0328978B2
Application number: JP5889987A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kasahara; Katsuhiko Ootake
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1991-04-22
Also published as: JPS63224869A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、溶接トーチを開先幅方向に揺動
（オシレート）させながら該開先を溶接する消耗
電極式アーク溶接における溶接速度制御方法に関
する。

［従来の技術］この種の溶接速度制御方法としては、従来、特
開昭55−109576号公報や実公昭57−36373号公報
に記載されたものがある。

消耗電極式アーク溶接においては、適正な溶接
ビードを得るために、溶接ワイヤ送給速度もしく
は溶接速度を制御することが行なわれる。この制
御を有効ならしめるためには、開先の状態（開先
幅の変動の有無、変動の程度等）を正確に認識す
る必要がある。

ところで、消耗電極式アーク溶接には、溶接ワ
イヤ送給速度をＷ、溶接電流をＩ、溶接ワイヤ突
出長（通電チツプからの突出し長さ）をｌとする
と、Ｗ＝K₁・Ｉ＋K₂・I²・ｌで表される特性が
ある。但し、K₁、K₂は比例定数である。今、溶
接ワイヤ送給速度Ｗを一定とした場合、溶接ワイ
ヤ突出長ｌが短くなると溶接電流Ｉが増加する。
開先幅が狭くなると溶接ビード高さが高くなるた
め溶接ワイヤ突出長ｌが短くなつて溶接電流Ｉが
増加し、逆に、開先幅が広くなると溶接ビード高
さが低くなるため溶接ワイヤ突出長ｌが長くなつ
て溶接電流Ｉが減少する。このことから、溶接電
流Ｉの変動力を監視することにより開先幅の変動
を開接的に知ることができ、溶接電流Ｉが、基準
開先幅に対して決まる基準電流値に比べて増加あ
るいは減少した場合には、その変動力に対応し
て、溶接速度を増速あるいは減速することにより
溶接ビード高さを適正高さに維持することができ
る。

しかしながら、溶接電流の上記変動は開先幅の
変動以外の変動要因によつても発生する。この変
動要因の最大のものは、溶接現場における被溶接
物としての母材の開先長手方向への傾斜や曲がり
等に起因する該母材の表面と溶接トーチ保持部
（溶接トーチを開先幅方向、トーチ軸方向にオシ
レートさせても母材基準位置からの距離が一定と
なる溶接トーチ側の基準位置）との間の距離の変
動であり、該距離が変動すると、開先幅に変動が
なくても、溶接ワイヤ突出長ｌが変動するため溶
接電流Ｉが変動する。この変動分による影響を除
去するために、溶接トーチを母材表面から一定の
高さ位置に保ちつつ溶接速度を制御する方法が前
掲の特開昭55−109576号公報に開示されている。

この従来のものは、溶接電流検出信号と基準溶
接電流信号とを常時比較してその偏差をレベル変
換して溶接速度偏差信号とし、この溶接速度偏差
信号と基準溶接速度信号との加算値を溶接速度指
令値として台車駆動モータを制御するものである
が、上記溶接電流検出信号は、アークが開先壁間
の中央近傍にある場合には最小値となり、アーク
が開先壁近傍にある場合に最大値となる波形をも
つ信号であるために、上記駆動モータはオシレー
ト位置に追従して増速と減速とを繰り返すことに
なるという問題がある。

前掲した実公昭57−36373号公報には、溶接電
流の検出個所をオシレートパターンの中央点に特
定したものが開示されており、これにより上記問
題を解消し得るが、この先行技術には以下に述べ
るような問題がある。即ち、ここではオシレート
パターンの中央点における溶接電流の瞬時値を取
り出して利用しているが、難姿勢溶接（立向き姿
勢や上向き姿勢）では溶接電流が低レベルで、溶
接ワイヤからの溶滴の移行も短絡移行やグロビユ
ラ移行であるので、上記溶接電流瞬時値は不安定
である。

更に、この先行技術では、基準溶接速度、高速
溶接速度、低速溶接速度を予め指定しておき、検
出された溶接電流と基準溶接電流とに偏差が生じ
ると、上記高速溶接速度または低速溶接速度に速
度指令を変更し、その結果、上記偏差が解消され
た場合には、第６図ｅに示すように、次のオシレ
ート半周期では基準溶接速度に速度指令を戻し、
上記偏差が解消されない場合には、そのままの速
度（前記の高速溶接速度または低速溶接速度）を
維持する。即ち、溶接している開先の開先幅に適
した溶接速度が得られても、次のオシレート半周
期ではこの適正溶接速度を放棄して基準溶接速度
で溶接する。ところが、実際の開先は、第６図ａ
に示すように、その開先幅が広くまたは狭くテー
パ状に連続して変化しているから、上記先行技術
では、溶接開始時に設定される基準溶接速度と開
先幅に対する適正溶接速度との差が溶接の進行に
伴つて増大し、オシレート半周期毎に溶接速度が
急増または急減を繰り返すハンチング状態を招く
おそれがあり、開先全長に亘つて均一なビード高
さを得ることが難しいという問題がある。

この発明は上述した従来の問題を解消するため
になされたもので、溶接速度を開先幅の変化に対
応して速応性をもつて忠実に追従させ、溶接速度
の制御動作を安定させて溶接ビード高さを常に適
正に維持することができる消耗電極式アーク溶接
の溶接速度制御方法を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明は上記目的を達成するために、オシレ
ート半周期毎に所定期間の溶接電流の平均値とし
て測定される溶接電流測定値を初期設定した溶接
電流基準値と比較してその偏差を第１の溶接電流
偏差として取り出し、この第１の溶接電流偏差に
基づいて第１の溶接速度修正指令値を求めるとと
もに、上記第１の溶接電流偏差を前回までのオシ
レート半周期に測定された偏差に加算して得た第
２の溶接電流偏差に基づいて第２の溶接速度修正
指令値を求めてから、各オシレート半周期内の所
定期間出力する上記第１の溶接速度修正指令値と
各オシレート半周期の間出力する上記第２の溶接
速度修正指令値とを加算して第３の溶接速度修正
指令値を求め、この第３の溶接速度修正指令値と
初期溶接速度指令値とを加算して得られた溶接速
度指令値を次回のオシレート半周期の溶接速度指
令値とする構成としたものである。

［発明の実施例］以下、この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図はこの発明が適用される消耗電極式ガス
シールドアーク溶接装置（上向き溶接姿勢）の一
例を概略構成図で示したものである。図におい
て、１は開先幅のあるＶ型開先を有する被溶接物
としての母材、２は初層の裏波溶接で用いるセラ
ミツクスの裏当材、３は母材１の拘束板、４は溶
接トーチ、５は溶接ワイヤ、６はレール、７はレ
ール６上を走行する台車、８は台車駆動モータ、
９は上下軸スライダ、１０は上下軸スライダ駆動
モータ、１１は左右軸スライダ、１２は左右軸ス
ライダ駆動モータ、１３は溶接トーチ４を母材１
の板厚方向および左右方向にオシレートするオシ
レート装置、１４はオシレート装置用駆動モー
タ、１５は母材１の表面位置検出用の接触式検出
器であつて、上下軸スライダ９のスライドベース
位置に対する母材１の表面位置（高さ）の変位を
検出する。この検出器１５はオシレート装置１３
とともに左右軸スライダ１１に取り付けられてい
る。１６はアーク溶接電源、１７は溶接電流を検
出する電流検出器、１８は制御装置であつて、第
２図に示すブロツク構成を有している。

第２図において、１９は上下位置ずれ判定回路
であつて、検出器１５が検出する変位（信号）を
取り込んで該変位の増減を判別する。２０はサー
ボアンプであつて、上下位置ずれ判定回路１９が
出力する増加或いは減少指令に従つて上下軸スラ
イダ駆動モータ１０（M4）をスライドベースが
上昇する向きに或いは下降する向きに駆動し、上
下軸スライダ９の上記スライドベース位置に対す
る母材１の表面位置間の距離を上下位置決め設定
器２１で設定されている設定距離H₀に調節する。
これにより、溶接トーチ４の保持部基準位置が母
材１表面の上下方向変位に追従する。２２は左右
軸スライダ駆動モータ１２（M3）のためのサー
ボアンプ、２３は左右位置決め設定器であつて、
これを手動操作して左右軸スライダ１１をインチ
ング動作させる。２４はオシレート装置１３の駆
動モータ１４（M2）のためのサーボアンプであ
つて、オシレートパターンの制御機能を有してい
る。２５は手動操作のオシレート幅設定器、２６
は手動操作のオシレート周期設定器である。２７
はタイミング信号発生回路であつて、サーボアン
プ２４のオシレートパターン制御信号からの溶接
トーチ４のオシレート左端停止信号P_L、オシレ
ート右端停止信号P_Rおよび操作シーケンス信号
に基づいて後述する制御用のタイミング信号P₁
〜P₇を作成する。

電流検出器１７が出力する溶接電流（信号）は
ローパスフイルタ２８を通したのち増幅回路２９
で増幅される。このローパスフイルタ２８はアー
ク溶接電源１６の商用周波数に起因する高周波成
分やアークの溶滴移行に伴うノイズ成分を除去す
るために設けられている。３０は平均値回路であ
つて、増幅回路２９で増幅された溶接電流Ｉを取
り込んで、タイミング信号発生回路２７からのタ
イミング信号に同期して溶接電流平均値I_Aを測定
する。３１，３２はサンプルホールド回路であつ
て、サンプルホールド回路３１は、溶接トーチ４
を左端から右端へオシレートした時に平均値回路
３０で測定された溶接電流平均値I_ALRをサンプリ
ングしてホールドするものであり、サンプルホー
ルド回路３２は、溶接トーチ４を右端から左端へ
オシレートした時に平均値回路３０で測定された
溶接電流平均値I_ALRをサンプリングしてホールド
するものである。サンプルホールド回路３１，３
２にそれぞれホールドされた溶接電流平均値
I_ALR，I_ARLはいずれも加算回路３３に導かれる。
加算回路３３はオシレート半周期毎に値I_AS＝
（I_ALR＋I_ARL）／２（以下、この値を溶接電流測定
値という）を算出して更新出力する。溶接電流測
定値I_ASはＡ／Ｄ変換器３４に読み込まれたのち
Ｄ／Ａ変換器３５に導かれる一方、差動増幅回路
３６に導かれる。Ａ／Ｄ変換器３４は溶接開始後
にオペレータ操作により作成される読み込み指令
を受ける。また、Ｄ／Ａ変換器３５は読み込み指
令で入力された溶接電流測定値I_ASを溶接電流基
準値I_ACとして保持する。そして、差動増幅回路
３６は溶接電流基準値I_ACと溶接電流測定値I_ASと
の溶接電流偏差ΔIを増幅して不感帯回路３７に
送出する。不感帯回路３７は溶接電流偏差ΔIを
不感帯処理し処理信号ΔI_DN（以下、第１の溶接電
流偏差という）を第１のレベル変換回路３８およ
び偏差更新処理回路３９に出力する。

第１のレベル変換回路３８は、第１の溶接電流
偏差I_DNを第１の溶接速度修正指令値ΔS_DNにレベ
ル変換して、この第１の溶接速度修正指令値
ΔS_DNを、オシレート半周期毎に該オシレート半
周期内の所定期間のみ導通するスイツチ回路４０
を介して加算回路４１へ出力する。一方、偏差更
新処理回路３９は、オシレート半周期毎に第１の
溶接電流偏差ΔI_DNを加算処理して更新し、その処
理信号ΔI_DNSUM（以下、第２の溶接電流偏差とい
う）を第２のレベル変換回路４２に出力する。こ
のレベル変換回路４２は、第２の溶接電流偏差
I_DNSUMを第２の溶接速度修正指令値ΔS_DNSUMにレベ
ル変換して、この第２の溶接速度修正指令値
ΔS_DNSUMを、オシレート半周期の間に亘り加算回
路４１へ出力する。そして、加算回路４１は、ス
イツチ回路４０からの第１の溶接速度修正指令値
ΔS_DNと、第２のレベル変換回路４２からの第２
の溶接速度修正指令値ΔS_DNSUMとを加算し第３の
溶接速度修正指令値ΔS_Nとして出力する。

また、４３は加算回路であつて、この加算回路
４３は、初期溶接速度指令器４４が作成する初期
溶接速度指令値S_KOと、加算回路４１からの第３
の溶接速度修正指令値ΔS_Nとを加算して台車駆動
モータ８（M1）を駆動するためのサーボアンプ
４０に供給する。４６は台車７を手動操作でイン
チング動作させるためのインチング速度設定器で
ある。

なお、第３図に示すように、加算回路３３は演
算増幅器Ａ１を有して構成され、差動増幅回路３
６は演算増幅器Ａ２を有して構成されている。ま
た、差動増幅回路３６には異常偏差検出回路３６
Ａが付設されており、この異常偏差検出回路３６
Ａは、演算増幅器Ａ３，Ａ４、電圧比較器Ｃ１〜
Ｃ３およびNOTゲートＧ１から構成されて、溶
接中に起こる短時間のアーク切れやアーク不安定
に対処すべくアナログスイツチAS１を駆動すも
のである。さらに、不感帯回路３７は、第４図に
示すように、演算増幅器Ａ５〜Ａ７を有し、溶接
電流偏差ΔIが不感帯域（E₂〜−E₂）内にあると
きは零値を出力する。また、第１のレベル変換回
路３８は演算増幅器Ａ８，Ａ９を有して構成さ
れ、偏差更新処理回路３９は、サンプルホールド
回路SH１、該サンプルホールド回路SH１の出力
をホールドするサンプルホールド回路SH２およ
び演算増幅器Ａ１０を有して構成され、スイツチ
回路４０はアナログスイツチAS２，AS３を有し
て構成されるほか、加算回路４１は演算増幅器Ａ
１１から構成される。さらに、第２のレベル変換
回路４２は演算増幅器Ａ１２，Ａ１３から構成さ
れ、加算回路４３は演算増幅器Ａ１４を有して構
成されている。

以下、上記装置の動作を第５図に示すタイミン
グ信号P₁〜P₇に基づいて説明する。

第５図において、Ｉは平均値回路３０に入力さ
れる溶接電流信号を示している（実際には、溶接
トーチ４のオシレート周期に同期し歪みをもつた
正弦波状の波形であるが、便宜上、三角波で示し
てある）。オシレート左端位置信号P_L、オシレー
ト右端位置信号P_Rはそれぞれオシレート装置１
３が左端Ｌ、右端Ｒに到達して停止した時点で立
ち上がり次に逆方向へ動き始める時点で立ち下が
るパルスであり、期間t₀はオシレート半周期内の
溶接トーチ４の動作期間（停止期間を除いた期
間）を示している。タイミング信号P₁は信号P_L，
P_Rの立ち上がりに同期して立ち上がる極細幅の
パルスであり、タイミング信号P₂はタイミング
信号P₁の奇数次に同期して発生する極細幅のパ
ルスであつて、サンプルホールド回路３２に対す
るサンプル／ホールド指令となる。タイミング信
号P₃はタイミング信号P₁の偶数次に同期して発
生する極細幅のパルスであつて、サンプルホール
ド回路３１に対するサンプル／ホールド指令とな
る。タイミング信号P₂，P₃はいずれもＨレベル
でサンプリング指令となりＬレベルでホールド指
令となる。

また、タイミング信号P₄は位置信号P_L、P_Rの
立ち下がりに周期して立ち上がる所定幅t_DSのパ
ルスであつて、平均値回路３０は、このタイミン
グ信号P₄のＨレベル期間でリセツトされ、該信
号の立ち下がりからタイミング信号P₃，P₂それ
ぞれの立ち下がりまでの期間t_ALR、t_ARLの溶接電
流平均値I_ALR、I_ARLをそれぞれ演算する。なお、
通常は位置信号P_LとP_Rとのパルス幅は等しくな
るように設定されるので、期間t_ALRとt_ARLとは等
しくなる。また、タイミング信号P₄の期間t_DSは
開先幅に対するオシレート幅のばらつきの影響を
排除するために設けている。例えばオシレート半
周期を約1secとすると、期間t_DSは300ｍsec程度で
ある。

さらに、タイミング信号P₅はタイミング信号
P₁の立ち下がりに同期して立ち上がる極細幅の
パルスであつて、第４図に示す偏差更新処理回路
３９のサンプルホールド回路SH１に対するサン
プル／ホールド指令となる。タイミング信号P₆
はタイミング信号P₅の立ち下がりに同期して立
ち上がる極細幅のパルスであつて、第４図に示す
偏差更新処理回路３９のサンプルホールド回路
SH２に対するサンプル／ホールド指令となる。
これらのタイミング信号P₅，P₆はいずれもＨレ
ベルでサンプリング指令となりＬレベルでホール
ド指令となる。そして、タイミング信号P₇はタ
イミング信号P₁の立ち下がりに同期して立ち上
がる所定幅t_Sのパルスであつて、スイツチ回路４
０のスイツチON／OFF指令となる。

さて、溶接開始に先立つて、オペレータにより
溶接条件パラメータが設定される。オシレート溶
接が開始されると、溶接トーチ４の保持部基準位
置と母材１表面との間の距離を一定に維持する動
作が始まり、また、溶接電流が電流検出器１７を
通して検出され、検出された溶接電流はローパス
フイルタ２８、増幅器２９を通して平均値回路３
０に入力される。平均値回路３０で演算される溶
接電流平均値I_Aのうち、上記期間t_ALRの平均値I_ALR
がタイミング信号P₃によりサンプルホールド回
路３１にホールドされ、上記期間t_ARLの平均値
I_ARLがタイミング信号P₂によりサンプルホールド
回路３２にホールドされる。そして、ホールドさ
れた平均値I_ALR、I_ARLをゲインが１／２の加算回
路３３に入力し、その出力として溶接電流測定値
I_AS＝（I_ALR＋I_ARL）／２を得る。この溶接電流測定
値I_ASはオシレート溶接の信号に伴つて、タイミ
ング信号P₃，P₂によりオシレート半周期毎にそ
の値が更新（その値が変化しない場合も含む）さ
れる。ここで、溶接電流測定値としてI_ASなる値
を用いる意味は開先幅の増減変動がない場合にも
生じるオシレート半周期ごとに測定する溶接電流
平均値のばらつきを排除して目的とする開先幅の
増減変動に起因する溶接電流の変化をオシレート
半周期毎に測定するためである。

溶接開始後、オシレートは溶接条件パラメータ
のチエツクを行ない、必要があれば、各パラメー
タを再調整する。溶接電流設定値S_KOの調整は初
期溶接速度指令器４４で行なう。調整完了後、オ
ペレータは、例えば、図示しない操作盤上の読み
込み押釦を操作してＡ／Ｄ変換回路３４に読み込
み指令を与える。この読み込み指令は溶接電流基
準値を初期設定するためのものであつて、これを
受けたＡ／Ｄ変換回路３４は加算回路３３からの
上記上記溶接電流測定値I_ASを取り込み、デイジ
タル信号値に変換してＤ／Ａ変換回路３５に送出
する。Ｄ／Ａ変換回路３５ではデイジタル信号化
された測定値I_ASをアナログ信号値に変換して溶
接電流基準値I_ACとして溶接終了まで保持する。
溶接電流基準値I_ACの設定完了後、それまでON状
態としていた第４図のスイツチSW１をOFF状態
とするとともに、それまでOFF状態としていた
第４図のスイツチSW２をON状態として、溶接
速度制御が開始される。そして、以後、オシレー
ト半周期毎に測定される溶接電流測定値I_ASが溶
接電流基準値I_ACと比較され、その溶接電流偏差
ΔI＝Ｇ・（I_AS−I_AC）が差動増幅回路３６から出力
される（但し、Ｇはゲイン）。

ここで、第３図に示す異常偏差検出回路３６Ａ
について説明する。なお、この異常偏差検出回路
３６Ａは第２図においては図示を省略されてい
る。異常偏差検出回路３６Ａでは設定値E₁が設
けられており、差動増幅回路３６の出力ΔIの絶
対値が設定値E₁よりも大きくなると、アナログ
スイツチAS１がON状態となり差動増幅回路３
６の出力ΔIが抵抗を介してグランドに接続され
る。この結果、第４図の不感帯回路３７にはΔI
＝０が入力されるので、溶接速度（台車７の走行
速度）はΔI＝０が入力される以前の速度に維持
されるようになつている。また、差動増幅回路３
６の出力ΔIの絶対値が設定値E₁以内となると、
アナログスイツチAS１はOFF状態となり、通常
状態、つまり、不感帯回路３７には差動増幅回路
３６の出力ΔIがそのまま入力される。このよう
にして、異常偏差検出回路３６Ａにより溶接中に
起こる短時間のアーク切れやアーク不安定に対処
することができる。なお、上記設定値E₁として
は、例えば、10アンペア程度の値が設定される。

さて、差動増幅回路３６からの溶接電流偏差
ΔIは第４図の不感帯回路３７に入力される。不
感帯回路３７では不感帯設定値±E₂が設けられ
ており、偏差ΔIが−E₂≦ΔI≦E₂のときはΔI_DN＝
０、ΔI＞E₂のときはΔI_DN＝ΔI−E₂、ΔE₂＜−E₂
のときはΔI_DN＝ΔI＋E₂となる不感帯処理を施さ
れた信号ΔI_DNが不感帯回路３７から出力される。
ここで、設定値E₂としては、例えば、１アンペ
ア程度の値が設定される。不感帯回路３７で得ら
れる電流偏差ΔI_DNを第１の溶接電流偏差とし、こ
の第１の溶接電流偏差ΔI_DNは、第１のレベル変換
回路３８と偏差更新処理回路３９とに送出され
る。第１のレベル変換回路３８は第１の溶接電流
偏差ΔI_DNを第１の溶接速度修正指令値ΔS_DNにそ
の信号値レベルを変換し、速度変換された第１の
溶接速度修正指令値ΔS_DNはスイツチ回路４０の
アナログスイツチAS２を介して加算回路４１に
送出される。なお、アナログスイツチAS２はタ
イミング信号P₇のＨレベル（所定幅t_S）でON状
態となりＬレベルでOFF状態となる。逆に、ア
ナログスイツチAS３はタイミング信号P₇のＨレ
ベルでOFF状態となりＬレベルでON状態とな
る。これにより、第１の溶接速度修正指令値
ΔS_DNは各オシレート半周期内の所定期間t_Sに亘つ
て加算回路４１に入力される。ここで、期間t_S
は、例えば、この実施例の上向初層溶接では300
ｍsec程度である。この期間t_Sとオシレートの左
右端停止期間P_L、P_Rとの関係は、t_S≦P_L、P_Rとな
ることが望ましい。

一方、偏差更新処理回路３９のサンプルホール
ド回路SH１は、タイミング信号P₅によつて今回
のオシレート半周期に測定された第１の溶接電流
偏差ΔI_DNと、タイミング信号P₆によるサンプル
ホールド回路SH２の出力ΔI_DN-1SUMとの加算値
ΔI_DNSUMをサンプリングしてホールドする。ここ
で、 ΔI_DN-1SUM＝_N-1 〓^N=0 ΔI_DN（但し、ΔI_D0＝０）であり、この値は溶接電流基準値I_ACの設定完了
後から前回のオシレート半周期までの電流偏差
ΔI_DNの蓄積値（合計値）であり、得られた加算値
ΔI_DNSUMは溶接電流基準値I_ACの設定完了後から今
回のオシレート半周期までの溶接電流偏差ΔI_DNの
蓄積値（合計値）である。つまり、偏差更新処理
回路３９は、溶接電流基準値I_ACの設定を完了し
て速度制御動作が開始されてから現在までに、オ
シレート半周期毎に測定された溶接電流偏差ΔI_DN
を蓄積するレジスタとして機能する。なお、当然
のことながら、溶接電流偏差ΔI_DNは０、正および
負の値をとる。

このようにしてサンプルホールド回路SH１で
得られる溶接電流偏差ΔI_DNSUMを第２の溶接電流
偏差とし、この第２の溶接電流偏差ΔI_DNSUMは第
２のレベル変換回路４２に送出される。レベル変
換回路４２は第２の溶接電流偏差ΔI_DNSUMを第２
の溶接速度修正指令値ΔS_DNSUMにその信号値レベ
ルを変換して加算回路４１に送出する。加算回路
４１は、スイツチ回路４０からの第１の溶接速度
修正指令値ΔS_DNと、第２のレベル変換回路４２
からの第２の溶接速度修正指令値ΔS_DNSUMとを加
算して、第３の溶接速度修正指令値ΔS_N（＝ΔS_DN
＋ΔS_DNSUM）を求め、次段の加算回路４３に送出
する。

そして、加算回路４３は、初期溶接速度指令器
４４における可変抵抗器VR１で設定された初期
溶接速度指令値S_KOと、加算回路４１からの第３
の溶接速度修正指令値ΔS_Nとを加算して、得られ
た加算値S_N+1SUM（＝S_KO＋ΔS_N）を次回のオシレー
ト半周期での溶接速度指令値としてサーボアンプ
４５に送出することによつて、溶接電流基準値
I_ACと溶接電流測定値I_ASとの偏差ΔIを打ち消すよ
うに溶接速度［台車駆動モータ８（M1）の速度］
を増減制御し、目的とする開先幅の増減変動［第
６図ａ参照］に適応した溶接ビードを得ることが
できる。

このように、本実施例では、初期設定された溶
接速度指令値S_KOを、オシレート半周期毎に、第
３の溶接速度修正指令値ΔS_Nで修正しつつ溶接が
行なわれ、第Ｎ＋１番目のオシレート半周期での
溶接速度指令値S_N+1SUMは、初期溶接速度指令値
S_KOと、第Ｎ番目のオシレート半周期で測定され
た第１の溶接電流偏差ΔI_DNおよび第２の溶接電流
偏差ΔI_DNSUMに基づいてそれぞれ求められた第１
の溶接速度修正指令値ΔS_DNおよび第２の溶接速
度修正指令値ΔS_DNSUMの和である第３の溶接速度
修正指令値ΔS_Nとの加算値［第６図ｃ，ｄ参照］
となる。言い換えると、溶接速度指令値S_N+1SUM
は、第Ｎ番目のオシレート半周期での溶接速度指
令値S_NSUMと（ΔS_N−ΔS_N-1）との加算値となり、
今回（第Ｎ番目のオシレート半周期）での電流偏
差を測定して得られた速度指令値ΔS_Nが前回（第
Ｎ−１番目のオシレート半周期）で得られた溶接
速度修正指令値ΔS_N-1に対して増減している場合
のみ、その増減分だけ溶接速度指令値S_NSUMを修
正して次回の第Ｎ＋１番目のオシレート半周期の
溶接速度指令値とするようにしている。

ところで、以下に、溶接電流偏差ΔI_DNおよび
ΔI_DNSUMから作成される第１の溶接速度修正指令
値ΔS_DNおよび第２の溶接速度修正指令値ΔS_DNSUM
の意味について説明する。第２の溶接電流偏差
ΔI_DNSUMに対する第２の溶接速度修正指令値
ΔS_DNSUMの変換比率（第２のレベル変換回路４２
のゲイン）が固定されているため、第２の溶接速
度修正指令値ΔS_DNSUMのみを初期溶接速度指令値
S_KOに加算して溶接速度指令値を求める場合、溶
接電流の変動分として間接的に検知される開先幅
の変動分と、第２の溶接速度修正指令値ΔS_DNSUM
との間には、どうしてもずれが生じて溶接速度の
過不足が起こり応答性が劣る。そこで、新たに第
１の溶接速度修正指令値ΔS_DNを導入し、第１の
溶接速度修正指令値ΔS_DNと第２の溶接速度修正
指令値ΔS_DNSUMとを重畳したものを溶接速度修正
指令値とすることで、充分な追従性を得ることが
できる。なぜならば、第１の溶接速度修正指令値
ΔS_DNが、第２の溶接速度修正指令値ΔS_DNSUMによ
る溶接速度の過不足を補完し、且つ、開先幅の増
減変動分に対する微分要素をもつていることによ
る速応性効果が得られるからである。

なお、第６図ａに示すような開先幅の増減変動
を有する場合において、本発明の実施例による溶
接速度指令値の出力パターンを第６図ｃ，ｄに示
し、従来技術による溶接速度指令値の出力パター
ンを第６図ｅに示す。但し、第６図ｃは理想的な
溶接速度指令値の出力パターンを示し、第６図ｄ
は実際に得られる溶接速度指令値の出力パターン
を示している。

また、上記実施例では、オシレート溶接での速
度制御方法について説明したが、溶接トーチ４を
オシレートしないストレート溶接においても、第
５図または第６図ｂの位置信号P_L，P_Rに相当す
る信号を作成することにより、本発明の方法を適
用することができる。

［発明の効果］この発明は以上説明した通り、オシレート半周
期毎に作成される溶接速度指令値は、第１の溶接
速度修正指令値と第２の溶接速度修正指令値とを
重畳した第３の溶接速度修正指令値と、初期溶接
速度指令値との加算値として得られ、第１の溶接
速度修正指令値が、第２の溶接速度修正指令値に
よる溶接速度の過不足を補完し、開先幅の増減変
動分に対する微分要素をもつているとともに、上
記溶接速度指令値が、前回オシレート半周期に到
達した溶接速度を開先変動分だけ修正して作成さ
れるので、開先幅の増減変動分に実質上忠実かつ
即応性をもつて適応することができ、溶接速度の
制御動作が滑らかに安定し、溶接ビードの高さの
均一性を従来に比して高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した溶接装置の一例を
示す概略構成図、第２図は上記実施例における制
御装置のブロツク図、第３，４図はいずれも上記
制御装置の一部を具体的に示した回路図、第５図
は上記実施例におけるタイミング信号の波形タイ
ムチヤート、第６図ａは開先幅の増減変動の例を
示す図、第６図ｂはオシレート左右端停止信号の
出力パターンを示す図、第６図ｃ，ｄはいずれも
上記実施例における溶接速度指令値のパターンを
示す図、第６図ｅは従来の溶接速度制御方法にお
ける溶接速度指令値のパターンを示す図である。図において、１……被溶接物としての母材、４
……溶接トーチ、１３……オシレート装置、１９
……上下位置ずれ判定回路、３０……平均値回
路、３１，３２……サンプルホールド回路、３３
……加算回路、３４……Ａ／Ｄ変換回路、３５…
…Ｄ／Ａ変換回路、３６……差動増幅回路、３７
……不感帯回路、３８……第１のレベル変換回
路、３９……偏差更新処理回路、４０……スイツ
チ回路、４１……加算回路、４２……第２のレベ
ル変換回路、４３……加算回路。

Claims

【特許請求の範囲】１溶接トーチ保持部と被溶接物表面との間の距
離を一定に維持して上記溶接トーチを開先幅方向
にオシレートさせつつアーク溶接を行なう消耗電
極式アーク溶接において、上記溶接トーチの各オ
シレート半周期内における所定期間の溶接電流の
平均値を測定し、この溶接電流測定値を溶接電流
基準値として初期設定するとともに、溶接速度を
初期設定したのち、オシレート半周期毎に測定さ
れる上記溶接電流測定値を上記溶接電流基準値と
比較し、今回のオシレート半周期における上記溶
接電流測定値と上記溶接電流基準値との偏差を第
１の溶接電流偏差として測定して、この第１の溶
接電流偏差に基づいて第１の溶接速度修正指令値
を求めるとともに、上記第１の溶接電流偏差を前
回までのオシレート半周期に測定された偏差に加
算して第２の溶接電流偏差を求め、この第２の溶
接電流偏差に基づいて第２の溶接速度修正指令値
を求めてから、各オシレート半周期内の所定期間
出力する上記第１の溶接速度修正指令値と各オシ
レート半周期の間出力する上記第２の溶接速度修
正指令値とを加算して第３の溶接速度修正指令値
を求め、この第３の溶接速度修正指令値と初期溶
接速度指令値とを加算して得られた溶接速度指令
値により次回のオシレート半周期の溶接速度を制
御することを特徴とする消耗電極式アーク溶接の
溶接速度制御方法。２上記溶接電流測定値が、連続する２つのオシ
レート半周期内における所定期間の溶接電流平均
値の相加平均値であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の消耗電極式アーク溶接の溶
接速度制御方法。