JPH0335025B2 - - Google Patents
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- JPH0335025B2 JPH0335025B2 JP61176714A JP17671486A JPH0335025B2 JP H0335025 B2 JPH0335025 B2 JP H0335025B2 JP 61176714 A JP61176714 A JP 61176714A JP 17671486 A JP17671486 A JP 17671486A JP H0335025 B2 JPH0335025 B2 JP H0335025B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc
- welding
- signal
- groove
- welding torch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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 In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は磁気オシレート式TIGアーク溶接に
おける溶接トーチの開先追従制御方法に関する。
おける溶接トーチの開先追従制御方法に関する。
第６図は磁気オシレート式TIGアーク溶接のた
めの基本構成を示したもので、１は母材、２は非
消耗電極（タングステン電極）、３はアーク、４
は溶接ビードであり、溶接電流は母材１から電極
２へアーク３を介して流れる。５は磁気プローブ
であつて、鉄心５Ａに励磁コイル５Ｂを巻回して
なり、溶融プールへ送給されるフイラワイヤ６が
挿通されている。励磁コイル５Ｂには励磁電源７
から交番する励磁電流が供給される。この励磁電
流が図示実線矢印の向きに励磁コイル５Ｂに供給
されると発生する磁界がアーク３に作用して該ア
ーク３は紙面の表側へ偏向し、点線矢印の方向に
供給されると紙面の裏側へ偏向する。即ち、この
方法による場合は、電極２をオシレート駆動しな
くても、励磁電流の向き（極性）を切替えるだけ
でアーク３を開先幅方向へオシレートさせること
ができるので、狭開先アーク溶接に好適な溶接方
法として知られている。
めの基本構成を示したもので、１は母材、２は非
消耗電極（タングステン電極）、３はアーク、４
は溶接ビードであり、溶接電流は母材１から電極
２へアーク３を介して流れる。５は磁気プローブ
であつて、鉄心５Ａに励磁コイル５Ｂを巻回して
なり、溶融プールへ送給されるフイラワイヤ６が
挿通されている。励磁コイル５Ｂには励磁電源７
から交番する励磁電流が供給される。この励磁電
流が図示実線矢印の向きに励磁コイル５Ｂに供給
されると発生する磁界がアーク３に作用して該ア
ーク３は紙面の表側へ偏向し、点線矢印の方向に
供給されると紙面の裏側へ偏向する。即ち、この
方法による場合は、電極２をオシレート駆動しな
くても、励磁電流の向き（極性）を切替えるだけ
でアーク３を開先幅方向へオシレートさせること
ができるので、狭開先アーク溶接に好適な溶接方
法として知られている。
この方法による狭開先アーク溶接の自動化は、
開先状態に合わせて溶接トーチの開先幅方向位置
および開先面高さ位置を制御する開先自動追従制
御を行うことにより実現することがてきる。磁気
オシレート方式アーク溶接における開先自動追従
制御としては、特開昭52−15457号公報に開示さ
れたものがある。ここでは、アークを開先の一方
開先壁側にオシレートした時のアーク電圧UAと
他方開先壁側へオシレートした時のアーク電圧
UBとの差（UA−UB）が０になるように溶接トー
チを開先幅方向へ位置制御し、両アーク電圧の和
（UA＋UB）と目標値との偏差が０になるように溶
接トーチを母材板厚方向に位置制御している。
開先状態に合わせて溶接トーチの開先幅方向位置
および開先面高さ位置を制御する開先自動追従制
御を行うことにより実現することがてきる。磁気
オシレート方式アーク溶接における開先自動追従
制御としては、特開昭52−15457号公報に開示さ
れたものがある。ここでは、アークを開先の一方
開先壁側にオシレートした時のアーク電圧UAと
他方開先壁側へオシレートした時のアーク電圧
UBとの差（UA−UB）が０になるように溶接トー
チを開先幅方向へ位置制御し、両アーク電圧の和
（UA＋UB）と目標値との偏差が０になるように溶
接トーチを母材板厚方向に位置制御している。
この開先自動追従制御における開先幅方向への
トーチ位置制御は、溶接トーチを開先幅中心に位
置制御するものであるため、下向姿勢溶接の場合
に好適であるが、溶接姿勢が、例えば、横向きの
横向姿勢溶接では不良溶接ビードを生ぜしめると
いう問題がある。即ち、アークを開先の下開先壁
側へオシレートした時のアーク電圧値をVX、上
開先壁側へオシレートした時のアーク電圧値を
VYとすると、第７図ａに示すように、電極が開
先幅（上下方向）の中心Ｏに位置決めされた時に
はアーク電圧偏差（VX−VY）はほぼ０になるが、
その時の溶接ビードは下開先壁側へたれ落ちた不
良ビードとなり、第７図ｂに示す如く、電極が開
先幅中心Ｏから下開先壁側へずれて（VX−VY）＜
Ｏとなる状態では良好な溶接ビードが得られる。
これはアークは溶融プール上をオシレートしてお
り、この時のアーク電圧測定値と溶融プールが凝
固した溶接ビード形状との関係が溶融プールの動
きや重力等の影響を受けるためである。
トーチ位置制御は、溶接トーチを開先幅中心に位
置制御するものであるため、下向姿勢溶接の場合
に好適であるが、溶接姿勢が、例えば、横向きの
横向姿勢溶接では不良溶接ビードを生ぜしめると
いう問題がある。即ち、アークを開先の下開先壁
側へオシレートした時のアーク電圧値をVX、上
開先壁側へオシレートした時のアーク電圧値を
VYとすると、第７図ａに示すように、電極が開
先幅（上下方向）の中心Ｏに位置決めされた時に
はアーク電圧偏差（VX−VY）はほぼ０になるが、
その時の溶接ビードは下開先壁側へたれ落ちた不
良ビードとなり、第７図ｂに示す如く、電極が開
先幅中心Ｏから下開先壁側へずれて（VX−VY）＜
Ｏとなる状態では良好な溶接ビードが得られる。
これはアークは溶融プール上をオシレートしてお
り、この時のアーク電圧測定値と溶融プールが凝
固した溶接ビード形状との関係が溶融プールの動
きや重力等の影響を受けるためである。
また、母材板厚方向のトーチ位置の自動制御制
御は、例えば、アーク電圧検出値と基準電圧値と
を常時監視して両電圧値の偏差が無くなるように
溶接トーチ位置を制御する公知のアーク電圧制御
法を採用することが簡便であるが、横向姿勢溶接
では、前記２つのアーク電圧値VXとVYとが一致
しないので、上記従来公知のアーク電圧制御法に
よる溶接トーチの位置制御を常時行わせると、該
位置制御がアーク電圧値VXとVYとの偏差を打ち
消してトーチ開先幅方向の目標位置への位置決め
ができなくなるという新たな問題が発生する。
御は、例えば、アーク電圧検出値と基準電圧値と
を常時監視して両電圧値の偏差が無くなるように
溶接トーチ位置を制御する公知のアーク電圧制御
法を採用することが簡便であるが、横向姿勢溶接
では、前記２つのアーク電圧値VXとVYとが一致
しないので、上記従来公知のアーク電圧制御法に
よる溶接トーチの位置制御を常時行わせると、該
位置制御がアーク電圧値VXとVYとの偏差を打ち
消してトーチ開先幅方向の目標位置への位置決め
ができなくなるという新たな問題が発生する。
この発明は上記問題を解消するためになされた
もので、開先の一方開先壁側へオシレートされた
溶接アークのアーク電圧と他方開先壁側へオシレ
ートされた溶接アークのアーク電圧とが、目的と
する溶接ビード形状を得ようとする時に一致しな
い場合でも、溶接トーチの母材板厚方向への位置
制御と開先幅方向への位置制御とをを実施して、
磁気オシレート式アーク溶接の自動化を実現する
ことができる溶接トーチの開先追従制御方法を提
供することを目的とする。
もので、開先の一方開先壁側へオシレートされた
溶接アークのアーク電圧と他方開先壁側へオシレ
ートされた溶接アークのアーク電圧とが、目的と
する溶接ビード形状を得ようとする時に一致しな
い場合でも、溶接トーチの母材板厚方向への位置
制御と開先幅方向への位置制御とをを実施して、
磁気オシレート式アーク溶接の自動化を実現する
ことができる溶接トーチの開先追従制御方法を提
供することを目的とする。
この発明は上記目的を達成すため、開先の一方
開先壁側へオシレートされた溶接アークのアーク
電圧検出値と他方開先壁側へオシレートされた溶
接アークのアーク電圧検出値との偏差値が溶接姿
勢に対応して予め設定された許容幅を有する偏差
目標値内に収れんするように溶接トーチを開先幅
方向に移動制御するとともに、開先壁側のいずれ
か一方へ溶接アークがオシレートされた期間にお
けるアーク電圧検出値と基準電圧値との偏差値が
無くなるように溶接トーチを開先板厚方向に移動
制御する構成としたものである。
開先壁側へオシレートされた溶接アークのアーク
電圧検出値と他方開先壁側へオシレートされた溶
接アークのアーク電圧検出値との偏差値が溶接姿
勢に対応して予め設定された許容幅を有する偏差
目標値内に収れんするように溶接トーチを開先幅
方向に移動制御するとともに、開先壁側のいずれ
か一方へ溶接アークがオシレートされた期間にお
けるアーク電圧検出値と基準電圧値との偏差値が
無くなるように溶接トーチを開先板厚方向に移動
制御する構成としたものである。
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
第１図は横向き姿勢で厚板母材の狭開先溶接
（多層溶接）を行う自動溶接装置の１例を概略構
成図で示したものである。図において、１は母
板、１Ｘは下開先壁、１Ｙは上開先壁、２は非消
耗電極（以下、電極という）、５は磁気プローブ、
６はフイラーワイヤ、８は溶接トーチである。９
は台車レール、１０は溶接台車（紙面表裏方向に
台車レール９上を走行する）、１１は台車駆動用
モータ（Ｍ１）、１２は前後軸スライダ、１３は
この前後軸スライダを駆動するモータ（Ｍ２）、
１４は上下軸スライダ、１５はこの上下軸スライ
ダを駆動するモータ（Ｍ３）である。前後軸スラ
イダ１２、上下軸スライダ１４はスライドベース
に取付けられている。１６は定電流特性を持つア
ーク溶接電源、１７は制御装置であつて、第２図
に示す構成を有している。
（多層溶接）を行う自動溶接装置の１例を概略構
成図で示したものである。図において、１は母
板、１Ｘは下開先壁、１Ｙは上開先壁、２は非消
耗電極（以下、電極という）、５は磁気プローブ、
６はフイラーワイヤ、８は溶接トーチである。９
は台車レール、１０は溶接台車（紙面表裏方向に
台車レール９上を走行する）、１１は台車駆動用
モータ（Ｍ１）、１２は前後軸スライダ、１３は
この前後軸スライダを駆動するモータ（Ｍ２）、
１４は上下軸スライダ、１５はこの上下軸スライ
ダを駆動するモータ（Ｍ３）である。前後軸スラ
イダ１２、上下軸スライダ１４はスライドベース
に取付けられている。１６は定電流特性を持つア
ーク溶接電源、１７は制御装置であつて、第２図
に示す構成を有している。
第２図において、１８は台車駆動用モータ１１
（Ｍ１）を駆動するサーボアンプ、１９は溶接速
度（台車速度）設定回路である。２０はアーク電
圧検出回路であつて、母材１と電極２間のアーク
電圧を負極性のアーク電圧（−VA）として検出
してアーク電圧検出信号を送出する。２１は低域
通過フイルタであつて、アーク電圧検出回路２０
が送出するアーク電圧検出信号（−VA）が含む、
商用周波数に起因する高周波成分や磁気プローブ
５に供給される励磁電流IFの極性反転に伴うノイ
ズ成分を遮断する。２２は加算増幅回路であつ
て、アーク電圧信号（−VA）が導かれ、アーク
電圧（−VA）と基準電圧ERとの加算値（ER−
VA）をゲインG1で増幅して出力する。
（Ｍ１）を駆動するサーボアンプ、１９は溶接速
度（台車速度）設定回路である。２０はアーク電
圧検出回路であつて、母材１と電極２間のアーク
電圧を負極性のアーク電圧（−VA）として検出
してアーク電圧検出信号を送出する。２１は低域
通過フイルタであつて、アーク電圧検出回路２０
が送出するアーク電圧検出信号（−VA）が含む、
商用周波数に起因する高周波成分や磁気プローブ
５に供給される励磁電流IFの極性反転に伴うノイ
ズ成分を遮断する。２２は加算増幅回路であつ
て、アーク電圧信号（−VA）が導かれ、アーク
電圧（−VA）と基準電圧ERとの加算値（ER−
VA）をゲインG1で増幅して出力する。
２３はスイツチ（アナログスイツチ）であつ
て、加算増幅回路２２の出力線とグランドとの間
に挿入されており、後述する信号P17を受けてそ
のＨレベル時にオフされる。２４はモータ１３
（Ｍ２）を駆動するためのサーボアンプであつて、
加算増幅回路２２の出力が導かれる。以上２０〜
２４により溶接トーチの母材板厚方向自動位置制
御系が構成されている。２５はトーチ前後位置設
定回路で溶接トーチ８を手動操作でインチングす
るために設けられている。
て、加算増幅回路２２の出力線とグランドとの間
に挿入されており、後述する信号P17を受けてそ
のＨレベル時にオフされる。２４はモータ１３
（Ｍ２）を駆動するためのサーボアンプであつて、
加算増幅回路２２の出力が導かれる。以上２０〜
２４により溶接トーチの母材板厚方向自動位置制
御系が構成されている。２５はトーチ前後位置設
定回路で溶接トーチ８を手動操作でインチングす
るために設けられている。
２６は励磁電流信号作成回路であつて、これが
作成する励磁電流信号P1は電力増幅回路２７と
タイミング信号作成回路２８に供給され、電力増
幅器回路は励磁電流信号P1を増幅して磁気プロ
ーブ５の励磁コイルに励磁電流IFを供給し、タイ
ミング信号作成回路２８は第４図に示す制御用の
タイミング信号P2〜P12，P14，P15，P17を作成す
る。
作成する励磁電流信号P1は電力増幅回路２７と
タイミング信号作成回路２８に供給され、電力増
幅器回路は励磁電流信号P1を増幅して磁気プロ
ーブ５の励磁コイルに励磁電流IFを供給し、タイ
ミング信号作成回路２８は第４図に示す制御用の
タイミング信号P2〜P12，P14，P15，P17を作成す
る。
２９は積分回路であつて、低域通過フイルタ２
１を通過したアーク電圧検出信号（−VA）を取
込んで、アークが下開先壁１Ｘ側へオシレートし
た時のアーク電圧（−VA）を所定時間の間だけ
積分し、また、上開先壁１Ｙ側へオシレートした
時のアーク電圧（−VA）を上記所定時間の間だ
け積分する。この時、磁気プローブ５に供給され
る励磁電流IFの極性反転に伴うアークのノイズ成
分を除去するために、積分動作開始点を極性反転
時点からほぼ時間t1だけ遅らせる。３０は第１の
サンプルホールド回路であつて、アークが下開先
壁１Ｘ側へ向かつてオシレートされた時の積分回
路１９の出力VXをサンプルホールドする。３１
は第２のサンプルホールド回路であつて、アーク
が上開先壁１Ｙ側へ向かつてオシレートされた時
の積分回路２９の出力VYをサンプルホールドす
る。３２は差動増幅回路であつて、アーク電圧
VXとVYの差（VX−VY）を増幅する。３３は上下
位置ずれ判別回路であつて、第３図に示す如き構
成を有し、判別電圧EUとEL（両電圧ともに負極性
の電圧であつて、EU＞ELなる関係にある）が設
定されており、この偏差目標値の許容幅を定める
判別電圧EUとELをそれぞれ上下限値とする偏差
目標値EULを有し、差動増幅回路３２の出力を受
けて後述する位置ずれ修正信号P16を作成する。
この偏差目標値EULは、アーク電圧測定値と溶接
ビード形状との関係を予め実験的し決められる。
３４はモータ１５（Ｍ３）を駆動するためのサー
ボアンプであつて、上記位置ずれ修正信号P16が
導かれる。以上２９〜３４により溶接トーチの開
先幅方向自動位置制御系が構成されている。３５
は上下位置設定器であつて、溶接トーチ８を手動
操作でインチングするために用いられる。
１を通過したアーク電圧検出信号（−VA）を取
込んで、アークが下開先壁１Ｘ側へオシレートし
た時のアーク電圧（−VA）を所定時間の間だけ
積分し、また、上開先壁１Ｙ側へオシレートした
時のアーク電圧（−VA）を上記所定時間の間だ
け積分する。この時、磁気プローブ５に供給され
る励磁電流IFの極性反転に伴うアークのノイズ成
分を除去するために、積分動作開始点を極性反転
時点からほぼ時間t1だけ遅らせる。３０は第１の
サンプルホールド回路であつて、アークが下開先
壁１Ｘ側へ向かつてオシレートされた時の積分回
路１９の出力VXをサンプルホールドする。３１
は第２のサンプルホールド回路であつて、アーク
が上開先壁１Ｙ側へ向かつてオシレートされた時
の積分回路２９の出力VYをサンプルホールドす
る。３２は差動増幅回路であつて、アーク電圧
VXとVYの差（VX−VY）を増幅する。３３は上下
位置ずれ判別回路であつて、第３図に示す如き構
成を有し、判別電圧EUとEL（両電圧ともに負極性
の電圧であつて、EU＞ELなる関係にある）が設
定されており、この偏差目標値の許容幅を定める
判別電圧EUとELをそれぞれ上下限値とする偏差
目標値EULを有し、差動増幅回路３２の出力を受
けて後述する位置ずれ修正信号P16を作成する。
この偏差目標値EULは、アーク電圧測定値と溶接
ビード形状との関係を予め実験的し決められる。
３４はモータ１５（Ｍ３）を駆動するためのサー
ボアンプであつて、上記位置ずれ修正信号P16が
導かれる。以上２９〜３４により溶接トーチの開
先幅方向自動位置制御系が構成されている。３５
は上下位置設定器であつて、溶接トーチ８を手動
操作でインチングするために用いられる。
第３図において、CP1，CP2はそれぞれ電圧比
較器、IC1，IC2は３入力アンドゲート、IC3，IC4
は２入力オアゲート、IC5，IC6はカウンタであつ
て、CP1，IC1，IC3およびIC5は下開先方向への
位置ずれ判別系を、CP2，IC2，IC4およびIC6は
上開先方向への位置ずれ判別系をそれぞれ構成し
ており、カウンタIC5は上開先方向への位置修正
信号Ｙを、カウンタIC6は下開先方向への位置修
正信号Ｘをそれぞれ作成する。S1，S2はデツプス
イツチである。
較器、IC1，IC2は３入力アンドゲート、IC3，IC4
は２入力オアゲート、IC5，IC6はカウンタであつ
て、CP1，IC1，IC3およびIC5は下開先方向への
位置ずれ判別系を、CP2，IC2，IC4およびIC6は
上開先方向への位置ずれ判別系をそれぞれ構成し
ており、カウンタIC5は上開先方向への位置修正
信号Ｙを、カウンタIC6は下開先方向への位置修
正信号Ｘをそれぞれ作成する。S1，S2はデツプス
イツチである。
次に、この装置の動作を説明する前に上記した
タイミング信号P2〜P12，P14，P15，P17について
説明しておく。
タイミング信号P2〜P12，P14，P15，P17について
説明しておく。
第４図において、信号P1は、前記したように、
励磁電流信号作成回路２６が作成する励磁電流信
号（矩形波交番信号）であつて、その正の期間で
アーク３が下開先壁１Ｘ側へオシレートされ、負
の期間で上開先壁１Ｙ側へオシレートされる。タ
イミング信号作成回路２８はこの信号P1を受け
て前記した制御用タイミング信号（以下、信号と
いう）P2〜P12，P14，P15，P17を作成する。信号
P2は信号P1の正の同期する矩形波信号であつて
各信号の基準となる。信号P3は信号P2の立上り
に同期して発生する細幅パルス、信号P4は信号
P2の立上りに同期して発生する細幅パルスであ
つて、両信号P3，P4は磁気プローブ５に供給さ
れる励磁電流IFの極性反転タイミングを検出する
ためのものである。信号P5は信号P3，P4の立下
りに同期して発生するパルスであつて、時間幅t1
を有しており、この信号P5の立下りに同期して
ある時間幅を有するパルス信号P6が発生する。
信号P7は信号P6を僅かに遅延させた信号であつ
て、その立上りが積分回路２９の積分動作を開始
させる積分動作指令となり、立下りがリセツト指
令となる。信号P8は信号P6の奇数次に同期する
信号であつて、サンプルホールド回路３０のサン
プル／ホールド指令として使用され、信号P9は
信号P6の偶数次に同期する信号であつて、サン
プルホールド回路３１のサンプル／ホールド指令
として使用される。
励磁電流信号作成回路２６が作成する励磁電流信
号（矩形波交番信号）であつて、その正の期間で
アーク３が下開先壁１Ｘ側へオシレートされ、負
の期間で上開先壁１Ｙ側へオシレートされる。タ
イミング信号作成回路２８はこの信号P1を受け
て前記した制御用タイミング信号（以下、信号と
いう）P2〜P12，P14，P15，P17を作成する。信号
P2は信号P1の正の同期する矩形波信号であつて
各信号の基準となる。信号P3は信号P2の立上り
に同期して発生する細幅パルス、信号P4は信号
P2の立上りに同期して発生する細幅パルスであ
つて、両信号P3，P4は磁気プローブ５に供給さ
れる励磁電流IFの極性反転タイミングを検出する
ためのものである。信号P5は信号P3，P4の立下
りに同期して発生するパルスであつて、時間幅t1
を有しており、この信号P5の立下りに同期して
ある時間幅を有するパルス信号P6が発生する。
信号P7は信号P6を僅かに遅延させた信号であつ
て、その立上りが積分回路２９の積分動作を開始
させる積分動作指令となり、立下りがリセツト指
令となる。信号P8は信号P6の奇数次に同期する
信号であつて、サンプルホールド回路３０のサン
プル／ホールド指令として使用され、信号P9は
信号P6の偶数次に同期する信号であつて、サン
プルホールド回路３１のサンプル／ホールド指令
として使用される。
信号P10は信号P9の立下りに同期して発生する
細幅のパルスであつて、アンドゲートIC1とIC2に
供給される。信号P11は信号P3の奇数次に同期し
て発生する細幅のパルスであつて、これをクロツ
ク信号として信号P12が作成される。信号P12はア
ークのオシレートに同期してオシレート２周期毎
にＨレベルとＬレベルを繰り返す広幅（時間幅
t3）の矩形波信号であつて、アンドゲートIC1と
IC2に供給される。信号P14は信号P11を反転させ
た信号であつて、カウンタIC5，IC6のロード端子
LDに制御信号として供給され、また、信号P15は
信号P11を僅かに遅延させた信号であつて、オア
ゲートIC3，IC4を通してカウンタIC5，IC6のクロ
ツク端子CKに供給され、両信号P14とP15により
カウンタIC5とIC6にBCD7の初期値がプリセツト
される。信号P13は位置ずれ検出パルス、信号P16
はサーボアンプ３４に供給される前記した位置ず
れ修正信号である。信号P17はスイツチ開閉指令
となる信号で、サンプルホールド指令となる信号
P8の立上りに同期してＨレベルとなり、磁気プ
ローブ５に供給される励磁電流IFの極性反転タイ
ミングを検出するための信号P4の立上り同期し
てＬレベルとなる。
細幅のパルスであつて、アンドゲートIC1とIC2に
供給される。信号P11は信号P3の奇数次に同期し
て発生する細幅のパルスであつて、これをクロツ
ク信号として信号P12が作成される。信号P12はア
ークのオシレートに同期してオシレート２周期毎
にＨレベルとＬレベルを繰り返す広幅（時間幅
t3）の矩形波信号であつて、アンドゲートIC1と
IC2に供給される。信号P14は信号P11を反転させ
た信号であつて、カウンタIC5，IC6のロード端子
LDに制御信号として供給され、また、信号P15は
信号P11を僅かに遅延させた信号であつて、オア
ゲートIC3，IC4を通してカウンタIC5，IC6のクロ
ツク端子CKに供給され、両信号P14とP15により
カウンタIC5とIC6にBCD7の初期値がプリセツト
される。信号P13は位置ずれ検出パルス、信号P16
はサーボアンプ３４に供給される前記した位置ず
れ修正信号である。信号P17はスイツチ開閉指令
となる信号で、サンプルホールド指令となる信号
P8の立上りに同期してＨレベルとなり、磁気プ
ローブ５に供給される励磁電流IFの極性反転タイ
ミングを検出するための信号P4の立上り同期し
てＬレベルとなる。
次に、この実施例の装置の動作を第２図、第３
図および第４図を参照してして説明する。
図および第４図を参照してして説明する。
母材板厚方向位置制御系における加算増幅回路
２２の出力Ａ＝G1（ER−VA）はアナログスイツチ
２３が開路している間はサーボアンプ２４に供給
されるので、、信号P17がＨレベルである期間、す
なわち、アークが下開先壁１Ｘ側にオシレートさ
れたオシレート期間には、サーボアンプ２４は加
算増幅回路２２の上記出力Ａを受けて基準電圧
ERとアーク電圧VAとの偏差が０になるように溶
接トーチ８を母材板厚方向位置を制御する。信号
P17がＬレベルである期間、即ち、アークが上開
先壁１Ｙへオシレートされている期間はアナログ
スイツチ２３は閉路してグランド電位がサーボア
ンプ２４に供給されるので、溶接トーチ８の母材
板厚方向位置は変更されることなくそのまま維持
される。
２２の出力Ａ＝G1（ER−VA）はアナログスイツチ
２３が開路している間はサーボアンプ２４に供給
されるので、、信号P17がＨレベルである期間、す
なわち、アークが下開先壁１Ｘ側にオシレートさ
れたオシレート期間には、サーボアンプ２４は加
算増幅回路２２の上記出力Ａを受けて基準電圧
ERとアーク電圧VAとの偏差が０になるように溶
接トーチ８を母材板厚方向位置を制御する。信号
P17がＬレベルである期間、即ち、アークが上開
先壁１Ｙへオシレートされている期間はアナログ
スイツチ２３は閉路してグランド電位がサーボア
ンプ２４に供給されるので、溶接トーチ８の母材
板厚方向位置は変更されることなくそのまま維持
される。
サンプルホールド回路３０はアークが下開先壁
１Ｘ側に向かつてオシレートされた時の期間t2
（信号P7の立上りから信号P8の立下りまで）のア
ーク電圧信号積分値（前記、アーク電圧値VX）
をホールドし、同様に、サンプルホールド回路３
１はアークが上開先側へオシレートされた時の期
間t2（信号P7の立上りから信号P9の立下りまで）
のアーク電圧信号積分値（前記、アーク電圧値
VY）をホールドし、差動増幅回路３２がアーク
電圧偏差VD＝G2（VX−VY）（但し、G2：ゲイン）
を上下位置ずれ判別回路３３に入力する。上下位
置ずれ判別回路３３では、電圧比較器CP1，CP2
が、VD＞EUの時には、それぞれ、Ｌレベル、Ｈ
レベルの出力を送出し、VD＜ELの時には、それ
ぞれ、Ｈレベル、Ｌレベルの出力を送出し、EL
VDEUでは、ともにＬレベルの出力を送出す
る。すなわち、電圧比較器CP1は溶接トーチ８が
下開先壁１Ｘ側へ位置ずれしている場合にＨ出力
を発生し、CP2は溶接トーチ８が上開先壁１Ｙ側
へ位置ずれしている場合にＨ出力を発生する。ア
ンドゲートIC1は電圧比較器CP1の出力がＨで、
信号P12が到来している場合に、オシレート１周
期毎に発生する信号P10が到来すると位置ずれ検
出パルスである信号P13を発生する。カウンタIC5
は信号P14とP15とによつて前記のようにBCD7に
プリセツトされ、信号P12の存在期間t3内に信号
P13が２回到来して、内容がBCD7からBCD9にカ
ウントアツプすると上開先方向への位置修正信号
Ｙを送出する。同様に、アンドゲートIC2は電圧
比較器CP2の出力がＨで、信号P13が到来してい
る場合に、オシレート１周期毎に発生する信号
P10が到来すると信号P13を発生し、カウンタIC6
は信号P14とP15とによつてBCD7にプリセツトさ
れ、信号P12の存在期間t3内に信号P13が２回到来
して、内容がBCD7からBCD9にカウントアツプ
すると下開先方向への位置修正信号Ｘを送出す
る。即ち、オシレートの連続する２周期の各周期
とも同一開先側へ溶接トーチ８が位置ずれしてい
る場合に位置修正信号ＹもしくはＸがサーボアン
プ３４に供給され、該サーボアンプ３４はアーク
電圧偏差VDがELVDEUの範囲に収れんして上
記位置修正信号ＸもしくはＹが消滅するまでモー
タ１５を駆動して溶接トーチを開先幅中央Ｏから
所定量だけ下開先壁１Ｘ側へずれた位置（第５図
の位置EU〜ELの範囲内）へ位置制御する。本実
施例では、位置ずれ修正動作の周期はオシレート
周期の４周期毎となる。
１Ｘ側に向かつてオシレートされた時の期間t2
（信号P7の立上りから信号P8の立下りまで）のア
ーク電圧信号積分値（前記、アーク電圧値VX）
をホールドし、同様に、サンプルホールド回路３
１はアークが上開先側へオシレートされた時の期
間t2（信号P7の立上りから信号P9の立下りまで）
のアーク電圧信号積分値（前記、アーク電圧値
VY）をホールドし、差動増幅回路３２がアーク
電圧偏差VD＝G2（VX−VY）（但し、G2：ゲイン）
を上下位置ずれ判別回路３３に入力する。上下位
置ずれ判別回路３３では、電圧比較器CP1，CP2
が、VD＞EUの時には、それぞれ、Ｌレベル、Ｈ
レベルの出力を送出し、VD＜ELの時には、それ
ぞれ、Ｈレベル、Ｌレベルの出力を送出し、EL
VDEUでは、ともにＬレベルの出力を送出す
る。すなわち、電圧比較器CP1は溶接トーチ８が
下開先壁１Ｘ側へ位置ずれしている場合にＨ出力
を発生し、CP2は溶接トーチ８が上開先壁１Ｙ側
へ位置ずれしている場合にＨ出力を発生する。ア
ンドゲートIC1は電圧比較器CP1の出力がＨで、
信号P12が到来している場合に、オシレート１周
期毎に発生する信号P10が到来すると位置ずれ検
出パルスである信号P13を発生する。カウンタIC5
は信号P14とP15とによつて前記のようにBCD7に
プリセツトされ、信号P12の存在期間t3内に信号
P13が２回到来して、内容がBCD7からBCD9にカ
ウントアツプすると上開先方向への位置修正信号
Ｙを送出する。同様に、アンドゲートIC2は電圧
比較器CP2の出力がＨで、信号P13が到来してい
る場合に、オシレート１周期毎に発生する信号
P10が到来すると信号P13を発生し、カウンタIC6
は信号P14とP15とによつてBCD7にプリセツトさ
れ、信号P12の存在期間t3内に信号P13が２回到来
して、内容がBCD7からBCD9にカウントアツプ
すると下開先方向への位置修正信号Ｘを送出す
る。即ち、オシレートの連続する２周期の各周期
とも同一開先側へ溶接トーチ８が位置ずれしてい
る場合に位置修正信号ＹもしくはＸがサーボアン
プ３４に供給され、該サーボアンプ３４はアーク
電圧偏差VDがELVDEUの範囲に収れんして上
記位置修正信号ＸもしくはＹが消滅するまでモー
タ１５を駆動して溶接トーチを開先幅中央Ｏから
所定量だけ下開先壁１Ｘ側へずれた位置（第５図
の位置EU〜ELの範囲内）へ位置制御する。本実
施例では、位置ずれ修正動作の周期はオシレート
周期の４周期毎となる。
このように、本実施例では、溶接トーチ８は開
先幅の中心Ｏに位置制御されるのではなく、開先
幅中心Ｏから下側へずれた位置へ位置制御され、
この時の偏差目標値EULは溶融プールが凝固した
時の溶接ビード形状を考慮して定めてあるので、
第７図ｂについて説明したような良好な溶接ビー
ドを得ることができ、さらに、この偏差目標値
EULには、実用上、差し支えない許容範囲を設定
してあるので、誤判別を確実に防止して安定した
溶接トーチの開先幅方向位置制御を行わせること
がてきる。
先幅の中心Ｏに位置制御されるのではなく、開先
幅中心Ｏから下側へずれた位置へ位置制御され、
この時の偏差目標値EULは溶融プールが凝固した
時の溶接ビード形状を考慮して定めてあるので、
第７図ｂについて説明したような良好な溶接ビー
ドを得ることができ、さらに、この偏差目標値
EULには、実用上、差し支えない許容範囲を設定
してあるので、誤判別を確実に防止して安定した
溶接トーチの開先幅方向位置制御を行わせること
がてきる。
しかも、本実施例では、溶接トーチの母材板厚
方向の制御は、アークが下開先壁方向へオシレー
トされた場合にのみ行われ、上開先壁１Ｙ側への
オシレート期間には行われないので、すなわち、
アーク電圧制御は常時ではなく開先壁側のいずれ
か一方へ溶接アークがオシレートされた場合毎に
かけられるので、前記したアーク電圧VXとVYと
の偏差が打ち消されてトーチ開先幅方向への目標
位置への位置決めができなくなることを防止する
ことができ、溶接トーチの開先幅方向位置の自動
制御に加うるに、溶接トーチの母材板厚方向位置
の安定した自動制御を実現する。
方向の制御は、アークが下開先壁方向へオシレー
トされた場合にのみ行われ、上開先壁１Ｙ側への
オシレート期間には行われないので、すなわち、
アーク電圧制御は常時ではなく開先壁側のいずれ
か一方へ溶接アークがオシレートされた場合毎に
かけられるので、前記したアーク電圧VXとVYと
の偏差が打ち消されてトーチ開先幅方向への目標
位置への位置決めができなくなることを防止する
ことができ、溶接トーチの開先幅方向位置の自動
制御に加うるに、溶接トーチの母材板厚方向位置
の安定した自動制御を実現する。
なお、上記実施例では、アークが下開先壁１Ｘ
側へオシレートされた期間にアーク電圧制御をか
けているが、アークが上開先壁１Ｙ側へオシレー
トされた期間にアーク電圧制御をかけるようにし
てもよい。
側へオシレートされた期間にアーク電圧制御をか
けているが、アークが上開先壁１Ｙ側へオシレー
トされた期間にアーク電圧制御をかけるようにし
てもよい。
なお、上記実施例では、上限値EU、下限値EL
の値をともに同極性の値としているが、これは横
向姿勢溶接の場合であつて、立向姿勢溶接や下向
姿勢溶接を行いたい場合は、第５図に示すよう
に、上限値をEU1（＞０）、下限値をEL1（＜０）と
すればよい。また、これらの値は、開先内で振り
分け溶接を行う場合は、その状態に対応して設定
すればよい。
の値をともに同極性の値としているが、これは横
向姿勢溶接の場合であつて、立向姿勢溶接や下向
姿勢溶接を行いたい場合は、第５図に示すよう
に、上限値をEU1（＞０）、下限値をEL1（＜０）と
すればよい。また、これらの値は、開先内で振り
分け溶接を行う場合は、その状態に対応して設定
すればよい。
この発明は以上説明した通り、磁界を作用させ
て溶接アークを、両開先壁方向へ交互にオシレー
トさせた時に、互いに方向の異なるアークのアー
ク電圧値相互の偏差値と目的とする溶接ビード形
状とを溶接姿勢に応じて対応させるための偏差目
標値を設定することで、各溶接姿勢に適応した良
好な溶接ビードが得られると同時に溶接トーチの
開先幅方向への自動位置制御が可能となる。さら
には、溶接トーチの板厚方向への位置制御は溶接
アークが開先壁のいずれか一方側へオシレートさ
れる期間は休止するようにしたことにより、溶接
トーチの板厚方向と開先幅方向への自動位置制御
を実現することが可能となる。
て溶接アークを、両開先壁方向へ交互にオシレー
トさせた時に、互いに方向の異なるアークのアー
ク電圧値相互の偏差値と目的とする溶接ビード形
状とを溶接姿勢に応じて対応させるための偏差目
標値を設定することで、各溶接姿勢に適応した良
好な溶接ビードが得られると同時に溶接トーチの
開先幅方向への自動位置制御が可能となる。さら
には、溶接トーチの板厚方向への位置制御は溶接
アークが開先壁のいずれか一方側へオシレートさ
れる期間は休止するようにしたことにより、溶接
トーチの板厚方向と開先幅方向への自動位置制御
を実現することが可能となる。
第１図はこの発明の適用する溶接装置の１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図は上記実施例におけ
る要部の具体的回路図、第４図は上記実施例の動
作を説明するための波形タイムチヤート、第５図
は上記実施例における各設定値のレベルの１例を
示す図、第６図は磁気オシレート式TIG溶接装置
の基本構成図、第７図は溶接トーチ位置と溶接ビ
ードとの関係を示す図である。 ２……非消耗電極、５……磁気プローブ、６…
…フイラーワイヤ、８……溶接トーチ、２０……
アーク電圧検出回路、２２……加算増幅回路、２
３……アナログスイツチ、２６……励磁電流信号
作成回路、２９……積分回路、３０，３１……サ
ンプルホールド回路、３２……差動増幅回路、３
３……上下位置ずれ判別回路。
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図は上記実施例におけ
る要部の具体的回路図、第４図は上記実施例の動
作を説明するための波形タイムチヤート、第５図
は上記実施例における各設定値のレベルの１例を
示す図、第６図は磁気オシレート式TIG溶接装置
の基本構成図、第７図は溶接トーチ位置と溶接ビ
ードとの関係を示す図である。 ２……非消耗電極、５……磁気プローブ、６…
…フイラーワイヤ、８……溶接トーチ、２０……
アーク電圧検出回路、２２……加算増幅回路、２
３……アナログスイツチ、２６……励磁電流信号
作成回路、２９……積分回路、３０，３１……サ
ンプルホールド回路、３２……差動増幅回路、３
３……上下位置ずれ判別回路。
Claims (1)
- １ 磁界を作用させて溶接アークを開先幅方向に
オシレートさせつつ溶接を進行させながら、溶接
アークのアーク電圧値を使用して溶接トーチを開
先内の所望の位置に位置制御する溶接トーチの開
先追従制御方法において、開先の一方開先壁側へ
オシレートされた溶接アークのアーク電圧検出値
と他方開先壁側へオシレートされた溶接アークの
アーク電圧検出値との偏差値が溶接姿勢に対応し
て予め設定された許容幅を有する偏差目標値内に
収れんするように溶接トーチを開先幅方向に移動
制御するとともに、開先壁側のいずれか一方へ溶
接アークがオシレートされた期間におけるアーク
電圧検出値と基準電圧値との偏差値が無くなるよ
うに溶接トーチを開先板厚方向に移動制御するこ
とを特徴とする溶接トーチの開先追従制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17671486A JPS6333180A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 溶接ト−チの開先追従制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17671486A JPS6333180A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 溶接ト−チの開先追従制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333180A JPS6333180A (ja) | 1988-02-12 |
| JPH0335025B2 true JPH0335025B2 (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=16018476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17671486A Granted JPS6333180A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 溶接ト−チの開先追従制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6333180A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2075123B (en) * | 1980-05-01 | 1983-11-16 | Gen Electric | Turbine cooling air deswirler |
| JPS60184471A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 溶接線追従装置 |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP17671486A patent/JPS6333180A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6333180A (ja) | 1988-02-12 |
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