JPH04220171A - アーク溶接用トーチの走行制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消耗電極式アーク溶接
装置に設けられ、トーチの走行動作を制御するアーク溶
接用トーチの走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の消耗電極式自動アーク溶接
装置の概略構成を示す。図において、溶接ワイヤ１を挿
通して被溶接物２に向けて送給するトーチ３は、ロボッ
トである走行装置４に支持されて走行する。走行装置４
はトーチ走行制御回路５によって制御され、溶接ワイヤ
１はワイヤ送給モータ６によってトーチ３内に送給され
る。また、溶接ワイヤ１及び被溶接物２はそれぞれパワ
ーケーブル７，８を介して溶接電源９に接続されており
、溶接電源９には溶接制御回路１０、電源トランス１１
及び電流確認リレー１２が設けられている。

【０００３】図６に上記のように構成された従来の自動
アーク溶接装置の基本動作を示す。図において、Ａはト
ーチ走行制御回路５、Ｂは電流確認リレー１２、Ｃは溶
接電源９、Ｄはアークのそれぞれの動作を示す。ステッ
プ１０１において、トーチ走行制御回路５から発する信
号により走行装置４が駆動されると、トーチ３は溶接開
始位置へ移動し、ステップ１０２においてその位置に停
止する。次にステップ１０３において、トーチ走行制御
回路５は溶接電源９の溶接制御回路１０への溶接起動信
号１３を出力する。

【０００４】溶接制御回路１０はステップ１０４におい
て、溶接起動信号１３を受けて電源トランス１１を０Ｎ
とし、パワーケーブル７，８を介して溶接ワイヤ１と被
溶接物２とで形成される溶接回路へパワーを出力し、さ
らにワイヤ送給モータ６へ信号を出力して回転させる。 この結果ステップ１０５において、溶接ワイヤ１と被溶
接物２との間にアークが発生する。溶接ワイヤ１はアー
クの熱により溶融し、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間
に拡散する。このとき溶接ワイヤ１はワイヤ送給モータ
６によって被溶接物２へ向って送給され、被溶接物２と
の間の間隔を一定に保つ。さらにステップ１０６におい
て溶接制御回路１０により溶接条件を制御して、ステッ
プ１０７においてアークを安定させる。

【０００５】一方、電流確認リレー１２はアークの発生
によりパワーケーブル７，８に流れた電流を検出し、ス
テップ１０８においてＯＮとなる。電流確認リレー１２
がＯＮとなると、アーク発生確認信号１４がトーチ走行
制御回路５に入力され、ステップ１０９においてトーチ
３を走行させる。

【０００６】溶接が終了するとステップ１１０において
トーチ３がその位置で停止し、ステップ１１１において
トーチ走行制御回路５から出力されている溶接起動信号
１３がＯＦＦとなる。この結果ステップ１１２において
溶接電源９の出力が停止し、ワイヤ送給モータ６も停止
する。そしてステップ１１３において溶接ワイヤ１が燃
え上がり、ステップ１１４においてアークが消滅し、ス
テツプ１１５において電流確認リレー１２がＯＦＦとな
る。次にステップ１１６においてトーチ３を次の溶接位
置へ移動し、上記の動作をくりかえす。

【０００７】なお、この種のアーク溶接装置としては、
特開昭５９−１５３５７８号公報に記載されたように、
溶接電流によるアークの発生をアーク検出器により検出
し、その検出値に基づいて溶接条件に応じたスタート電
流を選択するとともにスタート電流を流す時間を設定し
て、確実なアークスタートを行なうことができるように
したものが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の電流確認リレー
１２は溶接ワイヤ１と被溶接物２とで形成される溶接回
路に電流が流れるとＯＮとなる。しかしながらこの回路
に電流が流れ始めてから、溶接ワイヤ１と被溶接物２と
の間にアークを発生させて所望の溶接電流を得るまでに
時間が必要である。このためトーチ走行制御回路５は電
流確認リレー１２のＯＮ信号を受けた後、通常０．２秒
程度の遅延時間が経過してからトーチ３の走行を開始す
るように制御を行なっている。

【０００９】また、溶接途中でアークが一瞬途切れ電流
がゼロになることがある。この場合設備の稼働を停止さ
せないように、電流確認リレー回路側で、リレーがＯＦ
Ｆとなるまでに通常０．２秒程度の遅延時間を設定して
いる。

【００１０】上述した従来の装置ではトーチ走行制御回
路５は電流確認リレー１２がＯＮとなってから約０．２
秒後にトーチの走行を開始させる。また、電流がゼロと
なってから約０．２秒後に電流確認リレー１２がＯＦＦ
となり設備が停止する。このため実際にアークが発生す
る前にトーチが走行し始めて溶接欠区間が発生するおそ
れがあった。

【００１１】この問題を解決するためにはトーチ走行開
始遅延時間を延ばすか、又はＯＦＦ遅延時間を縮める方
法が考えられるが、前者の場合は良好にアークがスター
トした場合にトーチ３が遅延時間の間停止状態となり、
被溶接物２への熱の集中が発生して孔明きなどの不良品
を作る可能性がある。また後者の場合は瞬間的にアーク
が切れ、直ちにアークが復元した場合でも、電流確認リ
レー１２がＯＦＦとなって設備を停止させることになる
。この結果設備の稼働率が低下し溶接品質へも悪影響を
及ぼすという問題があった。

【００１２】一方、アーク溶接における問題として溶接
回路内、特に溶接トーチ内で発生する溶接電流の分流が
ある。本来トーチ３側のパワーケーブル７は図７に示す
ようにトーチ３の先端に取り付けられたコンタクトチッ
プ１５を介して溶接ワイヤ１に給電されなければならな
い。しかし、トーチ３の不良などによりスパッタやトー
チ構成物を介してコンタクトチップ１５以外の点で溶接
回路が構成され、そこに分流が発生することがある。

【００１３】しかも、上記の従来の電流確認リレー１２
は、電流が流れているか否かを検出するものであり、流
れている電流が分流によるものか否かを検出することが
できない。

【００１４】このようにしてトーチ３内で分流が発生す
ると、図８に示すように溶接ワイヤ１に流れる電流が少
なくなって発熱現象が低下し、ワイヤ１が溶融しないた
め被溶接物２へ接触してアークが消滅してしまう。この
ままトーチ３を走行させると、溶融されない赤熱ワイヤ
がワイヤ送給モータ６により継続して送り出され、溶接
しなければならないところには溶接ワイヤ１のみが取り
残された状態となって溶接欠が発生する。

【００１５】また、ロボットによりトーチ３が移動され
る自動アーク溶接機はトーチ３の移動範囲が広く、図９
に示すようにトーチ３に接続されるパワーケーブル７，
８や図示しないガスホース及びワイヤコンジェットチュ
ーブが作業中に引張られたり、こすられたりして過大な
力を受けるのが普通である。このためパワーケーブル７
，８を構成する多芯のヨリ線が断線することがあり、し
かもこの断線は一度に断線するのではなく数本づつ断線
してゆく。この結果溶接回路の内部抵抗１６が次第に大
きくなってゆき、溶接条件の変化が生じ、最悪の場合ア
ークが消滅する。この現象が生じた場合は電流値は低く
なるがゼロにはならず、電流確認リレー１２はＯＦＦと
ならずＯＮを継続する。

【００１６】なお、前記公報に記載された提案はアーク
を発生させた後に設定溶接電流値へ切換えるものであり
、溶接時における分流電流が発生しても電流は流れてい
るため、正規の電流値として検出され、その結果発熱現
象は低下する。またパワーケーブルの断線による溶接条
件の変化を検出することはできない。

【００１７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、溶接スタート時の溶接欠の発生を防止し、溶接回
路中の異常を検出することのできるアーク溶接トーチの
走行制御装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、溶接ワイヤをトーチを通して被溶接物に
向けて送給させながら、被溶接物と前記溶接ワイヤとの
間にアークを発生させ、前記被溶接物の溶接を行なう消
耗電極式アーク溶接装置に設けられ、前記トーチの走行
動作を制御するアーク溶接用トーチの走行制御装置にお
いて、前記トーチ及び前記被溶接物と溶接電源とをそれ
ぞれ接続するパワーケーブルにアーク電流とアーク電圧
とを検知する検出器を設け、該検出器に検知した前記電
流及び電圧をそれぞれ設定値と比較して検定するアーク
電流検定器とアーク電圧検定器とを接続するとともに、
該両検定器に検定結果に基づいてアーク発生状態を判断
するアーク発生判定器を接続し、さらに該アーク発生判
定器を前記トーチの走行制御回路に接続して構成したも
のである。

【００１９】

【作用】上記の構成によると、溶接ワイヤを流れるパワ
ーの電流と電圧を検出器で検知し、この検出値をそれぞ
れアーク電流検定器及びアーク電圧検定器で設定値と比
較して検定する。そしてこれらの検定値に基づいてアー
ク発生判定器によりアーク発生状態を判断して、トーチ
の走行動作の制御を行ない、溶接欠陷の発生を防止する
。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の一実施例によるトーチの走行制
御装置が設けられた自動アーク溶接機の構成を示すブロ
ック図である。図において、図５に示す従来例の部分と
対応する部分には同一の符号を付して示し、その説明を
適宜省略する。パワーケーブル７，８には溶接回路の電
流、電圧を検出する電流、電圧検出器２０が設けられて
おり、検出器２０にはアーク電流検定器２１とアーク電
圧検定器２２とが接続されている。これらの検定器２１
，２２の構成は同一であるので、アーク電圧検定器２２
についてのみ図示する。検定器２１，２２内には平滑回
路２３、上限比較器２４、下限比較器２５、ＡＮＤ回路
２６及び検出ゾーン設定器２７から構成されている。

【００２１】上限比較器２４及び下限比較器２５はそれ
ぞれ検出ゾーン設定器２７が接続されており、両検定器
２１，２２に設けられた検出ゾーン設定器２７は溶接条
件設定器２８に接続されている。さらに溶接条件設定器
２８は溶接電源９内の溶接制御回路１０に接続されてい
る。一方、両検定器２１，２２に設けられたＡＮＤ回路
２６にはアーク発生判定器２９が接続されており、アー
ク発生判定器２９はトーチ走行制御回路５に接続されて
いる。

【００２２】次に本実施例の動作を説明する。電流、電
圧検出器２０は溶接ワイヤ１と被溶接物３との接触部の
電流と電圧をアナログ値で検出する。その検出値はそれ
ぞれアーク電流検定器２１とアーク電圧検定器２２とに
それぞれ入力される。電流、電圧検出器２０からアーク
電圧検定器２１に入力された電圧値３０は、溶接電源９
のパルスや溶接現象により多くの高周波波形が含まれて
いる。このため平滑回路２３で波形を平滑にする。

【００２３】一方、溶接条件設定器２８から入力された
溶接条件電圧値３１に応じ、検出ゾーン設定器２７によ
りアーク発生判定電圧の上限値３２と下限値３３とが出
力される。この上限値３２と下限値３３は溶接条件範囲
が狭い場合は、溶接条件電圧値３１の入力によらず固定
でもよい。

【００２４】前記平滑回路２３から出力された電圧値は
上限比較器２４と下限比較器２５に送られ、上限比較器
２４では平滑回路２２からの出力が検出ゾーン設定器２
７から入力された上限値３２よりも低ければＯＮ信号を
発し、下限比較器２５では平滑回路２２からの出力が検
出ゾーン設定器２７から入力された下限値３３より高け
ればＯＮ信号を発する。上限比較器２４と下限比較器２
５からそれぞれ発したＯＮ信号はＡＮＤ回路２６に入力
され、両方の入力がともにＯＮの場合にアーク発生判定
器２９へＯＮ信号が出力される。

【００２５】同様にアーク電流検定器２１からもＯＮ信
号がアーク発生判定器２９へ出力され、アーク発生判定
器２９はアーク電流検定器２１とアーク電圧検定器２２
からの信号がともにＯＮである場合に、トーチ走行制御
回路５へＯＮ信号を出力してトーチ２を走行させる。

【００２６】図２は電流、電圧波形と上述したアーク電
流検定器２１、アーク電圧検定器２２及びアーク発生判
定器２９のそれぞれの出力信号をタイミングチャートと
して示したものである。図において電流値３４及び電圧
値３０がそれぞれ上限値と下限値との間によったときに
、各検定器２１，２２の出力がＯＮとなる。

【００２７】図３は図２において分流が発生したときの
状態を示すタイムチャートである。図に示すように、図
中左側のように正常な溶接状態から（ａ）で示す時点で
分流が発生すると、２次回路全体の抵抗がへるので電流
値３４は少し上がるが、アーク電流検定器２１がＯＮ信
号を発する上限値と下限値の間にある。しかし電圧値３
０は溶接ワイヤ１と被溶接物２とが接触するためほぼゼ
ロになり、下限値３３より小さくなってＯＮ信号は発し
ない。このためアーク電圧検定器２２はＯＦＦとなり、
アーク発生判定器２９の出力もＯＦＦとなってトーチ３
の走行は停止する。

【００２８】またパワーケーブル７，８が断線した場合
、図４に示す断線発生時（ｂ）において電流値３４が低
下し、アーク電流検定器２１の下限値より小さくなる。 このためアーク電流検定器２１の出力信号がＯＦＦとな
り、アーク発生判定器２９の出力信号もＯＦＦとなって
設備が停止する。

【００２９】本実施例によれば、溶接ワイヤ１に流れる
アーク溶接のパワーの電流値３４と電圧値３０とを検出
器２０で検知し、この検出値が所定範囲内であればアー
ク発生判定器２９からＯＮ信号を発し、トーチ走行制御
回路５により溶接電源及びトーチ走行装置４を駆動して
所定のアーク溶接を行なうようにしたので、溶接スター
ト時の溶接欠の発生を防止し、溶接途中における分流や
ケーブル断線などの溶接回路異常を検出して設備を停止
することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶接ワイヤに流れるアーク溶接のパワーの電流値と電圧
値とが、ともに所定範囲内であるときにのみ溶接を行な
うようにしたので、溶接スタート時の溶接欠の発生を防
止し、溶接途中における分流やケーブル断線などの溶接
回路異常を検出して設備を停止することができ、溶接品
質を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】同じく動作を示すタイムチャートである。

【図３】同じく分流発生時の動作を示すタイムチャート
である。

【図４】同じくパワーケーブル断線時の動作を示すタイ
ムチャートである。

【図５】従来の自動アーク溶接装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】図５に示した自動アーク溶接装置の基本動作を
示す説明図である。

【図７】アーク溶接装置における分流の状態を示す説明
図である。

【図８】同じく分流による溶接欠を示す説明図である。

【図９】同じくパワーケーブルの断線時を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１　　溶接ワイヤ ２　　被溶接物 ３　　トーチ ４　　走行装置 ５　　走行制御回路 ７，８　　パワーケーブル ９　　溶接電源 ２０　　電流電圧検出器 ２１　　アーク電流検定器 ２２　　アーク電圧検定器 ２９　　アーク発生判定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶接ワイヤをトーチを通して被溶接物
   に向けて送給させながら、被溶接物と前記溶接ワイヤと
   の間にアークを発生させ、前記被溶接物の溶接を行なう
   消耗電極式アーク溶接装置に設けられ、前記トーチの走
   行動作を制御するアーク溶接用トーチの走行制御装置に
   おいて、前記トーチ及び前記被溶接物と溶接電源とをそ
   れぞれ接続するパワーケーブルにアーク電流とアーク電
   圧とを検知する検出器を設け、該検出器に検知した前記
   電流及び電圧をそれぞれ設定値と比較して検定するアー
   ク電流検定器とアーク電圧検定器とを接続するとともに
   、該両検定器に検定結果に基づいてアーク発生状態を判
   断するアーク発生判定器を接続し、さらに該アーク発生
   判定器を前記トーチの走行制御回路に接続したことを特
   徴とするアーク溶接用トーチの走行制御装置。