JPH05142B2 - - Google Patents
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- JPH05142B2 JPH05142B2 JP60230632A JP23063285A JPH05142B2 JP H05142 B2 JPH05142 B2 JP H05142B2 JP 60230632 A JP60230632 A JP 60230632A JP 23063285 A JP23063285 A JP 23063285A JP H05142 B2 JPH05142 B2 JP H05142B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oscillation
- welding
- width
- speed
- groove
- 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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- Arc Welding In General (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、アーク溶接法に関し、特にアークを
開先内でオシレートさせて倣い制御で行なう場合
の開先ギヤツプ変化に起因するビード高さの不均
一を補償制御する方法に関する。 従来の技術 定アーク長制御を行ないつつ、溶接トーチを開
先内で開先幅方向にオシレートさせながら、被溶
接材の溶接線、及び開先幅倣いを行なう溶接法と
して、特公昭52−29973号などがあるが、開先ギ
ヤツプが変化した場合、前述の溶接法で、溶接速
度、及びワイヤー送給量を一定にして溶接を行な
うと、ビード高さの変動を招き、多層わたつて溶
接したときに最終パスにおいてビード表面に高低
差が生じてしまう。従来はこのようなビードの高
低差を無くすために溶接作業者が最終パスの溶接
時にワイヤー送給量等の溶接条件を調整し、高低
差を無くす操作を行なつていた。これを自動化し
た方法としては、特開昭59−130683号、特開昭57
−109575号などがある。 発明が解決しようとする従来技術の問題点 前記２者の従来技術においては、オシレートの
半周期毎にトーチ高さの変位から導かれる開先断
面積の変化によりビード高さを一定に保つ制御を
行なつていた。一般に溶接速度を制御するサーボ
系には、溶接姿勢の変化などによる負荷変動に対
して、安定した溶接速度を保つために慣性の比較
的大きなモーターを使用する。そのため、頻繁に
速度変化をさせることは、不安定になり易く望ま
しくない。従来法では、オシレート半周期毎に制
御していたため、開先内の部分的な凸凹に敏感に
反応し、溶接速度が急変し制御がはずれる欠点が
あつた。また、第６図に示すように溶接線と溶接
機械の進行方向にノズルがあつた場合、第７図と
第８図に示すように、オシレート幅が一定である
にもかかわらず、溶接トーチの描く断面積は、
Snr≠Snlであるため、溶接速度をオシレート半
周期毎に変化させることになり速度制御が不安定
になり易かつた。また、制御の基準を常に前回の
値としているため、毎回の演算の誤差が蓄積され
長大溶接線を溶接する場合に誤差ができるという
欠点もあつた。さらにトーチの描く断面積を出す
ために、トーチの上下方向の位置偏差量を連続的
に積分する必要があり、検出部を複雑かつ高価な
アトログ系で構成せねばならず、それを制御演算
能力の高いマイクロプロセツサーにとり込むため
には、A/D変換器などの手段も必要となり、処
理能力の優れたマイクロプロセツサーを用いるに
は向かないという問題点があつた。 発明の目的 本発明は、上記の従来技術の問題を解消するた
めになされたもので、簡単な構成で安定したビー
ド高さ制御を行なう溶接法を提供することを目的
とする。 発明の構成 この発明の溶接法は、溶接トーチを開先幅方向
にオシレートさせながら被溶接材の溶接線、及び
開先幅倣いを行ない、オシレート幅を検知して該
オシレート幅によりビド高さを制御する自動溶接
におけるアーク溶接法において、 検知したｎ（ｎは自然数）回のオシレート幅の
平均値を演算用のオシレート幅laとし、基準オシ
レート幅l0、基準溶接速度をV0としたとき、（l0
÷la）×VV0にて求まる溶接速度Vaを次のｎ回の
オシレート期間の溶接速度とすることを特徴とす
る。 以下にこの発明を実施例について説明する。 本発明では、溶接トーチと被溶接材の開先面と
の間を一定に保つ定アーク長制御を行ないつつ、
溶接トーチを開先内で開先幅方向にオシレートさ
せながら溶接する溶接法において、溶接トーチの
オシレート反転動作を、定アーク長制御を行なう
駆動用モーターの回転量を検出する光学式パルス
ジエネレーターの出力パルス数が開先底面の位置
を基準とするある一定値に達したときオシレート
の反転動作を行なうとともに、開先両端部のオシ
レート動作停止位置を第３図に示すように、P1r，
P1s，…，（Pnr，Pnsとして、その成分のｙ軸
（溶接進行方向の軸）の値を記憶する。そして上
記記憶値を用いて以下のように演算をする。 まず(1)式により、l1r〜lnrを求め、(2)式により、
l1s〜lrsを求める。 lmr＝Pms −Pmr（ｍ＝１，２，…，ｎ） …(1) lms＝Pms −Ｐ（ｍ＋1）ｒ（ｍ＝１，２，…，ｎ）
…(2) また、(3)式により、l1…lnを求める。 次に好ましい実施例においては、、(4)式により、
ｎ回のオシレート幅の平均laを求める。 la＝（o 〓m=1 lm）／ｎ ……(4) ここで、ｎの値については、実験的には８〜12
回程度が好ましかつたが、開先ギヤツプの変動が
ゆるやかな場合には、ｎを増し、急な場合にはｎ
を減らせばよい。 一般に、アーク溶接における溶着ビード高さｈ
（cm）は、その開先形状が第４図ａのようである
とすると、単位時間ｔ（sec）に溶着金属で埋める
べき開先容積と、埋まるべき送給溶着金属の関係
により、(5)式が成立する。 Ｖ・ｔ・ｈ・（lu−ｈ／tanθ）＝Ｗ・ｔ ……(5) Ｖ：溶接速度(cm/sec) Ｗ：ワイヤー送給量(cm3/sec) ここで、実際のオシレート幅ｌとluの関係は、
開先両端部にカツトを生じないような条件で溶接
を行なうために、ｌ＝lu−α（α＞０）となり、
この電極先端の軌跡は第４図ｂのようになる。こ
のとき、ある程度、開先ギヤツプが広い場合に
は、第４図ａの断面積Saは、ｌとｈを２辺とし
た直方形で近似できる。この場合(5)式は(6)式のよ
うになる。 Ｖ・ｈ・ｌ＝Ｗ ……(6) ここで、６式を変形すると７式が導かれる。 ｈＷ／Ｖ・ｌ ……(7) (7)式よりビード高さｈを一定に保つためには、
ワイヤー送給量Ｗを一定し、溶接速度Ｖをオシレ
ート幅ｌに逆比例させて変化させるか、溶接速度
Ｖを一定にし、ワイヤー送給量Ｗをオシレート幅
ｌに比例させて変化させればよいことがわかる。 したがつて、オシレート幅ｌからビード高さを
一定に制御する実際の方法としては、まず基準と
なるオシレート幅l0、溶接速度V0、ワイヤー送給
速度W0を設定する。この設定法としては、基準
値を直接設定する方法以外に、上記ビード高さ制
御を行なわずに溶接を行ない、オペレーターが適
当と判断した時点の各値を基準とする方法もあ
る。ここでは、まず一例としてワイヤー送給速度
を固定し、溶接速度を制御する方法を述べる。前
記laの演算を行なう時点（すなわち、ｎ回のオシ
レートが終了した時点）で、下式(8)の演算を行な
い次のｎ回オシレートを行なう間の溶接速度
V′を決定する。 V′＝l0／laV0 ……(8) この操作を続けることで、ビード高さを一定に
保つことができる。 次に、溶接速度を固定し、ワイヤー送給速度を
制御する方法を述べる。８式の代わりに９式の演
算をし、次のｎ回のオシレート動作の間のワイヤ
ー送給速度をW′を制御する操作を続ければよい。 W′＝la／l0W0 ………(9) 以上の説明においては、オシレート幅の検知を
マイクロプロセツサーを含むデジタル制御系に組
み込み易いように、オシレート駆動モーターに直
結された光学式パルスジエネレーターの出力によ
つて行なうことができるが、ポテンシヨメーター
やタコジエネレーターの出力の積分値など他の位
置検出手段を用いても同様の制御系が構成でき
る。 ところで、前述の制御を行なう場合に開先ギヤ
ツプが５mm以上あるときは、ビード高さ一定制御
が実現できるが、ギヤツプが狭くなつた場合や、
開先角度θが変動する場合には、(6)式の近似が成
立しなくなるために、制御の精度が落ち誤差が生
じてくる。これを補正する方法を以下に述べる。 この方法は、(5)式から(6)式への近似を行なわず
に制御する方法である。すなわち、オシレート幅
の平均値laを(10)式のように補正し、la′を演算し、
このla′を(8)式、または９式のlaの代わりに用い
てV′またはW′を決定しビード高さを制御する方
法である。 la′＝la＋α−ｈ／tanθ ……(10) α：オシレート幅とビード幅の差で第４図
ｂに示したもの。 (10)式において、αは、カツトが出ない適正な溶
接条件で溶接している限りは、一定値を用いるこ
とができる。実験によるとαは通常の溶接条件で
は約２mm程度である。またビード高さｈは、(5)式
を解くことで演算できるため、θを入力すれば、
(10)式はβを定数として(11)式のように変形できる。 la′＝la＋β ……(11) このようにして求めたla′を前記laの代わりに
用いることで狭開先の場合においてもビード高さ
制御を精度よく実現できた。 また、一般に定アーク長制御を行なうサーボ系
は、ワイヤ溶触の不規則性、開先の溶融による崩
壊などの外乱に対して安定性を確保するために、
速応性を押さえてある。このため、サーボ系の周
波数応答の許容範囲の制限によりオシレート周波
数（単位時間のオシレート回数）は制限される。
この制限以上の周波数にすると、第５図ａに示さ
れるように電極先端の軌跡が上方に上がり、オシ
レート幅l2が本来の開先によるオシレート幅l1よ
り増大し、制御が不能によるだけでなく、開先両
端でカツトを生じた溶接欠陥を生じる。このよう
に、開先が狭くなつた場合においても安定な制御
をする方法を以下に述べる。すなわち、前記la、
もしくはla′から速度をアーク長制御を行なうサ
ーボ系の周波数応答を越えない適正な値に自動的
にオシレート速度を設定する方法であ。この値
は、サーボ系の性能により異なるが、その一例を
掲げると表１のようになる。
開先内でオシレートさせて倣い制御で行なう場合
の開先ギヤツプ変化に起因するビード高さの不均
一を補償制御する方法に関する。 従来の技術 定アーク長制御を行ないつつ、溶接トーチを開
先内で開先幅方向にオシレートさせながら、被溶
接材の溶接線、及び開先幅倣いを行なう溶接法と
して、特公昭52−29973号などがあるが、開先ギ
ヤツプが変化した場合、前述の溶接法で、溶接速
度、及びワイヤー送給量を一定にして溶接を行な
うと、ビード高さの変動を招き、多層わたつて溶
接したときに最終パスにおいてビード表面に高低
差が生じてしまう。従来はこのようなビードの高
低差を無くすために溶接作業者が最終パスの溶接
時にワイヤー送給量等の溶接条件を調整し、高低
差を無くす操作を行なつていた。これを自動化し
た方法としては、特開昭59−130683号、特開昭57
−109575号などがある。 発明が解決しようとする従来技術の問題点 前記２者の従来技術においては、オシレートの
半周期毎にトーチ高さの変位から導かれる開先断
面積の変化によりビード高さを一定に保つ制御を
行なつていた。一般に溶接速度を制御するサーボ
系には、溶接姿勢の変化などによる負荷変動に対
して、安定した溶接速度を保つために慣性の比較
的大きなモーターを使用する。そのため、頻繁に
速度変化をさせることは、不安定になり易く望ま
しくない。従来法では、オシレート半周期毎に制
御していたため、開先内の部分的な凸凹に敏感に
反応し、溶接速度が急変し制御がはずれる欠点が
あつた。また、第６図に示すように溶接線と溶接
機械の進行方向にノズルがあつた場合、第７図と
第８図に示すように、オシレート幅が一定である
にもかかわらず、溶接トーチの描く断面積は、
Snr≠Snlであるため、溶接速度をオシレート半
周期毎に変化させることになり速度制御が不安定
になり易かつた。また、制御の基準を常に前回の
値としているため、毎回の演算の誤差が蓄積され
長大溶接線を溶接する場合に誤差ができるという
欠点もあつた。さらにトーチの描く断面積を出す
ために、トーチの上下方向の位置偏差量を連続的
に積分する必要があり、検出部を複雑かつ高価な
アトログ系で構成せねばならず、それを制御演算
能力の高いマイクロプロセツサーにとり込むため
には、A/D変換器などの手段も必要となり、処
理能力の優れたマイクロプロセツサーを用いるに
は向かないという問題点があつた。 発明の目的 本発明は、上記の従来技術の問題を解消するた
めになされたもので、簡単な構成で安定したビー
ド高さ制御を行なう溶接法を提供することを目的
とする。 発明の構成 この発明の溶接法は、溶接トーチを開先幅方向
にオシレートさせながら被溶接材の溶接線、及び
開先幅倣いを行ない、オシレート幅を検知して該
オシレート幅によりビド高さを制御する自動溶接
におけるアーク溶接法において、 検知したｎ（ｎは自然数）回のオシレート幅の
平均値を演算用のオシレート幅laとし、基準オシ
レート幅l0、基準溶接速度をV0としたとき、（l0
÷la）×VV0にて求まる溶接速度Vaを次のｎ回の
オシレート期間の溶接速度とすることを特徴とす
る。 以下にこの発明を実施例について説明する。 本発明では、溶接トーチと被溶接材の開先面と
の間を一定に保つ定アーク長制御を行ないつつ、
溶接トーチを開先内で開先幅方向にオシレートさ
せながら溶接する溶接法において、溶接トーチの
オシレート反転動作を、定アーク長制御を行なう
駆動用モーターの回転量を検出する光学式パルス
ジエネレーターの出力パルス数が開先底面の位置
を基準とするある一定値に達したときオシレート
の反転動作を行なうとともに、開先両端部のオシ
レート動作停止位置を第３図に示すように、P1r，
P1s，…，（Pnr，Pnsとして、その成分のｙ軸
（溶接進行方向の軸）の値を記憶する。そして上
記記憶値を用いて以下のように演算をする。 まず(1)式により、l1r〜lnrを求め、(2)式により、
l1s〜lrsを求める。 lmr＝Pms −Pmr（ｍ＝１，２，…，ｎ） …(1) lms＝Pms −Ｐ（ｍ＋1）ｒ（ｍ＝１，２，…，ｎ）
…(2) また、(3)式により、l1…lnを求める。 次に好ましい実施例においては、、(4)式により、
ｎ回のオシレート幅の平均laを求める。 la＝（o 〓m=1 lm）／ｎ ……(4) ここで、ｎの値については、実験的には８〜12
回程度が好ましかつたが、開先ギヤツプの変動が
ゆるやかな場合には、ｎを増し、急な場合にはｎ
を減らせばよい。 一般に、アーク溶接における溶着ビード高さｈ
（cm）は、その開先形状が第４図ａのようである
とすると、単位時間ｔ（sec）に溶着金属で埋める
べき開先容積と、埋まるべき送給溶着金属の関係
により、(5)式が成立する。 Ｖ・ｔ・ｈ・（lu−ｈ／tanθ）＝Ｗ・ｔ ……(5) Ｖ：溶接速度(cm/sec) Ｗ：ワイヤー送給量(cm3/sec) ここで、実際のオシレート幅ｌとluの関係は、
開先両端部にカツトを生じないような条件で溶接
を行なうために、ｌ＝lu−α（α＞０）となり、
この電極先端の軌跡は第４図ｂのようになる。こ
のとき、ある程度、開先ギヤツプが広い場合に
は、第４図ａの断面積Saは、ｌとｈを２辺とし
た直方形で近似できる。この場合(5)式は(6)式のよ
うになる。 Ｖ・ｈ・ｌ＝Ｗ ……(6) ここで、６式を変形すると７式が導かれる。 ｈＷ／Ｖ・ｌ ……(7) (7)式よりビード高さｈを一定に保つためには、
ワイヤー送給量Ｗを一定し、溶接速度Ｖをオシレ
ート幅ｌに逆比例させて変化させるか、溶接速度
Ｖを一定にし、ワイヤー送給量Ｗをオシレート幅
ｌに比例させて変化させればよいことがわかる。 したがつて、オシレート幅ｌからビード高さを
一定に制御する実際の方法としては、まず基準と
なるオシレート幅l0、溶接速度V0、ワイヤー送給
速度W0を設定する。この設定法としては、基準
値を直接設定する方法以外に、上記ビード高さ制
御を行なわずに溶接を行ない、オペレーターが適
当と判断した時点の各値を基準とする方法もあ
る。ここでは、まず一例としてワイヤー送給速度
を固定し、溶接速度を制御する方法を述べる。前
記laの演算を行なう時点（すなわち、ｎ回のオシ
レートが終了した時点）で、下式(8)の演算を行な
い次のｎ回オシレートを行なう間の溶接速度
V′を決定する。 V′＝l0／laV0 ……(8) この操作を続けることで、ビード高さを一定に
保つことができる。 次に、溶接速度を固定し、ワイヤー送給速度を
制御する方法を述べる。８式の代わりに９式の演
算をし、次のｎ回のオシレート動作の間のワイヤ
ー送給速度をW′を制御する操作を続ければよい。 W′＝la／l0W0 ………(9) 以上の説明においては、オシレート幅の検知を
マイクロプロセツサーを含むデジタル制御系に組
み込み易いように、オシレート駆動モーターに直
結された光学式パルスジエネレーターの出力によ
つて行なうことができるが、ポテンシヨメーター
やタコジエネレーターの出力の積分値など他の位
置検出手段を用いても同様の制御系が構成でき
る。 ところで、前述の制御を行なう場合に開先ギヤ
ツプが５mm以上あるときは、ビード高さ一定制御
が実現できるが、ギヤツプが狭くなつた場合や、
開先角度θが変動する場合には、(6)式の近似が成
立しなくなるために、制御の精度が落ち誤差が生
じてくる。これを補正する方法を以下に述べる。 この方法は、(5)式から(6)式への近似を行なわず
に制御する方法である。すなわち、オシレート幅
の平均値laを(10)式のように補正し、la′を演算し、
このla′を(8)式、または９式のlaの代わりに用い
てV′またはW′を決定しビード高さを制御する方
法である。 la′＝la＋α−ｈ／tanθ ……(10) α：オシレート幅とビード幅の差で第４図
ｂに示したもの。 (10)式において、αは、カツトが出ない適正な溶
接条件で溶接している限りは、一定値を用いるこ
とができる。実験によるとαは通常の溶接条件で
は約２mm程度である。またビード高さｈは、(5)式
を解くことで演算できるため、θを入力すれば、
(10)式はβを定数として(11)式のように変形できる。 la′＝la＋β ……(11) このようにして求めたla′を前記laの代わりに
用いることで狭開先の場合においてもビード高さ
制御を精度よく実現できた。 また、一般に定アーク長制御を行なうサーボ系
は、ワイヤ溶触の不規則性、開先の溶融による崩
壊などの外乱に対して安定性を確保するために、
速応性を押さえてある。このため、サーボ系の周
波数応答の許容範囲の制限によりオシレート周波
数（単位時間のオシレート回数）は制限される。
この制限以上の周波数にすると、第５図ａに示さ
れるように電極先端の軌跡が上方に上がり、オシ
レート幅l2が本来の開先によるオシレート幅l1よ
り増大し、制御が不能によるだけでなく、開先両
端でカツトを生じた溶接欠陥を生じる。このよう
に、開先が狭くなつた場合においても安定な制御
をする方法を以下に述べる。すなわち、前記la、
もしくはla′から速度をアーク長制御を行なうサ
ーボ系の周波数応答を越えない適正な値に自動的
にオシレート速度を設定する方法であ。この値
は、サーボ系の性能により異なるが、その一例を
掲げると表１のようになる。
【表】
前記説明においてlaの求め方として、ｎ回の平
均を求める方法のみを記したが、当然ｎ回のうち
の最初のｍ回、ないしは偶数、奇数回のみの平均
を求める方法も考えられる。また、被溶接物の開
先が直線である場合には、往路もしくは復路のい
ずれか一方のオシレート幅で制御をすることも考
えられる。 上述の制御法は、MIG，MAG，TIG，CO2の
いずれの溶接法においても適応できるが、ここで
は、TIG溶接における一実施例を説明する。 第１図は、本発明の一実施例の機構の全体のブ
ロツク図である。図において、Ａは被溶接材で開
先Ｋに沿つて溶接される。１は、被溶接材Ａとの
間でアークを発生する非消耗電極、２は溶接トー
チ、３は定アーク長制御を行なうために溶接トー
チ２を上下方向（図のＺ軸方向）に駆動させるた
めのボールネジ、ラツクピニオンなどの機械的伝
達装置、４はＺ軸用モーター、５はモーター４の
軸に直結された光学式パルスジエネレーターであ
り、パルスジエネレーター５の出力をモータード
ライバー６にフイードバツクし、溶接トーチ２の
Ｚ軸方向の位置の制御を行なう。７は溶接トーチ
２のオシレート動作を行なうために図中Ｙ軸方向
の駆動を行なう機械的伝達装置、８はオシレート
用のモーター、９は光学式エンコーダでモーター
８の回転量に応じた数のパルスを発生する。１０
はドライバーである。１１は溶接トーチ２を溶接
線に沿う方向Ｘに移動させる移動機構であり、こ
の移動機構１１はモーター１３を備えており、モ
ーター１３の回転がギヤ等を含む機械的伝達手段
１２に伝えられ、移動機構１１はレール１１ａに
沿つて図上Ｘ方向に移動するようになつている。
１４はモーター１３の回転に応じて信号を出力す
るパルスジエネレーター、１５はモーター１３を
駆動するドライバーである。 以上３〜15の装置をもつて溶接トーチ２をＸ，
Ｙ，Ｚの直交３軸方向に駆動させる。また、１６
はワイヤー送給チツプ、１７はフイラワイヤーで
あり、このフイラワイヤー１７は機械的送給装置
１８により非消耗電極１と開先Ｋ間のアーク中に
送給され、ビードを形成する。１９はワイヤー送
給モーター、２０はタコジーネレーターでワイヤ
ーモーター送給ドライバー２１にその出力をフイ
ードバツクしワイヤー送給速度を制御する。 次に、本発明のモーター駆動を行なう部分の電
気系のブロツク構成図を第２図に示す。ここで第
１図と番号の同じ物は同じ装置である。第２図に
おいて、まず、定アーク長制御を行なう部分から
説明すると、２２は溶接電源である。２３は溶接
トーチ２と被溶接材Ａ間の電圧を検出する電圧検
出器、２４は基準アーク電圧設定器、２５は差動
増幅器、２６はPID補償を行なう制御要素、２７
は制御要素２６の速度指令アナログ出力電圧に比
例した周波数のパルス列を出力するV/F変換器
で、その出力でドライバー６によりモーター４を
回転して溶接トーチ２をＺ軸方向に動かすことに
より定アーク長制御を行なう。また２９はＺ軸方
向のアツプダウンカウンターでパルスジエネレー
ター５から出力されるパルス列をカウントするこ
とで溶接トーチ２のＺ軸方向の位置を、マイクロ
プロセツサ３０に出力する。アツプダウンカウン
ター２９の出力はマイクロプロセツサ３０の中
で、オシレート反転位置を検出するのに用いられ
る。 マイクロプロセツサ３０は、CPU、メモリー
などを含み、オシレート動作停止位置P1r，P1l，
…Pnr，Pns等の位置データやそれらの成分のＹ
軸上の値等の本発明の実行に必要な値の記憶およ
び(1)〜(10)式等の演算を行ない、Ｘ〜Ｚ軸のモータ
ーとワイヤー送給モーターを駆動するための速度
指令を出力する。 Ｘ軸駆動系について説明すると、３２は指令パ
ルス発生器であり、マイクロプロセツサー３０か
ら出力されるデジタル量の速度指令と移動距離指
令に、それぞれ、パル衰スの周波数、パルスの総
数を比例させたパルス列を発生する。これによ
り、モーター１３をドライバー１５で駆動して溶
接トーチ２をＸ軸方向に動かす。 Ｙ軸駆動系について説明すると、３４は３２と
同様な指令パルス発生器でドライバー１０を介し
てモーター８を駆動して溶接トーチ２をＹ軸方向
に駆動させオシレート動作を行なう。また、３３
は２９と同様なアツプダウンカウンターであり、
溶接トーチ２のＹ軸方向の移動に応じてカウント
内容を増減する。このアツプダウンカウンター３
３の内容から、前記P1r，P1s，…，Pnr，Pns，
Ｐ（ｎ＋1）ｒの値をマイクロプロセツサー３０が
読みとる。 最後に、ワイヤー送給系について説明すると、
３５は、マイクロプロセツサー３０から出力され
るデジタル量のワイヤー送給速度指令出力をアナ
ログ量に変換するD/A変換器で、この出力によ
り１９〜２１の装置を用いてフイラワイヤー１７
の送給を行なう。 上述の実施例においては、オシレートの幅の検
知のみでビード高さの制御を行なうようにしたも
のであり、オシレート幅の検出手段としてオシレ
ート量で作動するパルス発生器からのパルスを数
えるアツプダウンカウンターの出力で所要のデー
タをマイクロプロセツサにとり込めるため、従来
必要であつた複雑なアナログ系とそのアナログ量
をデジタル量に変換する装置を必要としない。こ
のため、簡単かつ安価な装置構成でビード高さ制
御を行なうことができる。 また、オシレート量としてｎ回の平均をとるこ
とにより、開先の小凹凸に影響されず、かつ基準
を前回に求めず一定とすることで、誤差が蓄積さ
れることなく最大溶接線においても安定なビード
高さ制御ができる。 発明の効果 以上詳述したように、この発明は溶接トーチの
オシレート幅の検知のみでビード高さを制御する
ようにしたから開先内の部分的な凹凸に関係なく
ビード高さを制御でき、制御が容易になり、さら
にトーチの描く断面積を出すために、トーチの上
下方向の位置偏差量を連続的に積分することも不
要になり、検出部を複雑かつ高価なアナログ系で
構成することも不要となり、装置が簡単化でき
る。
均を求める方法のみを記したが、当然ｎ回のうち
の最初のｍ回、ないしは偶数、奇数回のみの平均
を求める方法も考えられる。また、被溶接物の開
先が直線である場合には、往路もしくは復路のい
ずれか一方のオシレート幅で制御をすることも考
えられる。 上述の制御法は、MIG，MAG，TIG，CO2の
いずれの溶接法においても適応できるが、ここで
は、TIG溶接における一実施例を説明する。 第１図は、本発明の一実施例の機構の全体のブ
ロツク図である。図において、Ａは被溶接材で開
先Ｋに沿つて溶接される。１は、被溶接材Ａとの
間でアークを発生する非消耗電極、２は溶接トー
チ、３は定アーク長制御を行なうために溶接トー
チ２を上下方向（図のＺ軸方向）に駆動させるた
めのボールネジ、ラツクピニオンなどの機械的伝
達装置、４はＺ軸用モーター、５はモーター４の
軸に直結された光学式パルスジエネレーターであ
り、パルスジエネレーター５の出力をモータード
ライバー６にフイードバツクし、溶接トーチ２の
Ｚ軸方向の位置の制御を行なう。７は溶接トーチ
２のオシレート動作を行なうために図中Ｙ軸方向
の駆動を行なう機械的伝達装置、８はオシレート
用のモーター、９は光学式エンコーダでモーター
８の回転量に応じた数のパルスを発生する。１０
はドライバーである。１１は溶接トーチ２を溶接
線に沿う方向Ｘに移動させる移動機構であり、こ
の移動機構１１はモーター１３を備えており、モ
ーター１３の回転がギヤ等を含む機械的伝達手段
１２に伝えられ、移動機構１１はレール１１ａに
沿つて図上Ｘ方向に移動するようになつている。
１４はモーター１３の回転に応じて信号を出力す
るパルスジエネレーター、１５はモーター１３を
駆動するドライバーである。 以上３〜15の装置をもつて溶接トーチ２をＸ，
Ｙ，Ｚの直交３軸方向に駆動させる。また、１６
はワイヤー送給チツプ、１７はフイラワイヤーで
あり、このフイラワイヤー１７は機械的送給装置
１８により非消耗電極１と開先Ｋ間のアーク中に
送給され、ビードを形成する。１９はワイヤー送
給モーター、２０はタコジーネレーターでワイヤ
ーモーター送給ドライバー２１にその出力をフイ
ードバツクしワイヤー送給速度を制御する。 次に、本発明のモーター駆動を行なう部分の電
気系のブロツク構成図を第２図に示す。ここで第
１図と番号の同じ物は同じ装置である。第２図に
おいて、まず、定アーク長制御を行なう部分から
説明すると、２２は溶接電源である。２３は溶接
トーチ２と被溶接材Ａ間の電圧を検出する電圧検
出器、２４は基準アーク電圧設定器、２５は差動
増幅器、２６はPID補償を行なう制御要素、２７
は制御要素２６の速度指令アナログ出力電圧に比
例した周波数のパルス列を出力するV/F変換器
で、その出力でドライバー６によりモーター４を
回転して溶接トーチ２をＺ軸方向に動かすことに
より定アーク長制御を行なう。また２９はＺ軸方
向のアツプダウンカウンターでパルスジエネレー
ター５から出力されるパルス列をカウントするこ
とで溶接トーチ２のＺ軸方向の位置を、マイクロ
プロセツサ３０に出力する。アツプダウンカウン
ター２９の出力はマイクロプロセツサ３０の中
で、オシレート反転位置を検出するのに用いられ
る。 マイクロプロセツサ３０は、CPU、メモリー
などを含み、オシレート動作停止位置P1r，P1l，
…Pnr，Pns等の位置データやそれらの成分のＹ
軸上の値等の本発明の実行に必要な値の記憶およ
び(1)〜(10)式等の演算を行ない、Ｘ〜Ｚ軸のモータ
ーとワイヤー送給モーターを駆動するための速度
指令を出力する。 Ｘ軸駆動系について説明すると、３２は指令パ
ルス発生器であり、マイクロプロセツサー３０か
ら出力されるデジタル量の速度指令と移動距離指
令に、それぞれ、パル衰スの周波数、パルスの総
数を比例させたパルス列を発生する。これによ
り、モーター１３をドライバー１５で駆動して溶
接トーチ２をＸ軸方向に動かす。 Ｙ軸駆動系について説明すると、３４は３２と
同様な指令パルス発生器でドライバー１０を介し
てモーター８を駆動して溶接トーチ２をＹ軸方向
に駆動させオシレート動作を行なう。また、３３
は２９と同様なアツプダウンカウンターであり、
溶接トーチ２のＹ軸方向の移動に応じてカウント
内容を増減する。このアツプダウンカウンター３
３の内容から、前記P1r，P1s，…，Pnr，Pns，
Ｐ（ｎ＋1）ｒの値をマイクロプロセツサー３０が
読みとる。 最後に、ワイヤー送給系について説明すると、
３５は、マイクロプロセツサー３０から出力され
るデジタル量のワイヤー送給速度指令出力をアナ
ログ量に変換するD/A変換器で、この出力によ
り１９〜２１の装置を用いてフイラワイヤー１７
の送給を行なう。 上述の実施例においては、オシレートの幅の検
知のみでビード高さの制御を行なうようにしたも
のであり、オシレート幅の検出手段としてオシレ
ート量で作動するパルス発生器からのパルスを数
えるアツプダウンカウンターの出力で所要のデー
タをマイクロプロセツサにとり込めるため、従来
必要であつた複雑なアナログ系とそのアナログ量
をデジタル量に変換する装置を必要としない。こ
のため、簡単かつ安価な装置構成でビード高さ制
御を行なうことができる。 また、オシレート量としてｎ回の平均をとるこ
とにより、開先の小凹凸に影響されず、かつ基準
を前回に求めず一定とすることで、誤差が蓄積さ
れることなく最大溶接線においても安定なビード
高さ制御ができる。 発明の効果 以上詳述したように、この発明は溶接トーチの
オシレート幅の検知のみでビード高さを制御する
ようにしたから開先内の部分的な凹凸に関係なく
ビード高さを制御でき、制御が容易になり、さら
にトーチの描く断面積を出すために、トーチの上
下方向の位置偏差量を連続的に積分することも不
要になり、検出部を複雑かつ高価なアナログ系で
構成することも不要となり、装置が簡単化でき
る。
第１図はこの発明の一実施例に用いられる溶接
装置のブロツク図、第２図は第１図の装置に用い
られる電気回路の回路図、第３図はオシレートの
一状態を示すグラフ、第４図ａ，ｂと第５図ａ，
ｂはそれぞれ開先部分の断面図、第６図はオシレ
ートの一状態を示すグラフ、第７図と第８図は第
６図のオシレートにおける溶接トーチが描く断面
積を示す断面図である。 Ｋ…開先、１…非消耗電極、２…溶接トーチ、
１７…フイラワイヤ。
装置のブロツク図、第２図は第１図の装置に用い
られる電気回路の回路図、第３図はオシレートの
一状態を示すグラフ、第４図ａ，ｂと第５図ａ，
ｂはそれぞれ開先部分の断面図、第６図はオシレ
ートの一状態を示すグラフ、第７図と第８図は第
６図のオシレートにおける溶接トーチが描く断面
積を示す断面図である。 Ｋ…開先、１…非消耗電極、２…溶接トーチ、
１７…フイラワイヤ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶接トーチを開先幅方向にオシレートさせな
がら被溶接材の溶接線、及び開先幅倣いを行な
い、オシレート幅を検知して該オシレート幅によ
りビード高さを制御する自動溶接におけるアーク
溶接法において、 検知したｎ（ｎは自然数）回のオシレート幅の
平均値を演算用のオシレート幅laとし、基準オシ
レート幅l0、基準溶接速度をV0としたとき、（l0
÷la）×V0にて求まる溶接速度Vaを次のｎ回のオ
シレート期間の溶接速度とすることを特徴とする
アーク溶接法。 ２ オシレート行程の往路と復路のオシレート幅
の平均値を上記オシレート幅とする特許請求の範
囲第１項記載のアーク溶接法。 ３ 溶接速度を一定とし、基準ワイヤ送給量を
W0としたとき、（la÷l0）×W0にて求まるワイヤ
送給速度Waを次のｎ回のオシレート期間のワイ
ヤ送給速度とする特許請求の範囲第１項または第
２項に記載のアーク溶接法。 ４ 被溶接材の開先角度、及びビード高さをコン
トロールするパラメータから計算されるビード高
さの計算法により、補正した上記演算用のオシレ
ート幅laを用いて上記パラメータを制御する特許
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
のアーク溶接法。 ５ オシレートする際のオシレート速度を上記演
算用のオシレート幅から定アーク長制御の応答に
適した値にする特許請求の範囲第１項ないし第４
項のいずれかに記載のアーク溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23063285A JPS6289571A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | ア−ク溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23063285A JPS6289571A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | ア−ク溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289571A JPS6289571A (ja) | 1987-04-24 |
| JPH05142B2 true JPH05142B2 (ja) | 1993-01-05 |
Family
ID=16910827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23063285A Granted JPS6289571A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | ア−ク溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289571A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6117754B2 (ja) * | 2014-09-20 | 2017-04-19 | 村田 彰久 | 狭窄ノズルを用いたｔｉｇ溶接装置及びｔｉｇ溶接方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55161571A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-16 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Automatic controlling method of welding condition in narrow groove welding |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP23063285A patent/JPS6289571A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6289571A (ja) | 1987-04-24 |
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