JPH0659548B2

JPH0659548B2 - ワイヤインチング制御方法

Info

Publication number: JPH0659548B2
Application number: JP7162984A
Authority: JP
Inventors: 明之岡田; 幸男森山
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPS60213361A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は消耗性電極ワイヤあるいは溶加ワイヤを溶接部
に送給しながら溶接を行うアーク溶接において、溶接開
始前の準備作業としてこれらのワイヤを手動の押ボタン
スイツチによつて溶接トーチ先端から適当量だけ突出す
るまで寸動送給（ワイヤインチング）するときの制御方
法に関するものである。

従来技術自動あるいは半自動アーク溶接においては、溶接時のワ
イヤ送給は溶接電流や溶接電圧などに対応して速度が決
定されて自動的に送給される。しかしコイル状に巻かれ
たワイヤリールから溶接トーチの先端までワイヤを新た
に送り込むとき、あるいはワイヤの先端はすでに溶接ト
ーチまで達しているもののなお先端形状の不良部分の切
除やワイヤ送給状態の確認などのために溶接時とは別に
ワイヤのみを任意量だけ送給したい場合がある。このよ
うな要求に対して通常な別個にワイヤインチング指令用
のスイツチが設けられており、作業者はこれを適宜押す
ことによつてワイヤを寸動送給して上記の各作業を行つ
ている。従来、このインチング送給時には、実際の溶接
時にアークスタートを良好にするために設けられている
ワイヤスローダウン速度（溶接開始のために溶接開始指
令，例えばトーチスイツチを押してからワイヤが被溶接
物の表面に接触してアークが発生するまでに低速で送る
ときの速度）の設定器を共用し、インチング時はこのワ
イヤスローダウン速度にてインチング指令スイツチを押
している間のみワイヤを溶接トーチ先端側に向つて送る
ようになつていた。しかしこのワイヤスローダウン時に
おける送給速度は、アークスタートを良好にするため
に、通常の溶接時に比較して極端に遅い速度に設定され
ている。したがつてワイヤがすでに溶接トーチの先端部
に達しているときはこのような低速でもよいが、例えば
ワイヤリールに巻かれたワイヤが使用し尽されたときや
ワイヤの交換時においては極めて非能率な作業となる。
即ちワイヤを送給するための駆動部と溶接トーチとの間
は数メートルないしは十数メートルもの長い経路があ
り、しかもこの間は通常可撓性の導管内を通る構造のも
のが多く、人力によつてはワイヤをこの中に挿入できな
い。このために長い送給経路をワイヤ送給駆動部の電動
機によりインチング操作により送らざるを得ず、このと
きに上述のような遅い速度であれば長時間を要すること
になる。もちろんワイヤスローダウン速度はこれを設定
するための可変抵抗器があり、任意に変更することがで
きるが、このワイヤスローダウン速度は本来アークスタ
ートが良好に行なわれる値に、使用するワイヤや溶接電
流に対応して適値に定められるべきものであり、これを
ワイヤインチングのためにその都度変更することは、使
い勝手が悪いのみならず誤設定の原因ともなり望ましく
ない。しかも同じワイヤインチング操作にあつても前述
のように、すでにワイヤの先端が溶接トーチの先端部に
達していてほんの少しだけ送り出せばよいときと、ワイ
ヤ取り替え時のように長い送給経路を送るときとがあ
り、万一少量を送るべきときに高速に設定されていてし
かもインチング指令スイツチを押している時間継続して
送給されると送給量の調整が難しくなるばかりでなく、
作業者にとつて危険でもある。さらに、長い送給路の始
端からワイヤを新たに送り込むときには、ワイヤが溶接
トーチの先端から突出すると直ちに送給を中止すべく、
溶接トーチの先端を長い送給時間の間常に監視している
必要がある。このために、この長い送給時間の間中作業
者はワイヤインチング指令スイツチの操作し得る位置に
拘束されることになる。また送給始端部から溶接トーチ
先端部が見通せるときはよいが、これが困難な場合，例
えば送給始端部と溶接トーチとの間に他の機器が設置さ
れているようなときには、インチング指令スイツチを操
作する作業者と、溶接トーチ部でワイヤの突出を監視す
る者との二人作業とするか、またはインチング指令スイ
ツチを２ケ所に設けるなどの工夫が必要となる。

また、少量を送給するときにはその送給量は正確に制御
できることが必要である。例えば、テイーチングプレイ
バツク式のアーク溶接ロボツトにおいては溶接前に溶接
線を正確にロボツトに教示（テイーチング）する必要が
あるが、このときにはアーク発生点を教示するものであ
るから溶接トーチから突出しているワイヤ先端の位置
（溶接トーチに対する位置）は常に一定に定められなけ
ればならない。このためにあらかじめインチング操作に
よってワイヤを送ることになるが、この送り出し長さが
正確でないと正しいテイーチングは行なうことができな
い。従来は単に押ボタンスイツチにより送給、停止を決
定しているだけであつたから余分に突出しておいて適当
な位置でペンチなどによつて切断する他に方法がなく、
このために精度が悪く、また作業が面倒であつた。また
サブマージアーク溶接においては通常スチールウールの
小塊をワイヤの先端と被溶接物との間に挾んでアークス
タートを行うが、このためにはスチールウールを軽くワ
イヤで押しつける程度にしなければならない。もしこの
押しつける力が強すぎると太いワイヤと被溶接物とが強
く接触してしまつて、溶接電圧を印加したときにこの部
分が直ちに溶隔飛散することができずにアークスタート
に失敗することになる。逆にこの押圧力が少なすぎると
フラツクスを散布したときにスチールウールが位置ずれ
を起したりスチールウールとワイヤとの間にフラツクス
が侵入して両者を絶縁したりして同様にアークスタート
に失敗することになる。したがつてこれらのいずれの場
合においても正確に位置決めすべきワイヤ先端をインチ
ング指令スイツチを押す時間によつて調整する従来の方
法では、インチング速度を十分に遅くして、かつスイツ
チを離すタイミングをワイヤ送給装置の惰走量を加味し
て体験的に知ることが必要となり、熟練を要した。

発明の目的本発明は、上記従来装置の欠点を解消し、ワイヤインチ
ングを比較的少なる一定量ずつ定寸送りをするようにし
て少量の送給時におけるスイツチ操作を簡単にし、かつ
大なる送給量を要する場合にはインチング指令スイツチ
を一定時間以上押しつづけることによつて以後に指令ス
イツチを押す操作をやめても設定量に達するまで継続し
てワイヤを送給した後に停止するようにして、ワイヤイ
ンチング送給量の大小に応じてそれぞれ最適の送給状態
とすることができ、しかも１人の作業者により、単一の
インチング指令スイツチによつて容易に長い送給経路に
ワイヤを送給することができる理想的な高能率のワイヤ
インチング方法を提案したものである。

発明の要旨本発明は、ワイヤインチング指令スイツチが閉路される
度毎に比較的少なる一定量だけワイヤを送給し、この指
令スイツチの閉路が一定時間を超えて継続したときには
先の一定量の送給に加えてこの一定時間経過後にワイヤ
を大なる一定送給量に達するまで連続的に送給するよう
にして送給量の大小いずれの場合にも操作が簡単であ
り、さらに大なる送給量のときに送給状態を保持したり
あるいは速度を高速とし、かつ必要量の送給後に自動的
に停止することによつて高能率化を実現したものであ
る。

実施例第１図は、本発明の方法を実施するときの例を示す装置
の接続図である。同図において、１はワイヤインチング
指令スイツチであり、通常は溶接電流、溶接電圧の各設
定器などとともに遠隔操作箱や溶接操作盤あるいは溶接
トーチに設けられている。２はインチング速度設定器で
あり、短かい定寸送給のときの設定器ＶＲ１および長い
定寸送給時の設定器ＶＲ２を含む。３はタイマであり入
力端子Ｔへの入力信号の立下り時から時間設定器３ａに
てあらかじめ設定された時間だけ高レベル信号（以下Ｈ
信号という）を出力する。４，５，６は、フリツプフロ
ツプ回路であり、４は入力端子Ｔの入力信号の立下りに
より、また５および６は入力信号の立上りにより、それ
ぞれトリガーされて出力信号が反転してＨ信号となる。
７はワイヤインチング送給状態保持後のワイヤ送給量を
定めるためのタイマであり、入力端子Ｔへの入力信号の
立上り時から時間設定器７ａにてあらかじめ設定された
時間だけＨ信号を出力する。８，９，１０はＡＮＤゲー
ト、１１，１３はモノマルチバイブレータであり１１は
入力信号の立上りにより、また１３は入力信号の立下り
により、それぞれトリガーされて設定時間の間Ｈ信号を
出力する。１２，１５，１６は信号反転用インバータ、
１４はＯＲゲート、１７ａ，１７ｂは自動停止“入−
切”切替スイツチ、１８，１９，２８，２９はアナログ
スイツチ、２０は増幅器であり、入力信号に応じてワイ
ヤ送給用電動機２１の回転速度を決定する。２２はスロ
ープ制御回路であり、スロープ“入−切”選択スイツチ
２３が閉路されたときには増幅器２０の入力信号がステ
ツプ状に変化しても出力をなめらかに変化させるもので
ある。このスロープ制御回路２２としては、例えば増幅
器２０の入出力間にコンデンサを接続して時間遅れ要素
をもたせることによつて実現できる。２４は電動機２１
によつて駆動されるワイヤ送給用ロールであり、ワイヤ
２５をワイヤリール２６から送給経路２７を経て溶接ト
ーチ３４および被溶接物３５に向つて送給する。３０は
溶接時のワイヤ送給速度設定器であり、溶接開始時にア
ークが発生するまでの低速の送給速度を設定するワイヤ
スローダウン速度設定器ＶＲ３およびアーク発生後の正
常溶接時におけるワイヤ送給速度の設定器ＶＲ４などか
らなる。３１は溶接開始指令スイツチであり、図示しな
い操作盤に設けられるか、または溶接トーチ３４に取付
けられたトーチスイツチである。３３は溶接制御回路で
あり、溶接開始指令スイツチ３１が押されたときからワ
イヤ２５が被溶接物３５に接触して電流が流れ溶接アー
クの発生が検出されるまでは、ワイヤ２５をワイヤスロ
ーダウン速度設定器ＶＲ３にて定められた低速で送給す
るようにアナログスイツチ２８を導通させ、またアーク
発生検出後はこれより高速となる溶接時のワイヤ送給速
度設定器ＶＲ５の出力を増幅器２０に供給するようにア
ナログスイツチ２９を導通させるように制御するととも
に図示を省略した出力設定器によつて定まる出力指令信
号を溶接電源３３に供給する公知の機能を有するもので
ある。

第２図(a)ないし(i)はそれぞれ上記の第１図の実施例の
動作を時間の経過とともに説明するための線図であり、
同図の(a)はインチング指令スイツチ１の開閉状態を示
し、(b)はタイマ３、(c)はフリツプフロツプ回路４、
(d)はフリツプフロツプ回路５、(e)はフリツプフロツプ
回路６、(f)はタイマ７、(g)はモノマルチバイブレータ
１０、(h)はモノマルチバイブレータ１３の各出力の様
子を示し、(i)は増幅器２０の出力の様子を示す。また
図中破線はスロープ制御回路２２を有効にしたときの様
子を示すものである。

次に第１図の装置の動作を第２図によつて説明する。

第１図において、インチング指令スイツチ１を押す以前
はタイマ３，７フリツプフロツプ回路４，５，６および
モノマルチバイブレータ１１，１３はすべてリセツトさ
れており、各出力はすべて低レベル（以下Ｌ信号とい
う）出力であるとすると、アナログスイツチ１８，１９
はともに開いており、したがつて増幅器２０の入力は零
であり、電動機２１は停止している。第２図の時刻t₁に
おいてインチング指令スイツチ１を押すとタイマ３の入
力は接地されてＬ信号となり、この入力信号の立下りに
よつてタイマ３が起動して一定時限T₁の間Ｈ信号を出力
する。この間フリツプフロツプ回路４，６の出力はＬ信
号のままであり、このためインバータ１２，１５，１６
によつて反転されたＡＮＤゲート１０の入力はすべてＨ
信号となつてその出力もＨ信号となり、モノマルチバイ
ブレータ１１はこのＨ信号の立上りによつてトリガされ
て一定時限T₂の間Ｈ信号を出力する。このモノマルチバ
イブレータ１１のＨ出力によつてアナログスイツチ１９
は導通する。この結果、増幅器２０にはインチング速度
設定器２の定寸送給時の設定器ＶＲ１の出力が供給され
ることになり、電動機２１はこの設定器ＶＲ１の出力に
よつて定まる比較的低速度でワイヤ２５を時間T₂の間だ
け送給する。タイマ３の時限T₁の終了前にワイヤインチ
ング指令スイツチ１を開放するとタイマ３は直ちにリセ
ツトされ、ＡＮＤゲート１０は開きすべてが初期の状態
に戻る。このためワイヤインチング指令スイツチ１の閉
路時間が短かいときにはその実際の閉路時間の長短にか
かわらずマルチバイブレータ１１の設定時間T₂と速度設
定器ＶＲ１の設定値とによつて定まる一定量のワイヤが
送られることになる。

次にタイマ３の時限T₁の終了時にもワイヤインチング指
令スイツチ１が継続して閉路されているときを考える。
時刻t₂から時刻t₄までの間（ただしt₄−t₂＞T₁）インチ
ング指令スイツチ１が閉じられていると、時刻t₃におけ
るタイマ３の時限終了により、フリツプフロツプ回路４
がトリガされてその出力はＨ信号となる。この結果イン
バータ１２の出力はＬ信号となり、ＡＮＤゲート１０は
閉じる。一方フリツプフロツプ回路４のＨ信号によつて
タイマ７が設定器７ａによつて設定されたT₃の時間の間
Ｈ信号を出力し、これによつてアナログスイツチ１８が
導通し、増幅器２０にはワイヤインチング速度設定器２
の設定器ＶＲ２の出力が供給される。この結果ワイヤ２
５は設定器ＶＲ２にて設定された速度で送給されること
になる。この状態となつた後にインチング指令スイツチ
１を開放すると、ＡＮＤゲート８の入力はすべてＨ信号
となり、この結果フリツプフロツプ回路５の出力もＨ信
号となる。タイマ７の時限の間はアナログスイツチ１８
は導通のままであり、電動機２０は設定器ＶＲ２の出力
に応じた速度で回転をつづける。時刻t₅にてタイマ７の
時限が終了すると、その出力はＬ信号となり、このため
アナログスイツチ１８は開放する。この結果、電動機２
１は停止し、またタイマ７の出力信号の立下りによつて
モノマルチバイブレータ１３は一定時間Ｈ信号を出力
し、このＨ信号によりフリツプフロツプ回路４、フリツ
プフロツプ回路５およびタイマ７はそれぞれリセツトさ
れて再び最初の状態に戻る。ワイヤインチング送給をタ
イマ７の時限内に停止するには、時限T₂の間に再度ワイ
ヤインチング指令スイツチ１を押すとよい。時刻t₆にお
いて、ワイヤインチング指令スイツチ１を押すと先と同
様にタイマ３の時限の間はアナログスイツチ１９が導通
して速度設定器ＶＲ１の設定値に応じた速度でワイヤ２
５が送給されてモノマルチバイブレータ１１の時限の後
に停止する。タイマ３の時限終了後フリツプフロツプ回
路４の出力が反転してＨ信号となるとタイマ７が時限を
開始してアナログスイツチ１９は開放し、アナログスイ
ツチ１８が導通して設定器ＶＲ２にて設定された速度で
再びワイヤ２５が送給される。この状態で時刻t₇におい
てワイヤインチング指令スイツチ１を一旦開放するとフ
リツプフロツプ回路５の出力がＨ信号となり、インチン
グ指令スイツチが一度開放されたことを記憶する。タイ
マ７の時限内の時刻t₈にて再度インチング指令スイツチ
１を閉路すると、この２度目の閉路によつてＡＮＤゲー
ト９の両入力はともにＨ信号となりフリツプフロツプ回
路６の出力も反転してＨ信号となる。このフリツプフロ
ツプ回路６のＨ信号出力によりフリツプフロツプ回路
４，５およびタイマ７はそれぞれリセツトされてその出
力はＬ信号となりアナログスイツチ１８は開放し、また
インバータ回路１６によつて反転されてＬ信号がＡＮＤ
ゲート１０に入力されるためにアナログスイツチ１９も
開いたままとなる。このため増幅器２０の入力は零とな
り、電動機２１は停止し、ワイヤインチングは終了す
る。フリツプフロツプ回路６はワイヤインチング指令ス
イツチ１を開放することによつてリセツトされ、再び最
初の状態に戻る。ここでモノマルチバイブレータ１１の
設定時間T₁をワイヤ２５が数１０mm程度送られるに要す
る時間としておくとワイヤを少量送るときにはこの時間
内にワイヤインチング指令スイツチＯＮ−ＯＦＦするこ
とによつて任意量を送給することができる。したがつて
このときの送給速度を比較的低速度となるように設定器
ＶＲ１を設定しておくとよい。またこの設定時間を経過
した後までインチング指令スイツチ１を押しつづけると
きは、相当長い距離をインチングによつて送給する場合
であるから、例えばタイマ７の時限をワイヤ送給経路２
７の長さ分だけ送給する時間に設定しておけば、ワイヤ
２５の先端がトーチ３４に達したころに自動的に停止す
るようにできる。またこのときの速度設定器ＶＲ２を比
較的高速となるように設定しておけば作業能率を向上さ
せることができる。一方スロープ“入”−“切”選択ス
イツチ２３を“入”側にするとスロープ制御回路２２が
有効となり送給速度の変化が滑らかに行なわれるように
なる。この場合、スロープ“入”−“切”選択スイッチ
２３を第１図に破線にて示すようにフリップフロップ回
路４の出力によって閉じる（“入”とする）ようにして
おくと第２図(i)に破線で示すように低速から高速に移
行するときだけ速度変化をなめらかに移行させることが
できるようになる。

溶接時は、インチング指令スイツチ１は開放とし、かわ
りに溶接開始指令スイツチ３１を閉路することにより、
通常のワイヤスローダウン速度によるワイヤ送給、アー
ク発生、通常溶接の一連の動作が行なわれるが、これら
の動作は公知の方法と特に異なるところはないので詳細
は省略する。

本発明は、第１図の実施例に限定されるものではなく、
ワイヤインチング指令スイツチの短時間の閉路により、
比較的少なる一定寸法のワイヤ送給を行ない、またワイ
ヤインチング指令スイツチ１が閉路されたときからあら
かじめ設定された時間内に開放されなければ送給状態を
保持し、かつこの送給量があらかじめ定められた比較的
大なる値になつたときに自動的に停止するものであれば
よく、例えば初期速度で送給を開始した後に速度を徐々
に上昇させる方式のもの、あるいはワイヤインチング速
度をあらかじめ設定した速度変更プログラムに従つて変
化させるものでもよい。

さらにワイヤインチング速度設定器を単一の設定値を出
力するものを用いて定寸送給時および連続送給時ともに
同じ速度としてもよく、また、これらのいずれの場合に
おいても各信号をデイジタル化し得ることはもちろんで
ある。

さらにこれらの連続送給機能が不要なときにはこれを無
効とするように、例えば第１図に破線にて示したよう
に、自己保持“入−切”切替スイツチ３６を設けてフリ
ツプフロツプ回路６をバイパスすればよい。この場合は
最初の定寸送りの後の連続送給時は当然インチング指令
スイツチ１を開放した時点で停止する。また連続してワ
イヤインチング指令スイツチ１を押しつづけると、タイ
マ７にて設定された時間の後に自動的に停止することに
なる。

また連続送給の後に自動停止するまでのワイヤ送給量の
設定は第１図に示したように、送給時間によつて決定す
るものの他に、実際の送給長さを設定するものでもよ
く、この場合にはタイマ７のかわりに、送給長さ設定器
と送給長さ検出器、例えば送給速度と送給時間との乗算
器によるものや、電動機２１または送給ロール２４の回
転数を計数するものなど、とこれらの両信号を比較して
一致を見出す比較回路を設ければよい。

さらにこれらのタイマや送給長さ検出器を設けるかわり
に、送給経路２７の終端部、即ち溶接トーチ３４の近く
にワイヤ検出器を設けて、ワイヤの先端がこの位置まで
達したときに連続送給を自動停止するようにしてもよ
く、また上記各手段を組合せて、いずれかの設定値に達
したときに停止するものとすればさらに安全性を向上さ
せることができる。

発明の効果以上のように本発明は、ワイヤインチング指令スイツチ
が短時間閉路されたときにはその閉路時間にかかわらず
一定量だけワイヤを送り、この指令スイツチが一定時間
以上続けて閉路されたときには先の一定量の送給に加え
て以後は連続的に送給を行ない、この送給量があらかじ
め設定された量に達すると自動的に停止するので、少量
の送給時にもワイヤインチング指令スイツチを押す時間
を微妙に変更する必要がなく、正確なワイヤ先端の位置
決めが可能となり、かつ大量のワイヤを送給するときに
は指令スイツチを押しつづける必要がないので作業性に
優れた高能率の制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための装置の実施例
を示す接続図、第２図(a)ないし(i)は第１図の装置の動
作を説明するための線図である。１……インチング指令スイツチ、２……インチング速度
設定器、３，７……タイマ、４，５，６……フリツプフ
ロツプ回路、１１，１３……モノマルチバイブレータ、
２１……電動機、２５……ワイヤ、３４……トーチ、３
５……被溶接物。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】消耗性電極ワイヤあるいは溶加ワイヤを溶
接部に所定の速度で送給しながら溶接を行うアーク溶接
機のワイヤインチング制御方法において、ワイヤインチ
ング指令スイッチの閉路の度毎にあらかじめ定めた比較
的小なる一定送給量だけワイヤを送給し、前記指令スイ
ッチの閉路が一定時間以上継続したときは前記一定時間
の経過後からワイヤをあらかじめ設定された比較的大な
る一定送給量に達するまで連続的に送給した後に停止す
るワイヤインチング制御方法。
【請求項２】前記一定時間経過後の連続的なワイヤ送給
時の速度は、前記比較的小なる一定長さだけ送給すると
きの速度よりも高速である特許請求の範囲第１項に記載
のワイヤインチング制御方法。
【請求項３】前記一定時間の経過後の連続的送給期間内
においては、途中で一旦前記指令スイッチの閉路が解除
された後に再び閉路されたときには、前記設定された送
給量に無関係に停止する特許請求の範囲第１項に記載の
ワイヤインチング制御方法。
【請求項４】前記一定時間の経過後は、ワイヤの送給量
に対応して送給速度を所定の勾配で増加させる特許請求
の範囲第１項に記載のワイヤインチング制御方法。
【請求項５】前記一定時間の経過後は、ワイヤの送給量
に対応して送給速度をあらかじめ定めたプログラムに従
って変化させる特許請求の範囲第１項に記載のワイヤイ
ンチング制御方法。
【請求項６】前記あらかじめ設定された比較的大なる一
定送給量は、ワイヤ送給経路の長さに対応して設定され
る特許請求の範囲第１項に記載のワイヤインチング制御
方法。
【請求項７】前記各送給量は、送給時間により決定され
る特許請求の範囲第１項に記載のワイヤインチング制御
方法。
【請求項８】前記各送給量は、実際に送給されるワイヤ
の長さにより決定される特許請求の範囲第１項に記載の
ワイヤインチング制御方法。
【請求項９】前記あらかじめ設定された比較的大なる一
定送給量に達したことを送給経路の末端部附近に設けら
れたワイヤ検出手段により知る特許請求の範囲第１項に
記載のワイヤインチング制御方法。