JPH09262670A - 溶接装置のステイタス表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接状態に関する情報の把握を迅速に行うこ
とができるとともに、溶接作業環境の変化に敏感に応答
でき、高度な自動溶接作業の品質を向上することのでき
る溶接装置のステイタス表示方法を提供する。 【解決手段】 本発明の溶接装置のステイタス表示方法
は、パルス電源を有する溶接装置のステイタスを表示す
る方法であって； パルス溶接電流波形及びパルス溶接
電圧波形を計測・解析し、これらの波形に関する情報を
リアルタイム表示することを特徴とする。平均電流、平
均電圧、平均アークショート時間等をステイタスデータ
とすることにより、積層、ウィービング、開先、溶接電
流、溶接電圧、Ｙ軸制御、Ｚ軸制御等を１画面に表示す
ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルスＭＡＧ溶接
装置等のパルス電源を有する溶接装置におけるステイタ
ス表示方法に関する。特には、パルス波形の関連情報を
リアルタイムで表示する溶接装置のステイタス表示方法
に関する。ここで、溶接装置のステイタスとは、当該溶
接装置の運転状態に関する情報のことをいう。

【０００２】

【従来の技術】従来のパイプの突き合せアーク溶接にお
いては、ウィービング等の駆動は、比較的低速のものは
パルスモータにより、また、高速なものはサーボモータ
により行われるのが一般的である。そして、その溶接の
際にトーチをワークに対して最適な位置に保つために、
溶接中の電流や電圧を監視して、それらの値が適正にな
るようトーチの位置をフィーバック制御することも行わ
れている。

【０００３】パイプ円周溶接に関する特許資料として、
特開昭６３−１８３７７６号公報及び特開平４−２８４
９７３号公報がある。特開昭６３−１８３７７６号公報
に記載の技術は、アーク回転式の全姿勢溶接装置に関す
るものである。同方式では開先形状が狭開先で高精度加
工が必要であり、開先幅の広いワークに対しての適用は
難しい。特開平４−２８４９７３号公報に記載の技術
は、開先部の溶接をリアルタイム制御にする自動アーク
溶接法に関するものであるが、リアルタイムステイタス
表示の点については言及されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の溶接装置にあっ
ては、パルス溶接電流やパルス溶接電圧波形に関する情
報をリアルタイムに表示することが必要あるいは有益で
あるとの認識は存在しなかった。そのため、従来の溶接
装置を用いてパイプの円周自動溶接装置のような高度な
溶接作業を行う場合には、溶接状態に関する情報の把握
に遅れが生じ、溶接品質を向上させる上での障害となっ
ていた。

【０００５】本発明は、溶接状態に関する情報の把握を
迅速に行うことができるとともに、溶接作業環境の変化
に敏感に応答でき、高度な自動溶接作業の品質を向上す
ることのできる溶接装置のステイタス表示方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の溶接装置のステイタス表示方法は、パルス
電源を有する溶接装置のステイタスを表示する方法であ
って； パルス溶接電流波形及びパルス溶接電圧波形を
計測・解析し、これらの波形に関する情報をリアルタイ
ム表示することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一態様の溶接装置のステ
イタス表示方法にあっては、パルス溶接電流の平滑電
流、同電流波形のピーク電流、パルス周期、パルス幅、
アークショート時間、パルス溶接電圧の平滑電圧、同電
圧波形のピーク電圧、パルス周期、パルス幅、アークシ
ョート時間等を計測・解析する。そしてリアルタイムス
テイタス表示として、左右電流値、平均電流、平均電
圧、平均アークショート時間、左右端アークショート時
間、左中右アークショート時間、左中右電流パルス周期
等をステイタスデータとする。

【０００８】このように、パルス溶接電流波形及びパル
ス溶接電圧波形を計測・解析し、左右電流値、平均電
流、平均電圧、平均アークショート時間、左右端アーク
ショート時間、左中右アークショート時間、左中右電流
パルス周期等をステイタスデータとすることにより、積
層、ウィービング、開先、溶接電流、溶接電圧、Ｙ軸制
御、Ｚ軸制御等を１画面に表示することが可能となる。
したがって、溶接作業中の状況把握ができ、溶接の高品
質化、高速化が期待できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例の一例を図１〜図４に
より説明する。図１は、本発明の一実施例に係るパイプ
円周自動溶接装置のリアルタイムステイタス表示の一例
を示す。本表示例はパルス溶接電流を用いてパイプ円周
のアーク溶接を行っているときのＣＲＴ表示である。同
図では、溶接ビードの積層１００、ウィービング１１
０、開先１２０、溶接電流１３０、溶接電圧１４０、Ｙ
軸制御１５０、Ｚ軸制御１６０等を１画面に表示してい
る。

【００１０】以下、各表示について説明する。 １）積層１００ 積層１００は、溶接ビード積層のリアルタイムステイタ
ス表示の一例を示す。１０１は１層目、１０２は２層
目、１０３は２層目の溶接完了範囲を示す。溶接の進行
につれて１０３の溶接完了範囲（黒塗り部）が時計方向
に延びて行くので、現在、何層目のどこの位置で溶接を
行っているかが一目で分かる。本実施例では、層数は１
〜５０層まで表示できる。その他、積層、並列パス、実
行ステップ（層数×溶接姿勢）、Ｘ軸移動速度、Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸現在位置、作業時間累計（アーク、非アー
ク）、溶接時間を数値で示す。

【００１１】２）ウィービング１１０ ウィービング１１０は、トーチの左右方向のウィービン
グ軌跡のリアルタイムステイタス表示の一例を示す。１
１１は水平部のウィービング軌跡、１１２、１１３は左
右開先面上下部のウィービング軌跡、１１４はトーチ位
置を示す輝点である。トーチの動きにつれて輝点１１４
が軌跡上を左右、上下方向に動くので、トーチの動きが
一目で分かる。その他、速度（平均）、速度（１）、速
度（２）、合ピッチ幅、左停止、中停止、右停止、周波
数を数値で示す。

【００１２】３）開先１２０ 開先１２０は、パイプ開先のリアルタイムステイタス表
示の一例を示す。１２１（破線）は基準位置の（開先形
状形測時の原点における）開先、１２２は現在位置の開
先である。溶接の進行につれて現在位置の開先１２２が
基準位置の開先１２１に重畳して示されるので、位置補
正の状況が一目で分かる。その他、開先幅、ルートギャ
ップ、左肉厚、右肉厚（開先形状形測に基づく）を数値
で示す。

【００１３】４）溶接電流１３０ 溶接電流１３０は、縦軸に電流値、横軸に時間をとって
チャート式に表示した場合の一例を示す。指定により、
指令値、フィードバック（実績）値、電流差（指令−実
績）、左右開先壁電流差を数値及びチャートで同時に表
示することができる。

【００１４】５）溶接電圧１４０ 溶接電圧１４０は、縦軸に電圧値、横軸に時間をとって
チャート式に表示した場合の一例を示す。指定により、
指令値、フィードバック値、電圧差、左右電圧差を数値
及びチャートで同時に表示することができる。

【００１５】６）Ｙ軸制御１５０ Ｙ軸制御１５０は、縦軸にＹ軸（開先幅方向）の開先中
心からの距離、横軸に時間をとってチャート式に表示し
た場合の一例を示す。指定により、倣い補正値、機械補
正値（タッチセンスと設計値との差）、ウィービング幅
を数値及びチャートで同時に表示することができる。こ
こで倣い補正値とは、左右電流差ウィービングセンター
に修正をかける補正値のことであってmmで表示する。

【００１６】７）Ｚ軸制御１６０ Ｚ軸制御１６０は、縦軸にＺ軸（開先高方向）の基準位
置（タッチセンス原点の管外面）からの距離、横軸に時
間をとってチャート式に表示した場合の一例を示す。指
定により、倣い補正値、機械補正値、機械位置（実際の
位置）、ウィービング時の左右開先壁におけるトーチ持
上げ量である差高左、差高右を数値及びチャートで同時
に表示することができる。

【００１７】図２は、本発明のステイタス表示方法に適
用される一例のパイプ円周自動溶接装置の構成を示す。
図中において、符号１は電源装置、２は制御装置、３は
溶接ヘッド、４はパイプ、５は軌道、６は溶接ワイヤの
供給部、７は溶接ワイヤ、８は溶接トーチ、９は送電ケ
ーブルである。まず、開先形状のＣＡＤ図面をコンピュ
ータ（図示せず）で作成し、その作成されたデータをフ
ロッピーディスク等に記録する。ＣＡＤデータの格納さ
れたフロッピーディスクを制御装置２の読み取り手段
（図示せず）で読み取る。制御装置２では読み取ったデ
ータを用いて、実際の溶接条件を設定し、設定された条
件に対応してロジックテーブルに予め記録されたデータ
により各種溶接パラメータを設定する。設定された溶接
パラメータは制御データとして制御データテーブルの形
でメモリに記録される。このメモリに記録された制御デ
ータを用いて、電源装置１、溶接ヘッド３を制御し、パ
ルス電圧波形及びパルス電流波形の計測・解析値を用い
てアーク倣い関連補正を行う。図１のリアルタイムステ
イタス表示画面は制御装置に備えられているＣＲＴ（図
示せず）に表示される。

【００１８】図３に、図２のパイプ円周自動溶接装置に
おけるステイタス表示関連処理のフローチャートを示
す。制御装置２でＣＡＤデータから、口径、板厚、材
質、開先形状を読み出す（６０、６１）。読み出された
データを用いて、溶接条件最適制御部ではロジックテー
ブルから、溶接条件に対応した溶接パラメータを決定す
る（６２、６３）。この作成された溶接パラメータを、
ＮＣ言語に変換する（６４）。変換されたデータは、制
御データとして制御テーブルに記録される。変換された
言語を用いて電源装置や溶接ヘッドを動作させる（６５
〜６８）。この動作時に、パルス溶接電流・電圧の検出
手段を用いてヘッドの位置間隔等を検出し、動作状態が
最適状態にセットされているか否かを判定し、正規の動
作位置になっていなければ、トーチの軌跡データを補正
し、ルートギャップ幅の変化による溶接条件等も補正
し、ロジックテーブルのデータにより溶接パラメータを
再設定する。再設定後に運転が継続されアークの状態を
検出して設計値と比較して随時アーク電圧を制御しなが
ら自動溶接を実行する（６９〜７３）。なお、図１のリ
アルタイムステイタス表示は７２のステイタスモニター
全パラメータ補正量リアルタイム表示で行う。

【００１９】図４に、本発明の一実施例に係るパイプ円
周自動溶接装置のリアルタイムステイタス表示方法のフ
ローを示す。本装置はパルス溶接電流を用いてパイプ円
周のアーク溶接を行うものである。パルス溶接電流２
０、パルス溶接電圧２１は所定のカットオフフィルター
を通しての短形波状の平滑電流２２、平滑電圧２４とさ
れる。このカットオフフィルターを通した電流波形及び
電圧波形から、ピーク電流、パルス周期、パルス幅、ア
ークショート時間２３、ピーク電圧、パルス周期、パル
ス幅、アークショート時間２５が得られる。そこで、こ
れらの計測値を用いてアーク倣い関連補正を行い、リア
ルタイムステイタスデータ４８を得、ＣＲＴに表示（Ｐ
Ｃ表示）する。リアルタイムステイタスデータ４８に
は、左右電流値２８、平均電流３５、平均電圧３８、１
ウィーブにおける平均アークショート時間３９、左右端
アークショート時間４３、左中右アークショート時間４
５、電流パルス周期４６等がある。

【００２０】以下、それぞれについて説明する。 １）左右電流値２８ 左右電流値２８は、パルス周期−電流値変換係数２６と
左右電流パルス周期２７から求められ、左電流値と右電
流値が等しくなるように左右アーク倣い補正２９が行わ
れ、トーチ中心をΔＹ（左右アーク倣い補正量３０）だ
け移動する。図１では溶接電流１３０チャートの左右電
流差に示される。

【００２１】２）平均電流３５ 平均電流３５は、平滑電流２２を平均化して求められ、
指令値と一致するようにトーチを上下に動かし、上記ア
ーク倣い補正３６を行う。トーチの上下補正量ΔＺ（上
下アーク倣い補正量３７）は上下アーク倣い補正３６と
パルス訛り検出３３・アーク訛り補正３４と切替えて用
いられる（４９）。平均電流３５は図１では溶接電流１
３０チャートのフィードバック値に示される。

【００２２】３）平均電圧３８、平均アークショート時
間３９ 平均電圧３８は、平滑電圧２４を平均化して求められ、
平均アークショート時間３９から求められるアーク長補
正４０と加えられ、指令値と一致するようにアーク電圧
調整４１を行う。アーク電圧調整量４２は平均電圧３８
とアーク長補正量から求められる。図１では溶接電圧１
４０チャートのフィードバック値に示される。

【００２３】４）左右端アークショート時間４３ 左右端アークショート時間４３は、ウィービングの左右
端アークショートがあった場合を左右に分けてそれぞれ
の数ポイントのアークショート時間を平均化して求めら
れる。左右端アークショート時間４３が適正になるよう
にウィービング幅補正４４を行う。図１ではＹ軸制御１
５０チャートのウィービング幅として示される。

【００２４】５）左中右アークショート時間４５ 左中右アークショート時間４５と、左中右電流パルス周
期４６とを個別に比較し、それぞれが適正になるように
ウィービング軌跡補正４７を行う。図１ではＺ軸制御１
６０チャートの差高左、差高右として示される。

【００２５】６）アーク切れ発生位置テーブル３２ アーク切れ発生位置テーブル３２は、アーク切れ検出３
１時の溶接ヘッド３位置を記録する。最大１，０００ポ
イントの記録が可能である。

【００２６】７）ステイタスデータ４８ ステイタスデータ４８は、上述の左右電流値２８、平均
電流３５、平均電圧３８、平均アークショート時間３
９、左右端アークショート時間４３、左中右アークショ
ート時間４５、左中右電流パルス周期４６等からなり、
図１に示す各種図表及び数値をＣＲＴの１画面に表示
（ＰＣ表示）する。

【００２７】結局、パルス溶接電流波形及びパルス溶接
電圧波形を計測・解析し、左右電流値、平均電流、平均
電圧、平均アークショート時間、左右端アークショート
時間、左中右アークショート時間、左中右電流パルス周
期等をステイタスデータとすることにより、積層、ウィ
ービング、開先、溶接電流、溶接電圧、Ｙ軸制御、Ｚ軸
制御等をＣＲＴの１画面に表示することが可能となる。
したがって、溶接作業中の状況把握ができ、溶接の高品
質化、高速化が期待できる。

【００２８】以上のように、パルス溶接電流波形及びパ
ルス溶接電圧波形を計測・解析・アーク倣い関連補正
し、溶接状況のリアルタイムステイタス表示を行うこと
により、溶接制御の応答性を改善でき、情報収集、状況
判断等が即座に、的確に行えるため、高品質の溶接が可
能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、パイプ円周自動溶接装
置のパルス溶接電流・電圧波形に基づく溶接状況のリア
ルタイムステイタス表示を行うため、応答性の改善がで
き、高品質の溶接が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るパイプ円周自動溶接装
置のリアルタイムステイタス表示の一例を示す図であ
る。

【図２】本発明のステイタス表示方法に適用されるパイ
プ円周自動溶接装置の構成を示す図である。

【図３】図２のパイプ円周自動溶接装置のステイタス表
示関連処理のフローチャートである。

【図４】図２のパイプ円周自動溶接装置のリアルタイム
ステイタス表示フローを示す図である。

【符号の説明】

１ 電源装置 ２ 制御装置 ３ 溶接ヘッド ４ パイプ ５ 軌道 ６ ワイヤ供給部 ７ ワイヤ ８ 溶接トーチ ９ 送電ケーブル ２８ 左右電流値 ３５ 平均電流 ３８ 平均電圧 ３９ 平均アークショート時間 ４３ 左右端アーク
ショート時間 ４５ 左中右アークショート時間 ４６ 左中右電流パ
ルス周期 ７０ アーク溶接線倣い、電流、電圧サンプリング、ト
ーチ位置制御 ７２ ステイタスモニター、全パラメータ補正量、リア
ルタイム表示 １００ 積層 １１０ ウィービン
グ １２０ 開先 １３０ 溶接電流 １４０ 溶接電圧 １５０ Ｙ軸制御 １６０ Ｚ軸制御

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 壬生 生男 茨城県那珂郡那珂町菅谷2982−３ (72)発明者 伊藤 浩司 茨城県ひたちなか市大成町14−19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス電源を有する溶接装置のステイタ
   スを表示する方法であって；パルス溶接電流波形及びパ
   ルス溶接電圧波形を計測・解析し、これらの波形に関す
   る情報をリアルタイム表示することを特徴とする溶接装
   置のステイタス表示方法。
2. 【請求項２】 上記波形に関する情報として、 パルス溶接電流の平滑電流、パルス溶接電流波形のピー
   ク電流、パルス周期及びパルス幅、 並びに、パルス溶接電圧の平滑電圧、及び、パルス溶接
   電圧波形のアークショート時間、 を含む請求項１記載の溶接装置のステイタス表示方法。
3. 【請求項３】 上記波形に関する情報として、さらに、
   以下の内の１以上を含む請求項２記載の溶接装置のステ
   イタス表示方法；パルス溶接電流波形のアークショート
   時間、パルス溶接電圧波形のパルス周期、パルス幅。
4. 【請求項４】 パルス電源及び溶接トーチのウィービン
   グ機構を有する溶接装置のステイタスを表示する方法で
   あって；リアルタイムステイタス表示として、左右電流
   値、平均電流、平均電圧、平均アークショート時間、左
   右端アークショート時間、左中右アークショート時間、
   左中右電流パルス周期等をステイタスデータとする溶接
   装置のステイタス表示方法。
5. 【請求項５】 リアルタイムステイタス表示として、積
   層、ウィービング、開先、溶接電流、溶接電圧、Ｙ軸制
   御、Ｚ軸制御等を１画面に表示する請求項４記載の溶接
   装置のステイタス表示方法。
6. 【請求項６】 上記溶接装置が、溶接進行方向に対して
   左右方向に溶接トーチをウィービングさせながら、パル
   ス溶接電流によって鋼管を突き合わせ溶接するパイプの
   円周自動溶接装置である請求項１〜５いずれか１項記載
   の溶接装置のステイタス表示方法。。