JPH11197829A - 溶接ワイヤ送給状態制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤ送給量が適正か否かを自動的に判断し
て適正な溶接ワイヤを開先部に供給し得るようにする。 【解決手段】 ワイヤ送給状態検出器８で検出したワイ
ヤ送給状態検出信号Ｖsを増幅したワイヤ送給状態増幅
信号Ａ・Ｖsよりも判定基準信号Ｖrefが低い場合には、
信号Ａ・ＶsとＶrefの差をとってワイヤ送給状態偏差信
号ΔＶを求め、ワイヤ送給量設定信号Ｖwsとワイヤ送給
状態偏差信号ΔＶの差をとってワイヤ送給量信号Ｖ_out1
を求め、ワイヤ送給信号量Ｖ_out1とワイヤ速度検出器１
７で検出したワイヤフィードバック信号Ｖwfの差をとっ
て求めたものに係数Ｂを掛けてワイヤ送給モータ制御信
号Ｖ_out2を求め、ワイヤ送給モータ制御信号Ｖ_out2をワ
イヤフィーダ３のモータ４に与えてモータ４の回転速度
を制御する。 【効果】 ワイヤモータの回転数検出のように、単にワ
イヤ送給量をチェックするのではなく、ワイヤ送給量が
実際の溶接プールに対して適正か否かを自動的に判定し
て適正な溶接ワイヤを供給することができる。このた
め、溶接電流等の変化に追従した制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶接ワイヤ送給状態
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＴＩＧ及びＭＩＧ並にＭＡＧ溶接におい
ては、単位時間当りに適量の溶接ワイヤをワークの開先
部に送給する必要があるが、従来は適量の溶接ワイヤが
開先部に送給されているか否かすなわち溶着量が適正か
否かを自動的に判断する手段はなく、溶接士が開先部に
形成された溶接ワイヤの溶融プールを見ながら行ってい
る。

【０００３】又、自動溶接の場合は、熟練溶接士の溶接
作業により得られた溶接条件に関する種々のデータをコ
ンピュータに入力し、コンピュータ制御により忠実に熟
練溶接士の溶接を再現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】溶接士が溶接プールを
見ながら溶接ワイヤが適量に供給されているか否かを判
断するには、勘と経験を必要とする。

【０００５】又、自動溶接に際してこれから溶接する新
しいワークに対して溶接条件に関するデータを求めるた
めには、多大の時間と多額の費用を要している。

【０００６】本発明は上述の実情に鑑み、単位時間当り
に適量のワイヤが開先に供給されているか否かすなわち
溶着量が適正か否かを勘と経験に頼ることなく自動的に
判断すると共に溶接するワークが新しくなるごとに溶接
に関するデータを求めなくとも、ワイヤ送給量すなわち
溶着量が適正になるよう制御し得るようにした溶接ワイ
ヤ送給状態制御装置を提供することを目的としてなした
ものである。

【０００７】

【発明がなされるに至った経緯】ワイヤフィーダからワ
イヤコンジットを通って電極部へ溶接ワイヤを送給する
際にワイヤコンジットの外側にマイクロホンや振動計等
のワイヤ送給状態検出器を設置して出力電圧を測定した
ところ図２のごとき波形曲線のグラフが得られ、このグ
ラフを分析したところ以下に述べることが明らかとなっ
た。

【０００８】すなわち、出力電圧があまり高くなく比較
的規則的に変化する波形イのような場合は溶接ワイヤは
溶融プール内に良好な状態で送給されているが、出力電
圧が高く且つ不規則に変化する波形ロのような場合に
は、溶接ワイヤが送給過剰（暴走を含む）となってその
先端がワークを突っ突き溶接ワイヤに負荷の掛かった状
態となっており、溶接ワイヤの送給状態が悪いことが分
った。

【０００９】又、実際に溶接中にワイヤコンジットを手
で触れると溶接ワイヤの送給状態が良好な場合には、軽
やかなリズミカルな振動（音）を感じ、この場合には出
力電圧は低くなり、溶接ワイヤの送給状態が過剰な場合
には、ごつごつとした不規則な振動（音）を感じ、この
場合には出力電圧は高くなる。

【００１０】従って、溶接時にワイヤコンジット内を移
動する溶接ワイヤの音或いは振動を検出して得られた出
力電圧が所定の値Ｘより低い場合には、溶接ワイヤの送
給状態が良好に行われており、出力電圧が所定の値Ｘよ
り高い場合には溶接ワイヤの送給が過剰となり溶接ワイ
ヤの送給が良好に行われてはいないと判断できることが
判明した。

【００１１】而して、本発明は斯かる実験結果をもとと
してなされたものである。

【００１２】なお、図２中、ハはワイヤ送給開始時の出
力電圧の波形を示し、溶接ワイヤの送給状態を検出する
際は、ワイヤ送給開始時の出力電圧は無視する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤフィー
ダ３から電極２へ向けて送給される溶接ワイヤ５から発
せられる音著しくは振動を検出するワイヤ送給状態検出
器８と、ワイヤ送給状態検出器８からのワイヤ送給状態
検出信号Ｖsに係数Ａを掛けてワイヤ送給状態増幅信号
Ａ・Ｖsを求める信号増幅器９と、予め設定された判定
基準信号Ｖrefと信号増幅器９からのワイヤ送給状態増
幅信号Ａ・Ｖsとを比較して判定基準信号Ｖref＜ワイヤ
送給状態増幅信号Ａ・Ｖsの場合は判定基準信号Ｖrefと
ワイヤ送給状態増幅信号Ａ・Ｖsの差をとってワイヤ送
給状態偏差信号ΔＶを求めるワイヤ送給状態判定器１１
と、予め設定されたワイヤ送給量設定信号Ｖwsとワイヤ
送給状態判定器１１からのワイヤ送給状態偏差信号ΔＶ
の差をとってワイヤ送給量信号Ｖ_out1を求めるワイヤ送
給量演算回路１２と、ワイヤ送給量演算回路１２からの
ワイヤ送給量信号Ｖ_out1とワイヤフィーダ３からのワイ
ヤ速度に係るワイヤフィードバック信号Ｖwfの差をとる
と共に該差に係数Ｂを掛けてワイヤ送給モータ制御信号
Ｖ_out2を求め、ワイヤフィーダ３のモータ４へ与えるワ
イヤ送給モータ制御回路１８とを備えたものである。

【００１４】従って本発明では、検出したワイヤ送給状
態検出信号Ｖsをもとにして自動的にワイヤ送給モータ
制御信号Ｖ_out2を求め、該ワイヤ送給モータ制御信号Ｖ
_out2によりワイヤフィーダ３のモータ４の回転速度を制
御するようにしているため、適量の溶接ワイヤ５が開先
部に送給されているか否かすなわち溶着量が適正か否か
を自動的に判断することが可能となり、又ワイヤ送給量
すなわち溶着量が適正となるよう制御が行われるため良
好な溶接を行うことが可能となる。

【００１５】又、本発明において、ワイヤ送給状態判定
器１１からのワイヤ送給状態偏差信号ΔＶが所定の時間
続いたらアラームを出す用意をすると共にワイヤ停止及
び溶接停止の信号Ｖstを出力するワイヤ送給状態偏差信
号監視装置１４を設けると、装置の信頼性が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。

【００１７】図１はＴＩＧ溶接装置に適用した本発明の
実施の形態の一例であり、図中、１は電極２を備えた溶
接トーチ、３はモータ４により駆動し得るようにしたワ
イヤフィーダであり、ワイヤフィーダ３から送出された
溶接ワイヤ５はワイヤコンジット６内を通って溶接トー
チ１の電極２の部分に送給されるようになっている。

【００１８】７はワイヤコンジット６の長手方向中途部
に設けられた外音遮断コーン、８は溶接ワイヤ５から発
する音以外は検出しないよう検出部が外音遮断コーン７
内に挿入された、マイクロホン振動計等のワイヤ送給状
態検出器、９はワイヤ送給状態検出器８で検出されて送
信されたワイヤ送給状態検出信号Ｖsを入力し得るよう
にした信号増幅器であり、信号増幅器９ではワイヤ送給
状態検出信号Ｖsに係数Ａを掛けて制御可能なワイヤ送
給状態増幅信号Ａ・Ｖsを求め得るようになっている。

【００１９】１０は溶接ワイヤ５の送給状態の良否を判
定する際の基準となる判定基準電圧（図２のＸに相当）
を判定基準信号Ｖrefとして設定し得るようにした判定
基準設定器である。

【００２０】１１はワイヤ送給状態判定器であり、該ワ
イヤ送給状態判定器１１では、信号増幅器９からのワイ
ヤ送給状態増幅信号Ａ・Ｖsと判定基準設定器１０から
の判定基準信号Ｖrefを比較し、Ｖref＜Ａ・Ｖsの場合
には、減信号となるワイヤ送給状態偏差信号ΔＶ（＝Ａ
・Ｖs−Ｖref）を求め得るようになっている。

【００２１】１２はワイヤ送給状態判定器１１からのワ
イヤ送給状態偏差信号ΔＶとワイヤ送給量設定器１３か
らのワイヤ送給量設定信号Ｖwsを減算してワイヤ送給量
信号Ｖ_out1（＝Ｖws−ΔＶ）を求め得るようにしたワイ
ヤ送給量演算回路である。

【００２２】１４はワイヤ送給状態判定器１１からワイ
ヤ送給状態偏差信号ΔＶが出力されている時間を計測
し、予め定めた一定時間継続したらアラームを出す準備
をすると共にワイヤ停止及び溶接停止の信号Ｖstを出力
するワイヤ送給状態偏差信号監視装置であって、ワイヤ
送給状態偏差信号ΔＶが与えられなくなったらリセット
されるようになっている。

【００２３】１５はワイヤ送給状態偏差信号監視装置１
４からのワイヤ停止及び溶接停止の信号Ｖstをもとに溶
接装置全体をシーケンス制御するためのシーケンス制御
回路である。

【００２４】１６はリレー接点回路、１７はワイヤフィ
ーダ３のモータ４の回転速度を検出してワイヤフィード
バック信号Ｖwfとして出力するタコジェネレータのよう
なワイヤ速度検出器であり、ワイヤ速度検出器１７で検
出したワイヤフィードバック信号Ｖwfはリレー接点回路
１６を通ってワイヤ送給モータ制御回路１８に与え得る
ようになっている。

【００２５】ワイヤ送給モータ制御回路１８では、ワイ
ヤ送給量演算回路１２からのワイヤ送給量信号Ｖ_out1と
ワイヤ速度検出器１７で検出されたワイヤフィードバッ
ク信号Ｖwfの差をとると共にその差に係数Ｂを掛けてワ
イヤ送給モータ制御信号Ｖ_{ou t2}（＝Ｂ・（Ｖ_out1−Ｖw
f））を求め得るようになっており、求めたワイヤ送給
モータ制御信号Ｖ_out2はリレー接点回路１６を介してモ
ータ４に与え得るようになっている。

【００２６】又シーケンス制御回路１５からはワイヤ送
給停止及び溶接停止の信号Ｖstをリレー接点回路１６を
介しモータ４及び他の溶接機器へ与え得るようになって
いる。

【００２７】次に本発明の作動について説明する。

【００２８】溶接時には、溶接トーチ１の電極２に給電
が行われると共にワイヤフィーダ３が駆動されて溶接ワ
イヤ５がワイヤコンジット６を通って電極２部へ送給さ
れ、溶接が行われる。

【００２９】ワイヤフィーダ３から送給されている溶接
ワイヤ５の送給状態は次のようにして制御される。

【００３０】すなわち、ワイヤ送給状態検出器８では、
溶接ワイヤ５が送給される際に発生する音或いは振動が
検出され、ワイヤ送給状態検出信号Ｖsとして信号増幅
器９に与えられ、信号増幅器９ではワイヤ送給状態検出
信号Ｖsに係数Ａが掛けられて後工程で処理可能なレベ
ルのワイヤ送給状態増幅信号Ａ・Ｖsが求められ、求め
られたワイヤ送給状態増幅信号Ａ・Ｖsはワイヤ送給状
態判定器１１に与えられる。

【００３１】判定基準設定器１０からは、溶接ワイヤ５
の送給状態の良否を判定する基準となる判定基準信号Ｖ
refがワイヤ送給状態判定器１１に与えられ、ワイヤ送
給状態判定器１１では、判定基準信号Ｖrefとワイヤ送
給状態増幅信号Ａ・Ｖsとが比較される。

【００３２】而して、Ｖref≧Ａ・Ｖsのときは溶接ワイ
ヤ５の送給は安定して行われており、従って、ワイヤ送
給状態判定器１１からは何等信号は出力されず、従っ
て、ワイヤ送給モータ制御信号Ｖ_out2は変化しないた
め、モータ４の回転数も変化することはない。

【００３３】一方、Ｖref＜Ａ・Ｖsの場合は、溶接ワイ
ヤ５は過剰に送給されているため、ワイヤ送給状態判定
器１１では、ワイヤ送給状態増幅信号Ａ・Ｖsから判定
基準信号Ｖrefが減算されてワイヤ送給状態偏差信号Δ
Ｖが求められ、求められたワイヤ送給状態偏差信号ΔＶ
はワイヤ送給量演算回路１２及びワイヤ送給状態偏差信
号監視装置１４に与えられる。

【００３４】ワイヤ送給量設定器１３からは、開先部へ
送給されるべき溶接ワイヤ５の単位時間当たりの送給量
がワイヤ送給量設定信号Ｖwsとしてワイヤ送給量演算回
路１２に与えられ、ワイヤ送給量演算回路１２ではワイ
ヤ送給量設定信号Ｖwsからワイヤ送給状態偏差信号ΔＶ
が減算されてワイヤ送給量信号Ｖ_out1が求められ、求め
られたワイヤ送給量信号Ｖ_out1はワイヤ送給モータ制御
回路１８に与えられる。

【００３５】一方、ワイヤ速度検出器１７で検出された
モータ４の回転速度はワイヤフィードバック信号Ｖwfと
してリレー接点回路１６を経てワイヤ送給モータ制御回
路１８に与えられ、ワイヤ送給モータ制御回路１８で
は、ワイヤ送給量信号Ｖ_out1からワイヤフィードバック
信号Ｖwfを減算して得られた信号に係数Ｂが掛けられて
ワイヤ送給モータ制御信号Ｖ_out2が求められ、求められ
たワイヤ送給モータ制御信号Ｖ_out2はリレー接点回路１
６を経てワイヤフィーダ３のモータ４に与えられる。

【００３６】このため、モータ４の回転数は、溶接ワイ
ヤ５が開先部へ過剰送給されないような適正な速度に制
御される。

【００３７】以上述べたごとく、本実施の形態例におい
ては、単位時間当りに適量のワイヤが開先部へ送給され
ているか否かすなわち溶着量が適正か否かを作業員の勘
と経験によらずに自動的に判断することが可能となり、
その結果、ワイヤ送給量すなわち溶着量が適正となるよ
う制御が行われて良好な溶接を行うことができる。

【００３８】ワイヤ送給状態偏差信号監視装置１４にワ
イヤ送給状態偏差信号ΔＶが与えられた場合には、ワイ
ヤ送給状態偏差信号ΔＶが入力され続ける時間が監視さ
れ、一定時間継続した場合には、アラームの準備が行わ
れてワイヤ停止及び溶接停止の信号Ｖstがワイヤ送給状
態偏差信号監視装置１４から出力され、出力されたワイ
ヤ停止及び溶接停止の信号Ｖstはシーケンス制御回路１
５からリレー接点回路１６を経てワイヤフィーダ３のモ
ータ４に与えられると共に他の溶接機器へ与えられる。

【００３９】このため、モータ４が停止して、溶接ワイ
ヤ５の送給が停止されると共に他の溶接機器もモータ等
が停止して溶接が停止される。

【００４０】従って、溶接ワイヤ５の送給過剰の状態が
然程継続することがなく、装置の信頼性が向上する。

【００４１】本発明は、上述の実施の形態例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々変更を加えること、等は勿論である。

【００４２】

【発明の効果】本発明の溶接ワイヤ送給状態制御装置に
よれば、請求項１の場合には、適量のワイヤが開先部に
送給されているか否かすなわち溶着量が適正か否かを自
動的に判断することが可能となり、その結果、ワイヤ送
給量すなわち溶着量が適正となるよう制御が行われるた
め、ワイヤ送給過剰による融合不良などが生じず、従っ
て溶接欠陥のない良好な溶接を行うことが可能となり、
請求項２の場合は装置の信頼性が向上する、等種々の優
れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態の一例のブロック図
である。

【図２】ワイヤ送給状態検出器の出力電圧の経時的な変
化の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

２ 電極 ３ ワイヤフィーダ ５ 溶接ワイヤ ８ ワイヤ送給状態検出器 ９ 信号増幅器 １１ ワイヤ送給状態判定器 １２ ワイヤ送給量演算回路 １４ ワイヤ送給状態偏差信号監視装置 １８ ワイヤ送給モータ制御回路 Ｖs ワイヤ送給状態検出信号 Ａ 係数 Ａ・Ｖs ワイヤ送給状態増幅信号 Ｖref 判定基準信号 ΔＶ ワイヤ送給状態偏差信号 Ｖws ワイヤ送給量設定信号 Ｖ_out1 ワイヤ送給量信号 Ｖwt ワイヤフィードバック信号 Ｂ 係数 Ｖ_out2 ワイヤ送給モータ制御信号 Ｖst ワイヤ停止及び溶接停止の信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 隆 兵庫県相生市相生5292番地 石川島播磨重 工業株式会社相生工場内 (72)発明者 岡本 雅司 兵庫県相生市相生5292番地 石川島播磨重 工業株式会社相生工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤフィーダ（３）から電極（２）へ
   向けて送給される溶接ワイヤ（５）から発せられる音著
   しくは振動を検出するワイヤ送給状態検出器（８）と、
   ワイヤ送給状態検出器（８）からのワイヤ送給状態検出
   信号（Ｖs）に係数（Ａ）を掛けてワイヤ送給状態増幅
   信号（Ａ・Ｖs）を求める信号増幅器（９）と、予め設
   定された判定基準信号（Ｖref）と信号増幅器（９）か
   らのワイヤ送給状態増幅信号（Ａ・Ｖs）とを比較して
   判定基準信号（Ｖref）＜ワイヤ送給状態増幅信号（Ａ
   ・Ｖs）の場合は判定基準信号（Ｖref）とワイヤ送給状
   態増幅信号（Ａ・Ｖs）の差をとってワイヤ送給状態偏
   差信号（ΔＶ）を求めるワイヤ送給状態判定器（１１）
   と、予め設定されたワイヤ送給量設定信号（Ｖws）とワ
   イヤ送給状態判定器（１１）からのワイヤ送給状態偏差
   信号（ΔＶ）の差をとってワイヤ送給量信号（Ｖ_out1）
   を求めるワイヤ送給量演算回路（１２）と、ワイヤ送給
   量演算回路（１２）からのワイヤ送給量信号（Ｖ_out1）
   とワイヤフィーダ（３）からのワイヤ速度に係るワイヤ
   フィードバック信号（Ｖwf）の差をとると共に該差に係
   数（Ｂ）を掛けてワイヤ送給モータ制御信号（Ｖ_out2）
   を求め、ワイヤフィーダ（３）のモータ（４）へ与える
   ワイヤ送給モータ制御回路（１８）とを備えたことを特
   徴とする溶接ワイヤ送給状態制御装置。
2. 【請求項２】 ワイヤ送給状態判定器（１１）からのワ
   イヤ送給状態偏差信号（ΔＶ）が所定の時間続いたらア
   ラームを出す用意をすると共にワイヤ停止及び溶接停止
   の信号（Ｖst）を出力するワイヤ送給状態偏差信号監視
   装置（１４）を設けた請求項１に記載の溶接ワイヤ送給
   状態制御装置。