JPS588949B2 - 自動管溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接通路に沿う連続溶接部の品質を向上する自
動的な溶接制御装置を具える自動溶接装置、特に自動管
溶接装置に関するものである。

電弧溶接の自動制御装置は既知である。

一般にこのような制御装置は移動台と軌道構成とを有し
、溶接トーチを溶接通路に沿い移動させると共に同時に
低周波パルス電流を溶接トーチに供給するようにしてい
る。

この移動台の速度は所要値に調整することができ、溶接
すべき材料に応じて溶接電流レベルも同様に調整するこ
とができる。

管溶接の場合、移動台を支持する軌道構造は一般に円形
であり、移動台は円周方向に軌道の周りを緩やかに移動
することができ、トーチを円形溶接通路に追従させる。

このような形式の溶接作業の大部分の場合、溶接通路に
平行な方向に移動台が進行する時溶接通路を横切って前
後に首振り移動するようトーチを移動台に取付ける。

この作用により溶接通路の全区域を加熱し、非常に信頼
性ある溶接継目を生ずる。

現在使用されている自動溶接装置に於ては、移動台上の
カム装置によって前後の移動を行なわせるのが普通であ
り、トーチを正弦波パターンに追従させている。

この場合、溶接部に溶接材料の充填を行なうためのワイ
ヤ送り装置を同一のトーチフレーム支持体上に取付け、
ワイヤの送給をトーチの運動に従動させている。

しかし、このようにトーチの正弦波パターン移動を単な
る機械的なカム装置によって行わせる場合には、高品質
の溶接を行うことができない。

即ちカム装置によっては、トーチの首振りの振幅、首振
り移動時間、首振り限界位置での停滞時間、首振り移動
の立上がり、および立下がり速度等のパラメータを種々
の溶接条件に応じて調整することができないからである
。

従って、本発明の第１番目のものはこれらトーチの首振
り運動に関連する溶接パラメータを調整可能にするため
、自動管溶接装置において、次のものの組合せ、すなわ
ち、 ａ．溶接を施すべき施工部材上の溶接通路に沿い溶接ト
ーチを保持し移動せしめる移動台と、ｂ．この移動台が
前記溶接通路の方向に移動中、その移動方向に垂直な方
向にこの溶接通路を横切ってトーチを前後に首振り移動
させる該移動台上のトーチモータと、 Ｃ．選択した一定のプログラムに従ってトーチを移動す
るよう前記トーチモータを付勢するプログラム設定トー
チ位置信号発生装置であって、該トーチの所望の首振り
振幅を与える振幅調整器、 トーチが所望の振幅限界間を動く所望の首振り移動時間
を制御する電圧制御発振器、 溶接通路の左側および右側のそれぞれにおけるトーチの
左方および右方の首振り限界位置での停滞時間を所望の
如く個別に制御する停滞時間変換器および 溶接の開始時と終結時において溶接通路を横切るトーチ
の首振り移動の立上りおよび立下り速度を個別に制御す
る振幅変更ロジック回路、よりなるトーチ位置信号発生
装置と、 を具えてなることを特徴とする。

この構成により、いかなる溶接条件であっても溶接区域
に熱を均一に分布させて溶接を行うことができるという
効果が得られる。

本発明による自動管溶接装置の好適な実施例においては
前記トーチを電弧溶接トーチとし、さらに本自動管溶接
装置は前記の選択したプログラムに応答するように接続
された溶接電流サーボ装置を有し、これによって該トー
チに供給される溶接電流レベルはトーチの首振り時間中
はドウエルタイム中に当トーチに供給される電流のレベ
ルより相異する如くする。

この構成によればトーチの首振り運動に密接に関連する
溶接電流レベルが得られ、従って高品質の溶接を得るこ
とができる。

更に、本発明の好適な実施例においては、前記トーチを
電弧溶接トーチとし、さらに本自動管溶接装置は前記の
選択したプログラムに応答するように接続された溶接電
流サーボ装置を有し、これによって該トーチに供給され
る溶接電流レベルはトーチの首振り時間中はドウエルタ
イム中に当トーチに供給される電流のレベルより相異す
る如くし、さらに前記の選択したプログラムに応答する
如く接続したワイヤ送りサーボ装置を設け、トーチの首
振り時間中のワイヤ送り速度がドウエルタイム中の送り
速度と異なるようにする。

この構成により、トーチの首振り運動、および溶接電流
レベルに密接に関連したワイヤ送りを行うことができ、
更に一層高品質の自動溶接を得ることができる。

上述の本発明の第１番目のものおよびこれに関連する好
適な実施例は、トーチ位置に関係するパラメータ制御を
行うものであったが、トーチの位置とは完全に無関係の
特定のプログラムに従って溶接電流を供給することが望
ましい場合がある。

従って、本発明の第２番目のものは、自動管溶接装置に
おいては次のものの組合せ、すなわち、ａ．溶接を施す
べき施工部材上の溶接通路に近接して位置する軌道（ト
ラック）、 ｂ．この軌道と係合する移動台、 Ｃ．移動台を軌道に沿って所定速度で移動させ、この移
動台をして前記溶接通路に従動せしめる如く移動台上に
設けた移動台モータ、 ｄ．前記移動台に装着した電弧溶接トーチ、ｅ．移動台
上に設けたトーチモータで、これを付勢したとき移動台
の移動方向に対し直角方向にトーチに首振り運動を起さ
せるトーチモータ、ｆ．溶接通路を前後に横切るトーチ
の首振り運動が選択したプログラムに従うように前記ト
ーチモータを付勢するプログラム設定トーチ位置信号発
生装置、 ｇ．前記トーチに溶接電流を供給する溶接電流サーボ装
置、 ｈ．該溶接電流サーボ装置に接続されており、これを制
御して前記トーチに制御電流を供給する溶接電流制御装
置であり、この制御装置は前記トーチ位置信号発生装置
の一部をなすものとし、これによってトーチの溶接電流
レベルが前記の選択されたノログラムによって自動的に
制御される如くした溶接電飽制御装置、 を具えてなり、溶接通路の異なる溶接域に加わる熱量が
自動制御される如くしたことを特徴とする。

この構成により、トーチの移動に向期したｌ電流をトー
チに供給したり、またはトーチの移動に無関係に，ＷＩ
Ｊ｛固のプログラムに従う溶接電流をトーチに供給する
ことができるようになり、溶接条件に応じた一層品質の
高い自動溶接が得られる。

この第２番目の発明の好適な実施例においては、前記移
動台上において、溶接電流サーボ装置に連結され溶接通
路の開始時と終結時の間における移動台のそれぞれの異
なる位置において溶接電流の平均レベルを変化せしめる
移動台位置装置を設ける。

この構成により、トーチが管の周りを移動するときのト
ーチの向きに応じて溶接電流を制御することができる。

更にこの第２番目の発明の好適な実施例においては、前
記移動台上にトーチと共に移動するように塔載され溶接
作業中充填材としてのワイヤを供給するワイヤ送りサー
ボ装置を具え、ワイヤ送りサーボ装置はトーチ位置信号
発生装置の一部をなし、前記の選択したプログラムに応
答し、この選択プログラムによりワイヤ送り速度を自動
制御し、さらに異なる溶接域における充填材の供給速度
を自動制御する。

これにより、どちらのプログラムで溶接電流が制御され
るにしてもワイヤ送り速度を変化する溶接電流に調和さ
せることができる。

更にこの第２番目の発明の好適な実施例においては、移
動台上において、ワイヤ送りサーボ装置に連結されワイ
ヤの送りの平均速度レベルを移動台の溶接通路に沿う移
動速度に応じて制御する移動台速度制御装置を具える。

これにより、ワイヤ送り速度を変化する移動台の速度に
も調和させることができるようになる。

更に、この第２番目の発明の好適な実施例においては、
トーチの首振り運動の両限界の中央の位置にあたるトー
チの中心位置を溶接通路の中心と一致させるための手動
操作の中心制御装置およびバーニャ制御装置を設け、こ
れら制御装置の制御位置に応答する中心制御回路から中
心制御信号をトーチモータに供給するよう構成する。

この構成により、トーチの首振り運動の中心位置を溶接
通路の中心に一致させることができ、正確な自動溶接を
得ることができる。

管の溶接のため特に好適な軌道と移動台構造の例は、本
発明者による米国特許第３８７３７９８号に記載されて
いる。

図面につき本発明を説明する。

第１図に本発明溶接制御装置を具える自動アーク管溶接
装置１０を示す。

第１図の装置の機械的部分は上述の出願中の米国出願に
記載されており、その構造は特に管の溶接に適している
。

しかし、溶接通路が円形以外の例えば直線通路である溶
接装置に対し本発明の原理を適用することができる。

いずれの場合でも、溶接トーチを支持する移動台を支持
する適切な軌道をこの装置に設ける。

上述の特許明細書で説明した管溶接構造に関連して好適
な実施例を説明する。

第１図に示すように、管部分１２ａの周りに取付けられ
るよう円形軌道１１をこの装置に設ける。

図示の実施例では、管部分１２ａの端部に他の管部分又
はステム１２ｂを溶接するものとし、これらによって円
形溶接通路１３を構成する。

移動台１４を軌道１１に結合し、この移動台１４に移動
台モータ１５（破線にて示す）を設け、所定速度でこの
軌道に沿い移動台を動かす。

矢１６にて示すようにこの移動台をその管の軸線の周り
に回転させる。

移動台１４に取付けたトーチフレーム１１により溶接ト
ーチＴを支持し、移動台の移動方向に直角な方向に通路
１３を横切って前後に溶接トーチを行程移動させる。

この前後の行程移動を両方向の矢１９によって示す。

ワイヤ送りサーボ機構２０をトーチフレーム１１に支持
させ、トーチＴと共に動かし、溶接作業中適正な充填を
このサーボ機構によって生ずるようにする。

このワイヤを送る割合即ち速度を矢２１によって示す。

第１図の装置は更にアーク電圧サーボ２２を有し、溶接
すべき部材の表面に対しこのサーボ２２によってトーチ
Ｔを接近及び離間するよう動かす。

この運動を第１図の矢２３にて示す。

最後に、第１図に示すバーニャ制御装置Ｃを溶接作業中
手で操作し、溶接作業中にわたりトーチの前後の行程移
動の中心を確実に溶接通路の中心に合致させる。

本発明は基本的に回路に関係があり、この回路によりト
ーチＴの種々の運動をプログラミングすることができ、
トーチ位置の選択されたプログラムを利用して溶接電流
レベルとワイヤ送り速度とを自動的に制御し高品質の溶
接が行なえるようにする。

上述したように、所要の溶接を行なうため溶接トーチを
通路に沿って動かす際、この溶接トーチを溶接通路を横
切って前後に自動的に動かすことは既知である。

また上述したように、このような前後の運動は普通正弦
波曲線になり、運動中異なる溶接電流レベルを加えるこ
とになりパルス電流制御を行なうことになり、従って加
えられた電流レベルとトーチ位置との間に一定の特定関
係が無かった。

しかし上述した本発明の要旨はトーチの位置による低周
波パルス溶接電流レベルを制御することにある。

このような制御の望ましい状態は第２図に明らかであり
、管部分１２ａと１２ｂの壁の間の断面で溶接通路１３
を示す。

第１図に示すように前後に溶接通路を横切ってトーチＴ
を動かすことによって、溶接通路の異なる区域に所要の
加熱を行なうため溶接通路の左及び右への移動時間と停
止時間とを調整することができる。

従って、従来のような前後の正弦波運動を行なうのでな
く、首振り移動ρ両限界でドウエルタイム（停滞時間）
を設けることにより、非常によく熱の放散を行なうこと
ができる。

これは運動の末端では管壁の断面が太きいからである。

この熱の放散を第２図に小さな矢２４によって示す。

この停滞時間が無いと、溶接通路の中心部が余りに多く
の熱を吸収し、その結果溶融金属の「滴下」が起き溶接
継目に環状内部ビードを形成する。

実際上、これがため溶接継目に不所望の孔すなわち抜落
ちが形成されることもある。

第３図に本発明によりトーチが移動する通路を示し、移
動の振幅を溶接作業の開始点で徐々に所要振幅Ａまで増
大する。

左から右へのトーチの移動を線２５によって示し、左と
右の停滞時間を２６，２７にて示す。

図示のように振幅を徐々に増大するのが望ましく、これ
は溶接作業の始めには管部分は低温なためである。

このようにすれば、溶接作用が開始される時通路の中心
部に余りに多くの熱が加わる危険がない。

このようにトーチを動かした時、溶接区域に熱は均一に
分散し、予め設定した振幅になった時完全な溶接通路に
沿って溶接を継続する。

この振幅を徐々に小さくし溶接を終らせる。

このような手順により非常に高品質の溶接ができる。

本発明に於てトーチの位置と移動とを設定する方法を詳
細に第４図に示す。

このようにして所定の開始傾斜線即ち振幅増太線２８に
よって振幅の開始を示す。

第４図の中心に所定の振幅をＡにて示す。

この振幅と波形とを溶接通路にわたり維持する。

仕上げに向かう振幅の減少を仕上傾斜線即ち振幅減少線
２９にて示す。

第４図には線２５の傾斜によって示された移動時間を示
し、この線２５を調整することができ、左右の停滞時間
２６，２７も個々に調整することができ台形の波形の全
時間をＰにて示す。

また中心を調整することも示してあり、第１図のバーニ
ャ中心制御ノプＣを動かすことによって第４図の全波形
を溶接通路１３の正確な中心である水平軸線に対し上下
にすらすことができる。

１ 本発明に於いては、第４図に示すように単にトーチ
の移動を予め設定するだけでなく、トーチに供給する溶
接電流をこの設定値即ち溶接トーチの位置の関数にする
。

またワイヤの送りをトーチの移動の選択した設定値の関
数にし、トーチの位置と溶接電流とによって正確に所定
量の溶接充填材を供給する。

上述の要旨を実現し、トーチの移動のための所要の手順
を行なう方法を第５図につき説明する。

第５図では、調整を行なうブロックを上述の図面に利用
した符号にて示す。

従って第５図の左上部に於いて振幅Ａ、移動時間２５、
左停滞時間２６及び右停滞哨間２７のブロックによって
示した装置により操作者はこれ等のパラメータを設定す
ることができる。

この図の頂部は振幅増太線２８、振幅減少線２９を示す
。

振幅Ａの設定によって振幅調整器３０を制御し、その出
力をテ゛ジタルアナログ変換器３１に通す。

移動時間を電圧制御発振器３２に供給すると共に、時計
によって制御される停滞時間変換器３３に左停滞時間と
右停滞時間との信号を送り、停滞時間のそれぞれの設定
のため移動の左端と右端とにトーチを保持する。

電圧制御発振器３２と停滞時間変換器３３からの出力を
共通線３４に通し、選択したプログラムに従って信号を
発生する。

この信号を上下計数器３５に送り、更にデジタルアナロ
グ変換器３１に送る。

振幅調整器３０によって振幅を始めと終りとに制御し、
振幅変更ロジック回路３６によって振幅を徐々に増大し
減少させる。

デジタルアナログ変換器３１の出力を接続点３１に供給
し、トーチ位置信号を構成させる。

この信号を発生するための上述の種々のブロック線図の
装置の装置によって所定の設定されたトーチ位置の信号
発生手段を構成する。

この発生した信号により接続点３７に選択したプログラ
ムを構成し、更に増幅器３８を通じてこの信号をトーチ
モータ１８に達せしめる。

このようにしてこの所定の信号によりトーチモータ１８
によりトーチを動かし、第４図に示す台形の反復する通
路を生せしめる。

この選択したプログラムに従ってトーチに供給する溶接
電流を制御するため、第５図の中央の共通リード線３４
に分岐リード線３９を設け、このリード線を経て移動時
間及び左停滞時間、右停滞時間に関する情報を含む信号
を溶接電流サーボ装置４０に達せしめる。

この装置を第５図の右手のトーチＴの右上に示し、これ
にスイッチＳ−１を設けるがこの目的については後に説
明する。

図示のスイッチの閉成位置では、リード線３９の信号に
よって溶接電流は選択したプログラムによって制御され
、出力リード線４１のトーチＴに溶接電流を供給する。

本発明に於ては溶接通路に沿う移動台の実際の位置によ
ってこの溶接電流サーボ装置４０を制御することができ
る。

この制御を移動台位置装置４２によって行ない、この場
合溶接電流のレベルをこの移動台位置装置４２によって
制御するがこれについては次に説明する。

選択したプログラムによって溶接電流を制御するのと同
様に、分岐線３９の信号を受埋するよう接続したトーチ
Ｔの左上に示したワイヤ送り装置４３によってワイヤ送
り速度を制御する。

更に、溶接充填材としてトーチにワイヤを供給する速度
を適当な移動台速度制御装置４４によって匍脚し、この
移動台速度制御装置を移動台モータ１５によって制御す
る。

第５図の左上に於て、第４図に関連して説明した中心制
御回路４５によってトーチの移動端間の半分である中心
位置を溶接通路の中心に正確に配列する。

この中心制御回路は簡単なブリッジ回路で、このブリッ
ジ回路の一側を構成するポテンショメータ４７を主中心
制御装置４６によって作動させ、バーニャ制御装置Ｃに
よってバーニャポテンショメータ４８を作動させる。

このブリッジ回路のこれ等の抵抗のタップを介して導出
した信号はリード線４９上をデジタルアナログ変換器３
１の出力側の接続点に達する。

このブリッジ回路の他側の抵抗５０のタップによってフ
ィードバック線５１に沿って接合点３７に信号を供給す
る。

中心制御装置４６の移動と抵抗４７とによってトーチの
中心位置を溶接通路の中心の一側から他端に例えば１％
インチのような可成り広い振幅でずらす。

一方バーニャ制御装置Ｃと抵抗４８の関連するタッグに
よって溶接通路の中心に対しトーチＴの心決めを非常に
僅か制御することができる。

トーチＴをトーチモータによって所要の中心位置まで物
理的に動かした後、リード線４９，５１のそれぞれの信
号が接合点３１で互に消滅し、従ってその後接合点３７
で正規の選択したプログラムによってトーチモータの移
動を制御する。

上述の中心制御は本発明に於ては有効な要旨であり、こ
れはバーニャ制御装置を構成しているスライダ制御装置
Ｃによって溶接通路の正確な中心を正確に追跡すること
ができ、これはたとえ、溶接すべき部材上の実際の溶接
通路と移動台案内軌道との間に若干の物理的な配列誤差
があった場合でも可能である。

第５図の溶接電流サーボ装置４０への入力側にスイッチ
Ｓ−１を設けたことを思い出すべきである。

トーチの位置とは完全に無関係である特定のプログラム
に従って溶接電流を供給することが望ましい場合にはこ
のスイッチの他の位置を低周波パルス発生器５２に接続
する。

言い替えれば、スイッチＳ−１によって選択したプログ
ンムに直接溶接電流を結びつげ、トーチの移動に溶接電
流を同期させるか、或は発生器５２によって生ずる完全
に別個のプログラムに従って電流を供給するかのいずれ
かである。

上述の溶接電流の制御を第６図につき一層明瞭に説明す
れば、スイッチＳ−１をブロック５２に接続する位置に
動かした時第５図の発生器５２によって生するような低
周波パルス電流を上部の波形によって現わす。

基本的にこの低周波パルス電流は高レベル電流と低レベ
ル電流の２つのレベルで与えられる。

高レベル電流は５３にて示すように調整することができ
、この電流を場合により「溶接電流」と称する。

また低レベル電流は５４にて示すように調整することが
でき、この電流を場合により「基底電流」と称する。

高レベル電流と低レベル電流との変換の周波数は周期線
５５にて示すように制御することができ、更に、所定時
間にわたり高レベル電流を加える時間の％、即ち使用率
（デューテイサイクル）は両頭矢５６にて示すように調
整することができる。

第６図の低周波パルス電流の波形に於て、トーチの移動
の選択したプログラムに溶接電流サーボ装置４０を同期
させる時、トーチに高レベル電流と低レベル電流とを供
給するように示す。

従ってこの作動状態では左停滞時間５７と右停滞時間５
８との間に高レベル電流を供給する。

一方、移動時間５９，６０の間に低レベル電流を供給す
る。

トーチの移動の選択したプログラムに高レベル電流と低
レベル電流とを加えるのを同期させることによって溶接
通路の異なる区域に加える熱の程度を非常に注意深く完
全に自動的に制御することができる。

第２，３及び４図に関する討議から明らかなように、溶
接の中心部が過熱するのを防止することは望ましく、従
ってトーチの移動中は低レベル溶接電流のみを利用する
のが望ましい。

一方、停滞時間が始まる移動の極限に向って管壁が次第
に厚くなるところでは一層高い電流レベルにするのが望
ましい。

移動時間と同様、個々の左停滞時間と右停滞時間とを制
御することができるから、溶接区域の加熱を非常に正確
に制御できること明らかである。

第６図の上部の波形を生ずる低周波パルス発生器５２の
詳細を第７図に示す。

上述したように溶接電流となる低周波パルス電流は所定
のトーチ位置とは無関係であり、溶接通路に沿いトーチ
を運ぶ移動台速度に電流を同期させるのは普通のプラク
チスである。

第７図の特定な回路によって毎秒何インチという移動台
速度を毎秒何パルスの周波数の所要の低周波パルス溶接
電流に自動的に変換することができる。

従って毎秒何インチという移動台速度制御装置４４０作
用と、インチ当り何パルスというブロック６１のパルス
数とはそれぞれ増幅器６２，６３に送られ更に加算増幅
器６４に送られ、その出力は毎秒のパルス周波数で表わ
される。

基本的に４４と６１とからの２個のパラメータは相乗さ
れ毎秒何パルスの出力になる。

これ等の毎秒当りのパルスを計数器６５，６６に送り、
これ等計数器により所定時間にわたり低電流レベルと高
電流レベルとを制御する。

使用率入力５６にて定まる１００回／秒以下の特定パル
ス数を高電流レベル計数器６６でカウントする。

これ等引数器の出力をフリップフロック６７に通し、第
６図の上部波形によって構成した高レベル電流と但レベ
ル電流との持続時間の必要な設定を制御するための信号
をリード線６８上のこのフリツプ７ロツプの出力によっ
て構成する。

上述の作用と、第５図につき説明した選択したプログラ
ムに溶接電流を同期させる方法を第８図に示す。

基本的に第８図は溶接電流制御装置を横成し、低周波パ
ルス発生器５２の他に、切替論埋装置６９に電流を供給
する高レベル電流源と低レベル電流源とを設ける。

第８図に於ては第５図のスイッチＳ−１から低周波パル
ス発生器５２用の端子から外した状態にて示し、ブロッ
ク１０によって示される同期パルス装置に接続して示し
、選択したプログラムによって停滞時間変換器３３から
制御する。

またアーク電圧サーボ装置２２のためのアーク電圧サー
ボ装置を第８図に示す。

この制御装置はブロック７１に示すサンプル制御装置を
具え、高レベル電流が切替論理装置６９から氾接電流サ
ーボ装置４０に周期的に流れる間、アーク電圧のサンプ
リングを行ないアーク電圧を一定に保持するようトーチ
の位置を制御する。

この毒（御装置の詳細は次に説明する。

まず第１にスイッチＳ−１を第８図の低周波パルス発生
器５２に接続するものとすると、この発生器からの出力
信号に従って切替論理装置６９を簡単に切換えて、上述
したような第６図の上部の波形に従って高レベル電流と
低レベル電流とを氾接電流サーボ装置に供給する。

同期パルス回路７０に接続される位置にスイッチＳ−１
が切替ったとすると、停滞時間変換装置３３からの移動
時間信号と停滞時間信号とによってこの切替論埋装置６
９を制御し、第６図の下部の波形に合致する電流を溶接
電流サーボ装置４０によって供給する。

第８図から明らかなように、低周波パルス発生器５２に
よつで溶接電流を独立して制御し、この発生器５２を移
動台速度制御に自動的に結合するか又はトーチの移動を
制御する選択したプログラムによって制御する。

第９図に第８図と同様の制御装置を示し、ワイヤ送りサ
ーボ装置４３に連結したワイヤ送り制御装置を構成する
。

トーチの位置によって溶接電流を制御するのが望ましい
だけでなく、充填材としてワイヤを送る速度即ち割合を
制御するのが望ましい。

本発明の他の要旨に於ては溶接電流のレベルが異なりト
ーチの位置が異なる時、余りに多くのワイヤ又は余りに
僅かなワイヤを送ることがないようにするための制御装
置を設けることである。

基本的にワイヤ送り制御装置を溶接電流制御装置に接続
し、溶接電流が高レベルである時には充填材として送る
ワイヤの速度を早くし、溶接電流のレベルが低い時には
充填材として送るワイヤの速度を小さくする。

従って第９図に示すように、高レベル速度制御装置１２
と低レベル速度制御装置７３とを設け、これ等制御装置
から第８図の切替論理装置６９と同様の切替論理装置に
出力を供給する。

この切替論理装置の出力をリード線を経てワイヤ送りサ
ーボ装置４３に送り、第２スイッチＳ−２によって低周
波パルス発生器５２により切替論理装置を制御する時、
高電流レベルの間ワイヤを高速で送り、低電流レベルの
間ワイヤを低速で送る。

同様にスイッチＳ−２を同期パルス装置７０側に切替え
ると、選択したプログラムによって切替論理装置６９を
制御し、高電流レベル中ワイヤを高速で送り、低電流レ
ベル中ワイヤを低速で送り、その電流は第６図の下部に
示す波形である。

移動台の速度、即ち溶接通路の方向に溶接通路に沿って
トーチを動かす速度に従ってワイヤを送る全平均速度を
制御することは望ましいことである。

移動台速度制御装置４４から緩衝増幅器７４、第３スイ
ッチＳ−３及び共通リード線７５，７６を経て高レベル
速度制御装置１２及び低レベル速度制御装置７３に到る
第９図の回路でこの制御を行なう。

移動台速度とは別個にワイヤ送り速度を制御するのが望
ましい場合には、スイッチＳ−３を切替えて出力端子７
８を有する固定規準信号源７７に接続する。

この信号源から生じた固定基準信号を毎分インチ当りの
ワイヤ速度についてキヤリプレートする。

スイッチＳ〜３を移動台速度制御装置４４に接続した時
、ワイヤ送りの平均速度は有効に自動的に制御され、移
動台の移動のインチ当りのワイヤの移動のインチで現わ
される。

第１０図に円形軌道１１上の移動台１４の位置に従って
溶接電流サーボ装置４０によって供給された平均溶接電
流を制御する一方法を示す。

この方法は第５図についても簡単に説明してあり、第５
図では移動台位置装置４２を溶接電流サーボ装置４０に
接続して示した。

管部分１２ａを固定して第１０図の移動台を軌道の周り
に完全に移動させる管溶接の場合には、移動台が下側位
置にある時溶融金属に作用する重力によって溶接通路か
ら金属を流出させる傾向を生ずること明らかである。

従って移動台が上下逆位置即ち上向に来た時には熱量を
少なくし、溶融金属の粘性を増大し滴下が少なくなるよ
うにするのが望ましい。

この目的のため、軌道１１上の重要な円周位置に小さな
「ドッグ」即ち突部７９，８０，８１，８２を設けるこ
とにより移動台の位置のプログラミングを行なうことが
できる。

両頭矢にて示すように各ドッグの実際の円周方向位置を
調整することができる。

これ等多数のドッグを配置して移動台１４上のマイクロ
スイッチ８３に当て、移動台位置装置４２に信号を送り
、溶接電流サーボ装置４０からの溶接電流のレベルを変
化させる。

従って移動台が頂部から約９０°回転して右に接近し、
スイッチ８３が第１ドッグ１９に掛合すると、この時点
で溶接電流を僅かに減らし、溶融金属が滴下するのを防
止する。

更に移動台が溶接通路の下側の周りに進むにつれ、ドッ
ク８０．８１の作用により更に溶接電流を変化させ、第
１０図で見て左側の周りに移動台が上昇すると、管の頂
部に向け動く時ドッグ８２によって溶接電流を高レベル
に回復する。

前にも簡単に説明した本発明の最後の制御方法を詳細に
説明する。

この制御はトーチのタングステンと溶接部自身の間のア
ーク電圧に関するものである。

アーク電圧をほぼ一定に維持するためトーチに供給する
電流レベルに従って溶接すべき部材の表面に対し接近又
は離間してこの距離を調整することが望ましい。

第６図の上部の波形に関連して説明したように溶接電流
を制御するため低周波パルス電流を利用する時には、高
レベル電流と低レベル電流とを使用してアーク電圧サー
ボ装置を制御し、電流レベルが変化するにつれて管の軸
線に対し半径方向に上下にトーチを振動させる。

このようなアーク電圧の制御は普通に使用されている。

しかし本発明によれば、単にトーチの振動を上下に行な
うだげでなく、常規高電流レベル時即ち溶接電流時のみ
にアーク電圧をサンプリングし、電流が低レベル即ち基
底レベルにある時にはサンプリングを行なわない点に特
徴がある。

従って、上述したような第８図のサンプリング装置７１
によって高レベル電流のみをサンプリングしアーク電圧
サーボ装置２２を制御し、この結果このようにして一定
アーク長さを維持し半径方向の振動をなくする。

本発明装置の重要な要旨を要約すれば、まずトーチ位置
プログラム発生装置と言うべき制御装置を設け、これに
より溶接通路に対するトーチの首振り移動時間、振幅、
停滞時間を選択すると共に、溶接作業の開始時及び終了
時に振幅を増大し減少させることである。

第２に選択したトーチ位置プログラムに従い、更に移動
台位置に従かいトーチに供給する溶接電流を制御する。

第３に選択されたプログラムに従ってワイヤ送りサーボ
装置により送られるワイヤの速度を制御し、更に移動台
速度によってこのワイヤの速度を自動的に制御し、移動
台の移動量（インチ）によってワイヤの送り量（インチ
）を直接制御する。

第４に溶接通路に対しトーチを正確に中心位置決めする
中心制御装置を設け、更にバーニャ制御装置を設けて溶
接通路の手動による正確な追跡ができるようにする。

最後にトーチアーク電圧サーボ制御装置を設け、高レベ
ル電流のみのサンプリングを行ない、溶接通路からトー
チまでの距離の調整を行ない、従来技術で特徴としてい
た振動は行なわずアークの長さをほぼ一定に保持する。

管の溶接につき本発明の実施例を説明したが、平坦面に
沿う溶接通路の場合でも円形以外の方向の溶接通路の場
合でも自動溶接に対し本発明を適用し得ること勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置で管を溶接している状態の斜視図、
第２図は第１図の矢２−２の方向に切断・した部分拡大
断面図、第３図は第１図の矢３−３の方向に見た部分拡
大図、第４図は第１図の管部分の周りに連続して溶接を
行なう際の予め設定したトーチの移動通路の一例を示し
、第５図は第１図の本発明装置のトーチ位置をプログラ
ミングする基本電子構成部のプロツクダイアグラム、第
６図は本発明装置に使用する低周波溶接電流の異なる２
種類の波形を示し、第７図は第６図の上部の波形によっ
て示した溶接電流を発生する装置のプロツクダイアグラ
ム、第８図は本発明装置に使用する溶接電流制御装置の
ブロックダイアグンム、第９図は本発明装置に使用する
ワイヤ送り制御装置のプロツクダイアグラム、第１０図
は溶接すべき管部分上の移動台の位置に従って溶接電流
レベルを制御する装置の一例の略線図である。 １０・・・・・自動アーク管溶接装置、１１・・・・・
・円形軌道、１２ａ・・・・・・管部分、１３・・・・
・・円形溶接通路、１４・・・・・・移動台、１５・・
・・・・移動台モータ、１６・・・・・・矢、１７・・
・・・・トーチフレーム、１８・・・・・・トーチモー
タ、２０・・・・・・ワイヤ送りサーボ機構、２２・・
・・・・アーク電圧サーボ装置、２５・・・・・・移動
時間、２６・・・・・・左停滞時間、２１・・・・・・
右停滞時間、２８・・・・・・振幅増大（線）、２９・
・・・・・振幅減少（線）、３０・・・・・・振幅調整
器、３１・・・・・・テジタルアナログ変換器、３２・
・・・・・電圧制御発振器、３３・・・・・・停滞時間
変換器、３５・・・・・・土下計数器、３６・・・・・
・振幅変更ロジック回路、３８・・・・・・増幅器、４
０・・・・・・溶接電流サーボ装置、４２・・・・・・
移動台位置装置、４３゜゛゜゛゜゛ソイヤ送り装置、４
４・・・・・・移動台速度制御装置、４５・・・・・・
中心制御回路、４６・・・・・・中心制御装置、４７・
・・・・・ポテンショメータ、４８・・・・・・バーニ
ャポテンショメータ、５２・・・・・・低周波ハルス発
生器、６２，６３，６４・・・・・・増幅器、６５，６
６・・・・・・計数器、６１・・・・・・フリソプフロ
ッグ、６９・・・・・・切替論埋装置、７０・・・・・
・同期パルス装置、７２・・・・・・高レベル速度制御
装置、７３・・・・・・低レベル速度制御装置、７４・
・・・・・緩衝増幅器、７７・・・・・・固定基準信号
源、７９，８０，８１，８２・・・・・・ドック又は突
部、８３・・・・・・マイクロスイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次のものの組合せ、すなわち、 ａ．溶接を施すべき施工部材上の溶接通路に沿い溶接ド
   ーチを保持し移動せしめる移動台と、ｂ．この移動台が
   前記溶接通路の方向に移動中、その移動方向に垂直な方
   向にこの溶接通路を横切ってトーチを前後に首振り移動
   させる該移動台上のトーチモータと、 Ｃ．選択した一定のプログラムに従ってトーチを移動す
   るよう前記トーチモータを付勢するプログラム設定トー
   チ位置信号発生装置であって、該トーチの所望の首振り
   振幅を与える振幅調整器、 トーチが所望の振幅限界間を動く所望の首振り移動時間
   を制御する電圧制御発振器、 溶接通路の左側および右側のそれぞれにおけるトーチの
   左方および右方の首振り限界位置での停滞時間を所望の
   如く個別に制御する停滞時間変換器、および 溶接の開始時と終結時において溶接通路の開始部と終結
   部の溶接通路を横切るトーチの首振り移動の立上りおよ
   び立下り速度を個別に制御する振幅変更ロジック回路、 よりなるトーチ位置信号発生装置と、 を具えてなることを特徴とする自動管溶接装置。 ２ 前記トーチを電弧溶接トーチとし、さらに本自動管
   溶接装置は前記の選択したプログラムに応答するように
   接続された溶接電流サーボ装置を有し、これによって該
   トーチに供給される溶接電流レベルはトーチの首振り時
   間中はドウエルタイム中に当トーチに供給される電流の
   レベルより相異する如《したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の自動管溶接装置。 ３ 前記トーチを電弧溶接トーチとし、さらに本自動管
   溶接装置は前記の選択したプログラムに応答するように
   接続された溶接電流サーボ装置を有し、これによって該
   トーチに供給される溶接電流レベルはトーチの首振り時
   間中はドウエルタイム中に邑トーチに供給される電流の
   レベルより相異する如くし、さらに前記の選択したプロ
   グラムに応答する如く接続したワイヤ送りサーボ装置を
   設け、トーチの首振り時間中のワイヤ送り速度がドウエ
   ルタイム中の送り速度と異なるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の自動管溶接装置。 ４ 次のものの組合せ、すなわち、 ａ．溶接を施すべき施工部材上の溶接通路に近接して位
   置する軌道（トラック）、 ｂ．この軌道と係合する移動台、 ｃ．移動台を軌道に沿って所定速度で移動させ、この移
   動台をして前記溶接通路に従動せしめる如く移動台上に
   設けた移動台モータ、 ｄ．前記移動台に装着した電弧溶接トーチ、ｅ，移動台
   上に設けたトーチモータで、これを付勢したとき移動台
   の移動方向に対し直角方向にトーチに首振り運動を起さ
   せるトーチモータ、ｆ．溶接通路を前後に横切るトーチ
   の首振り運動が選択したプログラムに従うように前記ト
   ーチモータを付勢するプログラム設定トーチ位置信号発
   生装置、 ｇ．前記トーチに溶接電流を供給する溶接電流サーボ装
   置、 ｈ．該溶接電流サーボ装置に接続されており、これを制
   御して前記トーチに制御電流を供給する溶接電流制御装
   置であり、この制御装置は前記トーチ位置信号発生装置
   の一部をなすものとし、これによってトーチの溶接電流
   レベルが前記の選択されたプログラムによって自動的に
   制御される如くした溶接電流制御装置 を具えてなり、溶接通路の異なる溶接域に加わる熱量が
   自動制御される如くしたことを特徴とする自動管溶接装
   置。 ５ 前記移動台上において、溶接電流サーボ装置に連結
   され溶接通路の開始時と終結時の間における移動台のそ
   れぞれの異なる位置において溶接電流の平均レベルを変
   化せしめる移動台位置装置を設けてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記移動台上にトーチと共に移動するように塔載さ
   れ溶接作業中充填材としてのワイヤを供給するワイヤ送
   りサーボ装置を具え、ワイヤ送りサーボ装置はトーチ位
   置信号発生装置の一部をなし、前記の選択したプログラ
   ムによりワイヤ送り速度を自動制御し、さらに異なる溶
   接域における充填材の供給速度を自動制御するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の装置。 ７ 移動台上において、ワイヤ送りサーボ装置に連結さ
   れワイヤの送りの平均速度レベルを移動台の溶接通路に
   沿う移動速度に応じて制御する移動台速度制御装置を具
   えてなることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
   装置。 ８ トーチの首振り運動の両限界の中央の位置にあたる
   トーチの中心位置を溶接通路の中心と一致させるための
   手動操作の中心制御装置およびバーニャ制御装置を設け
   、これら制御装置の制御位置に応答する中心制御回路か
   ら中心制御信号をトーチモータに供給するよう構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の装置。