JPS6033871A - 溶接用倣い検出方法及び装置 - Google Patents
溶接用倣い検出方法及び装置Info
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- JPS6033871A JPS6033871A JP14131383A JP14131383A JPS6033871A JP S6033871 A JPS6033871 A JP S6033871A JP 14131383 A JP14131383 A JP 14131383A JP 14131383 A JP14131383 A JP 14131383A JP S6033871 A JPS6033871 A JP S6033871A
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- Japan
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- welding
- arc
- impedance
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は消耗電極定速送給型自動アーク溶接装置或いは
消耗電極定速送給型アーク溶接口ｄ？ットにおける溶接
トーチ・′被溶接材間距離の自動制御並びに溶接線の自
動追従のための溶接用倣い検出方法及び装置に関する。
消耗電極定速送給型アーク溶接口ｄ？ットにおける溶接
トーチ・′被溶接材間距離の自動制御並びに溶接線の自
動追従のための溶接用倣い検出方法及び装置に関する。
自動アーク溶接装置或は教示・再生型アーク溶接口ｄ（
ットを用いてアーク溶接を行なう場合、被溶接材の取付
誤差・寸法誤差或は溶接中の変形等が発生しても、これ
らの変動量を検出し、自動的に補正して常に適正な溶接
が行なえるようにする必要がある。従来、かかるアーク
溶接に伴なう上記変動量の検出方法としては種々提案・
実用化されているが、その中で特に溶接アークの′ｄ気
気持特性値変化を検出し、これを上記補正のための入力
信号として利用する、いわゆる１アーク七ンサ”も屡々
に利用されている。
ットを用いてアーク溶接を行なう場合、被溶接材の取付
誤差・寸法誤差或は溶接中の変形等が発生しても、これ
らの変動量を検出し、自動的に補正して常に適正な溶接
が行なえるようにする必要がある。従来、かかるアーク
溶接に伴なう上記変動量の検出方法としては種々提案・
実用化されているが、その中で特に溶接アークの′ｄ気
気持特性値変化を検出し、これを上記補正のための入力
信号として利用する、いわゆる１アーク七ンサ”も屡々
に利用されている。
ここで、現在主として用いられているアークセンサの作
動原理について、第１図、第２図を参照して説明する。
動原理について、第１図、第２図を参照して説明する。
第１図は一般的な消耗電極定速送給がスシールドアーク
溶接に於ける電流・電圧特性と、一般的な溶接電源の外
部特性例を示すものである。同図にみる如く、被溶接材
１と溶接トーチ２との間の距離りがｈａを中心に±Δｈ
だけ上下に変動することによシ、特性曲線は略々相似の
まま上下に移動する。一方、図示のよう々外部特性（定
電圧特性に近い）を有する溶接電源により上記アークを
負荷させる場合は、ｈ＝ｈｏではＰＮＳ ｈ＝ｈ６＋Δ
ｈではＰＬｓｈ＝ｈｏ−Δｈではｐ、の各交点でそれぞ
れ安定な通電が行なわれ、定常の溶接状態が得られる。
溶接に於ける電流・電圧特性と、一般的な溶接電源の外
部特性例を示すものである。同図にみる如く、被溶接材
１と溶接トーチ２との間の距離りがｈａを中心に±Δｈ
だけ上下に変動することによシ、特性曲線は略々相似の
まま上下に移動する。一方、図示のよう々外部特性（定
電圧特性に近い）を有する溶接電源により上記アークを
負荷させる場合は、ｈ＝ｈｏではＰＮＳ ｈ＝ｈ６＋Δ
ｈではＰＬｓｈ＝ｈｏ−Δｈではｐ、の各交点でそれぞ
れ安定な通電が行なわれ、定常の溶接状態が得られる。
すなわち、被溶接材１と溶接トーチ２との間の距Ｍ１ｈ
の変化だ対応して溶接電源の動作点がＰＮ＋ｐＬ＋ Ｐ
Ｂ等と変化し、この変動によシミ流、電圧が変動する。
の変化だ対応して溶接電源の動作点がＰＮ＋ｐＬ＋ Ｐ
Ｂ等と変化し、この変動によシミ流、電圧が変動する。
図から明らかな如（、ｈ＝ｈｏからｈ ”” ｈ ６＋
ΔｈＫ変化すれば、電流ｌはＩＯからＩＯ−Δ工に、電
圧ＥはＥＯからＥｏ＋ΔＥにそれぞれ変化し、またｈ＝
ｌｌｏからｈ＝ｈ、−Δｈに変化すればＩ−４，＋ΔＩ
、 Ｅ＝Ｂ、−ΔＥにそれぞれ変化することが分る。
ΔｈＫ変化すれば、電流ｌはＩＯからＩＯ−Δ工に、電
圧ＥはＥＯからＥｏ＋ΔＥにそれぞれ変化し、またｈ＝
ｌｌｏからｈ＝ｈ、−Δｈに変化すればＩ−４，＋ΔＩ
、 Ｅ＝Ｂ、−ΔＥにそれぞれ変化することが分る。
このように、ｈの変化により■、Ｅが共に変化するわけ
であるが、図からも分るように、Ｅの変化よりＩの変化
が遥かに大幅なので、実際にはＩの変化を利用して、１
１の目標値制御を行なうことが可能となるわけで、いわ
ゆるアークセンサはこの現象を利用している。
であるが、図からも分るように、Ｅの変化よりＩの変化
が遥かに大幅なので、実際にはＩの変化を利用して、１
１の目標値制御を行なうことが可能となるわけで、いわ
ゆるアークセンサはこの現象を利用している。
槙２図は第１図の現象を利用して溶接トーチの位置制御
を行なう方法例の説明図である。第２図ｆａｔは平板上
での溶接に際しての被溶接材１と溶接トーチ２との間の
距離ｈ（すなわち２軸）の目標値自動制御の例を示す。
を行なう方法例の説明図である。第２図ｆａｔは平板上
での溶接に際しての被溶接材１と溶接トーチ２との間の
距離ｈ（すなわち２軸）の目標値自動制御の例を示す。
同図（ｂｌは突合せ溶接時のｈの目標値自動制御の例を
、（ｃｌはすみ肉溶接時のｈに関する目標値自動制御の
例をそれぞれ示す。Ｈｚ図（ａ３〜（ｃ） において、
ｔｉは電流Ｉ又はアーク電ＩＥＥが加えられる入力端子
、ＬＰＦｉＪ：ロー・母スフイルタ、ＣＯＭはしきい値
設定器ＳＲの出力とロー／４’スフイルタＬＰＩ”の出
力とを比較判別する比較判別器、ＳＡはサーハクアンプ
、ＳＭはサーがモータ、ＤＭは溶接トーチ２の駆動機構
で、この駆動機構ＤＭは紙面に対し垂直な方向をＹ軸と
したとき図示ｚ軸、Ｙ軸方向に溶接トーチ２を駆動する
ものである。第２図ｆａｌの場合はＺ軸のみの駆動であ
るが（ｂｌ及び＋ｃｌの場合は、Ｚ軸のみならず、Ｙ軸
の変化に対してもｈを変化させるので、両軸に係る自動
制御に利用できるようにしである。すなわち、第２図（
ｂｌ 、 ｆｃ）において、Ｙ軸を固定すれば、（ａ）
と同様、Ｚ軸の制御のみとなる。次に、Ｚ軸を固定すれ
ば、Ｙ軸方向の変化によりｈが変化するので、予め溶接
１・−チ２をＹＩ１４１＋方向に振動（オシレーテイン
グ或はウィービング）させ乍ら進行（Ｘ軸方向）させる
如く操作することによシ、Ｙ軸方向の変化に伴なうｈの
変化を検出し、その検出値をこれに対応する電気的しき
い値と比較判別器ＣＯＭにより比較弁別して、ウィービ
ング折返光し点を決め、これをくり返えして進行させる
ことにより、溶接線の自動追従機能を具（＋＋ｉｆさせ
ている。次に、Ｍ ２１ｆｆｌ ｆｂ） ｒ ｆｃ＋に
於いて、Ｚ軸、Ｙ軸ともに制御対象とする場合はＺ軸制
御をＹ軸中央付近のｈに対して行ない、Ｙ軸制御は前記
同様、Ｙ軸方向ウィービング端部のｈに対して行なうこ
とにより両立させ得る。
、（ｃｌはすみ肉溶接時のｈに関する目標値自動制御の
例をそれぞれ示す。Ｈｚ図（ａ３〜（ｃ） において、
ｔｉは電流Ｉ又はアーク電ＩＥＥが加えられる入力端子
、ＬＰＦｉＪ：ロー・母スフイルタ、ＣＯＭはしきい値
設定器ＳＲの出力とロー／４’スフイルタＬＰＩ”の出
力とを比較判別する比較判別器、ＳＡはサーハクアンプ
、ＳＭはサーがモータ、ＤＭは溶接トーチ２の駆動機構
で、この駆動機構ＤＭは紙面に対し垂直な方向をＹ軸と
したとき図示ｚ軸、Ｙ軸方向に溶接トーチ２を駆動する
ものである。第２図ｆａｌの場合はＺ軸のみの駆動であ
るが（ｂｌ及び＋ｃｌの場合は、Ｚ軸のみならず、Ｙ軸
の変化に対してもｈを変化させるので、両軸に係る自動
制御に利用できるようにしである。すなわち、第２図（
ｂｌ 、 ｆｃ）において、Ｙ軸を固定すれば、（ａ）
と同様、Ｚ軸の制御のみとなる。次に、Ｚ軸を固定すれ
ば、Ｙ軸方向の変化によりｈが変化するので、予め溶接
１・−チ２をＹＩ１４１＋方向に振動（オシレーテイン
グ或はウィービング）させ乍ら進行（Ｘ軸方向）させる
如く操作することによシ、Ｙ軸方向の変化に伴なうｈの
変化を検出し、その検出値をこれに対応する電気的しき
い値と比較判別器ＣＯＭにより比較弁別して、ウィービ
ング折返光し点を決め、これをくり返えして進行させる
ことにより、溶接線の自動追従機能を具（＋＋ｉｆさせ
ている。次に、Ｍ ２１ｆｆｌ ｆｂ） ｒ ｆｃ＋に
於いて、Ｚ軸、Ｙ軸ともに制御対象とする場合はＺ軸制
御をＹ軸中央付近のｈに対して行ない、Ｙ軸制御は前記
同様、Ｙ軸方向ウィービング端部のｈに対して行なうこ
とにより両立させ得る。
かくの如く、第１図に示すような現象を巧みに利用する
ことにより第２図のように電流■の変化を検出しながら
溶接トーチの位置制御が可能となるが、この方式では次
に述べる欠点を有する。
ことにより第２図のように電流■の変化を検出しながら
溶接トーチの位置制御が可能となるが、この方式では次
に述べる欠点を有する。
＋ＩＩ ｈの変化に伴なうＩの変化は、Ｅの変化に比し
て遥かに大幅ではあるが、Ｚ軸方向或はＹ軸方向の微妙
な制御を行なう場合、■の変イヒによる入力信号では安
定な比較弁別が困難となることがある。
て遥かに大幅ではあるが、Ｚ軸方向或はＹ軸方向の微妙
な制御を行なう場合、■の変イヒによる入力信号では安
定な比較弁別が困難となることがある。
（２）溶滴移行を安定なスグレー移行とするためには、
溶接電流に鋭いノ９ルス状電流を重畳させる場合があり
、このような場合のＩにもとすく制御用入力信号にも鋭
い・ｆルス状波形が重畳されるため、制御回路の動作が
不安定となることがある。
溶接電流に鋭いノ９ルス状電流を重畳させる場合があり
、このような場合のＩにもとすく制御用入力信号にも鋭
い・ｆルス状波形が重畳されるため、制御回路の動作が
不安定となることがある。
本発明はこのような欠点を緩和し、ノイズ妨害が少なく
、且つ微小変化にも確実釦応答出来る高精度で低コスト
の溶接用倣い検出方法及び装置を提供することを目的と
してｂる。
、且つ微小変化にも確実釦応答出来る高精度で低コスト
の溶接用倣い検出方法及び装置を提供することを目的と
してｂる。
本発明は上記目的を達成するために、溶接トーチを位置
制御するための制御入力信号としてアーク電／ＥＥを溶
接電流Ｉで除して得られるアークのインピーダンスＺａ
を用いることにょシ、次のようなｌ特徴を挙げることが
出来る。
制御するための制御入力信号としてアーク電／ＥＥを溶
接電流Ｉで除して得られるアークのインピーダンスＺａ
を用いることにょシ、次のようなｌ特徴を挙げることが
出来る。
■ 溶接トーチ・被溶接＃ｌｌＪ］距＃ｃ ｈの変化に
伴なうアーク特性値の変化率の大きさはＥ（Ｉ（Ｚａと
なυ、Ｚａを制御入力信号として利用すれば、従来のＩ
を利用する場合よシも大きな変化率が得られ、比較弁別
に際しての精度向上並び忙誤動作防止に有効である。
伴なうアーク特性値の変化率の大きさはＥ（Ｉ（Ｚａと
なυ、Ｚａを制御入力信号として利用すれば、従来のＩ
を利用する場合よシも大きな変化率が得られ、比較弁別
に際しての精度向上並び忙誤動作防止に有効である。
■ 溶接電源に内蔵された／４’ルス発生器による・や
ルス状電流が流れる場合、電源の外部特性とは余シ拘シ
なぐ、アーク負荷の特性曲線に沿って電流変化と同一符
号で電圧を変化するので、インピーダンスとしては余シ
変化せず、従って、鋭い〕ｆルス状Ｎ流によるノイズ妨
害はそれたけ減少することとなル、制御精度の向上が図
れる。
ルス状電流が流れる場合、電源の外部特性とは余シ拘シ
なぐ、アーク負荷の特性曲線に沿って電流変化と同一符
号で電圧を変化するので、インピーダンスとしては余シ
変化せず、従って、鋭い〕ｆルス状Ｎ流によるノイズ妨
害はそれたけ減少することとなル、制御精度の向上が図
れる。
■ インピーダンスＺａは電圧Ｅを電流Ｉで除して得ら
れるので回路構成も容易であり、低コストで実現出来る
。
れるので回路構成も容易であり、低コストで実現出来る
。
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第３図は本発明に係る溶接用倣い検出方法を説明するた
めのブロック構成例を示し、また、第４図はアークのイ
ンピーダンス検出のための具体的回路構成例を示すもの
である。第３図は、一般的な消耗電極定速送給がスシー
ルドアーク溶接に於けるアークのインピーダンス検出と
、これによる溶接トーチの位置決めのためのブロック構
成例である。第３図（ａ）は平板上での溶接の構成例と
その平板溶接における溶接トーチ・被溶接材間距離りの
目標値自動制御を、アークのインピーダンスを入力信号
として２軸制御を行なう場合のブロック構成例を示すも
のである。
めのブロック構成例を示し、また、第４図はアークのイ
ンピーダンス検出のための具体的回路構成例を示すもの
である。第３図は、一般的な消耗電極定速送給がスシー
ルドアーク溶接に於けるアークのインピーダンス検出と
、これによる溶接トーチの位置決めのためのブロック構
成例である。第３図（ａ）は平板上での溶接の構成例と
その平板溶接における溶接トーチ・被溶接材間距離りの
目標値自動制御を、アークのインピーダンスを入力信号
として２軸制御を行なう場合のブロック構成例を示すも
のである。
図中、１は被溶接材、２は溶接トーチ、ｈは被溶接材１
と溶接トーチ２との間の距離、■はアーク電圧、■は溶
接電流、■ｅは溶接電源の極性、Ｚ、Ｙは溶接トーチ位
置制御の対象となる駆動軸をそれぞれ示す。また、３Ｂ
は電流入力信号、３ｂはアーク電圧入力信号、４はイン
ピーダンス演算回路、５はインピーダンス信号、６はロ
ーパスフィルタ、７は比較弁別回路、ｓｒｄ：、比較弁
別用しきい値設定回路、９はサーｙＷ増幅器、１０−２
は２軸サー？モータ、１１−２は２軸駆動機構をそれぞ
れ示す。次に、第３図（ｂｌは、突合わせ溶接時の構成
例と突合わせ溶接に於ける溶接トーチ・１７溶接材間距
離りの目標値制御を、アークのインピーダンスを入力信
号として２軸制御により行なう場合のブロック構成例を
示すもので、その各構成要素については鉱３図（ａ）の
それらと同一機能を有する構成要素である。
と溶接トーチ２との間の距離、■はアーク電圧、■は溶
接電流、■ｅは溶接電源の極性、Ｚ、Ｙは溶接トーチ位
置制御の対象となる駆動軸をそれぞれ示す。また、３Ｂ
は電流入力信号、３ｂはアーク電圧入力信号、４はイン
ピーダンス演算回路、５はインピーダンス信号、６はロ
ーパスフィルタ、７は比較弁別回路、ｓｒｄ：、比較弁
別用しきい値設定回路、９はサーｙＷ増幅器、１０−２
は２軸サー？モータ、１１−２は２軸駆動機構をそれぞ
れ示す。次に、第３図（ｂｌは、突合わせ溶接時の構成
例と突合わせ溶接に於ける溶接トーチ・１７溶接材間距
離りの目標値制御を、アークのインピーダンスを入力信
号として２軸制御により行なう場合のブロック構成例を
示すもので、その各構成要素については鉱３図（ａ）の
それらと同一機能を有する構成要素である。
次に、第３図ｒｅ）はすみ肉溶接時の構成例と突合わせ
溶接に於ける靜接トーチ・被溶接材間距離りの目標値制
御を、アークのインピーダンスを入力信号としてＹ軸制
御にょシ行なう場合のプｉツク宿成例であって、１．２
．ｈ、＠、■。
溶接に於ける靜接トーチ・被溶接材間距離りの目標値制
御を、アークのインピーダンスを入力信号としてＹ軸制
御にょシ行なう場合のプｉツク宿成例であって、１．２
．ｈ、＠、■。
＄ｅ、ｚ、ｙ及び３ ａ 、 ３ ｂ 、 −９の各構
成要素は同図（ａ） 、 ｒｂ）に於けるそれらと同一
機能を有する構成要素であシ、１０’−’ｌはＹ軸チー
ｄ？モータ、１１−ＹはＹ軸駆動機構、１２は溶接トー
チのＹ軸方向ライ−ビッツ機構をそれぞれ示す。
成要素は同図（ａ） 、 ｒｂ）に於けるそれらと同一
機能を有する構成要素であシ、１０’−’ｌはＹ軸チー
ｄ？モータ、１１−ＹはＹ軸駆動機構、１２は溶接トー
チのＹ軸方向ライ−ビッツ機構をそれぞれ示す。
第４図は、第３図に於ける機能構成要素のうち、本発明
の基本となるアークのインピーダンス検出部と演算回路
４の具体例を示すものである。第４図（ａ）は、アーク
電圧、を流から割算器と演算増幅器によりインピーダン
スを演算する場合の回路構成例を示し、同図中、１は被
溶接材、２は溶接トーチ、３ａは電流入力信号、３ｂは
アーク電圧入力信号、４はインピーダンス演算回路、５
はインピーダンス信号、ＳＨは電流割算器りから構成さ
れ電圧入力信号［Ｆ］は入カ端子ｔ１１１．電流入力信
号のは大刀端子ｔＨにそれぞれ入力されるようになって
いる。そしてコモン端子ｔ。には共通線ＣＯＭが接続さ
れている。第４図ｒｂｌは、アーク電圧、電流から掛算
器と演算増幅器によりインピーダンスを演算する場合の
回路構成例を示すもので、ＶＲ−１、ＶＲ−２は可変抵
抗器、０Ｐ−１〜０Ｐ−３は演算増幅器、Ｍは掛算器で
ある。縞４図（ｃ）は、アーク電圧、電流から演算増幅
器とトランジスタによりインピーダンスを演算する場合
の回路構成例をは演算増幅器、ＴＲ−１〜ＴＲ−３はト
ランジスタである。
の基本となるアークのインピーダンス検出部と演算回路
４の具体例を示すものである。第４図（ａ）は、アーク
電圧、を流から割算器と演算増幅器によりインピーダン
スを演算する場合の回路構成例を示し、同図中、１は被
溶接材、２は溶接トーチ、３ａは電流入力信号、３ｂは
アーク電圧入力信号、４はインピーダンス演算回路、５
はインピーダンス信号、ＳＨは電流割算器りから構成さ
れ電圧入力信号［Ｆ］は入カ端子ｔ１１１．電流入力信
号のは大刀端子ｔＨにそれぞれ入力されるようになって
いる。そしてコモン端子ｔ。には共通線ＣＯＭが接続さ
れている。第４図ｒｂｌは、アーク電圧、電流から掛算
器と演算増幅器によりインピーダンスを演算する場合の
回路構成例を示すもので、ＶＲ−１、ＶＲ−２は可変抵
抗器、０Ｐ−１〜０Ｐ−３は演算増幅器、Ｍは掛算器で
ある。縞４図（ｃ）は、アーク電圧、電流から演算増幅
器とトランジスタによりインピーダンスを演算する場合
の回路構成例をは演算増幅器、ＴＲ−１〜ＴＲ−３はト
ランジスタである。
次に上記のように構成された溶接用倣い検出装置ｄの作
用について述べる。まずアークのインピーダンス検出に
係る作用について説明する。
用について述べる。まずアークのインピーダンス検出に
係る作用について説明する。
第３図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃｌに於ける１、２
，３＊、３ｂ＋４．５及び第４図（ａ） 、 ｆｂｌ
、 ［ｃｌに於ける各機能要素によりアークのインピー
ダンスは次のように検出される。アークのインピーダン
スＺａはｆｌ）式の如く定義できる。
，３＊、３ｂ＋４．５及び第４図（ａ） 、 ｆｂｌ
、 ［ｃｌに於ける各機能要素によりアークのインピー
ダンスは次のように検出される。アークのインピーダン
スＺａはｆｌ）式の如く定義できる。
Ｚａ＝−・・・・・・・・・（１）
■
したがって、ｆ４４図（ａ）に示す演算回路においては
割算器りの基本的演算機能として ２′ Ｖ、’＝１０・−・・・・・・・・・（２）を利用して
２／には■成分、ＸにはＥ成分を入力し、ｖｏ′とじ
てＧを算出できるように一回路構成したもので、図中０
Ｐ−Ｊ 、０Ｐ−２は線形増幅或は符号反転作用、’Ｖ
Ｒ−１．ＶＲ−２は■成分及びＥ成分のレベル調整器と
して作用する。
割算器りの基本的演算機能として ２′ Ｖ、’＝１０・−・・・・・・・・・（２）を利用して
２／には■成分、ＸにはＥ成分を入力し、ｖｏ′とじ
てＧを算出できるように一回路構成したもので、図中０
Ｐ−Ｊ 、０Ｐ−２は線形増幅或は符号反転作用、’Ｖ
Ｒ−１．ＶＲ−２は■成分及びＥ成分のレベル調整器と
して作用する。
また、第４図ｆｂ）に示す演算回路においては掛算器Ｍ
の基本的演算機能として を利用して、これを演算増幅器の負饋還回路に挿入し、
総合的に割算器を構成せしめてＺ ａ ＝ ’■ を算出する如く回路を構成したもので、図中、０Ｐ−１
〜０Ｐ−Ｊは線形増幅或は符号反転作用、ＶＲ−Ｊ、Ｖ
Ｒ−Ｊは■成分及びＥ成分のレベル調整器として作用す
る。さらに第４図（ｃ）に示す演算回路においては演算
増幅器とトランジスタによる対数変換・逆対数変換作用
を利用してｚａ−■を算出する如く回路を構成したもの
でるる。
の基本的演算機能として を利用して、これを演算増幅器の負饋還回路に挿入し、
総合的に割算器を構成せしめてＺ ａ ＝ ’■ を算出する如く回路を構成したもので、図中、０Ｐ−１
〜０Ｐ−Ｊは線形増幅或は符号反転作用、ＶＲ−Ｊ、Ｖ
Ｒ−Ｊは■成分及びＥ成分のレベル調整器として作用す
る。さらに第４図（ｃ）に示す演算回路においては演算
増幅器とトランジスタによる対数変換・逆対数変換作用
を利用してｚａ−■を算出する如く回路を構成したもの
でるる。
図中、ＯＰ−１，０Ｐ−２，０Ｐ−４〜ｏｐ−ｙは線形
増幅、符号及転成はトランジスタＴＲ−１〜ＴＲ−Ｊと
ともに対数・逆対数変換作用、ＶＲ−１、ＶＲ−２は■
成分及びＥ成分のレベル調整器として作用する。次にこ
のようにして演算回路によりめられるアークの特性値と
してのインピーダンスＺａを、′溶接トーチ・被溶接材
間距離りの制御用入力信号として利用する場合の作用を
説明する。
増幅、符号及転成はトランジスタＴＲ−１〜ＴＲ−Ｊと
ともに対数・逆対数変換作用、ＶＲ−１、ＶＲ−２は■
成分及びＥ成分のレベル調整器として作用する。次にこ
のようにして演算回路によりめられるアークの特性値と
してのインピーダンスＺａを、′溶接トーチ・被溶接材
間距離りの制御用入力信号として利用する場合の作用を
説明する。
第５図は一般的な消耗電極定速送給ｆスシールドアーク
溶接に於ける電流・電圧特性と、一般的な溶接電源の外
部特性例を示す。同図にみる如く、溶接トーチ・被溶接
材間距離りが、ｈＯを中心にΔｈだけ上下に変動するこ
とにより、ア々 −り電圧特性曲線は略笑相似形のまま上下に移動する。
溶接に於ける電流・電圧特性と、一般的な溶接電源の外
部特性例を示す。同図にみる如く、溶接トーチ・被溶接
材間距離りが、ｈＯを中心にΔｈだけ上下に変動するこ
とにより、ア々 −り電圧特性曲線は略笑相似形のまま上下に移動する。
一方、図示のような外部特性（定電圧特性に近い）を有
する溶接電源によシ上記アークを負荷させる場合は、ｈ
＝ｈｏではＰＮｘｈ＝ｈ、＋ΔｈではｐＬ、ｈ＝ｈ、−
ΔｈではＰ８の各交点でそれぞれ安定な通電が行なわれ
、定常の溶接状態が得られる。す々わち、被溶接材１と
溶接トーチ２との間の距離りの変化に対応して動作点が
ＰＭ＊ ＰＬ ＋ Ｐｓ等と変動し、この変動により電
流、′α圧が変動する。図からも明らかな如く、ｈ＝
ｈａ からｈ＝ｈ（１＋Δｈに変化すれば電流■は■ｏ
から■ｏ−Δ■に、電圧ＥはＥｏからＥｏ＋ΔＥにそれ
ぞれ変化し、ｈ＝ｈ’ｏからｈｏ−Δｈに変化すればＩ
は■。＋ΔＩに、Ｅはｇｏ−ΔＥにそれぞれ変化するこ
とが分る。このようにｈの変化によりＩ、Ｅが共に変化
するわけであるが、図からも分るように、Ｅの変化より
Ｉの変化が遥かに大幅なので、■の変化を利用してｈの
目標値制御が従来から行なわれており、いわゆるアーク
センサはこの原理に立脚したものである。
する溶接電源によシ上記アークを負荷させる場合は、ｈ
＝ｈｏではＰＮｘｈ＝ｈ、＋ΔｈではｐＬ、ｈ＝ｈ、−
ΔｈではＰ８の各交点でそれぞれ安定な通電が行なわれ
、定常の溶接状態が得られる。す々わち、被溶接材１と
溶接トーチ２との間の距離りの変化に対応して動作点が
ＰＭ＊ ＰＬ ＋ Ｐｓ等と変動し、この変動により電
流、′α圧が変動する。図からも明らかな如く、ｈ＝
ｈａ からｈ＝ｈ（１＋Δｈに変化すれば電流■は■ｏ
から■ｏ−Δ■に、電圧ＥはＥｏからＥｏ＋ΔＥにそれ
ぞれ変化し、ｈ＝ｈ’ｏからｈｏ−Δｈに変化すればＩ
は■。＋ΔＩに、Ｅはｇｏ−ΔＥにそれぞれ変化するこ
とが分る。このようにｈの変化によりＩ、Ｅが共に変化
するわけであるが、図からも分るように、Ｅの変化より
Ｉの変化が遥かに大幅なので、■の変化を利用してｈの
目標値制御が従来から行なわれており、いわゆるアーク
センサはこの原理に立脚したものである。
これに対し、本発明では、アークのインピーダンスＺａ
の変化を利用してｈの目標値制御を行なうものである。
の変化を利用してｈの目標値制御を行なうものである。
すなわち、第５図に於いて、破線で示す曲線が、実線で
示す電流・電圧特性曲線に対応する電流・インピーダン
ス特性曲線であって、ｈ＝ｈ、（１＝１．、Ｅ＝Ｅｏ）
に於ける動作点をＰＮ２、これに対応するインピーダン
ス２＆をＺａ＝Ｚａ・ｏ、またｈ＝ｂ、＋Δｈ（ｒ−ｔ
、−ΔＩ。
示す電流・電圧特性曲線に対応する電流・インピーダン
ス特性曲線であって、ｈ＝ｈ、（１＝１．、Ｅ＝Ｅｏ）
に於ける動作点をＰＮ２、これに対応するインピーダン
ス２＆をＺａ＝Ｚａ・ｏ、またｈ＝ｂ、＋Δｈ（ｒ−ｔ
、−ΔＩ。
Ｅ＝ｇｏ＋ΔＥ）に於ける動作点をＰＬ’ 、 Ｚａを
ｚａ−Ｏ十ΔＺａ。
ｚａ−Ｏ十ΔＺａ。
さらにｈ＝ｈｏ−Δｈ（ｒ＝Ｉｏ＋ΔＩ 、 Ｅ＝Ｅ、
−ΔＥ）ではＰＢ’ 、 Ｚａ＝Ｚａ・０−ΔＺａとし
てそれぞれ表わしている。このようなインピーダンスＺ
ａをｈ制御入力信号として利用する場合の特性につき第
１表によシ説明する。
−ΔＥ）ではＰＢ’ 、 Ｚａ＝Ｚａ・０−ΔＺａとし
てそれぞれ表わしている。このようなインピーダンスＺ
ａをｈ制御入力信号として利用する場合の特性につき第
１表によシ説明する。
第１表はｈの変化に伴うＩ 、 Ｅ 、 Ｚａの変化の
様子を比較した結果であるが、同表から分る如く、ｈが
ｈａからｈｏ十Δｈ或はｈＯ−Δｈに変化した場合、電
流変化率Ｔ／Ｉｏ或は電圧変化率ｇ／Ｅｏのいずれよシ
もインピーダンス変化率Ｚａ／Ｚａ・０が大であシ、こ
のことはｈ制御用入力信号としてはＥよりも、■よりも
２＆の方が高い識別度を有すること、すなわちＺａを入
力信号とすることによυ、制御の安定化並びに高精度化
を図り得ることが分る。
様子を比較した結果であるが、同表から分る如く、ｈが
ｈａからｈｏ十Δｈ或はｈＯ−Δｈに変化した場合、電
流変化率Ｔ／Ｉｏ或は電圧変化率ｇ／Ｅｏのいずれよシ
もインピーダンス変化率Ｚａ／Ｚａ・０が大であシ、こ
のことはｈ制御用入力信号としてはＥよりも、■よりも
２＆の方が高い識別度を有すること、すなわちＺａを入
力信号とすることによυ、制御の安定化並びに高精度化
を図り得ることが分る。
次に、溶滴移行の安定化（スプレー化）のため、溶接電
流にＡルス状電流を重畳することがある。このような場
合、電流Ｉ、電圧Ｅ、インピーダンスＺａの何れを制御
信号として利用するかによシ、入力信号中に含まれる・
母ルス波比率が異る。その状況を第６図に示す。第６図
は溶接電流■が、基池電流■０と／４’ルス電流ＩＰと
が重畳して構成される場合（ｒ ＝ｒＯ＋ｒｐ ）の様
子を示している。また、このときのアーク電圧Ｅ及びイ
ンピーダンスＺａの変化状況並びにそれらの変化率を第
２表に示す。
流にＡルス状電流を重畳することがある。このような場
合、電流Ｉ、電圧Ｅ、インピーダンスＺａの何れを制御
信号として利用するかによシ、入力信号中に含まれる・
母ルス波比率が異る。その状況を第６図に示す。第６図
は溶接電流■が、基池電流■０と／４’ルス電流ＩＰと
が重畳して構成される場合（ｒ ＝ｒＯ＋ｒｐ ）の様
子を示している。また、このときのアーク電圧Ｅ及びイ
ンピーダンスＺａの変化状況並びにそれらの変化率を第
２表に示す。
第２表から分る如く、電流Ｉが１０からＩ Ｏ＋Ｉ Ｐ
に変化すれば、動作値ＰｏはＰｐに移動し、電圧ＥはＥ
。からＥｏ＋ＥＰに変化する。この場合の電流変化率１
／７ｒｏＳ電圧変化率ＦＡｏ及びインピーダンス変化率
Ｚ ａ／Ｚ ａ−ｏを比較してみると、Ｚ ａ／２ ａ
・０が最も１に近いことが分る。すなわち、ｚａを制御
用入力信号として利用すれば、仮令電流中に鋭い・ンル
ス電流が重畳されていても、他の特性値を利用するのに
比して入力信号中の・やルス比率が小さく、制御精度の
向上と安定化を図ることができる。
に変化すれば、動作値ＰｏはＰｐに移動し、電圧ＥはＥ
。からＥｏ＋ＥＰに変化する。この場合の電流変化率１
／７ｒｏＳ電圧変化率ＦＡｏ及びインピーダンス変化率
Ｚ ａ／Ｚ ａ−ｏを比較してみると、Ｚ ａ／２ ａ
・０が最も１に近いことが分る。すなわち、ｚａを制御
用入力信号として利用すれば、仮令電流中に鋭い・ンル
ス電流が重畳されていても、他の特性値を利用するのに
比して入力信号中の・やルス比率が小さく、制御精度の
向上と安定化を図ることができる。
こ−のように前述した実施例からも明らかなように本発
明では、溶接ロピット或は自動アーク溶接に於ける溶接
トーチ・被溶接材間距離ｈＫ関する２軸制御及びＹ軸制
御のための入力信号としてアークのインピーダンスＺａ
を用いるようにしたので、溶接電流■或はアーク電圧Ｅ
による制御に比して、信号識別能力が大で、高い制御）
Ｉ度と安定度が得られ、−また溶接電流中に・千ルス状
電流が重畳される場合、ｚａを制御用入力信号として採
用することにより、信号中のＡ？ルス波比率を最小にす
ることが出来、制御安定度が向上する。また既存自動ア
ーク溶接装置或は溶接ロバ？ットに殆んど改造・修正を
加えることなく装備出来、しかも主要部分は簡単なアナ
ログ回路によシ構成しているので、低コストで実現出来
る。さらに溶接関連設備自動化、ロゼツト化による省人
化の実現に有力な手掛シを与えることができるばかりで
なく、溶接ロビット或は自動溶接装置の機能向上、コス
ト低減により市場競争力が強化される。
明では、溶接ロピット或は自動アーク溶接に於ける溶接
トーチ・被溶接材間距離ｈＫ関する２軸制御及びＹ軸制
御のための入力信号としてアークのインピーダンスＺａ
を用いるようにしたので、溶接電流■或はアーク電圧Ｅ
による制御に比して、信号識別能力が大で、高い制御）
Ｉ度と安定度が得られ、−また溶接電流中に・千ルス状
電流が重畳される場合、ｚａを制御用入力信号として採
用することにより、信号中のＡ？ルス波比率を最小にす
ることが出来、制御安定度が向上する。また既存自動ア
ーク溶接装置或は溶接ロバ？ットに殆んど改造・修正を
加えることなく装備出来、しかも主要部分は簡単なアナ
ログ回路によシ構成しているので、低コストで実現出来
る。さらに溶接関連設備自動化、ロゼツト化による省人
化の実現に有力な手掛シを与えることができるばかりで
なく、溶接ロビット或は自動溶接装置の機能向上、コス
ト低減により市場競争力が強化される。
以上述べたように本発明によれば、溶接トーチを位置制
御する制御入力信号としてアーク電ピ 圧を溶接電流で除して得られるアークのインピーダンス
を用いることにより、ノイズ妨害が少なく且つ微少変化
にも確実に応答できる高精度で低コストの溶接用倣い検
出方法及び装置を提供することができる。
御する制御入力信号としてアーク電ピ 圧を溶接電流で除して得られるアークのインピーダンス
を用いることにより、ノイズ妨害が少なく且つ微少変化
にも確実に応答できる高精度で低コストの溶接用倣い検
出方法及び装置を提供することができる。
第１図は一般的な消耗電極定速送給ガスシールドアーク
溶接における電流・電圧特性及び溶接電源の外部特性例
を示す図、第２図は第１図の特性を利用して溶接トーチ
の位置制御を行なう場合の説明図、第３図は本発明によ
る溶接用倣い検出方法及び装置を説明するための一実施
の具体的構成例を示す回路図、第５図は同実施第６図は
溶接電流にパルス状電流を重畳する場合の作用を説明す
るための図である。 １・・・被溶接材、２・・・溶接トーチ、３ｍ・・・電
流号、６・・・ローパスフィルタ、７・・・比較判別回
路、８・・・しきい値設定回路、９・・・サーが増幅器
、１０−Ｚ、１Ｏ−Ｙ−ｆ−ＩモーＪ、 １１−Ｚ、１
１−Ｙ・＝駆動機構。 手続補正書 昭和 年５９月７．２５ 特許庁長官 志 賀 学 殿 】、事件の表示 特願昭５８−１４１３１３号 ２、発明の名称 溶接用倣い検出方法及び装置 ３、補ｉｆヨをする者 事件との関係 特許出願人 （６２０） 三菱重工業株式会社 ４、後代 理 人 ５、自発補正 ７゜補正の内容 （１１明細書第１１頁第１行目の「ｔｃＪを「目Ｃ」と
訂正する。 （２）図面第３図（Ｃ）、第５図を別紙の通り訂正する
。
溶接における電流・電圧特性及び溶接電源の外部特性例
を示す図、第２図は第１図の特性を利用して溶接トーチ
の位置制御を行なう場合の説明図、第３図は本発明によ
る溶接用倣い検出方法及び装置を説明するための一実施
の具体的構成例を示す回路図、第５図は同実施第６図は
溶接電流にパルス状電流を重畳する場合の作用を説明す
るための図である。 １・・・被溶接材、２・・・溶接トーチ、３ｍ・・・電
流号、６・・・ローパスフィルタ、７・・・比較判別回
路、８・・・しきい値設定回路、９・・・サーが増幅器
、１０−Ｚ、１Ｏ−Ｙ−ｆ−ＩモーＪ、 １１−Ｚ、１
１−Ｙ・＝駆動機構。 手続補正書 昭和 年５９月７．２５ 特許庁長官 志 賀 学 殿 】、事件の表示 特願昭５８−１４１３１３号 ２、発明の名称 溶接用倣い検出方法及び装置 ３、補ｉｆヨをする者 事件との関係 特許出願人 （６２０） 三菱重工業株式会社 ４、後代 理 人 ５、自発補正 ７゜補正の内容 （１１明細書第１１頁第１行目の「ｔｃＪを「目Ｃ」と
訂正する。 （２）図面第３図（Ｃ）、第５図を別紙の通り訂正する
。
Claims (2)
- （１） 自動アーク溶接装置或いはアーク溶接口４Ｃッ
トにおける溶接トーチ・被溶接材間距離の自動制御並び
に溶接線の自動追従制御のための溶接用倣い検出方法に
おいて、溶接アークのインピーダンスを検出し、これを
上記溶接トーチ・被溶接材間距離の自動制御並びに溶接
線の自動追従制−のためのｍ接トーチ位置制御用入力信
号とすることを特徴とする溶接用倣い検出方法。 - （２） 自動アーク溶接装置或いはアーク溶接口ｓｐソ
トにおける溶接トーチ・被溶接材間距離の自動制御並び
に溶接線の自動追従制御のための溶接用倣い検出装置ｄ
において、溶接電流信号とイン≠≠グンス信号を溶接ト
ーチ位置制御用人力信号として出力する演算回路を備え
たことを特徴とする溶接用倣い検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14131383A JPS6033871A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 溶接用倣い検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14131383A JPS6033871A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 溶接用倣い検出方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033871A true JPS6033871A (ja) | 1985-02-21 |
| JPS6257435B2 JPS6257435B2 (ja) | 1987-12-01 |
Family
ID=15288991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14131383A Granted JPS6033871A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 溶接用倣い検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033871A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226178A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-08 | デイメトリツクス インコ−ポレ−テツド | 溶接ト−チ位置探知システム |
| JP2019107698A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | 付加製造のための位置フィードバックを提供するシステムおよび方法 |
-
1983
- 1983-08-02 JP JP14131383A patent/JPS6033871A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226178A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-08 | デイメトリツクス インコ−ポレ−テツド | 溶接ト−チ位置探知システム |
| JP2019107698A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | 付加製造のための位置フィードバックを提供するシステムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6257435B2 (ja) | 1987-12-01 |
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