JPS6167571A

JPS6167571A - 溶接倣い制御装置

Info

Publication number: JPS6167571A
Application number: JP59189340A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nio; 仁尾　理; Shinobu Sato; 忍佐藤
Original assignee: Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1984-09-10
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1986-04-07
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPH0630806B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕大発明はウィービング溶接におｔする溶１９倣ｌ／）Ｍ
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、溶接倣い制御方式あるｔ／’ｆ±装置として種々
種実されてｌ、％る。「実公昭５５−１３０２５４およ
び「特公昭５７−２４２８Ｊは、ウィービング両端にお
ｔする溶接電流を検出、比較することにより、所望の溶
接線からの位置ずれ修正信号を（得るものである。しか
しながら、この方式ｔ±、溶！妾電流力く位と情報以外
の外乱情報（ワイヤ送給むら、短絡現像　電源リップル
等）を多く含み、また溶１妄電流それ自体の変動が大き
くアーク力く安定し９！＋、）、ショートアーク状態及
びグロビュラー状態のような小電流状態では位置検出精
度が低下するとしλう欠点を有しており、電流値の大き
Ｉ／）スプレーアーク状態に専ら適用されるものである
。

［特公昭５７−２４２８Ｊではローノくスフイルりによ
り溶接電流の脈動を平滑化する・Ｆ注力（とられてｔＩ
＼るか、ローパスフィルタの時定数を太きく　してその
脈動分を小さく抑えたとしても、溶接電流に含まれる位
置情報と外乱情報を分離できず、小電流域においては、
依然として前述の欠点を有している。

［特開昭５２−９８５７ｊは、ウィービング両端の電流
の積分値を数回、平均した値を比較して、位置検出精度
を向上させようとするものであるが、その回数に相当す
る時間だけ位置ずれ修正信号の出力が遅れ、倣い制御の
追従精度が低下するという欠点がある。この無駄な時間
の間に進行する溶接線の長さを短くして追従遅れを少な
くするために溶接速度を落とすと、生産効率が低下する
という問題が発生する。このために溶接速度をそのまま
にして、ウィービング周波数を高くした場合には、ウィ
ービングの周期が短かくなり、外乱情報を多く含んだ溶
接電流をその間積分して平均化しても、積分区間そのも
のが短いために１回の積分当りの外乱情報の除去率は低
下する。平均化回数をウィービング周波数に比例して多
くすれば外乱情報の除去率の低下を補正することができ
るが、逆に検出遅れが生じて、追従遅れの補償にはなら
ない、したがって、ウィービング周波数を高くしても位
と検出精度の向上は望めない。

さらに１以上の引用文献はすべて、溶接トーチそのもの
をウィービングさせる方式で、そのウィービング周波数
は高々数Ｈ１かとれないために　ウィービング周波数を
高くして小電流域をカバーすることはできない。

一方、「特開昭５２−１５４５７Ｊでは、溶接トーチを
ウィービングさせる代りに、磁界によりアークそのもの
をウィービングさせる方式が提案されている。この方式
は、機械的なウィービングでないためウィービング周波
数を高くとれるが、溶接トーチに磁界発生用の大きな巻
線が必要なために、溶接線への接近性が悪くなり、重量
も犬となるという欠点を有している。したがって、この
方式は一部専用機とて使用できるに過ぎず、ロボット用
としては不適格である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、ウィービング中心と溶接線がずれた場
合でも溶接電流の大小や波形、アークの短絡移行状態の
影響を受けることない、高精度の溶接倣い制御装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

まず、本発明の詳細な説明する。

第８図は溶接トーチと所望の溶接線との位置関係を示す
図で、同図（ａ）は下向き隈図、同図（ｂ）は水モ隈図
の場合である。

１は被溶接母材、２は所望の溶接線、３は溶接線２に垂
直な方向、４は給電リップ、５は消耗電極、６は溶接線
２の方向に垂直な断面内でのウィービング方向と位置ず
れ修正方向（左右）、７はウィービング方向６と直交す
るトーチ高さ修正方向（上下）、８は所望のチップ−母
材間距離、９はトーチのウィービング中心の所望の溶接
線２からの位置ずれ量、ｌＯは所望のチップ−母材間距
離からの、トーチ高さ方向のずれ量である。

トーチをウィービングさせ、この探索運動によるチアブ
ー母材間距離変動に応じ変化する溶接パラメータから（
ａ）、（ｂ）に示すようなウィービング方向の位置ずれ
９．トーチ高さ方向のずれ量１０を検出し、これらがＯ
になるようトーチを誘導するのがアークと倣い制御であ
る。

第９図はウィービング運動とそれに対応するチア−母材
間距離の変動を説明する図である。

（ａ）は■溝、（ｂ）は（ａ）に示す矢視より見たＶ溝
、１２はウィービング中心が溶接線２に沿っているとき
のウィービング波形、１３はウィービング振巾の嵐だけ
ウィービング中心が位置ずれしているときのウィービン
グ波形、１４はつ（−ピング振巾の腸だけ位置ずれして
いるときのウィービング波形、１５は１４と反対方向の
位置ずれ時のウィービング波形、（Ｃ）はウィービング
運動の波形、（ｄ）〜（ｇ）はウィービング中心がそれ
ぞれ＋２．１３．１４．１５のときのチー２ブ一母材間
距ｒａＣ文と記す）である、　（ｅ）、（ｆ）のように
、位置ずれに応じλのウィービング周波数成分が大きく
なる。（ｄ）に示すように、ウィービング中心が溶接線
２と一致しているときには、丈はウィービング周波数の
２　ｆ３の周波数となる。また、　（ｆ）、（ｇ）に示
すように、位置ずれ方向が変ると文の位相が１８０°異
なる。

以上のことから、探索ｉｇ！動であるウィービング運動
の周波数成分を示す溶接パラメータを抽出することによ
り位置ずれ情報が得られることがわかる。

第１０図は短絡移行形ｙ８を示す図である。同図（ａ）
において、　１６は溶接電源、１７は溶接電源ＩＢの２
次側プラスケーブル、１８が２次側マイナスケーブル、
＋９はワイヤエクステンションである。同図（ｂ）は２
次側プラスケーブル１７と２次個マイナスケーブル１８
間の溶接電圧波形を示しており、２０はアーク発生時間
（以下、アーク時間■＾と称する）、２１は短絡時間（
以下、短絡時間ｒｓと称する）である。周知のように、
短絡移行形態ではアーク発生（溶融エネルギ発生→ワイ
ヤエクスチージョン１９の仲＆）−短Ａ８（短絡電流に
よる溶断エネルギー発生）−電極の溶断−アーク発生の
プロセスをくり返す。

第１１図（ａ）　、（ｂ）は第１０図に示した短絡移行
形態において、第８図、第９図で示す位置ずれをｊｐえ
たときのライ−ビーブ連動とアーク時間Ｔ＾のパワース
ペクトルの実測値をそれぞれ示す図である。これらは１
位置ずれ時の実溶接結果のアーク時間丁＾数列とアーク
時間■へ膓定時のウィービング運動（単振動）数列の相
関をみるために行なったものであり、これらの間には強
い相関があることがわ力）る、このことによりアーク時
間丁へが、第２図で説明した位置ずれ情報源となり得る
溶接パラメータの一つであることが実証された。横軸は
周波数の逆数を正規化した数値であり、数値が小さい程
周波数は大きい、アーク時間ｙＡの高周波成分は位置情
報にとってはノイズ成分となる。このことからウィービ
ング周波数成分を抽出するには／＜ンドパスフィルタが
必要となる。

第１２図（ａ）は第１０図（ｂ）と同じく溶接電圧波形
、同図（’ｂ）はアーク時間■＾のデータサンプル時の
時間計数値でサンプル時の計数値（データ１、データ２
．データ３．データ４）ｆｉ（４丁Ａを示す。

ここで留意すべきは（ｂ）図の横軸、縦軸共に時間であ
るということである。即ち、一定時間間隔のサンプリン
グとは異なり、大きな値が入力される時はサンプリング
間隔で広がり、逆に小さい値が入力されるときは、サン
プリング間隔が縮む可変サンプリング時系列データであ
るということである。

第１３図（ａ）はくし形デジタルフィルタの基本構成を
示す図で、Ｏからナイキストレートまで１２／２Ｒ個の零点を有する多重バンドパスフィルタＺ　とＰ後段の９７２個の極を有する積分器Ｚ　により零点と極
を重ならせ有限応答を得ている。このＲ，Ｐの基本ブロ
ックをＣ；ＯＭ　（Ｒ，Ｐ　：］と記す、第１３図（ｂ
）は可変サンプリング周波数成分に相当する成分を抽出
するデジタルバンドパスフィルタのブロック図である。

このバンドパスフィルタの通過帯域は周波数ではなく、
サンプル個数となる。即ち、ウィービング半周期に対応
するサンプリング個数の時系列データのみ通過させるデ
ジタルバントパスフィルタである。溶接条件が決まると
可変サンプリング時系列データＴへの分析がほぼ決まり
、その条件をパラメータとしたＴＡの回帰式をあらかじ
め実験的に求めておき、それからウィービング半周期毎
の工＾のサンプル個数を推定するか、または溶接条件よ
り回帰式が決まっていない場合には、溶接開始と同時に
その入力データを数点分サンプリングし、それから回帰
式を推定し。

同様にＴＡのサンプリング個数を推定することによりデ
ジタルフィルタの通過定数を自動設定するようにする。

第１４図は、このデジタルフィルタを構成する重み関数
の例である。矩形や本例の三角形等のように幾何学的に
決めて、その面積が一定となるよゲインを一定にできる
。このような重み関数であってもストップバンドでの減
衰量はフィルタを直ターに数個接続することにより３０
４ｓ程度は十分とれる。実際この程度の減音量で十分で
ある。あらかしめ［ｌＦＴ等で幅に対して何個のサンプ
ル個数か通過するかを調べてその係数を求めておくと。

任意の通過サンプル個数（通過特性）のフィルタ定数の
設定は容易に比例計算で定めることができる。

本発明は以上のような原理に基づき、アーク時間または
短絡時間をアーク終了時点または短絡終了時点において
計数し、′ｄ１常のフィルタの周波数−振巾特性の代り
にサンプル個数一時間計数値特性を有するデインタルノ
ヘンドパスフィルタに間欠的に発生するアーク時間また
は短絡時間計数値めを人力し、そのディジタルバンドパ
スフィルタの出力をウィービング半周期信号に同期して
整流し、その同期整流出力のウィービング単連期間また
（±１周期間の積分値の極性に応じ位置ずれ修正方向を
決め、その積分値が零になるよう左右方向サーボモータ
をサーボ制御することによりトーチの溶接線に対する位
置ずれを修正するものである。さらに１本発明は、この
位置ずれ修正制御と同時に、前記２値化信号により溶接
電流からアーク’ｉｔ流のみを抽出し、このアーク電流
をライ−ピンク１周期間または半画期間積分すると同時
にその間のアーク発生時間のｗｉ算値を計数１７、これ
により実行アーク電流の平均値を算出し、その算出値が
所望の設定値に追従するようトーチ方向の高さ修正制御
を行なうこともできる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を参照しながら説す１才る。

第３図は、本発明の一実施例に係る倣（、ｓ制御装置を
備えた溶接装置および被溶接ワーク（水＋隈肉）の概略
構Ｉｌ＆、図である。

この溶接装置は、給電チップ２１、消耗電極２２゜溶接
トーチ２３、作用方向位置ずれ修正モータ３２、高さ方
向位置ずれ修正モータ３３．ウィービングモータを含む
ウィービング装置３１．溶接機３４゜給電ケーブル３７
、溶接′ｗＬ流検出器（例えばシャント）３５、溶接電
流検出器３５で検出した溶接ｘｉと溶接機３４からのア
ーク電圧５１そしてウィービング装置３１からのウィー
ビング同期信号４６により左右方向位置ずれ修正モータ
３２と高さ方向位置ずれ修正モータ３３を制御する溶接
倣い制御装置４０を備えて、被溶接ワーク３８．３９を
溶接するものである。

矢印ａｌ　は溶接トーチ２３の軸線方向、矢印ａ２は溶
接トーチ２３の軸線方向にほぼ直交する方向を示してお
り、以下の説明ではそれぞれ「高ざ方向」「左右方向」
と称する。Ｖ開先の７−クの場合も「旨さ方向」、「左
右方向」の定義は同じである。文はチップ−母材間距離
である。　　ＭＡＧ溶接では、溶接品質を保証するため
に溶接電流を一定に、即ちチー２ブ一母材間距ｆＩｋ文
を一定に制御する必要がある。なお、第１図においては
溶接線に・治って溶接トーチ２３を移動させる走行軸モ
ータは図示されていない。

第２図（ａ）はウィービング装置３１のブロック図で、
ウィービング周波数・振幅設定器４１、ウィービングモ
ータ駆動回路４２、ウィービングモータ４３、ウィービ
ングモータ４３に直結されてウィービング中心位置を検
出するウィービング中心位置検出器、第２図（ｂ）に示
すようなウィービング運Ｉにｈげ同曲ｉたつｌ−ヒンダ
Ｉ’ｍ　１ｔｌｌｃ芸ｄ８ル出−１１−トス波形整形回
路４５とからなる。

第１図は溶接倣い制御ｌ装置４０のブロック図である。

比較器５２は溶接電圧５１を入力してアーク発生中は１
″、短絡中は′Ｏ“の信号５３を出力する。アント回路
５５は信号５３がアーク発生中を示すときクロッグ５４
を通す、立上り微分回路５６はアーク発生中を示す信号
５３の立上りを微分して、アーク発生終了時点を示すシ
フトクロック５７を出力する。シフトレジスタ５８はシ
フトグロー２り５７でそのビア）数をシフトさせる時間
だけウィービング同期信号４６を遅延させたウィービン
グ遅延同期信号４６′　を出力する。論理回路６０はウ
ィービングｄ通同期信号４６′　を入力して第４図に示
十ような制御信号４７’　　、　４８′、　４９’　　
、　５０’を出力する。制御信号４７’、４９′　は後
述する積分器７２　、７７のりセン）に使用されそれぞ
れウィービング１周期、半周期の積分と時間カウントが
行なわれる。制御信号４８′、　５０′　は後述するサ
ンプルホールド回路７３．８０のサンプル指令に使用さ
れ、サンプル値それぞれウィービング１周期、半周期ホ
ールトさせる。ｒ動スインチロ１はウィービング１周期
毎の積分およびタイマカウンタの制御信号４７′　とウ
ィービング半周期毎の積分およびタイマカウンタの制御
信号４９′の切替え、およびウィービング１周期毎の制
御信号４８′　とウィービング半周期毎の制御信号５０
′　の切替を連動して行ない、制御信号６２．８３とし
て出力する。遅延回路６４は立下り微分回路５Ｂのソフ
トクロック５７を所定の時間、遅延する。タイマカウン
ト６５は　アント回路５５から出力されるクロック（ア
ーク時間ＴＡ）を計数し、遅延回路６４の遅延時間だけ
遅延されたシフトクロック５７によりリセットされる。

デジタルバンドパスフィルタ６６は第１３図で説明した
ようなデジタルバンドパスフィルタで、シフトクロー、
り５７毎に内蔵シフトレジスタをシフトさせる。符号反
転回路８７は、デジタルバンドパスフィルタ６６の出力
数値データの符号を反転させた数値を出力する。電子ス
イッチ６日はウィービング遅延同期信号４６′が−１〜
のときデジタルバンドパスフィルタ８６の出力値を選択
し、Ｏ″″のとき符号反転回路６７の出力値を選択する
。すなわち、符号反転回路６７と電子スイーノチ６８ハ
、デジタルがントパスフィルタ６６の出力をウィービン
グＪ！！Ｕ同期信号４６′　で整流するデジタル同期整
流器６８′を構成している。ラッチ回路７１は制御信号
６２が′１′″のときクロック７０毎に加算器６９の出
力をラッチ積算し、”ｏ”のときリセットされる。加算
器６８は同期整流器６８′の出力とラッチ回路７１の出
力を加算する。すなわち、加算器６９とラッチ回路７１
は、ウィービング１周期、）性周期の間デジタル同期整
流器６８′の出力を積分するデジタル積分器７２を構成
している。デジタルサンプルホールド回路７３は制御信
号６３が′Ｏ′″のときデジタル積分器７２の出力をラ
ッチし、１″′のときラッチした値をホールドすること
によりウィービング１周期後または半周期後のデジタル
積分器７２の出力をサンプルホールドする。ヒステリシ
ス付比較器７４はデジタルサンプルホールド回路７３の
出力とＯ（Ｖ）との比較を、微小不感帯ｄ以下か以上で
行なう、増幅器７５は溶接電流検出器３５で検出した溶
接電流を増幅する。アナログスイッチ７６は比較器５２
から出力された信号５３が″１〜（アーク発生中）のと
きに増幅器７５の出力を通過させ、−〇″″　（短絡中
）のときにはゼロリセットさせることにより実行アーク
電流を抽出する。積分器７７は制御信号６２が１−のと
きアナログスイ、チア６の出力を積分し、０″″のとき
リセットされることによりウィービング１周期または半
周期のアーク電流の積分値を求める。タイマカウント７
８は制御信号６２が′１″のときアンド回路５５から出
力されるタロツク５４からアーク時間ＴＡを計数積分し
、Ｏ〜のときリセットされることによりウィービング１
周期または半周期のアーク時間の積分値を求める。平均
値算出回路７９は積分器７７の出力をタイマカウンタ７
８の出力で除算することにより実行アーク電流のウィー
ビング１周期間または半周期間の平均値を算出する。ア
ナログサンプルホールド回路８０は制御信号６３が′ｌ
″′のとき平均値算出回路７９の出力をトラッキングし
、′Ｏ〜のときその値をホールドすることによりウィー
ビング１周期後または半周期後の平均アーク’Ｎｆ＆値
をサンプルホールドする。ヒステリシス付比較器８２は
アナログサンプルホールド回路８０の出力と所望の実行
アーク電流の設定値８１の比較を璧小不感帯ｄ以下か以
上で行なう。

次に、本実施例の動作を説明する。ｖ丁亥サンプル時系
列データのウィービング周波数に対応する成分、即ち、
ウィービング半周期内のサンプル個数成分をデジタルバ
ンドパスフィルタ６６で抽出し、七の出力である直流信
号をデジタル同期整流器６８′　とウィービング遅延同
期信号４６′　で同期整流し、その出力である直流信号
をデジタル積分器７２と制御信号８２とでウィービング
１周期間または半周期積分し、その出力をデジタルサン
プルホールド回路７３と制御信号６３でライ−ビン１周
期または半周期毎にサンプルホールドし、第９図で説明
したずれ方向によるチップ−母材間圧＃（この場合アー
ク時間■＾）のウィービング周波数成分（この場合ウィ
ービング半周期中のアーク時間琺のサンプル個数成分）
の位相反転現象はその成分をつＣ−ヒング同期信号で同
期整流するとその極性反転に等価であるということから
このサンプルホールドの出力極性で方向判別ができるの
で、ヒステリシス付比較器７４により、左右方向位置ず
れ修正モータ３２の制御により位置ずれ修正が可能とな
る。

ウィービング同期信号４６を４６′のように遅延させる
理由は、ｏＴ変サすプル時系列データのデジタルバンド
パスフィルタ６６内のシフト回数、即ち、８れサンプル
個数、および外乱ノイズによるつｆ−ピング半周期内の
Ｉ＾サンプル個′ＰＪ成分の位相の乱れを補正すること
にある。この位相調整用のシフヒレジス。夕のビット数
は図示しないプリワイヤリングの手動切替により設定で
きる構成となっている。

シフトレジスタ５８のビット数の調整、即ち位相調整が
適正になされ、しかもウィービング単連期内のＴＡのサ
ンプル個数成分がチップ−母材間距離のウィービング周
波数成分と同じあると仮想した状態テデジタルバンドパ
スフィルタ６６の減衰率を大きくとった場合には、位置
ずれ量とバンドパスフィルタ６６の出力波形の関係は第
９図（ｄ）〜（ｇ）のようになる。そのとき手動スイッ
チ６１により制御信号４７′　　と４８′が選択された
としてデジタル同期整流器６８′、デジタル積分器７２
．デジタルサンプルホールド回路７３の各出力を第５図
に示す、説明の便宜上アナログ値で示している。　１７
２〜１７５゜１７６〜１７９．１８０〜１８３はそれぞ
れ第９図（ｄ）〜（ｇ）時のデジタル同期？！！流器６
８′の出力、デジタル積分器７２の出力、デジタルサン
プルホールド回路７３の出力である０位置ずれの大きさ
に比例してサンプルホールド出力は大きくなり、位置ず
れ方向によりサンプルホールド出力の極性が異なること
がわかる。デジタル同期整流器６８′の出力極性でずれ
方向を判別する方法ではずれ方向を誤ｆイψ１する場合
がある。その誤判別を防止するためにデジタル積分器７
２とデジタルサンプルホールド回路７３が用意されてい
る。

第５図は前記した前提条件のものでの出力信号であり、
現実には、センナ応答の制約からバンドパスフィルタ６
Ｂの減衰率を極端に大きくはとれない、従って、デジタ
ルフィルタの中心通過帯域であるサンプル個数近傍のサ
ンプル個数の外乱ノイズの影響を受け、デジタルバンド
パスフィルタ６８の出力波形は歪む０位相：Ａ整を最大
公約数的に行なったとしても歪波の振幅次第ではそのノ
イズ出力が同期整流出力に含まれ、第５図中の１７３の
波形が実際には第６図（第５図と同様アナログ表現する
）に示すような不規則波形となる。しかし。

ウィービング１周期間積分により図示のように外乱ノイ
ズの除去が可能となり正確な位置ずれ検出ができる。し
かし、位置ずれ量が一定と考えている本実施例の場合で
もサンプルホールド出力が図示のように極性は一定にな
る見出力値は変動することからしてサンプルホールド出
力を直接サーボ指令とする線形サーボ制御よりも、その
極性、即ち位置ずれ方向のみをヒステリシス付比較器７
４で抽出して、そのオン／オフ指令によりあらかじめ決
められた位置修正量だけサンプル後の位置ずれ修正方向
に１サンプル昌り１回修正動作を行なわせるオン／オフ
サーボ制御の方が望ましい。

次に高さ制御の動作について説明する。

第７図は、第１０図で説明した溶接電圧５１、比較器５
２の出力である５３．増幅器７５の出力である溶接１Ｊ
！、流とアナログスイッチ７Ｇの出力（アーク￥Ｌ流）
の関係を示す図（区間Ｔ、、Ｔ２　、”ｒ３が短絡時）
である。短ｋ１１電流を除いた実行アーク電流２００が
積分器７７によりウィービング１周期間または半周期間
または積分されると同時にタイマカウンタ７８はアンド
回路５５を経由したクロックをウィービング１周期間ま
たは半周期間計数することにより実行アーク発生時間の
累積値をＮｉ算する。この実行アーク発生時間の累積値
と積分器７７の出力とによりウィービング１周期または
半周期毎に平均値を算出し、アナログサンプルホールド
回路８０によりサンプルホールドし、アナログサンプル
ホールド回路８０の出力であるウィービング１周期また
は半周期間の実行アーク電魔値と所定の設定値８１をヒ
ステリシス付比較器８２で比較することにより第３図で
説明したトーチ高さ方向の旨さ方向修正モータ３３を制
御（設定値８１より小さい時にはチップを母材側に移動
させ、大きい時にはチップを母材側より離す方向に制御
）することにより平均的なチー２ブ一母材間距離一定に
保つことができる。この場合、位置ずれ修正制御と同様
にウィービング半周期制御が１周期制御かは手動スイン
チロ１で選択される。この高さ方向修正も線形サーボ制
御よりも、ヒステリシス比較器８２を備え１サンプル当
り１回修正するオン／オフサーボ制御の方が望ましい。

以上の説明で明らかなように、アーク発生と短絡をくり
返すショートアークプロセスにおいてもアーク時間情報
から微小位置ずれ情報を精度よく抽出することができる
ようになった。また、この位置ずれ検出センナ信号で位
置ずれ修正データ及び高さ修正データをサーボ制御する
ことによりショートアークプロセスでのアーク倣い制御
が可能になった。ウィービング１周期または半周期毎に
サーボをサンプリング制御するので応答性が良く、シか
も、実行アークによりチフブー母材間距離、即ちアーク
電流の一定制御が行なわれるので、溶接作業性の向上及
び溶接品質の安定向上がはかられるようになった。

なお、以上の実施例はウィービングモータ、位置ず、れ
修正モータ、高さ修正モータで行なったが、これらの専
用モータをロボット手首部に装着せずとも産業用ロポン
トの有しているロボット駆動軸の合成運動としてのソフ
トウィービング機能、ロボット駆動軸による位７Ｉ修正
機ｆｆ、と高さ修正機能で代行させることは容易にでき
るのでロボット駆動軸制御で全ての動作を行なわせる方
式も本発明に含まれるのは当然である。また、位置ずれ
検出についてはデジタル回路で説明したが、全てアナロ
グ処理を行なってもよい、さらに、位置ずれ修正をアー
ク時間情報で行なう代りに、短絡時間情報で行なう方法
も考えられる。その際は、立下り微分回路５６を立上り
微分回路に変更すること、及びアンド回路５５の出力か
らタイマカウンタ６５への入力を切り、新たな比較器、
アンド回路を備え短絡時間を示すタイマ用クロックをタ
イマカウンタ６５へ入力することにより簡単に実現でき
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の溶接倣い制御装置は次の
ような効果、すなわち（１）雑多な情報を含むアーク時
間または短絡時間からウィービング中心と溶接線との位
置ずれに関与するサンプル個数成分のみ検出するから、
溶接電流の大小、シールドガスの成分によりアーク移行
形態で決る電流波形の脈動に影響を受けず、ショートア
ーク、グロービューラアークにおいてもスプレーアーク
と同様に高精度の位とずれ検出が可能となる、（２）短
絡電流含めた平均アーク電流を一定にするのではなく、
実行アーク電流を一定にすべくトーチ方向の高さ制御が
なされるのでアークの移行状態を問わず良品質の溶接が
可能となる、（３）ウィービング１周期毎に位とずれ修
正信号（左右信号）、高さ修正信号（上下信号）が発生
されるのでセンサむだ時間が少なく倣い精度が向上し、
溶接速度をおとさなくてもよいから倣い制御をすること
による生産効率の低下がない、（４）ウィービング周波
数に比例して、位置ずれ検出精度をおとさずにセンナ応
答性をよくできる（センサむだ時間小）　、　（５）　
　トーチそのものをウィービングさせる方式であり、溶
接に邪魔になるものが何ら付加されていないから、ワー
クへの接近性およびスバ・ンタ、ヒユーム、アーク光等
の悪環境下での信頼性に優れている１等を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る溶接倣い制御装置のブ
ロック図、第２図は第３図のウィービング装置し３１の
ブロック図およびウィービング同期信号の波形図、第３
図は第１図の溶接倣い制御装置４０を備えた溶接装置の
ブロック図、第４図は第１図の論理回路６０から出力さ
れる制御信号４７′。４８’　、　４９’　、　５０’　とウィービング遅延
同期信号４６′、ウィービング同期信号４６の関係を示
す図。第５図はデジタルバンドパスフィルタ６８の減衰率を大
きくし、ウィービング運動とチップ−母材間距離の位相
関係が第９図の関係にあり、定常状態のときのデジタル
同期整流器６８′、デジタル積分器７２、デジタサンプ
ルホールト回路７３の出力の波形を示す図、第６図は、
位置ずれが比較的大きい場合の位相調整後の同期整流出
力、積分器出力、サンプルホールド出力の波形を示す図
、第７図は溶接電圧５１．比較器５２の出力５３．溶接
電流、アーク電流の波形を示す図、第８図は溶接トーチ
と所望の溶接線との位置関係を示す図、第９図はウィー
ビング運動とそれに対応するチップ−母材間距離の変動
を説明する図、第１０図は短絡移行形態を示す図、第１
１図（ａ、）、（ｂ）はそれぞれはウィービング連動と
アーク時間のパワースペクトルの実測値を示す図、第１
２図は溶接電圧波形および７−り時間ＴＡのデータサン
プル値の関係を示す図、第１３図はくし形デジタルフィ
ルタの基本構成およびデジタルバンドパスフィルタのブ
ロック図、第１４図はデジタルバンドパスフィルタを構
成する重み関数の例を示す図である。４６：ウィービング同期信号、４６′：ウィービング遅延同期信号、４７’　　、　４８’　　、　４９’　、　５０’　　
：制御ｌ＠号、５１：溶接電圧　　　　　５２・比較器
。５４：クロック、５５：アンド回路、５６：ケ下り微分回路、５８：シフトレジスタ、６０：
論理回路、６１：手動スイッチ、６４：遅延回路、６５
．７８：タイマカウンタ、８６：デジタルバンドパスフ
ィルタ、６７：符号反転回路、　　６８二電子スイツチ、６９：
加算器、　　　　　７１：ラッチ回路、７３：デジタル
サンプルホールト回路、７４．８２ニヒステリシス付比
較器、７５二増幅器、　　　　　７６：アナログスインチ。７７：積分器、　　　　　７９：平均値算出回路、８０
：アナログサンプルホールト回路。（ａ）第　　４　　　図第　　５　　図第　６　　図（ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第８図 ↓ （ａ）第　　１１　　図（ｂ）第　　１０　　図第　　１２　　　ス

Claims

【特許請求の範囲】

アーク発生と短絡をくり返すショートアークプロセス下
で、溶接トーチとウィービングさせながら自動的に開先
に追従させる溶接方法において、溶接電圧の２値化信号
により、アーク発生時間または短絡時間を計数する回路
と、ウィービング半周期内の前記アーク発生時間または
前記短絡時間の発生回数、すなわちサンプル個数の統計
的推定値のみを通過させるバンドパスフィルタと、この
バンドパスフィルタの出力を位相調整可能なウィービン
グ同期信号に同期して整流する同期整流器と、この同期
整流器の出力をウィービング１周期間または半周期間、
積分する積分器と、この積分器の積分値の極性に応じて
位置ずれ修正方向を決め、この積分値が零になるように
位置ずれ修正制御を行なう制御回路とを備えることを特
徴とする溶接倣い制御装置。