JPS62161479A - 溶接制御方法 - Google Patents

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〕 この発明はアーク溶接ロボット或は自動アーク溶接装置
に適用される溶接制御方法に関する。

〔従来の技術〕

第７図は従来の溶接用アークセンサ弁別装置構成例を示
す。この第７図において、被溶接材１（母材）と溶接ワ
イヤ３間に溶接電源５がら溶接電圧を印加して、この両
者間にアークを発生させ、溶接を行うようにしている。

溶接ワイヤ３はローラ４＆により溶接トーチ２に繰シ出
されるようにしている。ローラ４ａはワイヤ送給モータ
４により駆動するようにしている。

さらに、この第７図かられかるように、溶接電流Ｉに係
る入力信号を増幅器Ａノで適当なレベルまで増幅し、こ
れを弁別しきい値Ｓにより弁別器Ｂ１で弁別して結果を
出力する機能を基本とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第８図は、前記第７図の機能構成により作動させる場合
のワイヤ送給モータ４の印加電圧ＥＭ。

ワイヤ送シ速さＷＦ、　ワイヤ突出長さＥＸの変化によ
る溶接アークの電気的特性曲線例を模式的に示したもの
である。

この第８図かられかるように、当初動作点Ｐ。

（アーク特性Ａ。、電流！。）で安定していた溶接アー
クが、同一電源特性上で動作点ｐ、（アーク特性Ａ、ｌ
電流１．　）へ移行した場合、その原因としては （１）　　ワイヤ送給モータ印加電圧がＥＭｏからＥＭ
ｌへ変化（すなわち、ワイヤ送シ速さＷＦＯがＷＦＩへ
変化）したことによる。

（２）　　ワイヤ突出長さがＥＸｏからＥｘｌへ変化し
たことによる。

の二つがあり得る。

同様の論理によシ動作意Ｐ。からＰ２へ移行する場合も
二つの原因があり得る。しかるに、アークセンサ機能と
しては前記（２）記載のＥｘの変化による溶接電流工の
変化のみが有効な情報源であって、他の原因による溶接
電流Ｉの変化は雑音源となり、センスシステムとしての
安定度。

精度ならびに操作性を阻害していた。

前記第８図の説明でわかるように、アークセンサとして
必要な情報はワイヤ突出長さＥ工の変化による溶接電流
■の変化のみであって、ワイヤ送給モータ印加電圧ＥＭ
（すなわちワイヤ送シ速さＷＦ）の変化による溶接電流
工の変化分は不要なので、これを排除しなければならな
い。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、溶接電流変化に対する自動補正ができ、かつす
ぐれた操作性を発揮できるとともに、既存のアーク溶接
ロデットあるいは自動アーク溶接装置に容易に装備でき
、しかもこれらの機能向上とコスト低減を期することが
できる溶接制御方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の溶接制御方法は、溶接電流！入力による制御
信号ｌと、ワイヤ送給モータ印加電圧８Ｍ入力による制
御信号ＥＭとを設定し、この制御信号ＥＭの変化による
制御信号１の変化を制御信号ＥＭにより相殺して制御信
号ＥＭの値とは無関係に略々一定値の差動制御信号ＩＤ
を算出し、この差動制御信号ＩＤをアークセンサ用制御
信号源とするようにしたものである。

〔作用〕

この発明は、制御信号ＥＭの変化による制御信号ｌの変
化を相殺して差動制御信号ＩＤが略々一定値を保つ結果
、との差動制御信号ＩＤはワイヤ突出長さの変化によっ
てのみ変化する量となる。

〔実施例〕

以下、この発明の溶接制御方法の実施例について図面に
基づき説明する。第１図はその一実施例に適用される溶
接制御装置の基本機能構成図であシ、第２図は第１図に
おける差動制御信号ＩＤ演算回路８の部分を具体的に示
した溶接制御装置の構成を示すブロック図である。

まず、第１図は直流定電圧特性の溶接電源と、溶接ワイ
ヤ定速送給装置からなるＭＩＧ　、　ＭＡＧ　１ＣＯ□
アーク、インナシールドアーク、サブマー・ゾアークの
各溶接方法で行なう突合せ溶接ならびにすみ肉溶接に対
して、この発明に適用する差動制御信号■。を算出する
ための基本機能構成図であって、＠７図と同一部分には
同一符号を付して述べる。

この第１図において、被溶接材１（母材）と溶接ワイヤ
３間に溶接電源５から溶接電圧を印加して、溶接ワイヤ
３と被溶接材１間にアークを生じさせ、溶接を行うよう
にしている。

溶接ワイヤ３はローラ４＆によシ溶接トーチ２方向に繰
り出されるようになっている。ロー２４ａはワイヤ送給
モータ４により駆動されるようになっている。

このワイヤ送給モータ４には、溶接電源５からワイヤ送
給モータ印加電圧ＥＭ７が印加されるようになっている
。このワイヤ送給モータ印加電圧ＥＭ７は端子ｔ２に印
加されるようになっている。

また、被溶接材１と溶接ワイヤ３間に流れる溶接電流工
６は端子ｔ１に加えられるようになっている。端子ｔＪ
　、ｔ２は差動制御信号ＩＤ演算回路８の入端子となる
ものであり、この溶接電流Ｉの入力による制御信号１と
ワイヤ送給モータ印加電圧ＥＭ７の入力による制御信号
ＥＭとから差動制御信号ＩＤを出力端子９から出力する
ようにしている。この差動制御信号ＩＤをアークセンサ
用制御信号源とするものである。

次に、第２図により、上記差動制御信号ＩＤ演算回路８
の具体的構成例について述べる。この第２図において、
端子ｔ１、ｔ２はそれぞれコモン端子ＣＯＭに可変抵抗
ｖ１１．ＶＲ，？を介して接続されている。

可変抵抗ＶＲＪの可動端子は演算増幅器ｏｐｚの（→入
力端に接続されている。演算増幅器ＯＰＪの（→入力端
は抵抗Ｒ１を介してコモン端子ＣＯＭに接続されている
とともに、抵抗Ｒ２を介して出力端に接続されている。

演算増幅器ＯＰＩの出力端からは溶接電流工の入力によ
る制御信号１が抵抗Ｒ３を通して演算増幅器ＯＰ３の（
→入力端に導入されるようになっている。この（＋）入
力端は抵抗Ｒ４を介してコモン端子ＣＯＭに接続されて
いる。

一方、可変抵抗ＶＲ２の可動端子には、ワイヤ送給モー
タ印加電圧ＦＭの入力による制御信号ＥＭを発生して、
それを減算器８ａに入力するようになっている。

また、電源（＋）ｖｃｏとコモン端子ＣＯＭとの間には
、可変抵抗ＶＲ，？が接続されている。この可変抵抗Ｖ
Ｒ３の可動端子にはバイアス電圧Ｅ。

が発生し、このバイアス電圧Ｅ、は減算器８ａに入力さ
れるようになっている。

減算器８ａは制御信号ＥＭとバイアス電圧Ｅ。

との減算を行って、その減算結果を演算増幅器ＯＰ２の
（→入力端に加えるようになっている。

この演算増幅器ＯＰ２の（→入力端は抵抗Ｒ５を介して
コモン端子ＣＯＭに接続されているとともに、帰還回路
８ｂ（帰還係数Ｋ）を介して出力端に接続されている。

演算増幅器０’Ｐ　２の出力端からは、制御電圧ΔＥＭ
（Ｋ（ＥＭ−Ｅ、））が出力されるようになっている。

この制御電圧ΔＥＭはＫ（ＥＭ−Ｅ、　）により算出さ
れた制御電圧（ＫはＥＭ−Ｅ、に係る増幅度で非線形）
を示す。この制御電圧ΔＥＭは抵抗Ｒ６を介して演算増
幅器ＯＰ２の←）入力端に導入するようにしている。

演算増幅器ＯＰ２の（へ）入力端と出力端間には、抵抗
Ｒ７が接続されている。この演算増幅器ＯＰ３の出力端
からは、ローノヤスフィルタ８ｃを通して、差動制御信
号ＩＤ＝（１−ΔＥＭ）が出力され、出力端子９に加え
られる。

次に、この発明における差動制御信号ＩＯに基づいてす
み肉継手溶接における溶接終端面通過を検出するための
溶接制御装置（アークセン？）による溶接制御方法を第
３図に示す。第３図（、）はすみ肉継手溶接における継
手付近の基本的構成を示し、第３図（ｂ）は通常の場合
のウィービング左端付近の構成と差動制御信号ＩＤの状
況を示し、第３図（ｃ）は同じく、右端付近の構成と差
動制御信号ＩＤの状況を示している。

また、第３図（ｄ）はすみ肉継手で立板を欠く場合のウ
ィービング左端付近の構成と差動制御信号ＩＤの状況を
示し、第３図（、）は同じく右端付近の構成と差動制御
信号ＩＤの状況を示している。

さらに、第３図（ｆ）はすみ肉継手で下板を欠く場合の
ウィービング左端付近の構成と差動制御信号ＩＤの状況
を示し、第３図（ｇ）は同じく右端付近の構成と差動制
御信号ＩＤの状況を示している。

また、第３図（ｈ）は溶接制御装置の構成を示し、第１
図および第２図の出力端子９に現われる差動制御信号Ｉ
Ｄをアークセンサ用制御信号源として溶接制御を行う部
分の構成をブロック的に示したものである。

との差動制御信号１．は右側ＩＤサンプル／ホールド回
路１０１、左側ＩＤサンプル／ホールド回路１０２に加
えるようにしている。この右側ＩＤサンプル／ホールド
回路１０１、左側ＩＤサンプル／ホールド回路１０２に
は、それぞれストローブ信号ＰＲ，ＰＬが入力されるよ
うになっている。　　゛ 右側ＩＤサンプル／ホールド回路１０ノからは右側ＩＤ
サンプル値（１１）・Ｒ）　Ｊ　０７　ａが出力され、
差動増幅器１０３に加えられる。同様にして、左側ＩＤ
サンプル／ホールド回路１０２からは左側ＩＤサンプル
値（ＩＤ−Ｌ）１０　、？　ａが出力され、差動増幅器
１０３に入力されるようになってぃる。

差動増幅器１０３は右側ＩＤサングル値１０１ａと左側
ＩＤサンプル値１０２ａとの差（ｌＤ−Ｒ−１Ｄ−ｔ）
　Ｊ　（１’　３　ａを出力してレベル弁別器１０４に
加えるようにしている。このレベル弁別器１０４はこの
差（ＩＤ−Ｒ−ＩＤ−Ｌ）　Ｉ　ｏ　ｓ　ａと弁別しき
い値Ｓとのレベル弁別を行って、端面信号出力（ＣＸＰ
　）　１０５を出力する。

さらに、第３図（４〜第３図（ｎ）は第３図（ｈ）の溶
接制御装置の演算過程の制御信号をそれぞれ示している
。

次に、この発明の溶接制御方法を示す。第４図はワイヤ
送給モータ印加電圧８Ｍ１ワイヤ送シ速さＷＦの変化に
よる溶接電流工の変化の例を示す。同図かられかるよう
に、ワイヤ送給モータ印加電圧（すなわちワイヤ送り速
さＷＦ）と溶接電流Ｉとは略々比例関係にあシ、溶接電
流工の変化量のうち、ワイヤ送給モータ印加電圧ＥＭの
変化に起因する部分についてはワイヤ送給モータ印加電
圧ＥＭの変化から演算して求めることができることを示
す。

第５図は前記第２図具体的構成例に基づく差動制御信号
ＩＤの検出原理を示し、第６図は第５図の作動原理利用
による差動制御信号ＩＤ検出機能をそれぞれ示す。

これら両図かられかるように、基本的には差動制御信号
ＩＤは溶接電流工人力による制御信号ｌとワイヤ送給モ
ータ印加電圧８Ｍ入力による制御信号ＥＭとにより ＩＤ＝　Ｉ　−Ｋ（ＥＭ−Ｅ！ｌ） ただし、Ｅ、：バイアス電圧、Ｋ：係数（非線形）で与
えられる量であって、これを溶接制御のための入力信号
として利用する。

次に、前記第３図の構成例にもとすく作用について説明
する。第３図中、第３図（ｂ）、第３図（ｃ）は通常の
すみ肉継手溶接におけるウィービング左端の差動制御信
号ＩＤ−Ｌと右端の差動制御信号ＩＤ−Ｒとは略々等し
い（ＩＤ−Ｌ＝ｌＤ−Ｒ）ことを示している。

第３図（ｄ）、第３図（、）はすみ肉継手溶接で立板（
この例では立板を右側に設定）が欠如する場合にＩＤ−
Ｌは１Ｄ−Ｒよυ大（ＩＤ−Ｌ　）　１Ｄ−Ｒ）となる
ことを示している。

第３図（ｆ）と第３図（ｇ）は前記第３図（ｄ）と第３
図（、）とは逆に下板（この例では下板を左側に設定）
が欠如する場合にＩＤ−ＬはＩＤ−Ｒより小（ＩＤ−Ｌ
（ｌＤ−Ｒ）となることを示す。

また、第３図０）は前記第３図（ｂ）、第３図（Ｃ）に
おける差動制御信号ＩＤの瞬時値例、第３図（ｊ）は前
記第３図（ｄ）、第３図（、）におけるＩＤの瞬時値例
、第３図（ｋ）は前記第３図（ｆ）、第３図（ｇ）にお
けるＩＤの瞬時値例、第３図（、）はウィービング左端
（右端）におけるＩＤ瞬時値サンプリングのためのスト
ローブ信号ＰＬ（ＰＲ）、第３図（ハ）は前記第３図（
ｉ）〜第３図（ｋ）のウィービング左・右端における１
Ｄ−Ｒおよび１Ｄ−Ｌの差動信号出力（ｌＤ−Ｒ−１Ｄ
−Ｌ）ならびに弁別しきい値Ｓをそれぞれ示す。

前記差動信号出力（ｌＤ−Ｒ−ＩＤ−Ｌ）は前記第３図
（ｂ）と第３図（Ｃ）、第３図（ｄ）と第３図（ｅ）、
第３図（ｆ）と第３図（ｇ）の区分に応じてその符号と
大きさが変化するので、これをレベル弁別器１０４で弁
別してすみ内継手の立板あるいは下板の欠如を検知し、
これによシ溶接終端面通過の検出が可能となる。

第３図（ｎ）は上記の手順による溶接終端面検出信号（
（ＣＸＰ）　Ｊ　ｏ　ｂ　）の例を示す。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の溶接制御方法によれば、溶接
電流！入力による制御信号１とワイヤ送給モータ印加電
圧８Ｍ入力による制御信号ＥＭとを設定し、この制御信
号ＥＭの変化による制御信号１の変化を制御信号ＥＭに
より相殺して制御信号εつの値とは無関係にほぼ一定値
の差動制御信号ＩＤを算出し、これをアークセンサ用制
御信号源としたので、差動制御信号ＩＤは溶接ワイヤ突
出長さの変化によりてのみ変化する量となり、溶接電流
変化に対する自動補正ができるとともにすぐれた操作性
が得られる。

また、既存アーク溶接ロデットあるいは自動アーク溶接
装置に容易に装備できるとともに、主要部分は簡単なア
ナログ回路で構成しているので低コストで実現できる。

さらに、溶接関連設備の自動制御化、ロピット化による
省人化の実現に有力な手掛シを与えるばかりか、溶接ロ
ゲットあるいは自動アーク溶接装置の機能向上、コスト
低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の溶接制御方法の一実施例に適用され
る溶接制御装置の基本機能構成図、第２図は同上溶接制
御装置における差動制御信号ＩＤ演算回路の詳細な構成
を示すｆａツク図、第３図（、）ないし第３図（ｇ）は
同上溶接制御方法に適用されるすみ肉溶接における継手
付近の構成と差動制御信号ＩＤの状況を示す図、第３図
（ｈ）は同上溶接制御装置から出力される差動制御信号
ＩＤをアークセンサ用制御信号源とする溶接制御装置の
ブロック図、第３図（１）〜第３図（ｎ）は第３図（ｈ
）の各部の演算過程の制御信号を示す図、第４図は同上
溶接制御方法に適用されるワイヤ送給モータ印加電圧−
、ワイヤ送シ速さくＷＦ）の変化による溶接電流変化の
例を示す図、第５図は同上溶接制御方法における差動制
御信号ＩＤの検出原理を示す図、第６図は同上溶接制御
方法における第５回動作原理利用による差動制御信号Ｉ
Ｄの検出機能を示す図、第７図は従来の溶接制御方法に
適用される溶接用アークセンサ弁別装置の構成を示す図
、第８図は従来の溶接制御方法におけるワイヤ送給モー
タ印加電圧８Ｍ１ワイヤ送り速さＷＦ、　ワイヤ突出長
さの変化による溶接アークの電気的曲線模式図である。 １・・・被溶接材、２・・・溶接トーチ、３・・・溶接
ワイヤ、４・・・ワイヤ送給モータ、５・・・溶接電源
、６・・・溶接電流Ｉ、７・・・ワイヤ送給モータ印加
電圧ＥＭ、８・・・差動制御信号ＩＤ演算回路、９・・
・出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流定電圧特性の溶接電源から溶接電圧を被溶接材と溶
   接ワイヤ間に印加して両者間にアークを発生させ、上記
   溶接電流入力による制御信号Ａとワイヤ送給モータ印加
   電圧入力による制御信号Ｂを設定し、前記制御信号Ｂの
   変化による前記制御信号Ａの変化を前記制御信号Ｂによ
   り相殺して略々一定値の差動制御信号Ｃを算出し、この
   差動制御信号Ｃを入力信号としてすみ肉継手溶接におけ
   る溶接終端面通過検出を行なうことを特徴とする溶接制
   御方法。