JPS62238075A - 溶接ト−チ自動倣い方法及び装置 - 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］ 本発明はトーチを開先の幅方向にオシレートさせつつ溶
接を行う消耗電極式アーク溶接トーチのオシレート中心
を溶接線に自動的に倣わせる自動倣い方法及びこの方法
を実施する自動倣い装置に関するものである。

［従来の技術］ 周知のように、消耗電極式のアーク溶接方法においては
、第１１図に示したように、トーチ１を通して的耗性電
極ワイヤ２を被溶接物３の開先４に供給するとともに、
溶接部にシールドガスを供給し、ワイヤ２と被溶接物３
との間にアークを生じさせつつトーチ１を溶接線℃に沿
って移行させて溶接を行う。

この消耗性１穫式アーク溶接方法において、トーチ１を
開先の幅方向にオシレートさせっつａ１→ｂ１→ａ２→
ｂ２→ａ３→ｂ３・・・のように移行させながら溶接を
行う場合には、トーチ１の狙い位置（オシレート１／４
）を溶接線℃に一致させるようにトーチを溶接線に倣わ
せる必要がある。

溶接電源として定電圧特性を有するものを用いて第１１
図に示したようにトーチ１を溶接線ａとほぼ直角にオシ
レートさせた場合には、電源の自己制御性によりアーク
長はほぼ一定に保持され、開先の深さに応じてワイヤの
エクステンション（トーチ１からの突出長）が周期的に
変化して、溶接電流はトーチの位置の変化に対して第１
２図へに示すように周期的に変化する。このように、定
電圧特性の溶接電源を用いた消耗電極式アーク溶接方法
では、溶接電流がトーチと被溶接物との間の距離に応じ
て変化するため、この溶接電流の変化からトーチの狙い
位置（オシレート中心の位置）のずれを検出してこのず
れを無くすようにト−チ駆ｌｌ１機構を制御することに
よりトーチを溶接線に倣わせることができる。

このように、溶接電源として定電圧特性の電源を用いる
場合には、溶接電流の変化からトーチの狙い位置のずれ
を検出することができるが、ベース電流に略矩形波状の
パルス電流を周期的に重畳して溶接を行うパルスアーク
溶接方法においては、溶接電流の変動とそれに伴うアー
ク電圧の変動とが頻繁に生じ、これらの変動の周波数が
高いため、溶接電流または電圧の瞬時値の変化はトーチ
のオシレートに伴うワイヤ先端と被加工物との間の距Ｉ
ＩＩＩ（アーク長）の変化に対応しない。

例えば、パルスアーク溶接方法により第１１図に示した
ような水平隅肉溶接を行う場合に、ワイヤ２の先端のオ
シレート中心を立板３ａと下板３ｂとの交差線（溶接線
）ｉ、上に置き、トーチ１を溶接線方向と一定の角度を
成す方向に一定の周期でオシレートさせると、パルスア
ーク溶接の場合には溶接電流の変化が第１２図Ｂのよう
になる。

この場合溶接電流のベースＴｉ流Ｉｂ及びパルス電流１
ｐのピーク値はほぼ一定に保たれる。

従ってパルスアーク溶接においては、溶接伝流または電
圧の大きさを検出してもトーチの狙い位置のずれを検出
することはできず、定電圧特性の溶接電源が使用される
消耗ｆｆ１Ｉｆ！式アーク溶接の場合のように、トーチ
の狙い位置のずれを電気的に検出してトーチを溶接線に
倣わせる自動倣い方法を採用することはできなかった。

そのため従来パルスアーク溶接を行う場合には、トーチ
の位置と溶接線の位置とを検出する複雑な別械的位置検
出装置や、光学的位置検出装置を設けて、これらの検出
装置によりトーチ位置と溶接線の位置とを検出してトー
チの狙い位置を溶接線に倣わせるようにしていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、従来パルスアーク溶接を行う場合には、
トーチの位置及び溶接線の位置を検出するために複雑な
機械的位置検出装置や光学的位置検出装置を設ける必要
があったため、溶接装置の構造が複雑になってｖｔ置が
大形化するのを避けられなかった。特に狭い場所に設置
せざるを１！？ない溶接装置の場合には、装置の大形化
を許容できないため、トーチの自動倣いを行わせること
が困難であった。また機械的位置検出装置や光学的位置
検出装置を用いた場合には、位置検出装置がアーク゛溶
接に伴って生じる熱や光、あ゛るいはスパッタの影響を
受けて検出精度及び耐久性が低下するという問題もあっ
た。

本発明の目的は、消耗電極式パルスアーク溶接を行う場
合にトーチの狙い位置のずれを電気的に検出して、複雑
な機械的位置検出装置や光学的位置検出装置を用いるこ
となくトーチを溶接線に自動的に倣わせることができる
ようにした溶接トーチの自動倣い方法及びこの方法を実
施する装置を提供することにある。

し問題点を解決するための手段］ 本願筒１の発明は、ベース電流及びパルス電流のピーク
値をほぼ一定としてパルス周期またはパルス幅をアーク
電圧に応じて変化させることによりアーク長をほぼ一定
に制御するパルス溶接電源を用い、トーチを開先の幅方
向にオシレートさせつつ溶接を行う演耗電極式パルスア
ーク溶接のトーチのオシレート中心を溶接線に倣わせる
自ｖＪ＠い方法である。

この第１の発明においては、トーチがオシレート範囲の
一端から中央位置までの１／４周期の区間を変位する間
にパルス溶接電源から与えられるパルスの周期またはパ
ルス幅の積分値Ｐ１と、トーチがオシレート範囲の中央
位置から他端までの１／４周期の区間を変位する間にパ
ルス溶接電源から与えられるパルスの周期またはパルス
幅の積分１１Ｐ２とを演算し、積分値Ｐ１及びＰ２を等
しくするようにトーチの狙い位置を制御することにより
トーチのオシレート中心を溶接線に倣わせる。

本願筒２の発明は、上記第１の発明の方法を実施する自
動倣い装置であって、トーチの位置を検出してトーチが
オシレート範囲の両端部位置に達した時にそれぞれ端部
位置信号を出力し、該１−−ヂがオシレート範囲の中央
位置に達した時に中央位置信号を出力するトーチ位置検
出装置と、いずれかの端部位置信号が発生してから中央
位置信号が発生するまでの間にパルス溶接電源が出力す
るパルスの数を計数する第１のパルス計数手段と、中央
位置信号が発生してから次の端部位置信号が発生するま
での間にパルス溶接電源が出力するパルスの数を計数す
る第２のパルス計数手段と、第１のパルス計数手段の計
数値と第２のパルス計数手段の計数値との差に基いてト
ーチの狙い位置を溶接線に一致させるために必要な修正
間を求めてトーチの狙い位置を該修正量だけ修正するト
ーチ狙い位置調整装置とを備えたことを特徴としている
。

また本願第３の発明は、トーチの狙い位置を修正し得る
ようにするとともに、トーチの上下位置の修正をも行い
得るようにした自動倣い方法で、この第３の発明では、
トーチがオシレート範囲の一端から中央位置までの１／
４周期の区間を変位する間にパルス溶接電源から与えら
れるパルスの周期またはパルス幅の積分値Ｐ１と、トー
チがオシレート範囲の中央位置から他端までの１／４周
期の区間を変位する間に前記パルス溶接電源から与えら
れるパルスの１？；１１ｇ１またはパルス幅の積分値Ｐ
２とを演口すると共に、オシレートのｎ／２周期の期間
に溶接電源から与えられるパルスまたはパルス幅の積分
値Ｒを演算し、１／４周期の積分値Ｐ１及びＰ２を等し
くするようにトーチの狙い位置を７１１制御するととも
に、ｎ／２周期の積分（直Ｒを設定値Ｓと等しくするよ
うにトーチの上下位置を制御する。

本発明において、トーチの狙い位置とはトーチのオシレ
ート中心の位置を言う。またトーチの上下位ｄとは、ト
ーチの先端と被溶接物との間の距離を言う。

［発明の作用］ ベース電流１ｂ及びパルス電流１ｐのピーク値はほぼ一
定としてパルス周期またはパルス幅をアーク電圧に応じ
て変化させることによりアーク長をほぼ一定に制御する
パルス溶接電源を用い、トーチを開先の幅方向にオシレ
ートさせつつ溶接を行う場合には、ワイヤのエクステン
ションの増減に伴ってパルス電流の周期またはパルス幅
を変化させるため、各瞬時におけるパルスの周期または
幅は、各瞬時におけるワイヤのエクステンションに対応
している。

従って上記のようにトーチがそのオシレート範囲の一端
から他端まで変位するオシレート半周期の期間に、パル
ス溶接電源から与えられるパルスの周期またはパルス幅
を積分すると、オシレート中心が溶接線λに一致してい
る時には前半の１７４周ＩＩの期間の積分値Ｐ１と後半
の１／４周期の期間の積分値Ｐ２とが等しく　（Ｐｌ　
＝Ｐ２　）なる。

またオシレート中心が溶接線λよりオシレート範囲の一
端側にずれている時には前半の１／４周期の期間の積分
値Ｐ１が後半の１／４周期の期間の積分値Ｐ２より大き
く　（Ｐｌ　＞Ｐ２　）むり、オシレート中心が溶接Ｉ
！２ｆ！、よりオシレート範囲の他端側にずれている時
には前半の１／４周期の期間の積分値Ｐ１が後半の１／
４周期の期間の積分値Ｐ２より小さく　（ＰＩ　＜Ｐ２
　）なる。

従ってＰｌ及びＰ２の大小に応じてトーチのオシレート
中心をオシレート範囲の一端側または他端側に移動させ
てＰ１＝Ｐ２となるようにトーチの狙い位置を修正する
ことにより、ｌ・−チを溶接線にｕｋわせることができ
る。

第２の発明のｇｉ置においては、上記パルス周期の積分
演算を、パルス溶接電源から与えられるパルスの数を計
数することにより行っている。

また第３の発明においては、上記の方法によりトーチの
狙い位置の修正を行うとともに、トーチの上下位どの修
正をも行っている。すなわち、ｎ／２周期の期間にパル
ス溶接電源から与えられるパルスの周期またはパルス幅
の積分値Ｒを求めると、このオシレート半周期の積分値
Ｒはトーチの上下位置に対応している。従ってこの積分
１ｉＣ［Ｒを設定値Ｓと比較して積分＋ａ　Ｒを設定１
直Ｓに等しくするようにトーチの上下位置を修正するこ
とにより、トーチの上下位置を設定値Ｓに対応する上下
位置に保つことかできる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本明細四では、被溶接物３の開先が示されている各図面
（例えば第４図）において、図の紙面の表側から裏側に
向う方向に溶接が進行するものとし、溶接進行方向に向
って開先を見てトーチ位置の左右を定めるものとする。

すなわち溶接進行方向に向って左側のオシレート端部位
置及び右側のオシレート端部位置をそれぞれオシレート
範囲の左端及び右端とする。

第１図は本発明の方法を実施する自動倣い装置の構成例
を示したもので、同図において３は開先４をもって突合
された被溶接物、１０は溶接機本体である。

溶接機本体１０内には、消耗性電極ワイヤ２を溶接部に
供給する溶接トーチ１と、トーチ１を開先４の幅方向に
オシレートさせるオシレート装置１１と、トーチ１のオ
シレート中心を調整するトーチ狙い位置調整機構１２と
、トーチ１の上下位置を調整するトーチ上下位置調整機
構１３と、トーチの速度を示ずトーチ速度検出回路Ｖｔ
を出力するトーチ速度検出回路１４とが設けられている
。

オシレート装置１１は、電動機Ｍ１を駆動源としてトー
チ１を開先４の幅方向に往復移動させる機構からなり、
トーチ狙い位置調整機構１２は電動１ｆｆＭ２を駆ｆＪ
Ｊ源としてオシレート装置１１全体を支持する架台を開
先の幅方向に変位させてトーチのオシシー１〜中央位置
を調整する機構からなっている。またトーチ上下位置調
整機構１３は、電動機Ｍ３を駆動源としてオシレート装
置１１を支持Ｊる架台を上下させる機構からなり、電動
機Ｍ２及びＭ３をそれぞれ制御することにより、＋−−
チのオシレート中心（狙い位置）とトーチの上下位置と
をそれぞれ別個に調整し得るようになっている。

溶接機本体１０の近傍にはワイヤ送給装置１５とワイヤ
リール１６とが配置され、ワイヤリール１６から巻き戻
された電極ワイヤ２がワイヤ送給装置１５及びトーチ１
を通して溶接部に供給されるようになっている。

２０はパルス溶接電源で、この電源はベース電流［ｂに
ピーク値が一定でパルス周期またはパルス幅がアーク電
圧に応じて適宜に変化するパルス電流ｉｐを周期的に重
畳した波形の溶接電流［ａをトーチ１とワイヤ２と被溶
接物３とを通して流す。この溶接電源２０はベース電流
を供給する電源とパルス電流を供給するパルス電源とを
備えた電源主回路２１と、電源主回路２１内のパルス電
源にパルス幅を設定する為の信号を与えるパルス幅設定
回路２２と、電源主回路２１内のパルス電源が出力する
パルスの位相とパルス幅とパルス周期（周波数）とを定
めるパルス周波数制御回路２３と、アーク電圧検出回路
２５と、アーク電圧設定回路２６と、電圧比較回路２７
とを備えている。

アーク電圧検出回路２５はトーチ１と被溶接物３との間
に設けられ、トーチ１と被溶接物３との間の電圧からト
ーチ１とワイヤ２の先端との間に生じる電圧隣下を差し
引いて真のアーク電圧を示すアーク電圧検出信号Ｖａを
出力する。このアーク電圧検出回路の出力信号Ｖａはア
ーク電圧設定回路２６の出力とともに電圧比較回路２７
に入力されている。電圧比較回路２７の出力はパルス幅
設定回路２２の出力とともにパルス周波数制御回路２３
に入力され、パルス周波数制御回路２３カ）ら得られる
同期パルスＶｐが電源主回路２１内のパルス電源に与え
られている。

パルス周波数制御回路２３はパルス幅設定回路２２の出
力と電圧比較回路２７の出力とを入力として、アーク長
（アーク電圧）を設定された一定値に保持するために必
要な、パルス電流１ｐのパルス幅とパルス周期（１／周
波数）とを定める為の同期パルスＶｐを発生し、電源主
回路２１内のパルス電源はこの同期パルスと位相、周期
及び幅がほぼ同一なパルス電流Ｉｐを出力してベース電
流１ｂに重畳する。従ってパルス周波数制御回路２３か
ら出力される同期パルスＶｐの周期及びパルス幅は実質
的にベース電流［ｂに重畳されるパルス電流１ｐの周！
１及びパルス幅に等しいため、この同期パルスｖｐの周
期及びパルス幅を積分することにより、溶接ＴｔＲのパ
ルスの周期及びパルス幅の積分値を求めることができる
。

上記パルス周波数制御回路２３から１！′？られる同期
パルスＶｐは、トーチ位置信号発生回路３０の出力信号
及びトーチ上下位置設定回路３１の出力信号とともに主
制御装置３２に入力されている。

トーチ位置信号発生回路３０は、トーチ速度検出回路１
４とともにトーチ位置検出装置を構成するもので、トー
チ速度検出回路１４の出力Ｖｔを入力とするバッファ回
路３３と、バッファ回路３３の出力を入力とする零クロ
ス回路３４及び積分回路３５と、積分回路３５の出力を
入力とする零クロス回路３６とからなっている。

トーチ速度検出回路１４は、例えばオシレート装置１１
を駆動する電動１１Ｍ１の回転速度を検出する速度発電
機ＴＧの出力をトーチ速度信号Ｖｔとして出力する。こ
のトーチ速度信号Ｖｔの波形は例えば第８図へに示す通
りである。トーチの速αはオシレート範囲の両端（折返
し点）で零になり、オシレート範囲の中央位置で最大に
なるため、トーチ速度検出信号Ｖｔはオシレート範囲の
両端位置でそれぞれ零になり、オシレート範囲の中央位
置で最大または最小になる。従って零クロス検出回路３
４によりトーチ速度検出信号Ｖｔの零点を検出して信号
を発生させることにより、第８図Ｂに示すようにオシレ
ートの左端及び右端を示す左端信号ＶＬ及び右端信＠ｖ
Ｒを得ることができる。またトーチ速度検出信号Ｖｔの
ピークの位置を検出することにより、オシレートの中央
位置を示す中央位置信号ＶＣを得ることができる。本実
施例では、トーチ速度検出信号Ｖｔを積分回路３５によ
り積分（微分でも可）することによってその位相を９０
度ずらし、この９０度位相をずらした信号■【°（第８
図Ｃ）の零点を零クロス検出回路３６により検出するこ
とによって中央位置信号Ｖｃ　　（第８図Ｄ）を得てい
る。

上記パルス溶接電源は、ベース電流１ｂ及びパルス電流
のピークＩｔｉｌＥ）をほぼ一定としてパルス周期をア
ーク電圧に応じて変化させることによりアーク長をほぼ
一定に制御する。この場合溶接電源からトーチ及び被溶
接物を通してベース電流（ｂのみが通電される期間（ベ
ース電流通電期間）をＴｂ、ベース電流に重畳されるパ
ルス電流ｉｐのパルス幅をＴｐ、パルス周期をＴｆとす
ると、Ｔｂ　、Ｔｐ　、Ｔｆの間には、Ｔｆ　＝Ｔｐ　
＋Ｔｂなる関係がある。

尚アーク長を一定に制御する方法としては、パルス電流
１ｐの周期Ｔｒ　　（またはパルス周波数Ｆｐ＝１／Ｔ
ｆ）を制御する方法と、パルス幅Ｔｐを制御する方法と
があり、本発明においてはこれらいずれの方法によって
もよいが、本実施例ではパルス幅Ｔｐを一定とし、パル
ス周期Ｔｆを制御するものとする。

以下上記実施例の装置の動作を本発明のトーチ自動倣い
方法とともに説明するが、先ずトーチの狙い位置を溶接
線に倣わせる制御について述べる。

上記のような溶接電源を用いて被溶接物３の溶接を行う
と、第４図に示すように見掛けのアーク長（ワイヤ２の
先端と被溶接物との間の距離、アークＡ「の長さ）Ｌａ
がトーチのオシレート範囲の全域に亘ってほぼ一定に保
たれ、開先４の内面とトーチ１との間の距離の変化に応
じてワイヤのエクステンション（トーチ１の先端からワ
イヤ２の先端までの距！１ｉ１ｔ）ＬＯＩないしＬ　ｅ
３が増減する。

尚第４図においてａ及びＣはそれぞれトーチのオシレー
ト範囲の左端位置及び右端位置を示し、ｂはトーチのオ
シレート範囲の中央位置を示している。またｔｌ　、ｔ
２及びｔ３はそれぞれトーチ１が左端位置ａ、中央位１
ｂ及び右端位置Ｃの位置に位置する時刻を示している。

この場合の溶接電流１ａ及びアーク電圧■ａの波形はそ
れぞれ第５図Ａ及びＢに示す通りで、パルス電流Ｉｔ）
のピーク値及びベース電流Ｉｂは一定であるが、パルス
周期Ｔ「はトーチのオシレートに伴って変化している。

これに対し、アーク長がほぼ一定であるため、パルス電
流通電期間及びベース電流通電期間のアーク電圧はトー
チがオシレートしてもほとんど変化しない。

上記のように、ベース電流Ｉｂ及びパルス電流１ｌ１１
のピーク値はほぼ一定としてパルス周期をアーク電圧に
応じて変化さμることによりアーク長をほぼ一定に制御
するパルス溶接電源２０を用い、トーチ１を開先４の幅
方向にオシレートさせつつ溶接を行う場合には、ワイヤ
２のエクステンションの増減に伴ってパルス電流の周期
が変化するため、各瞬時におけるパルスの周期は、各瞬
時におけるワイヤのエクステンションに対応している。

そしてトーチがオシレート範囲の一端から他端まで変位
するオシレートの半周期の期間にパルス溶接電源から与
えられるパルスの周期を積分すると、オシレートの中心
位置（トーチの狙い位置）のずれに応じて前半のｎ／４
周期の期間の積分値Ｐ１と後半のｎ／４周期のｔｌ１１
間の積分値Ｐ２どの大小関係が変化する。

すなわち、第６図Ａに示したように、オシレート範囲Ｗ
Ｏの中央位置すが溶接線ａに一致している場合には、溶
接電流波形が同図Ｂのようになり、同図においてベース
ｆｆｉ流通電期間Ｔ　ｂｌ−Ｔ　ｂ３　（＜Ｔｂ２）と
なる。この時第６図Ｃに示すようにパルス周１１１１の
積分波形がオシレート中心すの両側に対称な波形になり
、トーチ１がオシレート範囲ＷＯの一端から他端まで変
位するオシレート半周Ｉｎの゛前半のｎ／４周期の期間
（トーチが左端ａから右端Ｃに向って変位する半周期に
おいてはトーチがａ−ｂ間を変位するｌｌ１ｌｌ！ｌり
の積分値Ｐ１と後半のｎ／４周期の期間（トーチが左端
ａから右端Ｃに向って変位する半周期においてはトーチ
がｂ−ｃ間を変位する期間）の積分値Ｐ２とが等しくな
る。

これに対し第７図Ａに示したように、オシレート範囲Ｗ
Ｏの中央位置すが溶接線ぶよりトーチの移動方向の前方
側（この例では溶接線βよりも右側）にずれた場合には
、溶接電流波形が同図Ｂのように非対称になり、同図に
おいてベース電流通電期間Ｔ　ｂｌ＞　Ｔ　ｂ４．　Ｔ
　ｂ２＞　Ｔ　ｂ３）となる。この時第７図Ｃに示すよ
うにパルス周期の積分波形がオシレート中心すの両側に
非対称な波形になり、トーチ１がオシレート範囲ＷＯの
一端から他端まで変位するオシレート半周期の前半のｎ
／４周期の期間の積分１１１Ｐ１よりも後半のｎ／４周
期の期間の積分値Ｐ２の方が太きく　（Ｐｌ　＜Ｐ２　
）なる。

また、オシレート範囲ＷＯの中央位置すが溶接線ぶより
もトーチ移動方向の後方側にずれた場合には、オシレー
ト半周期の前半のｎ／４周期の期間の積分値Ｐ１よりも
後半のｎ／４周期の期間の積分値Ｐ２の方が小さく　（
Ｐｌ　＞ｐ２　’）なる。

このように、トーチがオシレート範囲の一端から他端ま
での間を変位するオシレートの半周期の期間にパルス溶
接電源２０から与えられるパルスの周期を積分すると、
トーチのオシレート中心の位置（トーチの狙い位置）ｂ
の溶接Ｆｉｌｉ、からのずれに応じてオシレート半周期
の前半のｎ／４周期の積分値Ｐ１と後半の半周期の積分
値Ｐ２との間の大小関係が変るため、これらの積分値を
比較することによりトーチの狙い位置のずれを検出する
ことができ、山積分値を等しくするようにトーチのオシ
レートの中央位２ｒｂを修正することによりトーチの狙
い位置を溶接線に一致させることができる。

すなわち、Ｐｌ−Ｐ２の時にはオシレート中心位ｎｂを
そのままに保持し、Ｐｌ　＜Ｐ２の時にはオシシーｌ−
中心位置をトーチの移動方向の後方側に所定量移動させ
ることによりトーチの狙い位置を溶接線℃に一致させる
。またｐｌ＞ｐ２の時にはオシレート中心位置をトーチ
の移動方向の前方側に所定同移動させることによりトー
チの狙い位置を溶接線λに一致させる。トーチの狙い位
置を溶接線に一致させる為に必要な修正ｍ及び修正の方
向は、積分値Ｐ１とＰ２との差及びその差の符号に対応
しているため、山積分値の差の大きさ及び符号と修正ｍ
及び修正方向との関係を予め求めて記憶させておけば、
積分値Ｐ１とＰ２どの差から晦正量を直ちに得ることが
できる。

次にトーチの位置が上下方向にずれた場合の修正につい
て説明する。トーチの位置が被溶接物３に対して上下に
ずれた場合、アーク長は一定に保たれるため、たとえト
ーチ１のオシレート中心が溶接線に一致していてもワイ
＼７のエクステンションが初期設定値からずれることに
なる。従って、良好な溶接結果を得るためには、トーチ
の狙い位置を溶接線に一致させる制御を行うと共にトー
チの上下位δを設定値に保つための制御を行うことが好
ましい。

トーチ１の上下位置が変化した場合には、オシレートの
ｎ／２　（ｎは正の整数。）周期の期間のパルス周期の
積分値Ｒが変化するため、この積分値Ｒを設定値Ｓと比
較することにより、トーチの上下位置のずれを知ること
ができる。例えばトーチの上下位置が設定位置に一致し
ている場合のオシレート半周期の積分値（設定値）が第
９図に破線で示した通りであったとすると、トーチの上
下位置が設定位置より上方にずれてエクステンションが
長くなった時のパルス周期のオシレート半周期の積分値
は第９図に鎖線で示したように設定値より小さくなる。

本願用２の発明においては、トーチのオシレートのｎ／
２周期の期間のパルス周期またはパルス幅の積分ＩＲを
設定値Ｓと比較して、両者を等しくするようにトーチの
上下位置を修正することにより、トーチの上下位とを設
定値に保持する。トーチの上下位置を設定位置に保つ為
に必要な修正量及び修正方向は、ｎ／２周期の期間のパ
ルス周期またはパルス幅の積分値Ｒと設定値Ｓとの差の
大きさ及び符号に対応しているため、該設定値Ｓと積分
値Ｒとの差と必要な修正量との関係を予め求めて記憶さ
せておくことにより、設定値Ｓと積分子ｉｌＲとの差か
らトーチ１の上下位置を設定値に保つ為に必要な修正ｍ
を得ることができる。

第１図に示した実施例では、パルス周波数制御回路２３
から出力されるパルスとトーチ上下位置設定回路３１か
ら与えられるトーチの上下方向の設定位置を定める設定
１１ｔＩ　Ｓとトーチがオシレート範囲の左端及び右端
にそれぞれ位置した時に発生する左端信号■し及び右端
信号ＶＲと、トーチがオシレート範囲の中央位置に位置
した時に発生する中央位置信号ＶＣとが主制御装置３２
に入力され、この主制御装置３２が、パルス周期の積分
値Ｐ１．Ｐ２及びＲの演算と、トーチ狙い位置調整装置
１２及びトーチ上下位置調整装置１３への信号の供給と
を行う。本実施例においてはこの主制御装置がマイクロ
コンピュータにより構成される。

第２図はマイクロコンピュータからなる主制御１１Ｉ装
置３２により実現される構成の一例を特許請求の範囲第
２項に記載された構成にほぼ対応させて図示したもので
、この例ではパルスＶｐの数を計数す為ことによりパル
ス周＋１１１の積分値を求めている。

第２図に示された主制御装置３２は、左端信号（端部位
置信号）ＶＬが発生してから中央位置信号Ｖｃが発生す
るまでのオシレート１／４周期の期間にパルス溶接電源
２０が出力するパルスの数を計数する第１のパルス計数
手段３２ａと、この第１のパルス計数手段が計数した計
数値Ｐ１を記憶する第１の積分値記憶手段３２ｂと、中
央位置信号ＶＣが発生してから右端信号（次の端部位置
信号）ＶＲが発生するまでのオシレート１／４周期の１
］聞にパルス溶接電源が出力するパルスの数を３１数す
る第２のパルス計数手段３２ｃと、この第２のパルス計
数手段が計数した計数値Ｐ２を記憶する第２の積分値記
憶手段３２ｄと、第１のパルス計数手段３２ａの計数値
Ｐ１と第２のパルス計数手段３２ｃの計数１＋ｔＩ　Ｐ
　２との差Ｑ＝Ｐ１−Ｐ２を演粋する減算手段３２ｅと
、積分値Ｐ１とＰ２とを加算することによりオシレート
の半周期の期間にパルス溶接電源２０から与えられるパ
ルスの周期の積分値Ｒを求める加算手段３２ｆと、上下
位′Ｆｌ設定回路３１から与えられる設定信号Ｓと積分
値Ｒとの差ｕ＝ｓ−Ｒを演算する減算手段３２ｇとによ
り構成される。

トーチ狙い位置調整装置１２はデジタル量で与えられた
修正量だけトーチオシレート装置１１を支える架台を開
先の幅方向に移動させてトーチのオシレート中心を溶接
線に一致させるべく電動機Ｍ２を駆動する数値制御装置
である。この調整装＠１２は積分値Ｐ１とＰ２どの差Ｑ
と各Ｑの伯に対応する修正量とを記憶した記憶手段を備
え、積分値Ｐ１とＰ２との差Ｑが与えられた時にこの記
憶手段から所定の修正量を読み出して電動ＩＭ２の駆動
回路に与える。電動ＢＩＭ２は与えられた修正量だけト
ーチのオシレート中心位置を移動させるようにいずれか
の方向に回転してトーチの狙い位置すを溶接線ぶに一致
させる。

同様にトーチ上下位置調整装置１３はデジタル量で与え
られた修正量だけトーチオシレート装置１１を支える架
台を上下方向に移動させてトーチのオシレート中心を溶
接線に一致させるべく電動機Ｍ３を駆動する数値制御装
置である。この調整装置１３は設定値Ｓと積分値Ｒとの
差Ｕと各Ｕの値に対応する修正量とを記憶した記憶手段
を備え、設定値Ｓと積分値Ｒとの差しが与えられた時に
記憶手段から所定の修正量を読み出して電動１１Ｍ３の
駆動回路に与える。電動機Ｍ３は与えられた修正量だけ
トーチを上方または下方に移動させるようにいずれかの
方向に回転してトーチの上下方向の位置を設定位置に一
致させる。

主制御装＠３２をマイクロコンピュータにより構成する
場合の制御のアルゴリズムを示すフローチャートの一例
を第３図に示しである。このフローチャートによる場合
には、先ず左端信＠ＶＬが入力された時にパルスＶｐの
計数を開始し、中央位置信号Ｖｃが入力された時の計数
値を、オシレートの先の１／４周期の期間のパルス周期
の積分１ｉｆＩＰ１として記憶する。また中央位置信号
Ｖｃが入力された時にパルス■ｐの計数を開始して右端
、　　信号■Ｒが発生した時の計数値を後半の１／４周
期の期間の積分値Ｐ２として記憶する。次いで積分値Ｐ
１とＰ２どの差Ｑを演鐸し、この差Ｑをトーチ狙い位置
調整装置１ｆｆ１２に与える。また積分値Ｐ１及びＰ２
の和をオシレートの半周期の期間のパルス周期の積分値
Ｒとし、トーチ上下位置の設定信ｑ３と積分値Ｒとの差
Ｕを求めてこの差しをトーチ上下位置調整装置１３に与
える。これらの動作を溶接が終了するまで反復し、トー
チ１が開先の左端から右端に向って移動するオシレート
の一方の各半周期においてトーチの狙い位置のずれを検
出してトーチの狙い位置を修正する。

上記の実施例では、オシレート範囲の左端から右端に向
けてトーチが移動するオシレートの一方の半周期で前半
及び後半の１／４周期の積分値Ｐ１及びＰ２を求めてい
るが、トーチがオシレート範囲の右端から左端に向って
移動するオシレートの他方の半周期で積分値Ｐ１及びＰ
２を求めてもよいのは当然である。

尚上記の例ではオシレートの一方の半周期でのみトーチ
の狙い位置及び上下位置のずれを検出してこれらの位置
を修正しているが、一般にトーチの′狙い位置の修正の
応答時間はオシレートの半周期の期間に比べて十分短い
ので、オシレートの各半周期毎にトーチの狙い位置及び
上下位置のずれを検出して各半周期毎にトーチの狙い位
置及び上下位置を修正してもよいのはもちろんである。

また被溶接物の開先の加工精度が高く、トーチの狙い位
置のずれが少ない場合には、一方の半周期、または各半
周期毎にトーチの狙い位置及び上下位置を修正する代り
に、これらのトーチ位置の修正を一定の時間間隔をおい
て行わせるようにしてもよい。更に、トーチの上下位置
のずれが生じるおそれが無い場合またはトーチの上下位
置の多少のずれが許容される場合には、トーチの上下位
置の制御を省略したり、トーチの上下位置の修正だけを
一定の時間間隔をおいて行わせたりすることもできる。

−Ｆ記の実施例では、積分値Ｐ１とＰ２どの差Ｑとトー
チの狙い位置の修正量との関係を記憶する記憶手段をト
ーチ狙い位置調整装置１２内に設けるとしたが、この記
憶手段を主制御装置３２内に設けることもできる。同様
にトーチの上下位置の設定値Ｓと半周期の積分値Ｒとの
差しとトーチの上下方向への修正量との関係を記憶する
記憶手段をトーチ上下位置調整装置１３内に設ける代り
に、主制御装置３２内に設けることができる。

上記の実施例では、アーク長を一定に保つように溶接電
流のパルス周期を制御しているため、パルス周期を積分
してトーチの狙い位置を検出しているが、パルス溶接電
源がアーク環を一定に保つようにパルス幅を制御する場
合には、オシレート半周期の前半の１／４周期の期間の
パルス幅の積分値と後半の１／４周期の期間のパルス幅
の積分値とを比較することにより、トーチ狙い位置のず
れを検出することができる。またオシレートのｎ／２周
期の期間のパルス幅の積分値を設定値と比較することに
よりトーチの上下位置のずれを検出することができる。

尚オシレートの１／４周期の期間のパルス幅の積分値を
求めるには、１／４周期の期間に生じるパルスの幅を加
桿すればよい。例えば第１０図へに示したようなパルス
の幅の１／４周期の積分値を求めるには、同図８に示す
ようにパルスの周波数より十分に高い周波数のサンプリ
ングパルスにより同図Ａのパルス波形をサンプリングし
て同図Ｃのように各パルスの幅に相応した数のパルスを
（ｑ、このパルスを１／４周期に亘って計数すればよい
。

［発明の効ｒＡ］ 以上のように、本発明によれば、ベースＩＲ流及びパル
ス電流のピーク値をほぼ一定としてパルス周期またはパ
ルス幅をアーク電圧に応じて変化させることによりアー
ク長をほぼ一定にＤｊｔｌｌするパルス溶接電源を用い
て、トーチを開先の幅方向にオシレートさせつつ溶接を
行う場合に、トーチの狙い位置のずれを電気的に検出す
ることができるため、Ｐ４雑な機械的位置検出ｖｔ置を
設けることなくトーチを溶接線に倣わせることができ、
装置が大形化するのを防ぐことができる。従って狭い場
所に設置せざるを得ない溶接装置でもトーチの自動倣い
を行わせることができる。またトーチの狙い位置のずれ
を完全に電気的に検出するため、熱や光、あるいはスパ
ッタの発生に伴うアーク溶接特有の悪環境下でも検出精
度及び耐久性が低下することがなく、信頼性を向上させ
ることができる。

特に第３の発明によれば、トーチの狙い位置の修正を行
うと同時にトーチの上下位置の修正をも行うことができ
るため、被溶接物の開先の加工精度が低く、トーチと開
先との位置関係が開先の幅方向及び上下方向の双方にず
れる場合でも常にトーチの位置を適性位置に保ちつつ溶
接線に倣わせて良好な溶接結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を概略的に示したブロ
ック図、第２図は第１図の主制御装置の構成例を示した
ブロック図、第３図は主制御装置をマイクロコンピュー
タにより構成する場合の制御アルゴリズムを示すフロー
チャート、第４図は消耗性電極式パルスアーク溶接にＪ
３けるトーチのオシレート動作に伴うワイヤのエクステ
ンションの変化を示す説明図、第５図Ａ及びＢはそれぞ
れ消耗電極式パルスアーク溶接における溶接ｆｆ１ｌＩ
Ｌの変化及びアーク電圧の変化を示す波形図、第６図Ａ
はトーチの狙い位置のずれがない場合のオシレート動作
を説明する説明図、第６図Ｂは同図Ａの場合の溶接電流
波形を示す波形図、第６図Ｃは同図８の溶接電流のパル
スを計数した場合の計数値の変化を示す線図、第７図Ａ
はトーチの狙い位置が溶接進行方向に向って右側にずれ
た場合のオシレート動作を説明する説明図、第７図Ｂは
同図への場合の溶接？！１流波形波形す波形図、第７図
Ｃは同図８の溶接電流のパルスを計数した場合の計数値
の変化を示す線図、第８図はトーチ位行検出装置の各部
の信号波形を示す波形図、第９図はトーチの上下位置が
ずれた場合のパルス計数値の変化を示ず線図、第１０図
はパルス幅の積分値を求める方法を説明するための波形
図、第１１図は水平隅肉溶接を行っている状態を示す斜
視図、第１２図は第１１図に示した水平隅肉溶接を定電
圧特性の溶接電源を用いて行った場合の溶接電流波形と
パルス溶接電源を用いて行った場合の溶接電流波形とを
示す波形図である。 １・・・トーチ、２・・・ワイヤ、３・・・被溶接物、
４・・・開先、１１・・・オシレート装置、１２・・・
トーチ狙い位置調整装置、１３・・・トーチ上下位置調
整装置、１４・・・トーチ速度検出回路、２ｏ・・・パ
ルス溶接電源、３０・・・トーチ位置信号発生回路、３
１・・・トーチ上下位置設定回路、３２・・・主制御装
置。 ＠２図 ＠４図 ｔｌ　　　　　　　　　ｔ２　　　　　　　　１３　　
１−″ＰＩＪＱＪ第６　図 （り）　　　（刺　　　（Ｃ） 第７図 （幻　　　（−６）　　　（ｃ） 第８　図 第９　図 第１１図 第１２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース電流及びパルス電流のピーク値はほぼ一定
   としてパルス周期またはパルス幅をアーク電圧に応じて
   変化させることによりアーク長をほぼ一定に制御するパ
   ルス溶接電源を用い、トーチを開先の幅方向にオシレー
   トさせつつ溶接を行う消耗電極式パルスアーク溶接の前
   記トーチのオシレート中心を溶接線に倣わせる自動倣い
   方法において、 前記トーチがオシレート範囲の一端から中央位置までの
   １／４周期の区間を変位する間に前記パルス溶接電源か
   ら与えられるパルスの周期またはパルス幅の積分値と、
   前記トーチがオシレート範囲の中央位置から他端までの
   １／４周期の区間を変位する問に前記パルス溶接電源か
   ら与えられるパルスの周期またはパルス幅の積分値とを
   演算し前記両１／４周期の積分値を等しくするように前
   記トーチの狙い位置を制御することによりトーチのオシ
   レート中心を溶接線に倣わせる溶接トーチ自動倣い方法
   。
2. （２）ベース電流及びパルス電流のピーク値はほぼ一定
   としてパルス周期またはパルス幅をアーク電圧に応じて
   変化させることによりアーク長をほぼ一定に制御するパ
   ルス溶接電源を用い、トーチを開先の幅方向にオシレー
   トさせつつ溶接を行う消耗電極式パルスアーク溶接の前
   記トーチのオシレート中心を溶接線に倣わせる自動倣い
   装置において、 前記トーチの位置を検出して前記トーチがオシレート範
   囲の両端部位置に達した時にそれぞれ端部位置信号を出
   力し、該トーチがオシレート範囲の中央位置に達した時
   に中央位置信号を出力するトーチ位置検出装置と、 いずれかの端部位置信号が発生してから中央位置信号が
   発生するまでのオシレート１／４周期の期間に前記パル
   ス溶接電源が出力するパルスの数を計数する第１のパル
   ス計数手段と、 前記中央位置信号が発生してから次の端部位置信号が発
   生するまでのオシレート１／４周期の期間に前記パルス
   溶接電源が出力するパルスの数を計数する第２のパルス
   計数手段と、 前記第１のパルス計数手段の計数値と第２のパルス計数
   手段の計数値との差に基いて前記トーチの狙い位置を溶
   接線に一致させる為に必要な修正量を求めて前記トーチ
   の狙い位置を該修正量だけ修正するトーチ狙い位置調整
   装置とを具備してなる溶接トーチ自動倣い装置。
3. （３）ベース電流及びパルス電流のピーク値はほぼ一定
   としてパルス周期またはパルス幅をアーク電圧に応じて
   変化させることによりアーク長をほぼ一定に制御するパ
   ルス溶接電源を用い、トーチを開先の幅方向にオシレー
   トさせつつ溶接を行う消耗電極式パルスアーク溶接の前
   記トーチのオシレート中心を溶接線に倣わせる自動倣い
   方法において、 前記トーチがオシレート範囲の一端から中央位置までの
   オシレート１／４周期の区間を変位する間に前記パルス
   溶接電源から与えられるパルスの周期またはパルス幅の
   積分値と、前記トーチがオシレート範囲の中央位置から
   他端までのオシレート１／４周期の区間を変位する間に
   前記パルス溶接電源から与えられるパルスの周期または
   パルス幅の積分値と、前記オシレートのｎ／２（ｎは正
   の整数。）周期の期間に前記パルス溶接電源から与えら
   れるパルスの周期またはパルス幅の積分値とを演算し、 前記両１／４周期の積分値を等しくするように前記トー
   チの駆動機構を制御して前記トーチのオシレート中心を
   溶接線に倣わせ、前記ｎ／２周期の積分値を設定値と等
   しくするように前記トーチの上下位置を制御することに
   より前記トーチの上下位置を設定位置に保持する溶接ト
   ーチ自動倣い方法。