JPH0252171A - 溶接線倣い制御方法 - Google Patents
溶接線倣い制御方法Info
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- JPH0252171A JPH0252171A JP11817689A JP11817689A JPH0252171A JP H0252171 A JPH0252171 A JP H0252171A JP 11817689 A JP11817689 A JP 11817689A JP 11817689 A JP11817689 A JP 11817689A JP H0252171 A JPH0252171 A JP H0252171A
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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】
[産業上の利用分野]
本発明は、溶接トーチをオシレートさせてアーク長及び
ワイヤ突き出し長の変化に伴う電気豹変化を検出し、溶
接線に倣わせる溶接線倣い制御方法に関するものである
。
ワイヤ突き出し長の変化に伴う電気豹変化を検出し、溶
接線に倣わせる溶接線倣い制御方法に関するものである
。
[従来の技術]
従来から、溶接トーチをオシレートさせてアーク長及び
ワイヤ突き出し長の変化によって発生する電気的変化を
検出するアークセンサの検出信号によって、溶接トーチ
を溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法が使用されてい
る。
ワイヤ突き出し長の変化によって発生する電気的変化を
検出するアークセンサの検出信号によって、溶接トーチ
を溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法が使用されてい
る。
この従来のアークセンサは、水平隅肉溶接の場合は、溶
接速度が1200m/l1In程度の比較的低速度の溶
接においては比較的良好な結果が得れている。また、水
平隅肉溶接の場合は、板厚2、Ommfu度までの薄板
であれば、実用可能である。
接速度が1200m/l1In程度の比較的低速度の溶
接においては比較的良好な結果が得れている。また、水
平隅肉溶接の場合は、板厚2、Ommfu度までの薄板
であれば、実用可能である。
このように溶接速度が低速度の時は、溶接トーチのオシ
レート速度も0.5乃至5Hz程度の低速度であるが、
この時の従来例について、第2図及び第3図を参照して
、溶接トーチWTが左側の彼溶接物W1と右側の彼溶接
物Wrとの間をオシレートしている時の各オシレート位
置に対する溶接電流値の関係について説明する。
レート速度も0.5乃至5Hz程度の低速度であるが、
この時の従来例について、第2図及び第3図を参照して
、溶接トーチWTが左側の彼溶接物W1と右側の彼溶接
物Wrとの間をオシレートしている時の各オシレート位
置に対する溶接電流値の関係について説明する。
第2図(B)は、オシレートの中心位置C(以下、オシ
レート中心という)と溶接線Woとが一致している場合
であって、同図において、AO及びA、は溶接トーチの
先端から突き出した消耗電極の長さ(以下、ワイヤ突き
出し長という)であり、B、は消耗電極(以下、ワイヤ
という)先端とワイヤ先端方向の被溶接物表面との距離
(以下、アーク長という)を示す。溶接トーチWTがオ
シレート幅の左端LOの位置にある時、突き出し長はA
、であり、アーク長はB、であり、溶接トーチWTが左
端り、0からオシレート中心Cすなわち溶接線Woの位
置に達するまでの間、前述したように、オシレート速度
が低速度である時は、定電圧特性の溶接電源の自己制御
作用により速かに溶接電流値が増加して溶融速度が増加
してアーク長が略一定値B、になり、そのためにワイヤ
突き出し長がA1からAOに徐々に増大する。ワイヤ突
き出し長の増大により、同図(A)に示すように、オシ
レート位置P (fti軸)に対して溶接電流の(V−
均値I (縦軸)が1.から1.に減少する。
レート中心という)と溶接線Woとが一致している場合
であって、同図において、AO及びA、は溶接トーチの
先端から突き出した消耗電極の長さ(以下、ワイヤ突き
出し長という)であり、B、は消耗電極(以下、ワイヤ
という)先端とワイヤ先端方向の被溶接物表面との距離
(以下、アーク長という)を示す。溶接トーチWTがオ
シレート幅の左端LOの位置にある時、突き出し長はA
、であり、アーク長はB、であり、溶接トーチWTが左
端り、0からオシレート中心Cすなわち溶接線Woの位
置に達するまでの間、前述したように、オシレート速度
が低速度である時は、定電圧特性の溶接電源の自己制御
作用により速かに溶接電流値が増加して溶融速度が増加
してアーク長が略一定値B、になり、そのためにワイヤ
突き出し長がA1からAOに徐々に増大する。ワイヤ突
き出し長の増大により、同図(A)に示すように、オシ
レート位置P (fti軸)に対して溶接電流の(V−
均値I (縦軸)が1.から1.に減少する。
溶接トーチWTがオシレート中心Cから右端Roに移動
している時は、前述した動作とは逆に、アーク長B、は
一定値を保ちながらワイヤ突き出し長はAOからA1に
減少し溶接電流値も1.からIlに増加する。 したが
って、オシレート中心Cと溶接線Woとが一致している
時(以下、「位置ずれかない時」という)は、溶接線W
oの両側の溶接電流値Iは左右対称であり、かつオンレ
ート往復とも同一電流値になっている。 また同図(C
)及び同図(D)は、それぞれ時間t (横軸)の経過
に対する溶接電流[1及びオンレート位置P(縦軸)の
関係を示している。 第3図は、オシレート中心Cと溶
接線Woとがずれている場合(以下、[位置ずれがある
時Jという)であって、溶接トーチWTがすンレートの
左端L1からオシレート中心Cをこえて右端R1にオシ
レートする間に、第2図の動作と同様にアーク長B、は
一定値を保ちながら、ワイヤ突き出し長はA3からA。
している時は、前述した動作とは逆に、アーク長B、は
一定値を保ちながらワイヤ突き出し長はAOからA1に
減少し溶接電流値も1.からIlに増加する。 したが
って、オシレート中心Cと溶接線Woとが一致している
時(以下、「位置ずれかない時」という)は、溶接線W
oの両側の溶接電流値Iは左右対称であり、かつオンレ
ート往復とも同一電流値になっている。 また同図(C
)及び同図(D)は、それぞれ時間t (横軸)の経過
に対する溶接電流[1及びオンレート位置P(縦軸)の
関係を示している。 第3図は、オシレート中心Cと溶
接線Woとがずれている場合(以下、[位置ずれがある
時Jという)であって、溶接トーチWTがすンレートの
左端L1からオシレート中心Cをこえて右端R1にオシ
レートする間に、第2図の動作と同様にアーク長B、は
一定値を保ちながら、ワイヤ突き出し長はA3からA。
(溶接線)に増加した後、A、からA4 (オシレー
ト中心)をこえてざらにA5まで減少する。
ト中心)をこえてざらにA5まで減少する。
したがって、位置ずれがある時は、溶接線W。
の両側の溶接電流値■は左右非対称になるが、オシレー
ト往復とも同一電流値となっている。
ト往復とも同一電流値となっている。
また同図(C)及び同図(D)は、それぞれ時間t(横
軸)の経過に対する溶接電流値■及びオシレート位置P
(縦軸)の関係を示している。
軸)の経過に対する溶接電流値■及びオシレート位置P
(縦軸)の関係を示している。
以上は、従来の低速度オシレートの場合について第2図
及び第3図を使用した説明であるが、つぎに、公知の実
験式との関係について説明する。一般にアーク溶接のワ
イヤ溶融速度Vmは、次の式で示されている。
及び第3図を使用した説明であるが、つぎに、公知の実
験式との関係について説明する。一般にアーク溶接のワ
イヤ溶融速度Vmは、次の式で示されている。
Vi=a ・lamb ・^ ・(Ia)2−− (1
)ただし Ia:溶接電流の平均値 ^:ワイヤ突き出し長 a、b・C:定数 低速度オシレートではアーク長Boは略一定であるので
、ワイヤ溶融速度Vmとワイヤ送給速度Vfとは等しく
なり、次式が成立する。
)ただし Ia:溶接電流の平均値 ^:ワイヤ突き出し長 a、b・C:定数 低速度オシレートではアーク長Boは略一定であるので
、ワイヤ溶融速度Vmとワイヤ送給速度Vfとは等しく
なり、次式が成立する。
Va+=Vr=g ただしgは定数 (2)(1
)式と(2)式から a ・lamb−A ・(Ia)2”Va=vf’−g
−−(3)(3)式を時間tで微分して整理するとa
−dla+bl(la)2・dA+2A ・1a−dl
al−0また溶接トーチWTの先端とワイヤ先端方向の
彼溶接物表面との距M(以下、トーチ先端距離という)
をDとすると D −B o + A (5) となる。アーク長B、はワイヤ突き出し長Aに比べて値
が小さくかつ略一定なので、DキAなので、(3)式の
AにDを代入して整理すると次式となる。
)式と(2)式から a ・lamb−A ・(Ia)2”Va=vf’−g
−−(3)(3)式を時間tで微分して整理するとa
−dla+bl(la)2・dA+2A ・1a−dl
al−0また溶接トーチWTの先端とワイヤ先端方向の
彼溶接物表面との距M(以下、トーチ先端距離という)
をDとすると D −B o + A (5) となる。アーク長B、はワイヤ突き出し長Aに比べて値
が小さくかつ略一定なので、DキAなので、(3)式の
AにDを代入して整理すると次式となる。
d I a b ・ I a2− −
−
く8)レート位置により定まるトーチ先端圧
MDによって溶接電流値1aが定まる。すなわち、溶接
トーチがオシレート幅の左端から右端(右方向)に移動
中に;t!1遇するトーチ先端圧HDと右端から左端(
左方向)に移動中に通過するトーチ先端圧HDとが同じ
値になる時は、溶接トーチが左方向に移動中か右方向に
移動中か又は溶接線の左半分の位置にあるのか右半分の
位置にあるのかは関係がなく、溶接電流値は同一値にな
ることを示している。これは、前述した第2図及び第3
図の動作と同じことを意味している。
−
く8)レート位置により定まるトーチ先端圧
MDによって溶接電流値1aが定まる。すなわち、溶接
トーチがオシレート幅の左端から右端(右方向)に移動
中に;t!1遇するトーチ先端圧HDと右端から左端(
左方向)に移動中に通過するトーチ先端圧HDとが同じ
値になる時は、溶接トーチが左方向に移動中か右方向に
移動中か又は溶接線の左半分の位置にあるのか右半分の
位置にあるのかは関係がなく、溶接電流値は同一値にな
ることを示している。これは、前述した第2図及び第3
図の動作と同じことを意味している。
したがって、従来技術は、前述した第2図及び第3図の
動作又は(6)式に基ずいて、■オシレートの右半分の
溶接電流の積分値と左半分の溶接電流の積分値とを比較
することにより溶接線を認識する。
動作又は(6)式に基ずいて、■オシレートの右半分の
溶接電流の積分値と左半分の溶接電流の積分値とを比較
することにより溶接線を認識する。
■オンレートの右半分の特定した位置の溶接電流のピー
ク値と左半分の特定した位置の溶接電流のピーク値とを
比較することにより溶接線を認識する。
ク値と左半分の特定した位置の溶接電流のピーク値とを
比較することにより溶接線を認識する。
■オシレート中の最小7膣流値の発生位置を溶接線と認
識する。
識する。
■その他、以上の変形例又は組合せにより溶接線を認識
する。
する。
ことが行われている。
このように、従来の0.2〜5Hzの低速度のオシレー
トでは、オシレートの位置変化に対してワイヤの溶融速
度の変化が追従してアーク長BOが略一定を維持するこ
とができるのでワイヤ突き出し艮Aの変化又はトーチ距
離の変化に対して溶接電流値が追従して第2図及び第3
図又は(6)式に示す関係で変化するので、上述した■
〜■の制御方法で良好な溶接線倣い制御ができていた。
トでは、オシレートの位置変化に対してワイヤの溶融速
度の変化が追従してアーク長BOが略一定を維持するこ
とができるのでワイヤ突き出し艮Aの変化又はトーチ距
離の変化に対して溶接電流値が追従して第2図及び第3
図又は(6)式に示す関係で変化するので、上述した■
〜■の制御方法で良好な溶接線倣い制御ができていた。
しかし、このような制御方法が次第に2.0鰭程度の薄
板の水平隅肉溶接にも拡大使用されるようになり、薄板
になると溶接速度が高速度になるために、オシレート速
度が従来の0,2〜5Hz程度では、オシレートによる
溶接ビードの蛇行が目立ち、それを防ぐために、5Hz
以上にオシレート速度を速くする必要が生じてきた。
板の水平隅肉溶接にも拡大使用されるようになり、薄板
になると溶接速度が高速度になるために、オシレート速
度が従来の0,2〜5Hz程度では、オシレートによる
溶接ビードの蛇行が目立ち、それを防ぐために、5Hz
以上にオシレート速度を速くする必要が生じてきた。
オシレート速度が5Hz程度の速度になると、第4図に
示すように、オシレート位置の変化が速くなるために、
トーチ先端圧MA+Bの変化に対応したワイヤの溶融速
度Vmの追従が遅れてアーク長Bが変動してしまい、溶
接電流値Iの変化が前述した第2図及び第3図又は(6
)式が適用できなくなってくる。
示すように、オシレート位置の変化が速くなるために、
トーチ先端圧MA+Bの変化に対応したワイヤの溶融速
度Vmの追従が遅れてアーク長Bが変動してしまい、溶
接電流値Iの変化が前述した第2図及び第3図又は(6
)式が適用できなくなってくる。
すなわち、第4図(B)において、位1i¥ずれがない
時であって、溶接トーチWTがオシレートの左端り、か
ら右端ROに向かって移動するにしたがって、ワイヤ先
端Waは同図(B)に示すような曲線の軌跡を描く。こ
のような軌跡を描く理由は、オシレート速度が5Hz程
度の速度になると、トーチ先端距離A+Bが次第に大に
なる時、ワイヤ溶融速度Vmの減少がオシレート位置の
変化によるトーチ先端圧1ltiA十Bの変化に追従す
ることができなくなるので、アーク長Bを一定に維持す
ることができず、第4図(B)に示すように、アーク長
が左端のBOから82に増加してオンレート中心Cを通
過してB3まで減少した後、右端のB、まで増加する。
時であって、溶接トーチWTがオシレートの左端り、か
ら右端ROに向かって移動するにしたがって、ワイヤ先
端Waは同図(B)に示すような曲線の軌跡を描く。こ
のような軌跡を描く理由は、オシレート速度が5Hz程
度の速度になると、トーチ先端距離A+Bが次第に大に
なる時、ワイヤ溶融速度Vmの減少がオシレート位置の
変化によるトーチ先端圧1ltiA十Bの変化に追従す
ることができなくなるので、アーク長Bを一定に維持す
ることができず、第4図(B)に示すように、アーク長
が左端のBOから82に増加してオンレート中心Cを通
過してB3まで減少した後、右端のB、まで増加する。
それに伴って、溶接電流値は、同図(A)に示すように
、I5から減少してオシレート中心Cの時の16よりも
、さらに■7まで減少した後、右端の15まで増加する
。
、I5から減少してオシレート中心Cの時の16よりも
、さらに■7まで減少した後、右端の15まで増加する
。
次に、位置ずれがある時は、溶接トーチWTのオシレー
トに伴って、ワイヤ先端Waは第5図(B)のような曲
線の軌跡を描き、それに伴って、溶接7に流値は同図(
A)に示すような軌跡を描くことが知られている。
トに伴って、ワイヤ先端Waは第5図(B)のような曲
線の軌跡を描き、それに伴って、溶接7に流値は同図(
A)に示すような軌跡を描くことが知られている。
このように、オシレート速度が5Hz程度に近くなって
くると、オシレートの右半分と左半分との溶接電流値の
積分値、ピーク値、−周期の最小値等を比較する従来の
方式では、位置ずれに対応した顕著な変化が得られなく
なり、実用化への適用が困難になってきている。この点
を改良するために、右方向にオシレート中の溶接電流の
最小値と右端の電流値との差と、左方向にオシレート中
の溶接電流の最小値と左端の電流値との差とを比較して
溶接線を認識する方法、又は右方向にオシレート中の右
半分と左半分との溶接電流の積分値と、左方向にオシレ
ート中の右半分と左半分との溶接電流の積分値とを比較
して溶接線を認識する方法等が考案されている。しかし
、これらの改良もオシレート速度が5Hz程度の低速度
までであって、それ以上の高速度では、後述するように
、オシレート位置に対する溶接電流値の軌跡がさらに変
化するために、検出して求めた比較値の差が少なくなり
、精度よく溶接線を検出することが困難になってきてい
る。
くると、オシレートの右半分と左半分との溶接電流値の
積分値、ピーク値、−周期の最小値等を比較する従来の
方式では、位置ずれに対応した顕著な変化が得られなく
なり、実用化への適用が困難になってきている。この点
を改良するために、右方向にオシレート中の溶接電流の
最小値と右端の電流値との差と、左方向にオシレート中
の溶接電流の最小値と左端の電流値との差とを比較して
溶接線を認識する方法、又は右方向にオシレート中の右
半分と左半分との溶接電流の積分値と、左方向にオシレ
ート中の右半分と左半分との溶接電流の積分値とを比較
して溶接線を認識する方法等が考案されている。しかし
、これらの改良もオシレート速度が5Hz程度の低速度
までであって、それ以上の高速度では、後述するように
、オシレート位置に対する溶接電流値の軌跡がさらに変
化するために、検出して求めた比較値の差が少なくなり
、精度よく溶接線を検出することが困難になってきてい
る。
[発明が解決しようとする問題点]
従来の0.5〜5Hz程度の低速度のオシレートにおけ
る溶接線倣い制御方法は、前述した第2図又は第3図の
動作又は(6)式の適用によって、オシレート位置に関
係なくアーク長BOを一定と仮定しているので、オシレ
ート位置すなわちトーチ先端距離が、右方向のオシレー
トか左方向のオシレートかに関係なく同一であれば、溶
接電流値が同一であることを前提とした制御又はそれを
改良した制御方法である。
る溶接線倣い制御方法は、前述した第2図又は第3図の
動作又は(6)式の適用によって、オシレート位置に関
係なくアーク長BOを一定と仮定しているので、オシレ
ート位置すなわちトーチ先端距離が、右方向のオシレー
トか左方向のオシレートかに関係なく同一であれば、溶
接電流値が同一であることを前提とした制御又はそれを
改良した制御方法である。
したがって、従来の制御方法では、最大溶接速度は、水
平隅肉溶接では、120 CI+/+1111まで、重
ね隅肉溶接では、80cm/m1n程度までであり、最
小阪厚は、水平隅肉溶接で2.0關、重ね隅肉溶接では
3.2鴎であった。さらに、従来の制御方法では、立向
き下進溶接では、溶接速度よりも溶融金属の垂れ落ち速
度の方が速いために実用困難であること、スプレーアー
ク溶接用とショートアーク溶接用とは共をすることがで
きず、別々の制御方法を使用しなければならなかった等
の用途が限定されていた。そのために、最近の自動車の
各部の薄板の高速度溶接、立向溶接の自動化の要求に対
応できなくなってきている。
平隅肉溶接では、120 CI+/+1111まで、重
ね隅肉溶接では、80cm/m1n程度までであり、最
小阪厚は、水平隅肉溶接で2.0關、重ね隅肉溶接では
3.2鴎であった。さらに、従来の制御方法では、立向
き下進溶接では、溶接速度よりも溶融金属の垂れ落ち速
度の方が速いために実用困難であること、スプレーアー
ク溶接用とショートアーク溶接用とは共をすることがで
きず、別々の制御方法を使用しなければならなかった等
の用途が限定されていた。そのために、最近の自動車の
各部の薄板の高速度溶接、立向溶接の自動化の要求に対
応できなくなってきている。
c問題点を解決するための手段]
本発明は、溶接速度の高速化に伴って、オシレート速度
を5〜7Hzの中速度から、さらに7〜I OHzの高
速度に至るまでの各範囲において、オシレート位置すな
わちトーチ先端距離の変化に対応したワイヤ溶融速度の
変化の遅れ、さらに溶接電源から出力される溶接電流値
の変化の遅れ等の過渡現象を考慮にいれたオシレート位
置と溶接電流値との関係に基ずいて、オシレート中心C
と溶接線Woとのずれを検出する倣い制御方法を提案し
たものである。
を5〜7Hzの中速度から、さらに7〜I OHzの高
速度に至るまでの各範囲において、オシレート位置すな
わちトーチ先端距離の変化に対応したワイヤ溶融速度の
変化の遅れ、さらに溶接電源から出力される溶接電流値
の変化の遅れ等の過渡現象を考慮にいれたオシレート位
置と溶接電流値との関係に基ずいて、オシレート中心C
と溶接線Woとのずれを検出する倣い制御方法を提案し
たものである。
本出願の第1の請求項は、溶接トーチをオシレートさせ
てアーク長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う電気的変
化を検出し、前記検出信号により溶接トーチを溶接線に
倣わせる溶接線倣い制御方法において、前記溶接トーチ
がオシレート幅の右半分を右方向に進行している時に検
出した前記検出信号と左方向に進行している時に検出し
た前記検出信号とを比較する第1の比較信号及び前記溶
接トーチがオシレート幅の左半分を左方向に進行してい
る時に検出した前記検出信号と右方向に進行している時
に検出した前記検出信号とを比較する第2の比較信号と
を演算し、前記第1の比較信号と前記第2の比較信号と
の差が小さくなる方向に、溶接トーチのオシレート中心
を移動させる溶接線倣い制御方法についての発明である
。
てアーク長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う電気的変
化を検出し、前記検出信号により溶接トーチを溶接線に
倣わせる溶接線倣い制御方法において、前記溶接トーチ
がオシレート幅の右半分を右方向に進行している時に検
出した前記検出信号と左方向に進行している時に検出し
た前記検出信号とを比較する第1の比較信号及び前記溶
接トーチがオシレート幅の左半分を左方向に進行してい
る時に検出した前記検出信号と右方向に進行している時
に検出した前記検出信号とを比較する第2の比較信号と
を演算し、前記第1の比較信号と前記第2の比較信号と
の差が小さくなる方向に、溶接トーチのオシレート中心
を移動させる溶接線倣い制御方法についての発明である
。
本出願の第2の請求項は、溶接トーチをオシレートさせ
てアーク長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う電気的変
化を検出し、前記検出信号により溶接トーチを溶接線に
倣わせる溶接線倣い制御方法において、前記溶接トーチ
がオシレート幅の右方向に進行している時のオシレート
右端で検出した前記検出信号と左方向に進行している時
のオシレート中心で検出した検出信号とを比較する第1
の比較信号及び溶接トーチがオシレート幅の左方向に進
行している時のオシレート左端で検出した検出信号と右
方向に進行している時のオシレート中心で検出した検出
信号とを比較する第2の比較信号とを演算し、前記第1
の比較信号と第2の比較信号との差が小さくなる方向に
、溶接トーチのオシレート中心を移動させる溶接線倣い
制御方法についての発明である。
てアーク長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う電気的変
化を検出し、前記検出信号により溶接トーチを溶接線に
倣わせる溶接線倣い制御方法において、前記溶接トーチ
がオシレート幅の右方向に進行している時のオシレート
右端で検出した前記検出信号と左方向に進行している時
のオシレート中心で検出した検出信号とを比較する第1
の比較信号及び溶接トーチがオシレート幅の左方向に進
行している時のオシレート左端で検出した検出信号と右
方向に進行している時のオシレート中心で検出した検出
信号とを比較する第2の比較信号とを演算し、前記第1
の比較信号と第2の比較信号との差が小さくなる方向に
、溶接トーチのオシレート中心を移動させる溶接線倣い
制御方法についての発明である。
[作用]
以下、本発明の前提となるアーク長の変化に影響する溶
接電源及びアークの特性の過渡現象について検討する。
接電源及びアークの特性の過渡現象について検討する。
■溶接電源の特性
Ea−Eo −R・Ia−L(dla/dt)
(7)R:回路の抵抗値 り二回路のインダクタンス値 (制御系の遅れ要素も含む) Eo;溶接電源の無負荷電圧平均値 Ea:溶接電圧平均値 ■アークの特性 Ea=24 + a Ia+β−8−−(8)Bはアー
ク長 El 、 α、βは定数 ■ワイヤ溶融速度特性 (2)式の変形及び〈5)式から Vi−Vl’−(dA/dt> −Vr+(dB/di)−(dD/dt) (9
)(1)式、(5)式及び(7)式乃至(9)式からに
2 (d” Ia/dt 2)+(K+柿・K212a
)(dla/dt)+la+b(D−Ko +に+ I
a)Ialla−Vr−CdD/dt>
(10)ただし、Ko =(E o −Et )/β、
に1−(R+a )/β。
(7)R:回路の抵抗値 り二回路のインダクタンス値 (制御系の遅れ要素も含む) Eo;溶接電源の無負荷電圧平均値 Ea:溶接電圧平均値 ■アークの特性 Ea=24 + a Ia+β−8−−(8)Bはアー
ク長 El 、 α、βは定数 ■ワイヤ溶融速度特性 (2)式の変形及び〈5)式から Vi−Vl’−(dA/dt> −Vr+(dB/di)−(dD/dt) (9
)(1)式、(5)式及び(7)式乃至(9)式からに
2 (d” Ia/dt 2)+(K+柿・K212a
)(dla/dt)+la+b(D−Ko +に+ I
a)Ialla−Vr−CdD/dt>
(10)ただし、Ko =(E o −Et )/β、
に1−(R+a )/β。
K2 −L/β
以上のとおり求めた( 10)式を用いてシュミレート
した結果を、第6図乃至第9図に示す。
した結果を、第6図乃至第9図に示す。
第6図乃至第9図は、それぞれオシレート速度が超低速
度0.5〜2Hz、低速度2〜5Hz。
度0.5〜2Hz、低速度2〜5Hz。
中速度5〜7Hz及び高速度7〜10Hzにおける溶接
トーチのオシレート位置P(横軸)と溶接電流の平均値
■ (縦軸)との関係を示す図である。
トーチのオシレート位置P(横軸)と溶接電流の平均値
■ (縦軸)との関係を示す図である。
したがって、本発明を第7図乃至第9図に基ずいて、オ
シレート中心Cと溶接線Woとのずれを確実に検出して
溶接トーチを溶接線に倣わせる制御方法を提案した。第
7図乃至第9図において、位置ずれかない時は、溶接電
流の平均値に最小値が存在しており、また位置ずれが小
さい時も第5図に示すような曲線となりオシレート中に
、溶接電流の最小電流値を示す位置が存在している。し
かし、位置ずれが大きくなると、オシレート中に溶接電
流の最小電流値を示す位置が現れなくなっている。さら
に、オシレート中が7〜10Hzの高速度になると、2
〜5Hzの低速度の場合と溶接電流値の軌跡の方向が逆
方向になっている。
シレート中心Cと溶接線Woとのずれを確実に検出して
溶接トーチを溶接線に倣わせる制御方法を提案した。第
7図乃至第9図において、位置ずれかない時は、溶接電
流の平均値に最小値が存在しており、また位置ずれが小
さい時も第5図に示すような曲線となりオシレート中に
、溶接電流の最小電流値を示す位置が存在している。し
かし、位置ずれが大きくなると、オシレート中に溶接電
流の最小電流値を示す位置が現れなくなっている。さら
に、オシレート中が7〜10Hzの高速度になると、2
〜5Hzの低速度の場合と溶接電流値の軌跡の方向が逆
方向になっている。
以上の検討結果をもとにした本発明の詳細な説明する。
[実施例]
(1)A請求項第1項の実施例
実施例1
第1の実施例は、請求項第1項に対する第1番目の実施
例であって、溶接トーチWTをオシレートさせてアーク
長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う溶接電流の変化を
検出し、検出信号により溶接トーチを溶接線Woに倣わ
せる溶接線倣い制御方法において、溶接トーチがオシレ
ート幅の右半分を右方向に進行している時に検出した溶
接電流の積分値ΣRr(第1の検出信号)と左方向に進
行している時に検出した溶接電流の積分値ΣRJ!
(第2の検出信号)との比ΣRr/ΣR1の第1の比較
信号R1を演算し、次に、溶接トーチがオシレート幅の
左半分を左方向に進行している時に検出した溶接電流の
積分値ΣL1 (第3の検出信号)と右方向に進行して
いる時に検出した溶接電流の積分値ΣLr(第4の検出
信号)との比ΣLID/ΣLrの第2の比較信号L1を
演算し、これらの差の信号J+ −R1−Llが小さく
なる方向に溶接トーチのオン中心を移動させる溶接線倣
い制御方法である。
例であって、溶接トーチWTをオシレートさせてアーク
長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う溶接電流の変化を
検出し、検出信号により溶接トーチを溶接線Woに倣わ
せる溶接線倣い制御方法において、溶接トーチがオシレ
ート幅の右半分を右方向に進行している時に検出した溶
接電流の積分値ΣRr(第1の検出信号)と左方向に進
行している時に検出した溶接電流の積分値ΣRJ!
(第2の検出信号)との比ΣRr/ΣR1の第1の比較
信号R1を演算し、次に、溶接トーチがオシレート幅の
左半分を左方向に進行している時に検出した溶接電流の
積分値ΣL1 (第3の検出信号)と右方向に進行して
いる時に検出した溶接電流の積分値ΣLr(第4の検出
信号)との比ΣLID/ΣLrの第2の比較信号L1を
演算し、これらの差の信号J+ −R1−Llが小さく
なる方向に溶接トーチのオン中心を移動させる溶接線倣
い制御方法である。
次に、オシレート速度が2〜5Hzの低速度、5〜7H
zの中速度及び7〜10Hzの高速度の時のすシレート
位置と溶接電流値との関係について、第5図及び第7図
乃至第9図を使用して説明する。なお、いずれの速度の
場合も位置ずれかない時は、第1の比較信号Rと第2の
比較信号りとは一致してR−Lとなりオシレート中心は
移動しないので、以下の実施例において説明を省略する
。
zの中速度及び7〜10Hzの高速度の時のすシレート
位置と溶接電流値との関係について、第5図及び第7図
乃至第9図を使用して説明する。なお、いずれの速度の
場合も位置ずれかない時は、第1の比較信号Rと第2の
比較信号りとは一致してR−Lとなりオシレート中心は
移動しないので、以下の実施例において説明を省略する
。
■低速度及び中速度オシレート
第7図(A)において、R1−ΣRr/ΣR1>1.L
+−ΣL1/ΣLr<1であるので、R1−Ll >O
となり、オシレート中心Cが溶接線Woに対して右にず
れているので、オシレート中心を左方向に移動させる。
+−ΣL1/ΣLr<1であるので、R1−Ll >O
となり、オシレート中心Cが溶接線Woに対して右にず
れているので、オシレート中心を左方向に移動させる。
同図(C)において、同図(A)とは逆に、R1−ΣR
r/ΣR1)<1.Lt−ΣL1/ΣLr>1であるの
で、R1−Ll <0となり、オシレート中心Cが溶接
線WOに対して左にずれているので、オシレート中心を
右に移動させる。
r/ΣR1)<1.Lt−ΣL1/ΣLr>1であるの
で、R1−Ll <0となり、オシレート中心Cが溶接
線WOに対して左にずれているので、オシレート中心を
右に移動させる。
■高速度オシレート
第9図(A)において、R,−ΣRr/ΣRJ<1.L
l−ΣLJ/ΣLr>1であるので、R1−Lt <Q
となり、第7図(A)のRILl>0とは逆符号になっ
ているが、オシレート中心Cが溶接線Woに対して右に
ずれているので、オシレート中心を左方向に移動させる
。
l−ΣLJ/ΣLr>1であるので、R1−Lt <Q
となり、第7図(A)のRILl>0とは逆符号になっ
ているが、オシレート中心Cが溶接線Woに対して右に
ずれているので、オシレート中心を左方向に移動させる
。
同図(C)においては、R1−Ll>Qとなり、第7図
(C)のR1−Ll<Qとは逆符号になっているが、オ
シレート中心Cが溶接線Woに対して左にずれているの
で、オシレート中心を右方向に移動させる。
(C)のR1−Ll<Qとは逆符号になっているが、オ
シレート中心Cが溶接線Woに対して左にずれているの
で、オシレート中心を右方向に移動させる。
■位置ずれが小さい場合
位置ずれが小さい場合は、第7図(A)の溶接電流軌跡
は第5図(A)に示す軌跡を描く。
は第5図(A)に示す軌跡を描く。
この場合においても、R1−ΣRr/ΣR1>1、Ll
−ΣL、1/ΣLr>1であるが、R。
−ΣL、1/ΣLr>1であるが、R。
−L、>0となり、以下、第7図(A)と同様である。
第5図(C)において逆の方向の位置ずれが小さい場合
も、第7図(C)と同様にR1−LH<Oになる。後述
する各実施例において、位置ずれが小さい場合は、通常
の位置ずれが大きい場合と同様であるので説明を省略す
る。
も、第7図(C)と同様にR1−LH<Oになる。後述
する各実施例において、位置ずれが小さい場合は、通常
の位置ずれが大きい場合と同様であるので説明を省略す
る。
実施例2
第2の実施例は、請求項第1項に対する第2番目の実施
例であって、第1の実施例において、第1の検出信号Σ
Rrと第2の検出信号ΣR1との差(ΣRr−ΣR1)
の第1の比較信号R2を求め、次に、第3の検出信号Σ
L1と第4の検出信号ΣLrとの差(ΣL1−ΣLr)
の第2の比較信号L2を求めて、これらの差の信号Jz
=Rz−Lzが最小値になるように溶接トーチのオシ
レート中心を移動させる溶接線倣い制御方法である。
例であって、第1の実施例において、第1の検出信号Σ
Rrと第2の検出信号ΣR1との差(ΣRr−ΣR1)
の第1の比較信号R2を求め、次に、第3の検出信号Σ
L1と第4の検出信号ΣLrとの差(ΣL1−ΣLr)
の第2の比較信号L2を求めて、これらの差の信号Jz
=Rz−Lzが最小値になるように溶接トーチのオシ
レート中心を移動させる溶接線倣い制御方法である。
第1の実施例と同様に第7図乃至第9図を使用して説明
する。
する。
■低速度及び中速度オシレート
第7図(A)において、R2−ΣRr−ΣR1>0.R
2−ΣLi−ΣLr<Qであるので、R2−R2>0と
なり、以下、第1の実施例と同様である。同図(C)に
おいて、R2−ΣRr−ΣRJ!<0.R2−ΣL1−
ΣLr>Oなので、R2−R2<0となり、以下、第1
の実施例と同様である。
2−ΣLi−ΣLr<Qであるので、R2−R2>0と
なり、以下、第1の実施例と同様である。同図(C)に
おいて、R2−ΣRr−ΣRJ!<0.R2−ΣL1−
ΣLr>Oなので、R2−R2<0となり、以下、第1
の実施例と同様である。
■高速度オシレート
第9図(A)においてR2−ΣRr−ΣR1<0.R2
−ΣL、J2−ΣL「〉0であるので、R2−R2<O
となり、以下、第1の実施例と同様である。同図(C)
において、R2−ΣR「−ΣR1>O,L2−ΣL1−
ΣLr<0であるので、R2−L2 >Qとなり、以下
、第1の実施例と同様である。
−ΣL、J2−ΣL「〉0であるので、R2−R2<O
となり、以下、第1の実施例と同様である。同図(C)
において、R2−ΣR「−ΣR1>O,L2−ΣL1−
ΣLr<0であるので、R2−L2 >Qとなり、以下
、第1の実施例と同様である。
実施例3
第3の実施例は、請求項第1項に対する第3番目の実施
例であって、溶接トーチWTをオシレートさせてアーク
長及びワイヤ突き出し長の変化に伴なう溶接電流の変化
を検出し、検出信号により溶接トーチを溶接線Woに倣
わせる溶接線倣い制御方法において、溶接トーチがオシ
レート幅の右半分を右方向に進行している時の予め定め
た位置(例えば中間位置)で検出した溶接電流6iff
iRr(第1の検出信号)と左方向に進行している時の
上記予め定めた位置で検出した溶接電流値R1(第2の
検出信号)との比のRr / R1の第1の比較信号R
3を演算し、次に、溶接1・−チがオシレート幅の左半
分を左方向に進行している時の予め定めた位置(例えば
中間位if )で検出した溶接電流値L1 (第3の検
出信号)と右方向に進行している時の前記予め定めた位
置(例えば中間位置)で検出した溶接電流値Lr(第4
の検出信号)との比Ll/Lrの第2の比較信号L3を
演算して、これらの差の信号J3−R3−LJが小さく
なる方向に溶接トーチのオシレート中心を移動させる溶
接線倣い制御方法である。
例であって、溶接トーチWTをオシレートさせてアーク
長及びワイヤ突き出し長の変化に伴なう溶接電流の変化
を検出し、検出信号により溶接トーチを溶接線Woに倣
わせる溶接線倣い制御方法において、溶接トーチがオシ
レート幅の右半分を右方向に進行している時の予め定め
た位置(例えば中間位置)で検出した溶接電流6iff
iRr(第1の検出信号)と左方向に進行している時の
上記予め定めた位置で検出した溶接電流値R1(第2の
検出信号)との比のRr / R1の第1の比較信号R
3を演算し、次に、溶接1・−チがオシレート幅の左半
分を左方向に進行している時の予め定めた位置(例えば
中間位if )で検出した溶接電流値L1 (第3の検
出信号)と右方向に進行している時の前記予め定めた位
置(例えば中間位置)で検出した溶接電流値Lr(第4
の検出信号)との比Ll/Lrの第2の比較信号L3を
演算して、これらの差の信号J3−R3−LJが小さく
なる方向に溶接トーチのオシレート中心を移動させる溶
接線倣い制御方法である。
第1の実施例と同様に第7図及至第9図を使用して説明
する。
する。
■低速度及び中速反オシレート
第7図(A)において、R3=Rr/RJ>1、LJ−
L1/Lr<1であるので、R3t、3>0となり、以
下、第1の実施例と同様である。同図(C)において、
R3−Rr/R1<l、LJ−L1/Lr>1.R3−
LJ <Qとなり、以下、第1の実施例と同様である。
L1/Lr<1であるので、R3t、3>0となり、以
下、第1の実施例と同様である。同図(C)において、
R3−Rr/R1<l、LJ−L1/Lr>1.R3−
LJ <Qとなり、以下、第1の実施例と同様である。
■高速度オシレート
第9図(A)においてR3−Rr/Rf! < 1、L
J−LJI/Lr>1であるので、R3−LJくOとな
り、以下、第1の実施例と同様である。
J−LJI/Lr>1であるので、R3−LJくOとな
り、以下、第1の実施例と同様である。
同図(C)において、R3−Rr/R1> 1゜LJ
−Lfl /L r < 1であるので、R3−LJ〉
0となり、以下、第1の実施例と同様である。
−Lfl /L r < 1であるので、R3−LJ〉
0となり、以下、第1の実施例と同様である。
実施例4
第4の実施例は、請求項第1項に対する第4番1」の実
施例であって、第3の実施例において、第1の検出信号
Rrと第2の検出信号R1との差(Rr−R1)の第1
の比較信号R4を求め、次に、第3の検出信号L1と第
4の検出信号Lrとの差(LJ −L r)の第2の比
較信号L4を求めて、これらの差の信号J4−R4L4
が最小値になるように溶接トーチのオシレート中心を移
動させる溶接線倣い制御方法である。
施例であって、第3の実施例において、第1の検出信号
Rrと第2の検出信号R1との差(Rr−R1)の第1
の比較信号R4を求め、次に、第3の検出信号L1と第
4の検出信号Lrとの差(LJ −L r)の第2の比
較信号L4を求めて、これらの差の信号J4−R4L4
が最小値になるように溶接トーチのオシレート中心を移
動させる溶接線倣い制御方法である。
第1の実施例と同様に第7図乃至第9図を使用して説明
する。
する。
■低速度及び中速度オシレート
第7図(A)において、R4=Rr−RJ>0= L
4−Ll−Lr<0であるので、R4L4>Qとなり、
以下、第1の実施例と同様である。同図(C)において
、R4−Rr−R1<O,L4−Ll−Lr>Qである
ので、R4−L4<0となり、以下、第1の実施例と同
様である。
4−Ll−Lr<0であるので、R4L4>Qとなり、
以下、第1の実施例と同様である。同図(C)において
、R4−Rr−R1<O,L4−Ll−Lr>Qである
ので、R4−L4<0となり、以下、第1の実施例と同
様である。
■高速度オシレート
第9図(A)においてR4−Rr R1<O。
L4−Lfl−Lr>Oであるので、R4−L4くOと
なり、以下、第1の実施例と同様である。
なり、以下、第1の実施例と同様である。
同図(C)において、R4−Rr−RJ > O。
L4−Li Lr<0であるので、R4−L4〉0とな
り、以下、第1の実施例と同様である。
り、以下、第1の実施例と同様である。
実施例5
第5の実施例は、請求項第1項に対する第5番目の実施
例であって、第6図に示すように、オシレート速度が2
〜5 Hzの低速度の時と7〜10Hzの高速度の時と
で、オシレート方向に対して溶接電流値の軌跡が逆回転
方向になっている。すなわち、2〜5Hzの低速度の時
は、オシレート右端において右廻りをし、オシレート左
端において左廻り(以下、正回転という)をしているの
に対して、7〜10Hzの高速度の時は、逆に、オシレ
ート右端において左廻りをし、オシレート左端において
右廻り(以下、逆回転という)をしている。
例であって、第6図に示すように、オシレート速度が2
〜5 Hzの低速度の時と7〜10Hzの高速度の時と
で、オシレート方向に対して溶接電流値の軌跡が逆回転
方向になっている。すなわち、2〜5Hzの低速度の時
は、オシレート右端において右廻りをし、オシレート左
端において左廻り(以下、正回転という)をしているの
に対して、7〜10Hzの高速度の時は、逆に、オシレ
ート右端において左廻りをし、オシレート左端において
右廻り(以下、逆回転という)をしている。
したがって、本実施例は、オシレート速度を低速度2〜
5Hzから高速度7〜10Hzまでを共用する場合であ
って、6Hz付近で、前述した第1乃至第4の実施例に
おいて、第1の比較信号Rと第2の比較信号りとの各々
の信号又は差の信号の極性を切替えることにある。
5Hzから高速度7〜10Hzまでを共用する場合であ
って、6Hz付近で、前述した第1乃至第4の実施例に
おいて、第1の比較信号Rと第2の比較信号りとの各々
の信号又は差の信号の極性を切替えることにある。
オシレート速度が7〜10Hzの高速度になると、溶接
電流値の軌跡が逆回転方向になる理由は、(7)式の溶
接電源の特性の式において、L(dla/dt)の回路
のインダクタンスの影響によって溶接電流の時間的変化
が、(9)式のワイヤ溶融速度特性の変化に追従できな
くなるためである。
電流値の軌跡が逆回転方向になる理由は、(7)式の溶
接電源の特性の式において、L(dla/dt)の回路
のインダクタンスの影響によって溶接電流の時間的変化
が、(9)式のワイヤ溶融速度特性の変化に追従できな
くなるためである。
すなわち、第10図において、同図(A)は溶接トーチ
のオシレート中心Cと溶接線WOとが一致している時(
位置ずれかない時)のオシレート位置と彼溶接物の位置
との関係を示す図であり、同図(B)は時間経過tに対
するオシレート位置Pを示す図、同図(C)乃至(F)
はオシレート速度がそれぞれ0.5 Hz、5Hz。
のオシレート中心Cと溶接線WOとが一致している時(
位置ずれかない時)のオシレート位置と彼溶接物の位置
との関係を示す図であり、同図(B)は時間経過tに対
するオシレート位置Pを示す図、同図(C)乃至(F)
はオシレート速度がそれぞれ0.5 Hz、5Hz。
7Hz及び10Hzの時のオシレート位置Pに対する溶
接電流値Iの変化の軌跡を示す線図であり、同図(G)
乃至(J)は時間経過tに対する溶接電流値Iの変化を
示している。オシレート速度が例えば0.5Hzの超低
速度の時は、同図(B)に示すオシレート位置が右端の
オシレート幅最大の位置R,にある時、同図(G)に示
す溶接電流値も最大のI5となり両者は同位相にある。
接電流値Iの変化の軌跡を示す線図であり、同図(G)
乃至(J)は時間経過tに対する溶接電流値Iの変化を
示している。オシレート速度が例えば0.5Hzの超低
速度の時は、同図(B)に示すオシレート位置が右端の
オシレート幅最大の位置R,にある時、同図(G)に示
す溶接電流値も最大のI5となり両者は同位相にある。
オシレート速度が増加して5Hzの低速度になると、第
4図(A)及び(B)で説明【7たように、トーチ先端
距離の変化にワイヤ溶融速度の変化が追従できなくなり
、アーク長が変化して溶接電流値が変化するために、第
10図(■()に示すように、溶接電流値の最大位置I
5は、右端のオシレート幅の最大のオシレート位置RO
に対してelだけ速い位置(進んだ位置)になる。した
がって、同図(B)と同図(H)とを合成して時間tの
成分を消去すると、オシレート位置に対する溶接電流の
軌跡は、同図(D)に示す回転方向(正回転)となる。
4図(A)及び(B)で説明【7たように、トーチ先端
距離の変化にワイヤ溶融速度の変化が追従できなくなり
、アーク長が変化して溶接電流値が変化するために、第
10図(■()に示すように、溶接電流値の最大位置I
5は、右端のオシレート幅の最大のオシレート位置RO
に対してelだけ速い位置(進んだ位置)になる。した
がって、同図(B)と同図(H)とを合成して時間tの
成分を消去すると、オシレート位置に対する溶接電流の
軌跡は、同図(D)に示す回転方向(正回転)となる。
次に、オシレート速度が7Hz程度の中速度になると、
電源回路のインダクタンスの影響が現れ、同図(1)に
示すように、溶接電流値■の最大位置I5がオシレート
幅最大のオシレート位置R,に対して5Hzの低速度の
場合よりも遅れて、両者は同位相になる。したがって、
同図(B)と同図(1)とを合成して時間tの成分を消
去すると、オシレート位置に対する溶接電流の軌跡は、
同図(E)に示すようにオシレート往復ともほとんど一
致する。なお、位置ずれが発生した時は、前述した第8
図(A)及び(C)に示すとおりの溶接電流軌跡となる
。
電源回路のインダクタンスの影響が現れ、同図(1)に
示すように、溶接電流値■の最大位置I5がオシレート
幅最大のオシレート位置R,に対して5Hzの低速度の
場合よりも遅れて、両者は同位相になる。したがって、
同図(B)と同図(1)とを合成して時間tの成分を消
去すると、オシレート位置に対する溶接電流の軌跡は、
同図(E)に示すようにオシレート往復ともほとんど一
致する。なお、位置ずれが発生した時は、前述した第8
図(A)及び(C)に示すとおりの溶接電流軌跡となる
。
さらに、オシレート速度が10Hz程度の高速度になる
と、電源回路のインダクタンスの影響が大となり、溶接
電流値Iの最大位置■5がオシレート幅最大のすシレー
ト位fil Roに対して7Hzの場合よりもさらに遅
れて、同図(J)に示すように、溶接電流値の最大位置
■5は、オシレート位置が右端のオシレート幅の最大の
位置R,に対してθ2だけ遅い位置(遅れた位置)にな
る。したがって、同図(B)と同図(J)とを合成して
時間tの成分を消去すると、オシL/ −ト位置に対す
る溶接電流の軌跡は、同図(F)に示すように、5Hz
の場合の(D)図の場合とは逆の回転方向(逆回転)と
なる。
と、電源回路のインダクタンスの影響が大となり、溶接
電流値Iの最大位置■5がオシレート幅最大のすシレー
ト位fil Roに対して7Hzの場合よりもさらに遅
れて、同図(J)に示すように、溶接電流値の最大位置
■5は、オシレート位置が右端のオシレート幅の最大の
位置R,に対してθ2だけ遅い位置(遅れた位置)にな
る。したがって、同図(B)と同図(J)とを合成して
時間tの成分を消去すると、オシL/ −ト位置に対す
る溶接電流の軌跡は、同図(F)に示すように、5Hz
の場合の(D)図の場合とは逆の回転方向(逆回転)と
なる。
第11図は溶接電源の回路インダクタンス[mH]
(横軸)とオシレート周波数[Hz](縦軸)との関係
を示すグラフである。同図において、例えば、回路イン
ダクタンスが025[mH]の時は、溶接電流軌跡が逆
回転になるオシレート周波数が8.5 [Hz]であ
るのに対して、回路インダクタンスが1.0 [Hz
]に増加すると逆回転になるオシレート周波数は、LO
[Hz]まで低下することを示している。
(横軸)とオシレート周波数[Hz](縦軸)との関係
を示すグラフである。同図において、例えば、回路イン
ダクタンスが025[mH]の時は、溶接電流軌跡が逆
回転になるオシレート周波数が8.5 [Hz]であ
るのに対して、回路インダクタンスが1.0 [Hz
]に増加すると逆回転になるオシレート周波数は、LO
[Hz]まで低下することを示している。
(2)請求項第2項の実施例
請求項第1項の構成においては、オシレート速度が2〜
5Hzの低速度から7〜10Hzの高速度の範囲まで、
溶接電流の軌跡がオシレート方向によって差異が発生す
ることを利用して、オシレート中心と溶接線との位置ず
れを検出している。したがって、オシレート速度が2H
z未満の超低速度になると、アーク長が一定値を維持し
て溶接電流値がオシレート方向によって差異を生じなく
なるので、オシレート中心と溶接線との位置ずれの検出
ができなくなる。
5Hzの低速度から7〜10Hzの高速度の範囲まで、
溶接電流の軌跡がオシレート方向によって差異が発生す
ることを利用して、オシレート中心と溶接線との位置ず
れを検出している。したがって、オシレート速度が2H
z未満の超低速度になると、アーク長が一定値を維持し
て溶接電流値がオシレート方向によって差異を生じなく
なるので、オシレート中心と溶接線との位置ずれの検出
ができなくなる。
そこで、請求項の第2項は、オシレート方向によって溶
接電流の軌跡に差を生じない従来の低速度オシレートの
技術とオシレート方向によって溶接電流の軌跡に差が生
じる低速度から高速度の範囲の請求項第1項の技術とを
組み合わせて、超低速度から高速度まで共用できる溶接
線倣い制御方法を提供したものである。
接電流の軌跡に差を生じない従来の低速度オシレートの
技術とオシレート方向によって溶接電流の軌跡に差が生
じる低速度から高速度の範囲の請求項第1項の技術とを
組み合わせて、超低速度から高速度まで共用できる溶接
線倣い制御方法を提供したものである。
実施例6
第6の実施例は、第2の請求項に対する第1番目の実施
例であって、溶接トーチWTをオシレートさせてアーク
長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う溶接電流の変化を
検出し、検出信号により溶接トーチを溶接線Woに倣わ
せる溶接線倣い制御方法において、溶接トーチがオシレ
ート幅の右方向に進行している時のオシレート右端で検
出した溶接電流値Re(第1の検出信号)と左方向に進
行している時のオシレート中心で検出した溶接電流値C
I (第2の検出信号)との比のRe / C1の第
1の比較信号R6を演算し、次に、溶接トーチがオシレ
ート幅の左方向に進行している時のオシレート左端で検
出した溶接電流値Le(第3の検出信号)と右方向に進
行している時のオシレート中心で検出した溶接電流値C
r(第4の検出信号)との比Le/ Crの第2の比較
信号L6を演算し、これらの差の信号Js−R6−Ls
が小さくなる方向に溶接トーチのオシレート中心を移動
させる溶接線倣い制御方法である。なお、前述した検出
精度の向上のために、第1及び第2の比較信号を、低速
度の時はR5−RelCfl及びり、−L e / C
rとし、高速度の時はR6”Re/Cr及び[,6−L
e/C1に切り替えるようにしてもよい。
例であって、溶接トーチWTをオシレートさせてアーク
長及びワイヤ突き出し長の変化に伴う溶接電流の変化を
検出し、検出信号により溶接トーチを溶接線Woに倣わ
せる溶接線倣い制御方法において、溶接トーチがオシレ
ート幅の右方向に進行している時のオシレート右端で検
出した溶接電流値Re(第1の検出信号)と左方向に進
行している時のオシレート中心で検出した溶接電流値C
I (第2の検出信号)との比のRe / C1の第
1の比較信号R6を演算し、次に、溶接トーチがオシレ
ート幅の左方向に進行している時のオシレート左端で検
出した溶接電流値Le(第3の検出信号)と右方向に進
行している時のオシレート中心で検出した溶接電流値C
r(第4の検出信号)との比Le/ Crの第2の比較
信号L6を演算し、これらの差の信号Js−R6−Ls
が小さくなる方向に溶接トーチのオシレート中心を移動
させる溶接線倣い制御方法である。なお、前述した検出
精度の向上のために、第1及び第2の比較信号を、低速
度の時はR5−RelCfl及びり、−L e / C
rとし、高速度の時はR6”Re/Cr及び[,6−L
e/C1に切り替えるようにしてもよい。
オシレート速度が0,5〜2Hzの超低速度から7〜1
0Hzの高速度まで共用できる実施例について、第6図
乃至第9図を使用して説明する。
0Hzの高速度まで共用できる実施例について、第6図
乃至第9図を使用して説明する。
■超低速度オシレート
第6図(A)において、Rs −Re/Ci >1、L
6−Le/Cr<1であるので、R6L6〉0となり、
以下、第1の実施例と同様である。同図(C)において
、R6=Re/C4!<1.Ls−=Le/Cr>1で
あるので、R6−L6<0となり、以下、第1の実施例
と同様である。
6−Le/Cr<1であるので、R6L6〉0となり、
以下、第1の実施例と同様である。同図(C)において
、R6=Re/C4!<1.Ls−=Le/Cr>1で
あるので、R6−L6<0となり、以下、第1の実施例
と同様である。
■低速度及び中速度オシレート
第7図(A)において、R6−Re/C1>1、Ls
=Le/Cr<1であるので、R6L6>Qとなり、以
下、第1の実施例と同様である。同図(C)において、
R6=Re/CI<1.Ls =Le/Cr>1である
ので、R6−L5<Oとなり、以下、第1の実施例と同
様である。
=Le/Cr<1であるので、R6L6>Qとなり、以
下、第1の実施例と同様である。同図(C)において、
R6=Re/CI<1.Ls =Le/Cr>1である
ので、R6−L5<Oとなり、以下、第1の実施例と同
様である。
■高速度オシレート
第9図(A)において、Rt3−RelCfl>1、L
6−Le/Crキ1であるので、R6Ls>0となり、
以下、第7図の場合と同様になる。同図(C)において
、R6−RelCfl字1.L6−Le/Cr>1であ
るので、R6L6く0となり、以下、第7図の場合と同
様になる。なお、高速度オシレートの場合、Crと01
とを切換えることにより、Re / CIの比及びL
e / Crの比よりもRe / Crの比及びL e
/ C1の比が大きくなるので精度を向上させること
ができる。
6−Le/Crキ1であるので、R6Ls>0となり、
以下、第7図の場合と同様になる。同図(C)において
、R6−RelCfl字1.L6−Le/Cr>1であ
るので、R6L6く0となり、以下、第7図の場合と同
様になる。なお、高速度オシレートの場合、Crと01
とを切換えることにより、Re / CIの比及びL
e / Crの比よりもRe / Crの比及びL e
/ C1の比が大きくなるので精度を向上させること
ができる。
実施例7
第7の実施例は、請求項第2項に対する第2番目の実施
例であって、実施例6において、第1の検出信号Reと
第2の検出信号C1との差(Re−01)を求め、次に
第3の検出信号Leと第4の検出信号C「との差(Le
−Cr)を求めて、これらの差の信号J7−R7−L7
が最小値になるように溶接トーチのオシレート中心を移
動させる溶接線倣い制御方法である。
例であって、実施例6において、第1の検出信号Reと
第2の検出信号C1との差(Re−01)を求め、次に
第3の検出信号Leと第4の検出信号C「との差(Le
−Cr)を求めて、これらの差の信号J7−R7−L7
が最小値になるように溶接トーチのオシレート中心を移
動させる溶接線倣い制御方法である。
なお、前述した検出精度の向上のために、第1及び第2
の比較信号を、低速度の時はR7−Re−C1及びL7
=Le−Crとし、高速度の時はR7−Re−Cr及
びL7 =Le−Cflに切換えるようにしてもよい。
の比較信号を、低速度の時はR7−Re−C1及びL7
=Le−Crとし、高速度の時はR7−Re−Cr及
びL7 =Le−Cflに切換えるようにしてもよい。
第6の実施例と同様に、第6図乃至第9図を使用して説
明する。
明する。
■超低速度オシレート
第6図(A)において、R7=Re−C1>0、L7−
Le−Cr<0.R7−L7 >Qとなり、以下、第1
の実施例と同様である。同図(C)において、R7=R
e−Cfl <0. L7−Le−Cr>Q、R7−
L7 <Qとなり、以下、第1の実施例と同様である。
Le−Cr<0.R7−L7 >Qとなり、以下、第1
の実施例と同様である。同図(C)において、R7=R
e−Cfl <0. L7−Le−Cr>Q、R7−
L7 <Qとなり、以下、第1の実施例と同様である。
Φ低速度及び中速度オシレート
第7図(A)において、R7−Re−Cl>0、L7−
Le−Cr<O,R7−L7 >0となり、以下、第1
の実施例と同様である。同図(C)1.:おいて、R7
−Re−C1< O,L?−Le−Cr>0.R7−L
7 <0となり、以下、第1の実施例と同様である。
Le−Cr<O,R7−L7 >0となり、以下、第1
の実施例と同様である。同図(C)1.:おいて、R7
−Re−C1< O,L?−Le−Cr>0.R7−L
7 <0となり、以下、第1の実施例と同様である。
■高速度オシレート
第9図において、R7=Re−Cf >Q。
L7=Le−Crキ0.R7−L? >Qとなり、以下
、第7図の場合と同様になる。同図(C)において、R
7−Re−C1キQ、L7−Le−Cr>0.R7L7
<0となり、以下、第7図の場合と同様になる。なお
、高速度オシレートの場合、C1とCrとを切換えるこ
とにより、Re−C1の差及びLe−Crの差よりもR
e−Crの差及びLe−Cfの差が大きくできるので精
度を向上させることができる。
、第7図の場合と同様になる。同図(C)において、R
7−Re−C1キQ、L7−Le−Cr>0.R7L7
<0となり、以下、第7図の場合と同様になる。なお
、高速度オシレートの場合、C1とCrとを切換えるこ
とにより、Re−C1の差及びLe−Crの差よりもR
e−Crの差及びLe−Cfの差が大きくできるので精
度を向上させることができる。
(3)本発明の制御方法を実施するための装置第14図
は、本発明の制御方法を通用してアーク溶接するための
装置全体の概略(R成因である。
は、本発明の制御方法を通用してアーク溶接するための
装置全体の概略(R成因である。
第1図(A)は、請求項第1項及び第2項の溶接線倣い
制御方法を実施する装置の実施例のブッロク図を示す。
制御方法を実施する装置の実施例のブッロク図を示す。
第1図において、1は溶接ロボット本体、WTは溶接ロ
ボットの手首に取り付けられた溶接トーチ、Wは消耗電
極、Waは消耗電極先端、We及びWrはそれぞれぞれ
左側の被溶接物及び右側の被溶接物であって両者の突き
合わせ線が溶接線Woを形成している。溶接トーチWT
と被溶接物との間には、溶接電流検出回路10を通じて
溶接電源9が接続されている。8はロボットの溶接トー
チ位置制御回路であって、溶接トーチWTの移動及び矢
印LO及びR,の方向のオシレート動作を制御すると共
に、溶接トーチWTの位置を検出するエンコーダの出力
信号を入力としてトーチ位置パルス列信号S8を出力す
る。11はトーチ位置パルス列信号S8を入力として第
1図(B)に示すオシレート位置検出信号S 11を出
力する溶接トーチ位置検出回路である。18はオシレー
ト位置検出信号Soを順次にメモリするオシレート用記
憶回路である。19は、オシレート用記憶回路18から
、最新の信号よりも前のオシレートN周期分の信号を読
み出し低周波ノイズ及びドリフトを除去するオシレート
用フィルタ回路である。20は溶接電流検出回路10が
検出した溶接電流に対応した信号S、。を順次にメモリ
する溶接電流用記憶回路である。12は、記憶回路20
から、オシレート各位置に対応した最新の信号よりも前
のオシレートN周期分の信号を読み出し高周波ノイズを
除去して第1図(C)に示す溶接電流1に対応する電流
フィルタ信号S ’+2を出力する溶接電流用フィルタ
回路である。13は、位置フィルタ信号S19と電流フ
ィルタ信号S 12とを人力として、第1[ff1(D
)に示すオシレート位置に対する溶接電流の変化を示す
波形信号SI、を出力する位置・電流波形合成回路であ
る。
ボットの手首に取り付けられた溶接トーチ、Wは消耗電
極、Waは消耗電極先端、We及びWrはそれぞれぞれ
左側の被溶接物及び右側の被溶接物であって両者の突き
合わせ線が溶接線Woを形成している。溶接トーチWT
と被溶接物との間には、溶接電流検出回路10を通じて
溶接電源9が接続されている。8はロボットの溶接トー
チ位置制御回路であって、溶接トーチWTの移動及び矢
印LO及びR,の方向のオシレート動作を制御すると共
に、溶接トーチWTの位置を検出するエンコーダの出力
信号を入力としてトーチ位置パルス列信号S8を出力す
る。11はトーチ位置パルス列信号S8を入力として第
1図(B)に示すオシレート位置検出信号S 11を出
力する溶接トーチ位置検出回路である。18はオシレー
ト位置検出信号Soを順次にメモリするオシレート用記
憶回路である。19は、オシレート用記憶回路18から
、最新の信号よりも前のオシレートN周期分の信号を読
み出し低周波ノイズ及びドリフトを除去するオシレート
用フィルタ回路である。20は溶接電流検出回路10が
検出した溶接電流に対応した信号S、。を順次にメモリ
する溶接電流用記憶回路である。12は、記憶回路20
から、オシレート各位置に対応した最新の信号よりも前
のオシレートN周期分の信号を読み出し高周波ノイズを
除去して第1図(C)に示す溶接電流1に対応する電流
フィルタ信号S ’+2を出力する溶接電流用フィルタ
回路である。13は、位置フィルタ信号S19と電流フ
ィルタ信号S 12とを人力として、第1[ff1(D
)に示すオシレート位置に対する溶接電流の変化を示す
波形信号SI、を出力する位置・電流波形合成回路であ
る。
14は波形信号S 13を入力としてオシレート幅の右
半分を右方向に進行しているとき(以下、右進時という
)に検出した溶接電流検出信号(第1の検出信号)と左
方向に進行している時(以下、左進時という)に検出し
た溶接電流検出信号(第2の検出信号)とを比較して第
1図(E)に示す第1の比較信号Rを出力する右位置電
流差演算回路である。15は波形信号S +3を入力と
してオシレート幅の左半分を左進時に検出した溶接電流
検出信号(第3の検出信号)と右進時に検出した溶接電
流検出信号(第4の検出信号)とを比較して第1図(F
)に示す第2の比較信号りを出力する左位置電流差演算
回路である。16は第1の比較信号Rと第2の比較信号
りとの差の左右電流差信号J−R−Lを出力する左右電
流差演算回路である。26は、左右電流差信号Jを入力
として、関数F (J)から、溶接線中心位置のずれ方
向とずれ量とを表わす信号(以下、位置ずれ信号という
)2を出力する位置ずれ演算回路である。17は位置ず
れ信号Zを入力として、倣い操作IQを演算するオシレ
ート中心位置補正回路である。25は、倣い操作isQ
を人力として、オシレート中心位置を修正する中心位置
補正信号S 17を前述したロボットの溶接トーチ位置
制御回路8に出力する通信ドライバである。
半分を右方向に進行しているとき(以下、右進時という
)に検出した溶接電流検出信号(第1の検出信号)と左
方向に進行している時(以下、左進時という)に検出し
た溶接電流検出信号(第2の検出信号)とを比較して第
1図(E)に示す第1の比較信号Rを出力する右位置電
流差演算回路である。15は波形信号S +3を入力と
してオシレート幅の左半分を左進時に検出した溶接電流
検出信号(第3の検出信号)と右進時に検出した溶接電
流検出信号(第4の検出信号)とを比較して第1図(F
)に示す第2の比較信号りを出力する左位置電流差演算
回路である。16は第1の比較信号Rと第2の比較信号
りとの差の左右電流差信号J−R−Lを出力する左右電
流差演算回路である。26は、左右電流差信号Jを入力
として、関数F (J)から、溶接線中心位置のずれ方
向とずれ量とを表わす信号(以下、位置ずれ信号という
)2を出力する位置ずれ演算回路である。17は位置ず
れ信号Zを入力として、倣い操作IQを演算するオシレ
ート中心位置補正回路である。25は、倣い操作isQ
を人力として、オシレート中心位置を修正する中心位置
補正信号S 17を前述したロボットの溶接トーチ位置
制御回路8に出力する通信ドライバである。
第14図において、第1図と同一の符号の説明は省略す
る。同図において、2はロボット制御装置であって、第
1図(A)の溶接トーチ位置検出回路11及びトーチ位
置制御回路8を含んでいる。3は、倣い制御装置であっ
て、第1図(A)で説明した符号12乃至26の各回路
を含んでいる。21は、トーチ位置検出回路11の一部
分を形成するエンコーダ信号累積カウンタであって、オ
シレート位置に対応するエンコーダ信号を累積して累積
カウンタ21のカウント値を後述するCPUに読込む。
る。同図において、2はロボット制御装置であって、第
1図(A)の溶接トーチ位置検出回路11及びトーチ位
置制御回路8を含んでいる。3は、倣い制御装置であっ
て、第1図(A)で説明した符号12乃至26の各回路
を含んでいる。21は、トーチ位置検出回路11の一部
分を形成するエンコーダ信号累積カウンタであって、オ
シレート位置に対応するエンコーダ信号を累積して累積
カウンタ21のカウント値を後述するCPUに読込む。
23は、CPUであって、第1図(A)で説明した符号
12乃至17.19及び26の各回路を形成する。
12乃至17.19及び26の各回路を形成する。
24は主記憶回路であって、その領域の一部分に、第1
図(A)の符号18及び20の回路を形成する。10は
溶接電流検出回路であって、電流検出ホール素子10a
、増幅回路10b。
図(A)の符号18及び20の回路を形成する。10は
溶接電流検出回路であって、電流検出ホール素子10a
、増幅回路10b。
サンプリングホールド回路10c及びA/Dコンバータ
10dより構成される。
10dより構成される。
−に連した右位置電流差演算回路14及び左位置電流差
演算回路15は、前述した各実施においては次の演算を
行う。
演算回路15は、前述した各実施においては次の演算を
行う。
■第1の実施例
演算回路14は、波形信号S 13を入力とし2て、溶
接トーチがオシレート幅の右半分を右進時に検出した溶
接電流の積分値ΣRr(第1の検出信号)と左進時に検
出した溶接電流の積分値ΣR1(第2の検出信号)との
比ΣRr/ΣR1の第1の比較信号R1を出力する。
接トーチがオシレート幅の右半分を右進時に検出した溶
接電流の積分値ΣRr(第1の検出信号)と左進時に検
出した溶接電流の積分値ΣR1(第2の検出信号)との
比ΣRr/ΣR1の第1の比較信号R1を出力する。
演゛算回路15は、波形信号S 11を人力として、溶
接トーチのオシレート幅の左半分を左進時に検出した溶
接電流の積分値ΣL1 (第3の検出信号)と右進時に
検出した溶接電流の精分値ΣLr(第4の検出信号)と
の比ΣL1/ΣLrの第2の比較信号Llを出力する。
接トーチのオシレート幅の左半分を左進時に検出した溶
接電流の積分値ΣL1 (第3の検出信号)と右進時に
検出した溶接電流の精分値ΣLr(第4の検出信号)と
の比ΣL1/ΣLrの第2の比較信号Llを出力する。
■第2の実施例
演算回路14は、第1の実施例において、第1の検出信
号ΣR「と第2の検出信号ΣR1との差(ΣRr−ΣR
J)の第1の比較信号R2を出力する。演算回路15は
、第1の実施例において、第3の検出信号ΣL1と第4
の検出信号ΣLrとの差(ΣL1−ΣLr)の第2の比
較信号L2を出力する。
号ΣR「と第2の検出信号ΣR1との差(ΣRr−ΣR
J)の第1の比較信号R2を出力する。演算回路15は
、第1の実施例において、第3の検出信号ΣL1と第4
の検出信号ΣLrとの差(ΣL1−ΣLr)の第2の比
較信号L2を出力する。
■第3の実施例
演算回路14は、波形信号S 13を入力として、溶接
トーチがオシレート幅の右半分を右進時の中間位置で検
出した溶接電流信号Rr(第1の検出信号)と左進時の
中間位置で検出した溶接電流信号R1(第2の検出信号
)との比Rr/R1の第1の比較信号R3を出力する。
トーチがオシレート幅の右半分を右進時の中間位置で検
出した溶接電流信号Rr(第1の検出信号)と左進時の
中間位置で検出した溶接電流信号R1(第2の検出信号
)との比Rr/R1の第1の比較信号R3を出力する。
演算回路15は、波形信号S Iffを入力として溶接
トーチがオシレート幅の左半分を左進時の中間位置で検
出した溶接電流信号Lf (第3の検出信号)と右進
時の中間位置で検出した溶接電流信号Lr(第4の検出
信号)との比L 1 / L rの第2の比較信号L3
を出力する。
トーチがオシレート幅の左半分を左進時の中間位置で検
出した溶接電流信号Lf (第3の検出信号)と右進
時の中間位置で検出した溶接電流信号Lr(第4の検出
信号)との比L 1 / L rの第2の比較信号L3
を出力する。
■第4の実施例
演算回路14は、第3の実施例において、第lの検出信
号R「と第2の検出信号R1との差(Rr−Rj! )
の第1の比較信号R4を出力する。演算回路15は、第
3の実施例において、第3の検出信号Lflと第4の検
出信号Lrとの差(Lj!−Lr)の第2の比較信号L
4を出力する。
号R「と第2の検出信号R1との差(Rr−Rj! )
の第1の比較信号R4を出力する。演算回路15は、第
3の実施例において、第3の検出信号Lflと第4の検
出信号Lrとの差(Lj!−Lr)の第2の比較信号L
4を出力する。
■第5の実施例
第5の実施例は、第1乃至第4の実施例において、オシ
レート速度が7〜10Hzの高速度の時に、第1の比較
信号Rと第2の比較信号りとの極性を互に逆にした場合
である。
レート速度が7〜10Hzの高速度の時に、第1の比較
信号Rと第2の比較信号りとの極性を互に逆にした場合
である。
■第6の実施例
演第回路14は、波形信号S +3を入力として、溶接
トーチの右進時のオシレート右端で検出した溶接電流値
Re(第1の検出信号)と左進時のオシレート中心で検
出した溶接電流値C1(第2の検出信号)との比Re
/ CIの第1の比較信号R6を出力する。演算回路1
5は、波形信号S 13を入力として、溶接トーチの左
進時のオシレート左端で検出した溶接電流値Le(第3
の検出信号)と右進時のオシレート中心で検出した溶接
電流値Cr(第4の検出信号)との比L e / Cr
の第2の比較信号L6を出力する。なお、高速度のオシ
レートの場合に、前述した検出精度の向上のために、第
1の比較信号R6としてRe / Crを出力し、第2
の比較信号L e / C1を出力するようにしてもよ
い。
トーチの右進時のオシレート右端で検出した溶接電流値
Re(第1の検出信号)と左進時のオシレート中心で検
出した溶接電流値C1(第2の検出信号)との比Re
/ CIの第1の比較信号R6を出力する。演算回路1
5は、波形信号S 13を入力として、溶接トーチの左
進時のオシレート左端で検出した溶接電流値Le(第3
の検出信号)と右進時のオシレート中心で検出した溶接
電流値Cr(第4の検出信号)との比L e / Cr
の第2の比較信号L6を出力する。なお、高速度のオシ
レートの場合に、前述した検出精度の向上のために、第
1の比較信号R6としてRe / Crを出力し、第2
の比較信号L e / C1を出力するようにしてもよ
い。
■第7の実施例
演算回路14は、第6の実施例において、第1の検出信
号Reと第2の検出信号C1との差(Re−C1)の第
1の比較信号R7を出力する。演算回路15は、第6の
実施例において、第3の検出信号Leと第4の検出信号
C「との差(Le−Cr)の第2の比較信号 L7を出
力する。なお、前述した検出精度の向上のために、高速
度のオシレートの場合に、第1の比較信号R7として(
Re−Cr)を出力し、第2の比較信号として(Le−
C4りを出力するようにしてもよい。
号Reと第2の検出信号C1との差(Re−C1)の第
1の比較信号R7を出力する。演算回路15は、第6の
実施例において、第3の検出信号Leと第4の検出信号
C「との差(Le−Cr)の第2の比較信号 L7を出
力する。なお、前述した検出精度の向上のために、高速
度のオシレートの場合に、第1の比較信号R7として(
Re−Cr)を出力し、第2の比較信号として(Le−
C4りを出力するようにしてもよい。
■その他の変形例
本発明の倣い制御方法は、以上の実施例に限定されるも
のではなく、請求項に含まれる各種の変形、例えば溶接
トーチをオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し
長の変化に伴う電気的変化であれば、溶接電流の平均値
、サンプリングした溶接電流のディジタル信号、ショー
トアーク溶接のアーク期間又は短絡期間の電圧又は電流
、パルスアークのベース期間の電流又は電圧等を使用す
ることができる。
のではなく、請求項に含まれる各種の変形、例えば溶接
トーチをオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し
長の変化に伴う電気的変化であれば、溶接電流の平均値
、サンプリングした溶接電流のディジタル信号、ショー
トアーク溶接のアーク期間又は短絡期間の電圧又は電流
、パルスアークのベース期間の電流又は電圧等を使用す
ることができる。
(4)サンプリングの動作説明
第1図及び第14図に示す倣い制御装置3のサンプリン
グ動作について説明する。
グ動作について説明する。
トーチ位置及び溶接電流のサンプリング周期溶接トーチ
WTの各オシレート位置のデータ及びその各オシレート
位置に対応した溶接電流値のデータをサンプリングする
周期を定めるクロック信号の周波数Fsは、ショートア
ーク溶接における短絡時又はパルスアーク溶接における
パルス電流とベース電流との変化時における溶接電流波
形の微細な変化を、正確にサンプリングできるようにす
るために、10〜15KHzの高い周波数を選定する。
WTの各オシレート位置のデータ及びその各オシレート
位置に対応した溶接電流値のデータをサンプリングする
周期を定めるクロック信号の周波数Fsは、ショートア
ーク溶接における短絡時又はパルスアーク溶接における
パルス電流とベース電流との変化時における溶接電流波
形の微細な変化を、正確にサンプリングできるようにす
るために、10〜15KHzの高い周波数を選定する。
オシレート中心位置補正の周期
オシレート中心位置補正の周期(以下、位置補正周期と
いう)Tdを短くすると、溶接トーチと溶接線との位置
ずれを微細に制御することができるが、この位置補正周
期Tdは1回の位置補正演算時間Tcよりも小さくする
ことはできない。逆に、位置補正周期Tdを長くすると
、倣い制御のだめの演算時間を長くとることができるの
で、1回のオシレート中心位置補正に処理できるデータ
数を大きくすることができ、信頼性を向上させることが
できる。
いう)Tdを短くすると、溶接トーチと溶接線との位置
ずれを微細に制御することができるが、この位置補正周
期Tdは1回の位置補正演算時間Tcよりも小さくする
ことはできない。逆に、位置補正周期Tdを長くすると
、倣い制御のだめの演算時間を長くとることができるの
で、1回のオシレート中心位置補正に処理できるデータ
数を大きくすることができ、信頼性を向上させることが
できる。
そこで、位置補正周期Tdとしては、位置補正周期Td
の間に溶接トーチが溶接線方向に移動する距fiLdと
すると、溶接トーチの溶接線方向への移動速度(溶接速
度)Vdの設定値に対して、移動距離Ldが略一定とな
り、かつ位置補正周期Tdが、1回の位置補正演算時間
Tcよりも長くなる値を選定する。すなわち、TdはL
d/Vd又はTcのいずれかの最大値を選定すればよい
。
の間に溶接トーチが溶接線方向に移動する距fiLdと
すると、溶接トーチの溶接線方向への移動速度(溶接速
度)Vdの設定値に対して、移動距離Ldが略一定とな
り、かつ位置補正周期Tdが、1回の位置補正演算時間
Tcよりも長くなる値を選定する。すなわち、TdはL
d/Vd又はTcのいずれかの最大値を選定すればよい
。
溶接トーチ位置及び溶接電流検出信号の記憶オシレート
位置検出信号S11及び溶接電流検出信号S tOは、
主記憶回路24の領域の一部分をしめるバッファに記憶
される。ここで使用するバッファは、バッファの最終ア
ドレスの次のアドレスが、先頭のアドレスに戻るリング
バッファ18a及び20aに、バッファのどの位置にデ
ータを書き込み(読み出し)するかというtI¥報(以
下、リングバッファポインタという)によって書き込み
・読み出しが行われる。
位置検出信号S11及び溶接電流検出信号S tOは、
主記憶回路24の領域の一部分をしめるバッファに記憶
される。ここで使用するバッファは、バッファの最終ア
ドレスの次のアドレスが、先頭のアドレスに戻るリング
バッファ18a及び20aに、バッファのどの位置にデ
ータを書き込み(読み出し)するかというtI¥報(以
下、リングバッファポインタという)によって書き込み
・読み出しが行われる。
サンプリング動作の流れ図
第15図に、オシレート位置検出信号Sll及び溶接電
流検出信号S tOをサンプリングしてリングバッファ
18a及び20aに書き込むサンプリング動作の流れ図
を示す。
流検出信号S tOをサンプリングしてリングバッファ
18a及び20aに書き込むサンプリング動作の流れ図
を示す。
■電源の投入時に、オシレート用記憶回路18及び溶接
電流用記憶回路20を初期化する。
電流用記憶回路20を初期化する。
■倣い制御の開始時に、図示していない検出信号サンプ
リング用クロック信号のクロックカウンタをリセットす
る。
リング用クロック信号のクロックカウンタをリセットす
る。
■倣い制御開始とともににサンプリング用クロック信号
を起動する。
を起動する。
■トーチ位置検出回路11のエンコーダが検出したエン
コーダ信号を、エンコーダ信号累積カウンタ21で累積
して一連のオシレート位置検出信号SOをCPUに読込
む。
コーダ信号を、エンコーダ信号累積カウンタ21で累積
して一連のオシレート位置検出信号SOをCPUに読込
む。
■CPUに読込んだ第16図(A)に示す一連のオシレ
ート位置検出信号S 11を、主記憶回路24のオシレ
ート用リングバッファ18aに、リングバッファポイン
タが指示する位置に記憶する。■溶接電流検出回路10
の溶接電流検出信号S tOを、第14図に示すA/D
コンバータ10dでディジタル信号に変換してCPUに
読込む。
ート位置検出信号S 11を、主記憶回路24のオシレ
ート用リングバッファ18aに、リングバッファポイン
タが指示する位置に記憶する。■溶接電流検出回路10
の溶接電流検出信号S tOを、第14図に示すA/D
コンバータ10dでディジタル信号に変換してCPUに
読込む。
■CPUに読込んだ第17図(A)に示す一連の溶接電
流検出信号S 10を、主記憶回路24の溶接電流用リ
ングバッファ20aに、リングバッファポインタが指示
する位置へ記憶する。
流検出信号S 10を、主記憶回路24の溶接電流用リ
ングバッファ20aに、リングバッファポインタが指示
する位置へ記憶する。
■リングバッファポインタを進め、第1図及び第14図
に図示していないクロックカウンタを1だけ増加させ、
クロックカウンタのカウント値が設定値Mに達するまで
サンプリングを繰り返す。(設定EBMは、例えば、前
述したサンプリングのクロック信号の周波数Fsと位置
補正周期Tdとの積である。) ■クロックカウンタ値がMに達すると、クロックカウン
タをリセットするとともに、倣い制御演算開始の指令を
出力した後、サンプリングを繰り返す。
に図示していないクロックカウンタを1だけ増加させ、
クロックカウンタのカウント値が設定値Mに達するまで
サンプリングを繰り返す。(設定EBMは、例えば、前
述したサンプリングのクロック信号の周波数Fsと位置
補正周期Tdとの積である。) ■クロックカウンタ値がMに達すると、クロックカウン
タをリセットするとともに、倣い制御演算開始の指令を
出力した後、サンプリングを繰り返す。
[株]サンプリングを継続しないときは、サンプリング
クロック信号を停止して倣い制御を終了する。
クロック信号を停止して倣い制御を終了する。
(5)フィルタの動作説明
オシレート用フィルタ
■第16図(A)に示す一連のオシレート位置検出信号
S11を記憶しているオシレート用リングバッファ18
aから、リングバッファポインタが指令する最新のオシ
レート位置検出信号SOよりも前のオシレートN周期(
例えば1周期)の一連のオンレート位置信号(以下、デ
ータXmという)を読み出し、オシレート用バッファ1
8bに記憶する(第16図(B)参照)。
S11を記憶しているオシレート用リングバッファ18
aから、リングバッファポインタが指令する最新のオシ
レート位置検出信号SOよりも前のオシレートN周期(
例えば1周期)の一連のオンレート位置信号(以下、デ
ータXmという)を読み出し、オシレート用バッファ1
8bに記憶する(第16図(B)参照)。
■オシレート用バッファ18bに記憶されたデータXm
を、オシレート用フィルタ回路19に出力して低周波ノ
イズ及びドリフトを取り除き、第16図(C)に示す位
置フィルタ信号S+9(以下、データXという)を出力
する。
を、オシレート用フィルタ回路19に出力して低周波ノ
イズ及びドリフトを取り除き、第16図(C)に示す位
置フィルタ信号S+9(以下、データXという)を出力
する。
溶接電流用フィルタ
■第17図(A)に示す溶接電流検出信号S T。
を記憶している溶接電流用リングバッファ20aから、
リングバッファポインタが指令する最新の電流信号S
201 よりも前のオシレートN周期(例えば1周期
)の一連の溶接電流信号(以下、データYmという)を
読み出し、溶接電流用バッファ20bに記憶する(第1
7図(B)参照)。
リングバッファポインタが指令する最新の電流信号S
201 よりも前のオシレートN周期(例えば1周期
)の一連の溶接電流信号(以下、データYmという)を
読み出し、溶接電流用バッファ20bに記憶する(第1
7図(B)参照)。
■溶接電流用バッファ20bに記憶されたデータYmを
、溶接電流用フィルタ回路12に出力して高周波ノイズ
を取り除き、第17図(C)に示す電流フィルタ信号5
12(以下、データYという)を出力する。
、溶接電流用フィルタ回路12に出力して高周波ノイズ
を取り除き、第17図(C)に示す電流フィルタ信号5
12(以下、データYという)を出力する。
オシレート用フィルタ回路の動作説明
第18図(A)乃至(D)を参照してオシレート用フィ
ルタ回路工9の動作を説明する。
ルタ回路工9の動作を説明する。
■同図(A)に示すように、オシレート用バッファ18
bから読み出されたデータXmの最初の信号値と最後(
最新)の信号値S of とを直線で結び、その直線
をオシレート位置の零点となるように、同図(B)のと
おり変換する。
bから読み出されたデータXmの最初の信号値と最後(
最新)の信号値S of とを直線で結び、その直線
をオシレート位置の零点となるように、同図(B)のと
おり変換する。
■さらに、同図(B)のデータの最大値X1と最小値X
sとの平均値Xa(同図(C))が、。
sとの平均値Xa(同図(C))が、。
オシレート位置の零点となるように、同図(D)のとお
り変換する。
り変換する。
溶接電流用フィルタ回路の動作原理
第19図の実線は、溶接電流用リングバッファ回路20
aの一連の電流バッファ信号S 20(データYm)の
時間的経過tを示す。同図において、データYの平滑化
時間Ta(10〜50 m5aa )の間のU個のデ
ータの移動平均を演算する。
aの一連の電流バッファ信号S 20(データYm)の
時間的経過tを示す。同図において、データYの平滑化
時間Ta(10〜50 m5aa )の間のU個のデ
ータの移動平均を演算する。
このときの移動平均個数Uは、バッファ信号の平滑化時
間Taとサンプリング用クロック信号周波数Fsとの積
であり、時刻T1における移動平均値Ytは、次の式で
表わされ、第19図の点線のようになる。
間Taとサンプリング用クロック信号周波数Fsとの積
であり、時刻T1における移動平均値Ytは、次の式で
表わされ、第19図の点線のようになる。
(6)位置補正信号の演算
■第16図(C)に示す位置フィルタ信号519(デー
タX)と第17図(C)に示す電流フィルタ信号512
(データY)とを、位置・電流波形合成回路13に入力
して、第20図に示す波形信号S 13を形成する。
タX)と第17図(C)に示す電流フィルタ信号512
(データY)とを、位置・電流波形合成回路13に入力
して、第20図に示す波形信号S 13を形成する。
■右位置電流差演算回路14は、波形信号S 13を入
力として、第21図(B)に示す溶接トーチがオシレー
ト幅の右半分を右進する時の電流データのディジタル値
の総和ΣRrと、同図(C)に示す右半分を左進する時
の電流データのディジタル値の総和ΣR1との差である
第1の比較信号R8−ΣRr−ΣR1を演算する(第2
1図(A)参照)。
力として、第21図(B)に示す溶接トーチがオシレー
ト幅の右半分を右進する時の電流データのディジタル値
の総和ΣRrと、同図(C)に示す右半分を左進する時
の電流データのディジタル値の総和ΣR1との差である
第1の比較信号R8−ΣRr−ΣR1を演算する(第2
1図(A)参照)。
なお、第21図(A)乃至(C)及び第22図(A)乃
至(C)の横軸は、オシレート位置Pに対応する位置フ
ィルタ信号S19を表わし、縦軸は溶接電流値■に対応
する電流フィルタ信号S12を表わす。
至(C)の横軸は、オシレート位置Pに対応する位置フ
ィルタ信号S19を表わし、縦軸は溶接電流値■に対応
する電流フィルタ信号S12を表わす。
■左位置電流差演算回路工5は、波形信号S 13を入
力として、第22図(B)に示す溶接トーチがオシレー
ト幅の左半分を左進する時の電流データのディジタル値
の総和ΣL1と、同図(C)に示す左半分を右進する時
の電流データのディジタル値の総和ΣLrとの差である
第2の比較信号L8−ΣL1−ΣLrを演算する(第2
2図(A)参照)。
力として、第22図(B)に示す溶接トーチがオシレー
ト幅の左半分を左進する時の電流データのディジタル値
の総和ΣL1と、同図(C)に示す左半分を右進する時
の電流データのディジタル値の総和ΣLrとの差である
第2の比較信号L8−ΣL1−ΣLrを演算する(第2
2図(A)参照)。
■左右電流差演算回路16は、第1の比較信号R8と第
2の比較信号L8との差の信号J−R8−L、を演算す
る。
2の比較信号L8との差の信号J−R8−L、を演算す
る。
■位置ずれ演算回路26は、差の信号Jを変数とする関
数F (J)から、溶接線中心位置ずれの方向と量とを
表わす信号Z−F (J)を出力する。
数F (J)から、溶接線中心位置ずれの方向と量とを
表わす信号Z−F (J)を出力する。
関数F (J)としては、例えばaJ+bが用いられる
。
。
ただし、a及びbは、予め定めた定数で、例えば、オシ
レート周波数5 [Hzlの時は、波形信号S 13が
「8の字」の正回転方向となるので、a>Qとする。又
10[Hzlの時は、逆回転方向となるのでa<0とす
る。
レート周波数5 [Hzlの時は、波形信号S 13が
「8の字」の正回転方向となるので、a>Qとする。又
10[Hzlの時は、逆回転方向となるのでa<0とす
る。
位置ずれ信号Zの算出
消耗電極先端Waを、予め溶接線Woより既知の値Zr
だけずらして溶接を行ない、前述した0項の差の信号J
rを演算すると、開先形状、溶接トーチ姿勢等によって
、第23図(A)、(B)等に示される状態図が得られ
る。
だけずらして溶接を行ない、前述した0項の差の信号J
rを演算すると、開先形状、溶接トーチ姿勢等によって
、第23図(A)、(B)等に示される状態図が得られ
る。
これにより、例えばTS23図(A)においては、Zr
とJrとが略直線状であるので、Zr−aJr+ b式
に置換することができ、回帰分析によって、a、bの値
を求めると、前述した0項の差の信号Jから、オシレー
ト中心位置ずれデータZを求めることができる。
とJrとが略直線状であるので、Zr−aJr+ b式
に置換することができ、回帰分析によって、a、bの値
を求めると、前述した0項の差の信号Jから、オシレー
ト中心位置ずれデータZを求めることができる。
■17は、位置ずれ信号Zから、倣い操作ff1Qを求
めるオシレート中心位置補正回路である。
めるオシレート中心位置補正回路である。
倣い操作mQは、例えばPID制御においてはQI=
kZI+f : Zl+m (Zi−Zi−1)L冨
O ただし、k、1.mは定数、 iは倣い制御演算回数である。
kZI+f : Zl+m (Zi−Zi−1)L冨
O ただし、k、1.mは定数、 iは倣い制御演算回数である。
■倣い操作量Qを入力とする通信ドライバ25は、中心
位置補正信号S IFを、トーチ位置制御回路8に出力
してオシレート中心位置ずれを補正することにより、倣
い制御を行う。
位置補正信号S IFを、トーチ位置制御回路8に出力
してオシレート中心位置ずれを補正することにより、倣
い制御を行う。
[発明の効果コ
本発明の効果は次のとおりである。
(1)高速溶接における溶接線倣いが可能となった。
従来の溶接線倣い制御方法では、オシレート周波数が5
Hz程度の中速度までしか溶接線の検出ができなかった
。第12図は、オシレート周波数[Hz] (横軸)
に対する溶接線との位置ずれ検出誤差(以下、検出誤差
という)の標準偏差[mm](縦軸)を示す線図である
。同図の点線は、従来の制御方法の検出誤差の標準偏差
を示す曲線であって、オシレート周波数が6Hz以上に
なると、検出誤差の標準偏差が1[i11]を大幅にこ
えるために使用できなかった。
Hz程度の中速度までしか溶接線の検出ができなかった
。第12図は、オシレート周波数[Hz] (横軸)
に対する溶接線との位置ずれ検出誤差(以下、検出誤差
という)の標準偏差[mm](縦軸)を示す線図である
。同図の点線は、従来の制御方法の検出誤差の標準偏差
を示す曲線であって、オシレート周波数が6Hz以上に
なると、検出誤差の標準偏差が1[i11]を大幅にこ
えるために使用できなかった。
これに対して同図の実線は、本発明の制御方法の検出誤
差の標準偏差を示す曲線であって、オシレート速度が2
〜6Hzまでは検出誤差の標準偏差が1.0 [mm
1未満であり、6Hzをこえると従来とは逆に、検出誤
差の標準偏差が減少して10Hzの高速度では、0.5
[mm]となり、特に高速度において検出誤差が小
さくなっている。
差の標準偏差を示す曲線であって、オシレート速度が2
〜6Hzまでは検出誤差の標準偏差が1.0 [mm
1未満であり、6Hzをこえると従来とは逆に、検出誤
差の標準偏差が減少して10Hzの高速度では、0.5
[mm]となり、特に高速度において検出誤差が小
さくなっている。
従来の倣い制御方法で、オシレート周波数を大にしない
で、溶接速度のみを大にすると、オシレートによる溶接
ビードの蛇行が目立つようになる。そこで、従来の溶接
線追従時の最高溶接速度は、下向隅肉溶接では120
[ca+/ainl程度であり、市ね隅肉溶接では80
[c+n/lin]程度であった。これに対して本発
明では、オシレート周波数を7〜10Hzの高速度にで
きるために、溶接線追従時の最高溶接速度を、下向隅肉
溶接では200 [ci/sin] 、重ね隅肉溶接で
は150 [cm/sin]程度まで上昇させることが
できた。すなわち、溶接速度を従来の2倍にしても、オ
シレート周波数も従来の2倍にすることができるために
、オシレートによるビードの蛇行は同じで問題にならな
い。
で、溶接速度のみを大にすると、オシレートによる溶接
ビードの蛇行が目立つようになる。そこで、従来の溶接
線追従時の最高溶接速度は、下向隅肉溶接では120
[ca+/ainl程度であり、市ね隅肉溶接では80
[c+n/lin]程度であった。これに対して本発
明では、オシレート周波数を7〜10Hzの高速度にで
きるために、溶接線追従時の最高溶接速度を、下向隅肉
溶接では200 [ci/sin] 、重ね隅肉溶接で
は150 [cm/sin]程度まで上昇させることが
できた。すなわち、溶接速度を従来の2倍にしても、オ
シレート周波数も従来の2倍にすることができるために
、オシレートによるビードの蛇行は同じで問題にならな
い。
また、従来では、溶接線追従時の最高溶接速度に前述し
た限度があったために、薄板においても、溶接速度を速
くすることができないので、最小板厚は、水平隅肉溶接
では2.0 [m+e] 、重ね隅肉溶接では3.2
EtnmEが限度でありた。これに対して本発明で
は、最小板厚を、水平隅肉溶接では1.2 [mml
まで、重ね隅肉溶接では2.3 [+u] まで適用
が可能となった。
た限度があったために、薄板においても、溶接速度を速
くすることができないので、最小板厚は、水平隅肉溶接
では2.0 [m+e] 、重ね隅肉溶接では3.2
EtnmEが限度でありた。これに対して本発明で
は、最小板厚を、水平隅肉溶接では1.2 [mml
まで、重ね隅肉溶接では2.3 [+u] まで適用
が可能となった。
(2)溶接線追従の精度が向上した。
アークセンサではオシレートの一周期又は半周期の溶接
電流の平均電流のデータを基に、溶接線からの位置ずれ
が検出されるが、オシレート周波数を高くすることによ
って単位時間に検出を行うことができる回数が増加する
。
電流の平均電流のデータを基に、溶接線からの位置ずれ
が検出されるが、オシレート周波数を高くすることによ
って単位時間に検出を行うことができる回数が増加する
。
第13図は、教示された溶接線(横軸と一致)に対して
、傾斜して配置された実際の溶接線Wsの位置ずれを示
しており、横軸は溶接時間1秒]、縦軸は教示溶接線(
横軸と一致)に対する傾斜して配置された実際の溶接線
との配置の位置ずれ距fi[mm]である。同図におい
て点線は、オシレート周波数が2.5Hzの従来の制御
方法による傾斜した実際の溶接線Wsとオシレート中心
Cとの位置ずれの時間経過を示し、位置ずれが最大■、
0[關コも生じている。これに対して、同図の実線は、
オシレート周波数が10Hzの本発明の制御方法による
傾斜した実際の溶接線Wsとオシレート中心Cとの位置
ずれの時間経過を示し、位置ずれの最大値は0.5[a
m ]以下であって、従来の半分以下になり、溶接線追
従の精度が向上している。
、傾斜して配置された実際の溶接線Wsの位置ずれを示
しており、横軸は溶接時間1秒]、縦軸は教示溶接線(
横軸と一致)に対する傾斜して配置された実際の溶接線
との配置の位置ずれ距fi[mm]である。同図におい
て点線は、オシレート周波数が2.5Hzの従来の制御
方法による傾斜した実際の溶接線Wsとオシレート中心
Cとの位置ずれの時間経過を示し、位置ずれが最大■、
0[關コも生じている。これに対して、同図の実線は、
オシレート周波数が10Hzの本発明の制御方法による
傾斜した実際の溶接線Wsとオシレート中心Cとの位置
ずれの時間経過を示し、位置ずれの最大値は0.5[a
m ]以下であって、従来の半分以下になり、溶接線追
従の精度が向上している。
(3)立向下進溶接における倣い制御が可能になった。
立向下進溶接においては、溶融金属がアークの下方に垂
れさがり、開先の表面まで溶融金属が不安定に流動する
ために、従来の倣い制御方法では、立向下進溶接をアー
クセンサ倣い制御によって行うことは、極めて困難であ
った。それに対して本発明の制御方法においては、オシ
レート速度を高速度にして溶接速度を高速度にすること
ができるようになったために、溶融金属が垂れ落ちる速
度よりも速い溶接速度で溶接トーチ(アーク)を移動さ
せるので、溶融金属の垂れ落ちの影響をほとんど受ける
ことなく、安定した立向下進溶接の倣い制御を行うこと
が可能になり、例えば、溶接速度が200[ci/ak
in ]の立向隅肉下進溶接、溶接速度が150[cm
/1lnlの立向重ね隅肉溶接を行うことができる。
れさがり、開先の表面まで溶融金属が不安定に流動する
ために、従来の倣い制御方法では、立向下進溶接をアー
クセンサ倣い制御によって行うことは、極めて困難であ
った。それに対して本発明の制御方法においては、オシ
レート速度を高速度にして溶接速度を高速度にすること
ができるようになったために、溶融金属が垂れ落ちる速
度よりも速い溶接速度で溶接トーチ(アーク)を移動さ
せるので、溶融金属の垂れ落ちの影響をほとんど受ける
ことなく、安定した立向下進溶接の倣い制御を行うこと
が可能になり、例えば、溶接速度が200[ci/ak
in ]の立向隅肉下進溶接、溶接速度が150[cm
/1lnlの立向重ね隅肉溶接を行うことができる。
(4)小電流溶接時にも精度の高い倣い制御が可能にな
った。
った。
アークセンサによる倣い制御方法は、溶接電流が小さく
なると検出誤差が大になるが、本発明の倣い制御方法で
は、小電流になっても、オシレート速度を高速度にする
ことによって検出誤差が従来よりも小さくできるために
、従来よりも小電流溶接時にも倣い制御方法を行うこと
ができる。
なると検出誤差が大になるが、本発明の倣い制御方法で
は、小電流になっても、オシレート速度を高速度にする
ことによって検出誤差が従来よりも小さくできるために
、従来よりも小電流溶接時にも倣い制御方法を行うこと
ができる。
(5)各種溶接方法に適用できる。
従来の倣い制御方法では、アーク長が略一定であること
が前提であったために、アーク長が変動したり、溶接電
源の回路インダクタンスの異なる溶接法に共通に使用す
ることができなかった。それに対して、本発明の倣い制
御方法は、アーク長が変動しても、溶接電源の回路イン
ダクタンスが変化しても適用できるために、スプレーア
ークでも、ショートアークでも、パルスアークでも広い
溶接条件の範囲にわたって、単独に又は共用して使用す
ることができる。
が前提であったために、アーク長が変動したり、溶接電
源の回路インダクタンスの異なる溶接法に共通に使用す
ることができなかった。それに対して、本発明の倣い制
御方法は、アーク長が変動しても、溶接電源の回路イン
ダクタンスが変化しても適用できるために、スプレーア
ークでも、ショートアークでも、パルスアークでも広い
溶接条件の範囲にわたって、単独に又は共用して使用す
ることができる。
第1図(A)は本発明の溶接線倣い制御方法を実施する
ための装置の実施例のブロック図であり、同図(B)乃
至(E)は各回路の出力波形図であって、同図(B)は
溶接トーチ位置検出回路11の出力でオシレート位置検
出信号の波形図、同図(C)はフィルタ回路12の出力
の溶接電流検出信号の波形図、同図(D)は位置・電流
波形合成合格13の出力の波形信号の波形図、同図(E
)は右位置電流差演算回路14の出力である第1の比較
信号の波形図、同図(F)は左位置電流差演算回路15
の出力である第2の比較信号の波形図である。 第2図は、従来の倣い制御方法の位置ずれがない場合で
あってアーク長が一定と仮定した場合の説明図であって
、同図(A)はオシレート位置と溶接電流値との関係を
示す図、同図(B)は溶接トーチWTのオシレート位置
に対応したワイヤ先端位置Wa、ワイヤ突き出し長Al
。 AOアーク長BOの関係を示す図、同図(C)及び(D
)はそれぞれ時間の経過t(横軸)に対する溶接電流値
■及びオシレート位置P(縦軸)との関係を示す図であ
る。 第3図は、従来の倣い制御方法の第2図において、位置
ずれがある場合のオシレート位置と溶接電流値との関係
を示す図である。 第4図は、オシレート速度が2〜5Hz程度で位置ずれ
かない場合であって、実測したオシレート位置と溶接電
流値との関係を示す図であり、第5図は第4図において
、位置ずれが少ない場合の実測したオシレート位置と溶
接電流値との関係を示す図である。 第6図乃至第9図は、本発明の制御方法を検討するため
のアーク長の変動及び溶接電源回路のインダクタンスを
考慮にいれた微分方程式から求めたオシレート位置と溶
接電流値との関係を示す図であって、第6図(A)乃至
(C)はオシレート速度が0.5〜2Hzの超低速度、
第7図(A)乃至(C)は2〜5 Hzの低速度、第8
図(A)乃至(C)は5〜7H2の中速度及び第9図(
A)乃至(C)は7〜10 Hzの高速度の場合のそれ
ぞれオシレート中心が溶接線に対して右にずれている場
合、位置ずれかない場合及び左にずれている場合のオシ
レート位置と溶接電流値との関係を示す図である。 第10図(A)は溶接トーチのオシレート中心Cと溶接
線Woとが一致している時(位置ずれかない時)のオシ
レート位置と被溶接物の位置との関係を示す図であり、
同図(B)は時間経Jtに対するオシレート位置Pを示
す図、同図(C’J乃至(F)はオシレート速度がそれ
ぞれ0.5 Hz 、 5 Hz 、 7 Hz及
び1 (lHzの時のオシレート位置Pに対する溶接電
流値■の変化の軌跡を示す図であり、同図(G)乃至(
J)は時間経過tに対する溶接電流値■の変化を示す図
である。 第11図は、溶接電源の回路インダクタンス[mH]
(横軸)とオシレート周波数[H2](縦軸)との関
係を示すグラフである。 第12図は、オシレート周波数[H2] (横軸)に対
する溶接線との位置ずれ検出誤差の標準偏差[關](縦
軸)を示す線図である。 第13図は、教示された溶接線(横軸と一致)に対して
、傾斜して配置された実際の溶接線Wsに対する位置ず
れの溶接時間[秒〕 (横軸)と、教示溶接線に対する
傾斜して配置された実際の溶接線との配置の位置ずれ距
離[mm](縦軸)との関係を示す線図である。 第14図は、本発明の倣い制御方法を適用してアーク溶
接するための装置全体の概略構成図である。 第15図は、倣い制御装置のうちのサンプリング動作の
流れ図を示す。 第16図(A)は、オシレート用リングバッファ18a
に読込んだ一連のオシレート位置検出信号S oの時間
的経過を示す図である。 第16図(B)は、オシレート用バッファ18bに読込
んだ一連のオシレート位置信号(データXm)の時間的
経過を示す図である。 第16図(C)は、オシレート用フィルタ回路19から
出力される一連の位置フィルタ信号519(データX)
の時間的経過を示す図である。 第17図(A)は、溶接電流用リングバッファ20aに
読込んだ一連の溶接電流検出信号910の時間的経過を
示す図である。 第17図(B)は、溶接電流用バッファ20bに読込ん
だ一連の溶接電流検出信号(デ〜りYm)の時間的経過
を示す図である。 第17図(C)は、溶接電流用フィルタ回路12から出
力される一連の電流フィルタ信号S+2(データY)の
時間的経過を示す図である。 第18図(A)乃至(D)は、オシレート用フィルタ回
路19の動作順序を説明する波形図である。 第19図は、溶接電流用バッファ回路20の一連の電流
バッファ信号(データY)の時間経過を示す図である。 第20図は、左右電流差演算回路16から出力する波形
信号S 13の波形図である。 第21図(A)乃至(C)は、右位置電流差演算回路1
4の動作を説明する波形図である。 第22図(A)乃至(C)は、左位置電流差演算回路1
5の動作を説明する波形図である。 第23図(A)及び(B)は、オシレート中心位置ずれ
を算出する関数の定数を求める図である。 (第6図乃至第9図参照) 第1の比較信号 R−ΣRr/ΣR1゜ΣRr−ΣR1
゜ Re/RJ! 、 Rr−RJ! 。 Re/C1,Re−Cl 第2の比較信号 L ΣL1/ΣLr。 ΣL「、−ΣLm Ll /Lr、LJ! −Lr。 Le/Cr、Le−Cr P オシレート位置 ■ 溶接電流 代 理 人 弁理士 牛丼 宏 第1 図 (D) 第2 図 Jr 第3図 fL Nr 第≠ 図 (C) Jx r 第6 図 (Bつ 案70 図 第5図 (ん 第7 図 (こン (B) <A) 第8@ 第7図 第1/図 →t;=iiのインデクタン20ηH〕−4オシし一一
シ友数〔H2〕 千 第13図 第グ5図 中り 第1B図 第79図
ための装置の実施例のブロック図であり、同図(B)乃
至(E)は各回路の出力波形図であって、同図(B)は
溶接トーチ位置検出回路11の出力でオシレート位置検
出信号の波形図、同図(C)はフィルタ回路12の出力
の溶接電流検出信号の波形図、同図(D)は位置・電流
波形合成合格13の出力の波形信号の波形図、同図(E
)は右位置電流差演算回路14の出力である第1の比較
信号の波形図、同図(F)は左位置電流差演算回路15
の出力である第2の比較信号の波形図である。 第2図は、従来の倣い制御方法の位置ずれがない場合で
あってアーク長が一定と仮定した場合の説明図であって
、同図(A)はオシレート位置と溶接電流値との関係を
示す図、同図(B)は溶接トーチWTのオシレート位置
に対応したワイヤ先端位置Wa、ワイヤ突き出し長Al
。 AOアーク長BOの関係を示す図、同図(C)及び(D
)はそれぞれ時間の経過t(横軸)に対する溶接電流値
■及びオシレート位置P(縦軸)との関係を示す図であ
る。 第3図は、従来の倣い制御方法の第2図において、位置
ずれがある場合のオシレート位置と溶接電流値との関係
を示す図である。 第4図は、オシレート速度が2〜5Hz程度で位置ずれ
かない場合であって、実測したオシレート位置と溶接電
流値との関係を示す図であり、第5図は第4図において
、位置ずれが少ない場合の実測したオシレート位置と溶
接電流値との関係を示す図である。 第6図乃至第9図は、本発明の制御方法を検討するため
のアーク長の変動及び溶接電源回路のインダクタンスを
考慮にいれた微分方程式から求めたオシレート位置と溶
接電流値との関係を示す図であって、第6図(A)乃至
(C)はオシレート速度が0.5〜2Hzの超低速度、
第7図(A)乃至(C)は2〜5 Hzの低速度、第8
図(A)乃至(C)は5〜7H2の中速度及び第9図(
A)乃至(C)は7〜10 Hzの高速度の場合のそれ
ぞれオシレート中心が溶接線に対して右にずれている場
合、位置ずれかない場合及び左にずれている場合のオシ
レート位置と溶接電流値との関係を示す図である。 第10図(A)は溶接トーチのオシレート中心Cと溶接
線Woとが一致している時(位置ずれかない時)のオシ
レート位置と被溶接物の位置との関係を示す図であり、
同図(B)は時間経Jtに対するオシレート位置Pを示
す図、同図(C’J乃至(F)はオシレート速度がそれ
ぞれ0.5 Hz 、 5 Hz 、 7 Hz及
び1 (lHzの時のオシレート位置Pに対する溶接電
流値■の変化の軌跡を示す図であり、同図(G)乃至(
J)は時間経過tに対する溶接電流値■の変化を示す図
である。 第11図は、溶接電源の回路インダクタンス[mH]
(横軸)とオシレート周波数[H2](縦軸)との関
係を示すグラフである。 第12図は、オシレート周波数[H2] (横軸)に対
する溶接線との位置ずれ検出誤差の標準偏差[關](縦
軸)を示す線図である。 第13図は、教示された溶接線(横軸と一致)に対して
、傾斜して配置された実際の溶接線Wsに対する位置ず
れの溶接時間[秒〕 (横軸)と、教示溶接線に対する
傾斜して配置された実際の溶接線との配置の位置ずれ距
離[mm](縦軸)との関係を示す線図である。 第14図は、本発明の倣い制御方法を適用してアーク溶
接するための装置全体の概略構成図である。 第15図は、倣い制御装置のうちのサンプリング動作の
流れ図を示す。 第16図(A)は、オシレート用リングバッファ18a
に読込んだ一連のオシレート位置検出信号S oの時間
的経過を示す図である。 第16図(B)は、オシレート用バッファ18bに読込
んだ一連のオシレート位置信号(データXm)の時間的
経過を示す図である。 第16図(C)は、オシレート用フィルタ回路19から
出力される一連の位置フィルタ信号519(データX)
の時間的経過を示す図である。 第17図(A)は、溶接電流用リングバッファ20aに
読込んだ一連の溶接電流検出信号910の時間的経過を
示す図である。 第17図(B)は、溶接電流用バッファ20bに読込ん
だ一連の溶接電流検出信号(デ〜りYm)の時間的経過
を示す図である。 第17図(C)は、溶接電流用フィルタ回路12から出
力される一連の電流フィルタ信号S+2(データY)の
時間的経過を示す図である。 第18図(A)乃至(D)は、オシレート用フィルタ回
路19の動作順序を説明する波形図である。 第19図は、溶接電流用バッファ回路20の一連の電流
バッファ信号(データY)の時間経過を示す図である。 第20図は、左右電流差演算回路16から出力する波形
信号S 13の波形図である。 第21図(A)乃至(C)は、右位置電流差演算回路1
4の動作を説明する波形図である。 第22図(A)乃至(C)は、左位置電流差演算回路1
5の動作を説明する波形図である。 第23図(A)及び(B)は、オシレート中心位置ずれ
を算出する関数の定数を求める図である。 (第6図乃至第9図参照) 第1の比較信号 R−ΣRr/ΣR1゜ΣRr−ΣR1
゜ Re/RJ! 、 Rr−RJ! 。 Re/C1,Re−Cl 第2の比較信号 L ΣL1/ΣLr。 ΣL「、−ΣLm Ll /Lr、LJ! −Lr。 Le/Cr、Le−Cr P オシレート位置 ■ 溶接電流 代 理 人 弁理士 牛丼 宏 第1 図 (D) 第2 図 Jr 第3図 fL Nr 第≠ 図 (C) Jx r 第6 図 (Bつ 案70 図 第5図 (ん 第7 図 (こン (B) <A) 第8@ 第7図 第1/図 →t;=iiのインデクタン20ηH〕−4オシし一一
シ友数〔H2〕 千 第13図 第グ5図 中り 第1B図 第79図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、溶接トーチをオシレートさせてアーク長及びワイヤ
突き出し長の変化に伴う電気的変化を検出し、前記検出
信号により溶接トーチを溶接線に倣わせる溶接線倣い制
御方法において、前記溶接トーチがオシレート幅の右半
分を右方向に進行している時に検出した前記第1の検出
信号と左方向に進行している時に検出した前記検出信号
とを比較する第1の比較信号及び前記溶接トーチがオシ
レート幅の左半分を左方向に進行している時に検出した
前記検出信号と右方向に進行している時に検出した前記
検出信号とを比較する第2の比較信号とを演算し、前記
第1の比較信号と前記第2の比較信号との差が小さくな
る方向に、前記溶接トーチの中心を移動させる溶接線倣
い制御方法。 2、溶接トーチをオシレートさせてアーク長及びワイヤ
突き出し長の変化に伴なう電気的変化を検出し、前記検
出信号により溶接トーチを溶接線に倣わせる溶接線倣い
制御方法において、前記溶接トーチがオシレート幅の右
方向に進行している時のオシレート右端で検出した前記
検出信号と左方向に進行している時のオシレート中心で
検出した前記検出信号とを比較する第1の比較信号及び
溶接トーチがオシレート幅の左方向に進行している時の
オシレート左端で検出した前記検出信号と右方向に進行
している時のオシレート中心で検出した前記検出信号と
を比較する第2の比較信号とを演算し、前記第1の比較
信号と第2の比較信号との差が小さくなる方向に、溶接
トーチのオシレート中心を移動させる溶接線倣い制御方
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/438,677 US4990743A (en) | 1989-05-10 | 1989-11-17 | Control method for tracing a weld line in a welding apparatus |
US07/520,711 US5130514A (en) | 1989-05-10 | 1990-05-08 | Control apparatus for tracing a weld line in a welding apparatus and control method therefor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11506988 | 1988-05-11 | ||
JP63-115069 | 1988-05-11 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1286845A Division JP2969694B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-11-02 | 溶接線倣い制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0252171A true JPH0252171A (ja) | 1990-02-21 |
JPH074666B2 JPH074666B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=14653412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11817689A Expired - Fee Related JPH074666B2 (ja) | 1988-05-11 | 1989-05-10 | 溶接線倣い制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH074666B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014030841A (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Kobe Steel Ltd | アーク倣い溶接方法および溶接装置 |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP11817689A patent/JPH074666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014030841A (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Kobe Steel Ltd | アーク倣い溶接方法および溶接装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH074666B2 (ja) | 1995-01-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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