JPH0671442A - ワイヤ突出長およびアーク長の算出方法並びに溶接状態監視装置 - Google Patents
ワイヤ突出長およびアーク長の算出方法並びに溶接状態監視装置Info
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- JPH0671442A JPH0671442A JP22585592A JP22585592A JPH0671442A JP H0671442 A JPH0671442 A JP H0671442A JP 22585592 A JP22585592 A JP 22585592A JP 22585592 A JP22585592 A JP 22585592A JP H0671442 A JPH0671442 A JP H0671442A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】定電圧特性の溶接電源を用いる消耗電極式アー
ク溶接の全範囲において、すなわち短絡移行だけでなく
グロビュ−ル移行あるいはスプレ−移行を含む全範囲に
おいて、ワイヤ突出長およびアーク長を正確に演算でき
る算出方法並びに溶接状態監視装置を提供すること。 【構成】条件設定装置と、条件設定装置に接続された記
憶装置と、記憶装置に接続された演算装置とからなり、
記憶装置を条件設定装置に入力されるワイヤ突出長の基
準値及びその許容偏差とアーク長の基準値及びその許容
偏差とトーチ高さの基準値及びその許容偏差のうちの少
なくとも１組の条件および平均溶接電流とワイヤ送給速
度とチップ・母材間の平均溶接電圧とを変数とする関数
式並びに演算装置の演算結果を記憶するように構成し、
演算装置を平均溶接電流とワイヤ送給速度とチップ・母
材間の平均溶接電圧の測定値から一定周期ごとにワイヤ
突出長とアーク長とトーチ高さを演算しそれぞれの演算
結果と基準値との差が許容偏差を越えたときに信号を出
力するように構成する。
ク溶接の全範囲において、すなわち短絡移行だけでなく
グロビュ−ル移行あるいはスプレ−移行を含む全範囲に
おいて、ワイヤ突出長およびアーク長を正確に演算でき
る算出方法並びに溶接状態監視装置を提供すること。 【構成】条件設定装置と、条件設定装置に接続された記
憶装置と、記憶装置に接続された演算装置とからなり、
記憶装置を条件設定装置に入力されるワイヤ突出長の基
準値及びその許容偏差とアーク長の基準値及びその許容
偏差とトーチ高さの基準値及びその許容偏差のうちの少
なくとも１組の条件および平均溶接電流とワイヤ送給速
度とチップ・母材間の平均溶接電圧とを変数とする関数
式並びに演算装置の演算結果を記憶するように構成し、
演算装置を平均溶接電流とワイヤ送給速度とチップ・母
材間の平均溶接電圧の測定値から一定周期ごとにワイヤ
突出長とアーク長とトーチ高さを演算しそれぞれの演算
結果と基準値との差が許容偏差を越えたときに信号を出
力するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、定電圧特性の溶接電源
を用いる消耗電極式アーク溶接におけるワイヤ突出長お
よびアーク長の算出方法並びに溶接状態監視装置に関す
る。
を用いる消耗電極式アーク溶接におけるワイヤ突出長お
よびアーク長の算出方法並びに溶接状態監視装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】消耗電極（以下ワイヤという）を用いる
アーク溶接では、チップ先端からワイヤ先端までのワイ
ヤ長さ（以下、ワイヤ突出長と言う）又は母材表面から
ワイヤ先端までのアーク長を一定に保つことにより良好
な溶接部を得ることができる。「アーク溶接におけるセ
ンシングと制御」（溶接法ガイドブック２，平成２年５
月１５日発行，溶接学会，２−９４〜２−９９頁）に
は、ワイヤ突出長ＬEを下記の式１により、また、アー
ク長ＬAを下記の式２により算出し、この結果に基づい
て溶接トーチの位置を機械的に修正してワイヤ突出長Ｌ
E又はアーク長ＬAを一定に保つ技術が開示されている。
ただし、式２中のアーク電圧ＶAは実測不可能であるた
め、先ず式３ないし式５によりワイヤ突出長ＬE部分の
電圧降下ＶEを求め、式６からアーク電圧ＶAを求める。
アーク溶接では、チップ先端からワイヤ先端までのワイ
ヤ長さ（以下、ワイヤ突出長と言う）又は母材表面から
ワイヤ先端までのアーク長を一定に保つことにより良好
な溶接部を得ることができる。「アーク溶接におけるセ
ンシングと制御」（溶接法ガイドブック２，平成２年５
月１５日発行，溶接学会，２−９４〜２−９９頁）に
は、ワイヤ突出長ＬEを下記の式１により、また、アー
ク長ＬAを下記の式２により算出し、この結果に基づい
て溶接トーチの位置を機械的に修正してワイヤ突出長Ｌ
E又はアーク長ＬAを一定に保つ技術が開示されている。
ただし、式２中のアーク電圧ＶAは実測不可能であるた
め、先ず式３ないし式５によりワイヤ突出長ＬE部分の
電圧降下ＶEを求め、式６からアーク電圧ＶAを求める。
【０００３】
【数１】
【０００４】ここで、 ｖ ：ワイヤ送給速度 ＩE：実効電流 ＩA：平均電流 ＶA：アーク電圧 Ｖ ：チップ・母材間電圧 ＶE：ワイヤ突出長
ＬE部分の電圧降下 Ｒ ：ワイヤ突出長ＬE部分の抵抗 α ：固有抵抗と比
熱の温度係数の差 β ：固有抵抗の温度係数 ＣO：比熱 Ｊ ：熱の仕事当量 ηO：固有抵抗 ρ ：比重 ｄ ：ワイヤ直径 また、Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3、Ｋ4、Ｋ5、Ｋ6は定数である。そ
して、上記式１に用いる定数Ｋ1、Ｋ2は、良く使用され
るワイヤの突出長に関して実験的に決定される。また、
特公平３−１６２２７号公報には、短絡時におけるワイ
ヤと母材間の電圧とワイヤを流れる電流とから電気抵抗
に関連した値を求め、ワイヤ突出長を算出する技術が開
示されている。
ＬE部分の電圧降下 Ｒ ：ワイヤ突出長ＬE部分の抵抗 α ：固有抵抗と比
熱の温度係数の差 β ：固有抵抗の温度係数 ＣO：比熱 Ｊ ：熱の仕事当量 ηO：固有抵抗 ρ ：比重 ｄ ：ワイヤ直径 また、Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3、Ｋ4、Ｋ5、Ｋ6は定数である。そ
して、上記式１に用いる定数Ｋ1、Ｋ2は、良く使用され
るワイヤの突出長に関して実験的に決定される。また、
特公平３−１６２２７号公報には、短絡時におけるワイ
ヤと母材間の電圧とワイヤを流れる電流とから電気抵抗
に関連した値を求め、ワイヤ突出長を算出する技術が開
示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、定電圧特性の
溶接電源を用いる定速度ワイヤ送給方式のアーク溶接で
はトーチ高さが変わると溶接電流の値も変化する。そし
て、上記した従来技術の前者の式１における定数Ｋ1、
Ｋ2は溶接電流の値によって変化することが、論文「多
変数溶接パラメータ制御による溶込み深さとビード高さ
の同時制御」（「溶接学会論文集」第７巻第１号,平成元
年２月５日発行，溶接学会，２１頁〜２６頁）に示され
ている。さらに、計算に用いる物理定数もある仮定のも
とに決めた値を用いる。この結果、演算したワイヤ突出
長が実測値と一致せず、良好な溶接結果を得られないこ
とがあった。また、アーク長に関しても式３及び式５で
式１の結果を用いるから、上記ワイヤ突出長の場合と同
様に、演算した値と実測値とは一致しなかった。一方、
上記した従来技術の後者は短絡移行アーク溶接の場合に
限られる。本発明の目的は上記した課題を解決し、定電
圧特性の溶接電源を用いる消耗電極式アーク溶接の全範
囲において、すなわち短絡移行だけでなくグロビュ−ル
移行あるいはスプレ−移行を含む全範囲において、ワイ
ヤ突出長およびアーク長を正確に演算できる算出方法並
びに溶接状態監視装置を提供することにある。
溶接電源を用いる定速度ワイヤ送給方式のアーク溶接で
はトーチ高さが変わると溶接電流の値も変化する。そし
て、上記した従来技術の前者の式１における定数Ｋ1、
Ｋ2は溶接電流の値によって変化することが、論文「多
変数溶接パラメータ制御による溶込み深さとビード高さ
の同時制御」（「溶接学会論文集」第７巻第１号,平成元
年２月５日発行，溶接学会，２１頁〜２６頁）に示され
ている。さらに、計算に用いる物理定数もある仮定のも
とに決めた値を用いる。この結果、演算したワイヤ突出
長が実測値と一致せず、良好な溶接結果を得られないこ
とがあった。また、アーク長に関しても式３及び式５で
式１の結果を用いるから、上記ワイヤ突出長の場合と同
様に、演算した値と実測値とは一致しなかった。一方、
上記した従来技術の後者は短絡移行アーク溶接の場合に
限られる。本発明の目的は上記した課題を解決し、定電
圧特性の溶接電源を用いる消耗電極式アーク溶接の全範
囲において、すなわち短絡移行だけでなくグロビュ−ル
移行あるいはスプレ−移行を含む全範囲において、ワイ
ヤ突出長およびアーク長を正確に演算できる算出方法並
びに溶接状態監視装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、条件設
定装置と、条件設定装置に接続された記憶装置と、記憶
装置に接続された演算装置とからなり、記憶装置を条件
設定装置に入力されるワイヤ突出長の基準値及びその許
容偏差とアーク長の基準値及びその許容偏差とトーチ高
さの基準値及びその許容偏差のうちの少なくとも１組の
条件および平均溶接電流とワイヤ送給速度とチップ・母
材間の平均溶接電圧とを変数とする関数式並びに演算装
置の演算結果を記憶するように構成し、演算装置を平均
溶接電流とワイヤ送給速度とチップ・母材間の平均溶接
電圧の測定値から一定周期ごとにワイヤ突出長とアーク
長とトーチ高さを演算しそれぞれの演算結果と基準値と
の差が許容偏差を越えたときに信号を出力するように構
成することにより解決される。そして、上記関数式を溶
接電流とワイヤ送給速度とチップ・母材間の電圧とから
なる一次式とし、あるいは、溶接電流の設定値からワイ
ヤ送給速度を求めることによりさらに効果的に解決され
る。
定装置と、条件設定装置に接続された記憶装置と、記憶
装置に接続された演算装置とからなり、記憶装置を条件
設定装置に入力されるワイヤ突出長の基準値及びその許
容偏差とアーク長の基準値及びその許容偏差とトーチ高
さの基準値及びその許容偏差のうちの少なくとも１組の
条件および平均溶接電流とワイヤ送給速度とチップ・母
材間の平均溶接電圧とを変数とする関数式並びに演算装
置の演算結果を記憶するように構成し、演算装置を平均
溶接電流とワイヤ送給速度とチップ・母材間の平均溶接
電圧の測定値から一定周期ごとにワイヤ突出長とアーク
長とトーチ高さを演算しそれぞれの演算結果と基準値と
の差が許容偏差を越えたときに信号を出力するように構
成することにより解決される。そして、上記関数式を溶
接電流とワイヤ送給速度とチップ・母材間の電圧とから
なる一次式とし、あるいは、溶接電流の設定値からワイ
ヤ送給速度を求めることによりさらに効果的に解決され
る。
【０００７】
【作用】演算により求めたワイヤ突出長及びアーク長の
値は実際の値とほぼ等しい。そこで、演算により求めた
値が予め設定した値になるように制御すれば、ワイヤ突
出長，アーク長あるいはトーチ高さは常に一定になる。
値は実際の値とほぼ等しい。そこで、演算により求めた
値が予め設定した値になるように制御すれば、ワイヤ突
出長，アーク長あるいはトーチ高さは常に一定になる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示すアーク溶
接機のブロック線図である。１は定電圧溶接電源で、溶
接電流は出力側端子２から図示していない溶接トーチの
チップ３、ワイヤ４、アーク５、母材６、分流器７を経
て出力側端子８に流れる。９はワイヤ送給制御回路で、
ワイヤ送給モータ１０に接続したワイヤ送給ローラ１１
によりワイヤ４をチップ３に供給する。１２は平均溶接
電流検出回路で、分流器７の出力から平均溶接電流を求
めて演算回路１５に入力する。１３はワイヤ送給速度検
出回路で、ワイヤ送給速度とワイヤ送給モータ１０の逆
起電圧とがほぼ比例関係にあることを利用し、ワイヤ送
給モータ１０の逆起電圧を演算回路１５に入力する。１
４はチップ・母材間電圧検出回路で、チップ３と母材６
との間の平均溶接電圧を演算回路１５に入力する。１５
は演算回路で、後述する演算を行う。１６はキーボード
で、予め溶接条件に応じて基準のワイヤ突出長及びその
許容偏差と基準のアーク長及びその許容偏差と基準のト
ーチ高さ及びその許容偏差のうちの少なくとも１組を予
め設定するためのものである。１７はメモリで、キーボ
ード１６から入力される上記設定定数及び演算回路１５
の演算結果を記憶する。そして、演算回路１５は予め定
める一定周期毎に電流検出回路１２で検出した平均溶接
電流に対応した電圧と、ワイヤ送給速度検出回路１３で
検出したワイヤ送給速度に対応した電圧と、チップ・母
材間電圧検出回路１４で検出した平均溶接電圧とから予
め記憶している関数式によりワイヤ突出長とアーク長を
演算し、さらに以下の演算を行う。すなわち、基準のワ
イヤ突出長と演算で求めたワイヤ突出長との差であるワ
イヤ突出長偏差、基準のアーク長と演算で求めたアーク
長との差であるアーク長偏差、トーチ高さを演算で求め
たアーク長とワイヤ突出長との和として基準のトーチ高
さとの差であるトーチ高さ偏差を演算する。そして、演
算したそれぞれの偏差の絶対値のうちいずれかが対応す
る許容偏差を越えたときには外部に設けた報知器１８を
動作させる信号を出力する。そして、初心者が半自動溶
接をするときにワイヤ突出長あるいはアーク長を一定に
保つことが容易になるように、報知器１８は例えばトー
チ高さの偏差が大きい場合、適正な場合、小さい場合に
対応させて高音、音なし、低音の３段階とする音報知回
路、あるいは、トーチ高さの偏差が大きい場合と小さい
場合で別の音声を発する音声報知回路、また別の色のラ
ンプを点灯させるランプ報知回路、あるいは＋，−，０
の３符号で区別する液晶報知回路等としてある。なお、
１９は定電圧溶接電源１の出力を予め設定するための電
流電圧設定器、また、２０は定電圧溶接電源１の出力を
制御する溶接電源制御回路である。
接機のブロック線図である。１は定電圧溶接電源で、溶
接電流は出力側端子２から図示していない溶接トーチの
チップ３、ワイヤ４、アーク５、母材６、分流器７を経
て出力側端子８に流れる。９はワイヤ送給制御回路で、
ワイヤ送給モータ１０に接続したワイヤ送給ローラ１１
によりワイヤ４をチップ３に供給する。１２は平均溶接
電流検出回路で、分流器７の出力から平均溶接電流を求
めて演算回路１５に入力する。１３はワイヤ送給速度検
出回路で、ワイヤ送給速度とワイヤ送給モータ１０の逆
起電圧とがほぼ比例関係にあることを利用し、ワイヤ送
給モータ１０の逆起電圧を演算回路１５に入力する。１
４はチップ・母材間電圧検出回路で、チップ３と母材６
との間の平均溶接電圧を演算回路１５に入力する。１５
は演算回路で、後述する演算を行う。１６はキーボード
で、予め溶接条件に応じて基準のワイヤ突出長及びその
許容偏差と基準のアーク長及びその許容偏差と基準のト
ーチ高さ及びその許容偏差のうちの少なくとも１組を予
め設定するためのものである。１７はメモリで、キーボ
ード１６から入力される上記設定定数及び演算回路１５
の演算結果を記憶する。そして、演算回路１５は予め定
める一定周期毎に電流検出回路１２で検出した平均溶接
電流に対応した電圧と、ワイヤ送給速度検出回路１３で
検出したワイヤ送給速度に対応した電圧と、チップ・母
材間電圧検出回路１４で検出した平均溶接電圧とから予
め記憶している関数式によりワイヤ突出長とアーク長を
演算し、さらに以下の演算を行う。すなわち、基準のワ
イヤ突出長と演算で求めたワイヤ突出長との差であるワ
イヤ突出長偏差、基準のアーク長と演算で求めたアーク
長との差であるアーク長偏差、トーチ高さを演算で求め
たアーク長とワイヤ突出長との和として基準のトーチ高
さとの差であるトーチ高さ偏差を演算する。そして、演
算したそれぞれの偏差の絶対値のうちいずれかが対応す
る許容偏差を越えたときには外部に設けた報知器１８を
動作させる信号を出力する。そして、初心者が半自動溶
接をするときにワイヤ突出長あるいはアーク長を一定に
保つことが容易になるように、報知器１８は例えばトー
チ高さの偏差が大きい場合、適正な場合、小さい場合に
対応させて高音、音なし、低音の３段階とする音報知回
路、あるいは、トーチ高さの偏差が大きい場合と小さい
場合で別の音声を発する音声報知回路、また別の色のラ
ンプを点灯させるランプ報知回路、あるいは＋，−，０
の３符号で区別する液晶報知回路等としてある。なお、
１９は定電圧溶接電源１の出力を予め設定するための電
流電圧設定器、また、２０は定電圧溶接電源１の出力を
制御する溶接電源制御回路である。
【０００９】ここで、動作について説明する前にワイヤ
突出長及びアーク長の演算式について述べる。上記した
ように定電圧溶接電源を用いた定速度ワイヤ送給方式の
アーク溶接では、トーチ高さが変わると溶接電流および
チップ・母材間電圧も変化する。そこで、アーク長及び
ワイヤ突出長を式７ないし式８に示すように、平均溶接
電流Ｉとワイヤ送給速度ｖとチップ・母材間の平均溶接
電圧Ｖを変数とする１次関数と置く。 アーク長：ｌa＝Ａ＋Ｂ・Ｉ＋Ｃ・Ｖ＋Ｄ・ｖ 式７ ワイヤ突出長：ｌe＝Ｅ＋Ｆ・Ｉ＋Ｇ・Ｖ＋Ｈ・ｖ 式８ ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは定数であ
る。そして、定数Ａ〜Ｈを以下のようにして定めた。す
なわち、溶接電流およびトーチ高さを変化させてアーク
溶接を行い、ＣＣＤカメラで実測して得られた母材表面
からワイヤ先端までのアーク長またはワイヤ突出長のデ
ータを目的変数とし、ワイヤ送給速度、溶接電流及びチ
ップ・母材間電圧を説明変数とする重回帰分析で得られ
た回帰式から、定数Ａ〜Ｈを決定した。たとえば、溶接
条件として溶接電流を８０〜３５０Ａ，またトーチ高さ
を１０〜３５ｍｍの範囲で変化させ、市販の１.２ｍｍ
φ軟鋼ワイヤを使用して炭酸ガスアーク溶接をしたと
き、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、Ａ＝２.８５、Ｂ
＝−０．０２７８、Ｃ＝０.１４、Ｄ＝０.０４、Ｅ＝２
５.４４、Ｆ＝−０.２０、Ｇ＝０.１２、Ｈ＝０.２０と
なる。そして、再度炭酸ガスアーク溶接を行い、この時
のアーク長とワイヤ突出長をＣＣＤカメラで実測した結
果、図３及び図４に示すように実測したものとよく一致
していることを確認した。
突出長及びアーク長の演算式について述べる。上記した
ように定電圧溶接電源を用いた定速度ワイヤ送給方式の
アーク溶接では、トーチ高さが変わると溶接電流および
チップ・母材間電圧も変化する。そこで、アーク長及び
ワイヤ突出長を式７ないし式８に示すように、平均溶接
電流Ｉとワイヤ送給速度ｖとチップ・母材間の平均溶接
電圧Ｖを変数とする１次関数と置く。 アーク長：ｌa＝Ａ＋Ｂ・Ｉ＋Ｃ・Ｖ＋Ｄ・ｖ 式７ ワイヤ突出長：ｌe＝Ｅ＋Ｆ・Ｉ＋Ｇ・Ｖ＋Ｈ・ｖ 式８ ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは定数であ
る。そして、定数Ａ〜Ｈを以下のようにして定めた。す
なわち、溶接電流およびトーチ高さを変化させてアーク
溶接を行い、ＣＣＤカメラで実測して得られた母材表面
からワイヤ先端までのアーク長またはワイヤ突出長のデ
ータを目的変数とし、ワイヤ送給速度、溶接電流及びチ
ップ・母材間電圧を説明変数とする重回帰分析で得られ
た回帰式から、定数Ａ〜Ｈを決定した。たとえば、溶接
条件として溶接電流を８０〜３５０Ａ，またトーチ高さ
を１０〜３５ｍｍの範囲で変化させ、市販の１.２ｍｍ
φ軟鋼ワイヤを使用して炭酸ガスアーク溶接をしたと
き、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、Ａ＝２.８５、Ｂ
＝−０．０２７８、Ｃ＝０.１４、Ｄ＝０.０４、Ｅ＝２
５.４４、Ｆ＝−０.２０、Ｇ＝０.１２、Ｈ＝０.２０と
なる。そして、再度炭酸ガスアーク溶接を行い、この時
のアーク長とワイヤ突出長をＣＣＤカメラで実測した結
果、図３及び図４に示すように実測したものとよく一致
していることを確認した。
【００１０】以下、動作について説明する。溶接に先立
ち、指定された作業基準に従い、電流電圧設定器１９に
より溶接条件すなわち溶接電圧値および溶接電流値を設
定する。そして、キーボード１６により溶接条件に応じ
た基準のワイヤ突出長及びその許容偏差と基準のアーク
長及びその許容偏差と基準のトーチ高さ及びその許容偏
差のうちの少なくとも１組を入力しておく。溶接作業
中、演算回路１５は予め定める一定周期、例えば０．１
〜１秒、毎に平均溶接電流検出回路１２、ワイヤ送給速
度検出回路１３およびチップ・母材間電圧検出回路１４
からの信号を用いて予め記憶している関数式によりアー
ク長とワイヤ突出長を演算する。さらに、基準のワイヤ
突出長と演算で求めたワイヤ突出長との差であるワイヤ
突出長偏差、基準のアーク長と演算で求めたアーク長と
の差であるアーク長偏差、トーチ高さを演算で求めたア
ーク長とワイヤ突出長との和として基準のトーチ高さと
の差であるトーチ高さ偏差を演算する。そして、例えば
作業者の手振れ等によりワイヤ突出長，アーク長あるい
はトーチ高さが変動して、いずれかの偏差の絶対値が対
応する許容偏差を越えたときには外部に設けた報知器１
８を動作させる。そこで、作業者は報知器１９の表示事
項に従ってトーチ高さを補正してワイヤ突出長あるいは
アーク長を予め設定した値に戻すようにすれば、例えば
ワイヤ突出長が過大になってシールドが悪くなることを
防止できる。なお、報知器１８の代りに定電圧溶接電源
１の起動スイッチを演算回路１５に接続し、ワイヤ突出
長，アーク長あるいはトーチ高さの偏差の絶対値がいず
れかの許容偏差を越えたときには起動スイッチをオフさ
せるようにしても良い。
ち、指定された作業基準に従い、電流電圧設定器１９に
より溶接条件すなわち溶接電圧値および溶接電流値を設
定する。そして、キーボード１６により溶接条件に応じ
た基準のワイヤ突出長及びその許容偏差と基準のアーク
長及びその許容偏差と基準のトーチ高さ及びその許容偏
差のうちの少なくとも１組を入力しておく。溶接作業
中、演算回路１５は予め定める一定周期、例えば０．１
〜１秒、毎に平均溶接電流検出回路１２、ワイヤ送給速
度検出回路１３およびチップ・母材間電圧検出回路１４
からの信号を用いて予め記憶している関数式によりアー
ク長とワイヤ突出長を演算する。さらに、基準のワイヤ
突出長と演算で求めたワイヤ突出長との差であるワイヤ
突出長偏差、基準のアーク長と演算で求めたアーク長と
の差であるアーク長偏差、トーチ高さを演算で求めたア
ーク長とワイヤ突出長との和として基準のトーチ高さと
の差であるトーチ高さ偏差を演算する。そして、例えば
作業者の手振れ等によりワイヤ突出長，アーク長あるい
はトーチ高さが変動して、いずれかの偏差の絶対値が対
応する許容偏差を越えたときには外部に設けた報知器１
８を動作させる。そこで、作業者は報知器１９の表示事
項に従ってトーチ高さを補正してワイヤ突出長あるいは
アーク長を予め設定した値に戻すようにすれば、例えば
ワイヤ突出長が過大になってシールドが悪くなることを
防止できる。なお、報知器１８の代りに定電圧溶接電源
１の起動スイッチを演算回路１５に接続し、ワイヤ突出
長，アーク長あるいはトーチ高さの偏差の絶対値がいず
れかの許容偏差を越えたときには起動スイッチをオフさ
せるようにしても良い。
【００１１】図２は本発明の第２の実施例を示す自動ア
ーク溶接機のブロック線図である。この第２の実施例は
上記第１の実施例におけるワイヤ送給速度検出回路９の
代りに電流電圧設定器１９の設定電流値をワイヤ送給速
度として演算回路１５に取り込み、既に第１の実施例で
説明した各種計算に使用する。なお、ワイヤ送給速度は
式９により求める。 ｖ＝０.６３３Ｉ−２９.３ 式９ ここで、ｖ：ワイヤ送給速度（ｍｍ／ｓ）、Ｉ：設定電
流（Ａ）である。また、演算回路１５には信号制御器２
１を介して溶接トーチを上下方向に移動させるトーチ移
動装置２２を接続してある。さらに、キーボード１６か
らは、上記第１の実施例と同様に、予め設定する基準の
ワイヤ突出長及びその許容偏差と基準のアーク長及びそ
の許容偏差と基準のトーチ高さ及びその許容偏差のうち
の少なくとも１組の条件を設定でき、さらにそれぞれの
偏差の時間的変化の許容値も予め設定できるようになっ
ている。そして、演算回路１５は偏差の時間的変化をも
演算し、上記偏差の時間的変化が予め設定した許容値を
越えたときには、第１の実施例で説明した出力信号（以
下、第１の信号という）とは別の第２の信号を出力する
ように構成されている。なお、その他の構成は第１の実
施例と同一である。
ーク溶接機のブロック線図である。この第２の実施例は
上記第１の実施例におけるワイヤ送給速度検出回路９の
代りに電流電圧設定器１９の設定電流値をワイヤ送給速
度として演算回路１５に取り込み、既に第１の実施例で
説明した各種計算に使用する。なお、ワイヤ送給速度は
式９により求める。 ｖ＝０.６３３Ｉ−２９.３ 式９ ここで、ｖ：ワイヤ送給速度（ｍｍ／ｓ）、Ｉ：設定電
流（Ａ）である。また、演算回路１５には信号制御器２
１を介して溶接トーチを上下方向に移動させるトーチ移
動装置２２を接続してある。さらに、キーボード１６か
らは、上記第１の実施例と同様に、予め設定する基準の
ワイヤ突出長及びその許容偏差と基準のアーク長及びそ
の許容偏差と基準のトーチ高さ及びその許容偏差のうち
の少なくとも１組の条件を設定でき、さらにそれぞれの
偏差の時間的変化の許容値も予め設定できるようになっ
ている。そして、演算回路１５は偏差の時間的変化をも
演算し、上記偏差の時間的変化が予め設定した許容値を
越えたときには、第１の実施例で説明した出力信号（以
下、第１の信号という）とは別の第２の信号を出力する
ように構成されている。なお、その他の構成は第１の実
施例と同一である。
【００１２】以下、動作について説明する。この第２の
実施例における動作は、演算回路１５からの第１の出力
信号によりワイヤ突出長，アーク長及びトーチ高さを一
定にするようにトーチ移動装置２２を動作させる点で上
記第１の実施例と実質的に同一である。そして、以下の
点で相違する。すなわち、ワイヤ突出長及びその許容偏
差とアーク長及びその許容偏差とトーチ高さ及びその許
容偏差の時間的変化が予め設定した許容値を越えたとき
には上記第２の信号によりトーチの移動速度を早くす
る。この結果、トーチは許容偏差の時間的変化がゆるや
かなときには徐々に、また母材に段差があるようなとき
には早く移動することになり、均一な溶接部を得ること
が可能となる。なお、この第２の信号により、たとえ
ば、報知器１８の音の間隔を変化させるようにすれば、
上記した第１の実施例にも適用できる。なお、上記２つ
の実施例においてワイヤ送給速度はワイヤ送給ローラ５
の回転数を計測してもよいし、チップ・母材間の電圧の
代りに定電圧溶接電源１の出力端子間電圧を入力として
も良い。また、電流検出回路１２，ワイヤ送給速度検出
回路１３，チップ・母材間電圧検出回路１４を設けず
に、演算回路１５にそれぞれの電圧を直接入力するよう
にしても良い。さらに、ｌa、ｌeの回帰式をＩ、Ｖ、ｖ
の１次関数以外の関数としても良い。
実施例における動作は、演算回路１５からの第１の出力
信号によりワイヤ突出長，アーク長及びトーチ高さを一
定にするようにトーチ移動装置２２を動作させる点で上
記第１の実施例と実質的に同一である。そして、以下の
点で相違する。すなわち、ワイヤ突出長及びその許容偏
差とアーク長及びその許容偏差とトーチ高さ及びその許
容偏差の時間的変化が予め設定した許容値を越えたとき
には上記第２の信号によりトーチの移動速度を早くす
る。この結果、トーチは許容偏差の時間的変化がゆるや
かなときには徐々に、また母材に段差があるようなとき
には早く移動することになり、均一な溶接部を得ること
が可能となる。なお、この第２の信号により、たとえ
ば、報知器１８の音の間隔を変化させるようにすれば、
上記した第１の実施例にも適用できる。なお、上記２つ
の実施例においてワイヤ送給速度はワイヤ送給ローラ５
の回転数を計測してもよいし、チップ・母材間の電圧の
代りに定電圧溶接電源１の出力端子間電圧を入力として
も良い。また、電流検出回路１２，ワイヤ送給速度検出
回路１３，チップ・母材間電圧検出回路１４を設けず
に、演算回路１５にそれぞれの電圧を直接入力するよう
にしても良い。さらに、ｌa、ｌeの回帰式をＩ、Ｖ、ｖ
の１次関数以外の関数としても良い。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、計
測可能な溶接電流と、ワイヤ送給速度と、チップ・母材
間電圧とからワイヤ突出長，アーク長あるいはトーチ高
さを求めることが可能となる。従って、半自動アーク溶
接，自動アーク溶接のいずれにおいても均一な溶接結果
を得ることができる。特に半自動アーク溶接の場合、表
示装置からの情報に基づいて溶接作業者は自らの手でト
ーチ高さを適正値に保つことが可能になり、初心者でも
熟練作業者と同様に安定した溶接ができる。その結果、
溶接中のチップとワイヤの溶着による溶接作業の中断や
トーチ高さに起因したガスシールド不良による溶接欠陥
が防止され、品質及び信頼性の高い溶接と作業能率の向
上が図れるという効果がある。
測可能な溶接電流と、ワイヤ送給速度と、チップ・母材
間電圧とからワイヤ突出長，アーク長あるいはトーチ高
さを求めることが可能となる。従って、半自動アーク溶
接，自動アーク溶接のいずれにおいても均一な溶接結果
を得ることができる。特に半自動アーク溶接の場合、表
示装置からの情報に基づいて溶接作業者は自らの手でト
ーチ高さを適正値に保つことが可能になり、初心者でも
熟練作業者と同様に安定した溶接ができる。その結果、
溶接中のチップとワイヤの溶着による溶接作業の中断や
トーチ高さに起因したガスシールド不良による溶接欠陥
が防止され、品質及び信頼性の高い溶接と作業能率の向
上が図れるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示すアーク溶接機のブ
ロック線図。
ロック線図。
【図２】本発明の第２の実施例を示すアーク溶接機のブ
ロック線図。
ロック線図。
【図３】アーク長の実測値と演算値の関係を示す図であ
る。
る。
【図４】ワイヤ突出長の実測値と演算値の関係を示す図
である。
である。
１ 定電圧溶接電源 ３ チップ ４ ワイヤ ５ アーク ７ 分流器 １０ ワイヤ送給モータ １２ 電流検出回路 １３ ワイヤ送給速度検出回路 １４ チップ・母材間電圧検出回路 １５ 演算回路 １６ キーボード １７ メモリ １８ 報知器 １９ 電流電圧設定器 ２０ 溶接電源制御回路 ２２ トーチ移動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 紀六 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 羽田 光明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (12)
- 【請求項１】 定電圧特性の溶接電源を用いる消耗電極
式アーク溶接において、チップ先端からワイヤ先端まで
のワイヤ突出長を、平均溶接電流とワイヤ送給速度とチ
ップ・母材間の平均溶接電圧とを変数とする関数式によ
り算出することを特徴とするワイヤ突出長算出方法。 - 【請求項２】 溶接電流の設定値からワイヤ送給速度を
求めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ突出長
算出方法。 - 【請求項３】 関数式を、平均溶接電流とワイヤ送給速
度とチップ・母材間の平均溶接電圧を変数とする一次式
としたことを特徴とする請求項１または請求項２いずれ
かに記載のワイヤ突出長算出方法。 - 【請求項４】 定電圧特性の溶接電源を用いる消耗電極
式アーク溶接において、母材表面からワイヤ先端までの
アーク長を、平均溶接電流とワイヤ送給速度とチップ・
母材間の平均溶接電圧とを変数とする関数式により算出
することを特徴とするアーク長算出方法。 - 【請求項５】 溶接電流の設定値からワイヤ送給速度を
求めることを特徴とする請求項４に記載のアーク長算出
方法。 - 【請求項６】 関数式を、平均溶接電流とワイヤ送給速
度とチップ・母材間の平均溶接電圧を変数とする一次式
としたことを特徴とする請求項４または請求項５いずれ
かに記載のアーク長算出方法。 - 【請求項７】 定電圧特性の溶接電源を用いる消耗電極
式アーク溶接において、母材表面からチップ先端までの
トーチ高さを、請求項１ないし請求項３いずれかに記載
のワイヤ突出長と請求項４ないし請求項６いずれかに記
載のアーク長との和として算出することを特徴とするト
ーチ高さ算出方法。 - 【請求項８】 条件設定装置と、条件設定装置に接続さ
れた記憶装置と、記憶装置に接続された演算装置とから
なり、記憶装置を条件設定装置に入力されるワイヤ突出
長の基準値及びその許容偏差とアーク長の基準値及びそ
の許容偏差とトーチ高さの基準値及びその許容偏差のう
ちの少なくとも１組の条件および平均溶接電流とワイヤ
送給速度とチップ・母材間の平均溶接電圧とを変数とす
る関数式並びに演算装置の演算結果を記憶するように構
成し、演算装置を平均溶接電流とワイヤ送給速度とチッ
プ・母材間の平均溶接電圧の測定値から一定周期ごとに
ワイヤ突出長とアーク長とトーチ高さを演算しそれぞれ
の演算結果と基準値との差のうちのいずれかが対応する
許容偏差を越えたときに信号を出力するように構成した
ことを特徴とする定電圧特性の溶接電源を用いる消耗電
極式アーク溶接の溶接状態監視装置。 - 【請求項９】 演算装置に報知装置を接続し、演算装置
から出力される信号により報知装置を動作させるように
構成したことを特徴とする請求項８に記載の溶接状態監
視装置。 - 【請求項１０】 ワイヤ突出長及びその許容偏差とアー
ク長及びその許容偏差とトーチ高さ及びその許容偏差に
加えてそれぞれの偏差の時間的変化の許容値を予め記憶
装置に記憶させ、上記偏差の時間的変化が予め設定した
許容値を越えたときには報知装置の報知動作を変化させ
るように構成したことを特徴とする請求項９に記載の溶
接状態監視装置。 - 【請求項１１】 演算装置にトーチの移動装置を接続
し、演算装置から出力される信号によりトーチの移動装
置を動作させるように構成したことを特徴とする請求項
８に記載の溶接状態監視装置。 - 【請求項１２】 ワイヤ突出長及びその許容偏差とアー
ク長及びその許容偏差とトーチ高さ及びその許容偏差に
加えてそれぞれの偏差の時間的変化の許容値を予め記憶
装置に記憶させ、上記偏差の時間的変化が予め設定した
許容値を越えたときにはトーチの移動速度を早くするよ
うに構成したことを特徴とする請求項１１に記載の溶接
状態監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22585592A JPH0671442A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | ワイヤ突出長およびアーク長の算出方法並びに溶接状態監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22585592A JPH0671442A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | ワイヤ突出長およびアーク長の算出方法並びに溶接状態監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671442A true JPH0671442A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=16835908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22585592A Withdrawn JPH0671442A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | ワイヤ突出長およびアーク長の算出方法並びに溶接状態監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671442A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113664334A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-19 | 深圳市瑞凌实业集团股份有限公司 | 埋弧焊焊接方法、装置、埋弧焊机及存储介质 |
| CN114559119A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-05-31 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 钎焊方法以及用于执行钎焊工艺的焊接设备 |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP22585592A patent/JPH0671442A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113664334A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-19 | 深圳市瑞凌实业集团股份有限公司 | 埋弧焊焊接方法、装置、埋弧焊机及存储介质 |
| CN114559119A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-05-31 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 钎焊方法以及用于执行钎焊工艺的焊接设备 |
| CN114559119B (zh) * | 2021-10-29 | 2024-02-02 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 钎焊方法以及用于执行钎焊工艺的焊接设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |