JPH07136762A - 溶接継手始端部の検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 溶接トーチが始端部に到達したことをアーク
センサーにより検出して端部処理を行うことにより、端
部のビードの品質を安定に確保し、かつ溶接装置の稼働
率を向上させる。 【構成】 始端の手前に溶接トーチを電極ノズルが開先
幅方向の中心位置にくるように位置決めの後に高速回転
アーク溶接を始端に向けて開始し、開先ならい制御を行
いながら、アーク電圧または電流とアークの回転位置と
を検出し、アーク回転位置の２つの所定角度範囲につい
て、電圧波形または電流波形を積分して、積分値の差で
ある偏差信号をアーク１回転毎に演算し、トーチが始端
検出制御開始位置に到達した時点より、偏差信号とトー
チが始端検出制御開始位置より所定距離手前の範囲であ
らかじめ演算しておいた偏差信号の平均値との差を１回
転毎に積算し、その積算値の変化量がしきい値を越えた
時に始端に到達したと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転アーク溶接法
における溶接継手始端部の検出方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】高速回転アーク溶接法によって溶接継手
に対して溶接を行なう場合、通常、溶接線の自動追従の
ためにアークセンサによる開先倣い制御方法を採用して
いる。ここで、高速回転アーク溶接法とは電極ワイヤの
先端を偏心させておき、溶接トーチの電極ノズルを機械
的に回転させることによりアークを高速で回転させなが
ら溶接を行う方法である。また、かかる開先倣い制御方
法は、特開昭６２−２４８５７１号公報等で公知であ
り、図１３を参照し説明すると、アーク電圧波形とアー
ク回転位置（Ｃｆ，Ｒ，Ｃｒ，Ｌ）を検出し、溶接進行
方向前方のＣｆ点を中心に、左右同一の位相角φ（５°
≦φ＝９０°）の範囲で、アーク電圧波形を積分し（Ｓ
Ｌ，ＳＲ）、その差（ＳＬ−ＳＲ）が零になるように開
先幅方向（Ｘ軸）のトーチ位置を修正するものである。
また、トーチ高さ方向（Ｙ軸）については、アークの１
回転ごとに溶接電流波形の積分値が一定になるように制
御している。ところで、下板と立板とからなるＴ字形ワ
ークの溶接継手の始端部の品質を安定に確保するために
は溶接継手の始端位置を精度良く検出することが必要で
あった。

【０００３】従来はワイヤタッチセンサを用いて溶接継
手始端部を検出していた。図１４はワイヤタッチセンサ
を用いた溶接継手始端部の検出方法を示す斜視図であ
る。図において、１は溶接継手であるＴ字形ワークで、
下板１ａと立板１ｂとから構成されている。２は下板１
ａと立板１ｂとで形成される溶接線、３は溶接トーチの
電極ノズルである。

【０００４】かかるＴ字形ワーク１に対してその始端を
検出する方法としてはワイヤタッチセンサを利用したも
のがある。ここにワイヤタッチセンサの原理とは溶接ト
ーチのワイヤとワークとの間に電圧を印加し、ワイヤを
ワークに接近させていき、ワイヤがワークに接触した時
に電圧が０となることによりその位置を検出する原理を
いう。そして、このワイヤタッチセンサの原理を利用し
たワークの始端位置を検出する方法は図１４に示すよう
に、まず溶接トーチの電極ノズル３を立板１ｂの始端部
近傍位置に設定する（この位置は、ワークの取付位置の
誤差を考慮してあらかじめ教示される）。次に、電極ノ
ズル３を立板１ｂ及び下板１ａに接触するまで移動させ
て立板１ｂ及び下板１ａに対する電極ノズル３の補正量
Δｘ，Δｙを確認し、その後は電極ノズル３を溶接進行
方向に立板１ｂの始端を越えるまで移動させた後にΔｘ
＋α（立板１ｂの厚みｔの約半分の寸法）だけ移動さ
せ、更に立板１ｂの端部に接触するまで移動させてΔＺ
を求め、当初設定位置から演算により立板１ｂの始端位
置を検出する方法である。

【０００５】図１５は従来のもう１つの溶接継手始端部
の検出方法を示す正面図である。この方法は、溶接トー
チの電極ノズル３の前方に磁気センサ４を配し、溶接
中、磁気センサ４がＴ字形ワーク１の始端にくると、立
板１ｂがなくなって磁気が変化することから、その変化
をとらえて始端を検出する方法である。なお、この方法
は磁気センサ４と電極ノズル３との間の距離だけ、遅延
制御して始端を算出するようにしている。また検出セン
サとしては他にレーザー光を利用したものなどがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ワイヤタッチ
センサを用いた溶接継手始端部の検出方法では、溶接ワ
イヤの曲グセにより、教示位置と実際の部材の始端とに
ズレが生じ、始端部分の溶接品質の確保が困難という問
題点があった。

【０００７】また、図１５に示す従来のもう１つの溶接
継手始端部の検出方法では、電極ノズル３の近傍に磁気
センサ４が配設されているから、電極ノズル３と磁気セ
ンサ４を結ぶ線上に溶接方向が制限されると共に電極ノ
ズル３のトーチ廻りが磁気センサ４があるために複雑と
なり、Ｔ字形ワークとの干渉も問題となり、適用範囲が
限定されるという問題点があった。

【０００８】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、溶接継手の始端における良好な溶接品質
を安定して確保でき、溶接装置の稼働率を向上させ、特
別な検出器が不要であるため溶接トーチのトーチ廻りが
簡素となり、溶接方向の制約等もなくなって適用範囲が
制限されない溶接継手始端部の検出方法及び装置を得る
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接継手始
端部の検出装置は、溶接継手始端の手前に溶接トーチを
その電極ノズルが開先幅方向の中心位置にくるように位
置決めする溶接トーチ位置決め装置と、高速回転アーク
溶接法による溶接中に、アークセンサによる開先ならい
制御を行いながら、溶接中のアーク電圧または溶接電流
とアークの回転位置とを検出し、アークの１回転毎にア
ーク回転位置の２つの所定角度範囲についてアーク電圧
波形または溶接電流波形を積分して、その積分値の差で
ある偏差信号をアーク１回転毎に演算し、溶接トーチが
始端検出制御を始める位置に到達した時点より、偏差信
号と溶接トーチが始端検出制御を始める位置より所定距
離手前の範囲であらかじめ演算しておいた偏差信号の平
均値との差をアーク１回転毎に積算し、その積算値の所
定回転数、所定時間或いは所定信号数当りの変化量が所
定のしきい値を越えた時に溶接トーチが溶接継手始端に
到達したと判定する溶接継手始端判定装置とからなるも
のである。

【００１０】

【作用】本発明においては、溶接トーチの電極ノズルの
先端に回転円運動を与えてワイヤ先端に発生するアーク
を高速回転させながら溶接する高速回転アーク溶接法に
おいて、溶接継手始端の手前に溶接トーチをその電極ノ
ズルが開先幅方向の中心位置にくるように位置決めし、
しかる後に溶接を溶接継手始端に向けて開始し、アーク
センサによる開先ならい制御を行いながら、溶接中のア
ーク電圧または溶接電流とアークの回転位置とを検出
し、アークの１回転毎にアーク回転位置の２つの所定角
度範囲についてアーク電圧波形または溶接電流波形を積
分して、その積分値の差である偏差信号をアーク１回転
毎に演算し、溶接トーチが始端検出制御を始める位置に
到達した時点より、偏差信号と溶接トーチが始端検出制
御を始める位置より所定距離手前の範囲であらかじめ演
算しておいた偏差信号の平均値との差をアーク１回転毎
に積算し、その積算値の所定回転数、所定時間或いは所
定信号数当りの変化量が所定のしきい値を越えた時に溶
接トーチが溶接継手始端に到達したと判定して所定の端
部処理を行うようにしている。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例である溶接継手始端
部の検出装置を示すブロック図、図２は同溶接継手始端
部の検出装置の溶接継手始端判定装置の内部構成を示す
ブロック図、図３は同溶接継手始端判定装置の始端判定
器の内部構成を示すブロック図、図４は溶接継手と電極
ノズルの位置関係を示す説明図、図５は溶接継手に電極
ノズルで溶接が行われている状態を示す斜視図、図６は
電極ノズルのワイヤの回転軌跡と積分器で積分するアー
ク電圧の下板側と立板側の対象角度範囲の様態を示す説
明図、図７は溶接継手始端部の検出方法の原理を示す説
明図、図８は２つの所定角度範囲のアーク電圧波形の積
分値の差を示す波形図である。

【００１２】図において、１は溶接継手であるＴ字形ワ
ーク、１ａはＴ字形ワーク１の下板、１ｂは立板、２は
下板２ａと立板１ｂとで形成される溶接線、３ａは電極
ノズル３の溶接ワイヤである。

【００１３】８は溶接継手始端の手前に溶接トーチをそ
の電極ノズル３が開先幅方向の中心位置にくるように位
置決めする例えば、ワイヤタッチセンサとで構成される
溶接トーチ位置決め装置、９は溶接トーチが溶接継手始
端に到達したと判定する溶接継手始端判定装置である。
１０は電極ノズル３の溶接ワイヤ３ａとワーク１間のア
ーク電圧を検出するアーク電圧検出器、１１は電極ノズ
ル３の溶接ワイヤ３ａからワーク１に流れる溶接電流を
検出する溶接電流検出器、１２はアーク電圧検出器１０
が検出したアーク電圧と溶接電流検出器１１が検出した
溶接電流とを切り換えて出力させる切換器、１３ａ，１
３ｂは切換器１２の出力側にそれぞれ設けられた積分
器、１４は溶接ワイヤ３ａの回転角度位置を検出するエ
ンコーダ等の回転位置検出器、１５は回転位置検出器１
４の検出信号に基づいて積分器１３ａ，１３ｂを動作さ
せる駆動信号を出力するタイミングパルス発生器であ
る。

【００１４】１６は２つの積分器１３ａ，１３ｂからそ
れぞれ出力された積分値の差である偏差信号を求める第
１差動アンプである。１７は始端検出制御を開始する地
点から所定距離手前の範囲で平均演算器を動作させ、か
つ始端検出制御を開始する地点から積算器を動作させる
始端検出制御タイミング指令発生器、１８は始端検出タ
イミング指令発生器１７の駆動信号に基づいて第１差動
アンプ１６から出力された偏差信号の始端検出制御を開
始する地点から所定距離手前の範囲での平均値を演算す
る平均値演算器、１９は第１差動アンプ１６の偏差信号
と平均値演算器１８の平均値との差である差分出力値を
求める第２差動アンプ、２０は始端検出制御タイミング
指令発生器１７の駆動信号出力時点から第２差動アンプ
１９の差分出力値をアーク１回転毎に積算して積算値を
演算する積算器である。２１は積算器２０の積算値の所
定時間当りの変化量と所定のしきい値とを比較して電極
ノズル３がＴ字型ワーク１の継手始端にきたことを示す
始端検出信号を出力する始端判定器である。この実施例
の溶接継手始端判定装置９はアーク電圧検出器１０〜始
端判定器２１で構成されている。

【００１５】この始端判定器２１は積算器２０からの現
在値の積算値からその一秒前までの積算値の平均値（時
刻Ｔ₀ −ΔＴ／２からＴ₀ ＋ΔＴ／２までの積算値Σの
平均値Σ）を求める平均値演算器２２と、積算器２０の
積算値と平均値演算器２２の平均値との差である差分出
力値を求める差動アンプ２３と、差動アンプ２３の差分
出力値としきい値設定器２５が設定したしきい値とを比
較して始端検出信号を出力する比較器２４とから構成さ
れている。

【００１６】まず、溶接継手始端部の検出方法の原理に
ついて図７に基づいて説明する。Ｔ字形ワーク１の溶接
継手始端である立板１ｂの始端部の手前に溶接トーチを
その電極ノズル３が開先幅方向の中心位置にくるように
位置決めする。しかる後に溶接継手始端に向けて高速回
転アーク溶接法でアークセンサによる開先ならい制御を
行いながら、電極ノズル３の溶接ワイヤ３ａがＴ字形ワ
ーク１の溶接線２に沿って溶接を行なっていく。このと
き、アーク電圧検出器１０が検出するアーク電圧は、図
４に示すように回転位置の変化に応じて溶接ワイヤ３ａ
とワーク１との距離が変化するため、図７のＡに示すよ
うに溶接進行方向ＷＤにおける回転の前方のＣf 点およ
び後方のＣr 点で極大、立板側のＲ点下板側のＬ点で極
小となる。

【００１７】そして、電極ノズル３が溶接継手始端であ
る立板１ｂの始端部付近に差しかかると、立板１ｂがな
くなるため、図７のＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅに示すように立板側
（Ｒ側）の回転位置でのアーク電圧が次第に上昇する
が、下板側（Ｌ側）の回転位置でのアーク電圧は変化し
ない。従って、回転する電極ノズル３の立板側と下板側
のアーク電圧をそれぞれ検出し、両者の電圧を比較すれ
ば、電極ノズル３が立板１ｂの始端に到達したことがわ
かる。この様にすれば、電極ノズル３が立板１ｂの始端
にきたかどうかを判断して継手端部で所定の端部処理を
することができるという訳である。また、上記制御はア
ークセンサによる開先ならい制御を同時に行うことによ
り、十分な検出精度が得られる。

【００１８】次に、上記のように構成された溶接継手始
端部の検出装置の動作について説明する。まず、ワイヤ
タッチセンサとで構成される溶接トーチ位置決め装置８
により、溶接トーチをワイヤタッチセンサで位置を確認
しながら図９に示すようにＰ１からＰ５へと動かし、溶
接継手始端の手前で溶接トーチをその電極ノズル３が開
先幅方向の中心位置にくるように位置決めする。そし
て、溶接トーチ位置決め装置８は溶接トーチの位置決め
が終了すると、位置決め終了信号を出力する。つぎに、
高速回転アーク溶接法を実施する溶接装置（図示省略）
が溶接トーチ位置決め装置８の位置決め終了信号を受け
て溶接を開始するとともに、溶接継手始端判定装置９も
溶接トーチ位置決め装置８の位置決め終了信号を受けて
動作を開始する。そして、溶接トーチは図９に示すよう
にＰ５からＰ６に向けて溶接を行いながら移動する。

【００１９】このときの高速回転アーク溶接法における
溶接条件は次のとうりである。アーク回転速度は１０Ｈ
ｚ以上、アーク回転直径Ｄは１〜６ｍｍ、溶接速度は１
０〜３００ｃｍ／分、溶接ワイヤ径０．６ｍｍ〜２．０
ｍｍ、溶接電流は５０〜５００Ａである。なお、このと
きの溶接条件は、再度この部分がその後に本溶接される
ので、溶接品質上ならびにアークセンサ処理上問題のな
い範囲の低電流、高速度の溶接条件である。

【００２０】このようにして、電極ノズル３の溶接ワイ
ヤ３ａが高速回転アーク溶接法によってＴ字形ワーク１
に対して溶接を行なっているとき、切換器１２を例えば
アーク電圧検出器１０側に切り換え、アーク電圧検出器
１０が検出した電極ノズル３の回転によって変化してい
るアーク電圧を積分器１３ａ，１３ｂに出力させる。ま
た、回転位置検出器１４は回転している電極ノズル３の
回転位置を検出して位置検出信号を出力している。そし
て、アーク電圧検出器１０から出力されている信号のう
ち、下板側の例えば、図５に示すように２２５°〜３１
５°（Ｇを原点とし、Ｒ方向への角度で、以下同様とす
る）である９０°の角度範囲と立板側の例えば４５°〜
１３５°である９０°の角度範囲だけ積分器１３ａ，１
３ｂが動作して積分するように駆動信号をタイミングパ
ルス発生器１５は回転位置検出器１４の位置検出信号に
基づいて積分器１３ａ，１３ｂにそれぞれ出力する。

【００２１】積分器１３ａでは下板側の９０°の角度範
囲の信号を積分し、積分器１３ｂでは立板側９０℃の角
度範囲における信号を積分し、これら積分器１３ａ，１
３ｂによって積分された信号の積分値は第１差動アンプ
１６に入力される。このように、積分器１３ａ，１３ｂ
で積分するのはアーク電圧波形にノイズがあり、その影
響を受けないようにするためである。

【００２２】第１差動アンプ１６では積分器１３ａによ
る積分値Ｓ₁ と、積分器１３ｂによる積分値Ｓ₂ の差で
ある偏差信号ΔＳを求めている。従って、偏差信号ΔＳ
としきい値Ｓ₀ とを比較し、その偏差値ΔＳがしきい値
Ｓ₀ を越えたときに電極ノズル３がＴ字形ワーク１の立
板１ｂの始端にきたことを図８及び図１０の（ｉ）に示
すように検出することもできる。なお、図８中のＬはか
かる検出法の確認のために用意したレーザセンサによる
始端検出の信号を示している。このように、溶接トーチ
の電極ノズル３がＴ字形ワーク１の立板１ｂの始端にき
たことを検出したら、廻し溶接等の始端部溶接処理を行
い、以降は始端部から終端部に向かって本溶接を行う。

【００２３】しかし、第１差動アンプ１６から出力され
る偏差信号ΔＳはアークの乱れやワイヤ送給速度の変動
などの種々の要因によって図１０の（ｉ）に示すように
その偏差信号ΔＳの波形が乱れることがある。このた
め、溶接継手の始端以前でもその偏差信号ΔＳがしきい
値Ｓ₀ を越えるために誤って始端検出されてしまう場合
が生じる。

【００２４】そこで、この実施例ではかかる誤検出をな
くするために、次に述べる信号処理をして始端検出する
ようにしている。まず、第１差動アンプ１６から出力さ
れた偏差信号ΔＳに対して平均値演算器１８で溶接継手
始端手前における偏差信号の平均値を演算させる。この
平均値演算器１８による平均値の演算は始端検出制御タ
イミング指令発生器１７からの駆動信号によって平均値
演算器１８が動作させられることにより行われる。

【００２５】即ち、始端検出タイミング指令発生器１７
ではワーク１に対する図９に示す溶接トーチ３の溶接開
始点Ｐ５から溶接始端Ｐ６までの移動距離のうち、例え
ば溶接継手始端手前のＡ位置から溶接継手始端近傍位置
Ｂまでの一定移動距離ｌ_S の間だけ駆動信号を平均値演
算器１８に出力する。従って、平均値演算器１９は図１
０の（ｉ）に示すように一定移動距離ｌ_S の間だけ動作
して第１差動アンプ１６から出力される偏差信号ΔＳの
所定移動距離当りの平均値を演算し、第２差動アンプ１
９にその平均値を出力する。

【００２６】第２差動アンプ１９では第１差動アンプ１
６から出力される偏差信号ΔＳと平均値演算器１８の偏
差信号の平均値との差を求め、その差である差分出力値
を積算器２０に出力する。積算器２０では始端検出制御
タイミング指令発生器１７の駆動信号を受け、その駆動
信号終了時点から第２差動アンプ１９の差分出力値をア
ーク１回転毎に積算し、積算値を演算して始端判定器２
１に出力する。始端判定器２１では積算器２０が出力す
る積算値の所定時間当りの変化量Ｖを求め、その変化量
Ｖと所定のしきい値とを比較し、その変化量Ｖが所定の
しきい値を越えた時に電極ノズル３がＴ字形ワーク１の
立板１ｂの始端にきたことを示す始端検出信号を出力す
る。

【００２７】始端判定器２１の動作を図３に基づき更に
詳細に説明すると、変曲点判定器２１における平均値演
算器２２では積算器２０から出力Σの時刻Ｔ₀ −ＴΔ／
２からＴ₀ ＋ΔＴ／２までの平均値Σを求め、その平均
値Σを差動アンプ２３に出力している。差動アンプ２３
は積算器２０からの積算値Σと平均値演算値２２の平均
値Σとの差を求めて比較器２４にその差の信号を出力し
ているが、これは積算器２０の積算値の所定時間当りの
変化量の演算方法の一つである。（なお、Ｔ₀＝１秒、
ΔＴ＝１秒）

【００２８】比較器２４では差動アンプ２３から出力さ
れた積算値の所定時間当りの変化量Ｖとしきい値設定器
２５によって設定された所定のしきい値とを比較し、そ
の差がしきい値を越えた時に電極ノズル３がＴ字形ワー
ク１の立板１ｂの始端にきたことを示す始端検出信号を
出力する。従って、比較器２４から出力された始端検出
信号によって電極ノズル３が立板１ｂの始端にきたこと
を高精度で検出することができる。なお、しきい値設定
器２４によるしきい値は積算器２０の積算値Σの変化量
Ｖが急峻に増大して始端位置にきたことを示す値に設定
されており、比較器２４は変化量Ｖがしきい値を越えた
瞬間に始端と判定する。

【００２９】このように、第１差動アンプ１６から出力
される偏差信号ΔＳから平均値演算器１８で平均値を求
め、第２差動アンプ１９で偏差信号と平均値との差を求
め、その差を積算器２０で加算させているのは、積算値
２０で積算させる最初の基準となる積算値を零レベルに
して偏差信号の変化を急峻な変化として捉えることがで
きるようにしてアーク乱れやワイヤ送給遅れ等の種々の
要因によって生じる偏差信号の波形の乱れによる影響を
受けないようにしたものである。

【００３０】また、積算器２０の積算値を直ちにしきい
値と比較して始端検出せずに、その積算値の所定時間当
りの変化量をしきい値と比較して始端検出するようにし
たのは、継手始端において積算値が積算中に急激に増加
するため、積算値の急変点を見つけることにより始端判
定をすれば、より確実且つ高精度に始端位置を検出する
ことができるためである。従って、廻し溶接等が行われ
る継手始端で良好な溶接品質を安定して確保することが
できる。なお、積算値の変化量をその実施例では所定時
間当りの変化量として捉えるようにしているが、積算値
の所定回転数或いは所定信号数当りの変化量として捉え
るようにしても始端検出できることは勿論である。

【００３１】上記図６に示す実施例では、積分器１３
ａ，１３ｂで積分するアーク電圧の対象を下板側では２
２５°〜３１５°である９０°の角度範囲Ｓ₁ とし、立
板側では４５°〜１３５°である９０°の角度範囲Ｓ₂
としているが、図１１の（ｉ）に示すように、下板側で
２７０°〜３１５°である４５°の角度範囲Ｓ₁ とし、
立板側では４５°〜９０°である４５°の角度範囲Ｓ₂
とか、図１１の（ii）に示すように下板側で２７０°〜
０°である９０°の角度範囲Ｓ₁ とし、立板側では０°
〜９５°である９０°の角度範囲Ｓ₂ などとしても、始
端検出できることはいうまでもない。

【００３２】更に、上記実施例では積分器１３ａ，１３
ｂで積分するアーク電圧の対象を下板側の所定角度範囲
と立板側の所定角度範囲としているが、図１２の（ｉ）
に示すように立板側だけで０°〜４５°である４５°の
角度範囲Ｓ₁ と４５°〜９０°である４５°の角度範囲
Ｓ₂ とか、図１２の（ii）に示すように下板側と立板側
とを含む３１５°〜４５°である９０°の角度範囲Ｓ₁
と立板側で４５°〜１３５°である９０°の角度範囲Ｓ
₂ などとしても、十分に始端検出できることはいうまで
もない。なお、積分器１３ａ，１３ｂで積分するアーク
電圧の対象となる二つの角度範囲は図６、図１１及び図
１２に示す角度範囲に限られるものでなく、５°以上〜
１８０°以下であれば十分に始端検出できることは勿論
である。

【００３３】更に上述した実施例ではアーク電圧検出器
１０によってアーク電圧を検出し、それを信号処理して
溶接継手の始端を検出する説明をしたが、切換器１２を
溶接電流検出器１１側に切換えて溶接電流検出器１１に
よって検出した溶接電流に対して上述した実施例と同様
に信号処理するようにしても溶接継手の始端を検出する
ことができる。なお、アーク電圧ではＲ位置での電圧が
増大するように対し、溶接電流では逆に立板側のＲ位置
での電流が減少するという相違があるだけである。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、溶接継手
始端の手前に溶接トーチをその電極ノズルが開先幅方向
の中心位置にくるように位置決めし、しかる後に溶接継
手始端に向けて高速回転アーク溶接法でアークセンサに
よる開先ならい制御を行いながら溶接を行っていき、そ
の溶接中のアーク電圧または溶接電流とアークの回転位
置とを検出し、アークの１回転毎にアーク回転位置の２
つの所定角度範囲についてアーク電圧波形または溶接電
流波形を積分して、その積分値の差である偏差信号をア
ーク１回転毎に演算し、溶接トーチが始端検出制御を始
める位置に到達した時点より、偏差信号と溶接トーチが
始端検出制御を始める位置より所定距離手前の範囲であ
らかじめ演算しておいた偏差信号の平均値との差をアー
ク１回転毎に積算し、その積算値の所定回転数、所定時
間或いは所定信号数当りの変化量が所定のしきい値を越
えた時に溶接トーチが溶接継手始端に到達したと判定し
て所定の端部処理を行うようにしたので、溶接アーク自
体がセンサの役目を果たし、溶接による熱歪や収縮等の
変型やワイヤの曲りグセ等の影響を受けず、しかもアー
ク乱れやワイヤ送給速度の変動などの種々の要因によっ
てアーク電圧波形又は溶接電流波形自体が乱れた場合に
も波形の乱れの影響を受けにくいように信号処理される
ため、始端を誤検出することなく、溶接過程で溶接継手
の始端位置を確実且つ高精度に検出し、継手始端部の良
好な溶接品質を安定して確保できるという効果を有す
る。

【００３５】また、溶接アーク自体がセンサとなるか
ら、従来のように磁気センサなどの特別な検出器が不要
であり、トーチ廻りが簡単に行え、ワークとの干渉の問
題や溶接方向の制約もなくなるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である溶接継手始端部の検出
装置を示すブロック図である。

【図２】同溶接継手始端部の検出装置の溶接継手始端判
定装置の内部構成を示すブロック図である。

【図３】同溶接継手始端判定装置の始端判定器の内部構
成を示すブロック図である。

【図４】溶接継手と電極ノズルの位置関係を示す説明図
である。

【図５】溶接継手に電極ノズルで溶接が行われている状
態を示す斜視図である。

【図６】電極ノズルのワイヤの回転軌跡と積分器で積分
するアーク電圧の下板側と立板側の対象角度範囲の様態
を示す説明図である。

【図７】溶接継手始端部の検出方法の原理を示す説明図
である。

【図８】２つの所定角度範囲のアーク電圧波形の積分値
の差を示す信号の波形図である。

【図９】溶接継手に対する溶接継手始端部の検出装置の
検出手順を示す説明図である。

【図１０】溶接継手始端部の検出装置の各部位における
信号波形を示す波形図である。

【図１１】積分器で積分するアーク電圧の下板側と立板
側の対象角度範囲の態様を示す説明図である。

【図１２】積分器で積分するアーク電圧の主として立板
側の対象角度範囲の様態を示す説明図である。

【図１３】従来のアークセンサによる開先倣い制御方法
を示す説明図である。

【図１４】従来の溶接継手始端部の検出方法を示す斜視
図である。

【図１５】従来のもう一つの溶接継手始端部の検出方法
を示す正面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接トーチの電極ノズルの先端に回転円
   運動を与えてワイヤ先端に発生するアークを高速回転さ
   せながら溶接する高速回転アーク溶接法において、 溶接継手始端の手前に溶接トーチをその電極ノズルが開
   先幅方向の中心位置にくるように位置決めし、しかる後
   に溶接を溶接継手始端に向けて開始し、アークセンサに
   よる開先ならい制御を行いながら、溶接中のアーク電圧
   または溶接電流とアークの回転位置とを検出し、アーク
   の１回転毎にアーク回転位置の２つの所定角度範囲につ
   いてアーク電圧波形または溶接電流波形を積分して、そ
   の積分値の差である偏差信号をアーク１回転毎に演算
   し、溶接トーチが始端検出制御を始める位置に到達した
   時点より、偏差信号と溶接トーチが始端検出制御を始め
   る位置より所定距離手前の範囲であらかじめ演算してお
   いた偏差信号の平均値との差をアーク１回転毎に積算
   し、その積算値の所定回転数、所定時間或いは所定信号
   数当りの変化量が所定のしきい値を越えた時に溶接トー
   チが溶接継手始端に到達したと判定して所定の端部処理
   を行うようにしたことを特徴とする溶接継手始端部の検
   出方法。
2. 【請求項２】 溶接継手始端の手前に溶接トーチをその
   電極ノズルが開先幅方向の中心位置にくるように位置決
   めする溶接トーチ位置決め装置と、 高速回転アーク溶接法による溶接中に、アークセンサに
   よる開先ならい制御を行いながら、溶接中のアーク電圧
   または溶接電流とアークの回転位置とを検出し、アーク
   の１回転毎にアーク回転位置の２つの所定角度範囲につ
   いてアーク電圧波形または溶接電流波形を積分して、そ
   の積分値の差である偏差信号をアーク１回転毎に演算
   し、溶接トーチが始端検出制御を始める位置に到達した
   時点より、偏差信号と溶接トーチが始端検出制御を始め
   る位置より所定距離手前の範囲であらかじめ演算してお
   いた偏差信号の平均値との差をアーク１回転毎に積算
   し、その積算値の所定回転数、所定時間或いは所定信号
   数当りの変化量が所定のしきい値を越えた時に溶接トー
   チが溶接継手始端に到達したと判定する溶接継手始端判
   定装置とからなることを特徴とする溶接継手始端部の検
   出装置。
3. 【請求項３】 上記溶接継手始端判定装置は、高速回転
   アーク溶接法により溶接する溶接トーチとワーク間のア
   ーク電圧又は溶接電流を検出するアーク電圧検出器又は
   溶接電流検出器と、電極ノズルの回転角度位置を検出す
   る回転位置検出器と、アーク電圧検出器又は溶接電流検
   出器の検出信号を積分する２つの積分器と、アークの回
   転の２つの所定角度範囲においてのみ積分器が積分する
   ようにその駆動信号を回転位置検出器の位置検出信号に
   基づいて出力するタイミングパルス発生器と、２つの積
   分器によって積分された検出信号の積分値の差である偏
   差信号を求める第１差動アンプと、第１差動アンプから
   出力された偏差信号の平均値を演算する平均値演算器
   と、第１差動アンプの偏差信号と平均値演算器の平均値
   との差である差分出力値を求める第２差動アンプと、第
   ２差動アンプ差分出力値をアーク１回転毎に積算して積
   算値を演算する積算器と、始端検出制御を開始する地点
   から所定距離手前の範囲で平均値演算器を動作させ、か
   つ始端検出制御を開始する地点から積算器を動作させる
   始端検出制御タイミング指令発生器と、積算器の積算値
   の所定回転数、所定時間或いは所定信号数当たりの変化
   量と所定のしきい値とを比較し、その変化量が所定のし
   きい値を越えた時に溶接トーチが溶接継手始端にきたこ
   とを示す始端検出信号を出力する始端判定器とを備えて
   なることを特徴とする請求項２記載の溶接継手始端部の
   検出装置。