JPH0747208B2 - 消耗電極式アーク溶接機 - Google Patents
消耗電極式アーク溶接機Info
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- JPH0747208B2 JPH0747208B2 JP3092067A JP9206791A JPH0747208B2 JP H0747208 B2 JPH0747208 B2 JP H0747208B2 JP 3092067 A JP3092067 A JP 3092067A JP 9206791 A JP9206791 A JP 9206791A JP H0747208 B2 JPH0747208 B2 JP H0747208B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は消耗電極である溶接用ワ
イヤを自動送給してアーク溶接を行う消耗電極式アーク
溶接機に関し、特にその溶接用電源に関するものであ
る。
イヤを自動送給してアーク溶接を行う消耗電極式アーク
溶接機に関し、特にその溶接用電源に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】消耗電極式アーク溶接機の従来の技術
は、フィードバックされたアーク状態をもとに、アーク
から短絡への変化及び短絡からアークへの変化を検出
し、検出後に短絡時の出力波形とアーク時の出力波形を
切り換えることによって、出力波形を制御して溶接出力
制御を行っていた。
は、フィードバックされたアーク状態をもとに、アーク
から短絡への変化及び短絡からアークへの変化を検出
し、検出後に短絡時の出力波形とアーク時の出力波形を
切り換えることによって、出力波形を制御して溶接出力
制御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にフィードバックされたアーク状態をもとに、アークと
短絡の交互変化を検出し、検出後に出力波形を切り換え
て溶接出力制御を行っていたため、波形切り換えの遅れ
によって最適なアークを維持するのに不適切な出力波形
となり、出力状態を乱す要因となったり、短絡の開始時
期が予測できないため微小短絡が起こってもそれを確実
な短絡状態に移行できないためスパッタ発生の原因とな
ったり、短絡アークの繰り返し周期が一定にならないた
めに不均一な短絡移行となり、ビード外観が損なわれる
などの問題点があった。
にフィードバックされたアーク状態をもとに、アークと
短絡の交互変化を検出し、検出後に出力波形を切り換え
て溶接出力制御を行っていたため、波形切り換えの遅れ
によって最適なアークを維持するのに不適切な出力波形
となり、出力状態を乱す要因となったり、短絡の開始時
期が予測できないため微小短絡が起こってもそれを確実
な短絡状態に移行できないためスパッタ発生の原因とな
ったり、短絡アークの繰り返し周期が一定にならないた
めに不均一な短絡移行となり、ビード外観が損なわれる
などの問題点があった。
【０００４】本発明は上記従来の問題点に鑑み、フィー
ドバック信号を元に短絡アークの繰り返し周期を計時
し、ファジィ理論による推論を用いて次の短絡アークの
切り替わりを予測し、最適な出力信号を形成して出力す
るようにした消耗電極式アーク溶接機を提供することを
目的とする。
ドバック信号を元に短絡アークの繰り返し周期を計時
し、ファジィ理論による推論を用いて次の短絡アークの
切り替わりを予測し、最適な出力信号を形成して出力す
るようにした消耗電極式アーク溶接機を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の消耗電極式アー
ク溶接機は、出力電流値を計測して電流値信号として出
力する電流検出部と、出力電圧値を計測して電圧値信号
として出力する電圧検出部と、電圧値信号を入力として
前回の短絡開始時よりアーク発生までの時間及びアーク
発生から短絡までの時間を計時して短絡アーク周期信号
として出力する短絡アーク周期計時部と、電流値信号と
電圧値信号と短絡アーク周期信号を入力として予め定め
られた規則に従いファジィ推論を行い、前回のアークか
ら短絡への変化点より次回の短絡からアークへの変化点
までの時間又は前回の短絡からアークへの変化点より次
回のアークから短絡への変化点までの時間を予測し、推
論信号として出力するファジィ推論部と、推論信号を入
力として最適なアーク状態を実現するための出力波形を
形成し波形信号として出力する波形制御部と、波形信号
を入力として溶接電源のアーク出力を司る出力駆動素子
を駆動する駆動信号を出力する駆動制御部とを備えたこ
とを特徴とする。
ク溶接機は、出力電流値を計測して電流値信号として出
力する電流検出部と、出力電圧値を計測して電圧値信号
として出力する電圧検出部と、電圧値信号を入力として
前回の短絡開始時よりアーク発生までの時間及びアーク
発生から短絡までの時間を計時して短絡アーク周期信号
として出力する短絡アーク周期計時部と、電流値信号と
電圧値信号と短絡アーク周期信号を入力として予め定め
られた規則に従いファジィ推論を行い、前回のアークか
ら短絡への変化点より次回の短絡からアークへの変化点
までの時間又は前回の短絡からアークへの変化点より次
回のアークから短絡への変化点までの時間を予測し、推
論信号として出力するファジィ推論部と、推論信号を入
力として最適なアーク状態を実現するための出力波形を
形成し波形信号として出力する波形制御部と、波形信号
を入力として溶接電源のアーク出力を司る出力駆動素子
を駆動する駆動信号を出力する駆動制御部とを備えたこ
とを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明によれば、上記構成によりフィードバッ
ク信号を元に短絡アークの繰り返し周期を計時し、出力
電流値・電圧値とも兼ね合わせたファジィ理論による推
論を行うことによって次の短絡アークの切り替わりを予
測し、最適な出力アーク状態となるように出力波形を制
御できる。
ク信号を元に短絡アークの繰り返し周期を計時し、出力
電流値・電圧値とも兼ね合わせたファジィ理論による推
論を行うことによって次の短絡アークの切り替わりを予
測し、最適な出力アーク状態となるように出力波形を制
御できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【０００８】図１に示すブロック図において、１はファ
ジィ推論部、２は波形制御部、３は短絡アーク周期計時
部、４は電圧検出部、５は電流検出部、６は駆動制御
部、７は駆動素子、８は入力端子、９は１次整流器、１
０はコンデンサ、１１は主変圧器、１２は２次整流器、
１３はリアクトル、１４は分流器、１５ａ、１５ｂは出
力端子、１６は通電用コンタクトチップ、１７は溶接用
ワイヤ、１８は母材である。
ジィ推論部、２は波形制御部、３は短絡アーク周期計時
部、４は電圧検出部、５は電流検出部、６は駆動制御
部、７は駆動素子、８は入力端子、９は１次整流器、１
０はコンデンサ、１１は主変圧器、１２は２次整流器、
１３はリアクトル、１４は分流器、１５ａ、１５ｂは出
力端子、１６は通電用コンタクトチップ、１７は溶接用
ワイヤ、１８は母材である。
【０００９】次に、これら各構成要素を詳細に説明す
る。
る。
【００１０】電流検出部５は、分流器１４を用いて出力
アーク電流値を計測し、リアルタイムな値と平均値より
成る電流値信号ＡＳを出力する。電圧検出部４は出力端
子１５ａ、１５ｂ間より出力アーク電圧値を計測し、リ
アルタイムな値と平均値より成る電圧値信号ＶＳを出力
する。短絡アーク周期計時部３は、電圧検出部４より出
力された電圧値信号ＶＳを入力とし、信号内のリアルタ
イムな値を用いて溶接用ワイヤ１７と母材１８間の状態
が短絡中であるのかアーク発生中であるのかを判断し、
短絡開始からアーク発生までの時間及びアーク発生から
短絡開始までの時間を計時して信号化し、短絡アーク周
期信号ＦＳとして出力する。
アーク電流値を計測し、リアルタイムな値と平均値より
成る電流値信号ＡＳを出力する。電圧検出部４は出力端
子１５ａ、１５ｂ間より出力アーク電圧値を計測し、リ
アルタイムな値と平均値より成る電圧値信号ＶＳを出力
する。短絡アーク周期計時部３は、電圧検出部４より出
力された電圧値信号ＶＳを入力とし、信号内のリアルタ
イムな値を用いて溶接用ワイヤ１７と母材１８間の状態
が短絡中であるのかアーク発生中であるのかを判断し、
短絡開始からアーク発生までの時間及びアーク発生から
短絡開始までの時間を計時して信号化し、短絡アーク周
期信号ＦＳとして出力する。
【００１１】ファジィ推論部１は、電流値信号ＡＳと電
圧値信号ＶＳと短絡アーク周期信号ＦＳを入力とし、電
流値信号ＡＳのリアルタイムな値と平均値と、電圧値信
号ＶＳの平均値と、短絡アーク周期信号ＦＳの短絡開始
からアーク発生までの時間及びアーク発生から短絡開始
までの時間を推論の命題として取り入れ、多重ファジィ
推論法を用いて結論となる次回の短絡開始からアーク発
生までの時間、又はアーク発生から短絡開始までの時間
を推論し、推論結果を推論信号ＬＳとして出力する。こ
のファジィ推論部１は、マイクロプロセッサ等の使用に
より容易に実現できる。
圧値信号ＶＳと短絡アーク周期信号ＦＳを入力とし、電
流値信号ＡＳのリアルタイムな値と平均値と、電圧値信
号ＶＳの平均値と、短絡アーク周期信号ＦＳの短絡開始
からアーク発生までの時間及びアーク発生から短絡開始
までの時間を推論の命題として取り入れ、多重ファジィ
推論法を用いて結論となる次回の短絡開始からアーク発
生までの時間、又はアーク発生から短絡開始までの時間
を推論し、推論結果を推論信号ＬＳとして出力する。こ
のファジィ推論部１は、マイクロプロセッサ等の使用に
より容易に実現できる。
【００１２】波形制御部２は、ファジィ推論部１より与
えられる推論信号ＬＳを元にして次回の短絡時及びアー
ク発生時の出力波形を内部に持つメモリデータバンクよ
り選択し組み合わせて形成し、波形信号として出力す
る。駆動制御部６は、波形信号ＷＳを入力として駆動信
号ＤＳに変換し、出力駆動素子７に与える。
えられる推論信号ＬＳを元にして次回の短絡時及びアー
ク発生時の出力波形を内部に持つメモリデータバンクよ
り選択し組み合わせて形成し、波形信号として出力す
る。駆動制御部６は、波形信号ＷＳを入力として駆動信
号ＤＳに変換し、出力駆動素子７に与える。
【００１３】図２は、ファジィ推論部１の動作説明図、
図３は電圧値信号と電流値信号の波形図である。ファジ
ィ推論部１の内部で行う推論は、メンバシップ関数μ
（ｘ）に則り、多重ファジィ推論形式によって推論し、
ＭＡＸ−ＭＩＮ合成重心法を用いて結論を導き、出力す
る。推論部への入力は、図２（ａ）、（ｂ）に示すよう
に６入力で、予め定められているルールに従って推論
し、結論としてｔs1又はｔa1を出力する。即ち、図２、
図３において、図２（ａ）に示すように今回の短絡時間
Ｔs1を推論する際には、前回の短絡時間Ｔs0と、前回の
アーク時間Ｔa0と、前回のアークから短絡への変化点電
流値Ｉb0と、前回の短絡からアークへの変化点電流値Ｉ
p0と、今回の短絡・アーク期間の出力電流平均値Ｉａと
出力電圧平均値Ｖａとをメンバシップ関数μ（ｘ）に取
り入れ、所定のルールに従って推論し、結論として今回
の短絡時間推論値ｔs1を出力する。又、図２（ｂ）に示
すように今回のアーク時間Ｔa1を推論する際には、前回
のアーク時間Ｔa0と、今回の短絡時間Ｔs1と、前回の短
絡からアークへの変化点電流値Ｉp0と、今回のアークか
ら短絡への変化点電流値Ｉb1と、その前のアーク・短絡
期間の出力電流平均値Ｉａ’と出力電圧平均値Ｖａ’を
メンバシップ関数μ（ｘ）に取り入れ、所定のルールに
従って推論し、結論としてアーク時間推論値ｔa1が出力
される。
図３は電圧値信号と電流値信号の波形図である。ファジ
ィ推論部１の内部で行う推論は、メンバシップ関数μ
（ｘ）に則り、多重ファジィ推論形式によって推論し、
ＭＡＸ−ＭＩＮ合成重心法を用いて結論を導き、出力す
る。推論部への入力は、図２（ａ）、（ｂ）に示すよう
に６入力で、予め定められているルールに従って推論
し、結論としてｔs1又はｔa1を出力する。即ち、図２、
図３において、図２（ａ）に示すように今回の短絡時間
Ｔs1を推論する際には、前回の短絡時間Ｔs0と、前回の
アーク時間Ｔa0と、前回のアークから短絡への変化点電
流値Ｉb0と、前回の短絡からアークへの変化点電流値Ｉ
p0と、今回の短絡・アーク期間の出力電流平均値Ｉａと
出力電圧平均値Ｖａとをメンバシップ関数μ（ｘ）に取
り入れ、所定のルールに従って推論し、結論として今回
の短絡時間推論値ｔs1を出力する。又、図２（ｂ）に示
すように今回のアーク時間Ｔa1を推論する際には、前回
のアーク時間Ｔa0と、今回の短絡時間Ｔs1と、前回の短
絡からアークへの変化点電流値Ｉp0と、今回のアークか
ら短絡への変化点電流値Ｉb1と、その前のアーク・短絡
期間の出力電流平均値Ｉａ’と出力電圧平均値Ｖａ’を
メンバシップ関数μ（ｘ）に取り入れ、所定のルールに
従って推論し、結論としてアーク時間推論値ｔa1が出力
される。
【００１４】上記ルールはIF〜（前件部）THEN…（後件
部）として記述され、その前件部の各入力値Ｉａ、Ｉ
ａ’、Ｖａ、Ｖａ’、Ｔs0、Ｔs1、Ｔa0、Ｉp0、Ｉb0、
Ｉb1についてのメンバシップ関数は、例えば図４に示す
ように、Ｓ（Small ）、Ｍ（Medium）、Ｂ（Big ）の３
変数とされ、後件部の各出力値ｔs1、ｔa1のメンバシッ
プ関数も上記と同様の３変数とされる。
部）として記述され、その前件部の各入力値Ｉａ、Ｉ
ａ’、Ｖａ、Ｖａ’、Ｔs0、Ｔs1、Ｔa0、Ｉp0、Ｉb0、
Ｉb1についてのメンバシップ関数は、例えば図４に示す
ように、Ｓ（Small ）、Ｍ（Medium）、Ｂ（Big ）の３
変数とされ、後件部の各出力値ｔs1、ｔa1のメンバシッ
プ関数も上記と同様の３変数とされる。
【００１５】その場合、ファジィ変数Ｓのメンバシップ
関数μ（ｘ）は ｘ≦ｂ1 ：μ（ｘ）＝１ ｂ1 ≦ｘ≦ｂ2 ：μ（ｘ）＝１−（ｘ−ｂ1 ）／（ｂ2 −ｂ1 ） ｂ2 ≦ｘ ：μ（ｘ）＝０ 又、ファジィ変数Ｍのメンバシップ関数μ（ｘ）は μ（ｘ）＝ｍａｘ（０，１−｜ｘ−ｂ2 ｜／（ｂ3 −ｂ2 ）） 又、ファジィ変数Ｂのメンバシップ関数μ（ｘ）は ｘ≦ｂ2 ：μ（ｘ）＝０ ｂ2 ≦ｘ≦ｂ3 ：μ（ｘ）＝（ｘ−ｂ2 ）／（ｂ3 −ｂ2 ） ｂ3 ≦ｘ ：μ（ｘ）＝１ でそれぞれ与えられる。
関数μ（ｘ）は ｘ≦ｂ1 ：μ（ｘ）＝１ ｂ1 ≦ｘ≦ｂ2 ：μ（ｘ）＝１−（ｘ−ｂ1 ）／（ｂ2 −ｂ1 ） ｂ2 ≦ｘ ：μ（ｘ）＝０ 又、ファジィ変数Ｍのメンバシップ関数μ（ｘ）は μ（ｘ）＝ｍａｘ（０，１−｜ｘ−ｂ2 ｜／（ｂ3 −ｂ2 ）） 又、ファジィ変数Ｂのメンバシップ関数μ（ｘ）は ｘ≦ｂ2 ：μ（ｘ）＝０ ｂ2 ≦ｘ≦ｂ3 ：μ（ｘ）＝（ｘ−ｂ2 ）／（ｂ3 −ｂ2 ） ｂ3 ≦ｘ ：μ（ｘ）＝１ でそれぞれ与えられる。
【００１６】そして、上記ルールは、熟練溶接技術者の
経験則によって、例えば IF Ｉａ＝Ｓ and Ｖａ＝Ｍ and Ｔs0＝Ｍ and Ｔa0＝Ｍ and Ｉp0＝Ｍ and Ｉb0＝Ｍ THEN ｔs1＝Ｍ IF Ｉａ’＝Ｓ and Ｖａ’＝Ｍ and Ｔs1＝Ｍ and Ｔa0＝Ｍ and Ｉp0＝Ｍ and Ｉb1＝Ｍ THEN ｔa1＝Ｍ ・・・・・・・ ・・・ ・・・・・・・ ・・・ IF Ｉａ＝Ｂ and Ｖａ＝Ｓ and Ｔs0＝Ｓ and Ｔa0＝Ｂ and Ｉp0＝Ｍ and Ｉb0＝Ｓ THEN ｔs1＝Ｂ ・・・・・・・ ・・・ ・・・・・・・ ・・・ のように定められており、これら多重ファジィ推論形式
によって推論し、ＭＡＸ−ＭＩＮ合成重心法を用いて結
論を導き、出力する。
経験則によって、例えば IF Ｉａ＝Ｓ and Ｖａ＝Ｍ and Ｔs0＝Ｍ and Ｔa0＝Ｍ and Ｉp0＝Ｍ and Ｉb0＝Ｍ THEN ｔs1＝Ｍ IF Ｉａ’＝Ｓ and Ｖａ’＝Ｍ and Ｔs1＝Ｍ and Ｔa0＝Ｍ and Ｉp0＝Ｍ and Ｉb1＝Ｍ THEN ｔa1＝Ｍ ・・・・・・・ ・・・ ・・・・・・・ ・・・ IF Ｉａ＝Ｂ and Ｖａ＝Ｓ and Ｔs0＝Ｓ and Ｔa0＝Ｂ and Ｉp0＝Ｍ and Ｉb0＝Ｓ THEN ｔs1＝Ｂ ・・・・・・・ ・・・ ・・・・・・・ ・・・ のように定められており、これら多重ファジィ推論形式
によって推論し、ＭＡＸ−ＭＩＮ合成重心法を用いて結
論を導き、出力する。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の消耗電極
式アーク溶接機によれば、出力されている現時点でのア
ークの状態によって、次の短絡開始時及び次のアーク発
生時が予め予測でき、波形制御の時間遅れが無くなるほ
か、短絡開始時を制御できるために微小短絡を無くし、
確実な短絡発生へと移行できるため、スパッタの発生を
抑制でき、また均一性のあるアークとなって滑らかなビ
ード外観を実現でき、作業者が容易に安定した最適なア
ークを実現することが可能となり、産業上大なる効果を
発揮する。
式アーク溶接機によれば、出力されている現時点でのア
ークの状態によって、次の短絡開始時及び次のアーク発
生時が予め予測でき、波形制御の時間遅れが無くなるほ
か、短絡開始時を制御できるために微小短絡を無くし、
確実な短絡発生へと移行できるため、スパッタの発生を
抑制でき、また均一性のあるアークとなって滑らかなビ
ード外観を実現でき、作業者が容易に安定した最適なア
ークを実現することが可能となり、産業上大なる効果を
発揮する。
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】ファジィ推論部の動作説明図である。
【図３】電圧値信号と電流値信号の波形図である。
【図４】メンバシップ関数の説明図である。
１ ファジィ推論部 ２ 波形制御部 ３ 短絡アーク周期計時部 ４ 電圧検出部 ５ 電流検出部 ６ 駆動制御部 ７ 出力駆動素子
Claims (1)
- 【請求項１】 出力電流値を計測して電流値信号として
出力する電流検出部と、出力電圧値を計測して電圧値信
号として出力する電圧検出部と、電圧値信号を入力とし
て前回の短絡開始時よりアーク発生までの時間及びアー
ク発生から短絡までの時間を計時して短絡アーク周期信
号として出力する短絡アーク周期計時部と、電流値信号
と電圧値信号と短絡アーク周期信号を入力として予め定
められた規則に従いファジィ推論を行い、前回のアーク
から短絡への変化点より次回の短絡からアークへの変化
点までの時間又は前回の短絡からアークへの変化点より
次回のアークから短絡への変化点までの時間を予測し、
推論信号として出力するファジィ推論部と、推論信号を
入力として最適なアーク状態を実現するための出力波形
を形成し波形信号として出力する波形制御部と、波形信
号を入力として溶接電源のアーク出力を司る出力駆動素
子を駆動する駆動信号を出力する駆動制御部とを備えた
ことを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3092067A JPH0747208B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 消耗電極式アーク溶接機 |
| US07/858,937 US5270516A (en) | 1991-04-01 | 1992-03-26 | Arc welding machine |
| DE69211410T DE69211410T2 (de) | 1991-04-01 | 1992-03-31 | Bogenschweissvorrichtung |
| EP92105544A EP0508281B1 (en) | 1991-04-01 | 1992-03-31 | Arc welding machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3092067A JPH0747208B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 消耗電極式アーク溶接機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322881A JPH04322881A (ja) | 1992-11-12 |
| JPH0747208B2 true JPH0747208B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=14044126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3092067A Expired - Lifetime JPH0747208B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-23 | 消耗電極式アーク溶接機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747208B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6087627A (en) * | 1998-09-21 | 2000-07-11 | Lincoln Global, Inc. | Method of controlling a welding process and controller therefor |
| JP3786122B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2006-06-14 | 松下電器産業株式会社 | 溶接装置 |
| US9415457B2 (en) * | 2010-10-22 | 2016-08-16 | Lincoln Global, Inc. | Method to control an arc welding system to reduce spatter |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP3092067A patent/JPH0747208B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04322881A (ja) | 1992-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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