JPS6171178A - ア−ク溶接の最適制御方法 - Google Patents
ア−ク溶接の最適制御方法Info
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- JPS6171178A JPS6171178A JP19353884A JP19353884A JPS6171178A JP S6171178 A JPS6171178 A JP S6171178A JP 19353884 A JP19353884 A JP 19353884A JP 19353884 A JP19353884 A JP 19353884A JP S6171178 A JPS6171178 A JP S6171178A
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- Japan
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- welding
- arc
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/073—Stabilising the arc
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明はCO2およびMAG溶接溶接子−ク溶の最適制
御方法に関する。
御方法に関する。
CO2およびMAG溶接では、良好な溶接が行なえる電
圧値は使用する電流値によって異なる。又、電圧を適正
値に設定しても、アーク状態は電流値によって異なる。
圧値は使用する電流値によって異なる。又、電圧を適正
値に設定しても、アーク状態は電流値によって異なる。
したがって、各電流値ごとに適正な電圧値の設定を行う
ためには、作業者の相当な経験・技量等が必要である。
ためには、作業者の相当な経験・技量等が必要である。
しかし、作業者による設定は、作業者自身の経験、技量
、好み咎によって決まる定性的なものでめり、優秀な作
業者でらればおるほどその設定は正しいと言えるが、一
般に個人差があり、統一的な基準を求めることは不可能
である。
、好み咎によって決まる定性的なものでめり、優秀な作
業者でらればおるほどその設定は正しいと言えるが、一
般に個人差があり、統一的な基準を求めることは不可能
である。
一方、電流値ごとに適正な電圧設定ができる調整ツマミ
位置全表示する方法、あるいは、前もって電流値に応じ
た適正電圧Mkプリセットしておき作業者の設定する電
圧値と一致した場合にランプ点灯ぜセる方法等により、
未熟練作業者でも条件設定がでさるようになっているも
のもある。しかし、これらの適正電圧値は、熟練作業者
がある一定の作業環境のもとに規準作業を行って求めた
匣であり、種々広範囲な実際の溶接作業条件・環境にお
いても、すべて満足する値とは限らない。
位置全表示する方法、あるいは、前もって電流値に応じ
た適正電圧Mkプリセットしておき作業者の設定する電
圧値と一致した場合にランプ点灯ぜセる方法等により、
未熟練作業者でも条件設定がでさるようになっているも
のもある。しかし、これらの適正電圧値は、熟練作業者
がある一定の作業環境のもとに規準作業を行って求めた
匣であり、種々広範囲な実際の溶接作業条件・環境にお
いても、すべて満足する値とは限らない。
すなわち、適正値とされている電圧が、実際の作業では
、高直圧側にずれていたり、低電圧側にずれていたりす
ることがめる。
、高直圧側にずれていたり、低電圧側にずれていたりす
ることがめる。
本発明の目的に、上記した従来技術の欠点をなくし、自
動的に最適な溶接条件を設定して、CO2あるいはMA
C−溶接の最適制御を行うことにめる。
動的に最適な溶接条件を設定して、CO2あるいはMA
C−溶接の最適制御を行うことにめる。
本発明は、CO2あるいはMAG#接における電流・電
圧波形データ(短絡時間、アーク時間、短絡期間の電流
の平均値、アーク期間の電流の平均値等〕から溶接性を
定量的に把握する指数全算出し、その値によって、溶接
を諒の出力あるいはワイヤ送給量を制御するものでらる
。
圧波形データ(短絡時間、アーク時間、短絡期間の電流
の平均値、アーク期間の電流の平均値等〕から溶接性を
定量的に把握する指数全算出し、その値によって、溶接
を諒の出力あるいはワイヤ送給量を制御するものでらる
。
一般にOOZやMAG溶接は短絡とアーク金繰9返して
溶接が実施される。第1図はその時の溶接電圧波形と溶
接電流波形を示したもので、Tsは短絡時間、T&はア
ーク時間、では短絡から次の短絡までの1周期、”ma
xは最大電流、工。、。は最小電流、Ill*1LY6
は短絡平均電流、工1e&V6はアーク平均電流、Vj
は気迷する閾値電圧を示す。なお、工g−at。* 工
a−oat。はそれぞれ短絡時間T8およびアーク時間
Taの電流を矩形波にft、換えた場合の値でおる。短
絡とアークの切り換わりは極く短時間に行われ、通常、
Tsは数ms程度、Taは10へ50m5程度の値であ
る。溶接時の作業性(溶接性)の良否は、アーク状態の
均一性、アーク切れ発生の程度およびアークの燃え上9
度を総合した状態で判定される。
溶接が実施される。第1図はその時の溶接電圧波形と溶
接電流波形を示したもので、Tsは短絡時間、T&はア
ーク時間、では短絡から次の短絡までの1周期、”ma
xは最大電流、工。、。は最小電流、Ill*1LY6
は短絡平均電流、工1e&V6はアーク平均電流、Vj
は気迷する閾値電圧を示す。なお、工g−at。* 工
a−oat。はそれぞれ短絡時間T8およびアーク時間
Taの電流を矩形波にft、換えた場合の値でおる。短
絡とアークの切り換わりは極く短時間に行われ、通常、
Tsは数ms程度、Taは10へ50m5程度の値であ
る。溶接時の作業性(溶接性)の良否は、アーク状態の
均一性、アーク切れ発生の程度およびアークの燃え上9
度を総合した状態で判定される。
(1) アーク状態の均一性
C02溶接等に用いる電源は、定電圧特性であり、その
出力′電圧は制御されているが、出力電流、短絡および
アークとなる時間は制御因子ではなく、ワイヤの送給量
、電源特性およびアーク特性に応じて決まる値である。
出力′電圧は制御されているが、出力電流、短絡および
アークとなる時間は制御因子ではなく、ワイヤの送給量
、電源特性およびアーク特性に応じて決まる値である。
しかし、出力電流、短絡およびアークとなる時間は、ア
ーク状態と極めて密接な関係におり、これらの値の変動
は、アーク状態の均一性に大きい影響を与える。すなわ
ち、アーク状態の均一性は、短絡時間Ts、アーク時間
Ta、短絡期間の電流の平均値工、a およびアーク期
間の電流の平均値5 Y6 ■19、。の変動の程度に関係し、簡便的には、これら
の因子の標準偏差σTs+σ7.σ、s8.。およびσ
01.a□、を用いて表わすことができる。
ーク状態と極めて密接な関係におり、これらの値の変動
は、アーク状態の均一性に大きい影響を与える。すなわ
ち、アーク状態の均一性は、短絡時間Ts、アーク時間
Ta、短絡期間の電流の平均値工、a およびアーク期
間の電流の平均値5 Y6 ■19、。の変動の程度に関係し、簡便的には、これら
の因子の標準偏差σTs+σ7.σ、s8.。およびσ
01.a□、を用いて表わすことができる。
上記4個の因子のうち、どれか1つでも変動量が大きく
なると、アーク状態の均一性は損なわれるから、アーク
状態の均一性”araは下記のように表わすことができ
る。
なると、アーク状態の均一性は損なわれるから、アーク
状態の均一性”araは下記のように表わすことができ
る。
’arc””σT8°σT&’σX841)@°σXh
−hvo ”(”ここでσT8.σ7.σZ1)i&
1@’ Ia*Lve はそれσ ぞれTa、 Ta、 I、、、、。+ ”イave
の標準偏差である。なお、短絡とアークの区別は、アー
クから短絡、短絡からアークへの移行時に電圧は第1図
のように急変するため、所定の電圧Vj (一般に10
〜20V程度〕より電圧値が高いか低いかで判別するこ
とができる。
−hvo ”(”ここでσT8.σ7.σZ1)i&
1@’ Ia*Lve はそれσ ぞれTa、 Ta、 I、、、、。+ ”イave
の標準偏差である。なお、短絡とアークの区別は、アー
クから短絡、短絡からアークへの移行時に電圧は第1図
のように急変するため、所定の電圧Vj (一般に10
〜20V程度〕より電圧値が高いか低いかで判別するこ
とができる。
(1)) アーク切れ発生の程度
各電流値ごとに、最適電圧とされている電圧値に電圧設
定して溶接を行い、アーク期間中の抵抗の平均値R1を
求めると、第2図のようであり、下記のように溶接′電
流工の2次式で回帰できる。
定して溶接を行い、アーク期間中の抵抗の平均値R1を
求めると、第2図のようであり、下記のように溶接′電
流工の2次式で回帰できる。
R1−a−I +br+c (a、b、cは定数)
・+2)定数a、b、cの値は、第1表のようであり
、シールドガス組成によって変化する。しかし、機種、
ワイヤ径が異なってもこれらの定数はほとんど変わらな
い。
・+2)定数a、b、cの値は、第1表のようであり
、シールドガス組成によって変化する。しかし、機種、
ワイヤ径が異なってもこれらの定数はほとんど変わらな
い。
抵抗は電圧と電流の西であるから、出力電圧が略一定と
なる制御上行う定電圧特性電源を用いるCO□溶接等で
は、抵抗の増加は電流の減少を意味し、溶接時のアーク
期間中の平均抵抗RIL−ILY@が第2図に示したR
1O値より大きいほど電流が低く、ワイヤの加熱・溶融
不足を示し、アーク切れを発生させ易いことを表わす。
なる制御上行う定電圧特性電源を用いるCO□溶接等で
は、抵抗の増加は電流の減少を意味し、溶接時のアーク
期間中の平均抵抗RIL−ILY@が第2図に示したR
1O値より大きいほど電流が低く、ワイヤの加熱・溶融
不足を示し、アーク切れを発生させ易いことを表わす。
よってアーク切れ発生の程度WRは下記のように表わせ
ばよい。
ばよい。
WR零R,,、v、 / R1’・・(3)なお、wR
く1となる場合、すなわち%”&#&マロが第2図のR
1より小さい場合は、アーク切れを考慮する必要がない
から、WRの値は基準値の1に設定する。
く1となる場合、すなわち%”&#&マロが第2図のR
1より小さい場合は、アーク切れを考慮する必要がない
から、WRの値は基準値の1に設定する。
(illl アークの燃え上り度
R1と同様に、最適条件におけるアーク期間中の送力P
1を求めると、第3図のようでおり、自然!5[6七底
とする′1流Iの指数関数で回帰でさる。
1を求めると、第3図のようでおり、自然!5[6七底
とする′1流Iの指数関数で回帰でさる。
Pi = hoe”x(g * hは定数〕−+4ン定
数g、hの値は、第2表のようでるり、シールドガス組
成によって異なる。しかし、R1の場合と同様に、機糧
、ワイヤ径が異っても定数の値ははy一定である。
数g、hの値は、第2表のようでるり、シールドガス組
成によって異なる。しかし、R1の場合と同様に、機糧
、ワイヤ径が異っても定数の値ははy一定である。
アーク期間中の成力Paは、短絡によって溶融池に移行
する溶滴の生成・成長に関係する因子であp、Paの1
直が第5図のPlの値より大きいほどワイヤの加熱・溶
融過多を意味し、アークの燃え上りt生じ易いこと金表
わす。よってアークの燃え上り度W、は下記のように表
わせばよ℃1゜ wP−Pa/P1…(5) なお、W、<1の場合は、アークの燃え上りを考慮する
必要がないため、WRの場合と同様に、W、の値を基準
値の1とする・ 上記のようにして求めたWaral ”RS Wflの
5・ち、どれか1つでも大きい値を示セば示すほど、溶
接作業性は悪くなるため、浴接性指数Wは下記のように
表わすことができる。
する溶滴の生成・成長に関係する因子であp、Paの1
直が第5図のPlの値より大きいほどワイヤの加熱・溶
融過多を意味し、アークの燃え上りt生じ易いこと金表
わす。よってアークの燃え上り度W、は下記のように表
わせばよ℃1゜ wP−Pa/P1…(5) なお、W、<1の場合は、アークの燃え上りを考慮する
必要がないため、WRの場合と同様に、W、の値を基準
値の1とする・ 上記のようにして求めたWaral ”RS Wflの
5・ち、どれか1つでも大きい値を示セば示すほど、溶
接作業性は悪くなるため、浴接性指数Wは下記のように
表わすことができる。
W−(WfLr、)・(WR)β・(WP) −16
1(α、β、γばそれぞれの因子の重っけのだめの定数
) ろる基準溶接条件、例えば、φ1.2ワイヤを用いたC
02俗接で最も良好な溶接性を示すとされている条件(
溶接電流130A、溶接電圧約19V胆5L−)で督培
を行つ介」μ府に楊ちれA”aro の値を定数にと
して、 −冒−wo。/K ・・・ ())と
すると、(6)式の定数α、β、γは簡素化され、Wは
下記のように表わすことができ′る。
1(α、β、γばそれぞれの因子の重っけのだめの定数
) ろる基準溶接条件、例えば、φ1.2ワイヤを用いたC
02俗接で最も良好な溶接性を示すとされている条件(
溶接電流130A、溶接電圧約19V胆5L−)で督培
を行つ介」μ府に楊ちれA”aro の値を定数にと
して、 −冒−wo。/K ・・・ ())と
すると、(6)式の定数α、β、γは簡素化され、Wは
下記のように表わすことができ′る。
W寓W ・(W) ・W ・・・(8)ARP
このWの値は、最大値と最小値の差が極めて大きくなる
ため、右辺全対数化し、次のようにすると、より実用的
となる。
ため、右辺全対数化し、次のようにすると、より実用的
となる。
w−LN(WA)+2−L、N(WR)+LN(W、)
sw −k+LN(σTs’στ1σIm−*vm
Ia、ave)”― σ 2惨ムN(R/R1)+LN(Pa/Pi) ・・
・(9)亀・&v@ 〔但し、k−LN(K)] 第4図乃至第7図は、それぞれ、溶接電流t160^、
200A、250Aおよび300Aに設足し、φ1.2
ワイヤのC02溶接を行い、溶接電圧を変化さセた場合
の溶接性指数W ’i (91式によって算出した結果
でおる。図中4種類の記号は、機種の違いであり、41
類の溶接電源についての結果であることt示す。たyし
、k −7,95、R1−5,55X 1 0−’
・ I2− 3.1 3 X 1 0−5 ・
I+0.556、Pi=1.7941)0°018I
とした。いずれの機種、電流値についても、Wの値は下
に凸の最小値を持った曲線となり、その最小値を示す電
圧値は、最良の溶接性が得られる電圧値すなわち最適電
圧と一致する。
sw −k+LN(σTs’στ1σIm−*vm
Ia、ave)”― σ 2惨ムN(R/R1)+LN(Pa/Pi) ・・
・(9)亀・&v@ 〔但し、k−LN(K)] 第4図乃至第7図は、それぞれ、溶接電流t160^、
200A、250Aおよび300Aに設足し、φ1.2
ワイヤのC02溶接を行い、溶接電圧を変化さセた場合
の溶接性指数W ’i (91式によって算出した結果
でおる。図中4種類の記号は、機種の違いであり、41
類の溶接電源についての結果であることt示す。たyし
、k −7,95、R1−5,55X 1 0−’
・ I2− 3.1 3 X 1 0−5 ・
I+0.556、Pi=1.7941)0°018I
とした。いずれの機種、電流値についても、Wの値は下
に凸の最小値を持った曲線となり、その最小値を示す電
圧値は、最良の溶接性が得られる電圧値すなわち最適電
圧と一致する。
第8図は、溶接電流1)00Aに設定し、φ0.9ワイ
ヤのCO2浴接を行った場合のWの値である。φ1.2
ワイヤの場合と同様に、Wの最小値を示す逆圧値と最適
電圧が一致する。
ヤのCO2浴接を行った場合のWの値である。φ1.2
ワイヤの場合と同様に、Wの最小値を示す逆圧値と最適
電圧が一致する。
第9図及び第10図は、φ1.2ワイヤを用い、シール
ドガス組成を変化さセて、溶接電流150人および25
0Aで溶接を行った場合のWの値である。CO2浴接の
場合と同様にWの最小値を示す電圧1@と最適電圧が一
致する。
ドガス組成を変化さセて、溶接電流150人および25
0Aで溶接を行った場合のWの値である。CO2浴接の
場合と同様にWの最小値を示す電圧1@と最適電圧が一
致する。
取止のように、(9)式により算出した溶接性指数Wは
、溶接−流、機種、シールドガス組成、ワイヤ径が変化
しても、溶接電圧が最適′逆圧に設定された場合に最小
値上水す。よって、溶接電源の出力’Iwの値が最小と
なるように制御すれば、作業条件・環境が変化しても、
それに応じた最適条件の設定を自動的に行うことができ
る。
、溶接−流、機種、シールドガス組成、ワイヤ径が変化
しても、溶接電圧が最適′逆圧に設定された場合に最小
値上水す。よって、溶接電源の出力’Iwの値が最小と
なるように制御すれば、作業条件・環境が変化しても、
それに応じた最適条件の設定を自動的に行うことができ
る。
第1)図は本発明の一実施例のブロック図である。図に
おいて、溶接電源1は所定の電圧上ワイヤ2と母材4の
間に印加せしめる。ワイヤ2は母材4t−溶接するため
、送給ローラ3によって所定速度で送給される。このワ
イヤ2の送り速度に溶接電流かはy比例する。図では省
略されているが、ワイヤ2の先端部にはトーチがら9.
ワイヤの送りとともにG02fMAGガスが噴出するよ
うになっている。5は溶接電流を測定するための分流器
、6および7はそれぞれ溶接電流、溶接電圧全測定し、
所定のレベルに増幅するための電流検出器、電圧検出器
である。電流検出器6と電圧検出器7の出力はアナログ
・ディジタル変換器(A/D変換器)8に二って所定の
間隔でサンプリングされてディジタル信号に変換され、
順次、中央処理装置(CPU)9に入力される。QPU
9では、入力され九電流データ、電圧データにより
溶接性指数全算出して溶接1圧の変更の可否を判断し、
変更する必要のめる場合はその電圧データを出力する。
おいて、溶接電源1は所定の電圧上ワイヤ2と母材4の
間に印加せしめる。ワイヤ2は母材4t−溶接するため
、送給ローラ3によって所定速度で送給される。このワ
イヤ2の送り速度に溶接電流かはy比例する。図では省
略されているが、ワイヤ2の先端部にはトーチがら9.
ワイヤの送りとともにG02fMAGガスが噴出するよ
うになっている。5は溶接電流を測定するための分流器
、6および7はそれぞれ溶接電流、溶接電圧全測定し、
所定のレベルに増幅するための電流検出器、電圧検出器
である。電流検出器6と電圧検出器7の出力はアナログ
・ディジタル変換器(A/D変換器)8に二って所定の
間隔でサンプリングされてディジタル信号に変換され、
順次、中央処理装置(CPU)9に入力される。QPU
9では、入力され九電流データ、電圧データにより
溶接性指数全算出して溶接1圧の変更の可否を判断し、
変更する必要のめる場合はその電圧データを出力する。
GPtJ 9から出力される゛電圧データはディジタ
ル・アナログ変換5(D/A変換器〕12でアナログ(
g号に変換され、該アナログ信号を受は取って出力制御
回路゛15が浴接電源1の出力電圧全増減する。10は
CPU 9の処理プログラム、入出力データ、演算の
途中データ、各種の定数等を格納するメモリ、1)はI
:iPU 9での処理に必要とする各種の定数、初期
データ等七入力するのに用いるキーボードである。
ル・アナログ変換5(D/A変換器〕12でアナログ(
g号に変換され、該アナログ信号を受は取って出力制御
回路゛15が浴接電源1の出力電圧全増減する。10は
CPU 9の処理プログラム、入出力データ、演算の
途中データ、各種の定数等を格納するメモリ、1)はI
:iPU 9での処理に必要とする各種の定数、初期
データ等七入力するのに用いるキーボードである。
第1)図におけるCPU 9(l−中心とする処理フ
ロー全第12図に示す。
ロー全第12図に示す。
初め、概略の浴接′−流工。、溶接電圧V。、サンプリ
ング7行うデータ数N、浴接東圧のサンプリング間隔S
1短絡/アークの判定電圧vj、溶接指数↓1出のため
の初期データn、Wo寺tキーボード1)より入力する
(ステップ101)。サンプリングデータ数Nは、太き
ければ大きい程正確なデータ?得ることができるが、そ
の分サンプリングに時間がかかり、かつメモリ容量も大
きくしなければならないため、500へ1000程度に
すればよい。サンプリング間隔Sは、短かければ短かい
程正確なデータが得られるが、やはクメモリ容量にも関
係するため、小電流域では0.1 ms程度、大電流域
では0.2 m8程度にすれば、実用上問題とはならな
い。短絡/アークの判定電圧V〕は、電流値に関係なく
約10V程度の値としてもよいが、電流値に応じて、短
絡電圧、溶滴の移行形態前が変化するため、例えば 工≦20OAの場合 Vj−10V200A<1≦
25OAの場合 Vj=15V250A<IO場合
Vj=20vのように、電流値に応じて多少変化
させるほうが良い結果を得ることができる。
ング7行うデータ数N、浴接東圧のサンプリング間隔S
1短絡/アークの判定電圧vj、溶接指数↓1出のため
の初期データn、Wo寺tキーボード1)より入力する
(ステップ101)。サンプリングデータ数Nは、太き
ければ大きい程正確なデータ?得ることができるが、そ
の分サンプリングに時間がかかり、かつメモリ容量も大
きくしなければならないため、500へ1000程度に
すればよい。サンプリング間隔Sは、短かければ短かい
程正確なデータが得られるが、やはクメモリ容量にも関
係するため、小電流域では0.1 ms程度、大電流域
では0.2 m8程度にすれば、実用上問題とはならな
い。短絡/アークの判定電圧V〕は、電流値に関係なく
約10V程度の値としてもよいが、電流値に応じて、短
絡電圧、溶滴の移行形態前が変化するため、例えば 工≦20OAの場合 Vj−10V200A<1≦
25OAの場合 Vj=15V250A<IO場合
Vj=20vのように、電流値に応じて多少変化
させるほうが良い結果を得ることができる。
次に溶接を開始するとともに(ステップ102〕、nm
n+1として(ステップ103)、以下のように浴接性
指数の算出処理を実行する。なお、nに算出する溶接性
指数の番号を表わす。
n+1として(ステップ103)、以下のように浴接性
指数の算出処理を実行する。なお、nに算出する溶接性
指数の番号を表わす。
まず、電流検出器6、電圧検出器7で検出された溶接電
流I、浴浴接正圧をA/D変換器8により、所定の間隔
Sでサンプリングした後、デイジタル変侠して′電流デ
ータエ(1)、電圧データv(1)(1はサンプリング
番号を示す)を得、該電流デー タI (il、電圧デ
ータV(1)’1cPU 9テ通してメモリ10へ記
憶する(ステップ104へ106)。
流I、浴浴接正圧をA/D変換器8により、所定の間隔
Sでサンプリングした後、デイジタル変侠して′電流デ
ータエ(1)、電圧データv(1)(1はサンプリング
番号を示す)を得、該電流デー タI (il、電圧デ
ータV(1)’1cPU 9テ通してメモリ10へ記
憶する(ステップ104へ106)。
サンプリング点1の′w!を流データエ(1)、゛電圧
データV (ilをメモリ10へ記憶する毎に、1−N
の判定を行い(ステップ107)、i−Nでなければ1
−1+1として(ステップ108〕、ステップ104〜
106の処理を繰り返す。
データV (ilをメモリ10へ記憶する毎に、1−N
の判定を行い(ステップ107)、i−Nでなければ1
−1+1として(ステップ108〕、ステップ104〜
106の処理を繰り返す。
所定数(1−N)の溶接電流データエ(1)及び溶接低
圧データv(1)のサンプリングを完了すると、メモリ
10よりlil’!il−順次読み出し、vjと比較し
て各短絡開始点S (R1とアーク開始点T(RJk求
め、そのデータ番号1をメモリ10に記憶する(ステッ
プ109)。第18図は溶接電圧の変化と短絡開始点、
アーク開始点の関係を示したものである。
圧データv(1)のサンプリングを完了すると、メモリ
10よりlil’!il−順次読み出し、vjと比較し
て各短絡開始点S (R1とアーク開始点T(RJk求
め、そのデータ番号1をメモリ10に記憶する(ステッ
プ109)。第18図は溶接電圧の変化と短絡開始点、
アーク開始点の関係を示したものである。
第18凶に示すように、■(1)は短絡期間ではVjよ
り低く、アーク期間ではVjより高くなる。そこで、各
サンプリング点のv(1)とVjの大小t−順次比較す
ることにより、短絡開始点5 (R)はV(幻がV(幻
> YjからV (1) < vjに変化する点として
、アーク開始点T (RJは逆にv(1)がV (i)
< VjからV (il > vjに変化する点とし
て求まる。
り低く、アーク期間ではVjより高くなる。そこで、各
サンプリング点のv(1)とVjの大小t−順次比較す
ることにより、短絡開始点5 (R)はV(幻がV(幻
> YjからV (1) < vjに変化する点として
、アーク開始点T (RJは逆にv(1)がV (i)
< VjからV (il > vjに変化する点とし
て求まる。
次に、短絡開始点S(川、アーク開始点T (R)、溶
接電流データr (iJ及び溶接電圧データV (iJ
?!−用いて1周期毎に波形データ、即ち、短絡時間
(第1図のTs)、アーク時間(第1図のTa)、短絡
平均電流(第1図の工fia&Y@’、アーク平均電流
(第1図の工a*ava ’ sアーク平均抵抗(式(
31のR18、。)、アーク電力(式(6)のPa)の
各データを求め(ステップ1)0)、それらのデータの
平均1ホヲ算出する(ステップ1)1)。さらに、短絡
時間、アーク時間、短絡平均電流及びアーク平均電流に
つい【は、その標準偏差も算出する(ステップ1)2〕
。
接電流データr (iJ及び溶接電圧データV (iJ
?!−用いて1周期毎に波形データ、即ち、短絡時間
(第1図のTs)、アーク時間(第1図のTa)、短絡
平均電流(第1図の工fia&Y@’、アーク平均電流
(第1図の工a*ava ’ sアーク平均抵抗(式(
31のR18、。)、アーク電力(式(6)のPa)の
各データを求め(ステップ1)0)、それらのデータの
平均1ホヲ算出する(ステップ1)1)。さらに、短絡
時間、アーク時間、短絡平均電流及びアーク平均電流に
つい【は、その標準偏差も算出する(ステップ1)2〕
。
溶接性指数Wnの算出に必要なデータの算出が完了する
と、wnの1[1t−計算しくステップ1)6ン、メモ
リ10に記憶する(ステップ1)4)。
と、wnの1[1t−計算しくステップ1)6ン、メモ
リ10に記憶する(ステップ1)4)。
このようにして、溶接指図wnが求まると、これを前回
求めた一一、と比較しくステップ1)5)、w、1 <
wn−1でられば、fB接電圧Vf所定:i(実施例
ではO9S V )増加妊ゼた後(ステップ1)6〕、
ステップ103以降の処理を実行し、再度、溶接性指数
を求める。又、Wn<Wn−7でなければ、溶接厘圧v
’1所定量(実施例では、同じ< O,S V )減少
さセた後(ステップ1)7)、Kn f前々回求め 。
求めた一一、と比較しくステップ1)5)、w、1 <
wn−1でられば、fB接電圧Vf所定:i(実施例
ではO9S V )増加妊ゼた後(ステップ1)6〕、
ステップ103以降の処理を実行し、再度、溶接性指数
を求める。又、Wn<Wn−7でなければ、溶接厘圧v
’1所定量(実施例では、同じ< O,S V )減少
さセた後(ステップ1)7)、Kn f前々回求め 。
た”n−2と比較しくステップ1)8)、Wn −Wn
−2テなければ、同様にステップ103以降の処理を実
行し、再度、溶接性指数を求める。
−2テなければ、同様にステップ103以降の処理を実
行し、再度、溶接性指数を求める。
以上の処理t−in −wn−2、即ち、wnが最小値
となるまで繰り返し、Wが最小となるようにD/A変俟
器12、出力制御回路15の径路で溶接電源1の出力電
圧の増減を行う。
となるまで繰り返し、Wが最小となるようにD/A変俟
器12、出力制御回路15の径路で溶接電源1の出力電
圧の増減を行う。
溶接性指数Wnの最小値が求まると、溶接′電圧Vをそ
の時の値に固定しくステップ1)9)、引き絖いてWn
の算出を行うかどうか判定して(ステップ120)、継
続する場合にはm−n−1とした後(ステップ12))
、ステップ103に戻り、Wnの算出を停止する場合に
は溶接全停止して終了とする(ステップ122〕。
の時の値に固定しくステップ1)9)、引き絖いてWn
の算出を行うかどうか判定して(ステップ120)、継
続する場合にはm−n−1とした後(ステップ12))
、ステップ103に戻り、Wnの算出を停止する場合に
は溶接全停止して終了とする(ステップ122〕。
なお、Wn −Wn−2の判定条件k Wn −”n−
2+α5のようにして、溶接電圧Vが適正領域にめれば
、wnの最小値を示す電圧値と異ってもVの値を変化さ
せないといった方法を用いてもよい。ステップ105以
降の動作を繰り返す。−万、引き続きWの算出上行わな
い場合には溶接を停止し、処理を終了とす不(ステップ
1)5)。
2+α5のようにして、溶接電圧Vが適正領域にめれば
、wnの最小値を示す電圧値と異ってもVの値を変化さ
せないといった方法を用いてもよい。ステップ105以
降の動作を繰り返す。−万、引き続きWの算出上行わな
い場合には溶接を停止し、処理を終了とす不(ステップ
1)5)。
第13図は第12図におけるステップ109の短絡/ア
ーク判定処理上行うサブルーチン(SUBIJの詳細で
ある。第15図では短絡開始点S (RJ ′fc求め
ることから処理が始まるとしている。まず、1=mO1
R−0とした後(ステップ201゜202)、メモリ1
0より最初のサンプリング点(1−0)の溶接電圧デー
タV (01t″読み出し、V3と比較する(ステップ
205几そして、v(01> Vjでらればステップ2
06に行(が、v(0;≦Vjでめれば、1−1にして
(ステップ204)、次のサンプリング点(1=1)の
V 1)) t−読み出し、 Vjと比較する(ステッ
プ205〕。v(1)≦Vjの間、ステップ204.2
05の処理を繰り返す。第18図より、■(1)≦V3
は短絡期間を意味する。V (1) > Vjになると
、i−1+1としてi(N’i判定しくステップ206
.207)、i)Nであると該サブルーチン処理を終了
するが、i<Hの場合は、V (i) ’に読み出して
Nil>Vjt判定する(ステップ208)。
ーク判定処理上行うサブルーチン(SUBIJの詳細で
ある。第15図では短絡開始点S (RJ ′fc求め
ることから処理が始まるとしている。まず、1=mO1
R−0とした後(ステップ201゜202)、メモリ1
0より最初のサンプリング点(1−0)の溶接電圧デー
タV (01t″読み出し、V3と比較する(ステップ
205几そして、v(01> Vjでらればステップ2
06に行(が、v(0;≦Vjでめれば、1−1にして
(ステップ204)、次のサンプリング点(1=1)の
V 1)) t−読み出し、 Vjと比較する(ステッ
プ205〕。v(1)≦Vjの間、ステップ204.2
05の処理を繰り返す。第18図より、■(1)≦V3
は短絡期間を意味する。V (1) > Vjになると
、i−1+1としてi(N’i判定しくステップ206
.207)、i)Nであると該サブルーチン処理を終了
するが、i<Hの場合は、V (i) ’に読み出して
Nil>Vjt判定する(ステップ208)。
そして、v (il > V2O間、ステップ206〜
20日の処理金繰り返す。第18図より、V (1)
> vjはアーク期間全意味する。ステップ206〜2
0Bの処理1繰り返し、■(1)≦Vjになると、その
点が短絡開始点S (R) i意味する。この3(R)
に対応するサンプリング点(1)七メモリ160所定番
地に格納する(ステップ209)。次に、i−1+1と
してi<Ni判定しくステップ2)0,2)1)、1〉
Nであると該サブルーチン処理を終了するが、i<Nの
場合は、V (1) k Rみ出してV (1) ≦V
j i判定する(ステップ2)2)。そして、■(1)
≦VjQ間、ステップ2)0〜2)2の処理を繰り返す
。
20日の処理金繰り返す。第18図より、V (1)
> vjはアーク期間全意味する。ステップ206〜2
0Bの処理1繰り返し、■(1)≦Vjになると、その
点が短絡開始点S (R) i意味する。この3(R)
に対応するサンプリング点(1)七メモリ160所定番
地に格納する(ステップ209)。次に、i−1+1と
してi<Ni判定しくステップ2)0,2)1)、1〉
Nであると該サブルーチン処理を終了するが、i<Nの
場合は、V (1) k Rみ出してV (1) ≦V
j i判定する(ステップ2)2)。そして、■(1)
≦VjQ間、ステップ2)0〜2)2の処理を繰り返す
。
この工5にして’I (1) ) Vjになると、その
点がアーク開始点T(R1−意味する。このT (R1
に対応するサンプリング点(1)メモリ14に格納する
(ステップ2)3)。その後、R−R+1として(ステ
ップ2)4)、ステップ206以降の処理を繰9返すこ
とにより、5(R1、丁(R)が次々に求まる。そして
、1〉Nになった時点で該サブルーチン処理全終了とす
る。
点がアーク開始点T(R1−意味する。このT (R1
に対応するサンプリング点(1)メモリ14に格納する
(ステップ2)3)。その後、R−R+1として(ステ
ップ2)4)、ステップ206以降の処理を繰9返すこ
とにより、5(R1、丁(R)が次々に求まる。そして
、1〉Nになった時点で該サブルーチン処理全終了とす
る。
第14図は第12図におけるステップ1)0の波形デー
タ算出処理を行うサブルーチン(SUB2)の詳細でお
る。第14図において、S (Pl 、 T (Plは
第13図のB (R1、T (RJと同じ意味である。
タ算出処理を行うサブルーチン(SUB2)の詳細でお
る。第14図において、S (Pl 、 T (Plは
第13図のB (R1、T (RJと同じ意味である。
まずP−〇とした後(ステップ501〕、アーク開始点
T(P)と短絡開始点s (p)の差υ(S)、短絡開
始点s(p+1〕とアーク開始点T (PIの差U(A
)t−それぞれ求める(ステップ302.5a5)。即
ち、UIS)はT (P)のサンプリング点とs (p
)のサンプリング点の差音とることにより、又、U (
AlはSLP+1)のサンプリング点とT(Piのサン
プリング点の差音とることにより求める。次に、IJ
(81にサンプリング間隔s’6乗じて短絡時間A (
Pl k算出しくステップ304)、^(S)に同じく
サンプリング間隔s2乗じてアーク時間B (PJ t
−算出する(ステップs o s ) aこれにより、
最初の1周期におけるA (Pi、8(P)が求まった
ことになる。次に、この周期における短絡平均電流c(
p)、アーク平均電流D (PI、アーク平均抵抗F、
(Pl、アーク電力F (P) t−順次求める。即
ち、5(p)〜T(PJ間の各サンプリング点のI (
kJ (−x(iりおよびu(s)を用いてC(P)
k算出しくステップ306〕、T (P)〜S(P+1
)間のI (kl (−I (tl )およびu (A
)を用いてD (Pl t 1!出する(ステップ50
7 )oまた、T tPl 〜3 (P+1 )間o
v(k) (−v(2) )とI (k)(−1(il
)およびU (Al ’に用いてE(P)を算出する
(ステップ308)。さらに、T(PI SS (P+
1)間のV (kl (−V ti) )とI (Ic
) (−r (i) )およびサンプリング間隔s’l
用いてF (Pl t−算出する(ステップ509)。
T(P)と短絡開始点s (p)の差υ(S)、短絡開
始点s(p+1〕とアーク開始点T (PIの差U(A
)t−それぞれ求める(ステップ302.5a5)。即
ち、UIS)はT (P)のサンプリング点とs (p
)のサンプリング点の差音とることにより、又、U (
AlはSLP+1)のサンプリング点とT(Piのサン
プリング点の差音とることにより求める。次に、IJ
(81にサンプリング間隔s’6乗じて短絡時間A (
Pl k算出しくステップ304)、^(S)に同じく
サンプリング間隔s2乗じてアーク時間B (PJ t
−算出する(ステップs o s ) aこれにより、
最初の1周期におけるA (Pi、8(P)が求まった
ことになる。次に、この周期における短絡平均電流c(
p)、アーク平均電流D (PI、アーク平均抵抗F、
(Pl、アーク電力F (P) t−順次求める。即
ち、5(p)〜T(PJ間の各サンプリング点のI (
kJ (−x(iりおよびu(s)を用いてC(P)
k算出しくステップ306〕、T (P)〜S(P+1
)間のI (kl (−I (tl )およびu (A
)を用いてD (Pl t 1!出する(ステップ50
7 )oまた、T tPl 〜3 (P+1 )間o
v(k) (−v(2) )とI (k)(−1(il
)およびU (Al ’に用いてE(P)を算出する
(ステップ308)。さらに、T(PI SS (P+
1)間のV (kl (−V ti) )とI (Ic
) (−r (i) )およびサンプリング間隔s’l
用いてF (Pl t−算出する(ステップ509)。
その後、P−P+1としくステップ510〕、P<Hの
判定上行って(ステップ31)〕、P≧Rであれば!ル
ーチンの処理を終了とするが、P<Rであればステップ
302以降の処理を操り返し、各周期毎のA (Pi、
B (Pi、c(pH1D (PJ 、 E (P)、
F(PJを求める。
判定上行って(ステップ31)〕、P≧Rであれば!ル
ーチンの処理を終了とするが、P<Rであればステップ
302以降の処理を操り返し、各周期毎のA (Pi、
B (Pi、c(pH1D (PJ 、 E (P)、
F(PJを求める。
第15図は第12図におけるステップ1)1の平均値拝
出処理七行うサブルーチン(SUB3)の詳細である。
出処理七行うサブルーチン(SUB3)の詳細である。
短絡時間の平均値A1は、各周期の短絡時間A (r)
(−A (PJ )の総和を求め、それをデータ数P
で割ることによって得る(ステップ401)。
(−A (PJ )の総和を求め、それをデータ数P
で割ることによって得る(ステップ401)。
同様にして、アーク時間a(rJ (−5(Pi )の
平均恒Ab、短絡平均電流c (rl (−C(P))
の平均値Ac、アーク平均゛1流D(r) (−D(P
l )の平均値Ad、アーク平均抵抗IC(rl (−
E(Pl )の平均値A6、アーク電力F(rl (−
F(Pl )の平均値ktを順次算出する(ステップ4
02〜406〕。
平均恒Ab、短絡平均電流c (rl (−C(P))
の平均値Ac、アーク平均゛1流D(r) (−D(P
l )の平均値Ad、アーク平均抵抗IC(rl (−
E(Pl )の平均値A6、アーク電力F(rl (−
F(Pl )の平均値ktを順次算出する(ステップ4
02〜406〕。
第16図は第12図におけるステップ1)2の標準偏差
算出処理上行うサブルーチン(SUB4)である。即ち
、標準偏差の一般算出式に第14図、第15図で求めた
データにより、短絡時間、アーク時間、短絡平均電流お
よびアーク平均電流の標準偏差Ga (−σ、8)、G
b (−σ、ρ、Gc (−σrs、av+s’、ca
(−σ工1.&7゜〕 を算出する(ステップ501
〜504)。
算出処理上行うサブルーチン(SUB4)である。即ち
、標準偏差の一般算出式に第14図、第15図で求めた
データにより、短絡時間、アーク時間、短絡平均電流お
よびアーク平均電流の標準偏差Ga (−σ、8)、G
b (−σ、ρ、Gc (−σrs、av+s’、ca
(−σ工1.&7゜〕 を算出する(ステップ501
〜504)。
第17図は第12図におけるステップ1)3の溶接性指
数算出処理を行うサブルーチン(SUB5)である。第
17図中のR1,Piはそれぞれ既述のRa”ava、
P&の回帰式(2)、(4)の値TSる。−Af、Ga
、 Gb、 Gc、 G(1を用いてアークの均一度W
Aを求め(ステップ601)、次にAs、R1を用いて
アーク切れ発生度wB ’1求める(ステップ602)
。次にWR< 0の判定を行い(ステップ603 )
、WR<0でおれば直ちにステップ605に行くが、W
R<0の場合はIVR−1)とした部(ステップ604
)、ステップ605に行く。ステップ605ではAfと
Piを用いてアーク燃え上り度wp 2求める。次にW
p < o ’2判定しくステップ606〕、Wp <
OでらればWp −0とする(ステップ607〕。こ
のようにして求めたWA、 WR,WP 2用いて溶
接性指数1)出する(ステップ608)。
数算出処理を行うサブルーチン(SUB5)である。第
17図中のR1,Piはそれぞれ既述のRa”ava、
P&の回帰式(2)、(4)の値TSる。−Af、Ga
、 Gb、 Gc、 G(1を用いてアークの均一度W
Aを求め(ステップ601)、次にAs、R1を用いて
アーク切れ発生度wB ’1求める(ステップ602)
。次にWR< 0の判定を行い(ステップ603 )
、WR<0でおれば直ちにステップ605に行くが、W
R<0の場合はIVR−1)とした部(ステップ604
)、ステップ605に行く。ステップ605ではAfと
Piを用いてアーク燃え上り度wp 2求める。次にW
p < o ’2判定しくステップ606〕、Wp <
OでらればWp −0とする(ステップ607〕。こ
のようにして求めたWA、 WR,WP 2用いて溶
接性指数1)出する(ステップ608)。
上記実施例では、Wの最小値を得るために、浴接電源に
おける出力゛電圧の増減全行なったが、電圧を瑠塀さセ
る代わりに、ワイヤ送給量の減少を、電圧を減少さセる
代わ9にワイヤ送給蓋の増加を行うようにしても、同様
の効果が得られるのは言うまでもない。
おける出力゛電圧の増減全行なったが、電圧を瑠塀さセ
る代わりに、ワイヤ送給量の減少を、電圧を減少さセる
代わ9にワイヤ送給蓋の増加を行うようにしても、同様
の効果が得られるのは言うまでもない。
以上の通り、本発明によれば次のような効果が得られる
。
。
(1) 作業条件・環境が変化しても、それに応じた
最適条件を正確に設定することができ、良好な溶接を行
うことが可能となる。
最適条件を正確に設定することができ、良好な溶接を行
うことが可能となる。
(2) 最適条件の設定が自動化される。
(3)最適条件を設定するために心安とされていた、作
業者の経験・技量が不要となる。
業者の経験・技量が不要となる。
(4) シールドガス組成、ワイヤ径等により微妙に
異なる溶接条件の記憶が不要となる。
異なる溶接条件の記憶が不要となる。
(5) 作業者の好み等により多少異なっていた溶接
条件を統一することができ、溶接継手の品質が向上する
。
条件を統一することができ、溶接継手の品質が向上する
。
第1図はアーク溶接の電流・電圧波形の説明図、第2図
はアーク平均抵抗の説明図、第3図はアーク電力の説明
図、第4図乃至第10図は溶接性指数の説明図、第1)
図は本発明の一実施例のブロック図、第12図は第1)
図の動作を説明する全体の70−図、第13図は短絡/
アーク判定処理のフロー図、第14図は波形データ算出
処理の70−図、第15図は波形データの平均値算出処
理の70−図、第16図は波形データの標鵡偏差算出処
理の70−図、第17図は溶接性指数算出処理のフロー
図、第18図は短絡開始点とアーク開始点の説明図であ
る。 1・°・溶接電源、2・・・ワイヤ、3・・・送給ロー
ラ、4・・・母材、5・・・分流器、6・・・溶接電流
検出器、7・・・溶接電圧検出器、8・・・A / D
変換器、9・・・CPU。 10・・・メモリ、1)・・・キーボード、12・・・
D/A変喚器、13・・・出力制御回路。 第1図 第 2 図 ;登蒔を成 I 第3図 ヰ井屯Ar ハ 寸(’) N − 第 8 図 糾む 第 9しく1 ン((=I−侵ジhヒ 第 12 図 第 13 図 第 14 閉光
17 図 凸
はアーク平均抵抗の説明図、第3図はアーク電力の説明
図、第4図乃至第10図は溶接性指数の説明図、第1)
図は本発明の一実施例のブロック図、第12図は第1)
図の動作を説明する全体の70−図、第13図は短絡/
アーク判定処理のフロー図、第14図は波形データ算出
処理の70−図、第15図は波形データの平均値算出処
理の70−図、第16図は波形データの標鵡偏差算出処
理の70−図、第17図は溶接性指数算出処理のフロー
図、第18図は短絡開始点とアーク開始点の説明図であ
る。 1・°・溶接電源、2・・・ワイヤ、3・・・送給ロー
ラ、4・・・母材、5・・・分流器、6・・・溶接電流
検出器、7・・・溶接電圧検出器、8・・・A / D
変換器、9・・・CPU。 10・・・メモリ、1)・・・キーボード、12・・・
D/A変喚器、13・・・出力制御回路。 第1図 第 2 図 ;登蒔を成 I 第3図 ヰ井屯Ar ハ 寸(’) N − 第 8 図 糾む 第 9しく1 ン((=I−侵ジhヒ 第 12 図 第 13 図 第 14 閉光
17 図 凸
Claims (2)
- (1)短絡とアークる繰り返して溶接が実施されるアー
ク溶接において、溶接電流・溶接電圧波形データから溶
接性を定量的に把握する指数(溶接性指数)を算出し、
該溶接性指数が最小となるように溶接電源の出力あるい
はワイヤ送給量を制御することを特徴とするアーク溶接
の最適制御方法。 - (2)前記溶接性指数は、短絡時間、アーク時間、短絡
期間の電流の平均値およびアーク期間の電流の平均値の
標準偏差であるσ_T_s、σ_T_a、σ_I_s_
・_a_v_eおよびσ_I_a_・_a_v_eと基
準溶接条件におけるそれらの値の積である定数Kと、ア
ーク期間中の抵抗の平均値R_a_・_a_v_eとア
ーク期間中の電力Paと最適条件におけるR_a_・_
a_v_eおよびPaの回帰式RiおよびPiを用い、 W=(σ_T_s・σ_T_a・σ_I_s_・_a_
v_e・σ_I_a_・_a_v_e/K)・(R_a
_・_a_v_e/Ri)^2・(Pa/Pi) または W=LN(σ_T_s・σ_T_a・σ_I_s_・_
a_v_e・σ_I_a_・_a_v_e/K)+Z・
LN(R_a_・_a_v_e/Ri)+LN(Pa/
Pi) として表わすことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のアーク溶接の最適制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59193538A JPH0653309B2 (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | ア−ク溶接の最適制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59193538A JPH0653309B2 (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | ア−ク溶接の最適制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6171178A true JPS6171178A (ja) | 1986-04-12 |
JPH0653309B2 JPH0653309B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=16309736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59193538A Expired - Fee Related JPH0653309B2 (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | ア−ク溶接の最適制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0653309B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0478796A1 (en) * | 1990-04-17 | 1992-04-08 | Daihen Corporation | Mag arc-welding method and welding apparatus |
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