JPS6171178A - ア−ク溶接の最適制御方法 - Google Patents

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。

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。

〔発明の背景〕

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の目的〕

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。

〔発明の概要〕

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
。

〔発明の実施例〕

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。

（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。

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。

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。

’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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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〕
。

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）。

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　。

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。

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。

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〕。

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）。

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）。

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
。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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〕。

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）。

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）。

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。

〔発明の効果〕

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。

（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。

（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。

（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
。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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。