JP2000158136A - チップ・被溶接物間距離算出方法並びに溶接線倣い制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のチップ・被溶接物間距離算出方法は、
チップ・被溶接物間距離の変化速度が速くなると、その
算出値に誤差が発生して正確な値を算出することができ
なかった。また、上記の算出方法を使用した従来の溶接
線倣い制御方法は、不正確な算出値による制御であるた
めに、その制御性能を最適化することが困難であった。 【解決手段】 本発明のチップ・被溶接物間距離算出方
法は、図１５に示すように、検出した溶接電流Ｉｗ、ワ
イヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗとを
入力として、ワイヤ溶融速度演算過程と、ワイヤ突き出
し長変化分演算過程と、ワイヤ突き出し長変化分加算演
算過程と、アーク電圧演算過程と、アーク長演算過程
と、アーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り
返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法である。ま
た、本発明の溶接線倣い制御方法及び装置は、上記の算
出方法を使用して溶接線位置からの位置ずれ距離を算出
する溶接線倣い制御方法及び装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接中の電気的信
号を検出して、それらの信号を演算することによってチ
ップ・被溶接物間距離を算出する方法、並びに上記のチ
ップ・被溶接物間距離算出方法を使用した溶接トーチを
オシレ―トさせて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法
及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶接トーチ先端部に取り付けられたチッ
プを給電点として溶接ワイヤを予め設定した一定速度で
送給する消耗電極ガスシールドアーク溶接においては、
チップと被溶接物との距離（以下、チップ・被溶接物間
距離という）を適正な一定値に保持しながら溶接を行う
ことは非常に重要である。このチップ・被溶接物間距離
が溶接中に変化すると、溶け込み深さの変化、溶接ビー
ド幅の変化、スパッタの大量発生、ブローホールの発生
等が生じて溶接品質が悪くなり、さらには溶接欠陥とな
る場合もある。

【０００３】上記のことから溶接を行いながらチップ・
被溶接物間距離を算出することができれば、その算出値
をフィードバック制御することでチップ・被溶接物間距
離を一定値に保持することができ、良好な溶接品質を得
ることができる。また、チップ・被溶接物間距離の算出
手段を溶接トーチをオシレートさせて溶接線に倣わせる
溶接線倣い制御（以下、倣い制御という）に使用するこ
とによって、開先形状又は継ぎ手形状を算出することが
でき簡潔なアルゴリズムによって溶接線を認識できるた
めに、良好な倣い制御結果を得ることができる。

【０００４】以下に、従来技術のチップ・被溶接物間距
離算出方法について説明した後に、その算出方法を倣い
制御に使用した場合について説明する。

【０００５】図１は、チップ・被溶接物間距離算出方法
の説明に使用する用語を定義した用語定義図である。溶
接ワイヤ１は送給ロール５ａによって送給されて、溶接
トーチ４の先端部に取り付けられたチップ４ａから給電
される。ワイヤ先端部１ａと被溶接物２との間でアーク
３が発生して、ワイヤ先端部１ａが溶融すると共に溶融
池２ａが形成される。

【０００６】溶接ワイヤ１は予め設定したワイヤ送給速
度Ｗｆ［mm/s］で送給されており、溶接電流Ｉｗ［Ａ］
が通電する。溶接ワイヤ先端部１ａは、アーク及びワイ
ヤ突き出し部のジュール熱によってワイヤ溶融速度ｖｍ
［mm/s］でチップ４ａ方向に溶融する。チップ・被溶接
物間距離はＬｗ［mm］であり、チップ・被溶接物間電圧
はＶｗ［Ｖ］である。アーク長はＬａ［mm］であり、ア
ーク電圧はＶａ［Ｖ］である。また、ワイヤ突き出し長
はＬｘ［mm］であり、ワイヤ突き出し部電圧はＶｘ
［Ｖ］である。同図からも明らかなようにＬｗ＝Ｌａ＋
Ｌｘ及びＶｗ＝Ｖａ＋Ｖｘである。

【０００７】従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方
法では、平均溶接電流Ｉwa［Ａ］、平均ワイヤ送給速度
Ｗｆa［mm/s］及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwa
［Ｖ］を溶接中に検出して、それらの検出値から演算で
チップ・被溶接物間距離を算出する。以下その算出方法
に使用する複数の演算について示す。

【０００８】定常状態でのワイヤ突き出し長Ｌｘは、実
験によって次式で表わされることが知られている。 Ｌｘ＝（Ｗｆa−k2・Ｉwa）／（ｋ1・Ｉwa²） …（１） ここで、ｋ1［1/(s・A²)］及びｋ2［mm/(s・A)］は、溶接
ワイヤの直径、材質（軟鋼、ステンレス鋼等）及び種類
（ソリッドワイヤ、フラックス入りワイヤ等）によって
定まる定数である。但し、（１）式が成立する前提条件
は、ワイヤ突き出し長の変化が収束した定常状態のとき
であり、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが
等しいときである。

【０００９】次に、平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaは、
次式で表わされる。 Ｖxa＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉwa …（２） ここで、Ｒｘ［Ω／mm］は単位長あたりの抵抗値であ
り、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定
数である。上記のＲｘは温度によって変化するので、温
度依存を考慮した上で実験によって次式で表わすことも
できる。 Ｖxa＝Ｄ・Ｅ・Ｉwa^A・Ｌｘ^B・Ｗｆa^C …（２Ａ） ここで、Ａ乃至Ｅは、溶接ワイヤの直径、材質及び種類
によって定まる定数である。一般的な溶接ワイヤを使用
した通常の溶接条件下においては、（２）式と（２Ａ）
式とによって求まるＶxaの値には大きな差はないので、
簡潔な（２）式をここでは使用することにする。

【００１０】また、平均アーク電圧Ｖaaは次式で表わさ
れる。 Ｖaa＝Ｖwa−Ｖxa …（３） さらに、アーク長Ｌａについても実験によって次式で表
わされることが知られている。 Ｌａ＝（Ｖaa−ａ−ｃ・Ｉwa）／（ｂ＋ｄ・Ｉwa） …（４） ここで、ａ［Ｖ］、ｂ［V/mm］、ｃ［Ω］及びｄ［Ω/m
m］は溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシール
ドガスの種類によって定まる定数である。

【００１１】最後に、チップ・被溶接物間距離Ｌｗは次
式となる。 Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａ …（５） 従って、（１）式乃至（５）式に示す演算によってチッ
プ・被溶接物間距離が算出できる。

【００１２】図２は、上述した従来技術のチップ・被溶
接物間距離算出方法を示すブロック図である。平均溶接
電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・
被溶接物間電圧Ｖwaが溶接中に検出されてブロック図の
入力となる。まず最初に、ワイヤ突き出し長演算回路Ｌ
Ｘは、平均溶接電流Ｉwaと平均ワイヤ送給速度Ｗｆaと
を入力として、（１）式に相当する演算を行い、ワイヤ
突き出し長Ｌｘを出力する。

【００１３】２番目には、ワイヤ突き出し部電圧演算回
路ＶＸは、上記のワイヤ突き出し長Ｌｘと平均溶接電流
Ｉwaとを入力として、（２）式に相当する演算を行い、
平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaを出力する。

【００１４】３番目には、アーク電圧演算回路ＶＡは、
検出された平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaと上記の平
均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaとを入力として、（３）式
に相当する演算を行い、平均アーク電圧Ｖaaを出力す
る。

【００１５】４番目には、アーク長演算回路ＬＡは、上
記の平均アーク電圧Ｖaaと検出された平均溶接電流Ｉwa
とを入力として、（４）式に相当する演算を行い、アー
ク長Ｌａを出力する。

【００１６】最後に５番目として、アーク長・ワイヤ突
き出し長加算回路ＡＸは、上記のアーク長Ｌａと上記の
ワイヤ突き出し長Ｌｘとを入力として、（５）式に相当
する演算を行い、チップ・被溶接物間距離Ｌｗを出力す
る。上述した各演算を繰り返すことによって、溶接中の
チップ・被溶接物間距離Ｌｗを算出することができる。

【００１７】従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方
法を倣い制御に使用した場合について説明する。従来か
ら、溶接ト―チをオシレ―トさせてチップ・被溶接物間
距離の変化に対応したア―ク長の変化及びワイヤ突き出
し長の変化によって発生する電気的変化を検出して溶接
ト―チ位置を溶接線に倣わせる倣い制御方法が使用され
ている。

【００１８】以下、溶接トーチのオシレート周波数につ
いては、０．２［Hz］以上３［Hz］未満程度を低周波オ
シレート、３［Hz］以上７［Hz］未満程度を中間周波オ
シレート、７［Hz］以上５０［Hz］未満程度を高周波オ
シレートということにする。

【００１９】図３は、オシレート周波数が２［Hz］の低
周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト
位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオ
シレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図で
ある。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接
物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、
オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワ
イヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、
チップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示してお
り、同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示して
いる。同図は、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃ
とが位置ずれなしに一致している（以下、位置ずれなし
という）場合である。

【００２０】同図（Ｂ）は、溶接トーチ４をオシレート
中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート
左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、そ
れぞれのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き
出し長を示している。溶接トーチ先端部のチップ４ａを
通って溶接ワイヤ１が送給されて被溶接物２との間にア
ーク３が発生している。

【００２１】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにある
ときのアーク長はＬa11［mm］であり、ワイヤ突き出し
長はＬx11［mm］である。この状態から溶接トーチがオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離が短くなる変化に対して、定電圧
特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって溶接
電流が増加してワイヤ溶融速度が一瞬増加するのでワイ
ヤ突き出し長が短くなる。２［Hz］の低周波オシレート
のときは、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ
突き出し長の変化速度が追従できるために、ア−ク長は
略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ａ
１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチ
ップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx11［mm］から
Ｌx12［mm］に徐々に減少する。溶接トーチがオシレー
ト右端位置Ｒ０に達したときのアーク長はＬa11［mm］
となり、ワイヤ突き出し長はＬx12［mm］となる。

【００２２】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離が長くなる変化に対して、定電圧
特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって溶接
電流が減少してワイヤ溶融速度が一瞬減少するのでワイ
ヤ突き出し長が長くなる。２［Hz］の低周波オシレート
のときは、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ
突き出し長の変化速度が追従できるために、ア−ク長は
略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ａ１上を左方
向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶
接物間距離の変化に従ってＬx12［mm］からＬx11［mm］
に徐々に増加する。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃ
に達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ
突き出し長はＬx11［mm］となる。

【００２３】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上
述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持し
ながら点線で示す直線Ａ２上を左方向に移動する。一
方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化
に従ってＬx11［mm］からＬx12［mm］に徐々に減少す
る。溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０に達したとき
のアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長は
Ｌx12［mm］となる。

【００２４】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上
述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持し
ながら直線Ａ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突
き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx1
2［mm］からＬx11［mm］に徐々に増加する。溶接トーチ
がオシレート中心位置Ｃに達したときのアーク長はＬa1
1［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx11［mm］とな
る。上述したように低周波オシレート時では、オシレー
ト位置Ｐに従ってワイヤ突き出し長は変化するが、アー
ク長は定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用
によって略一定値となる。

【００２５】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速
度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出し
て図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算
出してその変化を示す図である。各オシレート位置Ｐに
おいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、
その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出され
る。

【００２６】オシレート中心位置Ｃは溶接線位置Ｗｃと
一致しており、チップ・被溶接物間距離算出値は最大値
Ｌw11［mm］になる。溶接トーチがオシレート中心位置
Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされ
ると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右
方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０では最小値Ｌ
w12［mm］になる。

【００２７】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移
動して、オシレート中心位置Ｃでは最大値Ｌw11［mm］
になる。

【００２８】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移
動して、オシレート左端位置Ｌ０では最小値Ｌw12［m
m］になる。

【００２９】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移
動して、オシレート中心位置Ｃでは最大値Ｌw11［mm］
になる。

【００３０】同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変
化を示しており、オシレート周波数２［Hz］の正弦波オ
シレートを行っていることを示している。同図（Ｃ）
は、同図（Ｂ）と対応させてチップ・被溶接物間距離算
出値の時間変化を示しており、算出値軌跡の周波数はオ
シレート周波数２［Hz］の２倍となる４［Hz］の正弦波
となる。チップ・被溶接物間距離算出値の最大値Ｌw11
［mm］となるオシレート位置Ｐ、この場合はオシレート
中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃとなる。

【００３１】図４は、図３と同じ２［Hz］の低周波オシ
レートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃ
よりもＣd1［mm］だけ右側に位置ずれ（以下、右位置ず
れという）しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位
置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシ
レート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図であ
る。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物
間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オ
シレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイ
ヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チ
ップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、
同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示してい
る。

【００３２】同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中
心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左
端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞ
れのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し
長を示している。図３と同様に、２［Hz］の低周波オシ
レートであるときは、チップ・被溶接物間距離の変化に
対して定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用
によってア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］に維持され
る。

【００３３】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにある
ときのアーク長はＬa11［mm］になり、ワイヤ突き出し
長はＬx21［mm］になる。この状態から溶接トーチがオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、上
述したようにア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持し
ながら点線で示す直線Ｂ１上を右方向に移動する。一
方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化
に従ってＬx21［mm］から徐々に減少してオシレート右
端位置Ｒ０ではＬx22［mm］になる。

【００３４】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上
述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持し
ながら直線Ｂ１上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突
き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx2
2［mm］から徐々に増加してオシレート中心位置Ｃでは
Ｌx21［mm］になる。

【００３５】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶
接線位置Ｗｃを通過してオシレート左端位置Ｌ０に向け
てオシレートされると、上述したようにアーク長は略一
定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す折れ線Ｂ２
上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チ
ップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx21［mm］から
徐々に増加してオシレート位置Ｌ1で最大値Ｌx11［mm］
となった後に、徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０
ではＬx23［mm］になる。

【００３６】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向け
てオシレートされると、上述したようにアーク長は略一
定値Ｌa11［mm］を維持しながら折れ線Ｂ２上を右方向
に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶
接物間距離の変化に従ってＬx23［mm］から徐々に増加
してオシレート位置Ｌ1で最大値Ｌx11［mm］となった後
に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬx21［m
m］になる。

【００３７】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速
度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出し
て図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算
出したものである。各オシレート位置Ｐにおいて、アー
ク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値と
してチップ・被溶接物間距離が算出される。

【００３８】オシレート中心位置Ｃにおいて、チップ・
被溶接物間距離算出値はＬw21［mm］になる。溶接トー
チがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０
に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離
算出値は直線Ｂ３上を右方向に移動して、オシレート右
端位置Ｒ０では最小値Ｌw22［mm］になる。溶接トーチ
がオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに
向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算
出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心
位置ではＬw21［mm］になる。

【００３９】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶
接線位置Ｗｃを通過してオシレート左端位置Ｌ０に向け
てオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値
は折れ線Ｂ４上を左方向に移動して徐々に増加し溶接線
位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１で最大値Ｌw11［m
m］となった後に、徐々に減少してオシレート左端位置
Ｌ０ではＬw23［mm］になる。溶接トーチがオシレート
左端位置Ｌ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート
中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶
接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を右方向に移動して徐
々に増加し溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１で
最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシ
レート中心位置ＣではＬw21［mm］になる。

【００４０】このように、チップ・被溶接物間距離算出
値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｌ１が溶
接線位置Ｗｃとなり、右位置ずれしているのでオシレー
ト位置Ｌ１はオシレート中心位置Ｃよりも左側になる。

【００４１】同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変
化を示しており、図３（Ｄ）と同じ２［Hz］の正弦波オ
シレートを行っていることを示している。

【００４２】同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチ
ップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、
オシレート位置Ｌ１でチップ・被溶接物間距離算出値が
最大値Ｌw11［mm］になる。溶接トーチがオシレート中
心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1までオシレートされる
のに要する位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を検出して、次式に
よって位置ずれ距離Ｃｄ［mm］が算出できる。 Ｃｄ＝−１・（２・Ｏｗ・Ｏｆ・Ｔｄ） …（６） ここで、Ｏｗ［mm］はオシレート振幅であり、Ｏｆ［H
z］はオシレート周波数であり、Ｔｄ［ｓ］は位置ずれ
時間である。また、右位置ずれのときの位置ずれ距離Ｃ
ｄ［mm］の符号を負にするために−１を乗算している。

【００４３】位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を（６）式に代入
すると、右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が負数として求ま
る。この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になる
ように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜
［mm］だけ遷移させることによって溶接線位置Ｗｃと一
致させることができる。

【００４４】図５は、図３と同じ２［Hz］の低周波オシ
レートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃ
よりもＣd2［mm］だけ左側に位置ずれ（以下、左位置ず
れという）しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位
置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシ
レート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図であ
る。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物
間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オ
シレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイ
ヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チ
ップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、
同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示してい
る。

【００４５】同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中
心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左
端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞ
れのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し
長を示している。

【００４６】図３と同様に、２［Hz］の低周波オシレー
トであるときは、チップ・被溶接物間距離の変化に対し
て定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によ
ってア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］に維持される。

【００４７】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにある
ときのアーク長はＬa11［mm］になり、ワイヤ突き出し
長はＬx31［mm］になる。この状態から溶接トーチが溶
接線位置Ｗｃを通過してオシレート右端位置Ｒ０に向け
てオシレートされると、上述したようにア−ク長は略一
定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す折れ線Ｃ１
上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチッ
プ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx31［mm］から徐
々に増加して溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ1
で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオ
シレート右端位置Ｒ０ではＬx32［mm］になる。

【００４８】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から
溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向け
てオシレートされると、上述したようにアーク長は略一
定値Ｌa11［mm］を維持しながら折れ線Ｃ１上を左方向
に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接
物間距離の変化に従ってＬx32［mm］から徐々に増加し
て溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ1で最大値Ｌx
11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心
位置ＣではＬx31［mm］になる。

【００４９】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上
述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持し
ながら点線で示す直線Ｃ２上を左方向に移動する。一
方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変
化に従ってＬx31［mm］から徐々に減少してオシレート
左端位置Ｌ０ではＬx33［mm］になる。

【００５０】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上
述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持し
ながら直線Ｃ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突
き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬ
x33［mm］から徐々に増加してオシレート中心位置Ｃで
はＬx31［mm］になる。

【００５１】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速
度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出し
て図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算
出してその変化を示す図である。各オシレート位置Ｐに
おいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、
その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出され
る。

【００５２】オシレート中心位置Ｃにおいて、チップ・
被溶接物間距離算出値はＬw31［mm］になる。溶接トー
チがオシレート中心位置Ｃから溶接線位置Ｗｃを通過し
てオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされる
と、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を右
方向に移動して徐々に増加し溶接線位置ＷＣとなるオシ
レート位置Ｒ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐
々に減少してオシレート右端位置Ｒ０ではＬw32［mm］
になる。

【００５３】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から
溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向け
てオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値
は折れ線Ｃ３上を左方向に移動して徐々に増加し溶接線
位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１で最大値Ｌw11［m
m］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置
ＣではＬw31［mm］になる。

【００５４】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を左方向に移
動して徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬw3
3［mm］になる。溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０
からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされる
と、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を右方
向に移動して徐々に増加してオシレート中心位置Ｃでは
Ｌw31［mm］になる。

【００５５】このように、チップ・被溶接物間距離算出
値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｒ１が溶
接線位置Ｗｃとなり、左位置ずれしているのでオシレー
ト位置Ｒ１はオシレート中心位置Ｃよりも右側になる。

【００５６】同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変
化を示しており、図３（Ｄ）と同じ２［Hz］の正弦波オ
シレートを行っていることを示している。

【００５７】同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチ
ップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、
オシレート位置Ｒ１でチップ・被溶接物間距離算出値が
最大値Ｌw11［mm］になる。溶接トーチがオシレート中
心位置Ｃからオシレート位置Ｒ1までオシレートされる
のに要する位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を検出して、次式に
よって位置ずれ距離Ｃｄ［mm］が算出できる。 Ｃｄ＝２・Ｏｗ・Ｏｆ・Ｔｄ …（７） ここで、Ｏｗ［mm］はオシレート振幅であり、Ｏｆ［H
z］はオシレート周波数であり、Ｔｄ［ｓ］は位置ずれ
時間である。また、左位置ずれのときの位置ずれ距離Ｃ
ｄ［mm］の符号は正になる。

【００５８】位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を（７）式に代入
すると、左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が正数として求ま
る。この左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が略０［mm］になる
ように、オシレート中心位置Ｃを右側に絶対値｜Ｃd2｜
［mm］だけ遷移させることによって溶接線位置Ｗｃと一
致させることができる。

【００５９】図３乃至図５で前述したように、従来技術
では以下の乃至で示す位置ずれ距離算出手段とで
示す溶接トーチ遷移手段とによって倣い制御することが
できる。 オシレート位置Ｐを算出又は検出して、このオシレー
ト位置Ｐに対応したチップ・被溶接物間距離を算出す
る。 オシレート１周期間で上記のチップ・被溶接物間距離
算出値が最大値となる最大値オシレート位置を算出す
る。 溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから上記の最大値
オシレート位置までオシレートに要した位置ずれ時間Ｔ
ｄを検出する。 上記の最大値オシレート位置がオシレート中心位置よ
りも左側にあるときは（６）式によって、右側にあると
きは（７）式によって位置ずれ距離Ｃｄを演算する。 算出された位置ずれ距離Ｃｄの符号が負ならば左方向
に、正ならば右方向に、オシレート中心位置Ｃを絶対値
｜Ｃｄ｜だけ遷移させる。 上記の乃至をオシレート１周期毎に繰り返すこと
で、オシレート中心位置Ｃを溶接線に倣わすことができ
る。

【００６０】

【発明が解決しようとする課題】前述した図２乃至図５
で示す従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法及び
倣い制御方法では、以下の問題がある。

【００６１】図６は、チップ・被溶接物間距離を変化さ
せたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示し
ており、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法に
誤差が生じることを説明するためのチップ・被溶接物間
距離算出方法・誤差発生説明図である。同図（Ａ）は、
チップ・被溶接物間距離を遅い変化速度で短くしたとき
のアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、
同図（Ｂ）は、チップ・被溶接物間距離を速い変化速度
で短くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化
を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離
を遅い変化速度で長くしたときのアーク長及びワイヤ突
き出し長の変化を示しており、同図（Ｄ）は、チップ・
被溶接物間距離を速い変化速度で長くしたときのアーク
長及びワイヤ突き出し長の変化を示している。

【００６２】同図（Ａ）は、２［Hz］の１／４周期に相
当する１２５［ms］の遅い変化速度でチップ・被溶接物
間距離を短くした場合である。チップ・被溶接物間距離
を変化させる前の位置Ｐ1でのアーク長はＬa41［mm］で
あり、ワイヤ突き出し長はＬx41［mm］である。チップ
・被溶接物間距離の変化速度が遅いので、前述したよう
に定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によ
ってア−ク長は略一定値Ｌa41［mm］を維持しながら直
線Ｄ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長
はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx41［mm］
から徐々に減少して位置Ｐ２ではＬx42［mm］となる。

【００６３】位置Ｐ2に達した時点でのアーク長が略一
定値Ｌa41［mm］になることは、位置Ｐ2におけるワイヤ
突き出し長の変化が収束して定常状態にあることを示し
ており、この状態ではワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融
速度ｖｍとが等しくなる。

【００６４】従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方
法を示す図２において、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸ
に相当する（１）式は、前述したようにワイヤ送給速度
Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍが等しいことが前提条件とな
っている実験式である。従って、同図（Ａ）の場合は前
提条件が合致するので、位置Ｐ２でのワイヤ突き出し長
Ｌx42［mm］及びアーク長Ｌa41［mm］は正確に算出で
き、その加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値も
正確な値となる。

【００６５】同図（Ｂ）は、５［Hz］の１／４周期に相
当する５０［ms］の速い速度でチップ・被溶接物間距離
を短くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化
させる前の位置Ｐ1でのアーク長はＬa41［mm］であり、
ワイヤ突き出し長はＬx41［mm］であり、同図（Ａ）と
同じである。チップ・被溶接物間距離の速い変化に対し
ても、アーク長は前述したように定電圧特性を有する溶
接電源装置の自己制御作用によってアーク長一定値を示
す直線Ｄ1上を移動しようとするが、ワイヤ突き出し長
が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速
度に追従できないために、実際のアーク長は直線Ｄ２上
を移動して位置Ｐ２ではＬa42［mm］となり、ワイヤ突
き出し長はＬx43［mm］となる。

【００６６】上記のような過渡状態においては、ワイヤ
送給速度Ｗｆよりもワイヤ溶融速度ｖｍの方が大きくな
り、ワイヤ突き出し長はその差ｖｍ−Ｗｆの溶融速度で
短くなる。つまり、チップ・被溶接物間距離の変化速度
にワイヤ突き出し長の溶融速度が追従できない過渡状態
ではＷｆ≠ｖｍとなる。

【００６７】前述したように従来技術のチップ・被溶接
物間距離算出方法のワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相
当する（１）式は、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速
度ｖｍとが等しいことが前提条件となっているが、同図
（Ｂ）のような過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなり前提条件
が成立しない。前提条件が成立しないにもかかわらず
（１）式を適用するので、位置Ｐ２でのワイヤ突き出し
長算出値は、真の値Ｌx43［mm］とは誤差のある同図
（Ａ）に示す定常状態のときのＬx42［mm］と略同じ値
となり、真の値よりも約ＥＬx1［mm］だけ小さな値とし
て算出される。

【００６８】次に、図２に示すワイヤ突き出し部電圧演
算回路ＶＸに相当する（２）式によって、ワイヤ突き出
し部電圧算出値は、上記のワイヤ突き出し長算出値が実
際よりもＥＬｘ1［mm］小さいので、真の値よりもＥＶx
a1＝Ｒｘ・ＥＬx1・Ｉwaだけ小さく算出される。さら
に、図２に示すアーク電圧演算回路ＶＡに相当する
（３）式によって、アーク電圧算出値は、真の値よりも
ＥＶaa1＝ＥＶxa1だけ大きく算出される。

【００６９】続いて、図２に示すアーク長演算回路ＬＡ
に相当する（４）式に上記のＥＶaa1が代入されるが、
ＥＶaa1によるアーク長算出値への影響は小さいため
に、結果的にはアーク長算出値はほぼ真の値Ｌa42［m
m］に近い値となる。最終的には、図２に示すアーク長
・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸに相当する（５）式に
よって、チップ・被溶接物間距離算出値は、Ｌx42＋Ｌa
42≒（Ｌx43−ＥＬｘ1）＋Ｌa42となり、真の値Ｌx43＋
Ｌa42［mm］よりもＥＬｘ1［mm］だけ小さく算出される
ことになり誤差が発生する。

【００７０】同図（Ｃ）は、２［Hz］の１／４周期に相
当する１２５［ms］の遅い変化速度でチップ・被溶接物
間距離を長くした場合である。チップ・被溶接物間距離
を変化させる前の位置Ｐ２でのアーク長はＬa43［mm］
であり、ワイヤ突き出し長はＬx44［mm］である。チッ
プ・被溶接物間距離の変化速度が遅いので、前述したよ
うに定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用に
よってア−ク長は略一定値Ｌa43［mm］を維持しながら
直線Ｄ３上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し
長はチップ・被溶接物間距離の変化にともなってＬx44
［mm］から徐々に増加して位置Ｐ１ではＬx45［mm］と
なる。

【００７１】位置Ｐ１に達した時点でのアーク長が略一
定値Ｌa43［mm］になることは、位置Ｐ１におけるワイ
ヤ突き出し長の変化が収束して定常状態にあることを示
しており、この状態ではワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶
融速度ｖｍとが等しくなる。

【００７２】従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方
法を示す図２において、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸ
に相当する（１）式は、前述したようにワイヤ送給速度
Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいことが前提条件と
なっている実験式である。従って、同図（Ｃ）の場合は
前提条件が合致するので、位置Ｐ１でのワイヤ突き出し
長Ｌx45［mm］及びアーク長Ｌa43［mm］は正確に算出で
き、その加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値も
正確な値となる。

【００７３】同図（Ｄ）は、５［Hz］の１／４周期に相
当する５０［ms］の速い速度でチップ・被溶接物間距離
を長くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化
させる前の位置Ｐ２でのアーク長はＬa43［mm］であ
り、ワイヤ突き出し長はＬx44［mm］であり、同図
（Ｃ）と同じである。チップ・被溶接物間距離の速い変
化に対しても、アーク長は前述したように定電圧特性を
有する溶接電源装置の自己制御作用によってアーク長一
定値を示す直線Ｄ３上を移動しようとするが、ワイヤ突
き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離
の変化速度に追従できないために、実際のアーク長は直
線Ｄ４上を移動して位置Ｐ１ではＬa44［mm］となり、
ワイヤ突き出し長はＬx46［mm］となる。

【００７４】上記のような過渡状態においては、ワイヤ
送給速度Ｗｆよりもワイヤ溶融速度ｖｍの方が小さくな
り、ワイヤ突き出し長はその差Ｗｆ−ｖｍの溶融速度で
長くなる。つまり、チップ・被溶接物間距離の変化速度
にワイヤ突き出し長の溶融速度が追従できない過渡状態
ではＷｆ≠ｖｍとなる。

【００７５】前述したように従来技術のチップ・被溶接
物間距離算出方法のワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相
当する（１）式は、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速
度ｖｍとが等しいことが前提条件となっているが、同図
（Ｄ）のような過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなり前提条件
が成立しない。前提条件が成立しないにもかかわらず
（１）式を適用するので、位置Ｐ１でのワイヤ突き出し
長算出値は、真の値Ｌx46［mm］とは誤差のある同図
（Ｂ）に示す定常状態のときのＬx45［mm］と略同じ値
となり、真の値よりも約ＥＬｘ2［mm］だけ大きな値と
して算出される。

【００７６】これ以降は、同図（Ｂ）の説明と同じであ
るので省略する。最終的には、チップ・被溶接物間距離
算出値は、Ｌx45＋Ｌa44≒（Ｌx46＋ＥＬｘ2）＋Ｌa44
となり、真の値Ｌx46＋Ｌa44［mm］よりもＥＬｘ2［m
m］だけ大きく算出されることになり誤差が発生する。

【００７７】上述したように、従来技術のチップ・被溶
接物間距離算出方法は、チップ・被溶接物間距離の変化
が約３［Hz］以上に相当するような速い変化速度の場合
には、その算出値には誤差が発生して、正確な値を算出
することができない。つまり、チップ・被溶接物間距離
が速い変化速度で短くなるときのチップ・被溶接物間距
離算出値は真の値よりも小さな値として算出され、チッ
プ・被溶接物間距離が速い変化速度で長くなるときのチ
ップ・被溶接物間距離算出値は真の値よりも大きな値と
して算出される。このように従来技術のチップ・被溶接
物間距離算出方法では、チップ・被溶接物間距離の変化
速度が速いときはチップ・被溶接物間距離を正確に算出
できないので、その算出値をフィードバック制御するこ
とによってチップ・被溶接物間距離を一定値に制御する
ようなチップ・被溶接物間距離一定化制御方法には使用
できない。

【００７８】次に、従来技術のチップ・被溶接物間距離
算出方法を使用して、溶接トーチをオシレートさせて倣
い制御を行う場合の問題点について以下に説明する。オ
シレート周波数が約３［Hz］未満の低周波オシレート時
には、図３乃至図５に示すように正確に算出されたチッ
プ・被溶接物間距離算出値が最大値となるオシレート位
置とオシレート中心位置との位置ずれ距離が略０［mm］
になるように、オシレート中心位置を左右に遷移させる
ことで倣い制御を行うことができる。

【００７９】しかし、オシレート周波数が３［Hz］のと
きに使用できる最大の溶接速度は５０［cm/min］程度と
なり、それ以上の溶接速度では溶接ビードにオシレート
による蛇行が見えるようになり使用できない。溶接速度
が５０［cm/min］では実際の自動溶接では、鉄骨・橋梁
等の厚板溶接にしか使用できず、需要の多い薄板の高速
溶接には使用できない。

【００８０】図７は、従来技術のチップ・被溶接物間距
離算出方法を使用して、オシレート周波数が５［Hz］の
中間周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ
―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示
すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係
図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被
溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）
は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及
びワイヤ突き出し長との関係を示している。同図は、オ
シレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとが位置ずれなし
に一致している場合である。

【００８１】同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中
心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左
端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それ
ぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ
突き出し長を示している。溶接トーチがオシレート右端
位置Ｒ０にあるときのアーク長はＬa51［mm］である。
この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向け
てオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレート
であるので図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が
長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度
に追従できないために、アーク長はＬa51［mm］よりも
長くなり曲線Ｅ１上を左方向に移動して、オシレート中
心位置ＣではＬa52［mm］となる。

【００８２】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートであるので図６で前述した
ように、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ
・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、ア
ーク長はＬa52［mm］よりも短くなり曲線Ｅ２上を左方
向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬa51［m
m］となる。

【００８３】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被
溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク
長はＬa51［mm］よりも長くなり曲線Ｅ３上を右方向に
移動して、オシレート中心位置ＣではＬa52［mm］とな
る。

【００８４】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被
溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク
長はＬa52［mm］よりも短くなり曲線Ｅ４上を右方向に
移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬa51［mm］と
なる。

【００８５】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速
度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出し
て図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算
出したものである。各オシレート位置Ｐにおいて、アー
ク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値と
してチップ・被溶接物間距離が算出される。しかし、こ
の場合は５［Hz］の中間周波オシレート時であるので図
６で前述したように、アーク長算出値は真の値とほぼ等
しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は真の値とは誤差
が発生するために、その加算値のチップ・被溶接物間距
離算出値にも誤差が含まれることになる。

【００８６】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw51［mm］
である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは
図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値
に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値
は真の値を示す直線Ｅ５とは異なる曲線Ｅ７上を左方向
に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値
よりも大きな値に算出されて、オシレート位置Ｒ２で最
大値Ｌw52［mm］になった後に、再び小さくなりオシレ
ート中心位置ＣではＬw53［mm］となる。

【００８７】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｅ６とは異なる曲線Ｅ８上を左方向に移動する。チップ
・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に算
出されて、最小値Ｌw54［mm］となった後に、再び大き
くなりオシレート左端位置Ｌ０ではＬw51［mm］とな
る。

【００８８】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｅ６とは異なる曲線Ｅ９上を右方向に移動する。チップ
・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きな値に算
出されて、オシレート位置Ｌ２で最大値Ｌw52［mm］に
なった後に、再び小さくなりオシレート中心位置Ｃでは
Ｌw53［mm］となる。

【００８９】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｂ５とは異なる曲線Ｅ１０上を右方向に移動する。チッ
プ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に
算出されて、最小値Ｌw54［mm］となった後に、再び大
きくなりオシレート右端位置Ｒ０ではＬw51［mm］とな
る。

【００９０】このように、チップ・被溶接物間距離算出
値は溶接線位置Ｗｃを交点とする８の字を横にした軌跡
を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw52［mm］と
なるオシレート位置はＲ２及びＬ２と２箇所になって、
溶接線位置Ｗｃとは一致せずにずれた位置になる。

【００９１】図８は、従来技術のチップ・被溶接物間距
離算出方法を使用して、図７と同じ５［Hz］の中間周波
オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置
ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの溶接ト
―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値
との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距
離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置
とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示してお
り、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位
置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示してい
る。

【００９２】同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中
心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左
端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それ
ぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ
突き出し長を示している。溶接トーチ４がオシレート右
端位置Ｒ０にあるときのアーク長がＬa61［mm］であ
る。この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに
向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレ
ートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が長
くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に
追従できないために、アーク長はＬa61［mm］よりも長
くなり曲線Ｆ１上を左方向に移動して、オシレート中心
位置ＣではＬa62［mm］となる。

【００９３】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間
距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線
Ｆ２上を左方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬa63［m
m］となりオシレート左端位置Ｌ０ではＬa64［mm］とな
る。

【００９４】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間
距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線
Ｆ３上を右方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬｗ63
［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬa65［mm］と
なり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心
位置Ｃでのアーク長Ｌw62［mm］とは異なった値とな
る。

【００９５】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被
溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク
長は曲線Ｆ４上を右方向に移動して、オシレート右端位
置Ｒ０ではＬw61［mm］となる。

【００９６】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速
度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出し
て図２に示す手段によってチップ・被溶接物間距離算出
値を計算してその変化を示す図である。オシレート位置
Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出され
て、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出さ
れる。しかし、この場合は５［Hz］と中間周波オシレー
ト時であるので図６で前述したように、アーク長算出値
は真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値
は真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチッ
プ・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることにな
る。

【００９７】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw61［mm］
である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは
図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値
に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値
は真の値を示す直線Ｆ５とは異なる曲線Ｆ７上を左方向
に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値
よりも大きな値に算出されて、オシレート中心位置Ｃで
はＬw62［mm］となる。

【００９８】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｆ６とは異なる曲線Ｆ８上を左方向に移動する。チップ
・被溶接物間距離算出値は、オシレート位置Ｌ３で最大
値Ｌw63［mm］となり溶接線位置ＷｃではＬw64［mm］と
なった後に、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw65［mm］
となる。

【００９９】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｆ６とは異なる曲線Ｆ９上を右方向に移動する。チップ
・被溶接物間距離算出値は、溶接線位置ＷｃでＬw64［m
m］となりオシレート中心位置ＣではＬw66［mm］とな
り、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位
置Ｃでのチップ・被溶接物間距離算出値Ｌw62［mm］と
は異なった値となる。

【０１００】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｆ５とは異なる曲線Ｆ１０上を右方向に移動する。チッ
プ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に
算出されてオシレート右端位置Ｒ０ではＬw61［mm］と
なる。

【０１０１】このように、チップ・被溶接物間距離算出
値は溶接線位置Ｗｃを交点とする非対称な８の字を横に
した軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw63
［mm］となるオシレート位置Ｌ３は溶接線位置Ｗｃとは
一致せずにずれた位置になる。

【０１０２】図９は、従来技術のチップ・被溶接物間距
離算出方法を使用して、図７と同じ５［Hz］の中間周波
オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置
ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの溶接ト
―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値
との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距
離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置
とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示してお
り、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位
置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示してい
る。

【０１０３】同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中
心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左
端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞ
れのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ突
き出し長を示している。

【０１０４】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのアーク長がＬa71［mm］である。この状態から
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向けてオシレート
されると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前
述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・
被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アー
ク長は曲線Ｇ１上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃ
でＬa72［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬa73
［mm］となる。

【０１０５】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間
距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線
Ｇ２上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０で
はＬa74［mm］となる。

【０１０６】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間
距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線
Ｇ３上を右方向に移動して、オシレート中心位置Ｃでは
Ｌa75［mm］となり、左方向にオシレートされるときの
オシレート中心位置Ｃでのアーク長Ｌa73［mm］とは異
なった値となる。

【０１０７】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間
距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線
Ｇ４上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０で
はＬa71［mm］となる。

【０１０８】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速
度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出し
て図２に示す手段によってチップ・被溶接物間距離算出
値を計算してその変化を示す図である。オシレート位置
Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出され
て、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出さ
れる。しかし、この場合は５［Hz］の中間周波オシレー
トであるので図６で前述したように、アーク長算出値は
真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は
真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチップ
・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることにな
る。

【０１０９】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw71［mm］
である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは
図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値
に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値
は真の値を示す直線Ｇ５とは異なる曲線Ｇ７上を左方向
に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、溶接線
位置ＷｃでＬw72［mm］となりオシレート中心位置Ｃで
はＬw73［mm］となる。

【０１１０】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｇ６とは異なる曲線Ｇ８上を左方向に移動する。チップ
・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さく算出さ
れてオシレート左端位置Ｌ０ではＬw74［mm］となる。

【０１１１】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｇ６とは異なる曲線Ｇ９上を右方向に移動する。チップ
・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きく算出さ
れてオシレート中心位置ＣではＬw75［mm］となり、左
方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃで
のチップ・被溶接物間距離算出値Ｌw73［mm］とは異な
った値となる。

【０１１２】溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオ
シレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５
［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したよう
に、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するの
で、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線
Ｇ５とは異なる曲線Ｇ１０上を右方向に移動する。チッ
プ・被溶接物間距離算出値は、オシレート位置Ｒ３で最
大値Ｌw76［mm］となり溶接線位置ＷｃではＬw72［mm］
となり、その後に最小値となった後に再び大きくなりオ
シレート右端位置Ｒ０ではＬw71［mm］となる。

【０１１３】このように、チップ・被溶接物間距離算出
値は溶接線位置Ｗｃを交点とする非対称な８の字を横に
した軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw76
［mm］となるオシレート位置Ｒ３は溶接線位置Ｗｃとは
一致せずにずれた位置になる。

【０１１４】上述したように中間周波オシレート時で
は、図３乃至図５で前述した従来技術の倣い制御方法は
使用できない。従来技術の倣い制御方法では、チップ・
被溶接物間距離算出値が最大値となる最大値オシレート
位置と溶接線位置Ｗｃとが一致している必要がある。し
かし、上述したように位置ずれのない図７の場合では算
出値が最大値となる最大値オシレート位置Ｒ２及びＬ２
は溶接線位置Ｗｃと一致しない。また、右位置ずれの図
８の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート位
置Ｌ３も溶接線位置Ｗｃと一致しないし、左位置ずれの
図９の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート
位置Ｒ３も溶接線位置Ｗｃと一致しない。従って、従来
技術の倣い制御方法は使用できない。

【０１１５】そこで、従来技術の倣い制御方法を改善し
た別の従来技術について以下に説明した後に、その改善
従来技術の倣い制御方法でも問題があることを説明す
る。改善従来技術の倣い制御方法は、溶接トーチがオシ
レート中心位置からオシレート右端位置までオシレート
されるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ
１と、オシレート右端位置からオシレート中心位置まで
オシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値
の積分値Ｓ２とを算出して、それら２つの積分値の差Ｓ
Ｒ＝Ｓ２−Ｓ１を演算する。さらに、オシレート中心位
置からオシレート左端位置までオシレートされるときの
チップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ３と、オシレ
ート左端位置からオシレート中心位置までオシレートさ
れるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ４
とを算出して、それら２つの積分値の差ＳＬ＝Ｓ４−Ｓ
３を演算した後に、位置ずれ積分値Ｓｄ＝ＳＲ−ＳＬを
演算してその値が０になるようにオシレート中心位置を
左右方向に遷移させることで倣い制御を行う。

【０１１６】図１０は、右位置ずれしている図８の場合
において上記の位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明す
る位置ずれ積分値算出方法説明図である。同図（Ａ）
は、溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート
右端位置Ｒ０までオシレートされるときのチップ・被溶
接物間距離算出値の積分値Ｓ11を示しており、同図
（Ｂ）は、オシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心
位置Ｃまでオシレートされるときのチップ・被溶接物間
距離算出値の積分値Ｓ12を示しており、同図（Ｃ）は、
上記の２つの積分値の差ＳＲ１＝Ｓ12−Ｓ11を示してお
り、同図（Ｄ）は、オシレート中心位置Ｃからオシレー
ト左端位置Ｌ０までオシレートされるときのチップ・被
溶接物間距離算出値の積分値Ｓ13を示しており、同図
（Ｅ）は、オシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心
位置Ｃまでオシレートされるときのチップ・被溶接物間
距離算出値の積分値Ｓ14を示しており、同図（Ｆ）は、
上記の２つの積分値の差ＳＬ１＝Ｓ14−Ｓ13となる後述
する面積ＳＬ11及びＳＬ12を示している。

【０１１７】同図（Ｃ）に示す右側積分値の差ＳＲ１
は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶
接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積と
なる。また、同図（Ｆ）に示す左側積分値の差ＳＬ１
は、チップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲ま
れた２つの部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差ＳＬ１＝Ｓ
Ｌ12−ＳＬ11となる。従って、位置ずれ積分値Ｓd1＝Ｓ
Ｒ１−ＳＬ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となるの
で、右位置ずれしているときの位置ずれ積分値Ｓd1の符
号は正となり、その絶対値は位置ずれ距離に比例する。

【０１１８】図１１は、左位置ずれしている図９の場合
において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置
ずれ積分値算出方法説明図である。同図に示す右側積分
値の差ＳＲ２は、右側半分をオシレートしているときの
チップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた
２つの部分の面積ＳＲ21及びＳＲ22の差ＳＲ２＝ＳＲ22
−ＳＲ21となり、左側積分値の差ＳＬ２は、左側半分を
オシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出
値の軌跡によって囲まれた部分の面積となる。従って、
位置ずれ積分値Ｓd2＝ＳＲ２−ＳＬ２＝（ＳＲ22−ＳＲ
21）−ＳＬ２となるので、左位置ずれしているときの位
置ずれ積分値Ｓd2の符号は負となり、その絶対値は位置
ずれ距離に比例する。

【０１１９】図１２は、位置ずれなしの図７の場合にお
いて位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ
積分値算出方法説明図である。同図に示す右側積分値の
差ＳＲ３は、右側半分をオシレートしているときのチッ
プ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分
の面積となり、左側積分値の差ＳＬ３は、左側半分をオ
シレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値
の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、位置ずれな
しのときの右側積分値の差ＳＲ３と左側積分値の差ＳＬ
３とは等しくなる。従って、位置ずれ積分値Ｓd3＝ＳＲ
３−ＳＬ３となるので、位置ずれなしのときの位置ずれ
積分値Ｓd3は０となる。

【０１２０】上述した図１０乃至図１２に示したよう
に、位置ずれ積分値Ｓｄは、右位置ずれしているときに
正数となり、左位置ずれしているときに負数となり、位
置ずれなしのときに０となり、その絶対値は位置ずれ距
離に比例する。従って、位置ずれ積分値Ｓｄが０になる
方向にオシレート中心位置を遷移させることで、倣い制
御することができる。

【０１２１】次に、上述した改善従来技術の倣い制御方
法の問題点について以下に説明する。改善従来技術の倣
い制御方法では、位置ずれ積分値Ｓｄをフィードバック
して倣い制御を行っているので倣い精度、位置ずれ補正
時間等の制御性能を良好にするためには、オシレート条
件、平均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧等の種
々の溶接施工条件において実際の位置ずれ距離Ｃｄが同
一値であれば位置ずれ積分値Ｓｄの絶対値も同一値とな
る単一の関数Ｃｄ＝ｆ（Ｓｄ）になる必要がある。この
理由は、同じ位置ずれ距離Ｃｄに対してフィードバック
量となる位置ずれ積分値Ｓｄが溶接施工条件毎に変化す
ると、制御性能を最適化するためには溶接施工条件毎に
制御パラメータのチューニングをする必要があるためで
ある。

【０１２２】図１３は、右位置ずれしている場合におい
てオシレート周波数Ｏｆが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす
影響を説明するためのオシレート周波数・位置ずれ積分
値関係図であり、同図（Ａ）は、オシレート周波数が５
［Hz］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を
示しており、同図（Ｂ）は、オシレート周波数が１０
［Hz］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を
示している。同図（Ａ）及び同図（Ｂ）の位置ずれ距離
はＣd1［mm］であり同一値であり、オシレート周波数以
外の溶接施工条件は同一である。チップ・被溶接物間距
離算出値が８の字の軌跡を描くのは、前述したようにワ
イヤ突き出し長の溶融速度とチップ・被溶接物間距離の
変化速度との差によって算出値に誤差が発生するからで
あり、従って算出値の軌跡はチップ・被溶接物間距離の
変化速度つまりオシレート周波数によって変化すること
になる。

【０１２３】同図（Ａ）において、右側積分値の差ＳＲ
１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被
溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積
となり、左側積分値の差ＳＬ１は、左側半分をオシレー
トしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡
によって囲まれた２つ部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差
ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となり、位置ずれ積分値Ｓd1＝
ＳＲ１−ＳＬ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となる。

【０１２４】同図（Ｂ）において、右側積分値の差ＳＲ
４は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被
溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積
となり、左側積分値の差ＳＬ４は、左側半分をオシレー
トしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡
によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ41及びＳＬ42の
差ＳＬ４＝ＳＬ42−ＳＬ41となり、位置ずれ積分値Ｓd4
＝ＳＲ４−ＳＬ４＝ＳＲ４−（ＳＬ42−ＳＬ41）とな
る。しかし、同図（Ａ）及び同図（Ｂ）で示すようにチ
ップ・被溶接物間距離算出値の軌跡はオシレート周波数
によって異なるためにＳＲ１≠ＳＲ４、ＳＬ12≠ＳＬ42
及びＳＬ11≠ＳＬ41でありＳd1≠Ｓd4となるので位置ず
れ距離Ｃd1［mm］が同一であっても位置ずれ積分値は異
なる値となる。

【０１２５】図１４は、右位置ずれしている場合におい
てオシレート振幅Ｏｗが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影
響を説明するためのオシレート振幅・位置ずれ積分値関
係図であり、同図（Ａ）は、オシレート振幅がＯw1［m
m］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示
しており、同図（Ｂ）は、オシレート振幅がＯw2［mm］
の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示して
いる。同図（Ａ）及び同図（Ｂ）の位置ずれ距離はＣd1
［mm］であり同一であり、オシレート振幅以外の溶接施
工条件は同一である。

【０１２６】同図（Ａ）において、右側積分値の差ＳＲ
１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被
溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積
となり、左側積分値の差ＳＬ１は、左側半分をオシレー
トしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡
によって囲まれた２つ部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差
ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となり、位置ずれ積分値Ｓd1＝
ＳＲ１−ＳＲ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となる。

【０１２７】同図（Ｂ）において、右側積分値の差ＳＲ
５は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被
溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積
となり、左側積分値の差ＳＬ５は、左側半分をオシレー
トしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡
によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ51及びＳＬ52の
差ＳＬ５＝ＳＬ52−ＳＬ51となり、位置ずれ積分値Ｓd5
＝ＳＲ５−ＳＬ５＝ＳＲ５−（ＳＬ52−ＳＬ51）とな
る。しかし、同図（Ａ）及び同図（Ｂ）で示すようにチ
ップ・被溶接物間距離算出値の軌跡はオシレート振幅に
よって異なるためにＳＲ１≠ＳＲ５、ＳＬ12≠ＳＬ52及
びＳＬ11≠ＳＬ51でありＳd1≠Ｓd5となるので位置ずれ
距離Ｃd1［mm］が同一であっても位置ずれ積分値は異な
る値となる。

【０１２８】上述したように、同一値の位置ずれ距離Ｃ
ｄであってもオシレート周波数及びオシレート振幅によ
って位置ずれ積分値Ｓｄは異なった値となる。また、平
均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧、被溶接物の
継ぎ手形状等の溶接施工条件によっても位置ずれ積分値
Ｓｄは影響を受ける。従って、上記のような位置ずれ積
分値Ｓｄをフィードバックして倣い制御を行っているの
で、倣い精度、位置ずれ補正時間等の制御性能を最適化
するには、それぞれの溶接施工条件毎にフィードバック
系の制御パラメータをチューニングする必要がある。し
かし、実際には種々の溶接施工条件毎に制御パラメータ
を最適化することは非常に煩雑でありかつ困難であるの
で、最適値でない状態で使用していることも多く、その
ために倣い制御の適用範囲も限定されている。

【０１２９】以上、上述したように、従来技術のチップ
・被溶接物間距離算出方法ではチップ・被溶接物間距離
変化速度が速くなるとその算出値に誤差が発生して正確
な値を算出できなくなる。また、上記の算出方法を使用
した改善従来術の倣い制御方法では、位置ずれ距離の代
替値となる位置ずれ積分値を算出する方法が複雑であ
り、しかも倣いの制御性能を最適化するには種々の溶接
施工条件毎の制御パラメータのチューニングが必要であ
った。

【０１３０】そこで、本発明の目的は、チップ・被溶接
物間距離の変化速度に影響されずに正確なチップ・被溶
接物間距離を算出できる方法を提供すると共に、その算
出方法を使用して高精度で広い適用範囲を持つ使い勝手
の良い倣い制御方法及び装置を提供することである。

【０１３１】

【課題を解決するための手段】出願時の請求項１のチッ
プ・被溶接物間距離算出方法は、図１５に示すように第
ｎ回目の算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の
算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0とな
る前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)
とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力する
ワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイ
ヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入
力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力
するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、上記ワイヤ突
き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し
長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算
出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過
程と、上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流
Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ
を出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出した
チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電
圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを
出力するアーク電圧演算過程と、上記アーク電圧算出値
Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出
値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、上記アーク長算
出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力と
して、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するア
ーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行
うチップ・被溶接物間距離算出方法である。

【０１３２】出願時の請求項２のチップ・被溶接物間距
離算出方法は、図１５に示すように第ｎ回目の算出時
に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設
定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出され
た前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力とし
て、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度
算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワ
イヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ
送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力
として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し
長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワ
イヤ突き出し長変化分演算過程と、上記ワイヤ突き出し
長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出
値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌ
ｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加
算演算過程と、上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記
溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘに
よってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・
Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出した
チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電
圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝
Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、上記アーク電
圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め
設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝
（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアー
ク長演算過程と、上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ
突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接
物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイ
ヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被
溶接物間距離算出方法である。

【０１３３】出願時の請求項３の溶接線倣い制御方法
は、図１６乃至図１８に示すように、溶接トーチのオシ
レート位置Ｐを算出又は検出すると共に第ｎ回目のチッ
プ・被溶接物間距離算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと
第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期
値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出
値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍ
を出力するワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設
定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値
ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値Δ
Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、上
記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイ
ヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突
き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分
加算演算過程と、上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上
記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧
算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程
と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ
突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧
算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、上記アー
ク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、
アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、上
記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌ
ｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ
を出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程
と、オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこの
オシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距
離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと
溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する
位置ずれ距離算出過程と、上記位置ずれ距離算出値Ｃｄ
が略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート
中心位置Ｃを左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線
倣い制御方法である。

【０１３４】出願時の請求項４の溶接線倣い制御方法
は、図１６乃至図１８に示すように、位置ずれ距離算出
過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値と
なる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの
位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出過程である出願
時請求項３の溶接線倣い制御方法である。

【０１３５】出願時の請求項５の溶接線倣い制御方法
は、図１６乃至図１８に示すように、溶接トーチのオシ
レート位置Ｐを算出又は検出すると共に第ｎ回目のチッ
プ・被溶接物間距離算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと
第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期
値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出
値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβ
によってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌ
x(n-1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融速度演算過程と、検出
又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融
速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴ
によってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ
−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程
と、上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前
回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワ
イヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワ
イヤ突き出し長変化分加算演算過程と、上記ワイヤ突き
出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、
予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算
出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電
圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと
上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、
アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演
算過程と、上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉ
ｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによって
アーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋
ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、上記アーク長算
出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力と
して、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａ
であるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、オ
シレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレ
ート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出
値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線
位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ず
れ距離算出過程と、上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零
又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位
置Ｃを左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制
御方法である。

【０１３６】出願時の請求項６の溶接線倣い制御方法
は、図１６乃至図１８に示すように、位置ずれ距離算出
過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値と
なる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの
位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出過程である出願
時請求項５の溶接線倣い制御方法である。

【０１３７】出願時の請求項７の溶接線倣い制御装置
は、図１９乃至図２２に示すように、溶接トーチのオシ
レート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、溶接電流Ｉｗ
の検出回路ＩＤと、第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離
算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め
設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出さ
れた前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力とし
て、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速
度演算回路ＶＭと、ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ
又は設定回路と、上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ
溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長
変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分
演算回路ＤＬＸと、上記ワイヤ突き出し長変化分算出値
ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを
入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワ
イヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、上記ワイヤ突き
出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、
ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き
出し部電圧演算回路ＶＸと、チップ・被溶接物間電圧Ｖ
ｗの検出回路ＶＤと、上記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗ
と上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力とし
て、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算回
路ＶＡと、上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉ
ｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアー
ク長演算回路ＬＡと、上記アーク長算出値Ｌａと上記ワ
イヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被
溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突
き出し長加算回路ＡＸと、オシレート１周期間の上記オ
シレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記
チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オ
シレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離
算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、上
記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標
値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左
右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶
接線倣い制御装置である。

【０１３８】出願時の請求項８の溶接線倣い制御装置
は、図１９乃至図２２に示すように、位置ずれ距離算出
回路ＣＤが、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大
値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃ
との位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出回路である
出願時請求項７の溶接線倣い制御装置である。

【０１３９】出願時の請求項９の溶接線倣い制御装置
は、図１９乃至図２２に示すように、溶接トーチのオシ
レート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、溶接電流Ｉｗ
の検出回路ＩＤと、第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離
算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め
設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出さ
れた前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力とし
て、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度
算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワ
イヤ溶融速度演算回路ＶＭと、ワイヤ送給速度Ｗｆの検
出回路ＦＤ又は設定回路と、上記ワイヤ送給速度Ｗｆと
上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設
定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値
ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長
変化分演算回路ＤＬＸと、上記ワイヤ突き出し長変化分
算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-
1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx
(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回路
ＤＸと、上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電
流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによって
ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗで
あるワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸと、チップ・被
溶接物間距離電圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、上記チップ・
被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値
Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖ
ｘであるアーク電圧演算回路ＶＡと、上記アーク電圧算
出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定
した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ
−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演
算回路ＬＡと、上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突
き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物
間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ
突き出し長加算演算回路と、オシレート１周期間の上記
オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上
記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、
オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距
離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目
標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを
左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される
溶接線倣い制御装置である。

【０１４０】出願時の請求項１０の溶接線倣い制御装置
は、図１９乃至図２２に示すように、位置ずれ距離演算
回路ＣＤが、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大
値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃ
との位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出回路である
出願時請求項９の溶接線倣い制御装置である。

【０１４１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、図１９乃
至図２２に示すように、溶接トーチのオシレート位置Ｐ
の算出回路又は検出回路と、溶接電流Ｉｗの検出回路Ｉ
Ｄと、第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、上
記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイ
ヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイ
ヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定
した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝
α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融速度
演算回路ＶＭと、ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ又
は設定回路と、上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶
融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数Δ
Ｔによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗ
ｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算回
路ＤＬＸと、上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ
と上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力と
して、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘ
であるワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、上記ワ
イヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力
として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し
部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き
出し部電圧演算回路ＶＸと、チップ・被溶接物間距離電
圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、上記チップ・被溶接物間電圧
Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力と
して、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク
電圧演算回路ＶＡと、上記アーク電圧算出値Ｖａと上記
溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至
ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉ
ｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路ＬＡ
と、上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算
出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出
値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長
加算演算回路と、オシレート１周期間の上記オシレート
位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・
被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート
中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃ
ｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、上記位置ず
れ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になる
ように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左右に遷移
させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い
制御装置である。

【０１４２】

【実施例】前述した従来技術のチップ・被溶接物間距離
算出方法は、ワイヤ溶融速度とワイヤ送給速度とが常に
等しいことが前提条件となっているので、その前提条件
が成立しなくなるチップ・被溶接物間距離の変化速度が
速いときには正確な算出ができない。それに対して本発
明の算出方法は、微小時間毎のワイヤ溶融速度を演算で
求めてワイヤ送給速度との差を演算することによってワ
イヤ突き出し長の変化を算出することができるために、
チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確
にチップ・被溶接物間距離を算出できる。

【０１４３】本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法
では、従来技術での平均値ではなく瞬時値の溶接電流Ｉ
ｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖ
ｗを溶接中に微小時間ΔＴ毎に検出して、それらの検出
値から複数回の演算を行い微小時間ΔＴ毎のチップ・被
溶接物間距離を算出する。以下にその算出方法に使用す
る演算を示す。

【０１４４】微小時間ΔＴ［ｓ］毎にチップ・被溶接物
間距離の算出を行っているときの第ｎ回目の演算は次の
ようになる。ワイヤ溶融速度ｖｍ［mm/s］は、実験によ
って次式で表わされることが知られている。 ｖｍ(n)＝α・Ｉｗ(n)＋β・Ｌｘ(n-1)・Ｉｗ(n)² …（８） ここで、α［mm/(s・A)］及びβ［1/(s・A²)］は、溶接ワ
イヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
次に、Ｗｆ≠ｖｍとなる過渡状態を考慮するには微小時
間毎のワイヤ突き出し長の変化分を求める必要がある。
ワイヤ突き出し長の変化分は、検出されたワイヤ送給速
度Ｗｆ(n)［mm/s］と上記のワイヤ溶融速度ｖｍ(n)［mm
/s］との差となるので、微小時間ΔＴ［ｓ］間でのワイ
ヤ突き出し長の変化分ΔＬｘ(n)［mm］は次式となる。 ΔＬｘ(n)＝（Ｗｆ(n)−ｖｍ(n)）・ΔＴ …（９） 従って、第ｎ回目の演算におけるワイヤ突き出し長Ｌｘ
(n)［mm］は、第（ｎ−１）回目の演算値Ｌｘ(n-1)との
加算値として次式となる。 Ｌｘ(n)＝Ｌｘ(n-1)＋ΔＬｘ(n) …（１０） 従来技術では、Ｗｆ＝ｖｍが前提条件であるので（９）
式においてΔＬｘ＝０としてワイヤ突き出し長Ｌｘを算
出していることになる。

【０１４５】これ以降の演算は、従来技術と同じであ
る。まず、ワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)［Ｖ］は、
（２）式と同一であり次式となる。 Ｖｘ(n)＝Ｒｘ・Ｌｘ(n)・Ｉｗ(n) …（１１） ここで、Ｒｘ［Ω／mm］は溶接ワイヤの単位長あたりの
抵抗値であり、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によっ
て定まる定数である。上記のＲｘは温度によって変化す
るので、温度依存を考慮した上で前述した（２Ａ）式又
は次式で表わすこともできる。 Ｖｘ＝Ｆ・Ｌｘ(n)＋Ｇ・（Ｗｆ(n)／Ｉｗ(n)²） ・［ｅｘｐ｛Ｈ・Ｉｗ(n) ²・Ｌｘ(n)）／Ｗｆ(n)｝−１］ …（１１Ａ） ここで、Ｆ［V/mm］、Ｇ［V・A²・s/mm］及びＨ［1/ s・
A²］は、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定ま
る定数である。一般に使用される溶接ワイヤでの通常の
溶接条件下においては、（１１）式と（２Ａ）式又は
（１１Ａ）式とによって求まるＶｘの値には大きな差は
ないので、簡潔な（１１）式をここでは使用することに
する。次に、アーク電圧Ｖａ(n)［Ｖ］は前述した
（３）式と同一の次式となる。 Ｖａ(n)＝Ｖｗ(n)−Ｖｘ(n) …（１２） 従って、アーク長Ｌａ(n)［mm］は前述した（４）式と
同一の次式で表わされる。 Ｌａ(n)＝（Ｖａ(n)−ａ−ｃ・Ｉｗ(n)）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ(n)） …（１３） ここで、ａ［Ｖ］、ｂ［V/mm］、ｃ［Ω］及びｄ［Ω/m
m］は溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシール
ドガスの種類によって定まる定数である。最後に、チッ
プ・被溶接物間距離Ｌｗ(n)［mm］は前述した（５）式
と同一の次式となる。 Ｌｗ(n)＝Ｌｘ(n)＋Ｌａ(n) …（１４）

【０１４６】以上、上述したように（８）式乃至（１
４）式による演算を繰り返すことで、微小時間ΔＴ
［ｓ］毎にチップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ(n)を計
算できる。但し、第1回目の（８）式の演算において
は、ワイヤ突き出し長の初期値Ｌx(0)＝Ｌx0が必要であ
るので、チップ・被溶接物間距離を算出する溶接時にお
いて適当なワイヤ突き出し長の初期値を設定すればよ
い。また、（９）式の演算で使用するワイヤ送給速度Ｗ
ｆについては、溶接ワイヤは通常一定速度で送給される
ので、検出値ではなく予め設定したワイヤ送給速度設定
値に代替してもよい。

【０１４７】図１５は、上述した本発明のチップ・被溶
接物間距離算出方法を示すブロック図である。同図にお
いて、チップ・被溶接物間距離の算出は、微小時間ΔＴ
毎に行い、ワイヤ突き出し長の初期値はＬx0として入力
される。また、溶接中に微小時間ΔＴ毎に溶接電流Ｉｗ
(n)、ワイヤ送給速度Ｗｆ(n)及びチップ・被溶接物間電
圧Ｖｗ(n)が瞬時値として検出されてブロック図に入力
される。上記のワイヤ送給速度Ｗｆ(n)については、溶
接ワイヤは通常一定速度で送給されるので、検出値では
なく予め設定したワイヤ送給速度設定値に代替してもよ
い。第ｎ回目の算出は以下のようにる。

【０１４８】まず最初に、ワイヤ溶融速度演算回路ＶＭ
は、検出された溶接電流Ｉｗ(n)と前回算出されたワイ
ヤ突き出し長Ｌｘ(n-1)とを入力として、（８）式に相
当する演算を行い、ワイヤ溶融速度ｖｍ(n)を出力す
る。２番目には、ワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬ
Ｘは、上記のワイヤ溶融速度ｖｍ(n)と検出されたワイ
ヤ送給速度Ｗｆ(n)とを入力として、（９）式に相当す
る演算を行い、ワイヤ突き出し長変化分ΔＬｘ(n)を出
力する。３番目には、ワイヤ突き出し長変化分加算回路
ＤＸは、上記のワイヤ突き出し長変化分ΔＬｘ(n)と前
回のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n-1)とを入力として、（１
０）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し長Ｌｘ
(n)を出力する。

【０１４９】４番目には、ワイヤ突き出し部電圧演算回
路ＶＸは、上記のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)と検出され
た溶接電流Ｉｗ(n)とを入力として、（１１）式に相当
する演算を行い、ワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)を出力
する。５番目には、アーク電圧演算回路ＶＡは、検出さ
れたチップ・被溶接物間電圧Ｖｗ(n)と上記のワイヤ突
き出し部電圧Ｖｘ(n)とを入力として、（１２）式に相
当する演算を行い、アーク電圧Ｖａ(n)を出力する。６
番目には、アーク長演算回路ＬＡは、上記のアーク電圧
Ｖａ(n)と検出された溶接電流Ｉｗ(n)とを入力として、
（１３）式に相当する演算を行いアーク長Ｌａ(n)を出
力する。最後に７番目として、アーク長・ワイヤ突き出
し長加算回路ＡＸは、上記のアーク長Ｌａ(n)と上記の
ワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)とを入力として、（１５）式
に相当する演算を行い、チップ・被溶接物間距離Ｌｗ
(n)を出力する。上述した各演算を微小時間ΔＴ毎に繰
り返すことで、溶接中のチップ・被溶接物間距離をリア
ルタイムに算出することができる。

【０１５０】本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法
は、従来技術の算出方法とは異なりワイヤ送給速度Ｗｆ
とワイヤ溶融速度ｖｍとが等しくならない過渡状態での
ワイヤ突き出し長を演算回路ＶＭ、ＤＬＸ及びＤＸによ
って正確に算出できるために、それ以降の演算回路Ｖ
Ｘ、ＶＡ、ＬＡ及びＡＸによってチップ・被溶接物間距
離も正確に算出できる。従って、チップ・被溶接物間距
離の変化速度が速いときでも正確なチップ・被溶接物間
距離が算出できる。

【０１５１】次に、本発明のチップ・被溶接物間距離算
出方法を、溶接トーチをオシレートさせて行う倣い制御
に使用した場合について説明する。図１６は、図７と同
じ５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心
位置Ｃが溶接線位置Ｗｃと一致しているときの、溶接ト
―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値
との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距
離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置
とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示してお
り、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位
置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示してい
る。同図（Ｂ）の説明は図７（Ｂ）と同じであるので省
略する。

【０１５２】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及
びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示
す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその
変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアー
ク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値と
してチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチ
ップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周
波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き
出し長を算出することができるために、その加算値のチ
ップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。

【０１５３】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw12［mm］
となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直
線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで
最大値Ｌw11［mm］となる。溶接トーチがオシレート中
心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレー
トされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ４
上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬ
w12［mm］となる。溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ
０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされる
と、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ４上を右方
向に移動して、オシレート中心位置Ｃで再び最大値Ｌw1
1［mm］となる。溶接トーチが中心位置Ｃからオシレー
ト右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・
被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移動し
て、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw12［mm］に戻る。

【０１５４】このように、５［Hz］の中間周波オシレー
トであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出する
ことができ、算出値の最大値Ｌw11［mm］となるオシレ
ート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃとなる。

【０１５５】図１７は、図８と同じ５［Hz］の中間周波
オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗ
ｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの、溶接ト
―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値
との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距
離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置
とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示してお
り、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位
置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示してい
る。同図（Ｂ）の説明は図８（Ｂ）と同じであるので省
略する。

【０１５６】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及
びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示
す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその
変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアー
ク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値と
してチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチ
ップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周
波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き
出し長を算出することができるために、その加算値のチ
ップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。

【０１５７】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw22［mm］
となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直
線Ｂ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで
Ｌw21［mm］となる。溶接トーチがオシレート中心位置
Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされ
ると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を
左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位
置Ｌ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート
左端位置Ｌ０ではＬw23［mm］となる。

【０１５８】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を右方向に
移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１に
おいて最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート中心位置
ＣではＬw21［mm］となる。溶接トーチが中心位置Ｃか
らオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされる
と、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｂ３上を右方
向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw22［m
m］に戻る。

【０１５９】このように、５［Hz］の中間周波オシレー
トであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出する
ことができ、算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレ
ート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシ
レート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまで
の位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を検出することで、前述した
（６）式によって右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が負数とし
て算出できる。この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０
［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶
対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと
一致させることができる。

【０１６０】図１８は、図９と同じ５［Hz］の中間周波
オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗ
ｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの、溶接ト
―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値
との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距
離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置
とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示してお
り、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位
置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示してい
る。同図（Ｂ）の説明は図９（Ｂ）と同じであるので省
略する。

【０１６１】同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト
位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及
びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示
す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその
変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアー
ク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値と
してチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチ
ップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周
波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き
出し長を算出することができるために、その加算値のチ
ップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。

【０１６２】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw32［mm］
となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折
れ線Ｃ３上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなる
オシレート位置Ｒ１において最大値Ｌw11［mm］とな
り、オシレート中心位置ＣではＬw31［mm］となる。溶
接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位
置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物
間距離算出値は直線Ｃ４上を左方向に移動して、オシレ
ート左端位置Ｌ０ではＬw33［mm］となる。

【０１６３】溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から
オシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チ
ップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を右方向に移
動して、オシレート中心位置ＣではＬw31［mm］とな
る。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート
右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被
溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を右方向に移動し
て、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１において
最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート右端位置Ｒ０で
はＬw32［mm］に戻る。

【０１６４】このように、５［Hz］の中間周波オシレー
トであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出する
ことができ、算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレ
ート位置Ｒ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシ
レート中心位置Ｃからオシレート位置Ｒ1に達するまで
の位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を検出すると、前述した
（７）式から左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が正数として算
出できる。この左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が略０［mm］
になるように、オシレート中心位置Ｃを右側に絶対値｜
Ｃd2｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致さ
せることができる。

【０１６５】このように、５［Hz］の中間周波オシレー
トにおいても、図３乃至図５で前述した乃至の手順
をオシレート１周期毎に繰り返すことによって倣い制御
を行うことができる。さらに、本発明のチップ・被溶接
物間距離算出方法は、０．２［Hz］以上３［Hz］未満の
低周波オシレートにおいても、３［Hz］以上７［Hz］未
満の中間周波オシレートにおいても、さらに７［Hz］以
上５０［Hz］未満の高周波オシレートにおいてもすべて
の場合に、正確なアーク長算出値、ワイヤ突き出し長算
出値及びその加算値であるチップ・被溶接物間距離算出
値を計算できるために、上述したような簡潔な手段によ
って高精度な倣い制御ができる。

【０１６６】次に、上述した本発明のチップ・被溶接物
間距離算出方法による倣い制御方法を実現する装置の実
施例について、以下に説明する。

【０１６７】図１９は、本発明の溶接線倣い装置のブロ
ック図である。溶接電源装置ＰＳは、アークを維持する
ための溶接電流Ｉｗ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを
適正値に制御して通電すると共に、溶接ワイヤ１を送給
するワイヤ送給装置５を制御するためのワイヤ送給装置
制御信号Ｆｃを出力する。溶接ワイヤ１は溶接トーチ４
を通って送給されて、被溶接物２との間でアークが発生
する。

【０１６８】ロボット制御装置７は、マニュピュレータ
６に設置された複数軸のサーボモータを制御するための
サーボモータ制御信号Ｓｃを出力すると共に、倣い制御
用の各種信号を入出力する。詳細については、各回路ブ
ロックの説明のときに行う。溶接線倣い制御装置８は、
溶接電流Ｉｗ、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗ及びワイヤ
送給速度Ｗｆを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶
接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離を算出して、ロボット制
御装置７に出力する。詳細については、各回路ブロック
の説明のときに行う。

【０１６９】教示点データ格納回路ＭＤは、ティーチン
グ時の教示点データを格納しており、教示点データ信号
Ｍｄを出力する。溶接速度データ格納回路ＷＳは、ティ
ーチング時に設定された溶接速度データを格納してお
り、溶接速度データ信号Ｗｓを出力する。オシレート周
波数データ格納回路ＯＦは、ティーチング時に設定され
たオシレート周波数データが格納されており、オシレー
ト周波数データ信号Ｏｆを出力する。オシレート振幅デ
ータ格納回路ＯＷは、ティーチング時に設定されたオシ
レート振幅データを格納しており、オシレート振幅デー
タ信号Ｏｗを出力する。

【０１７０】動作軌跡制御回路ＭＣは、上記の教示点デ
ータ信号Ｍｄ、溶接速度データ信号Ｗｓ、オシレート周
波数データ信号Ｏｆ及びオシレート振幅データ信号Ｏｗ
を入力として、トーチ先端位置ＴＣＰの動作軌跡データ
を算出して、動作軌跡制御信号Ｍｃを出力する。また溶
接時において、上記の動作軌跡データからトーチ先端位
置ＴＣＰがどのオシレート位置にあるかを算出又は検出
して、オシレート位置信号Ｍopを出力する。さらに、オ
シレート１周期毎に更新される後述する位置ずれ距離算
出信号Ｃｄを入力として、位置ずれ距離算出信号Ｃｄが
負数のときは右位置ずれしているのでオシレート中心位
置を左方向に｜Ｃｄ｜［ｍｍ］だけ遷移させて、位置ず
れ距離算出信号Ｃｄが正数のときは左位置ずれしている
のでオシレート中心位置を右方向に｜Ｃｄ｜［ｍｍ］だ
け遷移させた新たな動作軌跡データを算出して出力す
る。

【０１７１】サーボモータ制御回路ＳＣは、動作軌跡制
御信号Ｍｃを入力として、マニュピュレータ６に設置さ
れた複数軸のサーボモータをＰＴＰ制御するためのサー
ボモータ制御信号Ｓｃを出力する。

【０１７２】オシレート位置通知回路ＯＰは、オシレー
ト位置信号Ｍopを入力として、トーチ先端位置ＴＣＰが
右方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した
時点で０となり、オシレート右端位置で１に変わり、左
方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した時
点で２に変わり、オシレート左端位置で３に変わり、再
び右方向にオシレートされてオシレート中心位置に達し
た時点で０に変わるオシレート位置通知信号Ｏｐを出力
する。上述した動作軌跡制御回路ＭＣのオシレート位置
信号Ｍopを算出又は検出する回路部分と上記のオシレー
ト位置通知回路ＯＰとを合わせてオシレート位置の算出
回路又は検出回路が構成されている。

【０１７３】溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを
検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。チップ・
被溶接物間電圧検出回路ＶＤは、チップ・被溶接物間電
圧Ｖｗを検出して、チップ・被溶接物間電圧検出信号Ｖ
ｄを出力する。ワイヤ送給速度検出回路ＦＤは、ワイヤ
送給速度Ｗｆを検出して、ワイヤ送給速度検出信号Ｆｄ
を出力する。溶接電流Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＩは、溶接電
流検出信号Ｉｄを入力として、Ａ／Ｄ変換された溶接電
流Ａ／Ｄ変換信号Ａdiを出力する。チップ・被溶接物間
電圧Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＶは、チップ・被溶接物間電圧
検出信号Ｖｄを入力として、Ａ／Ｄ変換されたチップ・
被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを出力する。ワイヤ
送給速度Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＦは、ワイヤ送給速度検出
信号Ｆｄを入力として、Ａ／Ｄ変換されたワイヤ送給速
度Ａ／Ｄ変換信号Ａdfを出力する。

【０１７４】ワイヤ突き出し長初期値設定回路ＬＸ０
は、予め設定されたワイヤ突き出し長初期値設定信号Ｌ
x0を出力する。微小時間設定回路ＤＴは、前述した図１
５で示すチップ・被溶接物間距離算出方法の算出周期と
なる予め設定された微小時間設定信号ΔＴを出力する。
割り込みタイマ回路ＩＴは、微小時間設定信号ΔＴを入
力として、ΔＴ［ｓ］毎にＨレベルのトリガ信号となる
割り込みタイマ信号Ｉｔを出力する。

【０１７５】チップ・被溶接物間距離算出回路ＬＷは、
溶接電流Ａ／Ｄ変換信号Ａdi、チップ・被溶接物間電圧
Ａ／Ｄ変換信号Ａdv、ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ａ
df、ワイヤ突き出し長初期値設定信号Ｌx0、微小時間設
定信号ΔＴ及び割り込みタイマ信号Ｉｔを入力として、
割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号になる毎に前述した図
１５で示すチップ・被溶接物間距離算出方法の各回路に
よって演算を行い、それらの演算結果としてチップ・被
溶接物間距離算出信号Ｌｗを出力する。

【０１７６】位置ずれ距離算出回路ＣＤは、チップ・被
溶接物間距離算出信号Ｌｗ、オシレート周波数データ信
号Ｏｆ、オシレート振幅データ信号Ｏｗ、微小時間設定
信号ΔＴ、オシレート位置通知信号Ｏｐ及び割り込みタ
イマ信号Ｉｔを入力として、割り込みタイマ信号Ｉｔが
Ｈ信号になる毎に位置ずれ距離算出信号Ｃｄを出力す
る。この回路ブロックの動作については、後述する図２
１乃至図２２で詳細に説明する。

【０１７７】図２０は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動
作フローチャートを示す図２１及び図２２を説明するた
めに、オシレート条件及びオシレート動作軌跡とチップ
・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート動作
軌跡・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同
図（Ａ）は、オシレート動作軌跡とオシレート位置通知
信号Ｏｐ及びチップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗとの
関係を示しており、同図（Ｂ）は、溶接トーチのオシレ
ート位置と被溶接物の表面位置との関係を示している。

【０１７８】同図（Ｂ）に示しように、溶接トーチはオ
シレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］及びオシレ−ト振
幅データ信号Ｏｗ［mm］でオシレートされており、位置
ずれ距離Ｃd1［mm］だけ右位置ずれしている場合であ
る。

【０１７９】同図（Ａ）に示すように、オシレート位置
Ｐが右進しながらオシレート中心位置Ｃに達するとオシ
レート位置通知信号Ｏｐ＝０となり、オシレート位置Ｐ
がオシレート右端位置Ｒ０に達するとオシレート位置通
知信号Ｏｐ＝１に変わり、オシレート位置Ｐが左進しな
がらオシレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通
知信号Ｏｐ＝２に変わり、オシレート位置Ｐがオシレー
ト左端位置Ｌ０に達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ
＝３に変わり、再びオシレート位置Ｐが右進しながらオ
シレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通知信号
Ｏｐ＝０に変わる。チップ・被溶接物間距離の算出は、
微小時間設定信号ΔＴ［ｓ］毎に割り込みタイマ信号Ｉ
ｔがＨ信号となることによって行われ、チップ・被溶接
物間距離算出信号Ｌｗは２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，
ｎ）に保存される。この２次元配列データの中からＯｐ
＝０又は２であってかつ最大値となるデータを検索する
と、Ｏｐ＝Ｏpm及びｎ＝ｎｍのときに最大値Ｌｗ（Ｏp
m，ｎｍ）となる場合である。。

【０１８０】図２１及び図２２は、位置ずれ距離算出回
路ＣＤの動作を示すフローチャートである。倣い制御を
開始すると同時に位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作が開
始する。ステップ１において、オシレート周波数データ
信号Ｏｆ［Hz］、オシレート振幅データ信号Ｏｗ［mm］
及び微小時間ΔT［ｓ］を読み込むと共に、オシレート
位置通知信号Ｏｐに初期値０を、前回オシレート位置通
知信号Ｏppに初期値０を、カウンタｎに初期値０を代入
する。ステップ２において、割り込みタイマ信号Ｉｔが
Ｈ信号になっているかを判定して、ＹＥＳならばステッ
プ３に進み、ＮＯならばＨ信号になるまで待機する。

【０１８１】ステップ３において、チップ・被溶接物間
距離算出信号Ｌｗ［mm］を読み込む。ステップ４におい
て、上記チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗ［mm］を
２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）に保存する。ステッ
プ５において、カウンタｎに１加算する。ステップ６に
おいて、オシレート位置通知信号Ｏｐを読み込む。ステ
ップ７において、前回オシレート位置通知信号Ｏppとオ
シレート位置通知信号Ｏｐとが等しいかを判定して、Ｙ
ＥＳならばステップ９に進み、ＮＯならばステップ８に
進む。このステップによって、１／４オシレート周期位
置に達した瞬間かを判定している。

【０１８２】ステップ８において、オシレート位置通知
信号Ｏｐを前回オシレート位置通知信号Ｏppに代入した
後に、ステップ２に戻る。ステップ９において、オシレ
ート位置通知信号Ｏｐを前回オシレート位置通知信号Ｏ
ppに代入する。ステップ１０において、カウンタｎを０
にリセットする。ステップ１１において、オシレート位
置通知信号Ｏｐが０かを判定して、ＹＥＳならば図２２
のステップ１２に進み、ＮＯならばステップ２に戻る。
このステップにおいて、オシレート１周期が終了してオ
シレート中心位置に達したかを判定している。ＹＥＳの
場合は、これ以降のステップによって位置ずれ距離Ｃｄ
の算出を行う。

【０１８３】これ以降は図２２のフローチャートの説明
である。ステップ１２において、オシレート１周期分の
チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗを保存している２
次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）の中から、Ｏｐ＝０又
は２でありかつ算出信号が最大値となるデータＬｗ（Ｏ
pm，ｎｍ）を検索する。このステップによって、チップ
・被溶接物間距離算出信号Ｌｗが最大値となるオシレー
ト位置（溶接線位置）が分かったことになる。Ｏｐ＝０
又は２の場合と限定しているのは、Ｏｐ＝１又は３の場
合を含めても算出信号が最大値となるオシレート位置は
同じ結果となるので、フローチャートを簡潔にするため
である。ステップ１３において、ステップ１で読み込ん
だオシレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］、オシレート
振幅データ信号Ｏｗ［mm］及び微小時間ΔＴ［ｓ］、並
びにステップ１２で検索した最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）
のカウンタ値ｎｍから（２・Ｏｆ・Ｏｗ・ΔＴ・ｎｍ）
の演算を行い位置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］に代入す
る。

【０１８４】ステップ１４において、ステップ１２で検
索した最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）のオシレート位置通知
信号Ｏpm＝２を判定して、ＹＥＳならばステップ１５に
進み、ＮＯならばステップ１６に進む。Ｏpm＝２がＹＥ
Ｓのときは、右位置ずれしていることになり、Ｏpm＝２
がＮＯつまりＯpm＝０のときは左位置ずれしていること
になる。ステップ１５において、（−１・Ｃｄ）の演算
を行い、位置ずれ距離算出信号Ｃｄに代入する。このス
テップにおいて、右位置ずれしているときの位置ずれ距
離算出信号Ｃｄの符号を負にしている。一方、左位置ず
れのときの符号は正となる。ステップ１６において、位
置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］を出力する。ステップ１
７において、倣い終了かを判定して、ＹＥＳならば倣い
制御を終了する。ＮＯならば、ステップ２に戻る。

【０１８５】このように図２１及び図２２の各ステップ
を行うことによって、オシレート１周期毎に位置ずれ距
離算出信号Ｃｄ［mm］が出力される。

【０１８６】上述した図２０乃至図２２において具体的
な数値例をあげると、オシレート周波数Ｏｆ＝５［H
z］、オシレート振幅Ｏｗ＝５［mm］、微小時間ΔＴ＝
１［ms］及び位置ずれ距離Ｃd1＝１［mm］とすると、オ
シレート１周期あたりのチップ・被溶接物間距離算出信
号の２次元配列データの総数は５０×４＝２００［個］
となり、位置ずれ距離算出信号の分解能は０．０５［m
m］となる。そして、Ｏpm＝２及びｎｍ＝２０のときに
チップ・被溶接物間距離算出信号は最大値Ｌｗ（２，２
０）となるので、位置ずれ距離Ｃｄ=−１・（０．０５
×２０）＝１［mm］となる。

【０１８７】図２３は、本発明の倣い制御方法を非対称
なＶ開先形状の被溶接物に適用した場合の非対称開先・
倣い制御適用図であって、同図（Ａ）は、オシレ−ト位
置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示してお
り、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位
置との関係を示している。

【０１８８】同図（Ｂ）に示すように、左側の被溶接物
２ｂと右側の被溶接物２ｃとによって非対称なＶ開先形
状となっており、１０［Hz］の高周波オシレートを行い
Ｃd1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。同図
（Ａ）は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法に
よって計算された算出値Ｌｗを示しており、高周波オシ
レートでも正確な値が得られる。

【０１８９】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw81［mm］
となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直
線Ｊ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで
Ｌw82［mm］となる。溶接トーチがオシレート中心位置
Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされ
ると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｊ２上を
左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位
置Ｌ１において最大値Ｌw83［mm］となり、オシレート
左端位置Ｌ０ではＬw84［mm］となる。溶接トーチがオ
シレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向け
てオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値
は折れ線Ｊ２上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃと
なるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw83［mm］と
なり、オシレート中心位置ＣではＬw82［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に
向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算
出値は直線Ｊ１上を右方向に移動して、オシレート右端
位置Ｒ０ではＬw81［mm］に戻る。

【０１９０】このように、１０［Hz］の高周波オシレー
トであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出する
ことができ、算出値が最大値Ｌw83［mm］となるオシレ
ート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシ
レート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまで
の位置ずれ時間Ｔd3［ｓ］を検出すると、前述した
（６）式によって右位置ずれ距離Ｃd1［mm］を算出する
ことができる。この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０
［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶
対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと
一致させることができ倣い制御を行うことができる。

【０１９１】図２４は、本発明の倣い制御方法を薄板の
重ね継ぎ手形状の被溶接物に適用した場合の重ね継ぎ手
・倣い制御適用図であって、同図（Ａ）は、オシレ−ト
位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示して
おり、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面
位置との関係を示している。

【０１９２】同図（Ｂ）に示すように、薄板の重ね継ぎ
手であるので溶接トーチのねらい角度は０°で真上から
溶接しており、１０［Hz］の高周波オシレートを行いＣ
d1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。また、溶
接線位置Ｗｃが継ぎ手部分と一致している場合である。
同図（Ａ）は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方
法によって計算された算出値Ｌｗを示しており、高周波
オシレートでも正確な値が得られる。

【０１９３】溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあ
るときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw91［mm］
となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオ
シレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直
線Ｋ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで
もＬw91［mm］となる。溶接トーチがオシレート中心位
置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートさ
れると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｋ２上
を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート
位置Ｌ１において最大値Ｌw92［mm］となり、オシレー
ト左端位置Ｌ０でもＬw92［mm］となる。溶接トーチが
オシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向
けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出
値は折れ線Ｋ２上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃ
となるオシレート位置Ｌ１においてＬw91［mm］とな
り、オシレート中心位置ＣでもＬw91［mm］となる。溶
接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向
けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出
値は直線Ｋ１上を右方向に移動して、オシレート右端位
置Ｒ０ではＬw91［mm］に戻る。

【０１９４】このように、１０［Hz］の高周波オシレー
トであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出する
ことができ、算出値が最小値Ｌw91［mm］から最大値Ｌw
92［mm］に変化するオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗ
ｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレ
ート位置Ｌ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd3［ｓ］を
検出すると、前述した（６）式から右位置ずれ距離Ｃd1
［mm］を算出することができる。この右位置ずれ距離Ｃ
d1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位
置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶
接線位置Ｗｃと一致させることができ倣い制御を行うこ
とができる。

【０１９５】さらに薄板等の溶接においては、ビード外
観の良好化、溶け落ち防止等のために継ぎ手部分からＣ
ｍ1［mm］だけ右側又は左側にずれた位置を溶接線位置
Ｗｃの目標値とする場合がある。このような場合には、
上述した右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］ではな
く目標値Ｃm1［mm］になるようにオシレート中心位置Ｃ
を遷移することで倣い制御を行うことができる。

【０１９６】

【本発明の効果】前述したように本発明のチップ・被溶
接物間距離算出方法は、従来技術とは異なりワイヤ送給
速度とワイヤ溶融速度とが等しくない過渡状態であって
もチップ・被溶接物間距離を正確に算出できるので、チ
ップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確な
チップ・被溶接物間距離を算出できる。そのために、倣
い制御においてオシレート周波数が０．２［Hz］乃至５
０［Hz］であっても、本発明のチップ・被溶接物間距離
算出方法を使用することによって正確なチップ・被溶接
物間距離を算出することができる。

【０１９７】また、本発明のチップ・被溶接物間距離算
出方法を使用した倣い制御方法では、正確なチップ・被
溶接物間距離算出値による簡潔な手段によって倣い制御
を行うことができる。さらに、本発明のチップ・被溶接
物間距離算出方法は、溶接ワイヤの直径、材質及び種
類、並びにシールドガスの種類によって定まる定数のみ
を使用しているので、従来技術のようにオシレート周波
数、オシレート振幅、平均溶接電流、平均チップ・被溶
接物間電圧等の溶接施工条件に依存しないために、常に
最適な制御性能を有する倣い制御方法及び装置を実現で
きる。

【０１９８】また、図２３及び図２４に示すように、本
発明の倣い制御方法では、被溶接物の開先形状又は継ぎ
手形状が種々の形状であっても、従来技術とは違い同じ
簡潔な手段によって高精度な倣い制御を行うことができ
る。

【０１９９】上記のように本発明のチップ・被溶接物間
距離算出方法並びに溶接線倣い制御方法及び装置は、溶
接中において微小時間毎に正確なチップ・被溶接物間距
離を算出することができ、高精度で適用範囲が広くかつ
使い勝手の良い倣い制御を行うことができるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、チップ・被溶接物間距離算出方法の説
明に使用する用語を定義した用語定義図である。

【図２】図２は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算
出方法を示すブロック図である。

【図３】図３は、オシレート周波数が２［Hz］の低周波
オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置
とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレ
ート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図であ
る。

【図４】図４は、２［Hz］の低周波オシレートを行い、
オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［m
m］だけ右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシ
レ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を
示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関
係図である。

【図５】図５は、２［Hz］の低周波オシレートを行い、
オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［m
m］だけ左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシ
レ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を
示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関
係図である。

【図６】図６は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算
出方法に誤差が生じることを説明するためのチップ・被
溶接物間距離算出方法・誤差発生説明図である。

【図７】図７は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算
出方法を使用して、オシレート周波数が５［Hz］の中間
周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト
位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオ
シレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図で
ある。

【図８】図８は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算
出方法を使用して、５［Hz］の中間周波オシレートを行
い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1
［mm］右位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―
ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示す
オシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図
である。

【図９】図９は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算
出方法を使用して、５［Hz］の中間周波オシレートを行
い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2
［mm］左位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―
ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示す
オシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図
である。

【図１０】図１０は、右位置ずれしている場合において
位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分
値算出方法説明図である。

【図１１】図１１は、左位置ずれしている場合において
位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分
値算出方法説明図である。

【図１２】図１２は、位置ずれなしの場合において位置
ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算
出方法説明図である。

【図１３】図１３は、右位置ずれしている場合において
オシレート周波数Ｏｆが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影
響を説明するためのオシレート周波数・位置ずれ積分値
関係図である。

【図１４】図１４は、右位置ずれしている場合において
オシレート振幅Ｏｗが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響
を説明するためのオシレート振幅・位置ずれ積分値関係
図である。

【図１５】図１５は、本発明のチップ・被溶接物間距離
算出方法を示すブロック図である。

【図１６】図１６は、５［Hz］の中間周波オシレートを
行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃと一致して
いるときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被
溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チ
ップ・被溶接物間距離算出値関係図である。

【図１７】図１７は、５［Hz］の中間周波オシレートを
行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1
［mm］右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ
―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示
すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係
図である。

【図１８】図１８は、５［Hz］の中間周波オシレートを
行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2
［mm］左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ
―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示
すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係
図である。

【図１９】図１９は、本発明の溶接線倣い装置のブロッ
ク図である。

【図２０】図２０は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作
フローチャートを示す図２１及び図２２を説明するため
に、オシレート条件及びオシレート動作軌跡とチップ・
被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート動作軌
跡・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。

【図２１】図２１は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作
を示すフローチャートである。

【図２２】図２２は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作
を示すフローチャートである。

【図２３】図２３は、本発明の倣い制御方法を非対称な
Ｖ開先形状の被溶接物に適用した場合の非対称開先・倣
い制御適用図である。

【図２４】図２４は、本発明の倣い制御方法を薄板の重
ね継ぎ手形状の被溶接物に適用した場合の重ね継ぎ手・
倣い制御適用図である。

【符号の説明】

１…溶接ワイヤ １ａ…ワイヤ先端部 ２、２ｂ、２ｃ…被溶接物 ２ａ…溶融池 ３…アーク ４…溶接トーチ ４ａ…チップ ５…ワイヤ送給装置 ５ａ…送給ロール ６…マニュピュレータ ７…ロボット制御装置 ８…溶接線倣い制御装置 ＡＤＦ…ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換回路 Ａdf…ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号 ＡＤＩ…溶接電流Ａ／Ｄ変換回路 Ａdi…溶接電流Ａ／Ｄ変換信号 ＡＤＶ…チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換回路 Ａdv…チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号 ＡＸ…アーク長・ワイヤ突き出し長加算回路 Ｃ…オシレート中心位置 ＣＤ…位置ずれ距離算出回路 Ｃｄ、Ｃd1、Ｃd2…位置ずれ距離（算出値／算出信号） Ｃm1…溶接線位置と継ぎ手部分との位置ずれ距離の目標
値 ＤＬＸ…ワイヤ突き出し長変化分演算回路 ＤＴ…微小時間設定回路 ＤＸ…ワイヤ突き出し長変化分加算回路 ＥＬx1、ＥＬx2…ワイヤ突き出し長算出値の誤差 Ｆｃ…ワイヤ送給装置制御信号 ＦＤ…ワイヤ送給速度検出回路 Ｆｄ…ワイヤ送給速度検出信号 ＩＤ…溶接電流検出回路 Ｉｄ…溶接電流検出信号 ＩＴ…割り込みタイマ回路 Ｉｔ…割り込みタイマ信号 Ｉｗ…溶接電流 Ｉwa…平均溶接電流 Ｌ０、Ｌ４…オシレート左端位置 ＬＡ…アーク長演算回路 Ｌａ…アーク長（算出値） ＬＷ…チップ・被溶接物間距離算出回路 Ｌｗ…チップ・被溶接物間距離（算出値／算出信号） ＬＸ…ワイヤ突き出し長演算回路 Ｌｘ…ワイヤ突き出し長（算出値） ＬＸ０…ワイヤ突き出し長初期値設定回路 Ｌx0…ワイヤ突き出し長初期値（設定信号） ＭＣ…動作軌跡制御回路 Ｍｃ…動作軌跡制御信号 ＭＤ…教示点データ格納回路 Ｍｄ…教示点データ信号 Ｍop…オシレート位置信号 ｎ、ｎｍ…カウンタ値 ＯＦ…オシレート周波数データ格納回路 Ｏｆ…オシレート周波数（データ信号） ＯＰ…オシレート位置通知回路 Ｏｐ、Ｏpm…オシレート位置通知信号 Ｏpp…前回オシレート位置通知信号 ＯＷ…オシレート振幅データ格納回路 Ｏｗ…オシレート振幅（データ信号） Ｏw1、Ｏw2…オシレート振幅 Ｐ、Ｒ１乃至Ｒ３、Ｌ１乃至Ｌ３…オシレート位置 ＰＳ…溶接電源装置 Ｒ０、Ｒ４…オシレート右端位置 Ｓ１乃至Ｓ４、Ｓ11乃至Ｓ14…チップ・被溶接物間距離
算出値の積分値 ＳＣ…サーボモータ制御回路 Ｓｃ…サーボモータ制御信号 Ｓｄ、Ｓd1乃至Ｓd5…位置ずれ積分値 ＳＬ…左側積分値の差 ＳＲ…右側積分値の差 ＴＣＰ…トーチ先端位置 Ｔｄ、Ｔd1乃至Ｔd3…位置ずれ時間 ＶＡ…アーク電圧演算回路 Ｖａ…アーク電圧（算出値） Ｖaa…平均アーク電圧 ＶＤ…チップ・被溶接物間電圧検出回路 Ｖｄ…チップ・被溶接物間電圧検出信号 ＶＭ…ワイヤ溶融速度演算回路 ｖｍ…ワイヤ溶融速度（算出値） Ｖｗ…チップ・被溶接物間電圧 Ｖwa…平均チップ・被溶接物間電圧 ＶＸ…ワイヤ突き出し部電圧演算回路 Ｖｘ…ワイヤ突き出し部電圧（算出値） Ｖxa…平均ワイヤ突き出し部電圧 Ｗｃ…溶接線位置 Ｗｆ…ワイｙ送給速度 Ｗｆa…平均ワイｙ送給速度 ＷＳ…溶接速度データ格納回路 Ｗｓ…溶接速度データ信号 ΔＴ…微小時間（設定信号） ΔＬｘ…ワイヤ突き出し長変化分

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ワイヤを被溶接物に送給してアーク
   を発生させて行う消耗電極ガスシールドアーク溶接のチ
   ップ・被溶接物間距離算出方法において、第ｎ回目の算
   出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予
   め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出
   された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力と
   して、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融
   速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度
   Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、
   ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ
   突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変
   化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌ
   x(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを
   出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記
   ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入
   力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力する
   ワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被
   溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖ
   ｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するア
   ーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記
   溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出
   力するアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと
   前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チッ
   プ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワ
   イヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・
   被溶接物間距離算出方法。
2. 【請求項２】 溶接ワイヤを被溶接物に送給してアーク
   を発生させて行う消耗電極ガスシールドアーク溶接のチ
   ップ・被溶接物間距離算出方法において、第ｎ回目の算
   出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予
   め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出
   された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力と
   して、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速
   度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²である
   ワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイ
   ヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入
   力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出
   し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴである
   ワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出
   し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算
   出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値
   Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分
   加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前
   記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘ
   によってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ
   ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出し
   たチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部
   電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ
   ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、前記アーク
   電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予
   め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝
   （Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアー
   ク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ
   突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接
   物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイ
   ヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被
   溶接物間距離算出方法。
3. 【請求項３】 溶接トーチをオシレートさせてアーク長
   及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理
   することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電
   極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御方法にお
   いて、溶接トーチのオシレート位置を算出又は検出する
   と共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、検
   出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定した
   ワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回
   ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイ
   ヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過
   程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記
   ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き
   出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長
   変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値
   ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを
   入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワ
   イヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き
   出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、
   ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き
   出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電
   圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力
   として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演
   算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉ
   ｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアー
   ク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ
   突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接
   物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出
   し長加算演算過程と、オシレート１周期間の前記オシレ
   ート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・
   被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート
   中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力す
   る位置ずれ距離算出過程と、前記位置ずれ距離算出値が
   略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中
   心位置を左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い
   制御方法。
4. 【請求項４】 位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶
   接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート
   位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出
   力する算出過程である請求項３の溶接線倣い制御方法。
5. 【請求項５】 溶接トーチをオシレートさせてアーク長
   及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理
   することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電
   極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御方法にお
   いて、溶接トーチのオシレート位置を算出又は検出する
   と共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、検
   出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定した
   ワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回
   ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め
   設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖ
   ｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融
   速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度
   Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、
   予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分
   算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き
   出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分
   算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-
   1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx
   (n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算
   過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電
   流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによって
   ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗで
   あるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ
   ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出
   値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−
   Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出
   値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定し
   た定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−
   ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算
   過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し
   長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離
   算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出
   し長加算演算過程と、オシレート１周期間の前記オシレ
   ート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・
   被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート
   中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力す
   る位置ずれ距離算出過程と、前記位置ずれ距離算出値が
   略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中
   心位置を左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い
   制御方法。
6. 【請求項６】 位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶
   接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート
   位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出
   力する算出過程である請求項５の溶接線倣い制御方法。
7. 【請求項７】 溶接トーチをオシレートさせてアーク長
   及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理
   することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電
   極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御装置にお
   いて、溶接トーチのオシレート位置の算出回路又は検出
   回路と、溶接電流Ｉｗの検出回路と、第ｎ回目のチップ
   ・被溶接物間距離算出時に、前記溶接電流Ｉｗと第1回
   目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0
   となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx
   (n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出
   力するワイヤ溶融速度演算回路と、ワイヤ送給速度Ｗｆ
   の検出回路又は設定回路と、前記ワイヤ送給速度Ｗｆと
   前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ
   突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出
   し長変化分演算回路と、前記ワイヤ突き出し長変化分算
   出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)
   とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力す
   るワイヤ突き出し長変化分加算回路と、前記ワイヤ突き
   出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、
   ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き
   出し部電圧演算回路と、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗの
   検出回路と、前記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワ
   イヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク
   電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算回路と、前記
   アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力とし
   て、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算回路
   と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算
   出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出
   値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算回路
   と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオ
   シレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算
   出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線
   位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算
   出回路と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定
   した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位
   置を左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成さ
   れる溶接線倣い制御装置。
8. 【請求項８】 位置ずれ距離算出回路が、チップ・被溶
   接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート
   位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出
   力する算出回路である請求項７の溶接線倣い制御装置。
9. 【請求項９】 溶接トーチをオシレートさせてアーク長
   及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理
   することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電
   極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御装置にお
   いて、溶接トーチのオシレート位置の算出回路又は検出
   回路と、溶接電流Ｉｗの検出回路と、第ｎ回目のチップ
   ・被溶接物間距離算出時に、前記溶接電流Ｉｗと第1回
   目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0
   となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx
   (n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによ
   ってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-
   1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融速度演算回路と、ワイヤ送
   給速度Ｗｆの検出回路又は設定回路と、前記ワイヤ送給
   速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力とし
   て、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変
   化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ
   突き出し長変化分演算回路と、前記ワイヤ突き出し長変
   化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌ
   x(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝
   Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回
   路と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流
   Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワ
   イヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであ
   るワイヤ突き出し部電圧演算回路と、チップ・被溶接物
   間距離電圧Ｖｗの検出回路と、前記チップ・被溶接物間
   電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入
   力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるア
   ーク電圧演算回路と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記
   溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至
   ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉ
   ｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路と、前
   記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌ
   ｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ
   ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演
   算回路と、オシレート１周期間の前記オシレート位置と
   このオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間
   距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と
   溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ
   距離算出回路と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予
   め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート
   中心位置を左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから
   構成される溶接線倣い制御装置。
10. 【請求項１０】 位置ずれ距離演算回路が、チップ・被
    溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレー
    ト位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を
    出力する算出回路である請求項９の溶接線倣い制御装
    置。