JP2001321945A - 揺動アーク溶接方法および装置 - Google Patents

揺動アーク溶接方法および装置

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JP2001321945A
JP2001321945A JP2000144368A JP2000144368A JP2001321945A JP 2001321945 A JP2001321945 A JP 2001321945A JP 2000144368 A JP2000144368 A JP 2000144368A JP 2000144368 A JP2000144368 A JP 2000144368A JP 2001321945 A JP2001321945 A JP 2001321945A
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JP
Japan
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welding
waveform
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center
swing
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JP2000144368A
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Daisuke Ozamoto
大輔 尾座本
Masao Kobayashi
征夫 小林
Kanji Kamei
寛治 亀井
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 開先壁での短絡が頻繁に発生するような場合
においても、安定した溶接電流(または電圧)波形を取
得できるようにして、精度の良いアークセンサによる開
先倣い制御を行うことができるようにする。 【解決手段】 溶接電流検出器1により溶接電流を検出
し、その溶接電流をローパスフィルタ2を通して原波形
を取得し、ついでその原波形を波形分離器5によりプラ
ス成分とマイナス成分に分離し、この分離した波形のプ
ラス成分について、揺動の半周期毎に揺動中心から左側
部分SLと右側部分SRをそれぞれ積分器6、7で積分
し、この左右の積分値の偏差がゼロとなるように差動増
幅器10で溶接トーチ21のX軸スライド機構22を制
御することにより揺動中心を開先中心に一致させるよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接トーチを開先
幅方向に揺動させて溶接を行う揺動アーク溶接方法およ
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】揺動アーク溶接方法においては、揺動端
部でアークが開先壁にかかった時、溶接ワイヤの突出し
長が短くなり、溶接電流が高くなる。この現象を利用し
たアークセンサによる開先倣い制御方法が知られてい
る。例えば、特開昭61−212479号公報や特開昭
51−91851号公報においては、揺動の半周期毎に
溶接電流の左側波形部分と右側波形部分を積分し、この
左右の積分値を比較し、その偏差により溶接トーチの揺
動中心を開先中心に一致させるように左または右に修正
する。
【0003】上記のようなアークセンサによる開先倣い
制御が可能なのは、図5(a)に示すようなスプレー移
行型の溶接の場合であって、この場合には溶接電流を検
出し、これをローパスフィルタでノイズを除去すると、
その溶接電流波形を明確に把握できるので問題はない。
なお、図5において、横軸上のC、R、Lはそれぞれ揺
動中心位置、揺動右端位置、揺動左端位置を示し、また
Tは揺動の周期をあらわす。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5(b)に
示すような短絡移行型の溶接の場合には、開先壁での短
絡が毎秒100回以上も発生することがあり、溶接電流
(電圧)の波形が乱れるため、積分値出力に安定した偏
差が得られず、そのためアークセンサによる開先倣い制
御ができない場合があった。
【0005】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、開先壁での短絡が頻繁に発生する
ような場合においても、安定した溶接電流(または電
圧)波形を取得できるようにして、精度の良いアークセ
ンサによる開先倣い制御を行うことができるようにした
揺動アーク溶接方法および装置を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の揺動
アーク溶接方法は、溶接トーチを開先幅方向に揺動させ
て溶接を行う揺動アーク溶接方法において、溶接電流ま
たは溶接電圧を検出し、その溶接電流または溶接電圧の
波形をローパスフィルタを介して取得し、ついでその溶
接電流または溶接電圧の波形をプラス成分とマイナス成
分に分離し、この分離した波形のプラス成分について、
揺動の半周期毎に揺動中心から左側部分と右側部分をそ
れぞれ積分し、この左右の積分値の偏差がゼロとなるよ
うに溶接トーチの揺動中心を開先中心に一致させるよう
に制御することを特徴とするものである。
【0007】また、本発明の第2の揺動アーク溶接方法
は、溶接トーチを開先幅方向に揺動させて溶接を行う揺
動アーク溶接方法において、溶接電流または溶接電圧を
検出し、その溶接電流または溶接電圧の波形をローパス
フィルタを介して取得し、ついでその溶接電流または溶
接電圧の波形をプラス成分とマイナス成分に分離し、こ
の分離した波形のマイナス成分を反転処理してプラス成
分に加工し、この2つのプラス成分を合成した波形につ
いて、揺動の半周期毎に揺動中心から左側部分と右側部
分をそれぞれ積分し、この左右の積分値の偏差がゼロと
なるように溶接トーチの揺動中心を開先中心に一致させ
るように制御することを特徴とするものである。
【0008】本発明の第1および第2の揺動アーク溶接
方法では、アークが開先壁にかかった時に頻繁に短絡を
起こすような場合であっても、溶接電流または溶接電圧
を検出し、その溶接電流または溶接電圧をローパスフィ
ルタを通すことによって図3(a)に示すように明確な
振幅の変化を持つ波形が得られる。この原波形は、アー
クが開先壁に近づくとその振幅が大きくなり、離れると
小さくなるという特性を持っている。したがって、電流
波形の振幅と開先壁との距離の関係が明確に得られるの
で、この振幅の変化をセンサとして利用する。すなわ
ち、第1の揺動アーク溶接方法では、この原波形をプラ
ス成分とマイナス成分に分離してそのプラス成分につい
て、揺動の半周期毎に左側および右側部分を積分し、左
右の積分値の偏差を溶接トーチのX軸移動機構(開先幅
方向の移動機構)に出力することによって、偏差がゼロ
となるように溶接トーチの揺動中心を開先中心に一致さ
せるように制御する。また、第2の揺動アーク溶接方法
では、この原波形をプラス成分とマイナス成分に分離
し、さらにそのマイナス成分をプラス成分に加工後上記
のプラス成分と合成してその合成波形について、揺動の
半周期毎に左側および右側部分を積分し、左右の積分値
の偏差を溶接トーチのX軸移動機構(開先幅方向の移動
機構)に出力することによって、偏差がゼロとなるよう
に溶接トーチの揺動中心を開先中心に一致させるように
制御する。このように、原波形を処理することによっ
て、精度の良いアークセンサ開先倣い制御が可能とな
る。
【0009】前記第1の揺動アーク溶接方法を実施する
溶接装置は、溶接トーチを開先幅方向およびトーチ高さ
方向に移動させるX軸およびY軸の移動機構を備えた溶
接機において、溶接電流または溶接電圧を検出する検出
手段と、溶接電流または溶接電圧からノイズ成分を除去
し、原波形を得る手段と、前記原波形をプラス成分とマ
イナス成分に分離する波形分離手段と、分離した波形の
プラス成分について、揺動の半周期毎に揺動中心から左
側部分と右側部分をそれぞれ積分する積分手段と、左右
の積分値の偏差を溶接トーチのX軸移動機構に出力し、
前記偏差がゼロとなるように溶接トーチの揺動中心を開
先中心に一致させるように制御する手段と、を備えたこ
とを特徴とするものである。
【0010】また、前記第2の揺動アーク溶接方法を実
施する溶接装置は、溶接トーチを開先幅方向およびトー
チ高さ方向に移動させるX軸およびY軸の移動機構を備
えた溶接機において、溶接電流または溶接電圧を検出す
る検出手段と、溶接電流または溶接電圧からノイズ成分
を除去し、原波形を得る手段と、前記原波形をプラス成
分とマイナス成分に分離する波形分離手段と、分離した
波形のマイナス成分を反転処理してプラス成分に加工す
る手段と、この2つのプラス成分を合成する手段と、合
成した合成波形について、揺動の半周期毎に揺動中心か
ら左側部分と右側部分をそれぞれ積分する積分手段と、
左右の積分値の偏差を溶接トーチのX軸移動機構に出力
し、前記偏差がゼロとなるように溶接トーチの揺動中心
を開先中心に一致させるように制御する手段と、を備え
たことを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図1は本発明の揺動アーク溶接方法
のアークセンサ開先倣い制御方法を示すブロック図であ
る。以下においては、溶接電流を検出する場合について
説明するが、溶接電圧を検出する場合でも同様の処理を
行うことができる。図2は図1のマイナス成分の波形を
反転し、プラス成分と合成処理する場合の制御ブロック
図で、図3は溶接電流の処理を示す波形図である。ま
た、図4に溶接機の概要を示す。
【0012】まず図4において、21は溶接トーチで、
溶接トーチ21を開先幅方向に移動させるX軸スライド
機構22およびトーチ高さ方向に移動させるY軸スライ
ド機構23によって支持され、これらはレール24上を
走行する溶接機台車25上に設けられている。26は溶
接ワイヤ27の送給装置である。28は被溶接部材、2
9は開先である。
【0013】さて、図1を参照して、1は溶接電流検出
器で、これによって溶接電流Iaを検出する。溶接電流
Iaは周波数f=50Hz程度のローパスフィルタ2を
通すことによりノイズ成分が除去され、溶接電流波形I
fが得られる。この溶接電流波形Ifと基準電流設定器
3からの基準電流波形Ioを差動増幅器4に入力するこ
とにより、図3(a)に示すような原波形(If−I
o)を得ることができる。この原波形(If−Io)
は、アークが開先壁に近づくとその振幅が大きくなり、
離れると小さくなるという特性を持っている。したがっ
て、電流波形の振幅と開先壁との距離の関係が明確に得
られるので、この振幅の変化をセンサとして利用するも
のである。
【0014】そこでまず、原波形(If−Io)を波形
分離器5によりプラス成分とマイナス成分に分離する。
図3(b)に、この分離したプラス成分の波形を示し、
図3(c)にマイナス成分の波形を示す。
【0015】そして、このプラス成分の波形について、
揺動の半周期毎に、その左側部分をL積分器6で積分
し、右側部分をR積分器7で積分する。L積分器6およ
びR積分器7には、溶接トーチ21の揺動位置を検出器
8により検出することによりタイミングパルス発生器9
より揺動の中心位置と左端位置および右端位置のパルス
信号が与えられるようになっており、このタイミングパ
ルス信号によって揺動の半周期毎の揺動中心から左側お
よび右側部分の積分を行う。
【0016】L積分器6の積分値SLとR積分器7の積
分値SRは、差動増幅器10に入力され、差動増幅器1
0の偏差に基づいて、その偏差がゼロとなるように溶接
トーチのX軸スライド機構22を制御する。これによっ
て、溶接トーチ21の揺動中心が常に開先29の中心に
一致するように制御される。つまり、アークセンサによ
る開先倣い制御が可能となる。プラス成分の波形のかわ
りにマイナス成分の波形を用いてもよい。
【0017】図1で分離した分離波形のマイナス成分を
反転して利用する場合は図2、図3のように処理する。
原波形(If−Io)を波形分離器5により分離したマ
イナス成分の波形(If−Io)(-)は波形反転器11
によって第2のプラス成分(If−Io)2 (+)に変換す
る(図3(d)参照)。そして、この第2のプラス成分
(If−Io) 2 (+)と前記波形分離器5により分離され
た第1のプラス成分(If−Io)(+)を波形合成器1
2により合成し、合成波形(If−Io)3 (+)を生成す
る(図3(e)参照)。
【0018】この合成波形(If−Io)3 (+)につい
て、L積分器6およびR積分器7により、揺動の半周期
毎に、その左側部分および右側部分をそれぞれ積分し、
ついでこれらの左右の積分値SL、SRの偏差を差動増幅
器10からX軸スライド機構22に出力して前記偏差が
ゼロとなるようにX軸スライド機構22を制御すること
により、溶接トーチ21の揺動中心を常に開先29の中
心に一致するように制御する。
【0019】図2の制御方法は、図1の制御方法に比べ
てデータ量が多いので処理の時間はかかるが、制御精度
はよい。以上のように、アークが開先壁にかかった時
に、頻繁に短絡を起こすような場合であっても、明確で
安定した溶接電流(または溶接電圧)波形が得られるの
で、この波形を分離し、そのプラス成分またはマイナス
成分をプラスに反転して合成した合成波形について、揺
動の半周期毎に左側および右側部分を積分し、左右の積
分値の偏差をX軸スライド機構22に出力し、前記偏差
がゼロとなるように溶接トーチ21の揺動中心を常に開
先29の中心に一致するように制御することができるの
で、精度の良いアークセンサ開先倣い制御が可能とな
る。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アークが開先壁にかかった時に頻繁に短絡を起こすよう
な場合であっても、明確で安定した溶接電流または溶接
電圧波形が得られることから、この波形を請求項1、請
求項2に記載するように処理することによって、精度の
良いアークセンサ開先倣い制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の揺動アーク溶接方法の開先倣い制御方
法を示すブロック図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す制御ブロック図
である。
【図3】溶接電流波形の処理過程における波形図であ
る。
【図4】溶接機の概要図である。
【図5】スプレー移行型および短絡移行型の場合におけ
る揺動位置と溶接電流波形の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 溶接電流検出器 2 ローパスフィルタ 3 基準電流設定器 4 差動増幅器 5 波形分離器 6 L積分器 7 R積分器 8 揺動位置検出器 9 タイミングパルス発生器 10 差動増幅器 11 波形反転器 12 波形合成器 21 溶接トーチ 22 X軸スライド機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 寛治 三重県津市雲出伊倉津町字14割1187 株式 会社ジャパンテクノメイト内 Fターム(参考) 4E081 DA62 DA64 EA51

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接トーチを開先幅方向に揺動させて溶
    接を行う揺動アーク溶接方法において、 溶接電流または溶接電圧を検出し、その溶接電流または
    溶接電圧の波形をローパスフィルタを介して取得し、つ
    いでその溶接電流または溶接電圧の波形をプラス成分と
    マイナス成分に分離し、この分離した波形のプラス成分
    について、揺動の半周期毎に揺動中心から左側部分と右
    側部分をそれぞれ積分し、この左右の積分値の偏差がゼ
    ロとなるように溶接トーチの揺動中心を開先中心に一致
    させるように制御することを特徴とする揺動アーク溶接
    方法。
  2. 【請求項2】 溶接トーチを開先幅方向に揺動させて溶
    接を行う揺動アーク溶接方法において、 溶接電流または溶接電圧を検出し、その溶接電流または
    溶接電圧の波形をローパスフィルタを介して取得し、つ
    いでその溶接電流または溶接電圧の波形をプラス成分と
    マイナス成分に分離し、この分離した波形のマイナス成
    分を反転処理してプラス成分に加工し、この2つのプラ
    ス成分を合成した波形について、揺動の半周期毎に揺動
    中心から左側部分と右側部分をそれぞれ積分し、この左
    右の積分値の偏差がゼロとなるように溶接トーチの揺動
    中心を開先中心に一致させるように制御することを特徴
    とする揺動アーク溶接方法。
  3. 【請求項3】 溶接トーチを開先幅方向およびトーチ高
    さ方向に移動させるX軸およびY軸の移動機構を備えた
    溶接機において、 溶接電流または溶接電圧を検出する検出手段と、 溶接電流または溶接電圧からノイズ成分を除去し、原波
    形を得る手段と、 前記原波形をプラス成分とマイナス成分に分離する波形
    分離手段と、 分離した波形のプラス成分について、揺動の半周期毎に
    揺動中心から左側部分と右側部分をそれぞれ積分する積
    分手段と、 左右の積分値の偏差を溶接トーチのX軸移動機構に出力
    し、前記偏差がゼロとなるように溶接トーチの揺動中心
    を開先中心に一致させるように制御する手段と、を備え
    たことを特徴とする揺動アーク溶接装置。
  4. 【請求項4】 溶接トーチを開先幅方向およびトーチ高
    さ方向に移動させるX軸およびY軸の移動機構を備えた
    溶接機において、 溶接電流または溶接電圧を検出する検出手段と、 溶接電流または溶接電圧からノイズ成分を除去し、原波
    形を得る手段と、 前記原波形をプラス成分とマイナス成分に分離する波形
    分離手段と、 分離した波形のマイナス成分を反転処理してプラス成分
    に加工する手段と、 この2つのプラス成分を合成する手段と、 合成した合成波形について、揺動の半周期毎に揺動中心
    から左側部分と右側部分をそれぞれ積分する積分手段
    と、 左右の積分値の偏差を溶接トーチのX軸移動機構に出力
    し、前記偏差がゼロとなるように溶接トーチの揺動中心
    を開先中心に一致させるように制御する手段と、を備え
    たことを特徴とする揺動アーク溶接装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011167720A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Jfe Engineering Corp タンデム揺動溶接におけるアークセンサ制御方法
CN108145282A (zh) * 2016-12-02 2018-06-12 发那科株式会社 电弧焊接机器人系统

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