JP2591357B2 - 距離計算装置およびこれを用いた消耗電極式アーク溶接電源装置 - Google Patents
距離計算装置およびこれを用いた消耗電極式アーク溶接電源装置Info
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- JP2591357B2 JP2591357B2 JP3068273A JP6827391A JP2591357B2 JP 2591357 B2 JP2591357 B2 JP 2591357B2 JP 3068273 A JP3068273 A JP 3068273A JP 6827391 A JP6827391 A JP 6827391A JP 2591357 B2 JP2591357 B2 JP 2591357B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶接母材と通電電極との
間の距離を計算する距離計算装置および前記距離の変化
に応じて溶接出力を自動的に調整する消耗電極式アーク
溶接電源装置に関する。
間の距離を計算する距離計算装置および前記距離の変化
に応じて溶接出力を自動的に調整する消耗電極式アーク
溶接電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】消耗電極式アーク溶接法の代表としてC
O2 溶接法を例に取って説明する。このCO2 溶接法に
おいては、通常の場合溶接母材と通電電極との間の距離
は10〜20mmに設定する。しかしながら、形状が複
雑な構造物や大型構造物の溶接になると狭開先の溶接や
あるいは狭隘部の溶接などのように溶接トーチ先端部が
溶接箇所に接近できないことがある。このような場合は
やむをえず溶接母材と通電電極との間の距離の長い状態
で溶接することになるが、その長さは50mm程度にな
ることもある。また溶接作業者の熟練度合によっては溶
接母材と通電電極との間の距離を一定に保持することが
困難な場合もある。
O2 溶接法を例に取って説明する。このCO2 溶接法に
おいては、通常の場合溶接母材と通電電極との間の距離
は10〜20mmに設定する。しかしながら、形状が複
雑な構造物や大型構造物の溶接になると狭開先の溶接や
あるいは狭隘部の溶接などのように溶接トーチ先端部が
溶接箇所に接近できないことがある。このような場合は
やむをえず溶接母材と通電電極との間の距離の長い状態
で溶接することになるが、その長さは50mm程度にな
ることもある。また溶接作業者の熟練度合によっては溶
接母材と通電電極との間の距離を一定に保持することが
困難な場合もある。
【0003】溶接母材と通電電極との間の距離が長くな
るとアークが不安定になり、その結果ビードが途切れて
その部分が接合不良になったり、ビード切れに至らない
までもビード幅が不均一となり平均的なビード幅が小さ
くなり、さらに溶け込みが充分に得られないことなどが
原因となり、溶接線狙いの裕度が極端に小さくなる。
るとアークが不安定になり、その結果ビードが途切れて
その部分が接合不良になったり、ビード切れに至らない
までもビード幅が不均一となり平均的なビード幅が小さ
くなり、さらに溶け込みが充分に得られないことなどが
原因となり、溶接線狙いの裕度が極端に小さくなる。
【0004】このように溶接結果や作業条件に悪影響を
及ぼすことを防止するため、溶接母材と通電電極との間
の距離が長い状態での溶接に際しては例えば通常よりも
高い溶接電圧となるように出力調整を行っている。しか
しながら、このような高い溶接電圧の出力調整状態では
溶接母材と通電電極との間の距離が短い場合には通電電
極にワイヤが融着するなどのトラブルが発生する。した
がって溶接母材と通電電極との間の距離が変わる毎に出
力調整をしなおす必要があった。
及ぼすことを防止するため、溶接母材と通電電極との間
の距離が長い状態での溶接に際しては例えば通常よりも
高い溶接電圧となるように出力調整を行っている。しか
しながら、このような高い溶接電圧の出力調整状態では
溶接母材と通電電極との間の距離が短い場合には通電電
極にワイヤが融着するなどのトラブルが発生する。した
がって溶接母材と通電電極との間の距離が変わる毎に出
力調整をしなおす必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような出力調整
を行うためには、半自動溶接においてはその都度溶接を
中止しなければならず、溶接作業が著しく煩雑かつ非効
率的になるだけでなく溶接品質上の問題も発生する。さ
らに現在溶接中の溶接母材と通電電極との間の距離、ま
たは次に行う溶接の溶接母材と通電電極との間の距離を
外部から測定することは非常に困難であり、したがって
出力調整も試行錯誤的に行わなければならず作業効率上
の問題が増大し、また調整不良による溶接品質の低下の
問題も生じる。
を行うためには、半自動溶接においてはその都度溶接を
中止しなければならず、溶接作業が著しく煩雑かつ非効
率的になるだけでなく溶接品質上の問題も発生する。さ
らに現在溶接中の溶接母材と通電電極との間の距離、ま
たは次に行う溶接の溶接母材と通電電極との間の距離を
外部から測定することは非常に困難であり、したがって
出力調整も試行錯誤的に行わなければならず作業効率上
の問題が増大し、また調整不良による溶接品質の低下の
問題も生じる。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、溶接中の溶接母材と通電電極との間の距離を自動的
に算出する距離計算装置およびその距離に応じた出力調
整を自動的に行うことによって溶接作業効率および溶接
品質の向上を果たした消耗電極式アーク溶接電源装置を
提供することを目的とする。
で、溶接中の溶接母材と通電電極との間の距離を自動的
に算出する距離計算装置およびその距離に応じた出力調
整を自動的に行うことによって溶接作業効率および溶接
品質の向上を果たした消耗電極式アーク溶接電源装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の消耗電極式アーク溶接電源装置は、溶接電
流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の出力を入
力して出力電流平均値と出力電流実効値とを計算する電
流値計算部と、消耗電極であるワイヤの送給速度を検出
する速度検出部と、前記出力電流平均値と前記出力電流
実効値と前記ワイヤ送給速度とを用いて溶接母材と通電
電極との間の距離を計算する距離計算部と、その距離計
算部の計算結果に基づいて溶接出力を調整する出力調整
部とからなるものである。
に、本発明の消耗電極式アーク溶接電源装置は、溶接電
流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の出力を入
力して出力電流平均値と出力電流実効値とを計算する電
流値計算部と、消耗電極であるワイヤの送給速度を検出
する速度検出部と、前記出力電流平均値と前記出力電流
実効値と前記ワイヤ送給速度とを用いて溶接母材と通電
電極との間の距離を計算する距離計算部と、その距離計
算部の計算結果に基づいて溶接出力を調整する出力調整
部とからなるものである。
【0008】また、本発明の距離計算装置は、溶接電流
を検出する電流検出部と、前記電流検出部の出力を入力
して出力電流平均値と出力電流実効値とを計算する電流
値計算部と、消耗電極であるワイヤの送給速度を検出す
る速度検出部とを備え、前記出力電流平均値と前記出力
電流実効値と前記ワイヤ送給速度とを用いて溶接母材と
通電電極との間の距離を計算するものである。
を検出する電流検出部と、前記電流検出部の出力を入力
して出力電流平均値と出力電流実効値とを計算する電流
値計算部と、消耗電極であるワイヤの送給速度を検出す
る速度検出部とを備え、前記出力電流平均値と前記出力
電流実効値と前記ワイヤ送給速度とを用いて溶接母材と
通電電極との間の距離を計算するものである。
【0009】
【作用】上記構成によって、溶接施工時における溶接母
材と通電電極との間の距離を出力電流平均値と出力電流
実効値とワイヤ送給量とから算出することが可能であ
り、その結果をもとに溶接母材と通電電極との間の距離
に応じた出力条件を自動的に即時調整し出力することに
より溶接作業効率および溶接品質の向上をもたらすこと
ができる。
材と通電電極との間の距離を出力電流平均値と出力電流
実効値とワイヤ送給量とから算出することが可能であ
り、その結果をもとに溶接母材と通電電極との間の距離
に応じた出力条件を自動的に即時調整し出力することに
より溶接作業効率および溶接品質の向上をもたらすこと
ができる。
【0010】
【実施例】(実施例1) 以下本発明の第1の実施例について図面を参照しながら
説明する。図1において、1は電流検出部、2は電流値
計算部、3は速度検出部、4は距離計算部、5は出力調
整部、6は出力駆動制御部、7は出力駆動素子部、8は
主変圧器、9は二次整流器、10はシャント、11aお
よび11bは出力端子、12は溶接母材、13は通電電
極、14は消耗電極であるワイヤである。
説明する。図1において、1は電流検出部、2は電流値
計算部、3は速度検出部、4は距離計算部、5は出力調
整部、6は出力駆動制御部、7は出力駆動素子部、8は
主変圧器、9は二次整流器、10はシャント、11aお
よび11bは出力端子、12は溶接母材、13は通電電
極、14は消耗電極であるワイヤである。
【0011】以上のように構成された消耗電極式アーク
溶接電源装置について、その動作を説明する。
溶接電源装置について、その動作を説明する。
【0012】まず、電流検出部1は二次整流器9と出力
端子11bの間に接続されたシャント10により現在出
力されている溶接電流値を検出して電流値信号として出
力し、電流値計算部2は電流検出部1からの電流値信号
を受けて出力電流平均値と出力電流実効値をマイクロコ
ンピュータなどによって計算し各々の計算結果を出力
し、速度検出部3は消耗電極であるワイヤ14に接触さ
せた回転ローラの回転数をロータリーエンコーダまたは
タコゼネレータなどで検出して計数することによりワイ
ヤ14の送給速度を測定し速度値信号として出力し、距
離計算部4は出力電流平均値と出力電流実効値とワイヤ
14の送給速度をパラメータとして入力して溶接母材と
通電電極との間の距離を算出し、出力調整部5は溶接母
材と通電電極との間の距離の算出結果を基に溶接出力を
調整する信号を出力駆動制御部6に出力する。
端子11bの間に接続されたシャント10により現在出
力されている溶接電流値を検出して電流値信号として出
力し、電流値計算部2は電流検出部1からの電流値信号
を受けて出力電流平均値と出力電流実効値をマイクロコ
ンピュータなどによって計算し各々の計算結果を出力
し、速度検出部3は消耗電極であるワイヤ14に接触さ
せた回転ローラの回転数をロータリーエンコーダまたは
タコゼネレータなどで検出して計数することによりワイ
ヤ14の送給速度を測定し速度値信号として出力し、距
離計算部4は出力電流平均値と出力電流実効値とワイヤ
14の送給速度をパラメータとして入力して溶接母材と
通電電極との間の距離を算出し、出力調整部5は溶接母
材と通電電極との間の距離の算出結果を基に溶接出力を
調整する信号を出力駆動制御部6に出力する。
【0013】本実施例に用いた溶接母材と通電電極との
間の距離計算の数式を(数1)に示している。
間の距離計算の数式を(数1)に示している。
【0014】
【数1】
【0015】以上のように本実施例によれば、アーク出
力部付近で溶接母材と通電電極との間の距離検出用の機
器を一切使用せずに溶接電源が自ら溶接母材と通電電極
との間の距離を検出して溶接出力調整、すなわち従来と
同様の例えば突き出し長が長い状態での溶接に際しては
通常よりも高い溶接電圧となるように出力調整が行われ
るため効率的に常に安定した最適なアーク状態を維持す
ることができる。
力部付近で溶接母材と通電電極との間の距離検出用の機
器を一切使用せずに溶接電源が自ら溶接母材と通電電極
との間の距離を検出して溶接出力調整、すなわち従来と
同様の例えば突き出し長が長い状態での溶接に際しては
通常よりも高い溶接電圧となるように出力調整が行われ
るため効率的に常に安定した最適なアーク状態を維持す
ることができる。
【0016】(実施例2) 以下本発明の第2の実施例について図面を参照しながら
説明する。図2において、4は距離計算部、5は出力調
整部、6は出力駆動制御部で、以上は図1の構成と同様
である。
説明する。図2において、4は距離計算部、5は出力調
整部、6は出力駆動制御部で、以上は図1の構成と同様
である。
【0017】図1の構成と異なるのは出力調整部5を、
ファジィ推論部51と、出力値設定部52と、データベ
ース部53とに細分した点である。
ファジィ推論部51と、出力値設定部52と、データベ
ース部53とに細分した点である。
【0018】上記のように構成された出力調整部につい
て、以下その動作を説明する。まず、ファジィ推論部5
1は距離計算部4にて計算された溶接母材と通電電極と
の間の距離を入力変数として入力し、あらかじめ設定さ
れているファジィ制御規則に従って溶接母材と通電電極
との間の距離が短い、標準、やや長い、長い、大変長い
の5個のパラメータに分け、各々のメンバシップ関数に
従って重みづけを行い、その推論結果により溶接出力の
調整すべき値を指示する信号を出力し、出力値設定部5
2はファジィ推論部51からの指令値に基づいて出力す
べき値をデータベース部53より選択し出力調整値とし
て出力駆動制御部6に出力する。
て、以下その動作を説明する。まず、ファジィ推論部5
1は距離計算部4にて計算された溶接母材と通電電極と
の間の距離を入力変数として入力し、あらかじめ設定さ
れているファジィ制御規則に従って溶接母材と通電電極
との間の距離が短い、標準、やや長い、長い、大変長い
の5個のパラメータに分け、各々のメンバシップ関数に
従って重みづけを行い、その推論結果により溶接出力の
調整すべき値を指示する信号を出力し、出力値設定部5
2はファジィ推論部51からの指令値に基づいて出力す
べき値をデータベース部53より選択し出力調整値とし
て出力駆動制御部6に出力する。
【0019】本実施例に用いたメンバシップ関数の変数
グラフを図3に、数式を(数2)に示している。
グラフを図3に、数式を(数2)に示している。
【0020】
【数2】
【0021】以上のように、従来の制御技術では入力値
に対する出力値が1対1の関係であり、必ずしも最適な
出力値が選択されているとはいえず、様々な要因を考慮
することが不可能であったが、ファジィ推論を応用する
ことにより制御規則上やメンバシップ関数などにおいて
自由に制御することが可能となり、溶接母材と通電電極
との間の距離の変化に対する対応に主観的なノウハウを
盛り込めるうえ、あいまいな情報でも出力制御が可能と
なり、本発明の効果をさらに向上させることができる。
に対する出力値が1対1の関係であり、必ずしも最適な
出力値が選択されているとはいえず、様々な要因を考慮
することが不可能であったが、ファジィ推論を応用する
ことにより制御規則上やメンバシップ関数などにおいて
自由に制御することが可能となり、溶接母材と通電電極
との間の距離の変化に対する対応に主観的なノウハウを
盛り込めるうえ、あいまいな情報でも出力制御が可能と
なり、本発明の効果をさらに向上させることができる。
【0022】なお、実施例1において速度検出部3は消
耗電極であるワイヤ14に接触させた回転ローラの回転
数をロータリーエンコーダまたはタコゼネレータなどで
検出させ計数するとしたが、レーザ光などをワイヤに反
射させ光の干渉を用い非接触により送給速度を検出した
り、送給用モータ自体の回転数を用いて検出してもよ
い。このようにして溶接母材と通電電極との間の距離を
算出し、その結果に基づいて溶接出力の調整が自動的に
行われる消耗電極式アーク溶接電源装置を実現できる。
耗電極であるワイヤ14に接触させた回転ローラの回転
数をロータリーエンコーダまたはタコゼネレータなどで
検出させ計数するとしたが、レーザ光などをワイヤに反
射させ光の干渉を用い非接触により送給速度を検出した
り、送給用モータ自体の回転数を用いて検出してもよ
い。このようにして溶接母材と通電電極との間の距離を
算出し、その結果に基づいて溶接出力の調整が自動的に
行われる消耗電極式アーク溶接電源装置を実現できる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明かなように本発明は、
溶接電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の出
力を入力して出力電流平均値と出力電流実効値とを計算
する電流値計算部と、消耗電極であるワイヤの送給速度
を検出する速度検出部と、前記出力電流平均値と前記出
力電流実効値と前記ワイヤ送給速度とを用いて溶接母材
と通電電極との間の距離を計算する距離計算部と、その
距離計算部の計算結果に基づいて溶接出力を調整する出
力調整部とを設けることにより、溶接母材と通電電極と
の間の距離が変動する溶接においてその都度作業者が出
力再調整をしなければならない頻雑さがなくなり、また
出力調整不良のための溶接品質低下、出力再調整のため
溶接をいったん中断することによる溶接品質の低下等を
防止することができ、さらに作業者の熟練度合に関係な
く安定した溶接結果が得られ、複雑な形状や大型の構造
物の溶接を効率よく行うことができる、優れた消耗電極
式アーク溶接電源装置を実現できる。
溶接電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の出
力を入力して出力電流平均値と出力電流実効値とを計算
する電流値計算部と、消耗電極であるワイヤの送給速度
を検出する速度検出部と、前記出力電流平均値と前記出
力電流実効値と前記ワイヤ送給速度とを用いて溶接母材
と通電電極との間の距離を計算する距離計算部と、その
距離計算部の計算結果に基づいて溶接出力を調整する出
力調整部とを設けることにより、溶接母材と通電電極と
の間の距離が変動する溶接においてその都度作業者が出
力再調整をしなければならない頻雑さがなくなり、また
出力調整不良のための溶接品質低下、出力再調整のため
溶接をいったん中断することによる溶接品質の低下等を
防止することができ、さらに作業者の熟練度合に関係な
く安定した溶接結果が得られ、複雑な形状や大型の構造
物の溶接を効率よく行うことができる、優れた消耗電極
式アーク溶接電源装置を実現できる。
【0024】また、溶接電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の出力を入力して出力電流平均値と出力
電流実効値とを計算する電流値計算部と、消耗電極であ
るワイヤの送給速度を検出する速度検出部とを備え、前
記出力電流平均値と前記出力電流実効値と前記ワイヤ送
給速度とを用いて溶接母材と通電電極との間の距離を計
算することにより、非常に簡単な構成にて前記距離を検
出でき、しかも、検出精度の大幅な向上を図ることが可
能である。
前記電流検出部の出力を入力して出力電流平均値と出力
電流実効値とを計算する電流値計算部と、消耗電極であ
るワイヤの送給速度を検出する速度検出部とを備え、前
記出力電流平均値と前記出力電流実効値と前記ワイヤ送
給速度とを用いて溶接母材と通電電極との間の距離を計
算することにより、非常に簡単な構成にて前記距離を検
出でき、しかも、検出精度の大幅な向上を図ることが可
能である。
【図1】本発明の第1の実施例における消耗電極式アー
ク溶接電源装置のブロック図
ク溶接電源装置のブロック図
【図2】本発明の第2の実施例における消耗電極式アー
ク溶接電源装置の一部を示すブロック図
ク溶接電源装置の一部を示すブロック図
【図3】本発明の第2の実施例に用いたメンバシップ関
数の変数図
数の変数図
1 電流検出部 2 電流値計算部 3 速度検出部 4 距離計算部 5 出力調整部
Claims (3)
- 【請求項1】溶接電流を検出する電流検出部と、前記電
流検出部の出力を入力して出力電流平均値と出力電流実
効値とを計算する電流値計算部と、消耗電極であるワイ
ヤの送給速度を検出する速度検出部と、前記出力電流平
均値と前記出力電流実効値と前記ワイヤ送給速度とを用
いて溶接母材と通電電極との間の距離を計算する距離計
算部と、その距離計算部の計算結果に基づいて溶接出力
を調整する出力調整部とからなる消耗電極式アーク溶接
電源装置。 - 【請求項2】距離計算部の計算結果を入力変数としファ
ジィ推論法による所定の規則に従って出力設定値を指示
するファジィ推論部と、その出力設定値に基づきデータ
ベース部より最適な出力値を選択し溶接出力を設定する
出力値設定部とからなる出力調整部を備えた請求項1記
載の消耗電極式アーク溶接電源装置。 - 【請求項3】溶接電流を検出する電流検出部と、前記電
流検出部の出力を入力して出力電流平均値と出力電流実
効値とを計算する電流値計算部と、消耗電極であるワイ
ヤの送給速度を検出する速度検出部とを備え、前記出力
電流平均値と前記出力電流実効値と前記ワイヤ送給速度
とを用いて溶接母材と通電電極との間の距離を計算する
距離計算装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3068273A JP2591357B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 距離計算装置およびこれを用いた消耗電極式アーク溶接電源装置 |
US07/858,937 US5270516A (en) | 1991-04-01 | 1992-03-26 | Arc welding machine |
EP92105544A EP0508281B1 (en) | 1991-04-01 | 1992-03-31 | Arc welding machine |
DE69211410T DE69211410T2 (de) | 1991-04-01 | 1992-03-31 | Bogenschweissvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3068273A JP2591357B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 距離計算装置およびこれを用いた消耗電極式アーク溶接電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04305372A JPH04305372A (ja) | 1992-10-28 |
JP2591357B2 true JP2591357B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=13368988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3068273A Expired - Fee Related JP2591357B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 距離計算装置およびこれを用いた消耗電極式アーク溶接電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2591357B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9415457B2 (en) * | 2010-10-22 | 2016-08-16 | Lincoln Global, Inc. | Method to control an arc welding system to reduce spatter |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57134272A (en) * | 1981-02-13 | 1982-08-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Monitoring device for gas shielded arc welding |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3068273A patent/JP2591357B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04305372A (ja) | 1992-10-28 |
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