JP2939658B2 - 高速自動溶接のための作業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般に溶接、特に自動溶接装置の作業方法に
関する。

発明の背景 パイプラインの建設においては、内外両面においてパ
イプライン継手の溶接を行なう必要がある。外部溶接を
行なう上でアクセスが問題となることはないが、内部溶
接パスを行なう際にはこのアクセスが極めて重要な問題
である。大部分の利用分野において人の出入りは不可能
であるため、この作業を行なう自動内部溶接機が開発さ
れてきた。このような内部溶接機は、Nelsonに対する米
国特許第3612808号中に示されている。Slauensに対する
米国特許第4525616号には、内部自動溶接機が記述され
ている。

内部溶接機はパイプライン建設において世界中で広く
使用されているにもかかわらず、これらの溶接機には、
その生産性を制限し運転コストを増大させるような欠点
がある。内部溶接機の場合特に深刻なものである自動溶
接装置の使用上の１つの特定的制約条件は、溶接パスが
実施される速度である。内部溶接作業においては、不良
な溶接を修理するのは困難かつ費用のかかることであ
る。従つて、溶接装置が極めて高い割合の溶接作業につ
いて適切に作動することが必要不可欠である。しかしな
がらこのことは、生産性のトレードオフをもたらしてき
た。自動溶接機の比較的低い走行速度では、アークが飛
ばされ適切にスタートされる確率が比較的高い。より高
い速度が選択された場合、適切にアークを飛ばす確率は
低減される。従つて、信頼性が最大の重要性をもつこと
から、自動内部溶接機の走行速度は適切なアーク・スタ
ートを確実に行なうべく比較的低く設定されてきた。し
かしながら高い信頼性でのアークスタートに必要とされ
る低い速度の結果、溶接シーケンス全体は過度に時間の
かかるものとなつてしまつた。かくして、従来の自動溶
接装置特に内部自動溶接機の主要な欠点は、高品質の溶
接に必要な低い走行速度である。

内部溶接機の使用におけるもう１つの制約条件は、溶
接機を操作するのに必要とされる複雑でかつ費用のかか
る電子制御システムである。内部溶接機を使用するにあ
たり多大な数の機械的及び電気的作業を実施しなくては
ならない。これらの段階には、パイプラインに沿つて機
械を動かす作業、機械を管継手の端部に対し適切に心合
せする作業、まず１つの管継手その後で次の管継手に機
械を締めつける作業、溶接パスを開始し停止するため適
当な位置に内部溶接機を位置づけする作業、パイプ内に
機械を締めつける作業、溶接機の行程開始を含む溶接機
操作の開始作業、フイード・ワイヤを供給する作業及び
シールドガスを提供する作業、が含まれる。さらに、各
溶接機についてアークは常時監視されていなくてはなら
ず、適当な場所で溶接機を開始及び停止させるための措
置が構じられなくてはならない。これらの機能はその大
部分が電子機器を通して開始、監視及び停止されなくて
はならない。しかしながら、内部溶接機は、苛酷な環境
の中で機能しなくてはならないのである。溶接機は、極
限の温度、湿度を伴う悪天候の中で又塵埃及び煙霧にさ
らされた状態で使用されなくてはならない。このユニツ
トは同様に極端な物理的応力及び手荒な取扱いを受け
る。さらに電子制御システムは、アーク溶接により生み
出される静電気、過渡電流及び高電流による苛酷な電気
的環境に付される。このような溶接において用いられる
極度に高い電流レベルは、電子部品の作動に影響を及ぼ
しうる多大な磁界を生み出す。さらにこの種の溶接装置
は往々にして遠隔の場所で使用され、メンテナンス及び
交換部品を提供するのが困難である。従つて制御システ
ムが単純なものでありその部品数が最小限であることが
きわめて重要である。

更に、内部溶接機を操作するのに制御作業が多数必要
である結果、多数のソレノイド、スイツチ及びその他の
電子部品を作動させるために数多くの電線を含むきわめ
て大きなケーブルの束が生み出されることになる。この
タイプの大きなケーブル束は大型内部溶接機内では収容
可能であるが、20インチ以内といつた比較的小さな内部
溶接ユニツトではこのようなケーブル束を収容するのは
極めて困難である。これは内部溶接機ユニツトの作動に
干渉する可能性があり、又作動中さらに損傷を受けやす
い。従つて、自動溶接作業のための改良型電子制御シス
テムに対する明らかな需要が存在しており、特に、内部
溶接機のためのより信頼性が高く、より単純で物理的に
より小さい制御システムに対する需要が存在する。

発明の概要 本発明の選定された一実施態様は、互いに突き合せさ
れ管継手の接合部にギヤツプを有するような２つの管継
手工作物を溶接するための方法である。溶接は、ギヤツ
プに沿つて走行しこのギヤツプ内に供給されるフイード
・ワイヤを通してアークを提供するような溶接機を使用
して行なわれる。この方法は、ギヤツプに沿つて溶接の
開始点とその溶接の停止点を設定する段階で始まる。溶
接機が次に開始点でギヤツプに沿つて位置づけされる。
開始点において、ギヤツプ内への電極ワイヤの供給及び
ギヤツプ内のアークスタートが開始される。アークがス
タートされた後、溶接機の走行速度は開始点における第
１の速度からギヤツプに沿つた第２の走行速度まで上昇
する。同様にアークスタート後、ギヤツプ内へのワイヤ
の速度は、ワイヤ速度が予め選択された速度に達するま
で増大する。最後に、溶接機は第２の走行速度でギヤツ
プに沿つてその溶接の停止点に向かつて移動させられ
る。

本発明のもう１つの態様においては、溶接機の走行速
度及びワイヤ速度は、溶接機が溶接の停止点に達した時
点で急速にゼロまで低下する。

本発明のさらにもう１つの態様においては、アーク電
圧はアークスタート時点で第１の電圧にセツトされ、ア
ーク電圧は溶接機の走行速度が第１の速度から第２の速
度まで増大すると同時にこの第１の電圧から第２の電圧
まで増大する。

図面の簡単な説明 本発明及びその利点をより完全に理解するために、こ
こで次の図を含む添付図面と合わせて以下の説明を参照
する： 図１は、本発明に関連して使用するための内部溶接機
キヤリツジの、一部断面図になつた立面図である。

図２は、本発明に関連して使用することのできる内部
溶接機の立面図である。

図３は、本発明の制御システムを構成する電子機能単
位の場所及び相互接続を示すブロツクダイヤグラムであ
る。

図４は、本発明の制御システムの機能単位、各機能単
位を構成する回路カード、機能単位の相互接続及び機能
単位のうちの２つのための制御盤を示すブロツクダイヤ
グラムである。

図５は、図４に示されているような内部溶接機前置制
御盤の絵である。

図６は、図４に示されているような内部溶接機のリー
チロツド制御盤の絵である。

図７は、本発明に関連して使用される内部溶接機の作
動の説明図である。

図８は、図４に示されているCPUカードの詳細なブロ
ツクダイヤグラムである。

図９は、図４に示されているパウダ供給カードの詳細
なブロツクダイヤグラムである。

図10は、図４に示されているパネルインタフエイスカ
ードの詳細なブロツクダイヤグラムである。

図11は、図４に示されているアナログ入力カードの詳
細なブロツクダイヤグラムである。

図12は、図４に示されているアナログ出力カードの詳
細なブロツクダイヤグラムである。

図13は、図４に示されている符号器電動機カードの詳
細なブロツクダイヤグラムである。

図14は、図４に示されている二重EMF電動機カードの
詳細なブロツクダイヤグラムである。

図15は、図４に示されている直流入力カードの詳細な
ブロツクダイヤグラムである。

図16は、図４に示されている直流出力カードの詳細な
ブロツクダイヤグラムである。

図17は、全て内部溶接機位置の関数としての、内部溶
接機の走行速度、溶接のためのアーク電圧及びワイヤ速
度を示すグラフである。

図18は、CPUの各々におけるソフトウエアの初期オペ
レーシヨン段階を示す流れ図である。

図19は、CPUの各々に対するアプリケーシヨンオペレ
ーシヨンの選択作業を示す流れ図である。

図20は、CPU1のアプリケーシヨンのオペレーシヨンを
示す流れ図である。

図21は、CPU2のアプリケーシヨンのオペレーシヨンを
示す流れ図である。

図22は、CPU3のアプリケーシヨンのオペレーシヨンを
示す流れ図である。

図23は、CPU4のアプリケーシヨンのオペレーシヨンを
示す流れ図である。

図24は、CPUのいずれかに対する通信割込みのオペレ
ーシヨンを示す流れ図である。

図25は、本発明を内含し外部溶接機、プリンタ及びハ
ンデイタイプのプログラミングユニツト及びハンドトレ
ーニングユニツトを含む溶接システムである。

図26は、本発明を内含し共通制御システムによつて指
示されている複数の溶接ステーシヨンを含むラツク溶接
システムである。

発明の詳細な説明 本発明に関連して用いられる内部溶接機ユニツト30の
断面図が図１に示されている。このユニツトの物理的構
成要素及び作動については、本書に参考として内含され
ている1969年６月４日付で提出されたNelsonに対する米
国特許第3,612,808号に詳述されている。図２は、この
内部溶接機ユニツト30と共に用いられた内部溶接機140
の図である。

本発明に関連して使用できるもう１つの内部溶接機
は、本書に参考として内含されている1972年１月４日付
で発行されたNelson他に対する米国特許第3,632,959号
に示されている。

図１を参照すると、内部溶接機ユニツト30は、管継手
32内に位置づけられている。このユニツト30は、駆動輪
36を駆動するための電動機35を有する駆動アセンブリ34
を含んでいる。駆動アセンブリにはさらに、前輪38及び
つり合い車40が含まれている。アクチユエータ42がつり
合い車16を管継手32の頂部内側に対して移動させる。

ユニツト30の前部と駆動アセンブリ34の間には柔軟な
マウンテイング44が具備され、管継手32の端部で締めつ
けられた時点でのユニツト30のあらゆる構成要素の強制
的心ずれを防いでいる。ユニツト30はさらに前方締付け
アセンブリ52及び後方締めつけアセンブリ54をも含んで
いる。これらのアセンブリはユニツト30のそれぞれ前方
及び後方シユーを作動させる。この締め付けアセンブリ
の間には溶接アセンブリ56が位置づけされている。溶接
アセンブリ56は、突き合さつた管継手32及び33の間に溶
接をほどこすため、溶接トーチ、関連溶極供給及び機械
作業装置を含んでいる。継手32及び33の相面する端部は
内表面及び外表面の両方の上に溶接ギヤツプを提供すべ
く機械加工を受ける。内部溶接を提供するためのアセン
ブリ56の一部である内部溶接機140について、図２を参
照しながら説明する。

継手33を所定の位置に移動させる前に管継手32の端部
において内部溶接機ユニツトを心合せするための整合装
置（aligners）58が具備されている。ユニツト30の周囲
のまわりには、複数の整合装置58が具備されている。こ
れらの整合装置58は空気圧の下で外方へと拡張し、内部
溶接機ユニツト30が継手32内に戻された時点で、整合装
置58は管継手32の端部と係合しかくしてアセンブリ56内
の内部溶接機を管継手32及び33の接合面で位置づけす
る。

内部溶接ユニツト30にはさらに、締めつけアセンブリ
52及び54ならびにアクチユエータ42及び心合せアクチユ
エータの起動のための圧縮空気又はその他の適切なガス
を供給するタンク60が含まれている。ユニツト30にはさ
らに、溶接アークのためのシールドガスを提供するため
のタンク62も含まれている。

バツテリ50は、駆動アセンブリ34及び電子制御システ
ムのための電力を供給する。

アーク溶接のための電力は、電力ケーブル64を通して
ユニツト30の中に供給され、滑車72に連結されているバ
ネ70によりテンシヨンが加えられている滑車66及び68の
まわりに巻きつけられている。このバネ機構は、電力ケ
ーブル64に対するテンシヨンを除去しケーブルを応力か
ら保護する。電力ケーブル64は、トーチに対し溶接電流
を与えるためそれ自体溶接電流棒（図示せず）に連結さ
れているマニホルドブロツク74に連結されている。

ユニツト30にはさらに、中に収納された構成要素を保
護し支持するのに役立つ管状フレーム80がその前方端部
に含まれている。中空リーチロツド82が、片端でフレー
ム80の前端に、又反対の端部でリーチロツド制御箱84に
連結されている。溶接アーク用シールドガスはこのリー
チロツド82を通して供給され、タンク62の中に貯蔵され
る。

内部溶接ユニツト30は、複数のマイクロプロセツサ制
御装置を含む分散形処理電子制御システムを含んでい
る。これらの制御装置には、後置制御装置92、前置制御
装置94、リーチロツド制御装置96及び電力制御装置98が
含まれている。これらの制御装置の各々は共通の逐次通
信リンク100に並列に接続されている。

マイクロプロセツサ制御装置92、94、96及び98の各々
に電力を供給するため、バツテリ50には２引込み式電力
線102が接続されている。

このユニツト30にはさらに、図２に示されているよう
な、以下に説明する回転リング上に載置された複数の内
部溶接機が含まれている。このリングは、位置符号器11
2が備わつた電動機110により駆動される。この符号器11
2は、溶接トーチを支持する、リングの相対的位置を表
示するデジタルデータ信号を生成する。（図７参照）。

給電制御装置98は、電源104の作動を制御するために
接続されている。代表的な電源はLincoln Electric Co.
が製造しているR3S−400型である。

リンク100用の通信プロトコルは、衝突検出機能を伴
うキヤリヤ検知多重アクセス（CSMA/CD）と呼ばれ、こ
れについてはIEEE規準802.3に記されている。

前置制御装置は１つの制御・表示盤118（図５参照）
を含み、リーチロツド制御盤84は、１つの表示・制御盤
120（図６参照）を含んでいる。

ユニツト30の作動に際しては、内部溶接機の位置をセ
ツトする必要がある。これは、オペレータが制御盤118
にアクセスできるよう示された位置に管継手33がセツト
される前にマイクロプロセツサ制御装置94に接続される
ハンデイタイプのトレーニングユニツト126を用いて行
なわれる。装置94は、符号器112の読みとり値を示す表
示装置を含んでいる。装置126は、時計回り及び反時計
回りの溶接パスのためのホームポジシヨン、開始及び停
止位置を規定するためのボタンを有する。オペレータは
内部溶接機を適切な場所に位置づけ、相応するボタンを
押して１つの位置を規定する。符号器112により規定さ
れたこれらの位置は制御装置94の中に記憶され、溶接作
業中に内部溶接機の動作を規定するのに用いられる。

ここで図２を参照すると、本発明に関連して用いるこ
とのできる内部溶接機140が示されている。内部溶接機
の構造及び作動についての詳細な説明はU.S.P.N.3612,8
08号に記されていることに留意されたい。この溶接機14
0は、溶接ノズル150まで管146を通して溶接電極として
フイードワイヤ144を供給するためのカートリツジ142を
含んでいる。

フイードワイヤ144は電極リール152のまわりに巻きつ
けられる。旋回アーム154は、リールの回転を開始させ
る間、リール152に対してバネ156により傾斜させられて
いる。

ノズル150はキヤリツジ本体158の上に旋回する形でと
り付けられている。溶接ノズル150は、ピン162により本
体158に取り付けられているアーム160に固定されてい
る。アーム160はさらにピン164により、アクチユエータ
168に連結されたアーム166に固定されている。バネ170
がアーム166をとり囲んでいる。バネ170は溶接ノズル70
をその溶接位置から離すように働き、かくして、ノズル
150をその溶接位置まで移動させるためアクチユエータ
に圧縮ガスを送り込むことが必要である。このバネの反
力は、次の管継手をアセンブリ52上の所定の位置まで移
動させるときヘツドを保護位置へと動かすことを目的と
するものである。電極144は、軸受184に対して弾性的に
保持されたホイール182を駆動する電動機180を含む機構
によりノズル150へと送られる。ホイール182が回転する
につれて、ワイヤ144はノズル150内に送り込まれる。

管186及び188がノズル150にシールドガスを供給す
る。

図２を参考にしながら内部溶接機140について説明し
てきたが、本書に参考として内含されているSlavensに
対する米国特許第4,525,616号に示されているような選
択された内部溶接機を使用することも可能である。この
内部溶接機は、突合せ管継手の間の継目又はギヤツプ
を、ノズル振動中の電流の振幅を監視することによつて
自動的に追跡できるように、振動式ノズルを提供してい
る。

ここで図３を参照すると、溶接機30のための制御シス
テムの概略的ブロツクダイヤグラムが図示されている。
マイクロコンピユータ制御装置92、94、96及び98の各々
は共通して通信リンク100に連結されているということ
に留意されたい。制御装置98及び溶接電源104は、リー
チロツド制御装置96から100フイート以上の距離のとこ
ろに標準的に位置づけされている。

ここで図４を参照すると、ブロツクダイヤグラムの形
でユニツト30用の制御システムが図示されている。マイ
クロプロセツサ制御装置92、94、96及び98は、通信リン
ク100により並列に接続されている。電力はバツテリ50
から２線式電力線102を通して制御装置類に供給され
る。これは24ボルトの電力線である。

マイクロプロセツサ制御装置92−98は各々、その制御
装置において求められる機能を実行するためのプリント
回路カードを複数収納している。制御装置の各々は、コ
ンピユータ（CPU）カード１枚と電源カード１枚を含
む。制御装置各々についての構成は、以下のとおりであ
る。

制御装置92 1.CPUカード 2.電源カード 3.DC（直流）出力カード 4.符号器電動機カード 制御装置94 1.CPUカード 2.電源カード 3.パネルインタフエイスカード 4.アナログ入力カード 5.直流出力カード 6.2重EMF電動機カード 7.2重EMF電動機カード 8.直流入力カード 制御装置96 1.CPUカード 2.電源カード 3.パネルインターフエイスカード 制御装置98 1.CPUカード 2.電源カード 3.アナログ出力カード 4.直流出力カード マイクロプロセツサ制御装置内で用いられるプリント
回路カードには、CPUカード202、電源カード204、パネ
ルインターフエイスカード206、アナログ入力カード21
0、アナログ出力カード212、符号器電動機カード214、
２重EMF電動機カード216、直流入力カード218及びDC出
力カード220が含まれている。

CPUカードの各々は、相応する電力カードを通して通
信リンク100に接続されている。電力線102は、制御装置
各々について電源カード204に接続されている。制御装
置の各々の中で、カードは以下にさらに詳しく説明する
ように、16ビツトのデータ／アドレス母線によつて相互
接続されている。

マイクロプロセツサ制御装置92は、符号器112からリ
ング符号器出力を受けとり電動機110に対して駆動を提
供する符号器電動機カード214を有する。制御装置92内
の直流出力カード220は、ホイール・アツプ、ホイール
・ダウン、ブレーキ、ユニツト30行程前進、ユニツト30
行程逆進、後方シユー拡張及び後部シユー引込みといつ
た機能を制御するための出力を有する。制御装置94は、
２枚の２重EMF電動機カード216を含み、そのうちの一枚
は時計回り１及び反時計回り１のワイヤ供給電動機を制
御し、もう一枚は内部溶接機のための時計回り２及び反
時計回り２のワイヤ供給電動機を制御する。トーチ発振
器電動機が導入されている場合には、第３及び第４の２
重EMF電動機カード216がこれを制御する。直流出力カー
ド220は、時計回り及び反時計回りのシールドガス供給
装置、アライナ58及び前方シユーのオン／オフ機能を制
御する。直流入力カード218が、パイプ端部リミツトス
イツチ、リーチロツドバツクルリミツトスイツチ、アラ
イナ・アツプリミツトスイツチ及びシユー圧力スイツチ
の状態を検出する。装置94はさらに、トーチ１及びトー
チ２のアーク電圧を検知するアナログ入力カード210を
含んでいる。装置94は同様に、制御盤118上のスイツチ
及び押しボタンの状態を検知し、タセグメント表示装置
を駆動するパネルインターフエイスカード206をも含ん
でいる。

制御装置96は、CPUカード202及び電力カード204に加
えてパネルインターフエイスカード206を含んでいる。

制御装置98は、CPUカード202及び電力カード204に加
えて直流出口カード220とアナログ出力カード212を含ん
でいる。

内部溶接機制御盤118は図５に示されている。このパ
ネルは、アライナ58を上下させるための上昇及び下降位
置を有するトグルスイツチ230を含んでいる。このトグ
ルスイツチ232はさらに、後方シユーのための上昇及び
下降位置を有する。ホイール34及び38はそれぞれのボタ
ン234及び236により上昇及び下降位置に位置づけされて
いる。

トグルスイツチ238には、アセンブリ48であるブレー
キのためのオン及びオフ位置がある。

トグルスイツチ240には、パイプを通してのユニツト3
0の走行をひきおこす機能のための前進及び逆進位置が
ある。

パネル118にはさらに、16のデイジツトを有しかつ符
号器112からの計数値ならびにヘルプメツセージを表示
するのに用いられる表示装置242が含まれている。トグ
ルスイツチ244が電動機35に対して24ボルト又は36ボル
トの電力を供給している。36ボルトの電力は、必要な場
合にユニツト30に追加速度を提供する。

システムのための電力の有無は、電球250によつて表
示される。

４つのトーチから同時にワイヤを供給するボタン252
を押すことによつて、ワイヤクリヤー機能が提供され
る。

リング344（図７参照）の時計回り回転は、ボタン254
を押すことにより提供される。

リングの反時計回り回転は、ボタン256を押すことに
より提供される。

前方締めつけはトグルスイツチ258により活動化及び
非活動化される。

トグルスイツチ260は、時計回りの内部溶接機のため
のシールドガスをオンオフ切替えする。

トグルスイツチ262は、反時計回りの内部溶接機のた
めのシールドガスをオンオフ切替えする。

時計回りの１番の内部溶接機、ユニツト340のワイヤ
供給は、ボタン266を押すことにより与えられる。時計
回り内部溶接機No.2、ユニツト342のワイヤ供給は、ボ
タン268を押すことにより与えられる。反時計回りのワ
イヤ供給１ユニツト、内部溶接機338のワイヤ供給は、
ボタン270を押すことにより与えられる。同様にして、
反時計回りユニツト２、内部溶接機336のワイヤ供給
は、ボタン272を押すことにより与えられる。

ボタン254及び256ならびにトグルスイツチ258、260及
び262には、偶発的な活動化を防ぐ目的で保護カバーが
具備されている。これらのボタン及びトグルスイツチに
より実行される機能は、ルーチンオペレーシヨンにおい
てではなくむしろ点検又は保全手順において必要とされ
るものである。

リーチロツド制御盤120は図６に示されている。主操
作スイツチ280が、各作業サイクルのための段階の順序
を制御する。スイツチ280は、１つのオフ位置282を有す
る。前方シユー位置284では、スイツチ280は前方シユー
を拡張させる。

位置286においては、スイツチ280は時計回りの溶接作
業を行なうようにセットされている。この作業は、溶接
開始ボタン306を押すことによつて開始される。電球288
が、この作業が進行中である時を表示している。

位置290においては、スイツチ180は反時計回りの溶接
作業を行なうようにセツトされている。この作業は溶接
開始ボタン306を押すことによつて開始される。この作
業が進行中であるとき、電球290が点灯する。

位置294では、制御スイツチ280は、次の溶接サイクル
が始まることになる位置であるホームポジシヨン354ま
でリング344（図７）を回転させる。

リング344がホームポジシヨンから外れるように回転
させられたことを示すため、電球296が点灯する。スイ
ツチ280が位置298にセツトされると、シユーはユニツト
30がパイプライン内側に沿つて移動できるように引込め
られる。

スイツチ280が位置300にあるとき、ユニツト30は、自
動走行ボタン302を押した時点で走行できるようにな
る。ボタン302の活動化は電球304により表示される。

時計回りの溶接位置286及び反時計回りの溶接位置290
は溶接の可能性をセツトアツプするが、実際の溶接作業
はボタン306により開始される。

ホールドアウトボタン308が押し下げられている場
合、オペレータが万一問題を検出した時点で溶接作業全
てが停止される。

ボタン310が押されると内部溶接機は時計回りの回転
を受けることになり、ボタン312が押し下げられると、
反時計回りの回転を受けることになる。

溶接作業中にCW1及びCCW1ワイヤフイーダのワイヤ供
給を無効化するのに、トグルスイツチ316が使用され
る。CW2及びCCW2のためのワイヤ供給は、溶接作業中ト
グルスイツチにより無効化することができる。トグルス
イツチ316及び318には、偶発的な活動化を防ぐため保護
カバーが具備されている。

溶接用電源内の接触器が閉じられ溶接トーチに電力が
供給されているとき、電球320に通電される。

アーク電圧テストを行なうには、ボタン322を押す。
このボタンが押されると、溶接用電源の接触器は閉じ、
トーチのアーク電圧は表示装置326及び328に生成され
る。

各々のパスに対する溶接No.1及び溶接No.2のアーク電
圧は、ポテンシオメータ330及び332を回転させることに
より調整される。

図７を参照すると、内部溶接機の位置づけ及び回転が
概略的に示されている。内部溶接機336、338、340及び3
42は、駆動リング344上にとりつけられている。電動機1
10はリング344を駆動し、電動機110のシヤフト位置は符
号器112により決定される。電動機符号器112の位置信号
はマイクロコンピユータ制御装置92内に符号器電動機カ
ード214に送られる。同様にこの装置92は、電動機110を
駆動するための制御信号を生成する。電動機110は、時
計回り又は反時計回りのいずれの方向にでもリング344
を駆動でき、リングを可変速度で駆動することができ
る。

位置346及び348は、管継手32上の上死点及び下死点位
置を規定する。位置350及び352は、上死点と下死点の間
の中央点を規定する。ホームロケーシヨンポジシヨン35
4は、上死点からやや片寄るように定められる。溶接機3
40及び342は、溶接機336及び338と同様互いに90度オフ
セツトされている。ただし、溶接機338及び340は90度未
満の角度だけ離れている。

同様に、万一望ましい停止位置を超えた場合に内部溶
接機上のリミツトスイツチを開放するよう機械式ストツ
パ358も具備されている。これは安全用の機構である。

ホームポジシヨン、開始位置及び停止位置を規定すべ
く、ハンデイタイプのユニツト126が用いられる。これ
は、オペレータがパネル118にアクセスできる間に行な
われる。このパネルでの制御を通して、オペレータは内
部溶接機を位置づけするべくリング344を駆動すること
ができる。オペレータは、ホームポジシヨン、開始位置
及び停止位置の各々において溶接機340を位置づけする
ため電動機110を駆動し、適当な位置でユニツト126上の
相応するボタンを押す。制御装置92は、自動溶接作業に
おいて使用する目的でフアイル内に各位置を記録する。

簡単に言うと、作業中、電動機110はリング344を駆動
する。溶接しない場合、リングは、溶接機340がホーム
ポジシヨン354にくるように一定の位置にある。溶接作
業全体は、２段階で行なわれる。第１段階は、溶接機34
0及び342と同時の時計回り溶接パスとそれに続く溶接機
336及び338を用いた反時計回り方向での第２の溶接パス
である。このタイプの溶接形態においては、下方移動方
向に作業していくことが望ましい。

第１のパスでは、溶接機340は当初ホームロケーシヨ
ン354に位置づけされている。溶接シーケンスを開始す
るためには、ガス供給装置及び電源の接触器はオンに切
替えられ、リング344は、開始位置において溶接機340
を、又位置352において溶接機342を心合せするため又は
これらの位置を通りすぎて溶接機の動きを続行するため
回転させられる。この場所で、溶接機内でワイヤフイー
ダが運転開始させられる。このときアークが、溶接機34
0及び342の両方において飛ばされる。これが起こると駆
動電動機110は再度活動化されるか或いは又、低い角速
度で溶接機を動かし続ける。溶接パスの開始の直後に、
電動機110は、溶接機340及び342が溶接パスに沿つて高
い走行速度で進行するように駆動速度を増大するよう指
令を受ける。溶接機340が点352に近づき溶接機342が点3
48に近づいた時点で、溶接機340及び342の各々における
ワイヤ供給電動機は減速され、電動機110も同様に減速
されて溶接機を終結位置に停止させる。これと同様に、
ガス供給は停止され、溶接用電源にある接触器は開放さ
れて溶接電力を終結させる。

この時点で、溶接機338は位置356まで回転している。
上述のシーケンスは反時計回り方向に反復されてパイプ
接合部の左側で溶接パスを完了する。本発明に従つた走
行速度、アーク電圧及びワイヤ速度についての比率は図
17に示されている。

CPUカード202についての詳細なブロツクダイヤグラム
は図８に示されている。カード202は、好ましくはIntel
Corporationが製造する80C152型のものであるマイクロ
プロセツサ380を含んでいる。GSC（大域直列チヤネル）
として識列されている通信リンク100は、RS485回路382
を通して接続されている。同様にして、以下に記述する
ハンデイタイプの端末920への接続のためには、RS232通
信回路384がマイクロプロセツサ380への接続である。

光学的絶縁装置386を通して電力モニター回路388ま
で、カード202への24ボルトの電力入力端が結合されて
いる。回路388の出力端はさらにマイクロプロセツサ380
に接続される。同様に、デイツプスイツチ390がマイク
ロプロセツサ380に接続される。

CPUカード202には、マイクロプロセツサ380をランダ
ムアクセスメモリー402、読取り専用メモリ404、トリプ
ルタイマー406、バツフア408及び復号器410に接続する
並列データ／アドレス母線が具備されている。割込み線
407がタイマー406からマイクロプロセツサ380まで延び
ている。発振器（オシレータ）409がタイマ406にクロツ
ク信号を与える。復号器410は、ライン411上に一群のカ
ード選択信号を生成する。カード選択ラインは、並列デ
ータ／アドレス母線400を介してCPUカードと伝達するた
め一時に１つの外部カードを有効化する。１本の割込み
線407がタイマー406をマイクロプロセツサ380に接続す
る。

プラス24ボルト、プラス15ボルト、マイナス15ボルト
及びプラス５ボルトの電力を提供するため、一群の電力
線412がカード202に具備されている。

電源カード204のブロツクダイヤグラムは図９に示さ
れている。バツテリ50からの24ボルトの電力線102は、
カード204に、そしてカード内では低圧カツトオフスイ
ツチ420に接続されている。ツイストペアである通信リ
ンク100は、カードに接続されており、同様にその他の
制御装置への接続のためカードから外方へ延びている。
カード204内のもう１つの接続が、相応する制御装置内
のCPUカードまでライン100を延長する。

電力線信号102は、５ボルト、プラス15ボルト及びマ
イナス15ボルトを生成する変圧器422までスイツチ420内
を通過し、これらの電圧は一群のライン412を通つてラ
イン102からの24ボルトと合わせて供給される。これら
の電力線は各マイクロプロセツサ制御装置内のその他の
カード全てに入れられる。

パネルインターフエイスカード206は図10に示めされ
ている。電力線412は同様に、カード206に入れられこの
カードのための作動電力を提供する。アドレス母線400
は、CPUカード202からカード206にも接続される。この
母線は、表示装置駆動機構430、アナログ−デジタル変
換器432、ラツチ434及びラツチ436にまで延びている。

表示装置駆動機構430は、図５及び図６に示されてい
るパネル118及び120のようなパネルに表示を生成するた
め、駆動ライン430a及び430bを提供する。

さまざまなセンサー及びスイツチからの一群のアナロ
グ入力ライン442がマルチプレクサ438に入れられ、この
マルチプレクサは入力のうちの１つをアナログ−デジタ
ル変換器へとルーチングする。入力ラインの１つにおけ
るアナログ信号はこのとき１つのデジタルワードに変換
され、このワードは母線400を通してCPUカード202に送
られる。

ラツチ434は複数のLED出力についての状態を保持す
る。これらの状態は駆動機構440に入力され、この機構
は、表示パネル上のさまざまなLEDランプ又は電球を活
動化させる一群のLED出力ライン444を駆動する。どのラ
ンプを点灯させるかの選択は、母線ライン400を通して
適当な指令をラツチ434に送るマイクロプロセツサ380に
よつて決定される。

各スイツチ入力の状態を記憶するラツチ436に対し
て、一群のスイツチ入力ライン446が与えられる。これ
は、母線400に対してデジタルワードとして与えられ、C
PUカード202に送り戻される。

アナログ入力カード210は、図11に詳細なブロツクダ
イヤグラムの形で示されている。このカードは、電力線
412とデータ／アドレス母線400を受け入れる。このカー
ドにはさらにアナログ入力ライン450及び452が含まれ
る。ライン450は、入力をサンプル及びホールド回路456
に転送する絶縁増幅器に接続されている。同様にして、
入力ライン452における信号は絶縁増幅器458を通してサ
ンプル及びホールド回路460へ送信される。サンプル及
びホールド回路456及び460からの出力は両方共多重回路
462に与えられ、この多重回路は選択的に１出力をアナ
ログ−デジタル変換器回路464に供給する。回路464から
の出力は母線466を通してラツチ468、470、472及び474
に送信される。これら４つのラツチの各々の出力端は、
データ／アドレス母線400に接続されている。

サンプル及びホールド回路456及び460ならびに多重回
路462、アナログ−デジタル変換器464及びラツチ468−4
74の順次動作は、プログラマブルアレイ論理（PAL）回
路476により制御される。PALの動作は、CPUカードから
母線400を介してPALに送られた指令によつて制御され
る。

作動中の、アナログ入力カード210は入力ライン450及
び452の各々に乗せてアナログ信号を受けとる。これら
は、一度に作動中のそれぞれの内部溶接機に対するアー
ク信号である。これらの信号は回路456及び460によつて
サンプリングされ、これらのアナログサンプルは、マル
チプレクサ回路462を通してサナログ−デジタル変換器4
64に交互に供給され、この変換器は、アナログサンプル
各々についてそれぞれ１つのデジタルワードを生成す
る。これらのデジタルワードは次にラツチ468−474内に
記憶され、母線400を通して制御装置94のCPUカードに転
送される。CPUはGSC通信リンク100を介してこれらの値
を、溶接電源用の制御装置98内のCPUに伝送する。これ
らのデジタルワードは次に、アナログ出力カード212を
介してアナログ信号に再び変換される。カード212の出
力は、アーク各々において所要溶接電圧が確実に維持さ
れるように、溶接電源出力電圧を制御する。

アナログ出力カード212については、図12にブロツク
ダイヤグラムとして説明されている。カード212は、電
力線412ならびにデータ／アドレス母線400を受け入れ
る。デジタルデータワードが母線100を通して一群のシ
フトレジスタ490、492、494及び496の各々に伝送され
る。発振器498がシフトレジスタ490及び494に対してク
ロツク信号を与える。レジスタ490からの出力はレジス
タ492に転送され、レジスタ494からの出力はシフトレジ
スタ496に転送される。シフトレジスタ492内にデジタル
ワードは、光学的絶縁装置500を通してデジタル−アナ
ログ変換器502まで転送される。シフトレジスタ496の出
力は、光学的絶縁装置504を通してデジタル−アナログ
変換器506に転送される。

同様にして発振器498からの出力は光学的絶縁装置508
を通して、デジタル−アナログ変換器502の動作を刻時
するべく転送され、発振器498からの出力は、光学的絶
縁装置510を通して、デジタル−アナログ変換器506の動
作を刻時するべく転送される。変換器502はライン512で
アナログ出力信号を生成し、デジタル−アナログ変換器
506はライン514でアナログ出力信号を生成する。

作動中、カード212はアナログ入力カード210により生
成されたデジタルアーク電圧ワードを受けとる。

これらのデジタルワードは、シフトレジスタ490−496
を通して転送され光学的に絶縁され、アーク電源104を
制御するのに用いられるアナログ電圧へと変換器502及
び506により変換される。

符号器電動機カード214については、図13にブロツク
ダイヤグラムの形で説明されている。このカードには、
電力線412及びデータ／アドレス母線400が接続されてい
る。電動機110のための符号器112はライン524（位相
Ａ）及び526（位相Ｂ）上にて出力信号を供給する。ラ
イン524及び526は、直角位相検出器回路528に入れられ
る。回路528は、符号器112内のホイールの増分回転がい
つ起こつたかを検出する。回転の時計回りの増分は、ラ
イン530を通してトリプルタイマー回路532の計数器No.1
に送られた信号によつて表示される。符号器ホイールの
反時計回りの増分動作は、ライン534を通して１つの信
号としてトリプルタイマー回路532の計数器No.2に伝送
される。トリプルタイマー回路532の第３の計数器は、
発振器536からの出力により与えられた基準値を除する
のに用いられる。タイマーの計数器１及び２を読みとる
ことにより、CPUは、電動機符号器の回転位置ひいては
リング344の回転位置を見極めることができる。計数器
による除算に対し数字を書き込むことにより（計数器N
o.3）、CPUは、位相検出器540に入力される可変的パル
ス出力繰返数を生み出すことができる。ライン541が、
タイマ回路532の計数器No.3を位相検出器540に接続して
いる。

符号器電動機カード214はさらに、ORゲート542の出力
を受けとる位相検出器540を含んでいる。ゲート542に対
する入力は、ライン524及び526における位相Ａ及び位相
Ｂの符号器信号である。検出器540に対するもう１つの
位相入力は、トリプルタイマー回路532の出力である。
位相検出器540の出力は、増幅器544を通つて送られ、比
較器546の第１の入力端に与えられる。ランプ生成器548
が、比較器546への第２の入力を供給する。比較器546か
らの出力は光学的絶縁装置550を通過して、電界効果ト
ランジスタ552を駆動すべく駆動機構信号を提供する。
トランジスタ552は、リング電動機110を駆動するべく供
給される駆動機構信号をライン554にて生成する。

回路214は、電動機を正確に位置づけしその走行速度
を支配するべく電動機10を駆動するためのフイードバツ
ク制御システムを提供する。符号器から到着するパルス
繰返数が第３のトリプルタイマから出力された基準値よ
りも大きい場合、位相検出器の出力は低くなる。かくし
て、比較器の出力は低くとどまることになり、そのため
FETはオンに切替えられず、電動機は減速することにな
る。符号器からのパルス繰返し数が低すぎる場合、位相
検出器の出力は高くなり、比較器の出力は高くなり、FE
Tはオンに切替わり、電動機は加速する。ぴつたり合つ
た速度では、位相検出器は、比較器にFETに対しパルス
を送らせることになる平均値をもつパルス出力を生成す
る。FETからのパルス出力は、負荷と整合するよう適切
な電力を電動機に提供する。

２重EMF電動機カード216は、図14において機能的ブロ
ツクダイヤグラムの形で説明されている。このカードは
同様に電力線412及びデータ／アドレス母線400を受け入
れる。母線400は２重デジタル−アナログ変換器560の入
力端に接続されている。この変換器はデジタルワードを
受けとり、ライン562及び564においてこれらのワードか
らアナログ信号を生成する。ライン562のアナログ信号
は比較器566の第１の入力端に与えられる。なおこの比
較器の出力は比較器568に入力される。ライン564のアナ
ログ信号は比較器570の第１の入力端に与えられ、この
比較器570の出力は比較器572の第１の入力端に与えられ
る。

ランプ生成器574は、比較器568及び572の第２の入力
端に与えられるランプ信号を生成する。比較器568から
の出力は光学的絶縁装置576を通して一群の駆動機構電
界効果トランジスタ578に伝送される。トランジスタ578
は、例えば内部溶接機340用といつたワイヤ供給電動機N
o.1に与えられるワイヤ供給駆動信号をライン580におい
て生成する。比較器572の出力は、光学的絶縁装置582を
通して一群の電界効果トランジスタ584に伝送され、こ
のトランジスタ群は、内部溶接機342用といつたワイヤ
供給電動機No.2を駆動するため電動機駆動機構信号をラ
イン586において生成する。

ライン580は同様に、ワイヤ供給電動機からの逆起電
力（EMF）を監視しかつこの信号を増幅器588を通してサ
ンプリング回路590に供給するためにも用いられる。サ
ンプリングされた信号は増幅器592を通して比較器566の
第２の入力端に与えられる。類似のやり方で、ワイヤ供
給電動機No.2からの逆EMF信号は、ライン586から増幅器
594を通してサンプリング回路へと供給される。このサ
ンプリングされた信号は、増幅器598を通して比較器570
の第２の入力端に送られる。

要するに、作動中、カード216は580といつたラインを
通して逆EMFを受けとり、この信号は比較器566におい
て、ライン562を通して受けとられた望ましい駆動信号
と比較される。回路566が生成した差異は、生成器574か
ら受けとつたランプ信号と比較される。比較器568から
の出力の持続時間は、比較器566の出力端における信号
の振幅の関数である。この駆動信号は、光学的絶縁機構
566により絶縁され、電界効果トランジスタ578のための
駆動機構として用いられる。電動機はこのトランジスタ
578からのパルスによつて駆動される。この回路は全体
として、母線400を通して２重DAC560に入力されたデジ
タルワードにより選択された所要速度にほぼ等しい速度
でワイヤ供給電動機が確実に駆動されるようにするフイ
ードバツク制御回路である。第２の電動機は類似の回路
により駆動される。

直流入力カード218については、図13に示されている
ブロツクダイヤグラムにおいて説明されている。カード
218上の構成要素に対しては、電力線412及びデータ／ア
ドレス母線400が供給されている。ラツチ608及び610が
各々、母線を通してデジタルワードを転送する目的でデ
ータ／アドレス母線400に接続されている。８本の入力
ラインの一群612が光学的絶縁装置614に与えられてい
る。この絶縁装置614からの出力はラツチ608に供給され
る。８つの絶縁された入力の一群616が光学的絶縁装置6
18に供給されている。絶縁装置618からの出力は同様に
してラツチ610に転送される。これらの入力はスイツチ
からの入力である。データ母線400を介してラツチを読
みとることにより、コンピユータはどの入力がオンでど
の入力がオフであるかを見極めることができる。

直流出力カード220については図16に機能ブロツクダ
イヤグラムの形で説明されている。カード220は電力線4
12ならびにデータ／アドレス母線400を受けとる。この
カードの機能は、８つの絶縁された出力ライン630の一
群においてオン／オフ信号を提供することである。デジ
タルワードを受けとるためラツチ632が母線400に接続さ
れている。ラツチ632において受けとられたデイジツト
は光学的絶縁装置634を通して結合され、１群の電界効
果トランジスタ636に対する８つのオン／オフ条件を提
供する。トランジスタ636は、ライン630の各々に対する
駆動機構として機能する。これらのラインは、時計回り
ガス、反時計回りガス、アライナ、前方シユー、ホイー
ル・アツプ、ホイール・ダウン、ブレーキ、前進走行、
逆進走行、後方シユー拡張及び後方シユー引込みのため
のソレノイドを駆動するのに役立つ。

ここで図７乃至17を参考にしながら内部溶接機の作動
について説明する。溶接機336、338、340及び342は、電
動機110により駆動されるリング344上に載置されてい
る。電動機の角位置は、以下に詳述する制御システムに
対しパルス信号を与える符号器112による表示される。
図17を参照すると、代表的な溶接パスについてのワイヤ
速度、アーク電圧及び走行速度を示すチヤートが例示さ
れている。作動中、１回の溶接パスが時計回り方向に行
なわれ、もう１回の溶接パスが反時計回り方向に行なわ
れる。

図７に示されているように、内部溶接機340及び342
は、パイプライン継手のための溶接パスの右半分につい
て時計回りの溶接作業で使用されている。リング344
は、内部溶接機340を頂部位置346にもつてきて内部溶接
機342を位置352にもつてくるように回転させられる。リ
ングは、時計回りの溶接パスについて30度回転させられ
る。

リング344は、反時計回りの溶接パスについて位置346
に溶接機338がくるように位置づけされる。リング344
は、管継手の左側で溶接パスを完了するため反時計回り
方向に四分の一円だけ回転させられる。

第１の作業方法においては、リング344は、内部溶接
機340をホームポジシヨン354に位置づけするため電動機
110により駆動される。溶接パスの間、各々の溶接機340
各々342は、溶接パスのための管継手のギヤツプの中に
電極ワイヤを送り込む。このワイヤが継手内に供給され
る速度は、図17にライン644として示されている。各々
のワイヤに適用されるアーク電圧はライン646として示
されている。内部溶接機の走行速度はライン648として
示されている。

好ましい一実施態様においては、ワイヤ速度は１分あ
たり240インチ（IPM）の速度で開始し、最高550IPMの速
度まで上昇する。アーク電圧は19.0ボルトのレベルで始
まり、最高21.0ボルトまで上昇する。内部溶接機の走行
速度は、１つの実施態様についてはゼロで始まり、溶接
パスの大部分を横断しての走行速度について１分あたり
55インチ（IPM）にまで上昇する。可動スタートについ
ては、走行速度は１分あたり20インチである。

以下により詳しく説明する制御システムの作動におい
ては、内部溶接機340はホームポジシヨン354に位置づけ
され、この位置をホームポジシヨンとして定義づけする
ためにハンデイタイプのトレーニングユニツト126上の
ボタンが押される。次にリング344は、内部溶接機340を
位置346に位置づけするため電動機110の作動により回転
させられる。次にハンデイタイプのトレーニングユニツ
ト126上のボタンが押され、これを溶接パスのための開
始位置として定義づけする。次にリング344は内部溶接
機340を位置352に位置づけすべく時計回り方向に回転さ
せられ、これを自動溶接パスのための停止位置として定
義づけするべくハンデイタイプのトレーニングユニツト
126上のボタンが押し下げられる。内部溶接機338を基準
とした反時計回りの溶接パスのための開始及び停止位置
を設定するためにも、この同じ作業が行なわれる。

溶接作業を実施するためには、内部溶接機340はホー
ムポジシヨン354に位置づけされる。この時点で、溶接
の自動シーケンスが開始される。一実施態様において
は、自動溶接機はこのとき位置346に位置づけし直され
てここで停止させられる。この時点で、電極フイードワ
イヤについて、ワイヤ供給が上述の速度で開始される。
シールドガスの流れも同様に開始される。アークは飛ば
され、19.0ボルトのアーク電圧が維持される。これと同
時に、内部溶接機340はパスに沿つてスタートし、約55I
PMの最終走行速度に達するまで上昇速度増加により加速
していく。

走行速度が増加していくのと同時に、ワイヤ速度は55
0IPMの高速まで増大し、アーク電圧は最大21.0ボルトま
で上昇する。ここで記述されている実施態様についての
上昇時間は、約４秒である。溶接パスの約85パーセント
について高速走行が維持される。内部溶接機340が位置3
52に近づくにつれて、電動機110は発電制動されてでき
るかぎり急速に溶接機を減速する。同時に、ワイヤー速
度は停止に至るまで減速され、アーク電圧はゼロまで低
減される。ガス流は停止される。従つて、内部溶接機34
0が位置352において停止状態になつた時点で、ワイヤ速
度、アーク電圧及び走行速度についての全てのパラメー
タはゼロである。溶接パスの終りでのこれらのパラメー
タの下降は、非常に迅速に行なわれる。図17に示されて
いる下降ランプ（傾斜）は停止動作を示すため拡張され
たものである。

内部溶接機342が行なう作業は、上述の内部溶接機340
についてのものと同じである。内部溶接機342は位置352
から最終位置348まで走行する。内部溶接機342について
のワイヤ速度、アーク電圧及び走行速度は、内部溶接機
340についてのものとほぼ同じである。

オプシヨンの作動方法においては、内部溶接機340及
び342は、図17に例示されている実線セグメント650によ
り示された走行速度を追従する。これは「フライング・
スタート」と呼ばれる。この作動方法においては、内部
溶接機340及び342は、溶接機340についてのホームポジ
シヨン354を出た後約20IPMの初期速度で上昇する。内部
溶接機340が位置346を通過した時点で、ワイヤ供給は表
示速度にて開始される。位置346に達しアークがスター
トした時点で、ワイヤ速度は上昇し、アーク電圧も上昇
し、内部溶接機の走行速度も、図17に示されているとお
り上昇する。この時点から溶接パスの終結まで、条件は
上述のものと同じである。

時計回りの溶接パスが上述のとおりに行なわれた後、
内部溶接機338は位置356に位置づけされる。この点か
ら、反時計回り方向の溶接作業が、時計回り方向の溶接
パスについて上述したのと同じ要領で行なわれる。この
場合、内部溶接機338は開始位置346まで移動して停止し
てもよいし、或いは又「フライングスタート」において
は位置346を通りすぎて進行し動き続けることもでき
る。上述のものと同じ要領で、内部溶接機336は、２つ
の溶接機の使用により反時計回り方向で溶接パスの半分
が完了するように、溶接機338の作動を追跡する。

図７を参照すると４つの内部溶接機が示されている
が、このような内部溶接機をさらに数多く同時に使用す
ることも可能である。さらに大きなパイプについては、
例えば６基又は８基の内部溶接機を１つのシステム内で
使用するのが実際的である。

内部溶接機が図17に示されている機能を実行するため
の制御システムのオペレーシヨンについては以下に、マ
イクロプロセツサ制御装置のオペレーシヨンに関する流
れ図の形でさらに詳しく説明する。

内部溶接機ユニツト30のための制御システムには、直
列型通信リンク100により相互接続された個々のプロセ
ツサの分散形の一群が含まれている。これらは、マイク
ロプロセツサ制御装置92、94、96及び98である。ユニツ
ト30の制御システムのためのソフトウエアは全て、コン
ピユータカード202の各々の中の読み取り専用メモリ404
の各々に記憶されている。ソフトウエアに何らかの変更
がある場合、新しいソフトウエアパツケージ全体がCPU
カード202の各々の中に設置される。こうして多くのプ
ロセツサを取り扱かう上での複雑さは大幅に低減され、
CPUカードの中に誤つたソフトウエアを設置する可能性
は無くなる。制御システム内のカードが共通のものであ
ることから、同一のカードを１つの場所から他の場所へ
互換することができ、交換部品に必要な在庫は減少す
る。

マイクロコンピユータ制御装置92、94、96及び98の各
々は、CPUカード202を含んでいる。以下のソフトウエア
説明において、「CPU」という語はCPUカードのことを意
味する。

ここで図18を参照すると、CPUカード202の各々の上の
プログラムの初期オペレーシヨン段階が例示されてい
る。プログラムは、電源オン・スタート650で始まる。
第１の演算ブロツク652では、マイクロプロセツサは、
そのCPUカードに対するCPUタイプを決定するためCPUタ
イプスイツチ390を読み取る。４つのCPUタイプ１、２、
３及び４が存在する。マイクロコンピユータ制御装置92
はCPUタイプ１であり、制御装置94はCPUタイプ２であ
り、制御装置96はCPUタイプ３であり、制御装置98はCPU
タイプ４である。

ブロツク652に続いて、プログラムは、PROM404内のPR
OMテーブル（表）ならびにスチツイ390からのCPUタイプ
を読みとり入出力アドレスを１セツト構築するような演
算ブロツク654を入力する。このテーブルはシステム内
の各機能に対するアドレスを定義づけしている。例え
ば、CPUタイプ１が識別されそのユニツトがトーチのた
め１組のワイヤフイーダをオンに切替えることを必要と
する場合、このテーブルは、ワイヤフイーダ機能がCPU
タイプ２の中にあることを識別する。従つて、ワイヤフ
イーダを活動化するための指令がCPUタイプ１に入力さ
れた場合、CPUユニツトタイプ１はそのオペレーシヨン
に対する指令をCPUユニツトタイプ２に送ることを承知
している。これは、CPUユニツトNo.2に対する適切なア
ドレスを用いて行なわれる。CPUカードは同様に、通信
リンク100を通してではなく直接アドレスできるようそ
れが個別にどんな機能を有するかをも識別している。

次の演算ブロツク656においては、CPUのタイプ番号
は、その他のマイクロプロセツサ制御装置の各々につい
て一組の大域逐次チヤネル（GSC）アドレスを生成する
のに用いられる。こうして同様に、演算中のCPUカード
マイクロプロセツサは、それ自体のGSCアドレスを決定
することができ、かくしてどの指令及びデータを受け入
れるべきかがわかるようになる。その他のアドレスは無
視される。

演算ブロツク656に続いて、プログラムはタイマーの
運転を開始させるため１つのオペレーシヨナル658を入
力する。これはCPUカード202内のタイマー406である。
タイマー406は、１ミリセカンドの４分の１毎に１回マ
イクロプロセツサ380を中断する。ソフトウエアは、ｎ
回の中断毎に一つの機能を実行するようセツトできる。
質問ブロツク660においては、高速デジタル獲得（HSDA
Q）のための時間がやつてきたか否かを決定するための
照会が行なわれる。これは、周期的中断毎に１回、例え
ば８回目の中断時点で起こる。これは２ミリセカンド間
隔と同等である。この時間が経過した場合、演算中のプ
ロセツサがCPUタイプ２であるか否かを見極めるため照
会が行なわれる質問ブロツク662へと、肯定の出口がと
られる。これが本当である場合、演算中のマイクロプロ
セツサの制御装置と結びつけられたアナログ入力カード
210内のアナログ−デジタル変換器の読取り指令を生成
する演算ブロツク664へと肯定出口がとられる。

デジタルサンプルが生成された後、これらの値はGSC
リンク100を介して装置94から装置98まで、そして装置9
8内のマイクロプロセツサ380から母線400を介してアナ
ログ出力カード212まで伝送される。これは、このカー
ドのための適切なアドレスを提供することにより行なわ
れる。

質問ブロツク660及び662からの否定の出口ならびに演
算ブロツク666からの出力は、質問ブロツク668を入力す
る。この質問ブロツク内では、機能的オペレーシヨンを
必要とする何らかの入力が存在するか否かを決定するべ
く演算中のマイクロプロセツサの制御装置に対する入力
を走査することを必要とするようなタイマーシーケンス
に到達したか否かを決定するため照会が行なわれる。こ
れも又周期的時間で起こる。これは、100ミリセカンド
の間隔すなわち400回のタイマ中断につき１回行なわれ
る。これは、トリプルタイマ406内の第２の計数器によ
り追跡される。質問ブロツク618の答えが肯定である場
合、図19に示されている適切なアプリケーシヨンコード
を実行するべく１つの演算ブロツク670が入力される。
質問ブロツク668内の照会に対する答えがゼロである場
合、否定の出口がとられ、これによりどの演算が達成さ
れるべきかを決定すべくタイマの検査を再び開始するた
め質問ブロツク660の入力まで制御さ戻されることにな
る。

マイクロプロセツサ制御装置の１つが通信リンク100
を通して１つの指令又はデータを受けとつた場合にはつ
ねに、その通信受信は、マイクロプロセツサにその受信
指令又はデータが要求する機能を実行させるような中断
をひき起こすということに留意しなくてはならない。

図18に示されているオペレーシヨンのためのコードを
以下にリストアツプする。その他の流れ図の各々につい
てのコードは、説明の後にリストアツプする。これら
は、業界では周知のプログラミング言語であるＣ言語で
表わされている。例えば「REAP A/D CONVERTERS（アナ
ログ−デジタル変換器を読みとる」といつた特定のアプ
リケーシヨンオペレーシヨンは好ましくは選択されたマ
イクロプロセツサ用の機械語で書かれる。この特定の機
械語ルーチンは、当業者なら容易に作成できるものであ
る。

図18の演算ブロツク670により表されているアプリケ
ーシヨンコードは、図17に示されている。このアプリケ
ーシヨンコードはスタート680にて入力される。第１の
演算ブロツク682においては、システムは、状況及びパ
ネル入力を走査する。入力を提供する２枚のカードは、
８つのアナログ入力と８つのスイツチ入力を有するパネ
ルインターフエイスカード206と、合計16の直流絶縁入
力を有する可能性のある直流入力カードである。これら
の直流信号は、ハンデイタイプのトレーニングユニツト
126上の５つのボタン及びリミツトスイツチ、圧力スイ
ツチといつたソースからのものである。この直流入力カ
ード218は、CPUタイプ２内のみに存在する。パネルイン
ターフエイスカード206は、装置94内の前置制御盤118及
び装置96内にリーチロツド制御盤120からの入力を受け
とる。これらの信号のいずれかに対する入力がある場合
にはつねに、特定の出力が存在する。例えば、図５に示
されているトグルスイツチ230が「上り」位置に切替え
られると、アライナ58（図３に示されている）は持ち上
げられる。

図19に示されている次の一連の照会においては、演算
中のソフトウエアはそのCPUタイプを決定し、相応する
アプリケーシヨンコードを実行する。

質問ブロツク684においては、CPUがタイプ１であるか
否かを決定するための照会が行なわれる。答えが肯定で
ある場合、図20に示されているCPUタイプ１のコードを
実行するため、演算ブロツク686が入力される。

質問ブロツク684に対する答えが否定である場合、シ
ステムは、CPUタイプが２であるか否かを決定すべく質
問ブロツク688を入力する。質問ブロツク688に対する答
えが「肯定（yes）」である場合、図21に示されているC
PUタイプ２コードを実行するため演算ブロツク690に対
し入力が行なわれる。

質問ブロツク688に対する答えが「否定（no）」であ
る場合、CPUがタイプ３であるか否かを決定するため質
問ブロツク692に対し入力が行なわれる。正しい場合に
は、肯定の出口が演算ブロツク694に対してとられ、図2
2に示されているCPUタイプ３コードを実行する。

質問ブロツク692に対する答えが否定である場合、CPU
がタイプ４であるか否かを決定するため質問ブロツク69
6に対し入力が行なわれる。肯定である場合、システム
は、図23に示されているCPUタイプ４コードを実行する
ため演算ブロツク698を入力する。

質問ブロツク696における答えが否定である場合、質
問ブロツク700に対し入力が行なわれる。演算ブロツク6
86、690、694及び698からの出力は同様にして、質問ブ
ロツク700を入力する。質問ブロツク700内では、端末が
CPUに接続されているか否かを見極めるため照会が行な
われる。このような接続は、RS232回路384を通して行な
われる。このような端末が接続されている場合、肯定の
出口がブロツク700からとられ、演算ブロツク702を入力
する。この時点で、システムは端末コードを実行する。
ブロツク702に続いて、システムは復帰704へと進む。こ
の復帰は、図18に示されている質問ブロツク660への入
力までへの戻りである。

図19に示されているように、４つのタイプのプロセツ
サの各々について要求される実行コードの全てが、各マ
イクロプロセツサの各々にとつて利用可能な状態にあ
る。１つのマイクロプロセツサを他のマイクロプロセツ
サと区別することなく各々のマイクロプロセツサの中で
同じソフトウエアコレクシヨンを使用できるようにして
いるのは、この技術なのである。この区別は、CPUカー
ド202上のデイツプスイツチ設定値を読みとるソフトウ
エアの中で行なわれる。

図19のためのコードが、以下にリストアツプされてい
る。

タイプ１のCPUのための実行コードが図20に示されて
いる。上述のとおり、タイプ１のCPUは、内部溶接機後
置制御装置においてマイクロプロセツサ制御装置92内に
ある。この制御装置92はトーチ336、338、340及び342の
動きを直接制御し、トーチ及び電源接触器の作動を間接
的に制御する。図17に示されているワイヤ速度、アーク
電圧及び走行速度に対する機能を果たすのは、このマイ
クロプロセツサ制御装置である。

CPUタイプ１コードはスタート714で始まる。次に、CP
Uタイプ１コードは、符号器112を読みとるため演算ブロ
ツク716を入力する。これは、ライン524及び526を介し
て符号器信号を受けとる符号器電動機カード214を通し
て行なわれる。オペレーシヨンのうちこの点に至るまで
に、システムは「トレーニングされて」きており、図７
に示されているさまざまな位置がプログラムの中に記憶
されている。つまり、ホームポジシヨン354、時計回り
開始位置346、時計回り停止位置352、反時計回り開始位
置346及び反時計回り停止位置350である。

演算ブロツク716から、プログラムは、トーチが時計
回り回転しているか否かを見極めるため質問ブロツク71
8を入力する。回転している場合には、質問ブロツク720
へと肯定出口がとられる。ブロツク720内では、時計回
り開始位置よりも小さいか否かを見極めるべく符号器の
計数についての検査が行なわれる。小さい場合、トーチ
は溶接を開始するのに適切な位置になく復帰722の方へ
肯定出口がとられる。この復帰はシステムを図19の質問
ブロツク700の入力まで戻す。

質問ブロツク720内の答えが否定である場合、符号器
の計数値が時計回り停止位置よりも大きいか否かを見極
めるため質問ブロツク724に対し入力が行なわれる。こ
れが正しい場合には、溶接が進行中であるか否かを見極
めるため質問ブロツク726へと肯定出口がとられる。溶
接が実行されつつある場合、停止位置に到達しており、
溶接を終結させなくてはならない。ブロツク726から演
算ブロツク728の方へ肯定出口がとられ、このブロツク
はアーク及びトーチの走行を終結させる。ブロツク728
に続いて、システムは復帰722を入力する。

質問ブロツク726において確認されるように、溶接が
開始されていない場合、復帰722へと否定出口がとられ
る。

質問ブロツク724に関して、符号器の計数値が時計回
りの停止位置より小さい場合、質問ブロツク730へと否
定出口がとられる。ブロツク730内では、溶接が開始さ
れたか否かを決定するための照会が行なわれる。開始さ
れた場合には、質問ブロツク722へと肯定出口がとられ
る。このブロツクは、ワイヤ及びトーチ走行速度が最大
値であるか否か及びアーク電圧が最大値であるか否かを
決定する。そうである場合、復帰722の方へ肯定出口が
とられる。そうでない場合、システムは、ワイヤ速度、
走行速度及びアーク電圧を増分する（増大させる）ため
演算ブロツク734を入力する。この速度増大段階は、図1
7に示されているワイヤ速度及び走行速度についての上
向きランプ（傾斜）に相当する。演算ブロツク734に続
いて、システムは復帰722を入力する。

質問ブロツク730の答えが否定である場合、すなわち
溶接が開始されていない場合、溶接が要求されたか否か
を決定するため質問ブロツク735と否定出口がとられ
る。このような要求は、図６に示されている溶接開始ボ
タン306を監視することにより行なわれる。この信号
は、上述のようにパネルインターフェイスカード206の
１つを通して演算中のマイクロプロセツサに転送され
る。溶接が要求された場合、質問ブロツク736（735から
736に変更）から演算ブロツク738まで肯定出口がとら
れ、この演算ブロツク738は、内部溶接機340及び342の
各々に対するワイヤ供給及び溶接用電源の接触器をオン
に切替える。ブロツク738の後、システムは復帰722を入
力する。いかなる溶接も要求されていない場合、質問ブ
ロツク736から復帰722へと否定出口がとられる。

図20の上半分に示されているように、時計回りのトー
チ回転について、これらの段階は、パラメータの上昇、
溶接パラメータが終結する溶接パスの終りまでの行程を
提供する。

図20の下半分は、反時計回りの回転についての一組の
オペレーシヨンを提供している。質問ブロツク718はト
ーチが反時計回りに回転しているか否かを見極める。回
転していない場合、反時計回りの回転が要求されたか否
かを見極めるため質問ブロツク744へと否定出口がとら
れる。その答えが否定である場合、システムは復帰722
を入力する。答えが肯定である場合、システムは質問ブ
ロツク746を入力する。ブロツク748は、符号器の計数値
が反時計回りの開始数よりも大きいか否かを見極める。
大きい場合、システムは復帰722を入力する。大きくな
い場合、システムは質問ブロツク748を入力する。質問
ブロツク748から、質問ブロツク750、演算ブロツク75
2、質問ブロツク754、質問ブロツク756、演算ブロツク7
58、質問ブロツク760及び演算ブロツク762が提供されて
いる。ブロツク746〜762はそれぞれ、以上に図20を参考
にして説明したブロツク720〜738に対応する。

図20についてのＣコードを以下にリストアツプする。

タイプ２のCPUのための演算コードは、図21を参考に
して説明されている。上述のように、タイプ２のCPU
は、内部溶接機ユニツト30の前端部にあるマイクロプロ
セツサ制御装置94の中にある。前置制御装置内のこのCP
Uカードは、内部溶接機ユニツト30内の機械的機能の多
くを制御する。このカードは、それぞれ図５及び図６に
示されているパネル118及び120の両方から受けとる指令
に応えてこの制御を行なう。パネル118からの指令はそ
のパネルインターフエイスカード206を介してマイクロ
プロセツサ制御装置94で直接受けとられる。しかしなが
らリーチロツド制御盤120からの指令は、その相応する
パネルインターフエイスカード206を介してマイクロプ
ロセツサ制御装置96に入力され、次に通信リンク100を
介して制御装置96によりマイクロプロセツサ制御装置94
のためのCPUカード202へと伝送される。

パネル118及び120にあるボタン及びスイツチからの入
力は、パネルインターフエイスカード216により周期的
に監視される。これらの入力は、一組の状況ビツトとし
て相応するマイクロプロセツサに転送される。システム
は３組の状況ビツトを維持している。すなわち、（１）
受けとつた状況ビツト、（２）作用を加えた状況ビツト
及び（３）変化した状況ビツトである。変化した状況ビ
ツトは、作用を受けた組の中の対応するビツトとは異な
る受けとつたビツトである。この変化した状況ビツトは
従つて、作用を必要とする機能を示す。

図21を参照すると、CPUタイプ２コードに対する入力
がスタート770で行なわれている。タイプ２のCPU内で実
行されるオペレーシヨンは、その入力に対する状況に変
化があつたか否かを見極めるため入力を監視することで
ある。状況に変化があつた場合、相応する機能的オペレ
ーシヨンが実行されて、機械的オペレーシヨンをその現
状からもう１つの状態へとシフトさせる。スタート770
から、システムは、アライナ58に対する入力中に変化が
あるか否かを問う質問ブロツク772を入力する。これ
は、パネル118のトグルスイツチ230により生成される。
スイツチにおいて変化があつた場合、演算ブロツク774
へと肯定出口がとられ、このブロツク774はアライナ58
の位置を変更する指令を生成する。

アライナに対する入力に変更がない場合、質問ブロツ
ク772から質問ブロツク776へと否定出口がとられる。こ
のブロツク内で、アセンブリ54内の後方シユーに対する
入力について検査が行なわれる。この入力は、パネル11
8にてトグルスイツチ232から与えられる。変更がなされ
た場合、質問ブロツク776から肯定出口がとられ、後方
シユーは、この経路をとらせた変化に応じて演算ブロツ
ク778により上昇又は降下される。次に、アセンブリ54
内の後方シユーの位置を変えるべく指令が発せられる。
シユーが拡張されている場合には、これらは引込められ
る。又引込められている場合には拡張される。

ブロツク776内の質問に対する答えが否定である場
合、質問ブロツク780へと否定出口がとられる。ブロツ
ク780は、ホイール36及び38に対する入力に変化がある
か否かを見極める。これらの入力は、パネル118のボタ
ン234及び236からのものである。変化があつた場合、演
算ブロツク782へと肯定出口がとられ、このブロツク782
は、ホイール38の位置を変えるための指令を生成する。

質問ブロツク780で行なわれた照会が否定である場
合、パネル118においてトグルスイツチ238により与えら
れるブレーキ入力の状況に変化があるか否かを見極める
ため、質問ブロツク784へと否定出口がとられる。変化
があつた場合、ピストン48の活動化によるブレーキアー
ム46の位置の変更の活動化のための信号の生成をひき起
こす演算ブロツク786へと肯定出口がとられる。

ブロツク784でブレーキ入力にいかなる変更もなかつ
た場合、質問ブロツク788へと否定出口がとられる。こ
れは、内部溶接機ユニツト30の前進／後進走行方向に変
更があつたか否かを照会する。変更があつた場合、演算
ブロツク790へと肯定出口がとられ、このブロツク790に
おいて、電動機35に対するバツテリ50の極性接続を変更
するための指令が発せられる。

質問ブロツク788においていかなる変更もなされなか
つた場合、ワイヤクリヤボタン252が変化した状況ビツ
トを有しているか否かを見極めるため、質問ブロツク79
2へと否定出口がとられる。変化した状況ビツトを有す
る場合、図２に示されているアクチユエータ168の作動
によりワイヤクリヤ機能を実行するため演算ブロツク79
4へと肯定出口がとられる。ボタン252が押し下げられて
いる場合、ワイヤはギヤツプ内に送り込まれる。ボタン
が解除されている場合、供給は停止される。

質問ブロツク792に対する答えが否定である場合、シ
ステムは、時計回りの回転ボタン254の状況に変化があ
つたか否かを見極めるため、質問ブロツク796を入力す
る。変化があつた場合には、システムは、時計回り回転
の状況を変えるため演算ブロツク798を入力する。ボタ
ンが押された場合、リング344は時計回り方向に電動機1
10により駆動される。ボタンが解除されている場合、時
計回り回転は終結される。

質問ブロツク796に対する答えが否定である場合、シ
ステムは、パネル118で反時計回りの回転に変化があつ
たか否かを見極めるため、質問ブロツク800を入力す
る。変化があつた場合、演算ブロツク802へと肯定出口
がとられる。上述のように、この変化は反時計回り方向
における回転状況である。電動機10が反時計回り回転の
ために活動化されていた場合には、これは非活動化され
る。電動機が不活動状態にある場合、これは時計回り回
転のために活動化される。

質問ブロツク800から否定出口がとられた場合、シス
テムは質問ブロツク804を入力する。

質問ブロツク804において、図５に示されているトグ
ルスイツチ258である前方シユーの入力の状況について
照会が行なわれる。このスイツチに変更があつた場合、
アセンブリ52内の前方シユーの位置を変更するため演算
ブロツク806へと肯定出口がとられる。シユーは、空気
圧式アクチユエータの作動により、拡張位置と引込み位
置の間で位置を変えさせられる。

質問ブロツク804に対する答えが否定である場合、シ
ステムは、図５の時計回りのガストグルスイツチ260に
変更があるか否かを見極めるため、質問ブロツク808を
入力する。変更があつた場合には、トーチへのガス流を
変更すべく演算ブロツク810へと肯定出口がとられる。
ガス流はオン又はオフに切替えられる。

質問ブロツク808に対する答えが否定である場合、シ
ステムは、反時計回りのガススイツチ262について同様
の照会を行なうため質問ブロツク812を入力する。この
スイツチにおいて変更がなされた場合、反時計回りの溶
接パスのためにガスを供給するバルブの状況を変えるの
に必要な指令を生成すべく演算ブロツク814へと肯定出
口がとられる。

ブロツク812内の照合に対する答えが否定である場
合、システムは、時計回りの溶接機１のワイヤ供給のた
めのボタン226に変更があつたか否かを見極めるため質
問ブロツク816を入力する。このボタンに変更があつた
場合、No.1の時計回り内部溶接機のためのワイヤ供給の
状況を変える演算ブロツク818へと肯定出口がとられ
る。こうして、ワイヤ供給が開始されるか又は終結され
る。

質問ブロツク816に対する答えが否定である場合、パ
ネル118におけるボタン268が時計回りの内部溶接機No.1
のためのワイヤ供給を活動化すべく押し下げられたか否
かを見極めるため、質問ブロツク820に対する入力が行
なわれる。答えが肯定である場合、時計回りのNo.2溶接
機のためのワイヤ供給の状況を変えるため、演算ブロツ
ク822に対し入力が行なわれる。

質問ブロツク820に対する答えが否定である場合、反
時計回りの溶接機No.1のワイヤ供給のためのパネル118
におけるボタン270の状況に変化があつたか否かを見極
めるため、質問ブロツク824が入力される。変化があつ
た場合、反時計回りの溶接機No.1に対するワイヤ供給の
状況を変えるため、演算ブロツク826へと肯定出口がと
られる。

演算ブロツク824で否定の答えがなされた場合、シス
テムは、反時計回り溶接機No.2に対するワイヤ供給の状
況に変化があるか否かを決定すべくボタン272の状況を
検査するため、質問ブロツク828を入力する。変化があ
る場合、演算ブロツク830へと肯定出口がとられ、この
ブロツク830は、反時計回りの溶接機No.2のためのワイ
ヤ供給を停止するか開始するかの指令を生成する。

質問ブロツク828に対する答えが否定である場合、内
部溶接機ユニツト30の高速及び低速走行のためのスイツ
チ244に変更があるか否かを見極めるため、質問ブロツ
ク832に対する入力が行なわれる。変更がある場合、演
算ブロツク834へと肯定出口がとられ、このブロツク834
は、その他の利用可能な電圧を提供すべくバツテリ50と
電動機35の間のバツテリ接続を変える。スイツチ234に
いかなる変化もない場合、復帰836へと否定出口がとら
れる。

演算ブロツク774、778、782、786、790、794、798、8
02、806、810、814、818、822、826、830及び834の各々
から、復帰836へと入力が行なわれる。

図21についてのコードリストは以下の通りである。

図22を参照しながら、CPUタイプ３コードの作動を説
明する。NO3CPUは、リーチロツド制御ボックス84のマイ
クロプロセッサ制御装置96の中に位置している。

CPUタイプ３において実行される作業は、主として、
制御パネル120を有するリーチロッド制御ボックスでの
入力に応答するものである。これらの入力は、マイクロ
プロセッサ制御装置96と連係するパネルインターフェー
スカード206から受信される。このユニット96は、溶接
または関連の機能作業の機械的または電気的機能のいず
れかを制御するために直接接続されてはいないことに注
意する。したがって、制御作業はすべて、コマンドを発
信し、そのコマンドを通信リンク100を介して適用なマ
イクロプロセッサ制御装置、主に制御ユニット92および
94に転送することによって行なわなければならない。上
記のように、各特定の作業機能は先にプログラム可能RO
Mに設定しているため、マイクロプロセッサ制御装置
は、適当なGSCアドレスおよび相当するコマンドを選択
して、入力が受信されたとき必要とされる機能を実行す
ることができる。

図22を参照すると、CPUタイプ３コードは、“スター
ト"844によって開始する。このスタートから、システム
は質問ブロック846に入り、前シューモードの状況ビッ
トに変更があるかどうかを決定する。これは図６に示す
パネル120の位置284である。この状況ビットに変更があ
るならば、YESを選択して機能ブロック848に進み、前シ
ューに必要な行動を実行する。これらはアセンブリ52の
中に含まれ、ソレノイドを介して得られる空気力によっ
て起動される。パネルからのコマンドがシューを持ち上
げるためのものならば、コマンド信号がソレノイドに送
られシューを持ち上げる。しかし、そのコマンドがシュ
ーを下げるはずものであるならば、適当なコマンド信号
がソレノイドに送られて前シューを下げる。

前シューモードに変更がないならば、NOを選択して質
問ブロック846から出て質問ブロック850に進み、時計回
り溶接モードの状況ビットに変更があるかどうかを決定
する。これはパネル120の位置286に相当する。答えがYE
Sならば、時計回りガスをオンにし、時計回り溶接作業
を用意するためのコマンドを発信する作業ブロック852
に入る。実際の溶接作業は、溶接開始ボタン306を押さ
ないと始まらない。

NOを選択して質問ブロック850から出るならば、質問
ブロック854に入って、反時計回り溶接モードに変更が
あるかどうかを決定する。これはパネル120上のスイッ
チ280の位置290に相当する。このモードに変更があるな
らば、YESを選択して、反時計回りガスをオンにし、反
時計回り溶接作業を用意するためのコマンドを発信する
作業ブロック856に入る。しかし、溶接作業は、溶接開
始ボタン306を押さないと始まらない。

NOを選択して質問ブロック854から出るならば、質問
ブロック858に入って、スイッチ280の位置293に相当す
るホームモードの状況ビットに変更があるかどうかを決
定する。答えが肯定ならばYESを選択し、リング344を回
転させて溶接機340をホームポジション354に動かす作業
ブロック860に入る。

質問ブロック858に対する答えが否定ならば、NOを選
択し、スイッチ280の位置298に相当するシュー引き込み
モードに変更があるかどうかを決定する質問ブロック86
2に入る。答えが肯定であるならば、すなわちこの状況
ビットに変更があるならば、YESを選択して、アセンブ
リ52および54に相当する前後のシューを引き込むための
コマンドを発信する作業ブロック864に入る。これは、
ソレノイドを駆動して、これらのアセンブリに対して空
気弁を作動させる電気信号によって行なわれる。

NOを選択して質問ブロック862から出るならば、質問
ブロック866に入って、パネル120上の時計回り回転ボタ
ン310の状況ビットに変更があるかどうかを決定する。
変更があるならば、YESを選択して作業ブロック868に入
り、時計回り回転状況ビットの状態を検査するように変
更する。このブロックは、指令を受けるならば、リング
344を時計回り方向に回転させるコマンドを発信する。

NOを選択して質問ブロック866から出るならば、パネ
ル上120の反時計回り回転ボタン312について状況変更ビ
ットがあるということを決定する質問ブロック870に入
る。そのとおりならば、作業ブロック872に入り、反時
計回り回転状況ビットの状態を検査する。ボタンをすで
に押しているならば、リング344が反時計回り方向に回
転を始める。ボタン312を放すならば、リング344の回転
は停止する。

NOを選択して質問ブロック870から出るならば、質問
ブロック874に入って、パネル120上の一時停止ボタン30
8の状況変更ビットがあるかどうかを決定する。状況変
更があるならば、作業ブロック876に入り、一時停止作
業を変更する。相当する状況ビットによって示されるよ
うにボタン308を押しているならば、進行中の溶接作業
は停止される。

NOを選択して質問ブロック874から出るならば、質問
ブロック878に入って、パネル120上のトグルスイッチ31
6に相当するワイヤ状況ビットに変更があるかどうかを
決定する。スイッチ316がOFF位置にあるならば、N01溶
接機（336または340）へのワイヤ供給は不能になる。し
かし、スイッチがON位置にあるならば、NO1溶接機への
ワイヤ供給は可能になる。YESを選択して質問ブロック8
78から出るならば、作業ブロック880に入り、スイッチ3
16がOFFならばNO1ワイヤ１の供給を不能にする。スイッ
チ316がONならばワイヤの供給は可能になる。

NOを選択して質問ブロック878から出るならば、質問
ブロック882に入って、スイッチ318であるトーチN02（3
38または342）へのワイヤ供給についての状況ビットに
変更があるかどうかを決定する。真ならば、YESを選択
して、スイッチがOFF位置にあるならば溶接機N02に対す
るワイヤ供給を不能にする作業ブロックに入る。スイッ
チがON位置にあるならば、溶接機N02に対するワイヤ供
給は可能になる。

NOを選択して質問ブロック882から出るならば、質問
ブロック886に入る。このブロックの中では、前進／後
退スイッチ324の状況ビットが変更したかどうかを決定
するための質問が行なわれる。このスイッチは、パイプ
ライン中のユニット30の移動方向に備える。この状況ビ
ットが変更しているならば、作業ブロック888に入り、
ユニット30の移動方向をスイッチ324によって設定され
るとおりに変更するためのコマンドを発信する。

NOを選択して質問ブロック886から出るならば、質問
ブロック890に入り、パネル120上のアーク試験ボタン32
2の状況変更ビットがあるかどうかを決定する。そのよ
うな変更があるならば、YESを選択して作業ブロック892
に入り、ボタン322を押すならばアーク試験を開始し、
ボタンを放すならばアーク電圧を停止する。アーク試験
の結果はパネル120上の表示装置326および328に示され
る。

NOを選択して質問ブロック890から出るならば、質問
ブロック894に入る。ここでの質問は、溶接開始ボタン3
06について状況変更ビットがあるかどうかを決定する。
状況が変更しており、溶接を開始するためにボタン306
を押すならば、YESを選択して質問ブロック896に入る。
このブロック896の中では、時計回り溶接モードが用意
されているかどうかの決定が行なわれる。これは、作業
ブロック852で実行される作業に関連する。答えが肯定
ならば、YESを選択して、上記のように時計回り溶接工
程を開始するコマンドを発信する作業ブロック898に入
る。

NOを選択して質問ブロック896から出るならば、質問
ブロック900に入り、反時計回り溶接モードが用意され
ているかどうかを決定する。これは、作業ブロック856
によって設定される。用意されているならば、YESを選
択して、反時計回り溶接工程を開始する作業ブロック90
2に入る。質問ブロック900に対してNOと答えると、シス
テムは“リターン"910に移る。

質問ブロック894にさかのぼって参照しながら、否定
の応答が成されるならば、質問ブロック904に入り、オ
ートトラベルについて状況ビットの変更があるかどうか
を決定する。これは、パネル120上のスイッチ280の位置
300である。状況ビットが変更されているならば、YESを
選択して質問ブロック906に入り、パネル120上のオート
トラベルボタン302について状況変更ビットがあるかど
うかを決定する。あるならば、作業ブロック908に入
り、駆動モーターの作動によってユニット30を自動的に
移動させる。

NOを選択して質問ブロック904および906から出ると、
いずれの場合もリターン910に進むことになる。

作業ブロック848、852、856、860、864、868、872、8
76、880、884、888、892、898、902および908をそれぞ
れからリターン910に入る。

図22を参照しながら、CPUタイプ３のマイクロプロセ
ッサ制御装置の作動を一般的に説明すると、このシステ
ムは、質問ブロックにリストされた機能についての各状
況ビットを走査する。変更された状況ビットがないなら
ば、システムは循環してリターン910に戻り、再び作業
を開始する。しかし、作業ブロック852または856のいず
れかによって溶接作業が可能になっており、溶接開始ボ
タン306を押していると、時計回りまたは反時計回りの
溶接パスが開始される。

図22についてのコードを以下に示す。

タイプ４マイクロプロセッサ制御装置の作動を図23に
示す。本実施態様では、タイプ4CPUの制御ユニット98は
受信機能のみを実行し、電源104を制御するためのアナ
ログ信号を発生する。したがって、この操作は、通信割
り込みに応答してのみ、すなわち制御ユニットがデジタ
ル化されたアーク電圧サンプルの転送を通信リンク102
を介して受信したときのみ、実行される。“スタート"9
11は“リターン"912に至り、このリターンが作業を図19
のブロック700へと戻す。

図24は、リンク100から制御ユニットへの転送を受信
したときに制御ユニットのいずれかにおいて実行される
通信割り込み操作を表す。通信割り込み913を受信する
と、例えば作業ブロック914に示すように、受信された
通信に相当する操作が実行される。これらの例は、モー
ターをONにする、ソレノイドを起動する、状況ビットを
読み取る、などである。

図24の相当するコードを以下にリストする。

図24に示す割り込みルーチンはアセンブリ言語で書き
込まれる。

図25を参照すると、図１に示す溶接システムを拡張し
たものが示されている。図１に示す装置に加え、外部溶
接機916が含まれている。この溶接機は、いずれも本明
細書に引用例として含める、1973年２月27日に発行され
たRandolphらへの米国特許第3,718,798号および1974年
４月23日に発行されたNelsonらへの米国特許第3,806,69
4号に記載されているものである。溶接機916はマイクロ
プロセッサ制御装置918を備え、このマイクロプロセッ
サ制御装置は通信リンク100に接続されている。マイク
ロプロセッサ制御装置918は、CPUカード202、電源カー
ド204、アナログ入力カード210、エンコーダモーターカ
ード214およびデュアルEMFモーターカード216を含む。
これらは、内部溶接機916の作動を自動制御するために
必要なカードである。この溶接機もまた、溶接機の位置
を示すためのエンコーダを駆動モーターに有している。

外部溶接機916は、管継手33を包囲し、それに締め付
けられているレール921の上に搭載された駆動アセンブ
リ919を含む。この駆動アセンブリ919は、溶接機918を
管継手32と33の接合部に間隙に沿って配置することに備
えて、マイクロプロセッサ制御装置918によって制御さ
れる。この機能を実行することができる代表的な溶接機
は、いずれも本明細書に引用例として含める、1965年７
月６日に発行されたBellらへの米国特許第3,193,656
号、1976年８月10日に発行されたNelsonらへの米国特許
第3,974,356および1979年４月24日に発行されたKushner
らへの米国特許第4,151,395号に示されている。

上述の自動溶接作業のためのパラレータは、マイクロ
プロセッサ制御装置のいずれかのRS 232ポートに接続さ
れる携帯型の端末機920を介して制御システムの中に設
定される。パラメータは端末機920を介して入力され、
マイクロプロセッサ用のメモリの中のパラメータファイ
ルに記載される。この同じファイルは、制御ユニット9
2、94、96、98および918のすべてにおいて維持される。
あるマイクロプロセッサが更新または変更を受けると、
その変更されたファイルは、リンク100を介して他の制
御ユニットのすべてに転送され、パラメータファイルは
すべて同じものとなる。端末機920を介して入力される
パラメータには、内部溶接機および外部溶接機について
の所望の初期および最終の移動速度、初期および最終の
ワイヤ供給速度、初期および最終のアーク電圧ならびに
これらの各パラメータについての変化増分率がある。

端末機920として選択した実施態様は、ユタ州ローガ
ンにあるQSIコーポレーション製の「Ｑ−Term」端末機
である。

図25に示すシステムはさらに、表示画面924、キーボ
ード926およびプリンタ928を有するコンピュータ922を
含む。このコンピュータ922は通信リンク100に接続され
ている。この接続により、コンピュータ922の操作者
は、溶接制御システムによって実行される作業のすべて
を監視または制御することができる。コンピュータ922
にとってのある特定の用途は、内部溶接機および外部溶
接機によって行なわれる各溶接についてパラメータを監
視、記録することである。これらのパラメータは、溶接
時間、期間、アーク電圧、ジョイント位置および監視す
ることを望む他のいかなるパラメータを含むことができ
る。そのような溶接の記録は、各溶接を再検討すること
が必要になった場合、品質管理の監視および将来の使用
ための参考として役立つ。

外部溶接機916の作動を内部溶接機のそれと連係させ
て品質および生産性を改善することができる。通信リン
ク100を介して、外部溶接機は対応する内部溶接機の溶
接位置に追従することができるため、外部溶接機は内部
溶接機によって発生する熱の中で作動することになる。
複数の外部溶接機、例えば916を、各内部溶接機に対応
する例えば１機の外部溶接機として用いてもよい。本明
細書に記載する溶接制御システムにより、これらの作業
をすべて連係させることができる。さらなるマイクロプ
ロセッサ制御装置を通信リンク100に取り付けることに
より、上記の溶接制御システムに追加することができ
る。これらの追加ユニットは、計算、機械的制御、操作
者による入力およびデータ収集に対して処理能力を提供
することができる。

図26を参照すると、本発明を利用するラック型溶接シ
ステム940が示されている。このシステムは、図１に示
す内部溶接ユニット942ならびに、それぞれが図25に示
す外部溶接機916に相当する一群の外部溶接機944、94
6、948および950を含む。外部溶接機944、946、948およ
び950は、それぞれマイクロプロセッサ制御装置945、94
7、949および951を有している。これらのマイクロプロ
セッサ制御装置はそれぞれ、対応する外部溶接機の機能
を制御するために接続されている。

システム940は、３個の管継手952、954および956に対
して作業しているように示されている。これらのパイプ
ジョイントは、一連のコロ型支持材、例えば支持材958
によって支持されている。

システム940は、溶接ステーション960および962を含
む。ステーション960は、レール966を含む支持フレーム
アセンブリ964を含む。レール966沿いの移動に備えて駆
動アセンブリ968が搭載され、外部溶接機944および946
を支持するリング970を回転させるためのモーターを含
んでいる。マイクロプロセッサ制御装置972は、駆動ア
センブリ968に搭載されて、その中にあるモーターを制
御することに備えている。通信リンク100および電力線1
02は同様にマイクロプロセッサ制御装置972に接続され
ている。この制御装置は、先に記載したマイクロプロセ
ッサ制御装置92、94、96および98に類似したものであ
る。通信リンク100を介して受信されたコマンドに応答
して駆動アセンブリ968が起動され、外部溶接機944を管
継手956の縦方向に沿いに、管継手956を中心に回転する
適当な位置に配置する。アセンブリはまた、外部溶接機
944および946を管継手956の回りに回転させるように機
能する。

溶接ステーション962も同様に、レール982を有するフ
レームアセンブリ980を有している。駆動アセンブリ984
は、レール982上に搭載され、アセンブリ984をレール98
2に沿って配置するためのモーターを含んでいる。駆動
アセンブリ984はさらに、外部溶接機948および950を支
持するリング986を回転させるための駆動モーターを含
む。マイクロプロセッサ制御装置988が、駆動アセンブ
リ984に搭載されて、その中にあるモーターを制御する
ことに備えている。この制御装置988はまた、通信リン
ク100および電力線102に接続されている。このマイクロ
プロセッサ制御装置988は、上記のマイクロプロセッサ
制御装置92、94、96および98に類似したものである。

ラック型溶接システム940の制御システムは、図17を
参照しながら上述したものと同じ特徴を含む。内部溶接
機および外部溶接機のそれぞれについての移動速度、ア
ーク電圧およびワイヤ速度を制御して、高速溶接を提供
することができる。上述した制御システムを拡張して、
外部溶接機ならびに外部溶接機を配置する駆動アセンブ
リ968および984をも含めることにより、溶接作業を実施
することができる。通常の作業では、内部溶接ユニット
942が、管継手952と954の接合部に必要な内部溶接パス
を提供し、一方、外部溶接機948および950が、外部溶接
のための初期のパスを提供する。同時に、外部溶接機94
4および946は、最終の外部溶接パスを管継手954と956の
接合部に提供する。

これらの作業が完了すると、管継手を１ジョイント分
の長さだけ左に動かし、作業シーケンスを繰り返すこと
ができるようにする。第二の設定では、外部溶接機944
および946は、管継手952と954の接合部での外部溶接を
完了するために必要なさらなる外部パスをすべて提供す
る。同時に、外部溶接機948および950は、次のジョイン
トのための初期の外部パスを提供し、一方、内部溶接機
942は、内部溶接パスを新たなパイプ接合部に提供す
る。

内部溶接機942の作動を外部溶接機948および950のそ
れと連係させ、配置したときに、外部溶接機を内部溶接
機によって発生する熱の中で作業させるようにすること
ができる。この連係は、ジョイントの改善をもたらすこ
とができ、溶接手順全体の作業速度を高めることができ
る。

概して、本発明は、最初は比較的ゆっくりではあるが
信頼性が高く、その後は、増大した溶接機移動速度、よ
り高速のワイヤ供給速度およびおそらくは増大したアー
ク電圧を伴う高速の溶接パスをもたらす、溶接作業の方
法である。

端末機920は、多数のパイプライン溶接についての初
期条件を設定するために使用されるものであり、ルーチ
ン作業の間には通常は接続されていない。コンピュータ
922を使用して、システム940内の機能のいずれかを監視
または作動させることができる。これはさらに、品質管
理および記録保管に備えてすべての溶接の記録を作成す
るために使用することもできる。

本発明の一つの実施態様を添付の図面に表し、前述の
「詳細な説明」に記載してきたが、本発明は開示された
実施多様に限定されるものではなく、本発明の範囲から
逸脱することなく多数の再構成、変更および交換を行う
ことができるものであることが理解されるであろう。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−273266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−8336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−184468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−108472（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/12,9/127,9/095

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】突き合わされ、その接合部に間隙を有する
   ２個の工作物を、その間隙を沿って移動し、その間隙に
   供給されるフィードワイヤを介してアークを発生するプ
   ロセッサ制御の溶接機を使用することにより溶接を行な
   う、２個の工作物を一緒に溶接する溶接方法において、 少なくとも１つの溶接ヘッドを、プロセッサの制御下の
   溶接を行うことなく前記間隙に沿って開始位置から停止
   位置へ移動させ、前記開始位置及び停止位置をプロセッ
   サメモリに記録する段階と、 前記溶接ヘッドを前記開始位置の前に位置するホームポ
   ジションへもどすことにより、前記溶接ヘッドにフライ
   ング・スタート溶接作業の準備をさせる段階と、 前記溶接ヘッドを第１の移動速度で溶接することなく前
   記ホームポジションから前記開始位置へ移動させ、前記
   溶接ヘッドが前記開始位置を通過するときに、前記フィ
   ードワイヤの速度を所定の速度に増加させ、アークを発
   生させ、ついで前記溶接ヘッドの移動を所定の速度に増
   加させ、前記フィードワイヤの前記所定の速度と、前記
   溶接ヘッドの前記所定の速度とを、溶接期間中前記溶接
   ヘッドが前記停止位置へ接近するまで維持する段階と、 を包含することを特徴とする溶接方法。
2. 【請求項２】前記溶接ヘッドが前記間隙の上の前記停止
   位置にあるときに、前記溶接ヘッドの移動速度および前
   記フィードワイヤの速度が零になるように、前記溶接ヘ
   ッドが前記停止位置に接近するときに、同時に前記溶接
   ヘッドの移動速度および前記フィードワイヤの速度の両
   方を減少させる段階をさらに含む請求項１に記載の溶接
   方法。
3. 【請求項３】第１の電圧において前記アークを発生さ
   せ、前記溶接ヘッドが、移動速度を前記第１の移動速度
   から前記所定の速度へと増大する時間に本質的に一致す
   る時間の間に、前記アークの電圧を前記第１の電圧から
   第２の電圧へ増加させる段階をさらに含む請求項１に記
   載の溶接方法。
4. 【請求項４】前記溶接ヘッドの前記移動速度が、前記開
   始位置における第１の移動速度から前記所定の速度へ増
   加するときと同時に、前記フィードワイヤの速度を、第
   １のワイヤ速度から第２のワイヤ速度へ増加させる段階
   をさらに含む請求項１に記載の溶接方法。
5. 【請求項５】前記溶接ヘッドの移動速度を増加させる段
   階と同時に、前記アーク電圧を前記第１の電圧から第２
   の電圧へ増加させる段階をさらに含む請求項４に記載の
   溶接方法。
6. 【請求項６】円形の間隙のまわりに、それぞれ90°の溶
   接を行なう４つの溶接ヘッドを使用し、第１の１対の前
   記溶接ヘッドを第１の溶接パスの間に時計回りに移動さ
   せて下向き溶接作業を行ない、次いで前記第１の１対の
   溶接ヘッドとは異なる第２の１対の前記溶接ヘッドを第
   ２の溶接パスの間に反時計回りに移動させて下向き溶接
   作業を行ない前記間隙のまわりに360°の円形溶接を完
   成する段階をさらに含む請求項１に記載の溶接方法。