JP3169295B2 - 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその装置 - Google Patents
消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその装置Info
- Publication number
- JP3169295B2 JP3169295B2 JP17967393A JP17967393A JP3169295B2 JP 3169295 B2 JP3169295 B2 JP 3169295B2 JP 17967393 A JP17967393 A JP 17967393A JP 17967393 A JP17967393 A JP 17967393A JP 3169295 B2 JP3169295 B2 JP 3169295B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- output voltage
- output
- voltage
- type gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、消耗電極式ガスシール
ドアーク溶接の出力制御方法およびその装置に関するも
のである。
ドアーク溶接の出力制御方法およびその装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＯ2あるいはマグ溶接などの消耗電極
式ガスシールドアーク溶接では、作業状況やワーク形状
に応じて溶接電流値を選定する。ところで、良好な溶接
結果を得るためには、溶接電流値に応じた適切なアーク
電圧が得られるように溶接機の出力電圧を設定する必要
がある。しかし、適切なアーク電圧は溶接電流値だけで
なく、作業環境や形態によっても異なる。このため、選
定した溶接電流値に対し、適正なアーク電圧が得られる
ように溶接機の出力電圧を設定するにはかなりの熟練と
技能の向上とが必要であり、初心者が容易に修得できる
ものではない。◆そこで、初心者でも熟練者と同等の溶
接結果が得られるようにするため、特開昭５６−１５８
２８１号公報（以下、第１の従来技術という）には、予
め溶接電流と適正出力電圧の関係をデータベース化して
おき、溶接電流が選定されると溶接機の出力電圧が一元
的に設定される機能を設けた技術が開示されている。ま
た、特開昭６０−１２８３４０号公報（以下、第２の従
来技術という）ならびに特開昭６０−１６２５７７号公
報（以下、第３の従来技術という）には、溶接中の電流
と電圧波形の観測結果を所定の関数で演算し、演算した
値が最小となるように出力電圧を設定する技術が開示さ
れている。◆ところで、たとえば大形構造物を溶接する
時には、溶接ケーブルを延長することが多い。この場
合、適切なアーク電圧とするためには、溶接機の出力電
圧を高くし、延長した溶接ケーブルで発生する電圧降下
の影響を補正する必要がある。しかし、上記第１の従来
技術の場合、適切なアーク電圧として自動設定される出
力電圧は、所定の基準条件ならびに標準作業環境のもと
でデータとして選定されたものであるため、標準作業環
境から外れる場合は適正値とはならない。なお、アーク
電圧を検出するための検出線を溶接部まで配線すれば適
正値を得ることができるが、配線が増加すると操作性は
低下する。さらに、データとして選定されたものは特定
の熟練溶接作業者によって選定されたものであり、必ず
しも不偏的な適正値であるとは言えない。また、上記第
２ないし第３の従来技術の場合、延長ケーブル使用時の
電圧降下を補正することは可能であるが、所定の関数で
演算される値を最小とするには、出力電圧を操作して少
なくとも３個の演算値を求める必要があり、適正なアー
ク電圧を得る迄に時間を要する。◆上記した課題を解決
するため、本願出願人は、特願平４−１２８５７０号に
おいて、溶接中に測定される短絡期間およびアーク期間
の標準偏差ｓTa，ｓTsの値を前件部、また出力電圧の操
作量を後件部とし、予め定めた制御規則に従ってファジ
ィ推論を実行することにより出力電圧設定の増減操作量
を決定するようにした消耗電極式ガスシールドアーク溶
接の出力制御方法を提案した。この技術により作業環境
や形態の変化あるいは作業者の熟練の程度に拘らず、常
に良好な溶接結果を得ることができた。
式ガスシールドアーク溶接では、作業状況やワーク形状
に応じて溶接電流値を選定する。ところで、良好な溶接
結果を得るためには、溶接電流値に応じた適切なアーク
電圧が得られるように溶接機の出力電圧を設定する必要
がある。しかし、適切なアーク電圧は溶接電流値だけで
なく、作業環境や形態によっても異なる。このため、選
定した溶接電流値に対し、適正なアーク電圧が得られる
ように溶接機の出力電圧を設定するにはかなりの熟練と
技能の向上とが必要であり、初心者が容易に修得できる
ものではない。◆そこで、初心者でも熟練者と同等の溶
接結果が得られるようにするため、特開昭５６−１５８
２８１号公報（以下、第１の従来技術という）には、予
め溶接電流と適正出力電圧の関係をデータベース化して
おき、溶接電流が選定されると溶接機の出力電圧が一元
的に設定される機能を設けた技術が開示されている。ま
た、特開昭６０−１２８３４０号公報（以下、第２の従
来技術という）ならびに特開昭６０−１６２５７７号公
報（以下、第３の従来技術という）には、溶接中の電流
と電圧波形の観測結果を所定の関数で演算し、演算した
値が最小となるように出力電圧を設定する技術が開示さ
れている。◆ところで、たとえば大形構造物を溶接する
時には、溶接ケーブルを延長することが多い。この場
合、適切なアーク電圧とするためには、溶接機の出力電
圧を高くし、延長した溶接ケーブルで発生する電圧降下
の影響を補正する必要がある。しかし、上記第１の従来
技術の場合、適切なアーク電圧として自動設定される出
力電圧は、所定の基準条件ならびに標準作業環境のもと
でデータとして選定されたものであるため、標準作業環
境から外れる場合は適正値とはならない。なお、アーク
電圧を検出するための検出線を溶接部まで配線すれば適
正値を得ることができるが、配線が増加すると操作性は
低下する。さらに、データとして選定されたものは特定
の熟練溶接作業者によって選定されたものであり、必ず
しも不偏的な適正値であるとは言えない。また、上記第
２ないし第３の従来技術の場合、延長ケーブル使用時の
電圧降下を補正することは可能であるが、所定の関数で
演算される値を最小とするには、出力電圧を操作して少
なくとも３個の演算値を求める必要があり、適正なアー
ク電圧を得る迄に時間を要する。◆上記した課題を解決
するため、本願出願人は、特願平４−１２８５７０号に
おいて、溶接中に測定される短絡期間およびアーク期間
の標準偏差ｓTa，ｓTsの値を前件部、また出力電圧の操
作量を後件部とし、予め定めた制御規則に従ってファジ
ィ推論を実行することにより出力電圧設定の増減操作量
を決定するようにした消耗電極式ガスシールドアーク溶
接の出力制御方法を提案した。この技術により作業環境
や形態の変化あるいは作業者の熟練の程度に拘らず、常
に良好な溶接結果を得ることができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＯ2溶接あるいはマ
グ溶接では、ワイヤの先端に形成される溶融金属（以
下、溶滴という。）の母材への移行形態は溶接電流によ
って異なる。◆すなわち、小電流域では短絡移行となる
が、中電流域では短絡形のグロビュール移行となり、短
絡期間およびアーク期間の標準偏差はアーク電圧に応じ
て変化する。そして、非短絡形のグロビュール移行とな
る大電流域では短絡回数は著しく減少するとともに、短
絡期間が極めて短い、いわゆる瞬間的な短絡が大部分を
占める。この結果、図３に示すように、アーク電圧によ
る標準偏差ｓTsの変化は僅かである。したがって、大電
流域では上記の標準偏差ｓTa，ｓTsの値を前件部とする
ファジィ推論により適正なアーク電圧を自動設定するこ
とは、極めて困難である。◆本発明の目的は、上記した
課題を解決し、非短絡形のグロビュール移行となる大電
流域において適正なアーク電圧を自動設定し、作業性を
向上することのできる消耗電極式ガスシールドアーク溶
接の出力制御方法を提供することにある。
グ溶接では、ワイヤの先端に形成される溶融金属（以
下、溶滴という。）の母材への移行形態は溶接電流によ
って異なる。◆すなわち、小電流域では短絡移行となる
が、中電流域では短絡形のグロビュール移行となり、短
絡期間およびアーク期間の標準偏差はアーク電圧に応じ
て変化する。そして、非短絡形のグロビュール移行とな
る大電流域では短絡回数は著しく減少するとともに、短
絡期間が極めて短い、いわゆる瞬間的な短絡が大部分を
占める。この結果、図３に示すように、アーク電圧によ
る標準偏差ｓTsの変化は僅かである。したがって、大電
流域では上記の標準偏差ｓTa，ｓTsの値を前件部とする
ファジィ推論により適正なアーク電圧を自動設定するこ
とは、極めて困難である。◆本発明の目的は、上記した
課題を解決し、非短絡形のグロビュール移行となる大電
流域において適正なアーク電圧を自動設定し、作業性を
向上することのできる消耗電極式ガスシールドアーク溶
接の出力制御方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、ワイヤ
を略定速度で送給し、値が比較的大きい溶接電流により
溶接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制
御方法において、溶接中に測定されるアーク期間の時間
の平均値（以下、アーク期間の平均値という。）および
その標準偏差の値を前件部、また出力電圧の操作量を後
件部とし、予め定めた制御規則に従って所定のアーク状
態を得るための出力電圧の操作量を推論するファジィ推
論を実行して出力電圧設定の増減操作量を決定すること
により解決される。
を略定速度で送給し、値が比較的大きい溶接電流により
溶接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制
御方法において、溶接中に測定されるアーク期間の時間
の平均値（以下、アーク期間の平均値という。）および
その標準偏差の値を前件部、また出力電圧の操作量を後
件部とし、予め定めた制御規則に従って所定のアーク状
態を得るための出力電圧の操作量を推論するファジィ推
論を実行して出力電圧設定の増減操作量を決定すること
により解決される。
【０００５】
【作用】外部特性が定電圧特性である溶接装置におい
て、ワイヤ送給速度すなわち溶接電流を比較的大きい一
定の値に維持した状態で溶接電源の出力電圧すなわちア
ーク電圧を変化させると、図４に示すように、アーク電
圧に対応してアーク期間の平均値ｍＴａおよびその標準
偏差ｓTaは大きく変化する。◆そこで、アーク期間を測
定し、算出した平均値ｍＴａおよびその標準偏差ｓTaの
値を所定のファジィ関数と推論規則に基づいて処理し、
適正なアーク電圧を得るための操作量を演算して出力電
圧を増減させれば、常に適正な出力電圧が維持できる。
て、ワイヤ送給速度すなわち溶接電流を比較的大きい一
定の値に維持した状態で溶接電源の出力電圧すなわちア
ーク電圧を変化させると、図４に示すように、アーク電
圧に対応してアーク期間の平均値ｍＴａおよびその標準
偏差ｓTaは大きく変化する。◆そこで、アーク期間を測
定し、算出した平均値ｍＴａおよびその標準偏差ｓTaの
値を所定のファジィ関数と推論規則に基づいて処理し、
適正なアーク電圧を得るための操作量を演算して出力電
圧を増減させれば、常に適正な出力電圧が維持できる。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明を実施するための溶接装置の
第１の構成例図である。◆同図において、１は商用交流
を直流に変換するための入力側整流器、２はパワー半導
体素子で構成されたインバータ回路で、上記直流を高周
波交流に変換する。３は溶接トランスでその入力側はイ
ンバータ回路２に接続されている。４は溶接トランス３
の出力側に接続された出力側整流器で、上記インバータ
回路２で作り出す高周波交流を再び直流に変換する。５
は直流リアクタで、出力側整流器４で整流された直流出
力を平滑する。６はワイヤで、ワイヤ送給装置７により
溶接部に供給される。８は母材。９は溶接電流設定器
で、ワイヤ６の送給速度を設定するためのものである。
なお、インバータ回路２は外部特性が定電圧特性となる
ように制御される。◆１０は出力電圧設定器で、出力電
圧Ｖ0を設定するためのものである。１１は加減算回路
で、出力電圧設定器１０で設定される出力電圧Ｖ0と、
後述するファジィ制御器２２から出力される出力電圧の
操作量△Ｖとを合成し、その結果をパルス幅制御回路１
２に出力する。パルス幅制御回路１２は加減算回路１１
からの信号に基づき駆動回路１３を介してインバータ回
路２の出力を制御する。
第１の構成例図である。◆同図において、１は商用交流
を直流に変換するための入力側整流器、２はパワー半導
体素子で構成されたインバータ回路で、上記直流を高周
波交流に変換する。３は溶接トランスでその入力側はイ
ンバータ回路２に接続されている。４は溶接トランス３
の出力側に接続された出力側整流器で、上記インバータ
回路２で作り出す高周波交流を再び直流に変換する。５
は直流リアクタで、出力側整流器４で整流された直流出
力を平滑する。６はワイヤで、ワイヤ送給装置７により
溶接部に供給される。８は母材。９は溶接電流設定器
で、ワイヤ６の送給速度を設定するためのものである。
なお、インバータ回路２は外部特性が定電圧特性となる
ように制御される。◆１０は出力電圧設定器で、出力電
圧Ｖ0を設定するためのものである。１１は加減算回路
で、出力電圧設定器１０で設定される出力電圧Ｖ0と、
後述するファジィ制御器２２から出力される出力電圧の
操作量△Ｖとを合成し、その結果をパルス幅制御回路１
２に出力する。パルス幅制御回路１２は加減算回路１１
からの信号に基づき駆動回路１３を介してインバータ回
路２の出力を制御する。
【０００７】１４は電圧検出器。１５は電圧検出器１４
のサンプリング条件設定器。１６は判定電圧設定器。１
７は短絡かアークかを判定する判定器で、サンプリング
条件設定器１５で設定されるサンプリング間隔およびサ
ンプリング時間に従って、電圧検出器１４で計測される
溶接電圧υと判定電圧設定器１６で設定された判定電圧
Ｖjの大小を比較する。そして、判定器１７は、υ＞Ｖj
のときに、アーク期間であることの判定信号をＴa測定
器１９へ出力する。◆上記Ｔａ測定器１９は、各短絡周
期毎に、その時間の計測値（Ｔａの値）をアーク期間の
平均値ｍＴａの演算器２０ならびにアーク期間の標準偏
差ｓTaの演算器２１へ入力する。なお、演算器２０は、
上記Ｔa測定器１９の出力を用いて、Ｔaの総和ΣＴaの
演算、ならびにＴaの個数Ｎのカウントを行い、平均値
ｍＴａの値を下記の式１により算出し、その値をファジ
ィ制御器２２へ出力する。演算器２１は上記Ｔａ測定器
１９の出力を用いて、Ｔaの総和ΣＴaおよび平方和ΣＴ
a2ならびにＴaの個数Ｎのカウントを行い、標準偏差ｓ
Taの値を下記の式２により算出し、その値をファジィ制
御器２２へ出力する。◆
のサンプリング条件設定器。１６は判定電圧設定器。１
７は短絡かアークかを判定する判定器で、サンプリング
条件設定器１５で設定されるサンプリング間隔およびサ
ンプリング時間に従って、電圧検出器１４で計測される
溶接電圧υと判定電圧設定器１６で設定された判定電圧
Ｖjの大小を比較する。そして、判定器１７は、υ＞Ｖj
のときに、アーク期間であることの判定信号をＴa測定
器１９へ出力する。◆上記Ｔａ測定器１９は、各短絡周
期毎に、その時間の計測値（Ｔａの値）をアーク期間の
平均値ｍＴａの演算器２０ならびにアーク期間の標準偏
差ｓTaの演算器２１へ入力する。なお、演算器２０は、
上記Ｔa測定器１９の出力を用いて、Ｔaの総和ΣＴaの
演算、ならびにＴaの個数Ｎのカウントを行い、平均値
ｍＴａの値を下記の式１により算出し、その値をファジ
ィ制御器２２へ出力する。演算器２１は上記Ｔａ測定器
１９の出力を用いて、Ｔaの総和ΣＴaおよび平方和ΣＴ
a2ならびにＴaの個数Ｎのカウントを行い、標準偏差ｓ
Taの値を下記の式２により算出し、その値をファジィ制
御器２２へ出力する。◆
【０００８】
【数１】
【０００９】設定器２３は、ファジィ推論の前件部を構
成する因子であるアーク期間の平均値ｍＴａとその標準
偏差ｓTaおよび後件部を構成する因子△Ｖ（出力電圧操
作量）のファジィ変数、ならびにこれらの因子について
の推論規則を入力するためのものである。そして、ファ
ジイ制御器２２は、上記設定器２３により設定されるフ
ァジィ変数と推論規則に基づき、入力された平均値ｍＴ
ａおよび標準偏差ｓTaの推論規則への適合度を求め、そ
の適合度に見合った推論結果を各規則毎に算出する。そ
して、各推論規則毎に得られた推論結果を重心法で統合
し、全体としての推論結果△Ｖを上記加算回路１１へ出
力する。
成する因子であるアーク期間の平均値ｍＴａとその標準
偏差ｓTaおよび後件部を構成する因子△Ｖ（出力電圧操
作量）のファジィ変数、ならびにこれらの因子について
の推論規則を入力するためのものである。そして、ファ
ジイ制御器２２は、上記設定器２３により設定されるフ
ァジィ変数と推論規則に基づき、入力された平均値ｍＴ
ａおよび標準偏差ｓTaの推論規則への適合度を求め、そ
の適合度に見合った推論結果を各規則毎に算出する。そ
して、各推論規則毎に得られた推論結果を重心法で統合
し、全体としての推論結果△Ｖを上記加算回路１１へ出
力する。
【００１０】以下、ファジィ制御器２２における推論方
法をさらに詳しく説明する。◆大電流域では溶滴の移行
形態が非短絡移行形のグロビュール移行となり、アーク
期間の平均値ｍＴａおよびその標準偏差ｓTaは、アーク
電圧に応じてそれぞれ図４に示すように変化する。◆そ
こで、平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTaおよび出力電圧
の操作量△Ｖのファジィ変数を、それぞれ図５〜図７の
ように定めるとともに、表１に示す合計２０個の推論規
則を設定する。◆
法をさらに詳しく説明する。◆大電流域では溶滴の移行
形態が非短絡移行形のグロビュール移行となり、アーク
期間の平均値ｍＴａおよびその標準偏差ｓTaは、アーク
電圧に応じてそれぞれ図４に示すように変化する。◆そ
こで、平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTaおよび出力電圧
の操作量△Ｖのファジィ変数を、それぞれ図５〜図７の
ように定めるとともに、表１に示す合計２０個の推論規
則を設定する。◆
【００１１】
【表１】
【００１２】なお、表１における推論規則のうち、
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を代表例にとり、以下に説明する。な
お、括弧内の記号は表１に示すものである。◆ Ｒ1；もしｍＴａが極めて小さく（ＳＳ）、かつｓTaも
極めて小さい（ＳＳ）ときには出力電圧を大幅に増加さ
せる（△Ｖ＝ＰＢ）◆ Ｒ2；もしｍＴａが普通（ＭＭ）で、かつｓTaが比較的
小さい（ＳＭ）ときには出力電圧を変化させない。（△
Ｖ＝Ｚ０）◆ Ｒ3；もしｍＴａが極めて大きく（ＢＢ）、かつｓTaも
極めて大きい（ＢＢ）ときには出力電圧を大幅に減少さ
せる（△Ｖ＝ＮＢ）◆ すなわち出力電圧設定器１０で設定された出力電圧Ｖ0
が適正電圧に対して低過ぎた場合、図４に示したよう
に、平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTaの値が極めて小さ
くなるため、上記の推論規則Ｒ1が適用されて出力電圧
を大幅に上昇させるという推論結果（△Ｖ＝ＰＢ）を得
る。◆また、出力電圧設定器１０で設定された出力電圧
Ｖ0が適正であった場合、平均値ｍＴａの値が普通で、
ｓTaの値は比較的小さくなるから、上記の推論規則Ｒ2
が適用され、出力電圧を変化させないという推論結果
（△Ｖ＝Ｚ０）を得る。さらに、出力電圧設定器１０で
設定された出力電圧Ｖ0が適正電圧に対して高過ぎた場
合、平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTaの値が極めて大き
くなるため、上記推論規則Ｒ3が適用され、出力電圧を
大幅に低下させるという推論結果（△Ｖ＝ＮＢ）を得
る。◆なお、その他の場合も上記したＲ1，Ｒ2，Ｒ3の
場合と同様に、出力電圧の設定値が適正電圧より低い場
合には、適正電圧からのズレ量に応じた出力電圧の増加
量が、また出力電圧の設定値が適正電圧より高い場合に
は、その程度に応じた出力電圧の減少量がファジィ推論
結果△Ｖとして与えられる。すなわち、当初の出力電圧
の設定がどのような値であっても、その設定値のもとで
所定の時間テスト溶接を行い、その時の平均値ｍＴａお
よび標準偏差ｓTaの値を用いて上述のファジィ推論を行
えば、出力電圧を常に適正な値に設定できる。
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を代表例にとり、以下に説明する。な
お、括弧内の記号は表１に示すものである。◆ Ｒ1；もしｍＴａが極めて小さく（ＳＳ）、かつｓTaも
極めて小さい（ＳＳ）ときには出力電圧を大幅に増加さ
せる（△Ｖ＝ＰＢ）◆ Ｒ2；もしｍＴａが普通（ＭＭ）で、かつｓTaが比較的
小さい（ＳＭ）ときには出力電圧を変化させない。（△
Ｖ＝Ｚ０）◆ Ｒ3；もしｍＴａが極めて大きく（ＢＢ）、かつｓTaも
極めて大きい（ＢＢ）ときには出力電圧を大幅に減少さ
せる（△Ｖ＝ＮＢ）◆ すなわち出力電圧設定器１０で設定された出力電圧Ｖ0
が適正電圧に対して低過ぎた場合、図４に示したよう
に、平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTaの値が極めて小さ
くなるため、上記の推論規則Ｒ1が適用されて出力電圧
を大幅に上昇させるという推論結果（△Ｖ＝ＰＢ）を得
る。◆また、出力電圧設定器１０で設定された出力電圧
Ｖ0が適正であった場合、平均値ｍＴａの値が普通で、
ｓTaの値は比較的小さくなるから、上記の推論規則Ｒ2
が適用され、出力電圧を変化させないという推論結果
（△Ｖ＝Ｚ０）を得る。さらに、出力電圧設定器１０で
設定された出力電圧Ｖ0が適正電圧に対して高過ぎた場
合、平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTaの値が極めて大き
くなるため、上記推論規則Ｒ3が適用され、出力電圧を
大幅に低下させるという推論結果（△Ｖ＝ＮＢ）を得
る。◆なお、その他の場合も上記したＲ1，Ｒ2，Ｒ3の
場合と同様に、出力電圧の設定値が適正電圧より低い場
合には、適正電圧からのズレ量に応じた出力電圧の増加
量が、また出力電圧の設定値が適正電圧より高い場合に
は、その程度に応じた出力電圧の減少量がファジィ推論
結果△Ｖとして与えられる。すなわち、当初の出力電圧
の設定がどのような値であっても、その設定値のもとで
所定の時間テスト溶接を行い、その時の平均値ｍＴａお
よび標準偏差ｓTaの値を用いて上述のファジィ推論を行
えば、出力電圧を常に適正な値に設定できる。
【００１３】以下、良好な結果が得られたファジィ変数
の例を、図５〜７に基づいて示す。なお、この例はワイ
ヤの材質が軟鋼で、直径が１．２ｍｍのソリッドワイヤ
を用いてＣＯ2溶接をした場合で、ワイヤ送給速度は１
２ｍ／ｍｉｎである。◆ 図５において、◆ａ1＝６．７ｍｓ、ａ2＝３０．７ｍ
ｓ、ａ3＝３２.６ｍｓ、◆ａ4＝１０２.６ｍｓ、ａ5＝
１６６．６ｍｓ、ａ6＝１９８．５ｍｓ◆ 図６において、◆ｂ1＝１８．２ｍｓ、ｂ2＝２７．４ｍ
ｓ、ｂ3＝３６.７ｍｓ、◆ｂ4＝５９．８ｍｓ、ｂ5＝８
２．９ｍｓ、ｂ6＝１１０．７ｍｓ、◆ｂ7＝１２９．２
ｍｓ◆ 図７において、◆ｃ1＝−９.０Ｖ、ｃ2＝−６.０Ｖ、ｃ
3＝−３.０Ｖ、ｃ4＝０Ｖ◆ｃ5＝３．０Ｖ、ｃ6＝６．
０Ｖ、ｃ7＝９．０Ｖ、 図２は、本発明の第２の実施例を実行するための溶接装
置の構成例図である。なお、図１と同じものは同一の符
号を付してある。◆同図において、１１７は、短絡かア
ークかを判定する判定器で、サンプリング条件設定器１
５で設定されるサンプリング条件に従って、電圧検出器
１４で計測される溶接電圧υと判定電圧設定器１６で設
定された判定電圧Ｖｊの大小を比較する。そして、判定
器１１７はυ≦Ｖjのときには短絡期間であることの判
定信号をＴs測定器１８へ、またυ＞Ｖjのときには、ア
ーク期間であることの判定信号をＴa測定器１９へ、そ
れぞれ出力する。◆上記Ｔs測定器１８は、各短絡周期
毎に、短絡期間の時間（以下、短絡期間という）の計測
値Ｔｓを短絡期間の標準偏差ｓTsの演算器２４へ入力す
る。演算器２４は、上記Ｔｓ測定器１８の出力を用い
て、Ｔｓの総和ΣＴｓおよびＴｓの平方和ΣＴｓ2の演
算ならびにＴｓの個数Ｎのカウントを行い、標準偏差ｓ
Tsの値（上記の式２においてＴaの代りにＴｓとすれば
よい）を算出してファジィ制御器１２２へ出力する。設
定器１２３は、ファジィ推論の前件部を構成する因子で
あるアーク期間の平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTa並び
に短絡期間の標準偏差ｓTsと、後件部を構成する因子で
ある出力電圧操作量△Ｖのファジィ変数、およびこれら
の因子についての推論規則を入力するためのものであ
る。◆ファジィ制御器１２２は、設定器１２３で設定さ
れたファジィ変数と推論規則に基づき、入力された平均
値ｍＴａ、標準偏差ｓTaおよび標準偏差ｓTsの推論規則
への適合度を求め、その適合度に見合った推論結果を各
規則毎に算出する。そして、各推論規則毎に得られた推
論結果を重心法で統合し、全体としての推論結果△Ｖを
加算回路１１へ出力する。
の例を、図５〜７に基づいて示す。なお、この例はワイ
ヤの材質が軟鋼で、直径が１．２ｍｍのソリッドワイヤ
を用いてＣＯ2溶接をした場合で、ワイヤ送給速度は１
２ｍ／ｍｉｎである。◆ 図５において、◆ａ1＝６．７ｍｓ、ａ2＝３０．７ｍ
ｓ、ａ3＝３２.６ｍｓ、◆ａ4＝１０２.６ｍｓ、ａ5＝
１６６．６ｍｓ、ａ6＝１９８．５ｍｓ◆ 図６において、◆ｂ1＝１８．２ｍｓ、ｂ2＝２７．４ｍ
ｓ、ｂ3＝３６.７ｍｓ、◆ｂ4＝５９．８ｍｓ、ｂ5＝８
２．９ｍｓ、ｂ6＝１１０．７ｍｓ、◆ｂ7＝１２９．２
ｍｓ◆ 図７において、◆ｃ1＝−９.０Ｖ、ｃ2＝−６.０Ｖ、ｃ
3＝−３.０Ｖ、ｃ4＝０Ｖ◆ｃ5＝３．０Ｖ、ｃ6＝６．
０Ｖ、ｃ7＝９．０Ｖ、 図２は、本発明の第２の実施例を実行するための溶接装
置の構成例図である。なお、図１と同じものは同一の符
号を付してある。◆同図において、１１７は、短絡かア
ークかを判定する判定器で、サンプリング条件設定器１
５で設定されるサンプリング条件に従って、電圧検出器
１４で計測される溶接電圧υと判定電圧設定器１６で設
定された判定電圧Ｖｊの大小を比較する。そして、判定
器１１７はυ≦Ｖjのときには短絡期間であることの判
定信号をＴs測定器１８へ、またυ＞Ｖjのときには、ア
ーク期間であることの判定信号をＴa測定器１９へ、そ
れぞれ出力する。◆上記Ｔs測定器１８は、各短絡周期
毎に、短絡期間の時間（以下、短絡期間という）の計測
値Ｔｓを短絡期間の標準偏差ｓTsの演算器２４へ入力す
る。演算器２４は、上記Ｔｓ測定器１８の出力を用い
て、Ｔｓの総和ΣＴｓおよびＴｓの平方和ΣＴｓ2の演
算ならびにＴｓの個数Ｎのカウントを行い、標準偏差ｓ
Tsの値（上記の式２においてＴaの代りにＴｓとすれば
よい）を算出してファジィ制御器１２２へ出力する。設
定器１２３は、ファジィ推論の前件部を構成する因子で
あるアーク期間の平均値ｍＴａおよび標準偏差ｓTa並び
に短絡期間の標準偏差ｓTsと、後件部を構成する因子で
ある出力電圧操作量△Ｖのファジィ変数、およびこれら
の因子についての推論規則を入力するためのものであ
る。◆ファジィ制御器１２２は、設定器１２３で設定さ
れたファジィ変数と推論規則に基づき、入力された平均
値ｍＴａ、標準偏差ｓTaおよび標準偏差ｓTsの推論規則
への適合度を求め、その適合度に見合った推論結果を各
規則毎に算出する。そして、各推論規則毎に得られた推
論結果を重心法で統合し、全体としての推論結果△Ｖを
加算回路１１へ出力する。
【００１４】以下、第２の実施例におけるファジィ制御
器１２２での推論方法をさらに詳しく説明する。◆図８
に示すように、溶滴の移行形態が非短絡形のグロビュー
ル移行となる大電流域においてアーク電圧を変化させる
と、高電圧域では溶滴が自由飛行移行となって短絡は全
く発生しない。このような状態が発生すると、短絡周期
の個数Ｎは１以下になり、標準偏差ｓTaの算出が不可能
になる。そこで、上記第１の実施例の溶接装置において
短絡を検出できないときには、平均値ｍＴａ、標準偏差
ｓTaの値をある大きい値へ強制的に設定するようにすれ
ば、この状態にも十分対応できる。しかし、その場合、
演算器２０および演算器２１の機能はやや複雑なものと
なる。なお、短絡を検出できないときには、演算器２０
および演算器２１の出力を０とすれば機能は簡単になる
が、平均値ｍＴａ、標準偏差ｓTaがともに極めて小さい
値となる低電圧域と区別することができない。◆ところ
で、溶滴が非短絡形のグロビュール移行する大電流域に
おける適正電圧は、若干の瞬間的短絡が発生する電圧域
にあり、短絡が全く発生しない電圧域は出力電圧の設定
が高過ぎると言える。そこで、上記図５〜図６に示した
ファジィ変数に加えて図９に示すファジィ変数の標準偏
差ｓTsをファジィ推論の前件部として採用し、表２に示
す合計２５個の推論規則を設定する。
器１２２での推論方法をさらに詳しく説明する。◆図８
に示すように、溶滴の移行形態が非短絡形のグロビュー
ル移行となる大電流域においてアーク電圧を変化させる
と、高電圧域では溶滴が自由飛行移行となって短絡は全
く発生しない。このような状態が発生すると、短絡周期
の個数Ｎは１以下になり、標準偏差ｓTaの算出が不可能
になる。そこで、上記第１の実施例の溶接装置において
短絡を検出できないときには、平均値ｍＴａ、標準偏差
ｓTaの値をある大きい値へ強制的に設定するようにすれ
ば、この状態にも十分対応できる。しかし、その場合、
演算器２０および演算器２１の機能はやや複雑なものと
なる。なお、短絡を検出できないときには、演算器２０
および演算器２１の出力を０とすれば機能は簡単になる
が、平均値ｍＴａ、標準偏差ｓTaがともに極めて小さい
値となる低電圧域と区別することができない。◆ところ
で、溶滴が非短絡形のグロビュール移行する大電流域に
おける適正電圧は、若干の瞬間的短絡が発生する電圧域
にあり、短絡が全く発生しない電圧域は出力電圧の設定
が高過ぎると言える。そこで、上記図５〜図６に示した
ファジィ変数に加えて図９に示すファジィ変数の標準偏
差ｓTsをファジィ推論の前件部として採用し、表２に示
す合計２５個の推論規則を設定する。
【００１５】
【表２】
【００１６】すなわち、ｓTaが極めて小さく（ＳＳ）、
かつｓTsが小さい（短絡を生じないＮ）ときには、平均
値ｍＴａの値に拘らず、出力電圧を大幅に低下させる
（△Ｖ＝ＮＢ）ことによって、出力電圧の設定を短絡発
生領域へ移動させ、上記図５〜図７および表１で説明し
た方法を使用できるようにする。したがって、表２のｓ
Ts＝Ｎ（短絡なし）の場合の合計５個の推論規則を除く
他の合計２０個の推論規則は表１と同一にできる。◆そ
して、図９に示したファジィ変数のｄ1およびｄ2を、そ
れぞれ０．０４ｍｓ，０．０６ｍｓとすることによっ
て、ワイヤ送給速度は１２ｍ／ｍｉｎにおいて良好な結
果が得られることを確認した。◆なお、この第２の実施
例では、短絡の有無を判別するために短絡期間の標準偏
差ｓTsを用いたが、この判別には必ずしも標準偏差ｓTs
を用いる必要はなく、短絡期間の平均値等、短絡の有無
を判別できるものであれば、どのような因子を用いても
よい。
かつｓTsが小さい（短絡を生じないＮ）ときには、平均
値ｍＴａの値に拘らず、出力電圧を大幅に低下させる
（△Ｖ＝ＮＢ）ことによって、出力電圧の設定を短絡発
生領域へ移動させ、上記図５〜図７および表１で説明し
た方法を使用できるようにする。したがって、表２のｓ
Ts＝Ｎ（短絡なし）の場合の合計５個の推論規則を除く
他の合計２０個の推論規則は表１と同一にできる。◆そ
して、図９に示したファジィ変数のｄ1およびｄ2を、そ
れぞれ０．０４ｍｓ，０．０６ｍｓとすることによっ
て、ワイヤ送給速度は１２ｍ／ｍｉｎにおいて良好な結
果が得られることを確認した。◆なお、この第２の実施
例では、短絡の有無を判別するために短絡期間の標準偏
差ｓTsを用いたが、この判別には必ずしも標準偏差ｓTs
を用いる必要はなく、短絡期間の平均値等、短絡の有無
を判別できるものであれば、どのような因子を用いても
よい。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
溶滴の移行形態が非短絡形のグロビュール移行となる大
電流域において、当初の出力電圧の設定がどのような値
であっても、適正な出力電圧に自動的に設定変更でき
る。したがって、延長ケーブルの付加、電源電圧、ワイ
ヤ突出し長さの変化などが生じても、従来熟練が必要と
されている出力電圧の微調整を行う必要はなく、非熟練
者でも熟練者と同様、常に良好な溶接結果を得ることが
できるという効果がある。
溶滴の移行形態が非短絡形のグロビュール移行となる大
電流域において、当初の出力電圧の設定がどのような値
であっても、適正な出力電圧に自動的に設定変更でき
る。したがって、延長ケーブルの付加、電源電圧、ワイ
ヤ突出し長さの変化などが生じても、従来熟練が必要と
されている出力電圧の微調整を行う必要はなく、非熟練
者でも熟練者と同様、常に良好な溶接結果を得ることが
できるという効果がある。
【図１】本発明を実施するための溶接装置の第１の構成
例。
例。
【図２】本発明を実施するための溶接装置の第２の構成
例。
例。
【図３】大電流域における標準偏差ｓTa，ｓTsとアーク
電圧の関係を示す図。
電圧の関係を示す図。
【図４】大電流域における平均値ｍＴａ，標準偏差ｓTa
とアーク電圧の関係を示す図。
とアーク電圧の関係を示す図。
【図５】大電流域を対象としたｓTaのファジィ変数の一
例。
例。
【図６】大電流域を対象とした平均値ｍＴａのファジィ
変数の一例。
変数の一例。
【図７】大電流域を対象とした△Ｖのファジィ変数の一
例。
例。
【図８】大電流域における短絡の発生状況の説明図。
【図９】標準偏差ｓTsを用いた短絡の有無を判別するた
めのファジイ変数の一例。
めのファジイ変数の一例。
２ インバータ回路 ５ 直流リアク
タ ６ ワイヤ １０ 出力電圧設
定器 １１ 加減算回路 １２ パルス幅
制御回路 １４ 電圧検出器 １５ サンプリ
ング条件設定器 １６ 判定電圧設定器 １７ 判定器 １８ Ｔs測定器 １９ Ｔa測定
器 ２０，２１，２４ 演算器 ２２
ファジィ制御器 ２３ 設定器
タ ６ ワイヤ １０ 出力電圧設
定器 １１ 加減算回路 １２ パルス幅
制御回路 １４ 電圧検出器 １５ サンプリ
ング条件設定器 １６ 判定電圧設定器 １７ 判定器 １８ Ｔs測定器 １９ Ｔa測定
器 ２０，２１，２４ 演算器 ２２
ファジィ制御器 ２３ 設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/073 B23K 9/095 B23K 9/12 G05B 13/02
Claims (6)
- 【請求項１】ワイヤを略定速度で送給して溶接をする消
耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法におい
て、溶接中に測定されるアーク期間の平均値およびその
標準偏差の値を前件部、また出力電圧の操作量を後件部
とし、予め定めた制御規則に従って所定のアーク状態を
得るための出力電圧の操作量を推論するファジィ推論を
実行して、出力電圧設定の増減操作量を決定することを
特徴とする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制
御方法。 - 【請求項２】短絡発生の有無の判別をファジィ推論の前
件部に付加することを特徴とする請求項１に記載の消耗
電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法。 - 【請求項３】短絡発生の有無を、短絡期間の平均値また
は標準偏差のファジィ変数を用いて判別することを特徴
とする請求項２に記載の消耗電極式ガスシールドアーク
溶接の出力制御方法。 - 【請求項４】短絡が発生しない場合は、短絡が発生する
電圧まで出力電圧の設定値を低下させることを特徴とす
る請求項２または請求項３いずれかに記載の消耗電極式
ガスシールドアーク溶接の出力制御方法。 - 【請求項５】ワイヤを略定速度で送給して溶接をする消
耗電極式ガスシールドアーク溶接の溶接装置において、
溶接中に測定されるアーク期間の平均値およびその標準
偏差の算出手段と、その算出手段の算出結果を入力とし
て予め定めた制御規則に従って所定のアーク状態を得る
ための出力電圧の操作量を推論するファジィ制御器と、
上記ファジィ制御器の出力に応じて溶接電源の出力電圧
設定値の増減を行なう手段とを備えたことを特徴とする
消耗電極式ガスシールドアーク溶接の溶接装置。 - 【請求項６】短絡発生の有無の判別手段をファジィ制御
器の入力側に接続したことを特徴とする請求項５に記載
の消耗電極式ガスシールドアーク溶接の溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17967393A JP3169295B2 (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17967393A JP3169295B2 (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0732145A JPH0732145A (ja) | 1995-02-03 |
| JP3169295B2 true JP3169295B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=16069880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17967393A Expired - Fee Related JP3169295B2 (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169295B2 (ja) |
-
1993
- 1993-07-21 JP JP17967393A patent/JP3169295B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732145A (ja) | 1995-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3209821B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその溶接装置 | |
| JPH05329645A (ja) | アークセンサモニター装置及びその使用方法 | |
| US5326955A (en) | Standoff control method and apparatus for plasma cutting machine | |
| JP3215567B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその装置 | |
| JP3169295B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその装置 | |
| JP3200154B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその溶接装置 | |
| JP3176168B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその溶接装置 | |
| JP3176167B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法 | |
| JP3724016B2 (ja) | アーク溶接の自動制御装置 | |
| JP3169288B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその溶接装置 | |
| JP3202828B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその溶接装置 | |
| JPH06277841A (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の出力制御方法およびその溶接装置 | |
| JP3117764B2 (ja) | 抵抗溶接制御方法 | |
| JP3311403B2 (ja) | アーク溶接自動制御方法及び装置 | |
| EP0562111A1 (en) | Standoff control method and apparatus for plasma cutting machine | |
| JP3200159B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の溶接状態検出方法および溶接装置 | |
| JP3241527B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接装置 | |
| JP2002283053A (ja) | 非消耗電極式アーク溶接のアーク長制御方法 | |
| US4701932A (en) | Method for regulating the electrodes in a furnace having freely burning electric arcs | |
| JP2591357B2 (ja) | 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 | |
| JP4348509B2 (ja) | アーク溶接装置 | |
| JPS63295062A (ja) | 自動ア−ク溶接装置 | |
| JPS60208084A (ja) | ア−ク炉の電極長さ調整方法とその装置 | |
| JPH03297577A (ja) | プラズマ加工機のスタンドオフ制御方法 | |
| JPS63290685A (ja) | ア−ク溶接制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010227 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080316 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090316 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 10 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |