JP3248148B2 - アークセンサ装置 - Google Patents
アークセンサ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグアーク溶接
（ＣＯ2溶接を含む）に有効なアークセンサに関する。
（ＣＯ2溶接を含む）に有効なアークセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動アーク溶接において、溶接ト
ーチを揺動動作や回転動作などの周期運動をさせ、溶接
電流の変化から得られる信号により、トーチの中心軸線
を常に被溶接物の開先部の中央付近に位置させて溶接す
るアークセンサ装置が広く用いられている。溶接トーチ
を周期運動させるアークセンサ制御の具体的な手段の１
つが特公昭５３−１１５０２号公報に開示され、実用さ
れたが、周期運動の周波数が高くなるに従って、上記公
報に開示された溶接電流を用いる手段よりも、溶接電圧
を用いた方がセンサ性能が高い場合があることがわかっ
てきた。
ーチを揺動動作や回転動作などの周期運動をさせ、溶接
電流の変化から得られる信号により、トーチの中心軸線
を常に被溶接物の開先部の中央付近に位置させて溶接す
るアークセンサ装置が広く用いられている。溶接トーチ
を周期運動させるアークセンサ制御の具体的な手段の１
つが特公昭５３−１１５０２号公報に開示され、実用さ
れたが、周期運動の周波数が高くなるに従って、上記公
報に開示された溶接電流を用いる手段よりも、溶接電圧
を用いた方がセンサ性能が高い場合があることがわかっ
てきた。
【０００３】以下、従来の溶接電圧を用いたアークセン
サ制御について図面を参照しながら説明する。図５は従
来のアークセンサ制御を適用したアーク溶接の溶接状態
を示す側面図である。図５において、２ａ、２ｂは被溶
接物、Ｍは開先であり、一点鎖線Ｎは開先Ｍの中央部を
表す。溶接チップ８は開先Ｍ内に挿入され、溶接チップ
８から溶接ワイヤ９が送り出され、溶接中は被溶接物２
ａ、２ｂとの間でアークを発生させる。溶接トーチ（図
示せず）が周期運動するに従って、溶接トーチに固定さ
れている溶接チップ８は、図における８ａ−８ｂ−８ａ
−８ｃ−８ａへと移動する。
サ制御について図面を参照しながら説明する。図５は従
来のアークセンサ制御を適用したアーク溶接の溶接状態
を示す側面図である。図５において、２ａ、２ｂは被溶
接物、Ｍは開先であり、一点鎖線Ｎは開先Ｍの中央部を
表す。溶接チップ８は開先Ｍ内に挿入され、溶接チップ
８から溶接ワイヤ９が送り出され、溶接中は被溶接物２
ａ、２ｂとの間でアークを発生させる。溶接トーチ（図
示せず）が周期運動するに従って、溶接トーチに固定さ
れている溶接チップ８は、図における８ａ−８ｂ−８ａ
−８ｃ−８ａへと移動する。
【０００４】図６は溶接電圧を示す波形図である。図５
（ａ）に示したように、溶接チップ８の周期運動の中心
が開先Ｍの中央部Ｎを通る場合には、溶接電圧は図６
（ａ）に示したように変化する。溶接チップ８が８ａの
位置にあるときは図６（ａ）のｐの溶接電圧となり、８
ｂの位置ではｑ、８ａの位置に戻るとｒ、８ｃの位置で
はｓ、８ａに戻るとｐ1 の溶接電圧になる。また、図５
（ｂ）に示したように、溶接チップの周期運動の中心が
開先Ｍの中央部Ｎから上にずれている場合には、溶接電
圧は図６（ｂ）に示したように変化する。下にずれてい
る場合には図６（ｂ）の時間軸上のｐをｒ、ｑをｓ、ｒ
をｐ、ｓをｑと読み替えた状態となる。
（ａ）に示したように、溶接チップ８の周期運動の中心
が開先Ｍの中央部Ｎを通る場合には、溶接電圧は図６
（ａ）に示したように変化する。溶接チップ８が８ａの
位置にあるときは図６（ａ）のｐの溶接電圧となり、８
ｂの位置ではｑ、８ａの位置に戻るとｒ、８ｃの位置で
はｓ、８ａに戻るとｐ1 の溶接電圧になる。また、図５
（ｂ）に示したように、溶接チップの周期運動の中心が
開先Ｍの中央部Ｎから上にずれている場合には、溶接電
圧は図６（ｂ）に示したように変化する。下にずれてい
る場合には図６（ｂ）の時間軸上のｐをｒ、ｑをｓ、ｒ
をｐ、ｓをｑと読み替えた状態となる。
【０００５】この溶接電圧をアークの上下１／２周期
（図６（ａ）、図６（ｂ）のｐ−ｑ間とｓ−ｐ1 間）ご
とに積分して（積分領域と呼ぶ）、上下の積分値を比較
することにより、周期運動の中心が開先Ｍのどの位置に
あるかを検知でき、この比較結果により軌跡を修正し、
つねに中央部Ｎに位置するように、または所定の設定さ
れた量だけ中心部からずらした位置になるように制御す
ることができる。ただし、積分領域にアーク短絡が発生
した場合には溶接電圧が著しく低下し、溶接電圧から位
置検知すると大きな誤差を発生させるので、その周期で
は位置検知しないようにしていた。
（図６（ａ）、図６（ｂ）のｐ−ｑ間とｓ−ｐ1 間）ご
とに積分して（積分領域と呼ぶ）、上下の積分値を比較
することにより、周期運動の中心が開先Ｍのどの位置に
あるかを検知でき、この比較結果により軌跡を修正し、
つねに中央部Ｎに位置するように、または所定の設定さ
れた量だけ中心部からずらした位置になるように制御す
ることができる。ただし、積分領域にアーク短絡が発生
した場合には溶接電圧が著しく低下し、溶接電圧から位
置検知すると大きな誤差を発生させるので、その周期で
は位置検知しないようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のアー
クセンサ装置では、主として被溶接物が厚さ２mm以上の
中厚板に対して有効で、厚さ２mm未満の薄板では溶接電
流が２００Ａ以下となってアーク短絡の頻度が４０〜７
０Hz程度に大きくなり、溶接トーチの周期運動の周波数
を高速に、たとえば５０Hzにした場合でも、ほとんどの
周期にアーク短絡が発生し、アーク短絡を含む周期を除
外する従来手段では位置検出がほとんど不可能となる。
その結果、軌跡追従能力が低下するという問題があっ
た。
クセンサ装置では、主として被溶接物が厚さ２mm以上の
中厚板に対して有効で、厚さ２mm未満の薄板では溶接電
流が２００Ａ以下となってアーク短絡の頻度が４０〜７
０Hz程度に大きくなり、溶接トーチの周期運動の周波数
を高速に、たとえば５０Hzにした場合でも、ほとんどの
周期にアーク短絡が発生し、アーク短絡を含む周期を除
外する従来手段では位置検出がほとんど不可能となる。
その結果、軌跡追従能力が低下するという問題があっ
た。
【０００７】本発明は上記の課題を解決するもので、マ
グアーク溶接（ＣＯ2溶接を含む）において、薄板を溶
接するときにも溶接トーチと被溶接物との相対位置を検
出でき、軌跡追従能力を維持できるアークセンサ装置を
提供することを目的とする。
グアーク溶接（ＣＯ2溶接を含む）において、薄板を溶
接するときにも溶接トーチと被溶接物との相対位置を検
出でき、軌跡追従能力を維持できるアークセンサ装置を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１に係わる本発明は、周期運動する溶接トーチ
を備えたマグアーク溶接装置において、前記溶接トーチ
と被溶接物間の電圧を溶接電圧検出器で検出し、前記周
期運動の１周期間におけるアーク短絡区間の溶接電圧デ
ータを除外するとともに、板厚設定器で設定した板厚に
対応した所定の区間の溶接電圧データを除外し、残りの
溶接電圧データにより前記相対位置を検出するようにし
たアークセンサ装置である。
の請求項１に係わる本発明は、周期運動する溶接トーチ
を備えたマグアーク溶接装置において、前記溶接トーチ
と被溶接物間の電圧を溶接電圧検出器で検出し、前記周
期運動の１周期間におけるアーク短絡区間の溶接電圧デ
ータを除外するとともに、板厚設定器で設定した板厚に
対応した所定の区間の溶接電圧データを除外し、残りの
溶接電圧データにより前記相対位置を検出するようにし
たアークセンサ装置である。
【０００９】これにより、アーク短絡を含む周期期間の
溶接電圧のデータを板厚に対応して有効に利用して溶接
トーチと被溶接物との相対位置を検出することができ
る。また、請求項２に係わる本発明は、周期運動の１周
期のうちアーク短絡区間の溶接電圧データを除外すると
ともに、その前後の過度的区間の溶接電圧データを板厚
に対応して薄板の場合には厚板の場合より短い区間長で
除外し、残りの溶接電圧データについて、周期運動の前
半周期における平均溶接電圧と後半周期における平均溶
接電圧との差に基づいて相対位置を検出するようにした
請求項１に係わるアークセンサ装置である。
溶接電圧のデータを板厚に対応して有効に利用して溶接
トーチと被溶接物との相対位置を検出することができ
る。また、請求項２に係わる本発明は、周期運動の１周
期のうちアーク短絡区間の溶接電圧データを除外すると
ともに、その前後の過度的区間の溶接電圧データを板厚
に対応して薄板の場合には厚板の場合より短い区間長で
除外し、残りの溶接電圧データについて、周期運動の前
半周期における平均溶接電圧と後半周期における平均溶
接電圧との差に基づいて相対位置を検出するようにした
請求項１に係わるアークセンサ装置である。
【００１０】これにより、板厚に対応して、薄板の場合
には過度的区間長を短くし、有効利用できる溶接電圧デ
ータ量を多くして相対位置検出の精度をより高めること
ができる。また、請求項３に係わる本発明は、アークセ
ンサは、周期運動の１周期間におけるアーク短絡区間の
溶接電圧データを除外するとともに、薄板の場合には１
周期間の所定両端近傍区間の溶接電圧データを除外し、
残りの溶接電圧データについて、周期運動の前半周期に
おける平均溶接電圧と後半周期における平均溶接電圧と
の差に基づいて相対位置を検出するようにした請求項１
に係わるアークセンサ装置である。
には過度的区間長を短くし、有効利用できる溶接電圧デ
ータ量を多くして相対位置検出の精度をより高めること
ができる。また、請求項３に係わる本発明は、アークセ
ンサは、周期運動の１周期間におけるアーク短絡区間の
溶接電圧データを除外するとともに、薄板の場合には１
周期間の所定両端近傍区間の溶接電圧データを除外し、
残りの溶接電圧データについて、周期運動の前半周期に
おける平均溶接電圧と後半周期における平均溶接電圧と
の差に基づいて相対位置を検出するようにした請求項１
に係わるアークセンサ装置である。
【００１１】これにより、短絡回数が多い薄板の場合に
は短絡率が大きい周期両端近傍の溶接電圧データを除外
し、中央部の短絡率の小さい溶接電圧データを利用して
相対位置検出の精度をより高めることができる。
は短絡率が大きい周期両端近傍の溶接電圧データを除外
し、中央部の短絡率の小さい溶接電圧データを利用して
相対位置検出の精度をより高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の本発明は、周期
運動する溶接トーチと、前記溶接トーチと被溶接物間の
電圧を検出する溶接電圧検出器と、前記溶接電圧からア
ーク短絡中であることを判定するアーク短絡判定器と、
前記周期運動の位相を検出する位相検出器と、被溶接物
の板厚を設定する板厚設定器と、前記溶接電圧と前記板
厚とに基づいて前記溶接トーチと被溶接物との相対位置
を検出するアークセンサとを備え、前記アークセンサ
は、前記周期運動の１周期間におけるアーク短絡区間の
溶接電圧データを除外するとともに、前記板厚に対応し
た所定の区間の溶接電圧データを除外し、残りの溶接電
圧データにより前記相対位置を検出するようにしたアー
クセンサ装置であり、また、請求項２に係わる本発明
は、アークセンサは、周期運動の１周期のうちアーク短
絡区間の溶接電圧データを除外するとともに、その前後
の過度的区間の溶接電圧データを板厚に対応して薄板の
場合には厚板の場合より短い区間長で除外し、残りの溶
接電圧データについて、周期運動の前半周期における平
均溶接電圧と後半周期における平均溶接電圧との差に基
づいて相対位置を検出するようにした請求項１記載のア
ークセンサ装置であり、また、請求項３に係わる本発明
は、アークセンサは、周期運動の１周期間におけるアー
ク短絡区間の溶接電圧データを除外するとともに、薄板
の場合には１周期間の所定両端近傍区間の溶接電圧デー
タを除外し、残りの溶接電圧データについて、周期運動
の前半周期における平均溶接電圧と後半周期における平
均溶接電圧との差に基づいて相対位置を検出するように
した請求項１記載のアークセンサ装置である。
運動する溶接トーチと、前記溶接トーチと被溶接物間の
電圧を検出する溶接電圧検出器と、前記溶接電圧からア
ーク短絡中であることを判定するアーク短絡判定器と、
前記周期運動の位相を検出する位相検出器と、被溶接物
の板厚を設定する板厚設定器と、前記溶接電圧と前記板
厚とに基づいて前記溶接トーチと被溶接物との相対位置
を検出するアークセンサとを備え、前記アークセンサ
は、前記周期運動の１周期間におけるアーク短絡区間の
溶接電圧データを除外するとともに、前記板厚に対応し
た所定の区間の溶接電圧データを除外し、残りの溶接電
圧データにより前記相対位置を検出するようにしたアー
クセンサ装置であり、また、請求項２に係わる本発明
は、アークセンサは、周期運動の１周期のうちアーク短
絡区間の溶接電圧データを除外するとともに、その前後
の過度的区間の溶接電圧データを板厚に対応して薄板の
場合には厚板の場合より短い区間長で除外し、残りの溶
接電圧データについて、周期運動の前半周期における平
均溶接電圧と後半周期における平均溶接電圧との差に基
づいて相対位置を検出するようにした請求項１記載のア
ークセンサ装置であり、また、請求項３に係わる本発明
は、アークセンサは、周期運動の１周期間におけるアー
ク短絡区間の溶接電圧データを除外するとともに、薄板
の場合には１周期間の所定両端近傍区間の溶接電圧デー
タを除外し、残りの溶接電圧データについて、周期運動
の前半周期における平均溶接電圧と後半周期における平
均溶接電圧との差に基づいて相対位置を検出するように
した請求項１記載のアークセンサ装置である。
【００１３】以下、本発明のアークセンサ装置の実施の
形態について図面を参照しながら説明する。
形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の構成を示すブロック図である。本実施の形態１は
請求項１および請求項２に記載の本発明のアークセンサ
装置に係わる。なお、従来例と同じ構成要素には同一番
号を付与して詳細な説明を省略する。図において、マグ
アーク溶接機（ＣＯ2／ＭＡＧ溶接）におけるアークセ
ンサ装置は、周期運動する溶接トーチ１と被溶接物２と
の間の電圧を検出する溶接電圧検出器３と、溶接電圧検
出器３により検出された溶接電圧からアーク短絡中であ
ることを判定するアーク短絡判定器４と、被溶接物２の
板厚を設定する板厚設定器５と、周期運動の位相を検出
する位相検出器６と、板厚設定器５に設定した板厚とア
ーク短絡判定器で判定したアーク短絡区間とに基づき、
溶接電圧検出器３が検出した溶接電圧のデータのうちア
ーク短絡中の区間のデータを除外するとともに、前記設
定された板厚に対応して過度的変化区間の溶接電圧デー
タを除外し、残りの溶接電圧データにより溶接トーチ１
と被溶接物２との相対位置を検出するアークセンサ７と
を備えている。
態１の構成を示すブロック図である。本実施の形態１は
請求項１および請求項２に記載の本発明のアークセンサ
装置に係わる。なお、従来例と同じ構成要素には同一番
号を付与して詳細な説明を省略する。図において、マグ
アーク溶接機（ＣＯ2／ＭＡＧ溶接）におけるアークセ
ンサ装置は、周期運動する溶接トーチ１と被溶接物２と
の間の電圧を検出する溶接電圧検出器３と、溶接電圧検
出器３により検出された溶接電圧からアーク短絡中であ
ることを判定するアーク短絡判定器４と、被溶接物２の
板厚を設定する板厚設定器５と、周期運動の位相を検出
する位相検出器６と、板厚設定器５に設定した板厚とア
ーク短絡判定器で判定したアーク短絡区間とに基づき、
溶接電圧検出器３が検出した溶接電圧のデータのうちア
ーク短絡中の区間のデータを除外するとともに、前記設
定された板厚に対応して過度的変化区間の溶接電圧デー
タを除外し、残りの溶接電圧データにより溶接トーチ１
と被溶接物２との相対位置を検出するアークセンサ７と
を備えている。
【００１５】アークセンサ７は計測した溶接電圧のデー
タを処理するため、溶接電圧データを記憶するための記
憶装置と演算処理機能とを備えたマイクロコンピュータ
で構成することができる。他の構成要素は通常的な手段
で実現できる。
タを処理するため、溶接電圧データを記憶するための記
憶装置と演算処理機能とを備えたマイクロコンピュータ
で構成することができる。他の構成要素は通常的な手段
で実現できる。
【００１６】図２はアーク溶接時における溶接チップの
ウィービング状態を示す斜視図である。図において、２
ａ、２ｂはそれぞれ被溶接物で、下向き重ね継手を形成
している。Ａは溶接線で、被溶接物２ａと２ｂとが重な
っている境界を示している。８は溶接チップで、溶接ト
ーチ１（図示せず）に固定されている。９は溶接ワイヤ
で、溶接チップ８の中心部から送り出され、溶接中は被
溶接物２ａ、２ｂとの間にアークを発生させるととも
に、溶融して被溶接物２ａと２ｂとを溶接する。溶接ト
ーチ１がウィービングと呼ばれる周期運動するに従っ
て、溶接チップ８の中心軸Ｂは被溶接物２ａおよび２ｂ
上に投影線（ｐ−ｑ−ｒ−ｓ−ｐ1 ）を描く。なお、本
実施の形態１では溶接トーチの姿勢は溶接チップ８が被
溶接物２ａに対して４５度〜５５度の狙い角で溶接して
おり、１運動周期を２０msとする。
ウィービング状態を示す斜視図である。図において、２
ａ、２ｂはそれぞれ被溶接物で、下向き重ね継手を形成
している。Ａは溶接線で、被溶接物２ａと２ｂとが重な
っている境界を示している。８は溶接チップで、溶接ト
ーチ１（図示せず）に固定されている。９は溶接ワイヤ
で、溶接チップ８の中心部から送り出され、溶接中は被
溶接物２ａ、２ｂとの間にアークを発生させるととも
に、溶融して被溶接物２ａと２ｂとを溶接する。溶接ト
ーチ１がウィービングと呼ばれる周期運動するに従っ
て、溶接チップ８の中心軸Ｂは被溶接物２ａおよび２ｂ
上に投影線（ｐ−ｑ−ｒ−ｓ−ｐ1 ）を描く。なお、本
実施の形態１では溶接トーチの姿勢は溶接チップ８が被
溶接物２ａに対して４５度〜５５度の狙い角で溶接して
おり、１運動周期を２０msとする。
【００１７】上記構成においてその動作を説明する。溶
接トーチ１がウィービングと呼ばれる周期運動をするマ
グアーク溶接（ＣＯ2／ＭＡＧ溶接）において、アーク
状態とアーク短絡状態とがあり、さらにその２つの状態
の間に過度的状態がある。図３は被溶接物が中厚板と薄
板のときの溶接電圧を示す特性図である。図に点線で示
した中厚板の場合には、０msからａ時点までがアーク状
態、ａ時点からｂ時点までがアーク短絡への過度的状
態、ｂ時点からｅ時点までがアーク短絡状態、ｅ時点か
らｇ時点までがアーク短絡からアーク状態への過度的状
態、ｇ時点から１２msまでがアーク状態である。同様
に、破線で示した薄板の場合には、ｃ時点からｂ時点、
およびｄ時点からｆ時点がそれぞれ過度的状態である。
接トーチ１がウィービングと呼ばれる周期運動をするマ
グアーク溶接（ＣＯ2／ＭＡＧ溶接）において、アーク
状態とアーク短絡状態とがあり、さらにその２つの状態
の間に過度的状態がある。図３は被溶接物が中厚板と薄
板のときの溶接電圧を示す特性図である。図に点線で示
した中厚板の場合には、０msからａ時点までがアーク状
態、ａ時点からｂ時点までがアーク短絡への過度的状
態、ｂ時点からｅ時点までがアーク短絡状態、ｅ時点か
らｇ時点までがアーク短絡からアーク状態への過度的状
態、ｇ時点から１２msまでがアーク状態である。同様
に、破線で示した薄板の場合には、ｃ時点からｂ時点、
およびｄ時点からｆ時点がそれぞれ過度的状態である。
【００１８】本発明のアークセンサ装置では、溶接電圧
検出器３で検出した溶接電圧データのうち、アーク短絡
区間の溶接電圧データを除外するとともに、アーク状態
からアーク短絡への過度的状態における溶接電圧データ
も除外して、残りを有効な溶接電圧データとして、溶接
トーチと被溶接物との相対位置検出にきょうする。この
とき、板厚設定器５に中厚板（一般的に厚さ３mm以上）
と薄板（３mm未満）とを区別して設定し、中厚板のとき
はａ時点からｂ時点までを過度的区間とし、薄板のとき
はｃ時点からｂ時点までを過度的状態区間として区別す
る。板厚区分をしないときには取り除く過度的状態部分
を画一的にａ時点からｂ時点までとするのに比較する
と、薄板の場合にａ点からｃ時点の部分の溶接電圧デー
タを有効にに利用でき、より正確な相対位置検出に供す
ることができる。また、アーク短絡からアーク状態に移
行する過度的状態区間についても同じことが言える。
検出器３で検出した溶接電圧データのうち、アーク短絡
区間の溶接電圧データを除外するとともに、アーク状態
からアーク短絡への過度的状態における溶接電圧データ
も除外して、残りを有効な溶接電圧データとして、溶接
トーチと被溶接物との相対位置検出にきょうする。この
とき、板厚設定器５に中厚板（一般的に厚さ３mm以上）
と薄板（３mm未満）とを区別して設定し、中厚板のとき
はａ時点からｂ時点までを過度的区間とし、薄板のとき
はｃ時点からｂ時点までを過度的状態区間として区別す
る。板厚区分をしないときには取り除く過度的状態部分
を画一的にａ時点からｂ時点までとするのに比較する
と、薄板の場合にａ点からｃ時点の部分の溶接電圧デー
タを有効にに利用でき、より正確な相対位置検出に供す
ることができる。また、アーク短絡からアーク状態に移
行する過度的状態区間についても同じことが言える。
【００１９】上記アーク短絡区間および過度的区間を除
く区間の溶接電圧データについて、溶接トーチの周期運
動の前半周期の平均溶接電圧と後半周期の平均溶接電圧
との比較により相対位置を検出でき、また、この平均溶
接電圧は溶接電圧データの時間積分により実行できるこ
とは言うまでもない。この場合、アーク短絡の発生位相
位置は一般的に不規則位置になり、単一周期期間におけ
る平均溶接電圧で相対位相を検出すると誤差が大きくな
る可能性があり、したがって、複数個の周期期間におけ
る平均溶接電圧を用いて相対位置を検出するようにして
もよい。
く区間の溶接電圧データについて、溶接トーチの周期運
動の前半周期の平均溶接電圧と後半周期の平均溶接電圧
との比較により相対位置を検出でき、また、この平均溶
接電圧は溶接電圧データの時間積分により実行できるこ
とは言うまでもない。この場合、アーク短絡の発生位相
位置は一般的に不規則位置になり、単一周期期間におけ
る平均溶接電圧で相対位相を検出すると誤差が大きくな
る可能性があり、したがって、複数個の周期期間におけ
る平均溶接電圧を用いて相対位置を検出するようにして
もよい。
【００２０】また、平均溶接電圧の差電圧が事前に設定
された値（オフセット値）になるよう制御することによ
り、オフセット値の絶対値が小さいと継手の中心に近く
なり、大きくなるほど継手中心からはずれるので、溶接
ビードを所定の位置に設定することもできる。
された値（オフセット値）になるよう制御することによ
り、オフセット値の絶対値が小さいと継手の中心に近く
なり、大きくなるほど継手中心からはずれるので、溶接
ビードを所定の位置に設定することもできる。
【００２１】なお、溶接トーチの前後方向（つっこみ下
がり方向）には一般的に溶接電流の時間移動平均値（期
間は５０〜３００ms）を用いることができる。
がり方向）には一般的に溶接電流の時間移動平均値（期
間は５０〜３００ms）を用いることができる。
【００２２】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２について説明する。本実施の形態２は請求項１およ
び請求項３に記載の本発明のアークセンサ装置に係わ
る。なお、本実施の形態２のアークセンサ装置の構成は
図１と同じである。本実施の形態２が実施の形態１と異
なる点はアークセンサ７の動作にある。すなわち、溶接
電圧データのうちアーク短絡区間のデータは実施の形態
１と同様に除外するが、さらに、溶接トーチの周期運動
の１周期の間に多数のアーク短絡が発生する場合に効果
的に対処するために、板厚設定器５で設定した板厚に対
応して１周期の所定両端近傍の溶接電圧データを除外し
て、残りの１周期間中央部の溶接電圧データのみを有効
なデータとして相対位置検出に供するようにしている。
態２について説明する。本実施の形態２は請求項１およ
び請求項３に記載の本発明のアークセンサ装置に係わ
る。なお、本実施の形態２のアークセンサ装置の構成は
図１と同じである。本実施の形態２が実施の形態１と異
なる点はアークセンサ７の動作にある。すなわち、溶接
電圧データのうちアーク短絡区間のデータは実施の形態
１と同様に除外するが、さらに、溶接トーチの周期運動
の１周期の間に多数のアーク短絡が発生する場合に効果
的に対処するために、板厚設定器５で設定した板厚に対
応して１周期の所定両端近傍の溶接電圧データを除外し
て、残りの１周期間中央部の溶接電圧データのみを有効
なデータとして相対位置検出に供するようにしている。
【００２３】図４は溶接トーチの周期運動の１周期にお
ける短絡率を周期運動位置に対応して示す特性図であ
る。一般的に、薄板の方が中厚板に比べるとアーク短絡
回数が多くなるが、図に示したように、とくに周期運動
の両端付近でアーク短絡が多く発生した場合、有効な溶
接電圧情報源であるアーク区間が少なくなるために、溶
接トーチと被溶接物との相対位置を正確に検出するのが
困難になる。本実施の形態２においては、被溶接物が中
厚板か薄板かを板厚設定器５に設定しておき、アークセ
ンサ７は、中厚板では従来例と同様に、前後１／２周期
（ｐ−ｒ間とｒ−ｐ1 間）の平均溶接電圧により相対位
置を検出するが、薄板の場合は利用する溶接電圧データ
の領域をｑ−ｒ間とｒ−ｓ間に狭めて平均溶接電圧を演
算し、その比較により相対位置を検出することにより、
短絡率の小さい有効なセンサ情報源のみを活用して、よ
り正確に溶接トーチと被溶接物との相対位置を検出す
る。
ける短絡率を周期運動位置に対応して示す特性図であ
る。一般的に、薄板の方が中厚板に比べるとアーク短絡
回数が多くなるが、図に示したように、とくに周期運動
の両端付近でアーク短絡が多く発生した場合、有効な溶
接電圧情報源であるアーク区間が少なくなるために、溶
接トーチと被溶接物との相対位置を正確に検出するのが
困難になる。本実施の形態２においては、被溶接物が中
厚板か薄板かを板厚設定器５に設定しておき、アークセ
ンサ７は、中厚板では従来例と同様に、前後１／２周期
（ｐ−ｒ間とｒ−ｐ1 間）の平均溶接電圧により相対位
置を検出するが、薄板の場合は利用する溶接電圧データ
の領域をｑ−ｒ間とｒ−ｓ間に狭めて平均溶接電圧を演
算し、その比較により相対位置を検出することにより、
短絡率の小さい有効なセンサ情報源のみを活用して、よ
り正確に溶接トーチと被溶接物との相対位置を検出す
る。
【００２４】なお、オフセット値による溶接ビード位置
の制御、および溶接トーチの前後方向（つっこみ下がり
方向）制御については実施の形態１と同様にできること
は言うまでもない。
の制御、および溶接トーチの前後方向（つっこみ下がり
方向）制御については実施の形態１と同様にできること
は言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アーク短
絡のある周期期間の溶接電圧データを被溶接物の板厚に
対応して有効に利用して相対位置を検出でき、中厚板に
おいては言うに及ばず、薄板においても、常に溶接トー
チの周期運動の中心が、被溶接物の継手の設定位置にな
るよう軌跡制御して適切な溶接作業を実行させることが
できる。
絡のある周期期間の溶接電圧データを被溶接物の板厚に
対応して有効に利用して相対位置を検出でき、中厚板に
おいては言うに及ばず、薄板においても、常に溶接トー
チの周期運動の中心が、被溶接物の継手の設定位置にな
るよう軌跡制御して適切な溶接作業を実行させることが
できる。
【図１】本発明のアークセンサ装置の実施の形態１の構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
【図２】同実施の形態における溶接チップのウィービン
グ状態を示す斜視図
グ状態を示す斜視図
【図３】同実施の形態において、溶接ワイヤが短絡した
ときの溶接電圧を中厚板と薄板とについて示す特性図
ときの溶接電圧を中厚板と薄板とについて示す特性図
【図４】本発明のアークセンサ装置の実施の形態２にお
いて、短絡率と周期運動位置との関係を中厚板と薄板と
について示す特性図
いて、短絡率と周期運動位置との関係を中厚板と薄板と
について示す特性図
【図５】（ａ）は従来例のウィービング動作の中心軸線
が開先の中央部に位置した場合の溶接状態を示す側面図
である。（ｂ）は従来例のウィービング動作の中心軸線
が開先の中央部からはずれている場合の溶接状態を示す
側面図である。
が開先の中央部に位置した場合の溶接状態を示す側面図
である。（ｂ）は従来例のウィービング動作の中心軸線
が開先の中央部からはずれている場合の溶接状態を示す
側面図である。
【図６】（ａ）は従来例のウィービング動作の中心軸線
が開先の中央部に位置した場合の溶接電流を示す波形図
である。（ｂ）は従来例のウィービング動作の中心軸線
が開先の中央部からはずれている場合の溶接電流を示す
波形である。
が開先の中央部に位置した場合の溶接電流を示す波形図
である。（ｂ）は従来例のウィービング動作の中心軸線
が開先の中央部からはずれている場合の溶接電流を示す
波形である。
１ 溶接トーチ ２ 被溶接物 ３ 溶接電圧検出器 ４ アーク短絡判定器 ５ 板厚設定器 ６ 位相検出器 ７ アークセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/127 B23K 9/10 B23K 9/173
Claims (3)
- 【請求項１】 周期運動する溶接トーチと、前記溶接ト
ーチと被溶接物間の電圧を検出する溶接電圧検出器と、
前記溶接電圧からアーク短絡中であることを判定するア
ーク短絡判定器と、前記周期運動の位相を検出する位相
検出器と、被溶接物の板厚を設定する板厚設定器と、前
記溶接電圧と前記板厚とに基づいて前記溶接トーチと被
溶接物との相対位置を検出するアークセンサとを備え、
前記アークセンサは、前記周期運動の１周期間における
アーク短絡区間の溶接電圧データを除外するとともに、
前記板厚に対応した所定の区間の溶接電圧データを除外
し、残りの溶接電圧データにより前記相対位置を検出す
るようにしたアークセンサ装置。 - 【請求項２】 アークセンサは、周期運動の１周期のう
ちアーク短絡区間の溶接電圧データを除外するととも
に、その前後の過度的区間の溶接電圧データを板厚に対
応して薄板の場合には厚板の場合より短い区間長で除外
し、残りの溶接電圧データについて、周期運動の前半周
期における平均溶接電圧と後半周期における平均溶接電
圧との差に基づいて相対位置を検出するようにした請求
項１記載のアークセンサ装置。 - 【請求項３】 アークセンサは、周期運動の１周期間に
おけるアーク短絡区間の溶接電圧データを除外するとと
もに、薄板の場合には１周期間の所定両端近傍区間の溶
接電圧データを除外し、残りの溶接電圧データについ
て、周期運動の前半周期における平均溶接電圧と後半周
期における平均溶接電圧との差に基づいて相対位置を検
出するようにした請求項１記載のアークセンサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27716795A JP3248148B2 (ja) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | アークセンサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27716795A JP3248148B2 (ja) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | アークセンサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0999369A JPH0999369A (ja) | 1997-04-15 |
| JP3248148B2 true JP3248148B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=17579743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27716795A Expired - Fee Related JP3248148B2 (ja) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | アークセンサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3248148B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105127632A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-12-09 | 中国石油天然气集团公司 | 一种焊枪控制方法及装置 |
-
1995
- 1995-09-30 JP JP27716795A patent/JP3248148B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0999369A (ja) | 1997-04-15 |
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