JP4283357B2 - Tip / workpiece distance calculation method and welding line scanning control method and apparatus - Google Patents

Tip / workpiece distance calculation method and welding line scanning control method and apparatus Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接中の電気的信号を検出して、それらの信号を演算することによってチップ・被溶接物間距離を算出する方法、並びに上記のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用した溶接トーチをオシレ―トさせて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶接トーチ先端部に取り付けられたチップを給電点として溶接ワイヤを予め設定した一定速度で送給する消耗電極ガスシールドアーク溶接においては、チップと被溶接物との距離（以下、チップ・被溶接物間距離という）を適正な一定値に保持しながら溶接を行うことは非常に重要である。このチップ・被溶接物間距離が溶接中に変化すると、溶け込み深さの変化、溶接ビード幅の変化、スパッタの大量発生、ブローホールの発生等が生じて溶接品質が悪くなり、さらには溶接欠陥となる場合もある。
【０００３】
上記のことから溶接を行いながらチップ・被溶接物間距離を算出することができれば、その算出値をフィードバック制御することでチップ・被溶接物間距離を一定値に保持することができ、良好な溶接品質を得ることができる。
また、チップ・被溶接物間距離の算出手段を溶接トーチをオシレートさせて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御（以下、倣い制御という）に使用することによって、開先形状又は継ぎ手形状を算出することができ簡潔なアルゴリズムによって溶接線を認識できるために、良好な倣い制御結果を得ることができる。
【０００４】
以下に、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法について説明した後に、その算出方法を倣い制御に使用した場合について説明する。
【０００５】
図１は、チップ・被溶接物間距離算出方法の説明に使用する用語を定義した用語定義図である。
溶接ワイヤ１は送給ロール５ａによって送給されて、溶接トーチ４の先端部に取り付けられたチップ４ａから給電される。ワイヤ先端部１ａと被溶接物２との間でアーク３が発生して、ワイヤ先端部１ａが溶融すると共に溶融池２ａが形成される。
【０００６】
溶接ワイヤ１は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆ［mm/s］で送給されており、溶接電流Ｉｗ［Ａ］が通電する。溶接ワイヤ先端部１ａは、アーク及びワイヤ突き出し部のジュール熱によってワイヤ溶融速度ｖｍ［mm/s］でチップ４ａ方向に溶融する。チップ・被溶接物間距離はＬｗ［mm］であり、チップ・被溶接物間電圧はＶｗ［Ｖ］である。アーク長はＬａ［mm］であり、アーク電圧はＶａ［Ｖ］である。また、ワイヤ突き出し長はＬｘ［mm］であり、ワイヤ突き出し部電圧はＶｘ［Ｖ］である。同図からも明らかなようにＬｗ＝Ｌａ＋Ｌｘ及びＶｗ＝Ｖａ＋Ｖｘである。
【０００７】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法では、平均溶接電流Ｉwa［Ａ］、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa［mm/s］及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwa［Ｖ］を溶接中に検出して、それらの検出値から演算でチップ・被溶接物間距離を算出する。以下その算出方法に使用する複数の演算について示す。
【０００８】
定常状態でのワイヤ突き出し長Ｌｘは、実験によって次式で表わされることが知られている。
Ｌｘ＝（Ｗｆa−k2・Ｉwa）／（ｋ1・Ｉwa2） …（１）
ここで、ｋ1［1/(s・A2)］及びｋ2［mm/(s・A)］は、溶接ワイヤの直径、材質（軟鋼、ステンレス鋼等）及び種類（ソリッドワイヤ、フラックス入りワイヤ等）によって定まる定数である。
但し、（１）式が成立する前提条件は、ワイヤ突き出し長の変化が収束した定常状態のときであり、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいときである。
【０００９】
次に、平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaは、次式で表わされる。
Ｖxa＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉwa …（２）
ここで、Ｒｘ［Ω／mm］は単位長あたりの抵抗値であり、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
上記のＲｘは温度によって変化するので、温度依存を考慮した上で実験によって次式で表わすこともできる。
Ｖxa＝Ｄ・Ｅ・ＩwaA・ＬｘB・ＷｆaC …（２Ａ）
ここで、Ａ乃至Ｅは、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
一般的な溶接ワイヤを使用した通常の溶接条件下においては、（２）式と（２Ａ）式とによって求まるＶxaの値には大きな差はないので、簡潔な（２）式をここでは使用することにする。
【００１０】
また、平均アーク電圧Ｖaaは次式で表わされる。
Ｖaa＝Ｖwa−Ｖxa …（３）
さらに、アーク長Ｌａについても実験によって次式で表わされることが知られている。
Ｌａ＝（Ｖaa−ａ−ｃ・Ｉwa）／（ｂ＋ｄ・Ｉwa） …（４）
ここで、ａ［Ｖ］、ｂ［V/mm］、ｃ［Ω］及びｄ［Ω/mm］は溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシールドガスの種類によって定まる定数である。
【００１１】
最後に、チップ・被溶接物間距離Ｌｗは次式となる。
Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａ …（５）
従って、（１）式乃至（５）式に示す演算によってチップ・被溶接物間距離が算出できる。
【００１２】
図２は、上述した従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaが溶接中に検出されてブロック図の入力となる。
まず最初に、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸは、平均溶接電流Ｉwaと平均ワイヤ送給速度Ｗｆaとを入力として、（１）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し長Ｌｘを出力する。
【００１３】
２番目には、ワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸは、上記のワイヤ突き出し長Ｌｘと平均溶接電流Ｉwaとを入力として、（２）式に相当する演算を行い、平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaを出力する。
【００１４】
３番目には、アーク電圧演算回路ＶＡは、検出された平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaと上記の平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaとを入力として、（３）式に相当する演算を行い、平均アーク電圧Ｖaaを出力する。
【００１５】
４番目には、アーク長演算回路ＬＡは、上記の平均アーク電圧Ｖaaと検出された平均溶接電流Ｉwaとを入力として、（４）式に相当する演算を行い、アーク長Ｌａを出力する。
【００１６】
最後に５番目として、アーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸは、上記のアーク長Ｌａと上記のワイヤ突き出し長Ｌｘとを入力として、（５）式に相当する演算を行い、チップ・被溶接物間距離Ｌｗを出力する。
上述した各演算を繰り返すことによって、溶接中のチップ・被溶接物間距離Ｌｗを算出することができる。
【００１７】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を倣い制御に使用した場合について説明する。
従来から、溶接ト―チをオシレ―トさせてチップ・被溶接物間距離の変化に対応したア―ク長の変化及びワイヤ突き出し長の変化によって発生する電気的変化を検出して溶接ト―チ位置を溶接線に倣わせる倣い制御方法が使用されている。
【００１８】
以下、溶接トーチのオシレート周波数については、０．２［Hz］以上３［Hz］未満程度を低周波オシレート、３［Hz］以上７［Hz］未満程度を中間周波オシレート、７［Hz］以上５０［Hz］未満程度を高周波オシレートということにする。
【００１９】
図３は、オシレート周波数が２［Hz］の低周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示している。同図は、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとが位置ずれなしに一致している（以下、位置ずれなしという）場合である。
【００２０】
同図（Ｂ）は、溶接トーチ４をオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それぞれのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
溶接トーチ先端部のチップ４ａを通って溶接ワイヤ１が送給されて被溶接物２との間にアーク３が発生している。
【００２１】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにあるときのアーク長はＬa11［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx11［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離が短くなる変化に対して、定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって溶接電流が増加してワイヤ溶融速度が一瞬増加するのでワイヤ突き出し長が短くなる。２［Hz］の低周波オシレートのときは、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の変化速度が追従できるために、ア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ａ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx11［mm］からＬx12［mm］に徐々に減少する。溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０に達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx12［mm］となる。
【００２２】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離が長くなる変化に対して、定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって溶接電流が減少してワイヤ溶融速度が一瞬減少するのでワイヤ突き出し長が長くなる。２［Hz］の低周波オシレートのときは、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の変化速度が追従できるために、ア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ａ１上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx12［mm］からＬx11［mm］に徐々に増加する。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx11［mm］となる。
【００２３】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ａ２上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx11［mm］からＬx12［mm］に徐々に減少する。溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０に達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx12［mm］となる。
【００２４】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ａ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx12［mm］からＬx11［mm］に徐々に増加する。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx11［mm］となる。
上述したように低周波オシレート時では、オシレート位置Ｐに従ってワイヤ突き出し長は変化するが、アーク長は定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって略一定値となる。
【００２５】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
【００２６】
オシレート中心位置Ｃは溶接線位置Ｗｃと一致しており、チップ・被溶接物間距離算出値は最大値Ｌw11［mm］になる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０では最小値Ｌw12［mm］になる。
【００２７】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃでは最大値Ｌw11［mm］になる。
【００２８】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０では最小値Ｌw12［mm］になる。
【００２９】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移動して、オシレート中心位置Ｃでは最大値Ｌw11［mm］になる。
【００３０】
同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変化を示しており、オシレート周波数２［Hz］の正弦波オシレートを行っていることを示している。
同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、算出値軌跡の周波数はオシレート周波数２［Hz］の２倍となる４［Hz］の正弦波となる。チップ・被溶接物間距離算出値の最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｐ、この場合はオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃとなる。
【００３１】
図４は、図３と同じ２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］だけ右側に位置ずれ（以下、右位置ずれという）しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示している。
【００３２】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞれのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
図３と同様に、２［Hz］の低周波オシレートであるときは、チップ・被溶接物間距離の変化に対して定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］に維持される。
【００３３】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにあるときのアーク長はＬa11［mm］になり、ワイヤ突き出し長はＬx21［mm］になる。この状態から溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、上述したようにア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ｂ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx21［mm］から徐々に減少してオシレート右端位置Ｒ０ではＬx22［mm］になる。
【００３４】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ｂ１上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx22［mm］から徐々に増加してオシレート中心位置ＣではＬx21［mm］になる。
【００３５】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す折れ線Ｂ２上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx21［mm］から徐々に増加してオシレート位置Ｌ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬx23［mm］になる。
【００３６】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら折れ線Ｂ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx23［mm］から徐々に増加してオシレート位置Ｌ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬx21［mm］になる。
【００３７】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出したものである。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
【００３８】
オシレート中心位置Ｃにおいて、チップ・被溶接物間距離算出値はＬw21［mm］になる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｂ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０では最小値Ｌw22［mm］になる。
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置ではＬw21［mm］になる。
【００３９】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を左方向に移動して徐々に増加し溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬw23［mm］になる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を右方向に移動して徐々に増加し溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬw21［mm］になる。
【００４０】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなり、右位置ずれしているのでオシレート位置Ｌ１はオシレート中心位置Ｃよりも左側になる。
【００４１】
同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変化を示しており、図３（Ｄ）と同じ２［Hz］の正弦波オシレートを行っていることを示している。
【００４２】
同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、オシレート位置Ｌ１でチップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］になる。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1までオシレートされるのに要する位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を検出して、次式によって位置ずれ距離Ｃｄ［mm］が算出できる。
Ｃｄ＝−１・（２・Ｏｗ・Ｏｆ・Ｔｄ） …（６）
ここで、Ｏｗ［mm］はオシレート振幅であり、Ｏｆ［Hz］はオシレート周波数であり、Ｔｄ［ｓ］は位置ずれ時間である。また、右位置ずれのときの位置ずれ距離Ｃｄ［mm］の符号を負にするために−１を乗算している。
【００４３】
位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を（６）式に代入すると、右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が負数として求まる。この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］だけ遷移させることによって溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【００４４】
図５は、図３と同じ２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］だけ左側に位置ずれ（以下、左位置ずれという）しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示している。
【００４５】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞれのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
【００４６】
図３と同様に、２［Hz］の低周波オシレートであるときは、チップ・被溶接物間距離の変化に対して定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］に維持される。
【００４７】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにあるときのアーク長はＬa11［mm］になり、ワイヤ突き出し長はＬx31［mm］になる。この状態から溶接トーチが溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、上述したようにア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す折れ線Ｃ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx31［mm］から徐々に増加して溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート右端位置Ｒ０ではＬx32［mm］になる。
【００４８】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら折れ線Ｃ１上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx32［mm］から徐々に増加して溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬx31［mm］になる。
【００４９】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ｃ２上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx31［mm］から徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬx33［mm］になる。
【００５０】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ｃ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx33［mm］から徐々に増加してオシレート中心位置ＣではＬx31［mm］になる。
【００５１】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
【００５２】
オシレート中心位置Ｃにおいて、チップ・被溶接物間距離算出値はＬw31［mm］になる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を右方向に移動して徐々に増加し溶接線位置ＷＣとなるオシレート位置Ｒ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート右端位置Ｒ０ではＬw32［mm］になる。
【００５３】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を左方向に移動して徐々に増加し溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬw31［mm］になる。
【００５４】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を左方向に移動して徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬw33［mm］になる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を右方向に移動して徐々に増加してオシレート中心位置ＣではＬw31［mm］になる。
【００５５】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｒ１が溶接線位置Ｗｃとなり、左位置ずれしているのでオシレート位置Ｒ１はオシレート中心位置Ｃよりも右側になる。
【００５６】
同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変化を示しており、図３（Ｄ）と同じ２［Hz］の正弦波オシレートを行っていることを示している。
【００５７】
同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、オシレート位置Ｒ１でチップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］になる。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｒ1までオシレートされるのに要する位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を検出して、次式によって位置ずれ距離Ｃｄ［mm］が算出できる。
Ｃｄ＝２・Ｏｗ・Ｏｆ・Ｔｄ …（７）
ここで、Ｏｗ［mm］はオシレート振幅であり、Ｏｆ［Hz］はオシレート周波数であり、Ｔｄ［ｓ］は位置ずれ時間である。また、左位置ずれのときの位置ずれ距離Ｃｄ［mm］の符号は正になる。
【００５８】
位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を（７）式に代入すると、左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が正数として求まる。この左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを右側に絶対値｜Ｃd2｜［mm］だけ遷移させることによって溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【００５９】
図３乃至図５で前述したように、従来技術では以下の▲１▼乃至▲４▼で示す位置ずれ距離算出手段と▲５▼で示す溶接トーチ遷移手段とによって倣い制御することができる。
▲１▼オシレート位置Ｐを算出又は検出して、このオシレート位置Ｐに対応したチップ・被溶接物間距離を算出する。
▲２▼オシレート１周期間で上記のチップ・被溶接物間距離算出値が最大値となる最大値オシレート位置を算出する。
▲３▼溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから上記の最大値オシレート位置までオシレートに要した位置ずれ時間Ｔｄを検出する。
▲４▼上記の最大値オシレート位置がオシレート中心位置よりも左側にあるときは（６）式によって、右側にあるときは（７）式によって位置ずれ距離Ｃｄを演算する。
▲５▼算出された位置ずれ距離Ｃｄの符号が負ならば左方向に、正ならば右方向に、オシレート中心位置Ｃを絶対値｜Ｃｄ｜だけ遷移させる。
上記の▲１▼乃至▲５▼をオシレート１周期毎に繰り返すことで、オシレート中心位置Ｃを溶接線に倣わすことができる。
【００６０】
【発明が解決しようとする課題】
前述した図２乃至図５で示す従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法及び倣い制御方法では、以下の問題がある。
【００６１】
図６は、チップ・被溶接物間距離を変化させたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法に誤差が生じることを説明するためのチップ・被溶接物間距離算出方法・誤差発生説明図である。同図（Ａ）は、チップ・被溶接物間距離を遅い変化速度で短くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、同図（Ｂ）は、チップ・被溶接物間距離を速い変化速度で短くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離を遅い変化速度で長くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、同図（Ｄ）は、チップ・被溶接物間距離を速い変化速度で長くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示している。
【００６２】
同図（Ａ）は、２［Hz］の１／４周期に相当する１２５［ms］の遅い変化速度でチップ・被溶接物間距離を短くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ1でのアーク長はＬa41［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx41［mm］である。
チップ・被溶接物間距離の変化速度が遅いので、前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa41［mm］を維持しながら直線Ｄ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx41［mm］から徐々に減少して位置Ｐ２ではＬx42［mm］となる。
【００６３】
位置Ｐ2に達した時点でのアーク長が略一定値Ｌa41［mm］になることは、位置Ｐ2におけるワイヤ突き出し長の変化が収束して定常状態にあることを示しており、この状態ではワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しくなる。
【００６４】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示す図２において、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、前述したようにワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍが等しいことが前提条件となっている実験式である。従って、同図（Ａ）の場合は前提条件が合致するので、位置Ｐ２でのワイヤ突き出し長Ｌx42［mm］及びアーク長Ｌa41［mm］は正確に算出でき、その加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値も正確な値となる。
【００６５】
同図（Ｂ）は、５［Hz］の１／４周期に相当する５０［ms］の速い速度でチップ・被溶接物間距離を短くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ1でのアーク長はＬa41［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx41［mm］であり、同図（Ａ）と同じである。
チップ・被溶接物間距離の速い変化に対しても、アーク長は前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってアーク長一定値を示す直線Ｄ1上を移動しようとするが、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、実際のアーク長は直線Ｄ２上を移動して位置Ｐ２ではＬa42［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx43［mm］となる。
【００６６】
上記のような過渡状態においては、ワイヤ送給速度Ｗｆよりもワイヤ溶融速度ｖｍの方が大きくなり、ワイヤ突き出し長はその差ｖｍ−Ｗｆの溶融速度で短くなる。つまり、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の溶融速度が追従できない過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなる。
【００６７】
前述したように従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法のワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいことが前提条件となっているが、同図（Ｂ）のような過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなり前提条件が成立しない。前提条件が成立しないにもかかわらず（１）式を適用するので、位置Ｐ２でのワイヤ突き出し長算出値は、真の値Ｌx43［mm］とは誤差のある同図（Ａ）に示す定常状態のときのＬx42［mm］と略同じ値となり、真の値よりも約ＥＬx1［mm］だけ小さな値として算出される。
【００６８】
次に、図２に示すワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸに相当する（２）式によって、ワイヤ突き出し部電圧算出値は、上記のワイヤ突き出し長算出値が実際よりもＥＬｘ1［mm］小さいので、真の値よりもＥＶxa1＝Ｒｘ・ＥＬx1・Ｉwaだけ小さく算出される。さらに、図２に示すアーク電圧演算回路ＶＡに相当する（３）式によって、アーク電圧算出値は、真の値よりもＥＶaa1＝ＥＶxa1だけ大きく算出される。
【００６９】
続いて、図２に示すアーク長演算回路ＬＡに相当する（４）式に上記のＥＶaa1が代入されるが、ＥＶaa1によるアーク長算出値への影響は小さいために、結果的にはアーク長算出値はほぼ真の値Ｌa42［mm］に近い値となる。
最終的には、図２に示すアーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸに相当する（５）式によって、チップ・被溶接物間距離算出値は、Ｌx42＋Ｌa42≒（Ｌx43−ＥＬｘ1）＋Ｌa42となり、真の値Ｌx43＋Ｌa42［mm］よりもＥＬｘ1［mm］だけ小さく算出されることになり誤差が発生する。
【００７０】
同図（Ｃ）は、２［Hz］の１／４周期に相当する１２５［ms］の遅い変化速度でチップ・被溶接物間距離を長くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ２でのアーク長はＬa43［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx44［mm］である。
チップ・被溶接物間距離の変化速度が遅いので、前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa43［mm］を維持しながら直線Ｄ３上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化にともなってＬx44［mm］から徐々に増加して位置Ｐ１ではＬx45［mm］となる。
【００７１】
位置Ｐ１に達した時点でのアーク長が略一定値Ｌa43［mm］になることは、位置Ｐ１におけるワイヤ突き出し長の変化が収束して定常状態にあることを示しており、この状態ではワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しくなる。
【００７２】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示す図２において、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、前述したようにワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいことが前提条件となっている実験式である。従って、同図（Ｃ）の場合は前提条件が合致するので、位置Ｐ１でのワイヤ突き出し長Ｌx45［mm］及びアーク長Ｌa43［mm］は正確に算出でき、その加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値も正確な値となる。
【００７３】
同図（Ｄ）は、５［Hz］の１／４周期に相当する５０［ms］の速い速度でチップ・被溶接物間距離を長くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ２でのアーク長はＬa43［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx44［mm］であり、同図（Ｃ）と同じである。
チップ・被溶接物間距離の速い変化に対しても、アーク長は前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってアーク長一定値を示す直線Ｄ３上を移動しようとするが、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、実際のアーク長は直線Ｄ４上を移動して位置Ｐ１ではＬa44［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx46［mm］となる。
【００７４】
上記のような過渡状態においては、ワイヤ送給速度Ｗｆよりもワイヤ溶融速度ｖｍの方が小さくなり、ワイヤ突き出し長はその差Ｗｆ−ｖｍの溶融速度で長くなる。つまり、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の溶融速度が追従できない過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなる。
【００７５】
前述したように従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法のワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいことが前提条件となっているが、同図（Ｄ）のような過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなり前提条件が成立しない。前提条件が成立しないにもかかわらず（１）式を適用するので、位置Ｐ１でのワイヤ突き出し長算出値は、真の値Ｌx46［mm］とは誤差のある同図（Ｂ）に示す定常状態のときのＬx45［mm］と略同じ値となり、真の値よりも約ＥＬｘ2［mm］だけ大きな値として算出される。
【００７６】
これ以降は、同図（Ｂ）の説明と同じであるので省略する。
最終的には、チップ・被溶接物間距離算出値は、Ｌx45＋Ｌa44≒（Ｌx46＋ＥＬｘ2）＋Ｌa44となり、真の値Ｌx46＋Ｌa44［mm］よりもＥＬｘ2［mm］だけ大きく算出されることになり誤差が発生する。
【００７７】
上述したように、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法は、チップ・被溶接物間距離の変化が約３［Hz］以上に相当するような速い変化速度の場合には、その算出値には誤差が発生して、正確な値を算出することができない。つまり、チップ・被溶接物間距離が速い変化速度で短くなるときのチップ・被溶接物間距離算出値は真の値よりも小さな値として算出され、チップ・被溶接物間距離が速い変化速度で長くなるときのチップ・被溶接物間距離算出値は真の値よりも大きな値として算出される。
このように従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法では、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときはチップ・被溶接物間距離を正確に算出できないので、その算出値をフィードバック制御することによってチップ・被溶接物間距離を一定値に制御するようなチップ・被溶接物間距離一定化制御方法には使用できない。
【００７８】
次に、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、溶接トーチをオシレートさせて倣い制御を行う場合の問題点について以下に説明する。
オシレート周波数が約３［Hz］未満の低周波オシレート時には、図３乃至図５に示すように正確に算出されたチップ・被溶接物間距離算出値が最大値となるオシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離が略０［mm］になるように、オシレート中心位置を左右に遷移させることで倣い制御を行うことができる。
【００７９】
しかし、オシレート周波数が３［Hz］のときに使用できる最大の溶接速度は５０［cm/min］程度となり、それ以上の溶接速度では溶接ビードにオシレートによる蛇行が見えるようになり使用できない。溶接速度が５０［cm/min］では実際の自動溶接では、鉄骨・橋梁等の厚板溶接にしか使用できず、需要の多い薄板の高速溶接には使用できない。
【００８０】
図７は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、オシレート周波数が５［Hz］の中間周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。同図は、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとが位置ずれなしに一致している場合である。
【００８１】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのアーク長はＬa51［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートであるので図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa51［mm］よりも長くなり曲線Ｅ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa52［mm］となる。
【００８２】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートであるので図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa52［mm］よりも短くなり曲線Ｅ２上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬa51［mm］となる。
【００８３】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa51［mm］よりも長くなり曲線Ｅ３上を右方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa52［mm］となる。
【００８４】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa52［mm］よりも短くなり曲線Ｅ４上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬa51［mm］となる。
【００８５】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出したものである。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
しかし、この場合は５［Hz］の中間周波オシレート時であるので図６で前述したように、アーク長算出値は真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチップ・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることになる。
【００８６】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw51［mm］である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｅ５とは異なる曲線Ｅ７上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きな値に算出されて、オシレート位置Ｒ２で最大値Ｌw52［mm］になった後に、再び小さくなりオシレート中心位置ＣではＬw53［mm］となる。
【００８７】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｅ６とは異なる曲線Ｅ８上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に算出されて、最小値Ｌw54［mm］となった後に、再び大きくなりオシレート左端位置Ｌ０ではＬw51［mm］となる。
【００８８】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｅ６とは異なる曲線Ｅ９上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きな値に算出されて、オシレート位置Ｌ２で最大値Ｌw52［mm］になった後に、再び小さくなりオシレート中心位置ＣではＬw53［mm］となる。
【００８９】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｂ５とは異なる曲線Ｅ１０上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に算出されて、最小値Ｌw54［mm］となった後に、再び大きくなりオシレート右端位置Ｒ０ではＬw51［mm］となる。
【００９０】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値は溶接線位置Ｗｃを交点とする８の字を横にした軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw52［mm］となるオシレート位置はＲ２及びＬ２と２箇所になって、溶接線位置Ｗｃとは一致せずにずれた位置になる。
【００９１】
図８は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、図７と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
【００９２】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
溶接トーチ４がオシレート右端位置Ｒ０にあるときのアーク長がＬa61［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa61［mm］よりも長くなり曲線Ｆ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa62［mm］となる。
【００９３】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｆ２上を左方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬa63［mm］となりオシレート左端位置Ｌ０ではＬa64［mm］となる。
【００９４】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｆ３上を右方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬｗ63［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬa65［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのアーク長Ｌw62［mm］とは異なった値となる。
【００９５】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｆ４上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw61［mm］となる。
【００９６】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す手段によってチップ・被溶接物間距離算出値を計算してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
しかし、この場合は５［Hz］と中間周波オシレート時であるので図６で前述したように、アーク長算出値は真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチップ・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることになる。
【００９７】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw61［mm］である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ５とは異なる曲線Ｆ７上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きな値に算出されて、オシレート中心位置ＣではＬw62［mm］となる。
【００９８】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ６とは異なる曲線Ｆ８上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、オシレート位置Ｌ３で最大値Ｌw63［mm］となり溶接線位置ＷｃではＬw64［mm］となった後に、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw65［mm］となる。
【００９９】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ６とは異なる曲線Ｆ９上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、溶接線位置ＷｃでＬw64［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬw66［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのチップ・被溶接物間距離算出値Ｌw62［mm］とは異なった値となる。
【０１００】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ５とは異なる曲線Ｆ１０上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に算出されてオシレート右端位置Ｒ０ではＬw61［mm］となる。
【０１０１】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値は溶接線位置Ｗｃを交点とする非対称な８の字を横にした軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw63［mm］となるオシレート位置Ｌ３は溶接線位置Ｗｃとは一致せずにずれた位置になる。
【０１０２】
図９は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、図７と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
【０１０３】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
【０１０４】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのアーク長がＬa71［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ１上を左方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬa72［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬa73［mm］となる。
【０１０５】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ２上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬa74［mm］となる。
【０１０６】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ３上を右方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa75［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのアーク長Ｌa73［mm］とは異なった値となる。
【０１０７】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ４上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬa71［mm］となる。
【０１０８】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す手段によってチップ・被溶接物間距離算出値を計算してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
しかし、この場合は５［Hz］の中間周波オシレートであるので図６で前述したように、アーク長算出値は真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチップ・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることになる。
【０１０９】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw71［mm］である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ５とは異なる曲線Ｇ７上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、溶接線位置ＷｃでＬw72［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬw73［mm］となる。
【０１１０】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ６とは異なる曲線Ｇ８上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さく算出されてオシレート左端位置Ｌ０ではＬw74［mm］となる。
【０１１１】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ６とは異なる曲線Ｇ９上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きく算出されてオシレート中心位置ＣではＬw75［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのチップ・被溶接物間距離算出値Ｌw73［mm］とは異なった値となる。
【０１１２】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ５とは異なる曲線Ｇ１０上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、オシレート位置Ｒ３で最大値Ｌw76［mm］となり溶接線位置ＷｃではＬw72［mm］となり、その後に最小値となった後に再び大きくなりオシレート右端位置Ｒ０ではＬw71［mm］となる。
【０１１３】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値は溶接線位置Ｗｃを交点とする非対称な８の字を横にした軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw76［mm］となるオシレート位置Ｒ３は溶接線位置Ｗｃとは一致せずにずれた位置になる。
【０１１４】
上述したように中間周波オシレート時では、図３乃至図５で前述した従来技術の倣い制御方法は使用できない。従来技術の倣い制御方法では、チップ・被溶接物間距離算出値が最大値となる最大値オシレート位置と溶接線位置Ｗｃとが一致している必要がある。しかし、上述したように位置ずれのない図７の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート位置Ｒ２及びＬ２は溶接線位置Ｗｃと一致しない。また、右位置ずれの図８の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート位置Ｌ３も溶接線位置Ｗｃと一致しないし、左位置ずれの図９の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート位置Ｒ３も溶接線位置Ｗｃと一致しない。従って、従来技術の倣い制御方法は使用できない。
【０１１５】
そこで、従来技術の倣い制御方法を改善した別の従来技術について以下に説明した後に、その改善従来技術の倣い制御方法でも問題があることを説明する。
改善従来技術の倣い制御方法は、溶接トーチがオシレート中心位置からオシレート右端位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ１と、オシレート右端位置からオシレート中心位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ２とを算出して、それら２つの積分値の差ＳＲ＝Ｓ２−Ｓ１を演算する。さらに、オシレート中心位置からオシレート左端位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ３と、オシレート左端位置からオシレート中心位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ４とを算出して、それら２つの積分値の差ＳＬ＝Ｓ４−Ｓ３を演算した後に、位置ずれ積分値Ｓｄ＝ＳＲ−ＳＬを演算してその値が０になるようにオシレート中心位置を左右方向に遷移させることで倣い制御を行う。
【０１１６】
図１０は、右位置ずれしている図８の場合において上記の位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。同図（Ａ）は、溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ11を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃまでオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ12を示しており、同図（Ｃ）は、上記の２つの積分値の差ＳＲ１＝Ｓ12−Ｓ11を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ13を示しており、同図（Ｅ）は、オシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃまでオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ14を示しており、同図（Ｆ）は、上記の２つの積分値の差ＳＬ１＝Ｓ14−Ｓ13となる後述する面積ＳＬ11及びＳＬ12を示している。
【０１１７】
同図（Ｃ）に示す右側積分値の差ＳＲ１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となる。また、同図（Ｆ）に示す左側積分値の差ＳＬ１は、チップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となる。
従って、位置ずれ積分値Ｓd1＝ＳＲ１−ＳＬ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となるので、右位置ずれしているときの位置ずれ積分値Ｓd1の符号は正となり、その絶対値は位置ずれ距離に比例する。
【０１１８】
図１１は、左位置ずれしている図９の場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
同図に示す右側積分値の差ＳＲ２は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＲ21及びＳＲ22の差ＳＲ２＝ＳＲ22−ＳＲ21となり、左側積分値の差ＳＬ２は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となる。
従って、位置ずれ積分値Ｓd2＝ＳＲ２−ＳＬ２＝（ＳＲ22−ＳＲ21）−ＳＬ２となるので、左位置ずれしているときの位置ずれ積分値Ｓd2の符号は負となり、その絶対値は位置ずれ距離に比例する。
【０１１９】
図１２は、位置ずれなしの図７の場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
同図に示す右側積分値の差ＳＲ３は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ３は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、位置ずれなしのときの右側積分値の差ＳＲ３と左側積分値の差ＳＬ３とは等しくなる。
従って、位置ずれ積分値Ｓd3＝ＳＲ３−ＳＬ３となるので、位置ずれなしのときの位置ずれ積分値Ｓd3は０となる。
【０１２０】
上述した図１０乃至図１２に示したように、位置ずれ積分値Ｓｄは、右位置ずれしているときに正数となり、左位置ずれしているときに負数となり、位置ずれなしのときに０となり、その絶対値は位置ずれ距離に比例する。従って、位置ずれ積分値Ｓｄが０になる方向にオシレート中心位置を遷移させることで、倣い制御することができる。
【０１２１】
次に、上述した改善従来技術の倣い制御方法の問題点について以下に説明する。
改善従来技術の倣い制御方法では、位置ずれ積分値Ｓｄをフィードバックして倣い制御を行っているので倣い精度、位置ずれ補正時間等の制御性能を良好にするためには、オシレート条件、平均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧等の種々の溶接施工条件において実際の位置ずれ距離Ｃｄが同一値であれば位置ずれ積分値Ｓｄの絶対値も同一値となる単一の関数Ｃｄ＝ｆ（Ｓｄ）になる必要がある。この理由は、同じ位置ずれ距離Ｃｄに対してフィードバック量となる位置ずれ積分値Ｓｄが溶接施工条件毎に変化すると、制御性能を最適化するためには溶接施工条件毎に制御パラメータのチューニングをする必要があるためである。
【０１２２】
図１３は、右位置ずれしている場合においてオシレート周波数Ｏｆが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート周波数・位置ずれ積分値関係図であり、同図（Ａ）は、オシレート周波数が５［Hz］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート周波数が１０［Hz］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示している。同図（Ａ）及び同図（Ｂ）の位置ずれ距離はＣd1［mm］であり同一値であり、オシレート周波数以外の溶接施工条件は同一である。
チップ・被溶接物間距離算出値が８の字の軌跡を描くのは、前述したようにワイヤ突き出し長の溶融速度とチップ・被溶接物間距離の変化速度との差によって算出値に誤差が発生するからであり、従って算出値の軌跡はチップ・被溶接物間距離の変化速度つまりオシレート周波数によって変化することになる。
【０１２３】
同図（Ａ）において、右側積分値の差ＳＲ１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ１は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つ部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となり、位置ずれ積分値Ｓd1＝ＳＲ１−ＳＬ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となる。
【０１２４】
同図（Ｂ）において、右側積分値の差ＳＲ４は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ４は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ41及びＳＬ42の差ＳＬ４＝ＳＬ42−ＳＬ41となり、位置ずれ積分値Ｓd4＝ＳＲ４−ＳＬ４＝ＳＲ４−（ＳＬ42−ＳＬ41）となる。
しかし、同図（Ａ）及び同図（Ｂ）で示すようにチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡はオシレート周波数によって異なるためにＳＲ１≠ＳＲ４、ＳＬ12≠ＳＬ42及びＳＬ11≠ＳＬ41でありＳd1≠Ｓd4となるので位置ずれ距離Ｃd1［mm］が同一であっても位置ずれ積分値は異なる値となる。
【０１２５】
図１４は、右位置ずれしている場合においてオシレート振幅Ｏｗが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート振幅・位置ずれ積分値関係図であり、同図（Ａ）は、オシレート振幅がＯw1［mm］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート振幅がＯw2［mm］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示している。同図（Ａ）及び同図（Ｂ）の位置ずれ距離はＣd1［mm］であり同一であり、オシレート振幅以外の溶接施工条件は同一である。
【０１２６】
同図（Ａ）において、右側積分値の差ＳＲ１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ１は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つ部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となり、位置ずれ積分値Ｓd1＝ＳＲ１−ＳＲ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となる。
【０１２７】
同図（Ｂ）において、右側積分値の差ＳＲ５は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ５は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ51及びＳＬ52の差ＳＬ５＝ＳＬ52−ＳＬ51となり、位置ずれ積分値Ｓd5＝ＳＲ５−ＳＬ５＝ＳＲ５−（ＳＬ52−ＳＬ51）となる。
しかし、同図（Ａ）及び同図（Ｂ）で示すようにチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡はオシレート振幅によって異なるためにＳＲ１≠ＳＲ５、ＳＬ12≠ＳＬ52及びＳＬ11≠ＳＬ51でありＳd1≠Ｓd5となるので位置ずれ距離Ｃd1［mm］が同一であっても位置ずれ積分値は異なる値となる。
【０１２８】
上述したように、同一値の位置ずれ距離Ｃｄであってもオシレート周波数及びオシレート振幅によって位置ずれ積分値Ｓｄは異なった値となる。また、平均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧、被溶接物の継ぎ手形状等の溶接施工条件によっても位置ずれ積分値Ｓｄは影響を受ける。
従って、上記のような位置ずれ積分値Ｓｄをフィードバックして倣い制御を行っているので、倣い精度、位置ずれ補正時間等の制御性能を最適化するには、それぞれの溶接施工条件毎にフィードバック系の制御パラメータをチューニングする必要がある。しかし、実際には種々の溶接施工条件毎に制御パラメータを最適化することは非常に煩雑でありかつ困難であるので、最適値でない状態で使用していることも多く、そのために倣い制御の適用範囲も限定されている。
【０１２９】
以上、上述したように、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法ではチップ・被溶接物間距離変化速度が速くなるとその算出値に誤差が発生して正確な値を算出できなくなる。また、上記の算出方法を使用した改善従来術の倣い制御方法では、位置ずれ距離の代替値となる位置ずれ積分値を算出する方法が複雑であり、しかも倣いの制御性能を最適化するには種々の溶接施工条件毎の制御パラメータのチューニングが必要であった。
【０１３０】
そこで、本発明の目的は、チップ・被溶接物間距離の変化速度に影響されずに正確なチップ・被溶接物間距離を算出できる方法を提供すると共に、その算出方法を使用して高精度で広い適用範囲を持つ使い勝手の良い倣い制御方法及び装置を提供することである。
【０１３１】
【課題を解決するための手段】
出願時の請求項１のチップ・被溶接物間距離算出方法は、図１５に示すように第ｎ回目の算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法である。
【０１３２】
出願時の請求項２のチップ・被溶接物間距離算出方法は、図１５に示すように第ｎ回目の算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法である。
【０１３３】
出願時の請求項３の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、溶接トーチのオシレート位置Ｐを算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出過程と、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法である。
【０１３４】
出願時の請求項４の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出過程である出願時請求項３の溶接線倣い制御方法である。
【０１３５】
出願時の請求項５の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、溶接トーチのオシレート位置Ｐを算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出過程と、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法である。
【０１３６】
出願時の請求項６の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出過程である出願時請求項５の溶接線倣い制御方法である。
【０１３７】
出願時の請求項７の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、
溶接トーチのオシレート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、
溶接電流Ｉｗの検出回路ＩＤと、
第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算回路ＶＭと、
ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ又は設定回路と、
上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸと、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸと、
チップ・被溶接物間電圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、
上記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算回路ＶＡと、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算回路ＬＡと、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸと、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置である。
【０１３８】
出願時の請求項８の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、位置ずれ距離算出回路ＣＤが、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出回路である出願時請求項７の溶接線倣い制御装置である。
【０１３９】
出願時の請求項９の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、
溶接トーチのオシレート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、
溶接電流Ｉｗの検出回路ＩＤと、
第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算回路ＶＭと、
ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ又は設定回路と、
上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸと、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸと、
チップ・被溶接物間距離電圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、
上記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算回路ＶＡと、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路ＬＡと、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算回路と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置である。
【０１４０】
出願時の請求項１０の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、
位置ずれ距離演算回路ＣＤが、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出回路である出願時請求項９の溶接線倣い制御装置である。
【０１４１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、図１９乃至図２２に示すように、
溶接トーチのオシレート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、
溶接電流Ｉｗの検出回路ＩＤと、
第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算回路ＶＭと、
ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ又は設定回路と、
上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸと、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸと、
チップ・被溶接物間距離電圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、
上記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算回路ＶＡと、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路ＬＡと、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算回路と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置である。
【０１４２】
【実施例】
前述した従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法は、ワイヤ溶融速度とワイヤ送給速度とが常に等しいことが前提条件となっているので、その前提条件が成立しなくなるチップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときには正確な算出ができない。
それに対して本発明の算出方法は、微小時間毎のワイヤ溶融速度を演算で求めてワイヤ送給速度との差を演算することによってワイヤ突き出し長の変化を算出することができるために、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確にチップ・被溶接物間距離を算出できる。
【０１４３】
本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、従来技術での平均値ではなく瞬時値の溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを溶接中に微小時間ΔＴ毎に検出して、それらの検出値から複数回の演算を行い微小時間ΔＴ毎のチップ・被溶接物間距離を算出する。以下にその算出方法に使用する演算を示す。
【０１４４】
微小時間ΔＴ［ｓ］毎にチップ・被溶接物間距離の算出を行っているときの第ｎ回目の演算は次のようになる。
ワイヤ溶融速度ｖｍ［mm/s］は、実験によって次式で表わされることが知られている。
ｖｍ(n)＝α・Ｉｗ(n)＋β・Ｌｘ(n-1)・Ｉｗ(n)2 …（８）
ここで、α［mm/(s・A)］及びβ［1/(s・A2)］は、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
次に、Ｗｆ≠ｖｍとなる過渡状態を考慮するには微小時間毎のワイヤ突き出し長の変化分を求める必要がある。ワイヤ突き出し長の変化分は、検出されたワイヤ送給速度Ｗｆ(n)［mm/s］と上記のワイヤ溶融速度ｖｍ(n)［mm/s］との差となるので、微小時間ΔＴ［ｓ］間でのワイヤ突き出し長の変化分ΔＬｘ(n)［mm］は次式となる。
ΔＬｘ(n)＝（Ｗｆ(n)−ｖｍ(n)）・ΔＴ …（９）
従って、第ｎ回目の演算におけるワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)［mm］は、第（ｎ−１）回目の演算値Ｌｘ(n-1)との加算値として次式となる。
Ｌｘ(n)＝Ｌｘ(n-1)＋ΔＬｘ(n) …（１０）
従来技術では、Ｗｆ＝ｖｍが前提条件であるので（９）式においてΔＬｘ＝０としてワイヤ突き出し長Ｌｘを算出していることになる。
【０１４５】
これ以降の演算は、従来技術と同じである。
まず、ワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)［Ｖ］は、（２）式と同一であり次式となる。
Ｖｘ(n)＝Ｒｘ・Ｌｘ(n)・Ｉｗ(n) …（１１）
ここで、Ｒｘ［Ω／mm］は溶接ワイヤの単位長あたりの抵抗値であり、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
上記のＲｘは温度によって変化するので、温度依存を考慮した上で前述した（２Ａ）式又は次式で表わすこともできる。
Ｖｘ＝Ｆ・Ｌｘ(n)＋Ｇ・（Ｗｆ(n)／Ｉｗ(n)2）
・［ｅｘｐ｛Ｈ・Ｉｗ(n) 2・Ｌｘ(n)）／Ｗｆ(n)｝−１］…（１１Ａ）
ここで、Ｆ［V/mm］、Ｇ［V・A2・s/mm］及びＨ［1/ s・A2］は、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
一般に使用される溶接ワイヤでの通常の溶接条件下においては、（１１）式と（２Ａ）式又は（１１Ａ）式とによって求まるＶｘの値には大きな差はないので、簡潔な（１１）式をここでは使用することにする。
次に、アーク電圧Ｖａ(n)［Ｖ］は前述した（３）式と同一の次式となる。
Ｖａ(n)＝Ｖｗ(n)−Ｖｘ(n) …（１２）
従って、アーク長Ｌａ(n)［mm］は前述した（４）式と同一の次式で表わされる。
Ｌａ(n)＝（Ｖａ(n)−ａ−ｃ・Ｉｗ(n)）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ(n)）…（１３）
ここで、ａ［Ｖ］、ｂ［V/mm］、ｃ［Ω］及びｄ［Ω/mm］は溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシールドガスの種類によって定まる定数である。
最後に、チップ・被溶接物間距離Ｌｗ(n)［mm］は前述した（５）式と同一の次式となる。
Ｌｗ(n)＝Ｌｘ(n)＋Ｌａ(n) …（１４）
【０１４６】
以上、上述したように（８）式乃至（１４）式による演算を繰り返すことで、微小時間ΔＴ［ｓ］毎にチップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ(n)を計算できる。但し、第1回目の（８）式の演算においては、ワイヤ突き出し長の初期値Ｌx(0)＝Ｌx0が必要であるので、チップ・被溶接物間距離を算出する溶接時において適当なワイヤ突き出し長の初期値を設定すればよい。
また、（９）式の演算で使用するワイヤ送給速度Ｗｆについては、溶接ワイヤは通常一定速度で送給されるので、検出値ではなく予め設定したワイヤ送給速度設定値に代替してもよい。
【０１４７】
図１５は、上述した本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
同図において、チップ・被溶接物間距離の算出は、微小時間ΔＴ毎に行い、ワイヤ突き出し長の初期値はＬx0として入力される。また、溶接中に微小時間ΔＴ毎に溶接電流Ｉｗ(n)、ワイヤ送給速度Ｗｆ(n)及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗ(n)が瞬時値として検出されてブロック図に入力される。上記のワイヤ送給速度Ｗｆ(n)については、溶接ワイヤは通常一定速度で送給されるので、検出値ではなく予め設定したワイヤ送給速度設定値に代替してもよい。
第ｎ回目の算出は以下のようにる。
【０１４８】
まず最初に、ワイヤ溶融速度演算回路ＶＭは、検出された溶接電流Ｉｗ(n)と前回算出されたワイヤ突き出し長Ｌｘ(n-1)とを入力として、（８）式に相当する演算を行い、ワイヤ溶融速度ｖｍ(n)を出力する。
２番目には、ワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸは、上記のワイヤ溶融速度ｖｍ(n)と検出されたワイヤ送給速度Ｗｆ(n)とを入力として、（９）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し長変化分ΔＬｘ(n)を出力する。
３番目には、ワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸは、上記のワイヤ突き出し長変化分ΔＬｘ(n)と前回のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n-1)とを入力として、（１０）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)を出力する。
【０１４９】
４番目には、ワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸは、上記のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)と検出された溶接電流Ｉｗ(n)とを入力として、（１１）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)を出力する。
５番目には、アーク電圧演算回路ＶＡは、検出されたチップ・被溶接物間電圧Ｖｗ(n)と上記のワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)とを入力として、（１２）式に相当する演算を行い、アーク電圧Ｖａ(n)を出力する。
６番目には、アーク長演算回路ＬＡは、上記のアーク電圧Ｖａ(n)と検出された溶接電流Ｉｗ(n)とを入力として、（１３）式に相当する演算を行いアーク長Ｌａ(n)を出力する。
最後に７番目として、アーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸは、上記のアーク長Ｌａ(n)と上記のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)とを入力として、（１４）式に相当する演算を行い、チップ・被溶接物間距離Ｌｗ(n)を出力する。
上述した各演算を微小時間ΔＴ毎に繰り返すことで、溶接中のチップ・被溶接物間距離をリアルタイムに算出することができる。
【０１５０】
本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、従来技術の算出方法とは異なりワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しくならない過渡状態でのワイヤ突き出し長を演算回路ＶＭ、ＤＬＸ及びＤＸによって正確に算出できるために、それ以降の演算回路ＶＸ、ＶＡ、ＬＡ及びＡＸによってチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。従って、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確なチップ・被溶接物間距離が算出できる。
【０１５１】
次に、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を、溶接トーチをオシレートさせて行う倣い制御に使用した場合について説明する。
図１６は、図７と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃと一致しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
同図（Ｂ）の説明は図７（Ｂ）と同じであるので省略する。
【０１５２】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き出し長を算出することができるために、その加算値のチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。
【０１５３】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw12［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで最大値Ｌw11［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ４上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw12［mm］となる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ４上を右方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで再び最大値Ｌw11［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw12［mm］に戻る。
【０１５４】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値の最大値Ｌw11［mm］となるオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃとなる。
【０１５５】
図１７は、図８と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
同図（Ｂ）の説明は図８（Ｂ）と同じであるので省略する。
【０１５６】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き出し長を算出することができるために、その加算値のチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。
【０１５７】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw22［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｂ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣでＬw21［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw23［mm］となる。
【０１５８】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート中心位置ＣではＬw21［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｂ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw22［mm］に戻る。
【０１５９】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を検出することで、前述した（６）式によって右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が負数として算出できる。
この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【０１６０】
図１８は、図９と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
同図（Ｂ）の説明は図９（Ｂ）と同じであるので省略する。
【０１６１】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き出し長を算出することができるために、その加算値のチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。
【０１６２】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw32［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート中心位置ＣではＬw31［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw33［mm］となる。
【０１６３】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を右方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬw31［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw32［mm］に戻る。
【０１６４】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｒ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｒ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を検出すると、前述した（７）式から左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が正数として算出できる。
この左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを右側に絶対値｜Ｃd2｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【０１６５】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートにおいても、図３乃至図５で前述した▲１▼乃至▲５▼の手順をオシレート１周期毎に繰り返すことによって倣い制御を行うことができる。
さらに、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、０．２［Hz］以上３［Hz］未満の低周波オシレートにおいても、３［Hz］以上７［Hz］未満の中間周波オシレートにおいても、さらに７［Hz］以上５０［Hz］未満の高周波オシレートにおいてもすべての場合に、正確なアーク長算出値、ワイヤ突き出し長算出値及びその加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値を計算できるために、上述したような簡潔な手段によって高精度な倣い制御ができる。
【０１６６】
次に、上述した本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法による倣い制御方法を実現する装置の実施例について、以下に説明する。
【０１６７】
図１９は、本発明の溶接線倣い装置のブロック図である。
溶接電源装置ＰＳは、アークを維持するための溶接電流Ｉｗ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを適正値に制御して通電すると共に、溶接ワイヤ１を送給するワイヤ送給装置５を制御するためのワイヤ送給装置制御信号Ｆｃを出力する。溶接ワイヤ１は溶接トーチ４を通って送給されて、被溶接物２との間でアークが発生する。
【０１６８】
ロボット制御装置７は、マニュピュレータ６に設置された複数軸のサーボモータを制御するためのサーボモータ制御信号Ｓｃを出力すると共に、倣い制御用の各種信号を入出力する。詳細については、各回路ブロックの説明のときに行う。
溶接線倣い制御装置８は、溶接電流Ｉｗ、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗ及びワイヤ送給速度Ｗｆを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離を算出して、ロボット制御装置７に出力する。詳細については、各回路ブロックの説明のときに行う。
【０１６９】
教示点データ格納回路ＭＤは、ティーチング時の教示点データを格納しており、教示点データ信号Ｍｄを出力する。溶接速度データ格納回路ＷＳは、ティーチング時に設定された溶接速度データを格納しており、溶接速度データ信号Ｗｓを出力する。
オシレート周波数データ格納回路ＯＦは、ティーチング時に設定されたオシレート周波数データが格納されており、オシレート周波数データ信号Ｏｆを出力する。オシレート振幅データ格納回路ＯＷは、ティーチング時に設定されたオシレート振幅データを格納しており、オシレート振幅データ信号Ｏｗを出力する。
【０１７０】
動作軌跡制御回路ＭＣは、上記の教示点データ信号Ｍｄ、溶接速度データ信号Ｗｓ、オシレート周波数データ信号Ｏｆ及びオシレート振幅データ信号Ｏｗを入力として、トーチ先端位置ＴＣＰの動作軌跡データを算出して、動作軌跡制御信号Ｍｃを出力する。また溶接時において、上記の動作軌跡データからトーチ先端位置ＴＣＰがどのオシレート位置にあるかを算出又は検出して、オシレート位置信号Ｍopを出力する。さらに、オシレート１周期毎に更新される後述する位置ずれ距離算出信号Ｃｄを入力として、位置ずれ距離算出信号Ｃｄが負数のときは右位置ずれしているのでオシレート中心位置を左方向に｜Ｃｄ｜［ｍｍ］だけ遷移させて、位置ずれ距離算出信号Ｃｄが正数のときは左位置ずれしているのでオシレート中心位置を右方向に｜Ｃｄ｜［ｍｍ］だけ遷移させた新たな動作軌跡データを算出して出力する。
【０１７１】
サーボモータ制御回路ＳＣは、動作軌跡制御信号Ｍｃを入力として、マニュピュレータ６に設置された複数軸のサーボモータをＰＴＰ制御するためのサーボモータ制御信号Ｓｃを出力する。
【０１７２】
オシレート位置通知回路ＯＰは、オシレート位置信号Ｍopを入力として、トーチ先端位置ＴＣＰが右方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した時点で０となり、オシレート右端位置で１に変わり、左方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した時点で２に変わり、オシレート左端位置で３に変わり、再び右方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した時点で０に変わるオシレート位置通知信号Ｏｐを出力する。
上述した動作軌跡制御回路ＭＣのオシレート位置信号Ｍopを算出又は検出する回路部分と上記のオシレート位置通知回路ＯＰとを合わせてオシレート位置の算出回路又は検出回路が構成されている。
【０１７３】
溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。チップ・被溶接物間電圧検出回路ＶＤは、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、チップ・被溶接物間電圧検出信号Ｖｄを出力する。ワイヤ送給速度検出回路ＦＤは、ワイヤ送給速度Ｗｆを検出して、ワイヤ送給速度検出信号Ｆｄを出力する。
溶接電流Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＩは、溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、Ａ／Ｄ変換された溶接電流Ａ／Ｄ変換信号Ａdiを出力する。チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＶは、チップ・被溶接物間電圧検出信号Ｖｄを入力として、Ａ／Ｄ変換されたチップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを出力する。ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＦは、ワイヤ送給速度検出信号Ｆｄを入力として、Ａ／Ｄ変換されたワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ａdfを出力する。
【０１７４】
ワイヤ突き出し長初期値設定回路ＬＸ０は、予め設定されたワイヤ突き出し長初期値設定信号Ｌx0を出力する。
微小時間設定回路ＤＴは、前述した図１５で示すチップ・被溶接物間距離算出方法の算出周期となる予め設定された微小時間設定信号ΔＴを出力する。
割り込みタイマ回路ＩＴは、微小時間設定信号ΔＴを入力として、ΔＴ［ｓ］毎にＨレベルのトリガ信号となる割り込みタイマ信号Ｉｔを出力する。
【０１７５】
チップ・被溶接物間距離算出回路ＬＷは、溶接電流Ａ／Ｄ変換信号Ａdi、チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdv、ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ａdf、ワイヤ突き出し長初期値設定信号Ｌx0、微小時間設定信号ΔＴ及び割り込みタイマ信号Ｉｔを入力として、割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号になる毎に前述した図１５で示すチップ・被溶接物間距離算出方法の各回路によって演算を行い、それらの演算結果としてチップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗを出力する。
【０１７６】
位置ずれ距離算出回路ＣＤは、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗ、オシレート周波数データ信号Ｏｆ、オシレート振幅データ信号Ｏｗ、微小時間設定信号ΔＴ、オシレート位置通知信号Ｏｐ及び割り込みタイマ信号Ｉｔを入力として、割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号になる毎に位置ずれ距離算出信号Ｃｄを出力する。この回路ブロックの動作については、後述する図２１乃至図２２で詳細に説明する。
【０１７７】
図２０は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作フローチャートを示す図２１及び図２２を説明するために、オシレート条件及びオシレート動作軌跡とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート動作軌跡・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレート動作軌跡とオシレート位置通知信号Ｏｐ及びチップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗとの関係を示しており、同図（Ｂ）は、溶接トーチのオシレート位置と被溶接物の表面位置との関係を示している。
【０１７８】
同図（Ｂ）に示しように、溶接トーチはオシレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］及びオシレ−ト振幅データ信号Ｏｗ［mm］でオシレートされており、位置ずれ距離Ｃd1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。
【０１７９】
同図（Ａ）に示すように、オシレート位置Ｐが右進しながらオシレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝０となり、オシレート位置Ｐがオシレート右端位置Ｒ０に達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝１に変わり、オシレート位置Ｐが左進しながらオシレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝２に変わり、オシレート位置Ｐがオシレート左端位置Ｌ０に達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝３に変わり、再びオシレート位置Ｐが右進しながらオシレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝０に変わる。
チップ・被溶接物間距離の算出は、微小時間設定信号ΔＴ［ｓ］毎に割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号となることによって行われ、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗは２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）に保存される。この２次元配列データの中からＯｐ＝０又は２であってかつ最大値となるデータを検索すると、Ｏｐ＝Ｏpm及びｎ＝ｎｍのときに最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）となる場合である。。
【０１８０】
図２１及び図２２は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作を示すフローチャートである。
倣い制御を開始すると同時に位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作が開始する。
ステップ１において、オシレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］、オシレート振幅データ信号Ｏｗ［mm］及び微小時間ΔT［ｓ］を読み込むと共に、オシレート位置通知信号Ｏｐに初期値０を、前回オシレート位置通知信号Ｏppに初期値０を、カウンタｎに初期値０を代入する。
ステップ２において、割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号になっているかを判定して、ＹＥＳならばステップ３に進み、ＮＯならばＨ信号になるまで待機する。
【０１８１】
ステップ３において、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗ［mm］を読み込む。
ステップ４において、上記チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗ［mm］を２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）に保存する。
ステップ５において、カウンタｎに１加算する。
ステップ６において、オシレート位置通知信号Ｏｐを読み込む。
ステップ７において、前回オシレート位置通知信号Ｏppとオシレート位置通知信号Ｏｐとが等しいかを判定して、ＹＥＳならばステップ９に進み、ＮＯならばステップ８に進む。このステップによって、１／４オシレート周期位置に達した瞬間かを判定している。
【０１８２】
ステップ８において、オシレート位置通知信号Ｏｐを前回オシレート位置通知信号Ｏppに代入した後に、ステップ２に戻る。
ステップ９において、オシレート位置通知信号Ｏｐを前回オシレート位置通知信号Ｏppに代入する。
ステップ１０において、カウンタｎを０にリセットする。
ステップ１１において、オシレート位置通知信号Ｏｐが０かを判定して、ＹＥＳならば図２２のステップ１２に進み、ＮＯならばステップ２に戻る。このステップにおいて、オシレート１周期が終了してオシレート中心位置に達したかを判定している。ＹＥＳの場合は、これ以降のステップによって位置ずれ距離Ｃｄの算出を行う。
【０１８３】
これ以降は図２２のフローチャートの説明である。
ステップ１２において、オシレート１周期分のチップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗを保存している２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）の中から、Ｏｐ＝０又は２でありかつ算出信号が最大値となるデータＬｗ（Ｏpm，ｎｍ）を検索する。このステップによって、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗが最大値となるオシレート位置（溶接線位置）が分かったことになる。Ｏｐ＝０又は２の場合と限定しているのは、Ｏｐ＝１又は３の場合を含めても算出信号が最大値となるオシレート位置は同じ結果となるので、フローチャートを簡潔にするためである。
ステップ１３において、ステップ１で読み込んだオシレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］、オシレート振幅データ信号Ｏｗ［mm］及び微小時間ΔＴ［ｓ］、並びにステップ１２で検索した最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）のカウンタ値ｎｍから（２・Ｏｆ・Ｏｗ・ΔＴ・ｎｍ）の演算を行い位置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］に代入する。
【０１８４】
ステップ１４において、ステップ１２で検索した最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）のオシレート位置通知信号Ｏpm＝２を判定して、ＹＥＳならばステップ１５に進み、ＮＯならばステップ１６に進む。Ｏpm＝２がＹＥＳのときは、右位置ずれしていることになり、Ｏpm＝２がＮＯつまりＯpm＝０のときは左位置ずれしていることになる。
ステップ１５において、（−１・Ｃｄ）の演算を行い、位置ずれ距離算出信号Ｃｄに代入する。このステップにおいて、右位置ずれしているときの位置ずれ距離算出信号Ｃｄの符号を負にしている。一方、左位置ずれのときの符号は正となる。
ステップ１６において、位置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］を出力する。
ステップ１７において、倣い終了かを判定して、ＹＥＳならば倣い制御を終了する。ＮＯならば、ステップ２に戻る。
【０１８５】
このように図２１及び図２２の各ステップを行うことによって、オシレート１周期毎に位置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］が出力される。
【０１８６】
上述した図２０乃至図２２において具体的な数値例をあげると、オシレート周波数Ｏｆ＝５［Hz］、オシレート振幅Ｏｗ＝５［mm］、微小時間ΔＴ＝１［ms］及び位置ずれ距離Ｃd1＝１［mm］とすると、オシレート１周期あたりのチップ・被溶接物間距離算出信号の２次元配列データの総数は５０×４＝２００［個］となり、位置ずれ距離算出信号の分解能は０．０５［mm］となる。そして、Ｏpm＝２及びｎｍ＝２０のときにチップ・被溶接物間距離算出信号は最大値Ｌｗ（２，２０）となるので、位置ずれ距離Ｃｄ=−１・（０．０５×２０）＝１［mm］となる。
【０１８７】
図２３は、本発明の倣い制御方法を非対称なＶ開先形状の被溶接物に適用した場合の非対称開先・倣い制御適用図であって、同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置との関係を示している。
【０１８８】
同図（Ｂ）に示すように、左側の被溶接物２ｂと右側の被溶接物２ｃとによって非対称なＶ開先形状となっており、１０［Hz］の高周波オシレートを行いＣd1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。
同図（Ａ）は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法によって計算された算出値Ｌｗを示しており、高周波オシレートでも正確な値が得られる。
【０１８９】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw81［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｊ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣでＬw82［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｊ２上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw83［mm］となり、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw84［mm］となる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｊ２上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw83［mm］となり、オシレート中心位置ＣではＬw82［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｊ１上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw81［mm］に戻る。
【０１９０】
このように、１０［Hz］の高周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最大値Ｌw83［mm］となるオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd3［ｓ］を検出すると、前述した（６）式によって右位置ずれ距離Ｃd1［mm］を算出することができる。
この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができ倣い制御を行うことができる。
【０１９１】
図２４は、本発明の倣い制御方法を薄板の重ね継ぎ手形状の被溶接物に適用した場合の重ね継ぎ手・倣い制御適用図であって、同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置との関係を示している。
【０１９２】
同図（Ｂ）に示すように、薄板の重ね継ぎ手であるので溶接トーチのねらい角度は０°で真上から溶接しており、１０［Hz］の高周波オシレートを行いＣd1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。また、溶接線位置Ｗｃが継ぎ手部分と一致している場合である。
同図（Ａ）は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法によって計算された算出値Ｌｗを示しており、高周波オシレートでも正確な値が得られる。
【０１９３】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw91［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｋ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣでもＬw91［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｋ２上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw92［mm］となり、オシレート左端位置Ｌ０でもＬw92［mm］となる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｋ２上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１においてＬw91［mm］となり、オシレート中心位置ＣでもＬw91［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｋ１上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw91［mm］に戻る。
【０１９４】
このように、１０［Hz］の高周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最小値Ｌw91［mm］から最大値Ｌw92［mm］に変化するオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd3［ｓ］を検出すると、前述した（６）式から右位置ずれ距離Ｃd1［mm］を算出することができる。
この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができ倣い制御を行うことができる。
【０１９５】
さらに薄板等の溶接においては、ビード外観の良好化、溶け落ち防止等のために継ぎ手部分からＣｍ1［mm］だけ右側又は左側にずれた位置を溶接線位置Ｗｃの目標値とする場合がある。このような場合には、上述した右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］ではなく目標値Ｃm1［mm］になるようにオシレート中心位置Ｃを遷移することで倣い制御を行うことができる。
【０１９６】
【本発明の効果】
前述したように本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、従来技術とは異なりワイヤ送給速度とワイヤ溶融速度とが等しくない過渡状態であってもチップ・被溶接物間距離を正確に算出できるので、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確なチップ・被溶接物間距離を算出できる。
そのために、倣い制御においてオシレート周波数が０．２［Hz］乃至５０［Hz］であっても、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用することによって正確なチップ・被溶接物間距離を算出することができる。
【０１９７】
また、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用した倣い制御方法では、正確なチップ・被溶接物間距離算出値による簡潔な手段によって倣い制御を行うことができる。
さらに、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシールドガスの種類によって定まる定数のみを使用しているので、従来技術のようにオシレート周波数、オシレート振幅、平均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧等の溶接施工条件に依存しないために、常に最適な制御性能を有する倣い制御方法及び装置を実現できる。
【０１９８】
また、図２３及び図２４に示すように、本発明の倣い制御方法では、被溶接物の開先形状又は継ぎ手形状が種々の形状であっても、従来技術とは違い同じ簡潔な手段によって高精度な倣い制御を行うことができる。
【０１９９】
上記のように本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法並びに溶接線倣い制御方法及び装置は、溶接中において微小時間毎に正確なチップ・被溶接物間距離を算出することができ、高精度で適用範囲が広くかつ使い勝手の良い倣い制御を行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、チップ・被溶接物間距離算出方法の説明に使用する用語を定義した用語定義図である。
【図２】図２は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
【図３】図３は、オシレート周波数が２［Hz］の低周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図４】図４は、２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］だけ右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図５】図５は、２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］だけ左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図６】図６は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法に誤差が生じることを説明するためのチップ・被溶接物間距離算出方法・誤差発生説明図である。
【図７】図７は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、オシレート周波数が５［Hz］の中間周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図８】図８は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図９】図９は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１０】図１０は、右位置ずれしている場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
【図１１】図１１は、左位置ずれしている場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
【図１２】図１２は、位置ずれなしの場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
【図１３】図１３は、右位置ずれしている場合においてオシレート周波数Ｏｆが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート周波数・位置ずれ積分値関係図である。
【図１４】図１４は、右位置ずれしている場合においてオシレート振幅Ｏｗが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート振幅・位置ずれ積分値関係図である。
【図１５】図１５は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃと一致しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１７】図１７は、５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１８】図１８は、５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１９】図１９は、本発明の溶接線倣い装置のブロック図である。
【図２０】図２０は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作フローチャートを示す図２１及び図２２を説明するために、オシレート条件及びオシレート動作軌跡とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート動作軌跡・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図２１】図２１は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、本発明の倣い制御方法を非対称なＶ開先形状の被溶接物に適用した場合の非対称開先・倣い制御適用図である。
【図２４】図２４は、本発明の倣い制御方法を薄板の重ね継ぎ手形状の被溶接物に適用した場合の重ね継ぎ手・倣い制御適用図である。
【符号の説明】
１…溶接ワイヤ
１ａ…ワイヤ先端部
２、２ｂ、２ｃ…被溶接物
２ａ…溶融池
３…アーク
４…溶接トーチ
４ａ…チップ
５…ワイヤ送給装置
５ａ…送給ロール
６…マニュピュレータ
７…ロボット制御装置
８…溶接線倣い制御装置
ＡＤＦ…ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換回路
Ａdf…ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号
ＡＤＩ…溶接電流Ａ／Ｄ変換回路
Ａdi…溶接電流Ａ／Ｄ変換信号
ＡＤＶ…チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換回路
Ａdv…チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号
ＡＸ…アーク長・ワイヤ突き出し長加算回路
Ｃ…オシレート中心位置
ＣＤ…位置ずれ距離算出回路
Ｃｄ、Ｃd1、Ｃd2…位置ずれ距離（算出値／算出信号）
Ｃm1…溶接線位置と継ぎ手部分との位置ずれ距離の目標値
ＤＬＸ…ワイヤ突き出し長変化分演算回路
ＤＴ…微小時間設定回路
ＤＸ…ワイヤ突き出し長変化分加算回路
ＥＬx1、ＥＬx2…ワイヤ突き出し長算出値の誤差
Ｆｃ…ワイヤ送給装置制御信号
ＦＤ…ワイヤ送給速度検出回路
Ｆｄ…ワイヤ送給速度検出信号
ＩＤ…溶接電流検出回路
Ｉｄ…溶接電流検出信号
ＩＴ…割り込みタイマ回路
Ｉｔ…割り込みタイマ信号
Ｉｗ…溶接電流
Ｉwa…平均溶接電流
Ｌ０、Ｌ４…オシレート左端位置
ＬＡ…アーク長演算回路
Ｌａ…アーク長（算出値）
ＬＷ…チップ・被溶接物間距離算出回路
Ｌｗ…チップ・被溶接物間距離（算出値／算出信号）
ＬＸ…ワイヤ突き出し長演算回路
Ｌｘ…ワイヤ突き出し長（算出値）
ＬＸ０…ワイヤ突き出し長初期値設定回路
Ｌx0…ワイヤ突き出し長初期値（設定信号）
ＭＣ…動作軌跡制御回路
Ｍｃ…動作軌跡制御信号
ＭＤ…教示点データ格納回路
Ｍｄ…教示点データ信号
Ｍop…オシレート位置信号
ｎ、ｎｍ…カウンタ値
ＯＦ…オシレート周波数データ格納回路
Ｏｆ…オシレート周波数（データ信号）
ＯＰ…オシレート位置通知回路
Ｏｐ、Ｏpm…オシレート位置通知信号
Ｏpp…前回オシレート位置通知信号
ＯＷ…オシレート振幅データ格納回路
Ｏｗ…オシレート振幅（データ信号）
Ｏw1、Ｏw2…オシレート振幅
Ｐ、Ｒ１乃至Ｒ３、Ｌ１乃至Ｌ３…オシレート位置
ＰＳ…溶接電源装置
Ｒ０、Ｒ４…オシレート右端位置
Ｓ１乃至Ｓ４、Ｓ11乃至Ｓ14…チップ・被溶接物間距離算出値の積分値
ＳＣ…サーボモータ制御回路
Ｓｃ…サーボモータ制御信号
Ｓｄ、Ｓd1乃至Ｓd5…位置ずれ積分値
ＳＬ…左側積分値の差
ＳＲ…右側積分値の差
ＴＣＰ…トーチ先端位置
Ｔｄ、Ｔd1乃至Ｔd3…位置ずれ時間
ＶＡ…アーク電圧演算回路
Ｖａ…アーク電圧（算出値）
Ｖaa…平均アーク電圧
ＶＤ…チップ・被溶接物間電圧検出回路
Ｖｄ…チップ・被溶接物間電圧検出信号
ＶＭ…ワイヤ溶融速度演算回路
ｖｍ…ワイヤ溶融速度（算出値）
Ｖｗ…チップ・被溶接物間電圧
Ｖwa…平均チップ・被溶接物間電圧
ＶＸ…ワイヤ突き出し部電圧演算回路
Ｖｘ…ワイヤ突き出し部電圧（算出値）
Ｖxa…平均ワイヤ突き出し部電圧
Ｗｃ…溶接線位置
Ｗｆ…ワイｙ送給速度
Ｗｆa…平均ワイｙ送給速度
ＷＳ…溶接速度データ格納回路
Ｗｓ…溶接速度データ信号
ΔＴ…微小時間（設定信号）
ΔＬｘ…ワイヤ突き出し長変化分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a method for calculating the distance between the tip and the work piece by detecting electrical signals during welding and calculating those signals, and the above-described method for calculating the distance between the tip and the work piece. The present invention relates to a welding line copying control method and apparatus for oscillating a welding torch and copying a welding line.
[0002]
[Prior art]
In consumable electrode gas shielded arc welding, in which a welding wire is fed at a preset constant speed using a tip attached to the tip of the welding torch as a feeding point, the distance between the tip and the workpiece (hereinafter referred to as tip / workpiece) It is very important to carry out welding while maintaining a proper constant value). If the distance between the tip and the workpiece changes during welding, the welding depth deteriorates, the weld bead width changes, a large amount of spatter occurs, blowholes, etc., resulting in poor weld quality. It may become.
[0003]
If the distance between the tip and the work piece can be calculated while performing welding from the above, the distance between the tip and the work piece can be maintained at a constant value by feedback control of the calculated value. Welding quality can be obtained.
Also, the groove shape or joint shape is calculated by using the tip / workpiece distance calculation means for welding line scanning control (hereinafter referred to as scanning control) in which the welding torch is oscillated to follow the welding line. Since the welding line can be recognized by a simple algorithm, a good scanning control result can be obtained.
[0004]
In the following, after explaining a conventional tip / workpiece distance calculation method, a case where the calculation method is used for copying control will be described.
[0005]
FIG. 1 is a term definition diagram in which terms used for explaining a tip / workpiece distance calculation method are defined.
The welding wire 1 is fed by a feed roll 5 a and is fed from a tip 4 a attached to the tip of the welding torch 4. An arc 3 is generated between the wire tip 1a and the workpiece 2 to melt the wire tip 1a and form a molten pool 2a.
[0006]
The welding wire 1 is fed at a preset wire feed speed Wf [mm / s], and a welding current Iw [A] is energized. The welding wire tip 1a is melted in the direction of the tip 4a at a wire melting speed vm [mm / s] by Joule heat of the arc and the wire protruding portion. The distance between the tip and the workpiece is Lw [mm], and the voltage between the tip and the workpiece is Vw [V]. The arc length is La [mm], and the arc voltage is Va [V]. The wire protrusion length is Lx [mm], and the wire protrusion voltage is Vx [V]. As is clear from the figure, Lw = La + Lx and Vw = Va + Vx.
[0007]
In the conventional tip-to-workpiece distance calculation method, the average welding current Iwa [A], the average wire feed speed Wfa [mm / s], and the average tip-to-workpiece voltage Vwa [V] are being welded. Then, the distance between the tip and the workpiece is calculated by calculation from these detected values. Hereinafter, a plurality of operations used in the calculation method will be described.
[0008]
It is known that the wire protrusion length Lx in a steady state is expressed by the following equation through experiments.
Lx = (Wfa−k2 · Iwa) / (k1 · Iwa 2 (1)
Where k1 [1 / (s · A 2 ]] And k2 [mm / (s · A)] are constants determined by the diameter, material (soft steel, stainless steel, etc.) and type (solid wire, flux-cored wire, etc.) of the welding wire.
However, the precondition for the expression (1) to be satisfied is when the wire protruding length changes in a steady state and when the wire feeding speed Wf and the wire melting speed vm are equal.
[0009]
Next, the average wire protrusion voltage Vxa is expressed by the following equation.
Vxa = Rx · Lx · Iwa (2)
Here, Rx [Ω / mm] is a resistance value per unit length, and is a constant determined by the diameter, material and type of the welding wire.
Since the above Rx varies depending on the temperature, it can also be expressed by the following equation through experiments in consideration of temperature dependence.
Vxa = D ・ E ・ Iwa A ・ Lx B ・ Wfa C ... (2A)
Here, A to E are constants determined by the diameter, material and type of the welding wire.
Under normal welding conditions using a general welding wire, there is no great difference in the value of Vxa determined by the equations (2) and (2A), so the simple equation (2) is used here. I will decide.
[0010]
The average arc voltage Vaa is expressed by the following equation.
Vaa = Vwa−Vxa (3)
Further, it is known that the arc length La is also expressed by the following equation through experiments.
La = (Vaa-ac-Iwa) / (b + d.Iwa) (4)
Here, a [V], b [V / mm], c [Ω] and d [Ω / mm] are constants determined by the diameter, material and type of the welding wire, and the type of shield gas.
[0011]
Finally, the tip / workpiece distance Lw is expressed by the following equation.
Lw = Lx + La (5)
Therefore, the distance between the tip and the workpiece can be calculated by the calculations shown in the equations (1) to (5).
[0012]
FIG. 2 is a block diagram illustrating the above-described conventional tip / workpiece distance calculation method.
The average welding current Iwa, the average wire feed speed Wfa, and the average tip / workpiece voltage Vwa are detected during welding and are input to the block diagram.
First, the wire protrusion length calculation circuit LX receives the average welding current Iwa and the average wire feed speed Wfa as input, performs a calculation corresponding to equation (1), and outputs the wire protrusion length Lx.
[0013]
Second, the wire protrusion voltage calculation circuit VX receives the wire protrusion length Lx and the average welding current Iwa as input, performs a calculation corresponding to the expression (2), and outputs the average wire protrusion voltage Vxa. .
[0014]
Third, the arc voltage calculation circuit VA inputs the detected average tip-to-be-welded object voltage Vwa and the above average wire protrusion voltage Vxa and performs an operation corresponding to the equation (3) to obtain an average. The arc voltage Vaa is output.
[0015]
Fourth, the arc length calculation circuit LA receives the average arc voltage Vaa and the detected average welding current Iwa, performs an operation corresponding to the equation (4), and outputs an arc length La.
[0016]
Finally, as the fifth item, the arc length / wire protrusion length adding circuit AX receives the arc length La and the wire protrusion length Lx, and performs an operation corresponding to the equation (5) to insert the tip / workpiece. The distance Lw is output.
By repeating each calculation described above, the tip-to-be-welded distance Lw during welding can be calculated.
[0017]
A case where the conventional tip / workpiece distance calculation method is used for copying control will be described.
Conventionally, the welding torch is oscillated to detect changes in arc length corresponding to changes in the distance between the tip and the work piece and changes in the wire protrusion length to detect electrical changes caused by changes in the wire protrusion length. A scanning control method is used in which the H position is copied to the weld line.
[0018]
Hereinafter, the oscillation frequency of the welding torch is about 0.2 [Hz] or more and less than 3 [Hz] as a low frequency oscillation, 3 [Hz] or more and less than 7 [Hz], an intermediate frequency oscillation, and 7 [Hz] or more. A frequency less than [Hz] is referred to as a high frequency oscillation.
[0019]
FIG. 3 shows the relationship between the oscillation position of the welding torch and the calculated distance between the tip and the work piece when the low frequency oscillation with an oscillation frequency of 2 [Hz] is performed. It is a distance calculation value relationship diagram between weldments. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. FIG. 4C shows the change over time in the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4D shows the change over time in the oscillating position. . This figure shows a case where the oscillation center position C and the weld line position Wc coincide with each other without any positional deviation (hereinafter referred to as no positional deviation).
[0020]
FIG. 4B shows the arc length and wire protrusion length at each oscillation position P when the welding torch 4 is oscillated from the oscillation center position C in the left-right direction of the oscillation right end position R0 and the oscillation left end position L0. ing.
The welding wire 1 is fed through the tip 4 a at the tip of the welding torch, and an arc 3 is generated between the workpiece 2 and the workpiece 2.
[0021]
When the welding torch is at the oscillation center position C, the arc length is La11 [mm], and the wire protrusion length is Lx11 [mm]. If the welding torch is oscillated from this state toward the right end position R0, the welding current increases due to the self-control action of the welding power supply device having constant voltage characteristics against the change in which the distance between the tip and the workpiece is shortened. Then, since the wire melting rate increases momentarily, the wire protrusion length is shortened. When the low-frequency oscillation is 2 [Hz], the arc length is maintained at a substantially constant value La11 [mm] because the change rate of the wire protrusion length can follow the change rate of the distance between the tip and the workpiece. However, it moves rightward on a straight line A1 indicated by a dotted line. On the other hand, the wire protrusion length gradually decreases from Lx11 [mm] to Lx12 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece. The arc length when the welding torch reaches the oscillate right end position R0 is La11 [mm], and the wire protrusion length is Lx12 [mm].
[0022]
When the welding torch is oscillated from the right end position R0 of the oscillation toward the oscillating center position C, the welding current is controlled by the self-control action of the welding power supply device having constant voltage characteristics against the change in which the distance between the tip and the workpiece is increased. Decreases and the wire melting rate decreases momentarily, so that the wire protrusion length becomes longer. When the low-frequency oscillation is 2 [Hz], the arc length is maintained at a substantially constant value La11 [mm] because the change rate of the wire protrusion length can follow the change rate of the distance between the tip and the workpiece. However, it moves to the left on the straight line A1. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx12 [mm] to Lx11 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece. When the welding torch reaches the oscillation center position C, the arc length is La11 [mm], and the wire protrusion length is Lx11 [mm].
[0023]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, as described above, the arc length moves to the left on the straight line A2 indicated by the dotted line while maintaining a substantially constant value La11 [mm]. . On the other hand, the wire protrusion length gradually decreases from Lx11 [mm] to Lx12 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece. When the welding torch reaches the oscillate left end position L0, the arc length is La11 [mm], and the wire protrusion length is Lx12 [mm].
[0024]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the arc length moves rightward on the straight line A2 while maintaining a substantially constant value La11 [mm] as described above. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx12 [mm] to Lx11 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece. When the welding torch reaches the oscillation center position C, the arc length is La11 [mm], and the wire protrusion length is Lx11 [mm].
As described above, at the time of low-frequency oscillation, the wire protrusion length changes according to the oscillation position P, but the arc length becomes a substantially constant value due to the self-control action of the welding power supply device having constant voltage characteristics.
[0025]
FIG. 2A shows an average welding current Iwa, an average wire feed speed Wfa, and an average tip / workpiece voltage Vwa detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip shown in FIG. -It is a figure which calculates the distance between to-be-welded objects, and shows the change. At each oscillation position P, the arc length and the wire protrusion length are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value.
[0026]
The oscillation center position C coincides with the weld line position Wc, and the calculated distance between the tip and the workpiece is the maximum value Lw11 [mm].
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the straight line A3, and at the oscillating right end position R0, the minimum value Lw12 [ mm].
[0027]
When the welding torch is oscillated from the oscillating right end position R0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line A3, and at the oscillating center position C, the maximum value Lw11 [ mm].
[0028]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line A3, and at the oscillating left end position L0, the minimum value Lw12 [ mm].
[0029]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the straight line A3, and at the oscillating center position C, the maximum value Lw11 [ mm].
[0030]
FIG. 4D shows the time change of the oscillating position P, and shows that a sine wave oscillation with an oscillating frequency of 2 [Hz] is performed.
FIG. 6C shows the change over time in the calculated distance between the tip and the workpiece, corresponding to FIG. 5B, and the frequency of the calculated value locus is twice the oscillation frequency 2 [Hz]. It becomes a sine wave of 4 [Hz]. The oscillating position P where the maximum value Lw11 [mm] of the calculated distance between the tip and the workpiece is obtained, and in this case, the oscillating center position C is the welding line position Wc.
[0031]
4 performs the same low-frequency oscillation of 2 [Hz] as FIG. 3, and the oscillating center position C is shifted to the right side by Cd1 [mm] from the weld line position Wc (hereinafter referred to as the right position shift). FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the oscillation position of the welding torch and the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded and the calculated distance between the tip position and the workpiece to be welded. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. FIG. 4C shows the change over time in the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4D shows the change over time in the oscillating position. .
[0032]
FIG. 5B shows the arc length and the wire protrusion length at each oscillation position P when the welding torch is oscillated from the oscillation center position C in the left-right direction of the oscillation right end position R0 and the oscillation left end position L0. .
As in FIG. 3, when the low frequency oscillation is 2 [Hz], the arc length is substantially reduced by the self-control action of the welding power source device having constant voltage characteristics with respect to the change in the distance between the tip and the workpiece. The constant value La11 [mm] is maintained.
[0033]
When the welding torch is at the oscillation center position C, the arc length is La11 [mm], and the wire protrusion length is Lx21 [mm]. When the welding torch is oscillated from this state toward the oscillating right end position R0, the arc length moves rightward on the straight line B1 indicated by the dotted line while maintaining a substantially constant value La11 [mm] as described above. . On the other hand, the wire protrusion length gradually decreases from Lx21 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece and becomes Lx22 [mm] at the right end position R0 of the oscillation.
[0034]
When the welding torch is oscillated from the oscillating right end position R0 toward the oscillating center position C, as described above, the arc length moves to the left on the straight line B1 while maintaining a substantially constant value La11 [mm]. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx22 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece and becomes Lx21 [mm] at the oscillating center position C.
[0035]
When the welding torch is oscillated from the oscillation center position C through the welding line position Wc toward the oscillation left end position L0, as described above, the arc length is a broken line indicated by a dotted line while maintaining a substantially constant value La11 [mm]. Move left on B2. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx21 [mm] according to the change in the distance between the tip and the work piece, reaches the maximum value Lx11 [mm] at the oscillating position L1, and then gradually decreases to the oscillating left end position. At L0, it becomes Lx23 [mm].
[0036]
When the welding torch passes through the welding line position Wc from the oscillation left end position L0 and is oscillated toward the oscillation center position C, the arc length is maintained on the broken line B2 while maintaining a substantially constant value La11 [mm] as described above. Move to the right. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx23 [mm] according to the change in the tip-to-workpiece distance, reaches the maximum value Lx11 [mm] at the oscillating position L1, and then gradually decreases to the oscillating center position. In C, it becomes Lx21 [mm].
[0037]
FIG. 2A shows an average welding current Iwa, an average wire feed speed Wfa, and an average tip / workpiece voltage Vwa detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip shown in FIG.・ The distance between workpieces is calculated. At each oscillation position P, the arc length and the wire protrusion length are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value.
[0038]
At the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw21 [mm].
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the straight line B3, and at the oscillating right end position R0, the minimum value Lw22 [ mm].
When the welding torch is oscillated from the oscillating right end position R0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line A3, and is Lw21 [mm] at the oscillating center position. Become.
[0039]
When the welding torch is oscillated from the oscillation center position C through the welding line position Wc toward the oscillation left end position L0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the polygonal line B4 and gradually After increasing to the maximum value Lw11 [mm] at the oscillating position L1 at which the weld line position Wc is reached, it gradually decreases and becomes Lw23 [mm] at the oscillating left end position L0.
When the welding torch is oscillated from the oscillation left end position L0 through the welding line position Wc toward the oscillation center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the polygonal line B4 and gradually After increasing to the maximum value Lw11 [mm] at the oscillating position L1 at which the welding line position Wc is reached, it gradually decreases and becomes Lw21 [mm] at the oscillating center position C.
[0040]
As described above, the oscillation position L1 at which the calculated distance between the tip and the workpiece is the maximum value Lw11 [mm] is the welding line position Wc and is shifted to the right, so the oscillation position L1 is on the left side of the oscillation center position C. become.
[0041]
FIG. 4D shows the temporal change of the oscillating position P, and shows that the same 2 [Hz] sine wave oscillation as that in FIG.
[0042]
FIG. 6C shows the change over time in the calculated distance between the tip and the workpiece, corresponding to FIG. 5B, and the calculated distance between the tip and the workpiece is the maximum value Lw11 at the oscillating position L1. [Mm]. By detecting the displacement time Td1 [s] required for the welding torch to oscillate from the oscillation center position C to the oscillation position L1, the displacement distance Cd [mm] can be calculated by the following equation.
Cd = −1 · (2 · Ow · Of · Td) (6)
Here, Ow [mm] is the oscillation amplitude, Of [Hz] is the oscillation frequency, and Td [s] is the position shift time. Further, in order to make the sign of the misalignment distance Cd [mm] at the right misalignment negative, −1 is multiplied.
[0043]
When the displacement time Td1 [s] is substituted into the equation (6), the right displacement distance Cd1 [mm] is obtained as a negative number. By shifting the oscillate center position C to the left side by an absolute value | Cd1 | [mm] so that the right position shift distance Cd1 [mm] becomes substantially 0 [mm], it can be matched with the weld line position Wc. .
[0044]
5 performs the same low-frequency oscillation of 2 [Hz] as FIG. 3, and the oscillating center position C is shifted to the left side by Cd2 [mm] from the weld line position Wc (hereinafter referred to as the left position shift). FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the oscillation position of the welding torch and the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded and the calculated distance between the tip position and the workpiece to be welded. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. FIG. 4C shows the change over time in the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4D shows the change over time in the oscillating position. .
[0045]
FIG. 5B shows the arc length and the wire protrusion length at each oscillation position P when the welding torch is oscillated from the oscillation center position C in the left-right direction of the oscillation right end position R0 and the oscillation left end position L0. .
[0046]
As in FIG. 3, when the low frequency oscillation is 2 [Hz], the arc length is substantially reduced by the self-control action of the welding power source device having constant voltage characteristics with respect to the change in the distance between the tip and the workpiece. The constant value La11 [mm] is maintained.
[0047]
When the welding torch is at the oscillation center position C, the arc length is La11 [mm], and the wire protrusion length is Lx31 [mm]. When the welding torch passes through the welding line position Wc and is oscillated toward the right end position R0 from this state, the arc length is a broken line indicated by a dotted line while maintaining a substantially constant value La11 [mm] as described above. Move right on C1. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx31 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece and gradually decreases after reaching the maximum value Lx11 [mm] at the oscillation position R1 where the welding line position Wc is reached. Thus, the oscillation right end position R0 is Lx32 [mm].
[0048]
When the welding torch is oscillated from the oscillation right end position R0 through the welding line position Wc toward the oscillation center position C, as described above, the arc length remains on the polygonal line C1 while maintaining a substantially constant value La11 [mm]. Move left. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx32 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece and gradually decreases after reaching the maximum value Lx11 [mm] at the oscillation position R1 where the welding line position Wc is reached. Thus, the oscillation center position C is Lx31 [mm].
[0049]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, as described above, the arc length moves to the left on the straight line C2 indicated by the dotted line while maintaining a substantially constant value La11 [mm]. . On the other hand, the wire protrusion length gradually decreases from Lx31 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece and becomes Lx33 [mm] at the oscillate left end position L0.
[0050]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the arc length moves rightward on the straight line C2 while maintaining a substantially constant value La11 [mm] as described above. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx33 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece and becomes Lx31 [mm] at the oscillating center position C.
[0051]
FIG. 2A shows an average welding current Iwa, an average wire feed speed Wfa, and an average tip / workpiece voltage Vwa detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip shown in FIG. -It is a figure which calculates the distance between to-be-welded objects, and shows the change. At each oscillation position P, the arc length and the wire protrusion length are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value.
[0052]
At the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw31 [mm].
When the welding torch passes through the welding line position Wc from the oscillation center position C and is oscillated toward the oscillation right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the polygonal line C3 and gradually After increasing to the maximum value Lw11 [mm] at the oscillating position R1 at which the weld line position WC is reached, it gradually decreases and becomes Lw32 [mm] at the oscillating right end position R0.
[0053]
When the welding torch is oscillated from the oscillation right end position R0 through the welding line position Wc toward the oscillation center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the polygonal line C3 and gradually After increasing to the maximum value Lw11 [mm] at the oscillating position R1 at which the welding line position Wc is reached, it gradually decreases and becomes Lw31 [mm] at the oscillating center position C.
[0054]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line C4 and gradually decreases, and at the oscillating left end position L0. Lw33 [mm].
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the straight line C4 and gradually increases. Lw31 [mm].
[0055]
In this way, the oscillating position R1 where the calculated distance between the tip and the workpiece is the maximum value Lw11 [mm] is the welding line position Wc and is shifted to the left, so the oscillating position R1 is on the right side of the oscillating center position C. become.
[0056]
FIG. 4D shows the temporal change of the oscillating position P, and shows that the same 2 [Hz] sine wave oscillation as that in FIG.
[0057]
FIG. 6C shows the change over time in the calculated distance between the tip and the workpiece, corresponding to FIG. 5B, and the calculated distance between the tip and the workpiece is the maximum value Lw11 at the oscillating position R1. [Mm]. By detecting the misalignment time Td2 [s] required for the welding torch to oscillate from the oscillating center position C to the oscillating position R1, the misalignment distance Cd [mm] can be calculated by the following equation.
Cd = 2 · Ow · Of · Td (7)
Here, Ow [mm] is the oscillation amplitude, Of [Hz] is the oscillation frequency, and Td [s] is the position shift time. Further, the sign of the misalignment distance Cd [mm] when the misalignment is left is positive.
[0058]
When the displacement time Td2 [s] is substituted into the equation (7), the left displacement distance Cd2 [mm] is obtained as a positive number. By shifting the oscillating center position C to the right side by the absolute value | Cd2 | [mm] so that the left position deviation distance Cd2 [mm] becomes substantially 0 [mm], it can be matched with the weld line position Wc. .
[0059]
As described above with reference to FIGS. 3 to 5, in the prior art, the follow-up control can be performed by the positional deviation distance calculation means indicated by the following (1) to (4) and the welding torch transition means indicated by (5).
(1) The oscillation position P is calculated or detected, and the distance between the tip and the work piece corresponding to the oscillation position P is calculated.
(2) The maximum value oscillating position at which the above-mentioned calculated distance between the tip and the workpiece is maximized in one cycle of oscillation is calculated.
(3) The welding torch detects the positional deviation time Td required for oscillating from the oscillating center position C to the maximum oscillating position.
(4) When the maximum value oscillating position is on the left side of the oscillating center position, the positional deviation distance Cd is calculated by the expression (6), and when it is on the right side, the positional deviation distance Cd is calculated by the expression (7).
(5) The oscillating center position C is shifted by the absolute value | Cd | in the left direction if the sign of the calculated displacement distance Cd is negative, and in the right direction if positive.
By repeating the above (1) to (5) every oscillation cycle, the oscillation center position C can be imitated with a weld line.
[0060]
[Problems to be solved by the invention]
The prior art tip / workpiece distance calculation method and the scanning control method shown in FIGS. 2 to 5 have the following problems.
[0061]
FIG. 6 shows changes in the arc length and wire protrusion length when the distance between the tip and the workpiece is changed, and explains that an error occurs in the conventional tip / workpiece distance calculation method. FIG. 3 is a diagram for explaining the method for calculating the distance between the tip and the workpiece to be welded and the error generation. Fig. 4A shows changes in the arc length and wire protrusion length when the distance between the tip and the workpiece is shortened at a slow change rate. Fig. 2B shows the distance between the tip and the workpiece. Shows the change in the arc length and wire protrusion length when the wire length is shortened at a high change speed. FIG. 4C shows the arc length and wire protrusion when the tip-to-workpiece distance is increased at a slow change speed. FIG. 4D shows changes in the arc length and the wire protrusion length when the distance between the tip and the workpiece is increased at a fast change rate.
[0062]
FIG. 6A shows a case where the distance between the tip and the workpiece is shortened at a slow change rate of 125 [ms] corresponding to a quarter period of 2 [Hz]. The arc length at the position P1 before changing the distance between the tip and the workpiece is La41 [mm], and the wire protrusion length is Lx41 [mm].
Since the changing speed of the distance between the tip and the workpiece is slow, as described above, the arc length is maintained on the straight line D1 while maintaining a substantially constant value La41 [mm] by the self-control action of the welding power source device having constant voltage characteristics. Move to the right. On the other hand, the wire protrusion length gradually decreases from Lx41 [mm] according to the change in the distance between the tip and the workpiece and becomes Lx42 [mm] at the position P2.
[0063]
The fact that the arc length when reaching the position P2 becomes a substantially constant value La41 [mm] indicates that the change of the wire protrusion length at the position P2 converges and is in a steady state, and in this state the wire feed The feeding speed Wf and the wire melting speed vm are equal.
[0064]
In FIG. 2 showing the conventional tip-to-workpiece distance calculation method, the equation (1) corresponding to the wire protrusion length calculation circuit LX indicates that the wire feeding speed Wf and the wire melting speed vm are equal as described above. Is an empirical formula that is a prerequisite. Therefore, in the case of FIG. 5A, the preconditions are met, so the wire protrusion length Lx42 [mm] and arc length La41 [mm] at the position P2 can be accurately calculated, and the added value of the tip / welded workpiece The calculated distance between objects is also an accurate value.
[0065]
FIG. 5B shows a case where the distance between the tip and the workpiece is shortened at a high speed of 50 [ms] corresponding to a quarter period of 5 [Hz]. The arc length at the position P1 before changing the distance between the tip and the workpiece is La41 [mm], and the wire protrusion length is Lx41 [mm], which is the same as FIG.
Even when the tip-to-workpiece distance changes rapidly, the arc length tends to move on the straight line D1 indicating a constant arc length by the self-control action of the welding power source device having constant voltage characteristics as described above. Since the melting speed at which the wire protrusion length becomes short cannot follow the changing speed of the distance between the tip and the workpiece, the actual arc length moves on the straight line D2 and becomes La42 [mm] at position P2, and the wire protrusion length Becomes Lx43 [mm].
[0066]
In the transient state as described above, the wire melting speed vm is larger than the wire feed speed Wf, and the wire protrusion length is shortened by the difference vm−Wf. That is, Wf ≠ vm in a transient state in which the wire extrusion length cannot follow the changing speed of the tip-workpiece distance.
[0067]
As described above, the expression (1) corresponding to the wire protrusion length calculation circuit LX of the tip / workpiece distance calculation method of the prior art is based on the precondition that the wire feeding speed Wf and the wire melting speed vm are equal. However, in the transient state as shown in FIG. 5B, Wf ≠ vm and the precondition is not satisfied. Since the formula (1) is applied even though the precondition is not satisfied, the wire protrusion length calculation value at the position P2 is different from the true value Lx43 [mm] in the steady state shown in FIG. The value is substantially the same as Lx42 [mm] at this time, and is calculated as a value smaller by about ELx1 [mm] than the true value.
[0068]
Next, according to equation (2) corresponding to the wire protrusion voltage calculation circuit VX shown in FIG. 2, the wire protrusion voltage calculation value is true since the wire protrusion length calculation value is smaller than the actual ELx1 [mm]. EVxa1 = Rx · ELx1 · Iwa is smaller than the value of. Further, the arc voltage calculation value is calculated to be larger by EVaa1 = EVxa1 than the true value by the equation (3) corresponding to the arc voltage calculation circuit VA shown in FIG.
[0069]
Subsequently, the above EVaa1 is substituted into the equation (4) corresponding to the arc length calculation circuit LA shown in FIG. 2, but since the influence of the EVaa1 on the arc length calculation value is small, the arc length calculation is consequently performed. The value is close to the true value La42 [mm].
Finally, according to the equation (5) corresponding to the arc length / wire protrusion length adding circuit AX shown in FIG. 2, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lx42 + La42≈ (Lx43−ELx1) + La42, which is true The error is generated because the value is calculated by ELx1 [mm] smaller than the value Lx43 + La42 [mm].
[0070]
FIG. 6C shows a case where the distance between the tip and the workpiece is increased at a slow change rate of 125 [ms] corresponding to a quarter period of 2 [Hz]. The arc length at the position P2 before changing the distance between the tip and the workpiece is La43 [mm], and the wire protrusion length is Lx44 [mm].
Since the changing speed of the distance between the tip and the workpiece is slow, the arc length is maintained on the straight line D3 while maintaining a substantially constant value La43 [mm] by the self-control action of the welding power supply device having constant voltage characteristics as described above. Move to the left. On the other hand, the wire protrusion length gradually increases from Lx44 [mm] with a change in the distance between the tip and the workpiece and becomes Lx45 [mm] at the position P1.
[0071]
The fact that the arc length when reaching the position P1 becomes a substantially constant value La43 [mm] indicates that the change in the wire protrusion length at the position P1 converges and is in a steady state, and in this state, the wire feed The feeding speed Wf and the wire melting speed vm are equal.
[0072]
In FIG. 2 showing the conventional tip-to-workpiece distance calculation method, the expression (1) corresponding to the wire protrusion length calculation circuit LX is equal to the wire feed speed Wf and the wire melting speed vm as described above. This is an empirical formula that is a prerequisite. Accordingly, in the case of FIG. 3C, the preconditions are met, so the wire protrusion length Lx45 [mm] and arc length La43 [mm] at the position P1 can be accurately calculated, and the added value of the tip / welded workpiece The calculated distance between objects is also an accurate value.
[0073]
FIG. 4D shows the case where the distance between the tip and the workpiece is increased at a high speed of 50 [ms] corresponding to a quarter period of 5 [Hz]. The arc length at the position P2 before changing the distance between the tip and the workpiece is La43 [mm], and the wire protrusion length is Lx44 [mm], which is the same as FIG.
Even when the tip-to-workpiece distance changes rapidly, the arc length tends to move on the straight line D3 indicating a constant arc length by the self-control action of the welding power supply device having constant voltage characteristics as described above. Since the melting speed at which the wire protrusion length increases cannot follow the change speed of the distance between the tip and the workpiece, the actual arc length moves on the straight line D4 and becomes La44 [mm] at the position P1, and the wire protrusion length. Is Lx46 [mm].
[0074]
In the transient state as described above, the wire melting speed vm is smaller than the wire feeding speed Wf, and the wire protrusion length becomes longer at the melting speed of the difference Wf−vm. That is, Wf ≠ vm in a transient state in which the wire extrusion length cannot follow the changing speed of the tip-workpiece distance.
[0075]
As described above, the expression (1) corresponding to the wire protrusion length calculation circuit LX of the tip / workpiece distance calculation method of the prior art is based on the precondition that the wire feeding speed Wf and the wire melting speed vm are equal. However, in the transient state as shown in FIG. 4D, Wf ≠ vm and the precondition is not satisfied. Since the formula (1) is applied even though the precondition is not satisfied, the wire protrusion length calculation value at the position P1 is different from the true value Lx46 [mm] in the steady state shown in FIG. The value is substantially the same as Lx45 [mm] at this time, and is calculated as a value approximately ELx2 [mm] larger than the true value.
[0076]
The subsequent steps are the same as the description of FIG.
Ultimately, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lx45 + La44≈ (Lx46 + ELx2) + La44, which is calculated to be larger than the true value Lx46 + La44 [mm] by ELx2 [mm], resulting in an error.
[0077]
As described above, the tip-to-workpiece distance calculation method according to the related art calculates the change when the tip-to-workpiece distance change is a fast change rate corresponding to about 3 [Hz] or more. An error occurs in the value, and an accurate value cannot be calculated. In other words, the tip-to-workpiece distance calculation value when the tip-to-workpiece distance is shortened at a fast change speed is calculated as a smaller value than the true value, and the tip-to-workpiece distance is fast changing speed The distance between the tip and the workpiece to be calculated when it becomes longer is calculated as a value larger than the true value.
In this way, in the conventional tip-to-workpiece distance calculation method, the tip-to-workpiece distance cannot be accurately calculated when the tip-to-workpiece distance change rate is fast, and the calculated value is fed back. It cannot be used in the tip / workpiece distance constant control method that controls the tip / workpiece distance to a constant value.
[0078]
Next, problems in the case where the copying control is performed by oscillating the welding torch using the conventional tip / workpiece distance calculation method will be described.
When the oscillating frequency is lower than about 3 [Hz], the oscillating position and the oscillating center position where the calculated tip / workpiece distance calculated value is the maximum value as shown in FIGS. Thus, the scanning control can be performed by shifting the oscillating center position to the left and right so that the positional deviation distance is substantially 0 [mm].
[0079]
However, the maximum welding speed that can be used when the oscillating frequency is 3 [Hz] is about 50 [cm / min], and at higher welding speeds, meandering due to oscillating becomes visible in the weld bead and cannot be used. When the welding speed is 50 [cm / min], the actual automatic welding can be used only for welding thick plates such as steel frames and bridges, and cannot be used for high-speed welding of thin plates with much demand.
[0080]
FIG. 7 shows the welding torch oscillating position and the tip / cover when an intermediate frequency oscillation with an oscillating frequency of 5 [Hz] is performed using the conventional tip / workpiece distance calculation method. It is an oscillate position / tip / distance calculated value relationship diagram between workpieces showing the relationship with the calculated distance between workpieces. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. The relationship with the protrusion length is shown. This figure shows a case where the oscillate center position C and the weld line position Wc coincide with each other without positional deviation.
[0081]
FIG. 4B shows the actual arc length and wire protrusion length at each oscillating position P when the welding torch is oscillated from the oscillating center position C in the left-right direction of the oscillating right end position R0 and the oscillating left end position L0. Show.
The arc length when the welding torch is at the right end position R0 of the oscillation is La51 [mm]. When the welding torch is oscillated from this state toward the oscillating center position C, it is an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz], and therefore, as described above with reference to FIG. Since it cannot follow the changing speed of the distance between objects, the arc length becomes longer than La51 [mm] and moves to the left on the curve E1, and becomes La52 [mm] at the oscillating center position C.
[0082]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the intermediate frequency oscillates at 5 [Hz]. Therefore, as described above with reference to FIG. Since it cannot follow the changing speed of the distance between the workpieces, the arc length becomes shorter than La52 [mm] and moves to the left on the curve E2, and becomes La51 [mm] at the oscillating left end position L0.
[0083]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, as described above with reference to FIG. Since the rate of change in the distance between objects cannot be followed, the arc length becomes longer than La51 [mm], moves rightward on the curve E3, and becomes La52 [mm] at the oscillate center position C.
[0084]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, as described above with reference to FIG. 6, the melting rate at which the wire protruding length is shortened at the intermediate frequency oscillating rate of 5 [Hz]. Since it cannot follow the change speed of the distance between objects, the arc length is shorter than La52 [mm] and moves rightward on the curve E4, and becomes La51 [mm] at the oscillate right end position R0.
[0085]
FIG. 2A shows an average welding current Iwa, an average wire feed speed Wfa, and an average tip / workpiece voltage Vwa detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip shown in FIG.・ The distance between workpieces is calculated. At each oscillation position P, the arc length and the wire protrusion length are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value.
However, in this case, since the intermediate frequency oscillation is 5 [Hz], the arc length calculation value is substantially equal to the true value as described above with reference to FIG. 6, but the wire protrusion length calculation value is the true value. Since an error occurs, an error is also included in the calculated value of the distance between the tip and the workpiece to be added.
[0086]
When the welding torch is at the right end position R0 of the oscillation, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw51 [mm]. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. The calculated distance between the workpieces moves leftward on a curve E7 different from the straight line E5 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the work piece is calculated to a value larger than the true value, and after reaching the maximum value Lw52 [mm] at the oscillating position R2, it becomes smaller again and Lw53 [mm] at the oscillating center position C. It becomes.
[0087]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Accordingly, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the curve E8 different from the straight line E6 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is calculated to be smaller than the true value and reaches the minimum value Lw54 [mm], and then increases again to Lw51 [mm] at the oscillating left end position L0.
[0088]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on a curve E9 different from the straight line E6 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the work piece is calculated to a value larger than the true value, and after reaching the maximum value Lw52 [mm] at the oscillating position L2, it decreases again and becomes Lw53 [mm] at the oscillating center position C. It becomes.
[0089]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the curve E10 different from the straight line B5 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is calculated to a value smaller than the true value, reaches the minimum value Lw54 [mm], and then increases again to Lw51 [mm] at the oscillate right end position R0.
[0090]
As described above, the calculated distance between the tip and the workpiece is drawn as a trajectory with the horizontal shape of 8 having the weld line position Wc as an intersection, and the oscillation position where the maximum value Lw52 [mm] of the calculated value is obtained. Are two positions, R2 and L2, and are not aligned with the weld line position Wc and are shifted.
[0091]
FIG. 8 shows an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] as in FIG. 7 using the conventional tip / workpiece distance calculation method, and the oscillating center position C is Cd1 [mm] rather than the weld line position Wc. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the oscillation position of the welding torch and the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded when the right position is shifted; FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. The relationship with the protrusion length is shown.
[0092]
FIG. 4B shows the actual arc length and wire protrusion length at each oscillating position P when the welding torch is oscillated from the oscillating center position C in the left-right direction of the oscillating right end position R0 and the oscillating left end position L0. Show.
The arc length when the welding torch 4 is at the right end position R0 of the oscillation is La61 [mm]. When the welding torch is oscillated from this state toward the oscillating center position C, as described above with reference to FIG. 6, the melting speed at which the wire protrusion length is increased between the tip and the workpiece to be welded at the intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. Since the distance change speed cannot be followed, the arc length becomes longer than La61 [mm] and moves to the left on the curve F1, and becomes La62 [mm] at the oscillating center position C.
[0093]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, as described above with reference to FIG. 6, the melting rate of the wire protrusion length is between the tip and the workpiece to be welded at an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. Since the distance change speed cannot be followed, the arc length moves to the left on the curve F2, becomes La63 [mm] at the weld line position Wc, and becomes La64 [mm] at the oscillate left end position L0.
[0094]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, as described above with reference to FIG. 6, the melting rate of the wire protrusion length is between the tip and the workpiece to be welded at an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. Since the distance change speed cannot be followed, the arc length moves to the right on the curve F3, becomes Lw63 [mm] at the welding line position Wc, becomes La65 [mm] at the oscillation center position C, and is oscillated leftward. The arc length Lw62 [mm] at the oscillating center position C at this time is a different value.
[0095]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, as described above with reference to FIG. 6, the melting rate at which the wire protruding length is shortened at the intermediate frequency oscillating rate of 5 [Hz]. Since it cannot follow the change speed of the distance between objects, the arc length moves rightward on the curve F4 and becomes Lw61 [mm] at the right end position R0 of the oscillation.
[0096]
In FIG. 2A, the average welding current Iwa, the average wire feed speed Wfa, and the average tip / workpiece voltage Vwa are detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip shown in FIG. -It is a figure which calculates the distance calculation value between to-be-welded objects, and shows the change. The arc length and the wire protrusion length corresponding to the oscillating position P are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value.
However, in this case, when the intermediate frequency oscillation is 5 [Hz], the arc length calculation value is almost equal to the true value as described above with reference to FIG. 6, but the wire protrusion length calculation value is the true value. Since an error occurs, an error is also included in the calculated value of the distance between the tip and the workpiece to be added.
[0097]
When the welding torch is at the oscillate right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw61 [mm]. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. The calculated distance between workpieces moves to the left on a curve F7 different from the straight line F5 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is calculated to be larger than the true value, and becomes Lw62 [mm] at the oscillate center position C.
[0098]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the curve F8 different from the straight line F6 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is Lw63 [mm] at the oscillating position L3 and Lw64 [mm] at the welding line position Wc, and then Lw65 [mm] at the oscillating left end position L0.
[0099]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on a curve F9 different from the straight line F6 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is Lw64 [mm] at the weld line position Wc and Lw66 [mm] at the oscillation center position C, and the tip and workpiece at the oscillation center position C when oscillating in the left direction. This is a value different from the inter-object distance calculation value Lw62 [mm].
[0100]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on a curve F10 different from the straight line F5 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is calculated to be smaller than the true value, and becomes Lw61 [mm] at the oscillate right end position R0.
[0101]
As described above, the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded draws a trajectory with the asymmetrical figure 8 at the intersection of the weld line position Wc, and becomes the maximum value Lw63 [mm] of the calculated value. The oscillating position L3 does not coincide with the welding line position Wc but is shifted.
[0102]
9 uses the conventional tip-to-workpiece distance calculation method to perform an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] as in FIG. 7, and the oscillating center position C is Cd2 [mm than the weld line position Wc. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the oscillation position of the welding torch and the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded when the position is shifted to the left; FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. The relationship with the protrusion length is shown.
[0103]
FIG. 5B shows the actual arc length and wire protrusion length at each oscillating position P when the welding torch is oscillated from the oscillating center position C in the left-right direction of the oscillating right end position R0 and the oscillating left end position L0. ing.
[0104]
The arc length when the welding torch is at the oscillate right end position R0 is La71 [mm]. When the welding torch is oscillated from this state toward the oscillating center position C, as described above with reference to FIG. 6, with the intermediate frequency oscillation of 5 [Hz], the melting rate of the wire protrusion length is the distance between the tip and the workpiece to be welded. Since the change speed cannot be tracked, the arc length moves to the left on the curve G1, and becomes La 72 [mm] at the weld line position Wc, and becomes La 73 [mm] at the oscillating center position C.
[0105]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, as described above with reference to FIG. 6, the melting rate of the wire protrusion length is between the tip and the workpiece to be welded at an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. Since the distance change speed cannot be followed, the arc length moves to the left on the curve G2 and becomes La74 [mm] at the oscillate left end position L0.
[0106]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, as described above with reference to FIG. 6, the melting rate of the wire protrusion length is between the tip and the workpiece to be welded at an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. Since the distance change speed cannot be followed, the arc length moves to the right on the curve G3 and becomes La75 [mm] at the oscillating center position C, and the arc at the oscillating center position C when oscillating in the left direction is obtained. The value is different from the length La73 [mm].
[0107]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, as described above with reference to FIG. 6, at the intermediate frequency oscillating at 5 [Hz], the melting speed of the wire protrusion length is between the tip and the workpiece. Since the distance change speed cannot be followed, the arc length moves to the right on the curve G4 and becomes La71 [mm] at the right end position R0 of the oscillation.
[0108]
In FIG. 2A, the average welding current Iwa, the average wire feed speed Wfa, and the average tip / workpiece voltage Vwa are detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip shown in FIG. -It is a figure which calculates the distance calculation value between to-be-welded objects, and shows the change. The arc length and the wire protrusion length corresponding to the oscillating position P are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value.
However, in this case, since the intermediate frequency oscillation is 5 [Hz], the arc length calculation value is substantially equal to the true value as described above with reference to FIG. 6, but the wire protrusion length calculation value is an error from the true value. Therefore, an error is included in the calculated value of the distance between the tip and the workpiece to be welded.
[0109]
The calculated distance between the tip and the workpiece is Lw71 [mm] when the welding torch is at the right end position R0 of the oscillation. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. The calculated distance between workpieces moves to the left on a curve G7 different from the straight line G5 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is Lw72 [mm] at the weld line position Wc and Lw73 [mm] at the oscillate center position C.
[0110]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the curve G8 different from the straight line G6 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is calculated to be smaller than the true value and becomes Lw74 [mm] at the oscillate left end position L0.
[0111]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on a curve G9 different from the straight line G6 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the workpiece is calculated to be larger than the true value and becomes Lw75 [mm] at the oscillation center position C, and the tip / workpiece at the oscillation center position C when oscillated in the left direction. This is a different value from the calculated distance Lw73 [mm].
[0112]
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, an error occurs in the calculated distance between the tip and the work piece as described above with reference to FIG. Therefore, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the curve G10 different from the straight line G5 indicating the true value. The calculated distance between the tip and the work piece is the maximum value Lw76 [mm] at the oscillating position R3, Lw72 [mm] at the welding line position Wc, then increases again after reaching the minimum value, and Lw71 at the oscillating right end position R0. [Mm].
[0113]
As described above, the calculated distance between the tip and the workpiece is drawn as a trajectory with the asymmetrical figure 8 at the intersection of the weld line position Wc, and becomes the maximum value Lw76 [mm] of the calculated value. The oscillating position R3 does not coincide with the welding line position Wc and is shifted.
[0114]
As described above, when the intermediate frequency oscillation is performed, the conventional scanning control method described above with reference to FIGS. 3 to 5 cannot be used. In the scanning control method of the prior art, it is necessary that the maximum value oscillate position at which the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded becomes the maximum and the weld line position Wc match. However, as described above, in the case of FIG. 7 where there is no position shift, the maximum value oscillating positions R2 and L2 at which the calculated value becomes the maximum value do not coincide with the weld line position Wc. Further, in the case of FIG. 8 with the right position deviation, the maximum value oscillating position L3 where the calculated value becomes the maximum value also does not coincide with the weld line position Wc, and in the case of the left position deviation in FIG. The value oscillation position R3 does not coincide with the weld line position Wc. Therefore, the conventional scanning control method cannot be used.
[0115]
Thus, after describing another prior art improved from the conventional scanning control method, it will be described that there is a problem with the improved prior art scanning control method.
The improved conventional scanning control method includes an integrated value S1 of the tip-to-be-welded distance calculation value when the welding torch is oscillated from the oscillating center position to the oscillating right end position, and the oscillating right side position to the oscillating center position. The integrated value S2 of the calculated tip / workpiece distance is calculated, and the difference SR = S2-S1 between the two integrated values is calculated. Further, the integrated value S3 of the calculated distance between the tip and the workpiece to be oscillated from the oscillate center position to the oscillate left end position, and the tip-to-workpiece distance when oscillated from the oscillate left end position to the oscillate center position. After calculating the integrated value S4 of the calculated values and calculating the difference SL = S4-S3 between the two integrated values, the positional deviation integrated value Sd = SR-SL is calculated so that the value becomes zero. The copying control is performed by shifting the oscillating center position in the left-right direction.
[0116]
FIG. 10 is an explanatory diagram of a positional deviation integrated value calculation method for explaining the calculation method of the positional deviation integrated value Sd in the case of FIG. FIG. 8A shows an integrated value S11 of the calculated tip-to-workpiece distance when the welding torch is oscillated from the oscillating center position C to the oscillating right end position R0. FIG. The integrated value S12 of the calculated tip / workpiece distance when oscillating from the right end position R0 of the oscillation to the oscillating center position C is shown, and FIG. 8C shows the difference SR1 = the above two integrated values. S12-S11 are shown, and FIG. 4D shows the integrated value S13 of the calculated tip-to-workpiece distance calculated when oscillating from the oscillating center position C to the oscillating left end position L0. (E) shows the integrated value S14 of the tip-to-be-welded object distance calculation value when oscillating from the oscillating left end position L0 to the oscillating center position C. FIG. (F) shows the above two integrations. It shows the area SL11 and SL12 which will be described later becomes the difference SL1 = S14-S13.
[0117]
The right side integral value difference SR1 shown in FIG. 5C is the area of the portion surrounded by the locus of the tip-to-be-welded object distance calculation value when the right half is oscillating. Further, the difference SL1 in the left integral value shown in FIG. 4F is the difference SL1 = SL12−SL11 between the areas SL11 and SL12 of the two portions surrounded by the locus of the tip / workpiece distance calculation value.
Therefore, since the misalignment integral value Sd1 = SR1-SL1 = SR1- (SL12-SL11), the sign of the misalignment integral value Sd1 when the position is shifted to the right is positive, and its absolute value is the displacement distance. Proportional.
[0118]
FIG. 11 is an explanatory diagram of a positional deviation integrated value calculation method for explaining a calculation method of the positional deviation integrated value Sd in the case of FIG. 9 where the left position is shifted.
The difference SR2 between the right side integral values shown in the figure is the difference between the areas SR21 and SR22 of the two parts surrounded by the locus of the calculated distance between the tip and the workpiece when the right half is oscillating SR2 = SR22−. SR21, and the difference SL2 in the left integral value is the area of the portion surrounded by the locus of the calculated tip / workpiece distance when the left half is oscillating.
Therefore, since the positional deviation integrated value Sd2 = SR2-SL2 = (SR22-SR21) -SL2, the sign of the positional deviation integrated value Sd2 when the position is shifted to the left is negative, and its absolute value is the positional deviation distance. Proportional.
[0119]
FIG. 12 is an explanatory diagram of a positional deviation integrated value calculation method for explaining a calculation method of the positional deviation integrated value Sd in the case of FIG. 7 without positional deviation.
The difference SR3 in the right integral value shown in the figure is the area of the portion surrounded by the locus of the calculated distance between the tip and the workpiece when the right half is oscillating, and the difference SL3 in the left integral value is the left side. When the half is oscillating, the area surrounded by the locus of the calculated distance between the tip and the workpiece is calculated. The difference SR3 in the right integral value and the difference SL3 in the left integral value when there is no displacement are equal. Become.
Therefore, since the positional deviation integrated value Sd3 = SR3-SL3, the positional deviation integrated value Sd3 when there is no positional deviation is zero.
[0120]
As shown in FIGS. 10 to 12 described above, the positional deviation integrated value Sd is a positive number when the right position is shifted, a negative number when the left position is shifted, and 0 when there is no positional deviation. The absolute value is proportional to the displacement distance. Therefore, the scanning control can be performed by shifting the oscillating center position in the direction in which the positional deviation integrated value Sd becomes zero.
[0121]
Next, problems of the above-described improved prior art scanning control method will be described below.
In the improved conventional scanning control method, since the positional deviation integral value Sd is fed back to perform the scanning control, in order to improve the control performance such as the scanning accuracy and the positional deviation correction time, the oscillation conditions, the average welding current, If the actual misalignment distance Cd is the same value under various welding conditions such as the average tip / workpiece voltage, a single function Cd = f (the absolute value of the misalignment integral value Sd is the same value). Sd) is necessary. The reason for this is that if the displacement integrated value Sd, which is the feedback amount for the same displacement distance Cd, changes for each welding condition, the control parameters are tuned for each welding condition in order to optimize the control performance. This is necessary.
[0122]
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the oscillating frequency and the positional deviation integrated value for explaining the influence of the oscillating frequency Of on the positional deviation integrated value Sd when there is a right positional deviation. FIG. 13 (A) shows the oscillating frequency. 2 shows the locus of the calculated distance between the tip and the workpiece when the frequency is 5 [Hz]. FIG. 5B shows the calculated distance between the tip and the workpiece when the oscillating frequency is 10 [Hz]. Shows the trajectory. The misalignment distances in FIGS. 6A and 6B are Cd1 [mm], which is the same value, and the welding conditions other than the oscillating frequency are the same.
As described above, the calculated tip-to-workpiece distance calculation value draws a locus of 8 because the calculated value has an error due to the difference between the melting speed of the wire protrusion length and the change speed of the tip-to-workpiece distance. Therefore, the locus of the calculated value changes depending on the changing speed of the distance between the tip and the workpiece, that is, the oscillating frequency.
[0123]
In FIG. 9A, the right side integral value difference SR1 is the area surrounded by the locus of the tip-to-be-welded distance calculated value when the right half is oscillating, and the left side integral value difference SL1. Is the difference SL1 = SL12−SL11 between the areas SL11 and SL12 of the two parts surrounded by the locus of the calculated tip / workpiece distance when the left half is oscillating, and the integrated displacement Sd1 = SR1 -SL1 = SR1- (SL12-SL11).
[0124]
In FIG. 5B, the right side integrated value difference SR4 is the area surrounded by the locus of the tip / workpiece distance calculation value when the right half is oscillating, and the left side integrated value difference SL4. Is the difference SL4 = SL42−SL41 between the areas SL41 and SL42 of the two portions surrounded by the locus of the calculated tip / workpiece distance when the left half is oscillating, and the positional deviation integrated value Sd4 = SR4 -SL4 = SR4- (SL42-SL41).
However, as shown in FIGS. 6A and 6B, the locus of the calculated distance between the tip and the workpiece is different depending on the oscillation frequency, so SR1 ≠ SR4, SL12 ≠ SL42 and SL11 ≠ SL41, and Sd1 ≠ Since Sd4, the integral value of misalignment is different even if the misalignment distance Cd1 [mm] is the same.
[0125]
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the oscillating amplitude and the positional deviation integrated value for explaining the influence of the oscillating amplitude Ow on the positional deviation integrated value Sd when there is a right positional deviation. FIG. 14A shows the oscillating amplitude. Shows the trajectory of the calculated distance between the tip and the workpiece when Ow1 [mm]. Figure (B) shows the calculated distance between the tip and workpiece when the oscillation amplitude is Ow2 [mm]. Shows the trajectory. The misalignment distances in FIGS. 6A and 6B are the same Cd1 [mm], and the welding conditions other than the oscillation amplitude are the same.
[0126]
In FIG. 9A, the right side integral value difference SR1 is the area surrounded by the locus of the tip-to-be-welded distance calculated value when the right half is oscillating, and the left side integral value difference SL1. Is the difference SL1 = SL12−SL11 between the areas SL11 and SL12 of the two parts surrounded by the locus of the calculated tip / workpiece distance when the left half is oscillating, and the integrated displacement Sd1 = SR1 -SR1 = SR1- (SL12-SL11).
[0127]
In FIG. 5B, the right side integrated value difference SR5 is the area of the portion surrounded by the locus of the tip / workpiece distance calculation value when the right half is oscillating, and the left side integrated value difference SL5. Is the difference SL5 = SL52−SL51 between the areas SL51 and SL52 of the two parts surrounded by the locus of the calculated distance between the tip and the workpiece when the left half is oscillating, and the positional deviation integrated value Sd5 = SR5 -SL5 = SR5- (SL52-SL51).
However, as shown in FIGS. 4A and 4B, the locus of the calculated distance between the tip and the workpiece is different depending on the oscillation amplitude, so SR1 ≠ SR5, SL12 ≠ SL52 and SL11 ≠ SL51, and Sd1 ≠ Since Sd5, even if the misalignment distance Cd1 [mm] is the same, the misalignment integral value is different.
[0128]
As described above, even if the positional deviation distance Cd has the same value, the positional deviation integrated value Sd varies depending on the oscillation frequency and the oscillation amplitude. Further, the position deviation integrated value Sd is also affected by welding conditions such as an average welding current, an average tip / workpiece voltage, and a joint shape of the work piece.
Therefore, since the scanning control is performed by feeding back the positional deviation integral value Sd as described above, in order to optimize the control performance such as the scanning accuracy and the positional deviation correction time, a feedback system is provided for each welding condition. It is necessary to tune the control parameters. However, in practice, it is very cumbersome and difficult to optimize the control parameters for each welding condition, so it is often used in a non-optimal state. The range is also limited.
[0129]
As described above, in the conventional tip / workpiece distance calculation method, when the tip / workpiece distance change speed increases, an error occurs in the calculated value, and an accurate value cannot be calculated. In addition, in the improved conventional scanning control method using the above calculation method, the method of calculating the misalignment integral value, which is an alternative value of the misalignment distance, is complicated, and in addition, to optimize the scanning control performance It was necessary to tune the control parameters for each welding condition.
[0130]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of calculating an accurate tip-to-workpiece distance without being affected by the change speed of the tip-to-workpiece distance, and to use the calculation method for high accuracy. It is another object of the present invention to provide a user-friendly copying control method and apparatus having a wide application range.
[0131]
[Means for Solving the Problems]
The tip / workpiece distance calculation method according to claim 1 at the time of filing is as shown in FIG.
Using the detected welding current Iw and the first calculation of the previous wire protrusion length Lx (n-1), which is the preset wire protrusion length initial value Lx0, at the time of the first calculation, the wire melting rate calculation value wire melting rate calculation process of outputting vm,
A wire protrusion length change calculation process for outputting a wire protrusion length change calculated value ΔLx using the detected or preset wire feed speed Wf and the wire melt speed calculated value vm as inputs;
A wire protrusion length change addition calculation process for outputting the wire protrusion length calculation value Lx by using the wire protrusion length change calculation value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) as inputs;
A wire protrusion voltage calculation process for inputting the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw and outputting a wire protrusion voltage calculation value Vx;
An arc voltage calculation process in which the detected tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx are input and an arc voltage calculation value Va is output;
An arc length calculation process in which the arc voltage calculation value Va and the welding current Iw are input and an arc length calculation value La is output;
The tip / workpiece that repeats the arc length / wire protrusion length addition calculation process for outputting the tip / workpiece distance calculation value Lw using the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs. This is a distance calculation method.
[0132]
The tip / workpiece distance calculation method of claim 2 at the time of filing is as shown in FIG.
When the detected current Iw and the first calculation, the previously calculated previous wire protrusion length calculation value Lx (n-1), which is the preset wire protrusion length initial value Lx0, are input, and a preset constant α And β, the wire melting rate calculated value vm = α · Iw + β · Lx (n−1) · Iw 2 Wire melting rate calculation process,
Detected or preset wire feed speed Wf and wire melt speed calculated value vm are input, and wire protrusion length change value ΔLx = (Wf−vm) · ΔT is calculated by a preset constant ΔT. Change calculation process,
The wire protrusion length change value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) are input, and the wire protrusion length calculation value Lx = Lx (n−1) + ΔLx is added. Calculation process,
With the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs, a wire protrusion voltage calculation process in which the wire protrusion voltage calculation value Vx = Rx · Lx · Iw is set by a preset constant Rx;
With the detected tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx as inputs, an arc voltage calculation process in which the arc voltage calculation value Va = Vw−Vx,
Arc length calculation with arc length calculation value La = (Va−a−c · Iw) / (b + d · Iw) using preset constants a to d, with arc voltage calculation value Va and welding current Iw as inputs. Process,
Using the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs, the tip / weld length addition calculation process in which the tip / workpiece distance calculation value Lw = Lx + La is repeated is repeated. This is an inter-object distance calculation method.
[0133]
As shown in FIGS. 16 to 18, the welding line scanning control method of claim 3 at the time of filing calculates or detects the oscillating position P of the welding torch and calculates the n-th tip-workpiece distance.
Using the detected welding current Iw and the first calculation of the previous wire protrusion length Lx (n-1), which is the preset wire protrusion length initial value Lx0, at the time of the first calculation, the wire melting rate calculation value wire melting rate calculation process of outputting vm,
A wire protrusion length change calculation process for outputting a wire protrusion length change calculated value ΔLx using the detected or preset wire feed speed Wf and the wire melt speed calculated value vm as inputs;
A wire protrusion length change addition calculation process for outputting the wire protrusion length calculation value Lx by using the wire protrusion length change calculation value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) as inputs;
A wire protrusion voltage calculation process for inputting the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw and outputting a wire protrusion voltage calculation value Vx;
An arc voltage calculation process in which the detected tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx are input and an arc voltage calculation value Va is output;
An arc length calculation process in which the arc voltage calculation value Va and the welding current Iw are input and an arc length calculation value La is output;
An arc length / wire protrusion length addition calculation process of outputting the tip / workpiece distance calculation value Lw using the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs,
The displacement position calculation value Cd between the oscillation center position C and the weld line position Wc is input using the oscillation position P in one oscillation cycle and the tip / workpiece distance calculation value Lw corresponding to the oscillation position P as inputs. Position displacement distance calculation process of outputting
This is a welding line scanning control method in which the oscillating center position C is shifted to the left and right so as to follow the welding line so that the positional deviation distance calculation value Cd becomes substantially zero or a preset target value.
[0134]
As shown in FIGS. 16 to 18, the welding line scanning control method according to claim 4 at the time of filing is such that the positional deviation distance calculation process is the maximum oscillating position where the tip-to-workpiece distance calculation value Lw becomes the maximum value. And a welding line scanning control method according to claim 3, which is a calculation process for outputting a positional deviation distance calculation value Cd between the center position C and the oscillation center position C.
[0135]
As shown in FIGS. 16 to 18, the welding line scanning control method of claim 5 at the time of filing calculates or detects the oscillating position P of the welding torch and calculates the n-th tip-workpiece distance.
When the detected current Iw and the first calculation, the previously calculated previous wire protrusion length calculation value Lx (n-1), which is the preset wire protrusion length initial value Lx0, are input, and a preset constant α And β, the wire melting rate calculated value vm = α · Iw + β · Lx (n−1) · Iw 2 Wire melting rate calculation process,
Detected or preset wire feed speed Wf and wire melt speed calculated value vm are input, and wire protrusion length change value ΔLx = (Wf−vm) · ΔT is calculated by a preset constant ΔT. Change calculation process,
The wire protrusion length change value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) are input, and the wire protrusion length calculation value Lx = Lx (n−1) + ΔLx is added. Calculation process,
With the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs, a wire protrusion voltage calculation process in which the wire protrusion voltage calculation value Vx = Rx · Lx · Iw is set by a preset constant Rx;
With the detected tip / workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx as inputs, an arc voltage calculation process in which the arc voltage calculation value Va = Vw−Vx,
Arc length calculation with arc length calculation value La = (Va−a−c · Iw) / (b + d · Iw) using preset constants a to d, with arc voltage calculation value Va and welding current Iw as inputs. Process,
With the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs, an arc length / wire protrusion length addition calculation process in which the tip / workpiece distance calculation value Lw = Lx + La,
The displacement position calculation value Cd between the oscillation center position C and the weld line position Wc is input using the oscillation position P in one oscillation cycle and the tip / workpiece distance calculation value Lw corresponding to the oscillation position P as inputs. Position displacement distance calculation process of outputting
This is a welding line scanning control method in which the oscillating center position C is shifted to the left and right so as to follow the welding line so that the positional deviation distance calculation value Cd becomes substantially zero or a preset target value.
[0136]
As shown in FIGS. 16 to 18, the welding line scanning control method according to claim 6 at the time of filing is based on the maximum oscillating position in which the positional deviation distance calculation process is the maximum value between the tip and workpiece distance calculation value Lw. And a welding line scanning control method according to claim 5, which is a calculation process of outputting a positional deviation distance calculation value Cd between the center position C and the oscillation center position C.
[0137]
As shown in FIGS. 19 to 22, the welding line scanning control device according to claim 7 at the time of filing is as follows.
A calculation circuit or a detection circuit of the oscillation position P of the welding torch;
A detection circuit ID of the welding current Iw;
When calculating the n-th distance between the tip and the workpiece, the welding current Iw and the first calculation of the previous wire protrusion length Lx (n -1) as an input, a wire melting rate calculation circuit VM that outputs a wire melting rate calculation value vm,
A wire feed speed Wf detection circuit FD or setting circuit;
A wire protrusion length change calculation circuit DLX that receives the wire feed speed Wf and the wire melting speed calculated value vm and outputs a wire protrusion length change calculated value ΔLx;
A wire protrusion length change addition circuit DX that receives the wire protrusion length change value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) as inputs and outputs the wire protrusion length calculation value Lx;
A wire protrusion voltage calculation circuit VX that receives the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw and outputs a wire protrusion voltage calculation value Vx;
A detection circuit VD for the voltage Vw between the tip and the workpiece,
An arc voltage calculation circuit VA that outputs the arc voltage calculation value Va using the tip-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx as inputs;
An arc length calculation circuit LA that outputs the arc length calculation value La using the arc voltage calculation value Va and the welding current Iw as inputs;
With the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs, an arc length / wire protrusion length addition circuit AX that outputs a tip / workpiece distance calculation value Lw;
The displacement position calculation value Cd between the oscillation center position C and the weld line position Wc is input using the oscillation position P in one oscillation cycle and the tip / workpiece distance calculation value Lw corresponding to the oscillation position P as inputs. A positional deviation distance calculation circuit CD that outputs
A welding line scanning control device comprising welding torch transition means for shifting the oscillation center position C of the welding torch to the left and right so that the calculated displacement distance value Cd becomes substantially zero or a preset target value.
[0138]
As shown in FIGS. 19 to 22, the welding line tracing control device according to claim 8 at the time of filing is such that the positional deviation distance calculation circuit CD has a maximum value oscillating value at which the tip / workpiece distance calculation value Lw becomes the maximum value. The welding line scanning control device according to claim 7, which is a calculation circuit that outputs a positional deviation distance calculation value Cd between the position and the oscillation center position C.
[0139]
As shown in FIGS. 19 to 22, the welding line scanning control device of claim 9 at the time of filing is as follows.
A calculation circuit or a detection circuit of the oscillation position P of the welding torch;
A detection circuit ID of the welding current Iw;
When calculating the n-th distance between the tip and the workpiece, the welding current Iw and the first calculation of the previous wire protrusion length Lx (n -1) as an input, and a wire melting rate calculation value vm = α · Iw + β · Lx (n-1) · Iw using preset constants α and β 2 A wire melting rate calculation circuit VM,
A wire feed speed Wf detection circuit FD or setting circuit;
Wire wire feed speed Wf and wire melt speed calculation value vm are input, and wire protrusion length change calculation value ΔLx = (Wf−vm) · ΔT is calculated based on a preset constant ΔT. DLX,
The wire protrusion length change value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) are input, and the wire protrusion length calculation value Lx = Lx (n−1) + ΔLx is added. A circuit DX;
With the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs, a wire protrusion voltage calculation circuit VX in which the wire protrusion voltage calculation value Vx = Rx · Lx · Iw with a preset constant Rx;
A detection circuit VD for the tip-to-workpiece distance voltage Vw;
With the tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx as inputs, an arc voltage calculation circuit VA with an arc voltage calculation value Va = Vw−Vx;
Arc length calculation with arc length calculation value La = (Va−a−c · Iw) / (b + d · Iw) using preset constants a to d, with arc voltage calculation value Va and welding current Iw as inputs. Circuit LA;
With the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs, an arc length / wire protrusion length addition arithmetic circuit in which the tip / workpiece distance calculation value Lw = Lx + La,
The displacement position calculation value Cd between the oscillation center position C and the weld line position Wc is input using the oscillation position P in one oscillation cycle and the tip / workpiece distance calculation value Lw corresponding to the oscillation position P as inputs. A positional deviation distance calculation circuit CD that outputs
A welding line scanning control device comprising welding torch transition means for shifting the oscillation center position C of the welding torch to the left and right so that the calculated displacement distance value Cd becomes substantially zero or a preset target value.
[0140]
As shown in FIGS. 19 to 22, the welding line scanning control device of claim 10 at the time of filing is as follows.
The misalignment distance calculation circuit CD is a calculation circuit that outputs a misalignment distance calculation value Cd between the maximum value oscillating position where the tip-to-workpiece distance calculation value Lw becomes the maximum value and the oscillating center position C. The welding line scanning control device according to Item 9.
[0141]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 19 to FIG.
A calculation circuit or a detection circuit of the oscillation position P of the welding torch;
A detection circuit ID of the welding current Iw;
When calculating the n-th distance between the tip and the workpiece, the welding current Iw and the first calculation of the previous wire protrusion length Lx (n -1) as an input, and a wire melting rate calculation value vm = α · Iw + β · Lx (n-1) · Iw using preset constants α and β 2 A wire melting rate calculation circuit VM,
A wire feed speed Wf detection circuit FD or setting circuit;
Wire wire feed speed Wf and wire melt speed calculation value vm are input, and wire protrusion length change calculation value ΔLx = (Wf−vm) · ΔT is calculated based on a preset constant ΔT. DLX,
The wire protrusion length change value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) are input, and the wire protrusion length calculation value Lx = Lx (n−1) + ΔLx is added. A circuit DX;
With the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs, a wire protrusion voltage calculation circuit VX in which the wire protrusion voltage calculation value Vx = Rx · Lx · Iw with a preset constant Rx;
A detection circuit VD for the tip-to-workpiece distance voltage Vw;
With the tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx as inputs, an arc voltage calculation circuit VA with an arc voltage calculation value Va = Vw−Vx;
Arc length calculation with arc length calculation value La = (Va−a−c · Iw) / (b + d · Iw) using preset constants a to d, with arc voltage calculation value Va and welding current Iw as inputs. Circuit LA;
With the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs, an arc length / wire protrusion length addition arithmetic circuit in which the tip / workpiece distance calculation value Lw = Lx + La,
The displacement position calculation value Cd between the oscillation center position C and the weld line position Wc is input using the oscillation position P in one oscillation cycle and the tip / workpiece distance calculation value Lw corresponding to the oscillation position P as inputs. A positional deviation distance calculation circuit CD that outputs
A welding line scanning control device comprising welding torch transition means for shifting the oscillation center position C of the welding torch to the left and right so that the calculated displacement distance value Cd becomes substantially zero or a preset target value.
[0142]
【Example】
The above-described conventional tip / workpiece distance calculation method is based on the precondition that the wire melting speed and the wire feed speed are always the same, so that the premise is not satisfied. When the distance change rate is high, accurate calculation is not possible.
On the other hand, since the calculation method of the present invention can calculate the change in the wire protrusion length by calculating the difference from the wire feeding speed by calculating the wire melting speed every minute time, Even when the change speed of the distance between the workpieces is fast, the distance between the tip and the workpiece can be accurately calculated.
[0143]
In the tip / workpiece distance calculation method of the present invention, the welding current Iw, the wire feed speed Wf, and the tip / workpiece voltage Vw, which are instantaneous values instead of the average values in the prior art, are measured for a short time ΔT during welding. Detection is performed every time, and a plurality of computations are performed from these detection values to calculate the distance between the tip and the workpiece for each minute time ΔT. The calculation used for the calculation method is shown below.
[0144]
The n-th calculation when the distance between the tip and the workpiece is calculated every minute time ΔT [s] is as follows.
It is known that the wire melting rate vm [mm / s] is expressed by the following equation through experiments.
vm (n) = α · Iw (n) + β · Lx (n−1) · Iw (n) 2 (8)
Where α [mm / (s · A)] and β [1 / (s · A 2 ]] Is a constant determined by the diameter, material and type of the welding wire.
Next, in order to consider the transient state in which Wf ≠ vm, it is necessary to obtain the change in the wire protrusion length for every minute time. The change in the wire protrusion length is the difference between the detected wire feed speed Wf (n) [mm / s] and the above-described wire melting speed vm (n) [mm / s]. The change ΔLx (n) [mm] in the wire protrusion length between [s] is expressed by the following equation.
ΔLx (n) = (Wf (n) −vm (n)) · ΔT (9)
Accordingly, the wire protrusion length Lx (n) [mm] in the n-th calculation is the following expression as an addition value with the (n−1) -th calculation value Lx (n−1).
Lx (n) = Lx (n−1) + ΔLx (n) (10)
In the prior art, since Wf = vm is a precondition, the wire protrusion length Lx is calculated as ΔLx = 0 in the equation (9).
[0145]
Subsequent operations are the same as in the prior art.
First, the wire protrusion voltage Vx (n) [V] is the same as the equation (2) and is the following equation.
Vx (n) = Rx.Lx (n) .Iw (n) (11)
Here, Rx [Ω / mm] is a resistance value per unit length of the welding wire, and is a constant determined by the diameter, material and type of the welding wire.
Since the above Rx varies depending on the temperature, it can be expressed by the above-described equation (2A) or the following equation in consideration of temperature dependence.
Vx = F.Lx (n) + G. (Wf (n) / Iw (n) 2 )
・ [Exp {H ・ Iw (n) 2 Lx (n)) / Wf (n)}-1] (11A)
Where F [V / mm], G [V • A 2 ・ S / mm] and H [1 / s ・ A 2 ] Is a constant determined by the diameter, material and type of the welding wire.
Under normal welding conditions with a commonly used welding wire, there is no significant difference in the value of Vx determined by equation (11) and equation (2A) or equation (11A). Will be used here.
Next, the arc voltage Va (n) [V] is the same as the following equation (3).
Va (n) = Vw (n) −Vx (n) (12)
Accordingly, the arc length La (n) [mm] is expressed by the following equation that is the same as the equation (4) described above.
La (n) = (Va (n) −ac · Iw (n)) / (b + d · Iw (n)) (13)
Here, a [V], b [V / mm], c [Ω] and d [Ω / mm] are constants determined by the diameter, material and type of the welding wire, and the type of shield gas.
Finally, the tip-to-be-welded distance Lw (n) [mm] is the same as the following equation (5).
Lw (n) = Lx (n) + La (n) (14)
[0146]
As described above, the tip / workpiece distance calculation value Lw (n) can be calculated for each minute time ΔT [s] by repeating the calculations according to the equations (8) to (14) as described above. However, since the initial value Lx (0) = Lx0 of the wire protrusion length is required in the first calculation of the equation (8), an appropriate wire protrusion is required at the time of welding for calculating the distance between the tip and the workpiece. An initial value for the length may be set.
Further, regarding the wire feed speed Wf used in the calculation of the equation (9), since the welding wire is usually fed at a constant speed, it may be replaced with a preset wire feed speed set value instead of the detected value. Good.
[0147]
FIG. 15 is a block diagram showing the tip / workpiece distance calculation method of the present invention described above.
In the figure, the distance between the tip and the workpiece is calculated every minute time ΔT, and the initial value of the wire protrusion length is input as Lx0. Further, during welding, the welding current Iw (n), the wire feed speed Wf (n), and the tip / workpiece voltage Vw (n) are detected as instantaneous values and input to the block diagram at every minute time ΔT. . Regarding the wire feed speed Wf (n), since the welding wire is normally fed at a constant speed, it may be replaced with a preset wire feed speed set value instead of the detected value.
The n-th calculation is as follows.
[0148]
First, the wire melting rate calculation circuit VM performs the calculation corresponding to the equation (8) by using the detected welding current Iw (n) and the previously calculated wire protrusion length Lx (n-1) as inputs. The wire melting rate vm (n) is output.
Second, the wire protrusion length change calculation circuit DLX receives the wire melting speed vm (n) and the detected wire feed speed Wf (n) as inputs, and performs a calculation corresponding to the equation (9). The wire protrusion length change ΔLx (n) is output.
Third, the wire protrusion length change addition circuit DX receives the wire protrusion length change ΔLx (n) and the previous wire protrusion length Lx (n−1) as input, and corresponds to the equation (10). The calculation is performed and the wire protrusion length Lx (n) is output.
[0149]
Fourth, the wire protrusion voltage calculation circuit VX receives the wire protrusion length Lx (n) and the detected welding current Iw (n) as inputs, and performs a calculation corresponding to the expression (11). The protruding portion voltage Vx (n) is output.
Fifth, the arc voltage calculation circuit VA receives the detected tip-to-be-welded object voltage Vw (n) and the wire protruding portion voltage Vx (n) as inputs, and performs an operation corresponding to equation (12). To output the arc voltage Va (n).
Sixth, the arc length calculation circuit LA receives the arc voltage Va (n) and the detected welding current Iw (n) as input, and performs an operation corresponding to the equation (13) to calculate the arc length La (n ) Is output.
Finally, as the seventh, the arc length / wire protrusion length addition circuit AX receives the arc length La (n) and the wire protrusion length Lx (n) as inputs and performs an operation corresponding to the equation (14). , The tip / workpiece distance Lw (n) is output.
By repeating each calculation described above every minute time ΔT, the distance between the tip and the workpiece to be welded during welding can be calculated in real time.
[0150]
The tip / workpiece distance calculation method of the present invention, unlike the calculation method of the prior art, calculates the wire protrusion length in a transient state where the wire feed speed Wf and the wire melting speed vm are not equal to each other by the arithmetic circuits VM, DLX and Since it can be accurately calculated by DX, the distance between the tip and the workpiece can be accurately calculated by the subsequent arithmetic circuits VX, VA, LA and AX. Accordingly, even when the change speed of the distance between the tip and the workpiece is fast, the accurate distance between the tip and the workpiece can be calculated.
[0151]
Next, a case where the tip / workpiece distance calculation method of the present invention is used for copying control performed by oscillating a welding torch will be described.
FIG. 16 shows the oscillation position of the welding torch and the tip / workpiece when the intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] as in FIG. 7 is performed and the oscillation center position C coincides with the welding line position Wc. It is a relation figure between distance calculation values between an oscillating position, a tip, and a to-be-welded object which shows a relation with distance calculation value. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. The relationship with the protrusion length is shown.
The description of FIG. 7B is the same as that of FIG.
[0152]
In FIG. 15A, the welding current Iw, the wire feed speed Wf and the tip / workpiece voltage Vw are detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip / workpiece is detected by the circuit shown in FIG. It is a figure which calculates the distance between weldments, and shows the change. The arc length and the wire protrusion length corresponding to the oscillating position P are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value. In the tip / workpiece distance calculation method of the present invention, the arc length and wire protrusion length can be accurately calculated even with an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. The distance between weldments can also be calculated accurately.
[0153]
When the welding torch is at the oscillation right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw12 [mm]. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line A3 and becomes the maximum value Lw11 [mm] at the oscillating center position C.
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line A4, and at the oscillating left end position L0, Lw12 [mm]. It becomes.
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the straight line A4, and again reaches the maximum value Lw11 at the oscillating center position C. [Mm].
When the welding torch is oscillated from the center position C toward the oscillating right end position R0, the tip-to-be-welded object distance calculation value moves to the right on the straight line A3 and becomes Lw12 [mm] at the oscillating right end position R0. Return.
[0154]
As described above, the distance between the tip and the workpiece can be accurately calculated even with an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz], and the oscillation center position C at which the maximum value Lw11 [mm] of the calculated value is the weld line. Position Wc.
[0155]
FIG. 17 shows the oscillation of the welding torch when the intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] as in FIG. 8 is performed and the oscillation center position C is shifted to the right by Cd1 [mm] from the welding line position Wc. It is an oscillating position / tip / workpiece distance calculation value relationship diagram showing the relationship between the position and the tip / workpiece distance calculation value. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. The relationship with the protrusion length is shown.
The description of FIG. 7B is the same as that of FIG.
[0156]
In FIG. 15A, the welding current Iw, the wire feed speed Wf and the tip / workpiece voltage Vw are detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip / workpiece is detected by the circuit shown in FIG. It is a figure which calculates the distance between weldments, and shows the change. The arc length and the wire protrusion length corresponding to the oscillating position P are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value. In the tip / workpiece distance calculation method of the present invention, the arc length and wire protrusion length can be accurately calculated even with an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. The distance between weldments can also be calculated accurately.
[0157]
When the welding torch is at the right end position R0 of the oscillation, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw22 [mm]. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line B3 and becomes Lw21 [mm] at the oscillating center position C.
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the broken line B4, and the oscillating position L1 at which the welding line position Wc becomes the welding line position Wc. In this case, the maximum value Lw11 [mm] is obtained, and Lw23 [mm] is obtained at the oscillating left end position L0.
[0158]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the tip / workpiece distance calculation value moves to the right on the polygonal line B4 and becomes the oscillating position L1 that becomes the welding line position Wc. The maximum value is Lw11 [mm] at L, and Lw21 [mm] at the oscillate center position C.
When the welding torch is oscillated from the center position C toward the oscillating right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the straight line B3, and at the oscillating right end position R0, the calculated value is Lw22 [mm]. Return.
[0159]
As described above, the distance between the tip and the workpiece can be accurately calculated even with an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz], and the oscillation position L1 at which the calculated value becomes the maximum value Lw11 [mm] is the weld line position. Wc. At this time, by detecting the positional deviation time Td1 [s] from the oscillation center position C to the oscillating position L1, the right positional deviation distance Cd1 [mm] can be calculated as a negative number according to the above-described equation (6).
By shifting the oscillating center position C to the left side by the absolute value | Cd1 | [mm] so that the right position deviation distance Cd1 [mm] becomes substantially 0 [mm], it is possible to match the weld line position Wc.
[0160]
FIG. 18 shows the oscillation of the welding torch when the intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] is performed as in FIG. 9 and the oscillation center position C is shifted to the left by Cd2 [mm] from the welding line position Wc. It is an oscillating position / tip / workpiece distance calculation value relationship diagram showing the relationship between the position and the tip / workpiece distance calculation value. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation position and the calculated distance between the tip and the workpiece, and FIG. 4B shows the oscillation position, the surface position of the workpiece, the arc length, and the wire. The relationship with the protrusion length is shown.
The description of FIG. 9B is the same as that of FIG.
[0161]
In FIG. 15A, the welding current Iw, the wire feed speed Wf and the tip / workpiece voltage Vw are detected at each oscillation position P of the welding torch, and the tip / workpiece is detected by the circuit shown in FIG. It is a figure which calculates the distance between weldments, and shows the change. The arc length and the wire protrusion length corresponding to the oscillating position P are calculated, and the distance between the tip and the workpiece is calculated as the added value. In the tip / workpiece distance calculation method of the present invention, the arc length and wire protrusion length can be accurately calculated even with an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz]. The distance between weldments can also be calculated accurately.
[0162]
When the welding torch is at the right end position R0 of the oscillation, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw32 [mm]. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, the tip / workpiece distance calculation value moves to the left on the polygonal line C3, and the maximum value Lw11 [ mm] and Lw31 [mm] at the oscillate center position C.
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line C4, and at the oscillating left end position L0, Lw33 [mm]. It becomes.
[0163]
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the straight line C4, and at the oscillating center position C, Lw31 [mm]. It becomes.
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the broken line C3, and the oscillating position R1 at which the welding line position Wc is obtained. The maximum value Lw11 [mm] is obtained at, and returns to Lw32 [mm] at the oscillate right end position R0.
[0164]
As described above, even when the intermediate frequency oscillation is 5 [Hz], the distance between the tip and the workpiece can be accurately calculated, and the oscillation position R1 where the calculated value becomes the maximum value Lw11 [mm] is the weld line position. Wc. At this time, if the positional deviation time Td2 [s] from the oscillation center position C to the oscillation position R1 is detected, the left positional deviation distance Cd2 [mm] can be calculated as a positive number from the above-described equation (7).
By shifting the oscillating center position C to the right side by the absolute value | Cd2 | [mm] so that the left position deviation distance Cd2 [mm] is substantially 0 [mm], it is possible to match the weld line position Wc.
[0165]
As described above, even in the case of an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz], the scanning control can be performed by repeating the procedures (1) to (5) described above with reference to FIGS. 3 to 5 for each cycle of the oscillation.
Further, the tip / workpiece distance calculation method of the present invention can be applied to low frequency oscillations of 0.2 [Hz] or more and less than 3 [Hz], even in intermediate frequency oscillations of 3 [Hz] or more and less than 7 [Hz]. In addition, in all cases, even in the case of high-frequency oscillations of 7 Hz or more and less than 50 Hz, an accurate arc length calculation value, wire protrusion length calculation value, and an added value of the tip-to-workpiece distance calculation value. Therefore, high-precision scanning control can be performed by the simple means as described above.
[0166]
Next, an embodiment of an apparatus that realizes the copying control method according to the above-described tip / workpiece distance calculation method of the present invention will be described.
[0167]
FIG. 19 is a block diagram of the welding line copying apparatus of the present invention.
The welding power source device PS controls the wire feeding device 5 that feeds the welding wire 1 while energizing the welding current Iw and the tip-to-be-welded voltage Vw for maintaining the arc to appropriate values. The wire feeder control signal Fc for output is output. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 and an arc is generated between the workpiece 2 and the workpiece.
[0168]
The robot control device 7 outputs a servo motor control signal Sc for controlling a servo motor of a plurality of axes installed in the manipulator 6, and inputs / outputs various signals for copying control. Details will be given when each circuit block is described.
The welding line copying control device 8 calculates the positional deviation distance between the oscillating center position C and the welding line position Wc using the welding current Iw, the tip-to-be-welded voltage Vw, and the wire feed speed Wf as inputs. Output to the control device 7. Details will be given when each circuit block is described.
[0169]
The teaching point data storage circuit MD stores teaching point data at teaching and outputs a teaching point data signal Md. The welding speed data storage circuit WS stores welding speed data set during teaching and outputs a welding speed data signal Ws.
The oscillating frequency data storage circuit OF stores oscillating frequency data set during teaching and outputs an oscillating frequency data signal Of. The oscillation amplitude data storage circuit OW stores oscillation amplitude data set at teaching, and outputs an oscillation amplitude data signal Ow.
[0170]
The motion trajectory control circuit MC receives the teaching point data signal Md, the welding speed data signal Ws, the oscillating frequency data signal Of, and the oscillating amplitude data signal Ow as input, calculates the motion trajectory data of the torch tip position TCP, and operates The trajectory control signal Mc is output. Further, at the time of welding, it calculates or detects which oscillating position the torch tip position TCP is from the above-described motion trajectory data, and outputs an oscillating position signal Mop. Further, a positional deviation distance calculation signal Cd, which will be described later, updated every oscillation cycle is input, and when the positional deviation distance calculation signal Cd is a negative number, the right position is shifted, so the oscillating center position is | Cd | When the position shift distance calculation signal Cd is a positive number, the position shift is shifted to [mm], and the left position is shifted. Therefore, new motion trajectory data obtained by shifting the oscillate center position to the right by | Cd | [mm] is obtained. Calculate and output.
[0171]
The servo motor control circuit SC receives the operation locus control signal Mc and outputs a servo motor control signal Sc for PTP control of the servo motors of multiple axes installed in the manipulator 6.
[0172]
The oscillating position notification circuit OP receives the oscillating position signal Mop and becomes 0 when the torch tip position TCP is oscillated rightward and reaches the oscillating center position, changes to 1 at the oscillating right end position, and oscillates leftward. When the oscillation center position is reached, the oscillation position notification signal Op changes to 2, changes to 3 at the oscillation left end position, and is oscillated rightward again to change to 0 when reaching the oscillation center position.
The circuit portion for calculating or detecting the oscillating position signal Mop of the operation locus control circuit MC described above and the oscillating position notifying circuit OP described above constitute an oscillating position calculating circuit or detecting circuit.
[0173]
The welding current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id. The tip / workpiece voltage detection circuit VD detects the tip / workpiece voltage Vw and outputs a tip / workpiece voltage detection signal Vd. The wire feed speed detection circuit FD detects the wire feed speed Wf and outputs a wire feed speed detection signal Fd.
The welding current A / D conversion circuit ADI receives the welding current detection signal Id and outputs an A / D converted welding current A / D conversion signal Adi. The tip / workpiece voltage A / D conversion circuit ADV receives the tip / workpiece voltage detection signal Vd and outputs an A / D converted tip / workpiece voltage A / D conversion signal Adv. To do. The wire feed speed A / D conversion circuit ADF receives the wire feed speed detection signal Fd and outputs an A / D converted wire feed speed A / D conversion signal Adf.
[0174]
The wire protrusion length initial value setting circuit LX0 outputs a preset wire protrusion length initial value setting signal Lx0.
The minute time setting circuit DT outputs a preset minute time setting signal ΔT that is a calculation cycle of the tip / workpiece distance calculation method shown in FIG. 15 described above.
The interrupt timer circuit IT receives the minute time setting signal ΔT and outputs an interrupt timer signal It that becomes an H level trigger signal every ΔT [s].
[0175]
Tip / workpiece distance calculation circuit LW includes welding current A / D conversion signal Adi, tip / workpiece voltage A / D conversion signal Adv, wire feed speed A / D conversion signal Adf, wire protrusion length initial stage The value setting signal Lx0, the minute time setting signal ΔT, and the interrupt timer signal It are input, and each time the interrupt timer signal It becomes an H signal, the calculation is performed by each circuit of the tip / workpiece distance calculation method shown in FIG. And the tip / workpiece distance calculation signal Lw is output as the calculation result.
[0176]
The positional deviation distance calculation circuit CD receives the tip-to-workpiece distance calculation signal Lw, the oscillation frequency data signal Of, the oscillation amplitude data signal Ow, the minute time setting signal ΔT, the oscillation position notification signal Op, and the interrupt timer signal It. Every time the interrupt timer signal It becomes an H signal, the positional deviation distance calculation signal Cd is output. The operation of this circuit block will be described in detail with reference to FIGS.
[0177]
FIG. 20 is an oscillating operation trajectory showing the relationship between the oscillating condition and the oscillating operation trajectory and the calculated distance between the tip and the workpiece to be described, in order to explain FIG. 21 and FIG. -It is a figure of the distance calculation value between a tip and a to-be-welded object. FIG. 4A shows the relationship between the oscillation motion trajectory, the oscillation position notification signal Op, and the tip / workpiece distance calculation signal Lw, and FIG. 4B shows the oscillation position of the welding torch and the welding target. The relationship with the surface position of the object is shown.
[0178]
As shown in FIG. 5B, the welding torch is oscillated by an oscillating frequency data signal Of [Hz] and an oscillating amplitude data signal Ow [mm], and is displaced to the right by a displacement distance Cd1 [mm]. It is a case.
[0179]
As shown in FIG. 5A, when the oscillating position P reaches the oscillating center position C while moving right, the oscillating position notifying signal Op = 0, and when the oscillating position P reaches the oscillating right end position R0, the oscillating position notifying signal Op. When the oscillation position P reaches the oscillation center position C while moving left, the oscillation position notification signal Op = 2 is changed. When the oscillation position P reaches the oscillation left end position L0, the oscillation position notification signal Op = 3 is changed. When the oscillation position P reaches the oscillation center position C while moving right again, the oscillation position notification signal Op = 0.
The tip-to-workpiece distance is calculated when the interrupt timer signal It becomes an H signal for each minute time setting signal ΔT [s], and the tip-to-workpiece distance calculation signal Lw is two-dimensional array data. Stored in Lw (Op, n). In this two-dimensional array data, when the data having the maximum value Op = 0 or 2 is retrieved, the maximum value Lw (Opm, nm) is obtained when Op = Opm and n = nm. .
[0180]
21 and 22 are flowcharts showing the operation of the positional deviation distance calculation circuit CD.
At the same time as the copying control is started, the operation of the positional deviation distance calculation circuit CD starts.
In step 1, the oscillating frequency data signal Of [Hz], the oscillating amplitude data signal Ow [mm] and the minute time ΔT [s] are read, the initial value 0 is set in the oscillating position notification signal Op, and the previous oscillating position notification signal Opp is set. Substitute the initial value 0 and the initial value 0 into the counter n.
In step 2, it is determined whether or not the interrupt timer signal It is an H signal. If YES, the process proceeds to step 3; if NO, the process waits until it becomes an H signal.
[0181]
In step 3, a tip / workpiece distance calculation signal Lw [mm] is read.
In step 4, the tip / workpiece distance calculation signal Lw [mm] is stored in the two-dimensional array data Lw (Op, n).
In step 5, 1 is added to the counter n.
In step 6, the oscillating position notification signal Op is read.
In step 7, it is determined whether or not the previous oscillation position notification signal Opp is equal to the oscillation position notification signal Op. If YES, the process proceeds to step 9, and if NO, the process proceeds to step 8. By this step, it is determined whether it is the moment when the quarter oscillation cycle position is reached.
[0182]
In step 8, after the oscillation position notification signal Op is substituted for the previous oscillation position notification signal Opp, the process returns to step 2.
In step 9, the oscillation position notification signal Op is substituted into the previous oscillation position notification signal Opp.
In step 10, the counter n is reset to zero.
In step 11, it is determined whether the oscillating position notification signal Op is 0. If YES, the process proceeds to step 12 in FIG. 22, and if NO, the process returns to step 2. In this step, it is determined whether one cycle of oscillation has ended and the center position of the oscillation has been reached. In the case of YES, the positional deviation distance Cd is calculated in the subsequent steps.
[0183]
The following description is for the flowchart of FIG.
In step 12, among the two-dimensional array data Lw (Op, n) storing the tip / workpiece distance calculation signal Lw for one oscillation cycle, Op = 0 or 2 and the calculation signal is the maximum. Data Lw (Opm, nm) as a value is searched. By this step, the oscillate position (weld line position) at which the tip / workpiece distance calculation signal Lw becomes the maximum value is known. The reason for limiting to Op = 0 or 2 is to simplify the flowchart because the oscillating position where the calculated signal becomes the maximum value is the same even if Op = 1 or 3 is included. .
In step 13, the counter of the oscillating frequency data signal Of [Hz], the oscillating amplitude data signal Ow [mm] and the minute time ΔT [s] read in step 1 and the maximum value Lw (Opm, nm) retrieved in step 12 is displayed. The calculation of (2 · Of · Ow · ΔT · nm) is performed from the value nm, and is substituted into the positional deviation distance calculation signal Cd [mm].
[0184]
In step 14, the oscillation position notification signal Opm = 2 of the maximum value Lw (Opm, nm) searched in step 12 is determined. If YES, the process proceeds to step 15, and if NO, the process proceeds to step 16. When Opm = 2 is YES, the position is shifted to the right. When Opm = 2 is NO, that is, when Opm = 0, the position is shifted to the left.
In step 15, (−1 · Cd) is calculated and substituted for the positional deviation distance calculation signal Cd. In this step, the sign of the misalignment distance calculation signal Cd when the misalignment is to the right is negative. On the other hand, the sign at the time of the left position shift is positive.
In step 16, a positional deviation distance calculation signal Cd [mm] is output.
In step 17, it is determined whether copying is complete. If YES, the copying control is ended. If NO, return to step 2.
[0185]
By performing the steps of FIGS. 21 and 22 in this way, the positional deviation distance calculation signal Cd [mm] is output for each cycle of the oscillation.
[0186]
Specific examples of numerical values in FIGS. 20 to 22 described above are as follows: oscillating frequency Of = 5 [Hz], oscillating amplitude Ow = 5 [mm], minute time ΔT = 1 [ms], and misalignment distance Cd1 = 1 Assuming [mm], the total number of the two-dimensional array data of the tip / workpiece distance calculation signal per cycle of the oscillation is 50 × 4 = 200 [pieces], and the positional deviation distance calculation signal has a resolution of 0.05 [ mm]. When Opm = 2 and nm = 20, the tip-to-workpiece distance calculation signal has the maximum value Lw (2, 20), so the positional deviation distance Cd = −1 · (0.05 × 20) = 1 [mm].
[0187]
FIG. 23 is an asymmetric groove / profile control application diagram when the scanning control method of the present invention is applied to an asymmetric V-groove workpiece, and FIG. The relationship between the calculated distance between the tip and the workpiece is shown, and FIG. 8B shows the relationship between the oscillate position and the surface position of the workpiece.
[0188]
As shown in FIG. 5B, the left workpiece 2b and the right workpiece 2c have an asymmetric V groove shape, and a high frequency oscillation of 10 [Hz] is performed to obtain only Cd1 [mm]. This is a case where the position is shifted to the right.
FIG. 2A shows a calculated value Lw calculated by the tip / workpiece distance calculating method of the present invention, and an accurate value can be obtained even with a high-frequency oscillation.
[0189]
When the welding torch is at the right end position R0 of the oscillation, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw81 [mm]. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line J1 and becomes Lw82 [mm] at the oscillating center position C.
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the tip / workpiece distance calculation value moves to the left on the polygonal line J2 and becomes the oscillating position L1 that becomes the welding line position Wc. In this case, the maximum value Lw83 [mm] is obtained, and Lw84 [mm] is obtained at the oscillating left end position L0.
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the polygonal line J2, and the oscillating position L1 at which the welding line position Wc becomes the welding line position Wc. The maximum value is Lw83 [mm] at L, and Lw82 [mm] at the oscillate center position C.
When the welding torch is oscillated from the center position C toward the oscillating right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the straight line J1, and at the oscillating right end position R0, Lw81 [mm] is calculated. Return.
[0190]
In this way, the distance between the tip and the workpiece can be accurately calculated even with a high-frequency oscillation of 10 [Hz], and the oscillation position L1 at which the calculated value becomes the maximum value Lw83 [mm] is the weld line position Wc. It becomes. At this time, when the positional deviation time Td3 [s] from the oscillation center position C to the oscillation position L1 is detected, the right positional deviation distance Cd1 [mm] can be calculated by the above-described equation (6).
By shifting the oscillating center position C to the left side by the absolute value | Cd1 | [mm] so that the right position deviation distance Cd1 [mm] becomes substantially 0 [mm], the welding line position Wc can be made to coincide. Control can be performed.
[0191]
FIG. 24 is an application diagram of lap joint / copy control when the copying control method of the present invention is applied to a thin plate lap joint-shaped workpiece. FIG. 24 (A) shows the oscillating position and the tip position. The relationship with the calculated distance between workpieces is shown, and FIG. 4B shows the relationship between the oscillate position and the surface position of the workpiece.
[0192]
As shown in the figure (B), because it is a lap joint of thin plates, the aiming angle of the welding torch is 0 °, welding from right above, high frequency oscillation of 10 [Hz] and Cd1 [mm] right position This is the case when there is a deviation. Further, this is a case where the weld line position Wc coincides with the joint portion.
FIG. 2A shows a calculated value Lw calculated by the tip / workpiece distance calculating method of the present invention, and an accurate value can be obtained even with a high-frequency oscillation.
[0193]
When the welding torch is at the right end position R0 of the oscillation, the calculated distance between the tip and the workpiece is Lw91 [mm]. When oscillating from this state toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the straight line K1 and becomes Lw91 [mm] even at the oscillating center position C.
When the welding torch is oscillated from the oscillating center position C toward the oscillating left end position L0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the left on the broken line K2, and the oscillating position L1 at which the welding line position Wc is obtained. And the maximum value Lw92 [mm], and Lw92 [mm] at the left end position L0 of the oscillation.
When the welding torch is oscillated from the oscillating left end position L0 toward the oscillating center position C, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved to the right on the broken line K2, and the oscillating position L1 at which the welding line position Wc is obtained. Lw91 [mm] and Lw91 [mm] at the oscillate center position C.
When the welding torch is oscillated from the center position C toward the oscillating right end position R0, the calculated distance between the tip and the workpiece is moved rightward on the straight line K1, and at the oscillating right end position R0, Lw91 [mm] is obtained. Return.
[0194]
In this manner, the distance between the tip and the workpiece can be accurately calculated even with a high-frequency oscillation of 10 [Hz], and the calculated value changes from the minimum value Lw91 [mm] to the maximum value Lw92 [mm]. The oscillation position L1 becomes the weld line position Wc. At this time, if the positional deviation time Td3 [s] from the oscillation center position C to the oscillation position L1 is detected, the right positional deviation distance Cd1 [mm] can be calculated from the above-described equation (6).
By shifting the oscillating center position C to the left side by the absolute value | Cd1 | [mm] so that the right position deviation distance Cd1 [mm] becomes substantially 0 [mm], the welding line position Wc can be made to coincide. Control can be performed.
[0195]
Further, in the welding of a thin plate or the like, there is a case where a position shifted to the right side or the left side by Cm1 [mm] from the joint portion is used as a target value of the weld line position Wc in order to improve the appearance of the bead and prevent melting. In such a case, it is possible to perform the scanning control by shifting the oscillating center position C so that the above-described right position shift distance Cd1 [mm] is not the substantially 0 [mm] but the target value Cm1 [mm]. it can.
[0196]
[Effect of the present invention]
As described above, the tip-to-workpiece distance calculation method of the present invention differs from the conventional technique in that the tip-to-workpiece distance is accurate even in a transient state where the wire feeding speed and the wire melting speed are not equal. Therefore, the accurate distance between the tip and the workpiece can be calculated even when the change speed of the distance between the tip and the workpiece is fast.
Therefore, even if the oscillation frequency is 0.2 [Hz] to 50 [Hz] in the copying control, the accurate tip / workpiece distance calculation method is used by using the tip / workpiece distance calculation method of the present invention. The distance can be calculated.
[0197]
Further, in the copying control method using the tip / workpiece distance calculation method of the present invention, it is possible to perform copying control by simple means based on an accurate tip / workpiece distance calculation value.
Furthermore, since the tip / workpiece distance calculation method of the present invention uses only constants determined by the diameter, material and type of the welding wire and the type of shield gas, the oscillating frequency and the oscillating rate as in the prior art are used. Since it does not depend on welding conditions such as amplitude, average welding current, average tip / workpiece voltage, and the like, it is possible to realize a scanning control method and apparatus that always have optimum control performance.
[0198]
Further, as shown in FIG. 23 and FIG. 24, in the copying control method of the present invention, even if the groove shape or the joint shape of the work piece is various shapes, unlike the related art, the same simple means can be used. Accurate scanning control can be performed.
[0199]
As described above, the tip-to-workpiece distance calculation method and the weld line tracking control method and apparatus of the present invention can calculate an accurate tip-to-workpiece distance at every minute time during welding, There is an effect that the copying control can be performed with high accuracy and wide application range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a term definition diagram that defines terms used to describe a tip / workpiece distance calculation method.
FIG. 2 is a block diagram showing a conventional tip / workpiece distance calculation method.
FIG. 3 is an oscillating position showing a relationship between an oscillating position of a welding torch and a calculated distance between a tip and a workpiece when low frequency oscillating with an oscillating frequency of 2 [Hz] is performed. -It is a figure of the distance calculation value between a tip and to-be-welded object.
FIG. 4 is a diagram showing a welding torch oscillating operation when low frequency oscillation of 2 [Hz] is performed and the oscillation center position C is shifted to the right by Cd1 [mm] from the welding line position Wc. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the calculated position and the calculated distance between the tip and the workpiece and the calculated distance between the tip position and the workpiece and the workpiece.
FIG. 5 is a diagram showing a welding torch oscillating operation when low frequency oscillation of 2 [Hz] is performed and the oscillation center position C is shifted to the left by Cd2 [mm] from the welding line position Wc. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the calculated position and the calculated distance between the tip and the workpiece and the calculated distance between the tip position and the workpiece and the workpiece.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a tip / workpiece distance calculation method / error generation for explaining that an error occurs in the conventional tip / workpiece distance calculation method.
FIG. 7 is a diagram showing a welding torch oscillating position when an intermediate frequency oscillation with an oscillating frequency of 5 [Hz] is performed using a conventional tip / workpiece distance calculation method; It is an oscillating position / tip / workpiece distance calculation value relationship diagram showing the relationship between the tip and the workpiece / workpiece distance calculation value.
FIG. 8 is a diagram illustrating a method of calculating the distance between the tip and the workpiece to be welded by using an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz], in which the oscillating center position C is Cd1 [mm] rather than the welding line position Wc. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the oscillation position of the welding torch and the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded when the right position is shifted;
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] is performed using a conventional tip-to-workpiece distance calculation method, and the oscillation center position C is Cd2 [mm] than the welding line position Wc. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the oscillation position of the welding torch and the calculated distance between the tip and the workpiece to be welded when the position is shifted to the left;
FIG. 10 is an explanatory diagram of a positional deviation integrated value calculation method for explaining a calculation method of a positional deviation integrated value Sd when there is a right position deviation.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a positional deviation integrated value calculation method for explaining a method of calculating a positional deviation integrated value Sd when there is a left position deviation.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a positional deviation integrated value calculation method for explaining a method of calculating a positional deviation integrated value Sd in the case of no positional deviation.
FIG. 13 is a relationship diagram of an oscillating frequency and a positional deviation integrated value for explaining the influence of the oscillating frequency Of on the positional deviation integrated value Sd when there is a right positional deviation.
FIG. 14 is a relationship diagram of an oscillating amplitude and a positional deviation integrated value for explaining the influence of the oscillating amplitude Ow on the positional deviation integrated value Sd when there is a right positional deviation.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a tip / workpiece distance calculation method according to the present invention.
FIG. 16 shows an oscillation position of a welding torch and a tip / workpiece when an intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] is performed and the oscillation center position C coincides with the welding line position Wc. It is a relation figure between distance calculation values between an oscillating position, a tip, and a to-be-welded object which shows a relation with distance calculation value.
FIG. 17 is an illustration of the welding torch oscillation when the intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] is performed and the oscillation center position C is shifted to the right by Cd1 [mm] from the welding line position Wc. It is an oscillating position / tip / workpiece distance calculation value relationship diagram showing the relationship between the position and the tip / workpiece distance calculation value.
FIG. 18 shows the welding torch oscillation when the intermediate frequency oscillation of 5 [Hz] is performed and the oscillation center position C is shifted to the left by Cd2 [mm] from the welding line position Wc. It is an oscillating position / tip / workpiece distance calculation value relationship diagram showing the relationship between the position and the tip / workpiece distance calculation value.
FIG. 19 is a block diagram of a welding line copying apparatus according to the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating the relationship between the oscillating condition, the oscillating operation trajectory, and the calculated distance between the tip and the workpiece to be described in order to explain FIGS. 21 and 22 showing the operation flowchart of the positional deviation distance calculating circuit CD; FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the oscillation motion locus, the tip, and the distance between the workpieces to be calculated.
FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the misalignment distance calculation circuit CD.
FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the misalignment distance calculation circuit CD.
FIG. 23 is an asymmetric groove / profile control application diagram when the profile control method of the present invention is applied to an asymmetric V-groove workpiece.
FIG. 24 is an application diagram of lap joint / copy control when the copy control method of the present invention is applied to a thin plate lap joint-shaped workpiece.
[Explanation of symbols]
1 ... welding wire
1a: wire tip
2, 2b, 2c ... Workpiece
2a ... molten pool
3 ... Arc
4 ... Welding torch
4a ... chip
5 ... Wire feeder
5a ... Feeding roll
6 ... Manipulator
7 ... Robot controller
8 ... Welding line scanning control device
ADF ... Wire feed speed A / D conversion circuit
Adf ... Wire feed speed A / D conversion signal
ADI: Welding current A / D conversion circuit
Adi: Welding current A / D conversion signal
ADV ... Chip-to-be-welded voltage A / D conversion circuit
Adv: Chip / workpiece voltage A / D conversion signal
AX ... Arc length / wire extension length addition circuit
C ... Oscillate center position
CD: Position displacement distance calculation circuit
Cd, Cd1, Cd2 ... Misalignment distance (calculated value / calculated signal)
Cm1: Target value of the displacement distance between the weld line position and the joint part
DLX: Wire protrusion length change calculation circuit
DT ... Minute time setting circuit
DX: Wire protrusion length change addition circuit
ELx1, ELx2: Wire protrusion length calculation value error
Fc ... Wire feeder control signal
FD ... Wire feed speed detection circuit
Fd: Wire feed speed detection signal
ID: Welding current detection circuit
Id ... Welding current detection signal
IT: Interrupt timer circuit
It ... Interrupt timer signal
Iw ... Welding current
Iwa ... Average welding current
L0, L4 ... Oscillate left end position
LA: Arc length calculation circuit
La: Arc length (calculated value)
LW: Chip / workpiece distance calculation circuit
Lw: Distance between tip and workpiece (calculated value / calculated signal)
LX ... Wire protrusion length calculation circuit
Lx: Wire protrusion length (calculated value)
LX0: Wire protrusion length initial value setting circuit
Lx0: Wire protrusion initial value (setting signal)
MC: Operation locus control circuit
Mc: Operation locus control signal
MD: Teach point data storage circuit
Md ... Teach point data signal
Mop ... oscillate position signal
n, nm ... counter value
OF: Oscillator frequency data storage circuit
Of ... Oscillation frequency (data signal)
OP: Oscillate position notification circuit
Op, Opm ... Oscillate position notification signal
Opp: Previous oscillation position notification signal
OW ... oscillate amplitude data storage circuit
Ow ... oscillate amplitude (data signal)
Ow1, Ow2 ... oscillate amplitude
P, R1 to R3, L1 to L3 ... oscillate position
PS ... Welding power supply
R0, R4 ... right end position of oscillate
S1 to S4, S11 to S14 ... Integral value of calculated distance between tip and workpiece
SC: Servo motor control circuit
Sc: Servo motor control signal
Sd, Sd1 to Sd5: integrated value of displacement
SL ... Left side integral value difference
SR ... Right integral value difference
TCP ... Torch tip position
Td, Td1 to Td3: Position shift time
VA: Arc voltage calculation circuit
Va: Arc voltage (calculated value)
Vaa: Average arc voltage
VD ... Voltage detection circuit between tip and workpiece
Vd: Voltage detection signal between tip and workpiece
VM: Wire melt speed calculation circuit
vm ... Wire melting rate (calculated value)
Vw ... Voltage between tip and workpiece
Vwa: Average tip / voltage between workpieces
VX: Wire protrusion voltage calculation circuit
Vx: Wire protrusion voltage (calculated value)
Vxa: Average wire protrusion voltage
Wc: Welding line position
Wf ... Way feed speed
Wfa: Average wai feed speed
WS ... Welding speed data storage circuit
Ws ... Welding speed data signal
ΔT ... Minute time (setting signal)
ΔLx: Wire protrusion length change

Claims (10)

溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせ溶接ワイヤを被溶接物に送給してアークを発生させて行う消耗電極ガスシールドアーク溶接のチップ・被溶接物間距離算出方法において、第ｎ回目の算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法。In the method for calculating the distance between the tip and the work piece of consumable electrode gas shield arc welding, in which the welding torch is oscillated in a predetermined oscillating frequency range and an arc is generated by feeding a welding wire to the work piece, the nth calculation Sometimes the detected welding current Iw and the first calculation of the previous wire protrusion length Lx (n-1), which is the preset wire protrusion length initial value Lx0 at the time of the first calculation, are used as inputs, and the wire melting rate Wire melt speed calculation process for outputting the calculated value vm, the wire feed speed Wf detected or set in advance and the wire melt speed calculated value vm as inputs, and the wire stick length for outputting the wire stick length change calculated value ΔLx Using the change calculation process, the wire protrusion length change calculation value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) as inputs, the wire protrusion Wire protrusion length change addition calculation process for outputting the calculated length Lx, and wire protrusion voltage calculation process for outputting the wire protrusion voltage calculation value Vx with the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs. An arc voltage calculation process in which the detected tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx are input, and an arc voltage calculation value Va is output, and the arc voltage calculation value Va and the welding current Iw as an input, an arc length calculation process of outputting an arc length calculation value La, and the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs, and a tip / workpiece distance calculation value Lw A method for calculating the distance between the tip and the workpiece to be welded by repeatedly performing the output arc length / wire protrusion length addition process. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせ溶接ワイヤを被溶接物に送給してアークを発生させて行う消耗電極ガスシールドアーク溶接のチップ・被溶接物間距離算出方法において、第ｎ回目の算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法。In the method for calculating the distance between the tip and the work piece of consumable electrode gas shield arc welding, in which the welding torch is oscillated in a predetermined oscillating frequency range and an arc is generated by feeding a welding wire to the work piece, the nth calculation Sometimes, the detected welding current Iw and the previously calculated wire protrusion length calculated value Lx (n-1) which is the previously calculated wire protrusion length initial value Lx0 at the time of the first calculation are set as inputs. Wire melting rate calculation value vm = α · Iw + β · Lx (n-1) · Iw2 with constants α and β, detected or preset wire feeding rate Wf, and wire melting rate calculation value vm as an input, a wire protrusion length change calculation value ΔLx = (Wf−vm) · ΔT with a preset constant ΔT, The wire protrusion length change value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) are input, and the wire protrusion length calculation value Lx = Lx (n−1) + ΔLx is added. And a wire protrusion voltage calculation process in which the wire protrusion voltage calculation value Vx = Rx · Lx · Iw is detected by a preset constant Rx, with the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs. The arc-voltage calculation process in which the arc voltage calculation value Va = Vw−Vx, the arc voltage calculation value Va and the welding current are input using the tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx as inputs. Arc length calculation process in which arc length calculation value La = (Va−a−c · Iw) / (b + d · Iw) with constants a to d set in advance with Iw as an input Using the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx as inputs, the tip length and wire protrusion length addition calculation process in which the tip / workpiece distance calculation value Lw = Lx + La is repeated is repeated. Method for calculating distance between welds. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御方法において、溶接トーチのオシレート位置を算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出過程と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置を左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法。 Welding line tracing control method in consumable electrode gas shield arc welding in which a welding torch is made to oscillate in a predetermined oscillating frequency range and an electric signal associated with changes in arc length and wire protrusion length is processed to make the welding torch follow the welding line , When calculating or detecting the oscillating position of the welding torch and calculating the n-th tip-to-be-welded distance, the detected welding current Iw and the first calculation of the wire protrusion length initial value Lx0 at the time of the first calculation The wire melt speed calculation process for outputting the wire melt speed calculated value vm using the previous wire protrusion length calculated value Lx (n-1) calculated last time as input, the detected or preset wire feed speed Wf, and the aforementioned Wire melt length calculation value vm is input, and wire stick length change calculation value ΔLx is output. A wire protrusion length change addition value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) as inputs, and a wire protrusion length change addition calculation process for outputting the wire protrusion length calculation value Lx; The wire protrusion voltage calculation process for outputting the wire protrusion voltage calculation value Vx using the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs, the detected tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion An arc voltage calculation process for outputting the arc voltage calculation value Va with the voltage calculation value Vx as an input, and an arc length calculation for outputting the arc length calculation value La with the arc voltage calculation value Va and the welding current Iw as inputs. The process, the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx are input, and the tip / workpiece distance calculation value Lw is output. Oscillate center position and weld line position, using the calculation process of adding the length and wire protrusion length, the oscillation position during one oscillation period, and the tip / workpiece distance calculation value Lw corresponding to this oscillation position as input. The positional deviation distance calculation process for outputting the positional deviation distance calculated value and the oscillating center position is shifted to the left and right so that the calculated positional deviation distance becomes substantially zero or a preset target value. Welding line scanning control method. 位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出過程である請求項３の溶接線倣い制御方法。 4. The welding line according to claim 3, wherein the misalignment distance calculation process is a calculation process for outputting a misalignment distance calculation value between the maximum value oscillating position and the oscillating center position at which the tip-to-workpiece distance calculation value Lw becomes a maximum value. Scanning control method. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御方法において、溶接トーチのオシレート位置を算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出過程と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置を左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法。Welding line tracing control method in consumable electrode gas shield arc welding in which a welding torch is made to oscillate in a predetermined oscillating frequency range and an electric signal associated with changes in arc length and wire protrusion length is processed to make the welding torch follow the welding line , When calculating or detecting the oscillating position of the welding torch and calculating the n-th tip-to-be-welded distance, the detected welding current Iw and the first calculation of the wire protrusion length initial value Lx0 at the time of the first calculation The previous wire protrusion length calculation value Lx (n-1) calculated last time is input, and the wire melting rate calculation value vm = α · Iw + β · Lx (n-1) · Iw2 by preset constants α and β. A predetermined wire melting speed calculation process, a detected or preset wire feeding speed Wf, and the wire melting speed calculation value vm are input, and a preset constant is set. Wire protrusion length change calculation value ΔLx = (Wf−vm) · ΔT based on ΔT, wire protrusion length change calculation value ΔLx, and previous wire protrusion length calculation value Lx (n− 1) as an input, wire protrusion length calculation value Lx = Lx (n-1) + ΔLx, the wire protrusion length change addition calculation process, the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs, A wire protrusion voltage calculation process in which the wire protrusion voltage calculation value Vx = Rx · Lx · Iw is set by a preset constant Rx, and the detected tip / workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx are detected. As an input, an arc voltage calculation process of arc voltage calculation value Va = Vw−Vx, the arc voltage calculation value Va and the welding current Iw are input, Arc length calculation process La = (Va−a−c · Iw) / (b + d · Iw) according to the set constants a to d, the arc length calculation value La, and the wire protrusion length calculation value Lx is used as an input to calculate the distance between the tip and the workpiece to be calculated Lw = Lx + La, the arc length / wire protrusion length addition process, the oscillation position during one oscillation cycle, and the tip / workpiece corresponding to this oscillation position. A positional deviation distance calculation process for outputting a positional deviation distance calculation value between the oscillating center position and the welding line position using the inter-welded distance calculation value Lw as an input, and the positional deviation distance calculation value is substantially zero or a preset target A welding line tracing control method in which the oscillating center position is shifted to the left and right so as to follow the welding line. 位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出過程である請求項５の溶接線倣い制御方法。 6. The welding line according to claim 5, wherein the misalignment distance calculation process is a calculation process of outputting a misalignment distance calculation value between the maximum oscillating position and the oscillating center position where the tip-to-workpiece distance calculation value Lw is the maximum value. Scanning control method. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御装置において、溶接トーチのオシレート位置の算出回路又は検出回路と、溶接電流Ｉｗの検出回路と、第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、前記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算回路と、ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路又は設定回路と、前記ワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算回路と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算回路と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算回路と、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗの検出回路と、前記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算回路と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算回路と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算回路と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出回路と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置を左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置。Welding line tracing control device in consumable electrode gas shield arc welding that causes welding torch to follow the welding line by oscillating the welding torch within a predetermined oscillating frequency range and processing the electrical signal accompanying changes in arc length and wire protrusion length , The calculation circuit or detection circuit of the oscillating position of the welding torch, the detection circuit of the welding current Iw, and the welding current Iw and the first calculation when calculating the distance between the tip and the workpiece to be welded in advance. A wire melting rate calculation circuit for outputting a wire melting rate calculated value vm by using a previously calculated wire protruding length calculated value Lx (n-1) which is set to be a wire protruding length initial value Lx0, and a wire feeding speed; The wire protrusion length using the detection circuit or setting circuit of the speed Wf, the wire feeding speed Wf, and the wire melting speed calculation value vm as inputs. The wire protrusion length calculation circuit that outputs the calculated value ΔLx, the wire protrusion length change calculation value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) as inputs, and the wire protrusion length calculation value A wire protrusion length change addition circuit that outputs Lx, a wire protrusion voltage calculation circuit that outputs the wire protrusion voltage calculation value Vx by inputting the wire protrusion length calculation value Lx and the welding current Iw, A detection circuit for a workpiece-to-be-welded voltage Vw, an arc voltage arithmetic circuit for inputting the tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx, and outputting an arc voltage calculation value Va; An arc length calculation circuit that outputs the arc length calculation value La using the voltage calculation value Va and the welding current Iw as inputs, and the arc length calculation value La and the An arc length / wire protrusion length adder circuit that receives the calculated value Lx of the protrusion of the ear and outputs a distance calculated value Lw between the tip and the workpiece, the oscillation position for one cycle of oscillation, and the oscillation position corresponding to the oscillation position A positional deviation distance calculation circuit that outputs the positional deviation distance calculated value between the center position of the oscillate and the welding line position by using the calculated tip-to-workpiece distance calculated value Lw, and the positional deviation distance calculated value is substantially zero or previously A welding line scanning control device comprising welding torch transition means for shifting the oscillating center position of the welding torch from side to side so that a set target value is obtained. 位置ずれ距離算出回路が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出回路である請求項７の溶接線倣い制御装置。 8. The welding line according to claim 7, wherein the misalignment distance calculation circuit is a calculation circuit for outputting a misalignment distance calculation value between the maximum value oscillating position and the oscillating center position at which the tip / workpiece distance calculation value Lw becomes a maximum value. Copy control device. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御装置において、溶接トーチのオシレート位置の算出回路又は検出回路と、溶接電流Ｉｗの検出回路と、第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、前記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算回路と、ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路又は設定回路と、前記ワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算回路と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回路と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算回路と、チップ・被溶接物間距離電圧Ｖｗの検出回路と、前記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算回路と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算回路と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出回路と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置を左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置。Welding line tracing control device in consumable electrode gas shield arc welding that causes welding torch to follow the welding line by oscillating the welding torch within a predetermined oscillating frequency range and processing the electrical signal accompanying changes in arc length and wire protrusion length , The calculation circuit or detection circuit of the oscillating position of the welding torch, the detection circuit of the welding current Iw, and the welding current Iw and the first calculation when calculating the distance between the tip and the workpiece to be welded in advance. The wire melt speed calculated value vm = α · Iw + β · with a preset constant α and β is input with the previous wire push length calculated value Lx (n−1) calculated last time as the set wire stick length initial value Lx0. Lx (n-1) · Iw2, a wire melting rate calculation circuit, a wire feed rate Wf detection circuit or setting circuit, the wire feed rate Wf and the wire feed rate Wf The wire melt length calculation value vm as an input, and a wire stick length change calculation value ΔLx = (Wf−vm) · ΔT with a preset constant ΔT, and the wire stick length change amount Using the calculated value ΔLx and the previous wire protrusion length calculation value Lx (n−1) as inputs, the wire protrusion length change value Lx = Lx (n−1) + ΔLx, and the wire protrusion length addition circuit Using the length calculation value Lx and the welding current Iw as inputs, the wire protrusion voltage calculation circuit in which the wire protrusion voltage calculation value Vx = Rx · Lx · Iw is set by a preset constant Rx, and the distance between the tip and the workpiece An arc voltage calculation value Va = Vw−V, with the voltage Vw detection circuit, the tip-to-workpiece voltage Vw and the wire protrusion voltage calculation value Vx as inputs. The arc voltage calculation circuit, the arc voltage calculation value Va and the welding current Iw are input, and the arc length calculation value La = (Va−a−c · Iw) / (b + d) according to preset constants a to d. The arc length calculation circuit that is Iw), the arc length calculation value La and the wire protrusion length calculation value Lx are input, and the tip / workpiece distance calculation value Lw = Lx + La arc length / wire protrusion length A position shift distance calculation value between the center position of the oscillation and the weld line position is input using the addition operation circuit, the oscillation position during one oscillation period, and the tip / workpiece distance calculation value Lw corresponding to the oscillation position. And a center position of the oscillating center of the welding torch so that the calculated position shift distance is substantially zero or a preset target value. Welding line copying control device composed of a welding torch changing means for shifting to the left and right. 位置ずれ距離演算回路が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出回路である請求項９の溶接線倣い制御装置。 The welding line according to claim 9, wherein the positional deviation distance calculation circuit is a calculation circuit that outputs a positional deviation distance calculated value between a maximum value oscillating position where the calculated tip-to-workpiece distance calculated value Lw is a maximum value and an oscillating center position. Copy control device.
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