JPH0112591B2 - - Google Patents
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- JPH0112591B2 JPH0112591B2 JP56057044A JP5704481A JPH0112591B2 JP H0112591 B2 JPH0112591 B2 JP H0112591B2 JP 56057044 A JP56057044 A JP 56057044A JP 5704481 A JP5704481 A JP 5704481A JP H0112591 B2 JPH0112591 B2 JP H0112591B2
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- voltage
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/0216—Seam profiling, e.g. weaving, multilayer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は消耗電極を使用するガスシールドアー
ク溶接における溶接線倣い方法に関する。
ク溶接における溶接線倣い方法に関する。
溶接トーチ先端部のチツプに消耗電極（以下、
ワイヤとする）を送給するとともにシールドガス
を噴出させて溶接するガスシールド消耗電極式ア
ーク溶接においては、溶接技法上チツプ先端から
被溶接物までの距離が重要な因子であり、この距
離が変化すると溶接電流が一定でも溶融速度が変
化してしまう。また、通常、ワイヤは一定速度で
送給されているので、実際には溶接電流が変動
し、溶込みも変化しナゲツト形状が変化してしま
う。
ワイヤとする）を送給するとともにシールドガス
を噴出させて溶接するガスシールド消耗電極式ア
ーク溶接においては、溶接技法上チツプ先端から
被溶接物までの距離が重要な因子であり、この距
離が変化すると溶接電流が一定でも溶融速度が変
化してしまう。また、通常、ワイヤは一定速度で
送給されているので、実際には溶接電流が変動
し、溶込みも変化しナゲツト形状が変化してしま
う。
したがつて、溶接品質を向上させるためには、
チツプ・被溶接物間の距離を一定に保持しながら
溶接する必要がある。又、溶接トーチをオシレー
トさせると、チツプ・被溶接物間距離が変わる
が、ワイヤのオシレート中心が溶接線に沿つてい
れば、その変化は一定のパターンとなるので、溶
接時にはチツプ・被溶接物間距離のオシレート方
向の変化が一定のパターンとなるように制御する
必要がある。
チツプ・被溶接物間の距離を一定に保持しながら
溶接する必要がある。又、溶接トーチをオシレー
トさせると、チツプ・被溶接物間距離が変わる
が、ワイヤのオシレート中心が溶接線に沿つてい
れば、その変化は一定のパターンとなるので、溶
接時にはチツプ・被溶接物間距離のオシレート方
向の変化が一定のパターンとなるように制御する
必要がある。
本発明は上記必要性に応え、消耗電極を使用す
るガスシールドアーク溶接において、チツプと被
溶接物との距離を自動的に制御して、消耗電極を
溶接線に倣わせる方法を提供することを目的とす
る。
るガスシールドアーク溶接において、チツプと被
溶接物との距離を自動的に制御して、消耗電極を
溶接線に倣わせる方法を提供することを目的とす
る。
上記目的を達成するための本発明の構成は、オ
シレート装置により溶接トーチを被溶接物の溶接
線と概ね直角方向に一定幅で揺動させしかも上記
溶接トーチのチツプを通して消耗電極を被溶接物
の溶接線に向けて供給するアーク溶接において、
電流値検出器にて溶接電流を検出し回転量検出器
にて消耗電極送給速度を検出ししかも電圧値検出
器にてチツプと被溶接物との間に電圧を検出し、
上記各検出器が接続された電算機にて上記検出さ
れた溶接電流と消耗電極送給速度とから消耗電極
突出し長さを算出しついでこの消耗電極突出し長
さに基づく電圧降下とチツプと被溶接物との間の
電圧とによりアーク電圧を求め更にこのアーク電
圧と上記溶接電流とからアーク長を算出してアー
ク長と消耗電極突出し長さとの和を求め、この和
の上記オシレート装置によるオシレート位置に対
する微係数を上記電算機にて演算しこの微係数が
零となるオシレート位置が継手や開先の交点とな
るように上記電算機にて制御される制御電源にて
溶接トーチの位置を修正する左右移動装置を駆動
し、更に上記和から被溶接物に対するトーチ高さ
を上記電算機にて演算し上記和が常に設定値どお
りになるように上記電算機にて制御される制御電
源にて溶接トーチの位置を修正する上下移動装置
を駆動したことを特徴とする。
シレート装置により溶接トーチを被溶接物の溶接
線と概ね直角方向に一定幅で揺動させしかも上記
溶接トーチのチツプを通して消耗電極を被溶接物
の溶接線に向けて供給するアーク溶接において、
電流値検出器にて溶接電流を検出し回転量検出器
にて消耗電極送給速度を検出ししかも電圧値検出
器にてチツプと被溶接物との間に電圧を検出し、
上記各検出器が接続された電算機にて上記検出さ
れた溶接電流と消耗電極送給速度とから消耗電極
突出し長さを算出しついでこの消耗電極突出し長
さに基づく電圧降下とチツプと被溶接物との間の
電圧とによりアーク電圧を求め更にこのアーク電
圧と上記溶接電流とからアーク長を算出してアー
ク長と消耗電極突出し長さとの和を求め、この和
の上記オシレート装置によるオシレート位置に対
する微係数を上記電算機にて演算しこの微係数が
零となるオシレート位置が継手や開先の交点とな
るように上記電算機にて制御される制御電源にて
溶接トーチの位置を修正する左右移動装置を駆動
し、更に上記和から被溶接物に対するトーチ高さ
を上記電算機にて演算し上記和が常に設定値どお
りになるように上記電算機にて制御される制御電
源にて溶接トーチの位置を修正する上下移動装置
を駆動したことを特徴とする。
以下、本発明の溶接線自動倣い方法を図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
第１図には本発明の原理を表わす。溶接トーチ
１は溶接用電源等を具える溶接装置２と接続され
るとともに溶接トーチ１先端部には中心にチツプ
３が取付けられ、その外周にシールドガスを噴出
させるシールドガスノズル４が取付けてある。そ
して、溶接トーチ１の基端部からリール５に巻か
れたワイヤ６がワイヤ送給モータ７で駆動される
送りローラ８を介して溶接トーチ１の中心部を軸
方向に挿通されてチツプ３先端部から突き出して
いる。このワイヤ６はワイヤ送給モータ７の駆動
制御電源９によつてその送り速度が調整制御され
る。また、溶接トーチ１の基端部は駆動モータ１
０を具えたオシレート装置１１に取付けられ、被
溶接物１２の溶接線に対しオシレート運動するよ
うになつている。１３は前記駆動モータ１０を駆
動させる制御電源である。オシレート装置１１は
駆動モータ１４を具えた上下移動装置１５に取付
けられ、上下移動装置１５は駆動モータ１６を具
えた左右移動装置１７に取付けられ、これらによ
つて被溶接物１２に対するチツプ３先端の位置を
変えることができるようになつている。なお、前
記左右移動装置１７は台車（図示省略）に連結さ
れているアーム１８に支持されており、台車によ
り溶接トーチ１及びその付属装置は溶接線に沿つ
て移動される。図中、１９はワイヤ６先端部に発
生するアーク、２０は溶接金属、２１はシールド
ガスである。
１は溶接用電源等を具える溶接装置２と接続され
るとともに溶接トーチ１先端部には中心にチツプ
３が取付けられ、その外周にシールドガスを噴出
させるシールドガスノズル４が取付けてある。そ
して、溶接トーチ１の基端部からリール５に巻か
れたワイヤ６がワイヤ送給モータ７で駆動される
送りローラ８を介して溶接トーチ１の中心部を軸
方向に挿通されてチツプ３先端部から突き出して
いる。このワイヤ６はワイヤ送給モータ７の駆動
制御電源９によつてその送り速度が調整制御され
る。また、溶接トーチ１の基端部は駆動モータ１
０を具えたオシレート装置１１に取付けられ、被
溶接物１２の溶接線に対しオシレート運動するよ
うになつている。１３は前記駆動モータ１０を駆
動させる制御電源である。オシレート装置１１は
駆動モータ１４を具えた上下移動装置１５に取付
けられ、上下移動装置１５は駆動モータ１６を具
えた左右移動装置１７に取付けられ、これらによ
つて被溶接物１２に対するチツプ３先端の位置を
変えることができるようになつている。なお、前
記左右移動装置１７は台車（図示省略）に連結さ
れているアーム１８に支持されており、台車によ
り溶接トーチ１及びその付属装置は溶接線に沿つ
て移動される。図中、１９はワイヤ６先端部に発
生するアーク、２０は溶接金属、２１はシールド
ガスである。
このような装置を用いるガスシールド消耗電極
式アーク溶接では、溶接電流Ｉ、ワイヤ送給速度
ｖ、アーク電圧Va、ワイヤ突出し長さEx、アー
ク長Ｌ等の間には一定の関数関係があることが実
験的に得られている。
式アーク溶接では、溶接電流Ｉ、ワイヤ送給速度
ｖ、アーク電圧Va、ワイヤ突出し長さEx、アー
ク長Ｌ等の間には一定の関数関係があることが実
験的に得られている。
そこで、制御に必要な変数として、ワイヤ送給
速度ｖ、溶接電流Ｉおよびチツプ・被溶接物間の
電圧Ｖを検出する機構が上記装置に備えられてい
る。ワイヤ送給速度ｖを検出する機構としては、
ロータリエンコーダ等の回転量検出器２２が送り
ローラ８に取付けてあり、アナログ・デイジタル
変換器（以下Ａ／Ｄ変換器とする）２３を介して
デイジタル化して演算処理を行なうデイジタル電
算機（以下、電算機とする）２４に入力される。
また、チツプ３と被溶接物１２との間の電圧Ｖを
検出するためポテンシヨメータ等の電圧値検出器
２５がチツプ３と被溶接物１２とに接続され、そ
の出力信号がＡ／Ｄ変換器２６を介して電算機２
４に入力される。さらに、溶接電流Ｉを検出する
ため溶接装置２と被溶接物１２との間にシヤント
等の電流値検出器２７が設けられ、その出力信号
がＡ／Ｄ変換器２８を介して電算機２４に入力さ
れる。なお、この装置では、溶接トーチ１がオシ
レートされるので、溶接トーチ１の位置が制御要
素として必要であり、そのためオシレート装置１
１にはその瞬間のオシレート位置を検出するオシ
レート位置検出器２９が設けられ、その出力信号
がＡ／Ｄ変換器３０を介して電算機２４に入力さ
れる。また、電算機２４にはあらかじめ一定に保
持すべきチツプ・被溶接物間距離LDを設定する
ための設定器３１がＡ／Ｄ変換器３２を介して設
けてある。電算機２４内には、上記入力要素群を
もとに溶接トーチ１の位置制御量を算出する回路
が組込まれており、その出力である左右移動制御
信号はデイジタルアナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ
変換器とする）３３を介して、前記左右移動装置
１７の駆動モータ１６の電源であるモータ制御電
源３４に入力され、また、上下移動制御信号は
Ｄ／Ａ変換器３５を介して、前記上下移動装置１
５の駆動モータ１４の電源であるモータ制御電源
３６に入力される。
速度ｖ、溶接電流Ｉおよびチツプ・被溶接物間の
電圧Ｖを検出する機構が上記装置に備えられてい
る。ワイヤ送給速度ｖを検出する機構としては、
ロータリエンコーダ等の回転量検出器２２が送り
ローラ８に取付けてあり、アナログ・デイジタル
変換器（以下Ａ／Ｄ変換器とする）２３を介して
デイジタル化して演算処理を行なうデイジタル電
算機（以下、電算機とする）２４に入力される。
また、チツプ３と被溶接物１２との間の電圧Ｖを
検出するためポテンシヨメータ等の電圧値検出器
２５がチツプ３と被溶接物１２とに接続され、そ
の出力信号がＡ／Ｄ変換器２６を介して電算機２
４に入力される。さらに、溶接電流Ｉを検出する
ため溶接装置２と被溶接物１２との間にシヤント
等の電流値検出器２７が設けられ、その出力信号
がＡ／Ｄ変換器２８を介して電算機２４に入力さ
れる。なお、この装置では、溶接トーチ１がオシ
レートされるので、溶接トーチ１の位置が制御要
素として必要であり、そのためオシレート装置１
１にはその瞬間のオシレート位置を検出するオシ
レート位置検出器２９が設けられ、その出力信号
がＡ／Ｄ変換器３０を介して電算機２４に入力さ
れる。また、電算機２４にはあらかじめ一定に保
持すべきチツプ・被溶接物間距離LDを設定する
ための設定器３１がＡ／Ｄ変換器３２を介して設
けてある。電算機２４内には、上記入力要素群を
もとに溶接トーチ１の位置制御量を算出する回路
が組込まれており、その出力である左右移動制御
信号はデイジタルアナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ
変換器とする）３３を介して、前記左右移動装置
１７の駆動モータ１６の電源であるモータ制御電
源３４に入力され、また、上下移動制御信号は
Ｄ／Ａ変換器３５を介して、前記上下移動装置１
５の駆動モータ１４の電源であるモータ制御電源
３６に入力される。
溶接に際し、回転量検出器２２によつてワイヤ
送給速度ｖが、また電圧値検出器２５によつてチ
ツプ・被溶接材間の電圧Ｖが、さらに、電流値検
出器２７によつて溶接電流Ｉが検出される。
送給速度ｖが、また電圧値検出器２５によつてチ
ツプ・被溶接材間の電圧Ｖが、さらに、電流値検
出器２７によつて溶接電流Ｉが検出される。
これらのアナログ量はＡ／Ｄ変換器２３，２
６，２８によつてデジタル量に変換され、電算機
２４に加えられる。
６，２８によつてデジタル量に変換され、電算機
２４に加えられる。
ところで、
Ｉ：溶接電流(A)
ｖ：ワイヤ送給速度（mm／ｓ）
Ｖ：チツプ３と被溶接材１２間の電圧（Ｖ）
EX：チツプ３の先端からアーク１９までのワイ
ヤ６の長さ即ちワイヤ突出し長さ（mm）、 Ｌ：ワイヤ６の先端から溶接金属２０までの距離
即ちアーク長（mm）、 VEX：ワイヤ突出し部に溶接電流Ｉによつて生ず
る電圧降下（Ｖ）、 Va：アーク電圧（Ｖ） とすると、上記の諸量の間には近似的に次の関数
関係がある。
ヤ６の長さ即ちワイヤ突出し長さ（mm）、 Ｌ：ワイヤ６の先端から溶接金属２０までの距離
即ちアーク長（mm）、 VEX：ワイヤ突出し部に溶接電流Ｉによつて生ず
る電圧降下（Ｖ）、 Va：アーク電圧（Ｖ） とすると、上記の諸量の間には近似的に次の関数
関係がある。
EX＝f1（ｖ，Ｉ） ……(1)
VEX＝f2（ｖ，Ｉ，EX） ……(2)
＝f2′（ｖ，Ｉ） ……(2)′
Va＝Ｖ−VEX ……(3)
Ｌ＝f3（Va，Ｉ） ……(4)
(1)式と(4)式は、「電流制御アーク溶接に関する
研究」（溶接学会溶接法委員会1980年７月）およ
び「溶接アーク現象増補版」（産報、安藤公平他）
のP105第３，１，２７図Va−Ｉ特性より得ら
れ、また(2)式の具体的な形は実験によつて求めら
れる。ここでは、その一例として、(2)式をVEX＝
Ｋ・IA・EB X・vCと推定し、VEX，Ｉ，EX，ｖの実
験データよりＫ，Ａ，Ｂ，Ｃを求めたVEX＝6.30
×10-3×I1.54×E1.12 X×v-1.09をあげておく。尚、(3)
式は第１図から自明である。
研究」（溶接学会溶接法委員会1980年７月）およ
び「溶接アーク現象増補版」（産報、安藤公平他）
のP105第３，１，２７図Va−Ｉ特性より得ら
れ、また(2)式の具体的な形は実験によつて求めら
れる。ここでは、その一例として、(2)式をVEX＝
Ｋ・IA・EB X・vCと推定し、VEX，Ｉ，EX，ｖの実
験データよりＫ，Ａ，Ｂ，Ｃを求めたVEX＝6.30
×10-3×I1.54×E1.12 X×v-1.09をあげておく。尚、(3)
式は第１図から自明である。
したがつて、(1)式の関係を電算機２４にプログ
ラムしておき、ワイヤ送給速度ｖと溶接電流Ｉを
与えると、ワイヤ突出し長さEXが求められる。
EXとＶとＩに関する具体的な関数形は次の通り
である。
ラムしておき、ワイヤ送給速度ｖと溶接電流Ｉを
与えると、ワイヤ突出し長さEXが求められる。
EXとＶとＩに関する具体的な関数形は次の通り
である。
EX＝ｖ−k2I／k1I2 …（１−１）
ここに、k1およびk2はワイヤ径、ワイヤの材質
（例えば軟・鋼、ステンレス鋼など）およびワイ
ヤの種類（ソリツドワイヤ、コアードワイヤ）に
よつて定まる定数である。
（例えば軟・鋼、ステンレス鋼など）およびワイ
ヤの種類（ソリツドワイヤ、コアードワイヤ）に
よつて定まる定数である。
(2)式の関係を電算機２４にプログラムしてお
き、ワイヤ送給速度ｖ、溶接電流Ｉおよび上記演
算により得られたワイヤ突出し長さEXを与える
と、ワイヤ突出し部の電圧VEXが求められる。
き、ワイヤ送給速度ｖ、溶接電流Ｉおよび上記演
算により得られたワイヤ突出し長さEXを与える
と、ワイヤ突出し部の電圧VEXが求められる。
(3)式の関係を電算機２４にプログラムしてお
き、チツプ３、被溶接物１２間の電圧Ｖおよび上
記演算で得られたワイヤ突出し部の電圧VEXを与
えると、アーク電圧Vaが求められる。
き、チツプ３、被溶接物１２間の電圧Ｖおよび上
記演算で得られたワイヤ突出し部の電圧VEXを与
えると、アーク電圧Vaが求められる。
(4)式の関係を電算機２４にプログラムしてお
き、溶接電流Ｉと上記演算で得られたアーク電圧
Vaを与えると、アーク長Ｌが求められる。Ｌの
VaとＩに関する具体的な関数形は次の通りであ
る。
き、溶接電流Ｉと上記演算で得られたアーク電圧
Vaを与えると、アーク長Ｌが求められる。Ｌの
VaとＩに関する具体的な関数形は次の通りであ
る。
Ｌ＝Va−k5−k6I／k3＋k4I …（４−１）
ここに、k3〜k6はワイヤ径、ワイヤの材質、ワ
イヤ径およびシールドガスの種類によつて決まる
定数である。
イヤ径およびシールドガスの種類によつて決まる
定数である。
上式（４−１）は前述の参考文献に示す
Ayrton夫人の実験式 Va＝ａ＋bL＋（ｃ＋dL）／Ｉ …（４−２） を変形し、Ｌについて求めたものである。即ち、 Ｌ＝Va−ａ−ｃ・Ｉ／ｂ＋ｄ・Ｉ …（４−３） となり、（４−１）と（４−３）式とを比較する
と k3＝ｂ，k4＝ｄ，k5＝ａ，k6＝ｃ に対応する。
Ayrton夫人の実験式 Va＝ａ＋bL＋（ｃ＋dL）／Ｉ …（４−２） を変形し、Ｌについて求めたものである。即ち、 Ｌ＝Va−ａ−ｃ・Ｉ／ｂ＋ｄ・Ｉ …（４−３） となり、（４−１）と（４−３）式とを比較する
と k3＝ｂ，k4＝ｄ，k5＝ａ，k6＝ｃ に対応する。
上述のように、変数として溶接電流Ｉ、ワイヤ
送給速度およびチツプ３と被溶接物１２との間の
電圧Ｖを与えると、(1)〜(4)式から、ワイヤ突出し
長さおよびアーク長Ｌが求められる。
送給速度およびチツプ３と被溶接物１２との間の
電圧Ｖを与えると、(1)〜(4)式から、ワイヤ突出し
長さおよびアーク長Ｌが求められる。
つぎに、チツプ・被溶接物間距離設定器３１と
Ｄ／Ａ変換器３２とにより、デイジタル値LDで
チツプ・被溶接物間距離を設定して電算機２４に
与える。
Ｄ／Ａ変換器３２とにより、デイジタル値LDで
チツプ・被溶接物間距離を設定して電算機２４に
与える。
先に求められたワイヤ突出し長さEXとアーク
長Ｌのデイジタル和（EX＋Ｌ）と、チツプ・被
溶接物間設定値LDとを電算機２４のプログラム
によつて比較する。
長Ｌのデイジタル和（EX＋Ｌ）と、チツプ・被
溶接物間設定値LDとを電算機２４のプログラム
によつて比較する。
そして、その比較結果をＤ／Ａ変換器３５を通
じてモータ制御電源３６に出力し、駆動モータ１
４を駆動して、上下移動装置１５によつて溶接ト
ーチ１を上下させる。
じてモータ制御電源３６に出力し、駆動モータ１
４を駆動して、上下移動装置１５によつて溶接ト
ーチ１を上下させる。
上述のようにして、チツプ・被溶接物間距離設
定器３１によつて、チツプ・被溶接物間距離を任
意の値に制御するのである。溶接線に倣いには、
１）溶接の進行方向に対して概ね直角方向と２）
被溶接物とトーチとの距離を制御する必要があ
る。これは被溶接物が三次元に変化しているため
である。
定器３１によつて、チツプ・被溶接物間距離を任
意の値に制御するのである。溶接線に倣いには、
１）溶接の進行方向に対して概ね直角方向と２）
被溶接物とトーチとの距離を制御する必要があ
る。これは被溶接物が三次元に変化しているため
である。
従つて、溶接線倣いという場合は上記１），２）
の二つの制御を含むので、チツプ・被溶接物間距
離の制御も必要となる。
の二つの制御を含むので、チツプ・被溶接物間距
離の制御も必要となる。
一方、溶接トーチ１はオシレート装置１１によ
りオシレートされる。溶接トーチ１をオシレート
しないとき、ワイヤ６の延長上に被溶接物１２に
よつて形成される継手の交点（溶接線）がある場
合、溶接トーチ１は、第２図に示す如く、オシレ
ートの中心と前記交点とを結ぶ軸を中心にして角
度±θの範囲でオシレートされる。溶接トーチ１
のオシレートが紙面に平行に単振動（振子運動）
またはこれに近い運動を行なうとすれば、オシレ
ート角度θに対するチツプ・被溶接物間距離
（EX＋Ｌ）は第４図に示す形となる。これは溶接
トーチ１のオシレート角度θが０のとき、トーチ
軸が水平面に対して45゜の場合を示したものであ
るが、一般的にはチツプ・被溶接物間距離（EX
＋Ｌ）のオシレート角度θに対する微分係数ｄ
（EX＋Ｌ）／dθがθ＝０のとき０であれば、溶接
トーチ１がオシレートしないとき、ワイヤ６の先
端は継手の交点にあることになる。即ち、溶接ト
ーチ１をオシレートしない場合、ワイヤ６の延長
上に継手の交点がある状態でオシレートさせたい
とき、第４図における（EX＋Ｌ）のθに対する
軌跡で〔ｄ（EX＋Ｌ）／dθ〕〓=0＝０になるように
溶接トーチ１の位置を制御すればよい。この第４
図に示す（EX＋Ｌ）の変化パターンが基準パタ
ーンとなる。
りオシレートされる。溶接トーチ１をオシレート
しないとき、ワイヤ６の延長上に被溶接物１２に
よつて形成される継手の交点（溶接線）がある場
合、溶接トーチ１は、第２図に示す如く、オシレ
ートの中心と前記交点とを結ぶ軸を中心にして角
度±θの範囲でオシレートされる。溶接トーチ１
のオシレートが紙面に平行に単振動（振子運動）
またはこれに近い運動を行なうとすれば、オシレ
ート角度θに対するチツプ・被溶接物間距離
（EX＋Ｌ）は第４図に示す形となる。これは溶接
トーチ１のオシレート角度θが０のとき、トーチ
軸が水平面に対して45゜の場合を示したものであ
るが、一般的にはチツプ・被溶接物間距離（EX
＋Ｌ）のオシレート角度θに対する微分係数ｄ
（EX＋Ｌ）／dθがθ＝０のとき０であれば、溶接
トーチ１がオシレートしないとき、ワイヤ６の先
端は継手の交点にあることになる。即ち、溶接ト
ーチ１をオシレートしない場合、ワイヤ６の延長
上に継手の交点がある状態でオシレートさせたい
とき、第４図における（EX＋Ｌ）のθに対する
軌跡で〔ｄ（EX＋Ｌ）／dθ〕〓=0＝０になるように
溶接トーチ１の位置を制御すればよい。この第４
図に示す（EX＋Ｌ）の変化パターンが基準パタ
ーンとなる。
さらに、溶接トーチ１をオシレートしない状態
の時、ワイヤ６の延長上に継手の交点がない場合
溶接トーチ１はワイヤ６の軸を中心として角度±
θの範囲でオシレートされる。溶接トーチ１のオ
シレートが紙面に平行に単振動またはこれに近い
運動を行なうとすれば、オシレート角度θに対す
るチツプ・被溶接物間距離（EX＋Ｌ）は第５図
に示す形となる。この状態から、溶接トーチ１を
その軸の延長上に継手の交点がある状態を基準に
してオシレートさせたいときは、第５図に示す角
度＝０にすればよい。ただし、〔ｄ（EX＋
Ｌ）／dθ〕〓=OD＝０、即ちＰ点において、EX＋Ｌ
は極大値をとるものとする。このとき、中心から
のずれ角度であるを＝０になるまで、駆
動モータ１４を駆動させて、上下移動装置１５を
上下動させるとともに、駆動モータ１６を駆動さ
せて左右移動装置１７を左右動させて、溶接トー
チ１の位置を調節する。もちろん、この動作手順
は電算機２４にプログラムしておく。なお、溶接
トーチ１の位置はオシレート位置検出器２９によ
り検出され、Ａ／Ｄ変換器３０を介して電算機２
４に入力される。上下移動装置１５によるトーチ
の上下方向の修正および左右移動装置１７による
トーチの左右方向の修正動作は第６図に示すよう
にチツプ３と被溶接物１２間の距離（EX＋Ｌ）
のサンプリングが終つた後の期間（γ）で毎回行
う。（EX＋Ｌ）のサンプリングはトーチがオシレ
ートするすべての時間にわたつて行うのではなく
オシレート振幅の相対値で＋25％〜＋25％、−25
％〜−25％で行う。この時、サンプリング間隔
（Ts）は10msec以下である。Ｔはサンプリング
期間を表わす。
の時、ワイヤ６の延長上に継手の交点がない場合
溶接トーチ１はワイヤ６の軸を中心として角度±
θの範囲でオシレートされる。溶接トーチ１のオ
シレートが紙面に平行に単振動またはこれに近い
運動を行なうとすれば、オシレート角度θに対す
るチツプ・被溶接物間距離（EX＋Ｌ）は第５図
に示す形となる。この状態から、溶接トーチ１を
その軸の延長上に継手の交点がある状態を基準に
してオシレートさせたいときは、第５図に示す角
度＝０にすればよい。ただし、〔ｄ（EX＋
Ｌ）／dθ〕〓=OD＝０、即ちＰ点において、EX＋Ｌ
は極大値をとるものとする。このとき、中心から
のずれ角度であるを＝０になるまで、駆
動モータ１４を駆動させて、上下移動装置１５を
上下動させるとともに、駆動モータ１６を駆動さ
せて左右移動装置１７を左右動させて、溶接トー
チ１の位置を調節する。もちろん、この動作手順
は電算機２４にプログラムしておく。なお、溶接
トーチ１の位置はオシレート位置検出器２９によ
り検出され、Ａ／Ｄ変換器３０を介して電算機２
４に入力される。上下移動装置１５によるトーチ
の上下方向の修正および左右移動装置１７による
トーチの左右方向の修正動作は第６図に示すよう
にチツプ３と被溶接物１２間の距離（EX＋Ｌ）
のサンプリングが終つた後の期間（γ）で毎回行
う。（EX＋Ｌ）のサンプリングはトーチがオシレ
ートするすべての時間にわたつて行うのではなく
オシレート振幅の相対値で＋25％〜＋25％、−25
％〜−25％で行う。この時、サンプリング間隔
（Ts）は10msec以下である。Ｔはサンプリング
期間を表わす。
以上のような動作により、チツプ３、被溶接物
１２間の距離（EX＋Ｌ）は溶接中一定に保たれ
るとともに、何らかの原因で溶接トーチ１のワイ
ヤ６の先が溶接線からずれた場合でも、溶接トー
チ１を含む溶接ヘツド部が自分自身で軌道修正を
行なう。
１２間の距離（EX＋Ｌ）は溶接中一定に保たれ
るとともに、何らかの原因で溶接トーチ１のワイ
ヤ６の先が溶接線からずれた場合でも、溶接トー
チ１を含む溶接ヘツド部が自分自身で軌道修正を
行なう。
トーチと被溶接物（又は被溶接材）との相対的
位置関係を検出するのに、溶接電流を用いて溶接
トーチが被溶接材に対して水平方向へずれた場合
にそのずれを検出するのに、トーチをオシレート
させそのオシレートにおけるアーク電流を検出
し、２つの電流値の偏差を打ち消す方向にトーチ
位置を制御している如き、従来技術があるが、本
願発明ではワイヤ突出し長さ（EX）とアーク長
（Ｌ）の和（EX＋Ｌ）をパラメタとして用い、こ
の（EX＋Ｌ）がチツプ３の先端から被溶接物１
２までの距離であるから、トーチ１をオシレート
することにより被溶接物で形成される継手形状
（又は開先形状）を検出し、これとオシレート位
置θとによつて、トーチ位置と被溶接物との相対
的位置関係を検出しようとするものである。
位置関係を検出するのに、溶接電流を用いて溶接
トーチが被溶接材に対して水平方向へずれた場合
にそのずれを検出するのに、トーチをオシレート
させそのオシレートにおけるアーク電流を検出
し、２つの電流値の偏差を打ち消す方向にトーチ
位置を制御している如き、従来技術があるが、本
願発明ではワイヤ突出し長さ（EX）とアーク長
（Ｌ）の和（EX＋Ｌ）をパラメタとして用い、こ
の（EX＋Ｌ）がチツプ３の先端から被溶接物１
２までの距離であるから、トーチ１をオシレート
することにより被溶接物で形成される継手形状
（又は開先形状）を検出し、これとオシレート位
置θとによつて、トーチ位置と被溶接物との相対
的位置関係を検出しようとするものである。
この場合、継手形状に関して第２図に対する第
４図は理想的に（EX＋Ｌ）が検出されれば第４
図のようにわん曲せず端や頂部を線分でつないだ
形すなわち直線を山形に折つた形の継手形状（又
は開先形状）が検出されるはずであるが、実際に
は、溶融金属や被溶接物の溶融によつて、第４図
のようなθ−（EX＋Ｌ）パターンが得られる。第
３図に対しても同様に第５図の曲線の端や頂部を
線分でつないだ形すなわち直線を山形に折つた歪
んだ形継手形状が検出されるはずであるが、実際
は第５図のθ−（EX＋Ｌ）パターンになる。こう
して、溶融池現象のために実際の継手形状（又は
開先形状）は検出されないものの、二つの被溶接
物で形成される継手（又は開先）の交点は第４図
および第５図に示しているように、横軸（θ軸）
に対して（EX＋Ｌ）が平坦になるすなわち、ｄ
（EX＋Ｌ）／dθ＝０となるθの位置で検出でき
る。従つて、ｄ（EX＋Ｌ）／dθ＝０になるθがθ
≠０でないならばθ＝０になるようにトーチ位置
を制御すれば、溶接アークは常に継手（又は開
先）の交点を狙つて溶接が行われることになる。
この結果溶接線を自動的に倣うことができ、最初
はラフな溶接線の合せでも溶接が精度よく行なえ
る。したがつて、本法を溶接ロボツトなどに適用
することによつて、精度の高い無人化溶接も可能
となる。
４図は理想的に（EX＋Ｌ）が検出されれば第４
図のようにわん曲せず端や頂部を線分でつないだ
形すなわち直線を山形に折つた形の継手形状（又
は開先形状）が検出されるはずであるが、実際に
は、溶融金属や被溶接物の溶融によつて、第４図
のようなθ−（EX＋Ｌ）パターンが得られる。第
３図に対しても同様に第５図の曲線の端や頂部を
線分でつないだ形すなわち直線を山形に折つた歪
んだ形継手形状が検出されるはずであるが、実際
は第５図のθ−（EX＋Ｌ）パターンになる。こう
して、溶融池現象のために実際の継手形状（又は
開先形状）は検出されないものの、二つの被溶接
物で形成される継手（又は開先）の交点は第４図
および第５図に示しているように、横軸（θ軸）
に対して（EX＋Ｌ）が平坦になるすなわち、ｄ
（EX＋Ｌ）／dθ＝０となるθの位置で検出でき
る。従つて、ｄ（EX＋Ｌ）／dθ＝０になるθがθ
≠０でないならばθ＝０になるようにトーチ位置
を制御すれば、溶接アークは常に継手（又は開
先）の交点を狙つて溶接が行われることになる。
この結果溶接線を自動的に倣うことができ、最初
はラフな溶接線の合せでも溶接が精度よく行なえ
る。したがつて、本法を溶接ロボツトなどに適用
することによつて、精度の高い無人化溶接も可能
となる。
第１図は本発明に係る溶接線自動倣い方法の原
理図、第２図は溶接線を向く軸を中心として溶接
トーチがオシレートする状態を示す説明図、第３
図は溶接線からずれた位置を向く軸を中心として
溶接トーチがオシレートする状態を示す説明図、
第４図は第２図に示すオシレートによるチツプ被
溶接物間距離の変化を示す線図、第５図は第３図
に示すオシレートによるチツプ・被溶接物間距離
の変化を示す線図、第６図はオシレート振幅を示
しサンプリングと修正動作期間を示す波形図であ
る。 図面中、１は溶接トーチ、３はチツプ、６はワ
イヤ、１１はオシレート装置、１２は被溶接物、
１５は上下移動装置、１７は左右移動装置、２２
は回転量検出器、２４はデイジタル電算機、２５
は電圧値検出器、２７は電流値検出器、２９はオ
シレート位置検出器、３４，３６はモータ制御電
源である。
理図、第２図は溶接線を向く軸を中心として溶接
トーチがオシレートする状態を示す説明図、第３
図は溶接線からずれた位置を向く軸を中心として
溶接トーチがオシレートする状態を示す説明図、
第４図は第２図に示すオシレートによるチツプ被
溶接物間距離の変化を示す線図、第５図は第３図
に示すオシレートによるチツプ・被溶接物間距離
の変化を示す線図、第６図はオシレート振幅を示
しサンプリングと修正動作期間を示す波形図であ
る。 図面中、１は溶接トーチ、３はチツプ、６はワ
イヤ、１１はオシレート装置、１２は被溶接物、
１５は上下移動装置、１７は左右移動装置、２２
は回転量検出器、２４はデイジタル電算機、２５
は電圧値検出器、２７は電流値検出器、２９はオ
シレート位置検出器、３４，３６はモータ制御電
源である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ オシレート装置により溶接トーチを被溶接物
の溶接線と概ね直角方向に一定幅で揺動させしか
も上記溶接トーチのチツプを通して消耗電極を被
溶接物の溶接線に向けて供給するアーク溶接にお
いて、 電流値検出器にて溶接電流を検出し回転量検出
器にて消耗電極送給速度を検出ししかも電圧値検
出器にてチツプと被溶接物との間に電圧を検出
し、 上記各検出器が接続された電算機にて上記検出
された溶接電流と消耗電極送給速度とから消耗電
極突出し長さを算出しついでこの消耗電極突出し
長さに基づく電圧降下とチツプと被溶接物との間
の電圧とによりアーク電圧を求め更にこのアーク
電圧と上記溶接電流とからアーク長を算出してア
ーク長と消耗電極突出し長さとの和を求め、 この和の上記オシレート装置によるオシレート
位置に対する微係数を上記電算機にて演算しこの
微係数が零となるオシレート位置が継手や開先の
交点となるように上記電算機にて制御される制御
電源にて溶接トーチの位置を修正する左右移動装
置を駆動し、 更に上記和から被溶接物に対するトーチ高さを
上記電算機にて演算し上記和が常に設定値どおり
になるように上記電算機にて制御される制御電源
にて溶接トーチの位置を修正する上下移動装置を
駆動したことを特徴とする溶接線自動倣い方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5704481A JPS57171585A (en) | 1981-04-17 | 1981-04-17 | Automatic copying method of welding line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5704481A JPS57171585A (en) | 1981-04-17 | 1981-04-17 | Automatic copying method of welding line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57171585A JPS57171585A (en) | 1982-10-22 |
| JPH0112591B2 true JPH0112591B2 (ja) | 1989-03-01 |
Family
ID=13044441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5704481A Granted JPS57171585A (en) | 1981-04-17 | 1981-04-17 | Automatic copying method of welding line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57171585A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS603976A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶接線自動倣い方法 |
| JPS60118380A (ja) * | 1983-11-29 | 1985-06-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | オツシレ−ト幅自動制御法 |
| JPS60118382A (ja) * | 1983-11-29 | 1985-06-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | オツシレ−ト幅自動制御法 |
| US8987637B1 (en) | 2010-10-21 | 2015-03-24 | The Reliable Automatic Sprinkler Co, Inc. | Welding torch oscillator with motorized pitch control |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5191851A (ja) * | 1974-12-05 | 1976-08-12 | Uiibinguyosetsuho |
-
1981
- 1981-04-17 JP JP5704481A patent/JPS57171585A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5191851A (ja) * | 1974-12-05 | 1976-08-12 | Uiibinguyosetsuho |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57171585A (en) | 1982-10-22 |
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