JPH024396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はウイービング溶接における溶接線追従
装置に関する。

従来、溶接倣い制御方式あるいは装置として
種々提案されている。「実公昭55−13025」および
「特公昭57−2428」は、ウイービング両端におけ
る溶接電流を検出、比較することにより、所望の
溶接線からの位置ずれ修正信号を得るものであ
る。しかしながら、この方式は、溶接電流が位置
情報以外の外乱情報（ワイヤ送給むら、短絡現
象、電源リツプル等）を多く含み、また溶接電流
それ自体の変動が大きくアークが安定し難い、シ
ヨートアーク状態及びグロビユラー状態のような
小電流状態では位置検出精度が低下するという欠
点を有しており、電流値の大きいスプレーアーク
状態に専ら適用されるものである。

「特公昭57−2428」ではローパスフイルタによ
り溶接電流の脈動を平滑化する手法がとられてい
るが、ローパスフイルタの時定数を大きくしてそ
の脈動分を小さく抑えたとしても、溶接電流に含
まれる位置情報と外乱情報を分離できず、小電流
域においては、依然として前述の欠点を有してい
る。

「特開昭52−9657」は、ウイービング両端の電
流の積分値を数回、平均した値を比較して、位置
検出精度を向上させようとするものであるが、そ
の回数に相当する時間だけ位置ずれ修正信号の出
力が遅れ、倣い制御の追従精度が低下するという
欠点がある。この無駄な時間の間に進行する溶接
線の長さを短くして追従送れを少なくするために
溶接速度を落とすと、生産効率が低下するという
問題が発生する。このために溶接速度をそのまま
にしてウイービング周波数を高くした場合には、
ウイービングの周期が短かくなり、外乱情報を多
く含んだ溶接電流をその間積分して平均化して
も、積分区間そのものが短いために１回の積分当
りの外乱情報の除去率は低下する。平均化回数を
ウイービング周波数に比例して多くすれば外乱情
報の除去率の低下を補正することができるが、逆
に検出遅れが生じて、追従遅れの補償にはならな
い。したがつて、ウイービング周波数を高くして
も位置検出精度の向上は望めない。

さらに、以上の引用文献はすべて、溶接トーチ
そのものをウイービングさせる方式で、そのウイ
ービング周波数は高々数Hzしかとれないために、
ウイービング周波数を高くして小電流域をカバー
することはできない。

一方、「特開昭52−15457」では、溶接トーチを
ウイービングさせる代りに、磁界によりアークそ
のものをウイービングさせる方式が提案されてい
る。この方式は、機械的なウイービングでないた
めにウイービング周波数を高くとれるが、溶接ト
ーチに磁界発生用の大きな巻線が必要なために、
溶接線への接近性が悪くなり、重量も大となると
いう欠点を有している。したがつて、この方式は
一部専用機として使用できるに過ぎず、ロボツト
用としては不適格である。

したがつて、本発明の目的は、ウイービング中
心と溶接線がずれた場合でも溶接電流の大小や波
形、アークの短絡移行状態の影響を受けることな
い高精度の溶接線追従装置を提供することであ
る。

本発明の第１の溶接線追従装置は、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
グ周波数成分を抽出する第１バンドパスフイルタ
と、 前記ウイービング周波数成分とウイービング波
形との位相を調整する第１位相調整器と、 第１位相調整器の出力をウイービング半周期信
号に同期して整流する第１同期整流器と、 第１同期整流器の出力をウイービングの１周期
間または半周期間積分する第１積分器と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで第
１積分器の出力をトラツキングし、そのトラツキ
ング値をホールドする第１サンプル・ホールド回
路と、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
グ周波数の２倍の周波数成分を抽出する第２バン
ドパスフイルタと、 前記ウイービング周波数の２倍の周波数成分と
ウイービング波形との位相を調整する第２位相調
整器と、 第２位相調整器の出力をウイービング1/4周期
信号に同期して整流する第２同期整流器と、 第２同期整流器の出力をウイービングの１周期
間または半周期間積分する第２積分器と、 ウイービング１周期または半周期の終りで第２
積分器の出力をトラツキングし、そのトラツキン
グ値をホールドする第２サンプル・ホールド回路
と、 第１サンプル・ホールド回路の出力と第２サン
プル・ホールド回路の出力の大小を判別する第１
ヒステリシス付比較器と、 第１ヒステリシス付比較器により第１サンプ
ル・ホールド回路の出力が第２サンプル・ホール
ド回路の出力より大きいときにのみ第１サンプ
ル・ホールド回路の出力の極性により、溶接トー
チの軸線方向に直交する方向である左右方向の位
置ずれ方向を判別し、位置ずれ修正指令を左右方
向位置ずれ修正モータに出力する制御回路とを有
することを特徴とする。

本発明の第２の溶接線追従装置は、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
グ周波数成分を抽出する第１バンドパスフイルタ
と、 前記ウイービング周波数成分とウイービング波
形との位相を調整する第１位相調整器と、 第１位相調整器の出力をウイービング半周期信
号に同期して整流する第１同期整流器と、 第１同期整流器の出力をウイービングの１周期
間または半周期間積分する第１積分器と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで第
１積分器の出力をトラツキングし、そのトラツキ
ング値をホールドする第１サンプル・ホールド回
路と、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
グ周波数の２倍の周波数成分を抽出する第２バン
ドパスフイルタと、 前記ウイービング周波数の２倍の周波数成分と
ウイービング波形との位相を調整する第２位相調
整器と、 第２位相調整器の出力をウイービング1/4周期
信号に同期して整流する第２同期整流器と、 第２同期整流器の出力をウイービングの１周期
間または半周期間積分する第２積分器と、 ウイービング１周期の終りで第２積分器の出力
をトラツキングし、そのトラツキング値をホール
ドする第２サンプル・ホールド回路と、 第１サンプル・ホールド回路の出力と第２サン
プル・ホールド回路の出力の大小を判別する第１
ヒステリシス付比較器と、 第１ヒステリシス付比較器により第１サンプ
ル・ホールド回路の出力が第２サンプル・ホール
ド回路の出力より大きいときにのみ第１サンプ
ル・ホールド回路の出力の極性により溶接トーチ
の軸線方向に直交する方向である左右方向の位置
ずれ方向を判別し、位置ずれ修正指令を左右方向
位置ずれ修正モータに出力する制御回路と、 アーク電圧信号をもとに短絡状態かアーク発生
中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
期間または半周期間積分する第３積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 第３積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
キング値をホールドする第３サンプル・ホールド
回路と、 第３サンプル・ホールド回路の出力と所望の実
効アーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下
か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高
さ方向の位置ずれ方向を判別し、位置ずれ修正指
令を高さ方向位置ずれ修正モータに出力する第２
ヒステリシス付比較器とを有することを特徴とす
る。

以下、本発明の原理を説明する。第１図ａ，ｂ
はMAG溶接の場合の各種ウイービング運動とそ
れに対応する溶接電流の波形を示している。m₁
はウイービング中心がＶ開先の溶接線１に沿つて
いるウイービング運動、m₂はウイービング中心
が1/4振幅分だけ溶接線１に対してずれているウ
イービング運動、m₃はウイービング中心が1/2振
幅分だけ溶接線１に対してずれているウイービン
グ運動、m₄はウイービング中心が1/2振幅分だけ
ウイービング運動m₃とは反対方向に溶接線１に
対してずれているウイービング運動をそれぞれ示
している。ｍはウイービング波形、I₁，I₂，I₃，
I₄はそれぞれウイービング運動m₁，m₂，m₃，m₄
に対応し、溶接電流が給電チツプ−母材間距離に
のみ関係するとした理想的溶接電流の波形であ
る。これら理想的溶接電流の波形は、溶接電流が
チツプ−母材間距離に反比例するというMAG溶
接の基本特性から容易に説明される。すなわち、
ウイービング中心の溶接線１に対する位置ずれが
ないウイービング運動m₁の場合の溶接電流I₁に
は、ウイービング周波数の２倍の周波数成分が表
われ、ウイービング中心が溶接線１に対してずれ
たウイービング運動m₂，m₃，m₄の場合の溶接電
流I₂，I₃，I₄の周波数成分は、位置ずれに応じて
増大している。また、ウイービング中心の溶接線
１に対するずれが互いに逆方向であるウイービン
グ運動m₃，m₄の溶接電流I₃，I₄の位相は180゜異な
つている。実際の直流MAG溶接の溶接電流の波
形は、溶融エネルギを与える直流分、三相交流電
源リツプル、短絡現象による10〜100（Hz）成分、
ワイヤ送給むらによる２〜10（Hz）成分が第１図
の波形に重畳された複雑なものとなる。TIG溶接
の場合には以上の説明で「溶接電流」を「溶接電
圧」と読替えればよい。

本発明は、以上説明したような「溶接トーチを
ウイービングさせ、ウイービング中心が溶接線か
らずれていないときには、溶接電流（電圧）にウ
イービング周波数の２倍の周波数成分が多く含ま
れ、ずれたときには、そのずれ量に比例したウイ
ービング周波数成分が増え、そのずれ方向により
ウイービング周波数成分の位相が180゜異なる」と
いう現象に着目して、不規則に脈動する溶接電流
または溶接電圧からウイービング周波数成分とウ
イービング周波数の２倍の周波数成分とを抽出
し、それにより溶接トーチの溶接線に対する位置
ずれを修正しようとするものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第２図は本発明の一実施例の溶接線追従装置を
備えた溶接装置および被溶接ワーク（水平すみ
肉）の概略構成図である。２１は給電チツプ、２
２は消耗電極、２３は溶接トーチ、３０はウイー
ビングモータを含むウイービング装置である。矢
印a₁は溶接トーチ２３の軸線方向、矢印a₂は溶接
トーチ２３の軸線方向にほぼ直交する方向を示し
ており、以下の説明ではそれぞれ「高さ方向」
「左右方向」と称する。Ｖ開先のワークの場合も
「高さ方向」、「左右方向」の定義は同じである。
ｌはチツプ−母材間距離である。MAG溶接で
は、溶接品質を保証するために溶接電流を一定
に、即ちチツプ−母材間距離ｌを一定に制御する
必要がある。２４は高さ方向位置ずれ修正モー
タ、２５は左右方向位置ずれ修正モータ、２６は
以上のウイービング装置３０等を支持するロボツ
トのアーム先端である。２７は給電ケーブル、４
０は溶接機、W₁，W₂は被溶接ワーク、２８は溶
接電流検出器（例えばシヤント）である。５０は
溶接電流検出器２８で検出した溶接電流を溶接機
４０からのアーク電圧Varcそして後述するウイ
ービング装置３０からの同期信号S₃₁，S₃₂，S₃₃，
S₃₄により高さ方向位置ずれ修正モータ２４と左
右方向位置ずれ修正モータ２５を制御する制御装
置である。なお、第２図においては溶接線に沿つ
て溶接トーチ２３を移動させる走行軸モータは図
示されていない。

第３図ａはウイービング装置３０のブロツク図
で、ウイービング周波数・振幅設定器３１、ウイ
ービングモータ駆動回路３２、ウイービングモー
タ３３、ウイービングモータ３３に直結されてウ
イービング中心位置を検出するウイービング中心
位置検出器３４、ウイービング運動に同期した同
期信号S₃₁，S₃₂，S₃₃，S₃₄を出力する論理回路３
５とからなる。

第３図ｂはウイービング波形ｍと同期信号S₃₁，
S₃₂，S₃₃，S₃₄の関係を示す図である。同期信号
S₃₁はデユーテイ比が0.5でウイービング周波数の
２倍の周波数を有するパルス信号、同期信号S₃₂
はデユーテイ比が0.5でウイービング周波数と同
じ周波数のパルス信号、同期信号S₃₃はウイービ
ングの１周期の初めに立下がる微分パルス、同期
信号S₃₄はウイービングの１周期の終りに立上が
る微分パルスである。

第４図は制御装置５０のブロツク図である。た
だし、高さ方向位置ずれ修正モータ２４、左右方
向位置ずれ修正モータ２５、溶接電流検出器２
８、ウイービング装置３０の論理回路３５も説明
の便宜上、記載されている。５１は溶接電流検出
器２８で検出した溶接電流を増幅する増幅器、
S₅₁はその出力である。５２は増幅器５１の出力
S₅₁から溶接電流信号のウイービング周波数成分
を抽出する第１バンドパスフイルタである。５３
は第１バンドパスフイルタ５２で抽出したウイー
ビング周波数成分とウイービング波形の位相を調
整する第１位相調整器である。５４は第１位相調
整器５３の出力S₅₃を同期信号S₃₂によりウイービ
ングの半周期整流する第１同期整流器である。５
５は第１同期整流器５４の出力S₅₄を同期信号S₃₃
によりウイービングの１周期間、積分する第１積
分器である。５６は第１積分器５５の出力S₅₅（積
分値）を同期信号S₃₄によりウイービングの１周
期の終りでトラツキングした後、そのトラツキン
グ値をホールドする第１サンプル・ホールド回路
である。５２′は増幅器５１の出力S₅₁から溶接電
流信号のウイービング周波数の２倍の周波数成分
を抽出する第２バンドパスフイルタである。５
３′は第２バンドパスフイルタ５２′で抽出したウ
イービング周波数の２倍の周波数成分とウイービ
ング波形の位相を調整する第２位相調整器であ
る。５４′は第２位相調整器５３′の出力S′₅₃を同
期信号S₃₁によりウイービングの1/4周期整流する
第２同期整流器である。５５′は第２同期整流器
５４′の出力S′₅₄を同期信号S₃₃によりウイービン
グの１周期間、積分する第２積分器である。５
６′は第２積分器５５′の出力S′₅₅（積分値）を同
期信号S₃₄によりウイービングの１周期の終りで
トラツキングした後、そのトラツキング値をホー
ルドする第２サンプル・ホールド回路である。５
７は、第１バンドパスフイルタ５２から第１サン
プル・ホールド回路５６までと、第２バンドパス
フイルタ５２′から第２サンプル・ホールド回路
５６′までの位置ずれに対する利得の差を調整す
るための重み調整器である（これは必ずしも必要
ではない）。５８は第１サンプル・ホールド回路
５６の出力S₅₆と重み調整器５７の出力S₅₇の大小
をヒステリシス付で判別し、出力S₅₆が出力S₅₇よ
り大きいときには“１”小さいときには“０”の
信号S₅₈を出力する第１ヒステリシス付比較器で
ある。５９はヒステリシス付比較器５８の出力
S₅₈が“１”のときは第１サンプル・ホールド回
路５６側に切替わり、“０”のときは０（Ｖ）側に
切替わるスイツチ回路である。６０は第１サンプ
ル・ホールド回路５６の出力S₅₆の極性に応じ左
右方向の位置ずれ方向を判別する比較器（入力が
“０”のとき出力“０”）である。２５は前述の左
右方向位置ずれ修正モータである。

６１はアーク電圧Varcによつて短絡状態かア
ーク発生中かを判別する判別信号S₆₁を出力する
比較器である。６２はアーク発生中のみ、増幅器
５１で増幅された溶接電流信号S₅₁を通過させる
アナログスイツチ回路である。６３はアナログス
イツチ回路６２の出力S₆₂を同期信号S₃₃によりウ
イービングの１周期間、積分する第３積分器であ
る。６４は判別信号S₆₁がアーク発生中を示すと
きにのみロツク信号Cpを通すアンド回路である。
６５はウイービング１周期中の実行アーク時間を
計数し、同期信号S₃₃によりリセツトされるタイ
マカウンタである。ここで、アンド回路１４とタ
イマカウンタ６５は特許請求の範囲の計数器を構
成している。６６は実行アーク電流を積分する第
３積分器６３の出力S₆₃を実行アーク時間で除算
してウイービング１周期間の実行アーク電流の時
間平均値を算出する平均値算出回路である。６７
はウイービング１周期の終りで平均値算出回路６
６の出力を同期信号S₃₄のタイミングでトラツキ
ングし、トラツキング後はその値S₆₇をホールド
する第３サンプル・ホールド回路である。６８は
サンプル・ホールド回路６７の出力S₆₇と所望の
実行アーク電流S₀の比較を微小不感帯以下か以上
で行なつて高さ修正方向を判別する第２ヒステリ
シス付比較器である。２４は前述の高さ方向位置
ずれ修正モータである。

第５図は、第１バンドパスフイルタ５２の減衰
率を大きくし、ウイービング運動と溶接電流のウ
イービング周波数成分の位相関係が第１図ｂの関
係にあり、しかも定常状態を考えたときの第１同
期整流器５４の出力S₅₄、第１積分器５５の出力
S₅₅、第１サンプル・ホールド回路５６の出力S₅₆
を示す図である。ｍはウイービング運動波形、
S₅₄₁，S₅₄₂，S₅₄₃，S₅₄₄はそれぞれ第１図ｂの溶
接電流I₁，I₂，I₃，I₄に対応する第１同期整流器
５４の出力S₅₄，S₅₅₁，S₅₅₂，S₅₅₄はそれぞれ第１
図ｂの溶接電流I₁，I₂，I₃，I₄に対応する第１積
分器５５の出力S₅₅，S₅₆₁，S₅₆₂，S₅₆₃，S₅₆₄はそ
れぞれ第１図ｂの溶接電流I₁，I₂，I₃，I₄に対応
する第１サンプル・ホールド回路５６の出力S₅₆
である。以上、第５図に示した第１同期整流器５
４の出力S₅₄、第１積分器５５の出力S₅₅、第１サ
ンプル・ホールド回路５６の出力S₅₆は前記した
ように第１バンドパスフイルタ５２の減衰率を大
きくした場合であり、現実にはセンサ応答性より
それ程大きくとれないためにウイービング周波数
近傍の外乱ノイズにより第１バンドパスフイルタ
５２の出力波形は歪波となり、その歪波を構成す
る種々の周波数成分毎にウイービング運動に対す
る位相ずれが異なる。また、継手形状、溶接姿
勢、溶接電流値、アーク力、重力と表面張力等の
要因で決まる溶融値が溶接すべき継手に対してど
ういう位置関係にあるかにより溶接電流のウイー
ビング周波数成分とウイービング運動の位相が決
まる。そのため、位置ずれが大きいとき、即ち第
１バンドパスフイルタ５２の出力S₅₂にウイービ
ング周波数成分が多く含まれているときには、第
１積分器５５の出力S₅₅を最大にすべく第１位相
調整器５３を調整する。第６図は、位置ずれが比
較的大きい場合（第１図のI₂、第５図のS₅₄₂）の
位相調整後の第１同期整流器５４の出力S₅₄、第
１積分器５５の出力S₅₅、第１サンプル・ホール
ド回路５６の出力S₅₆を示している。第１同期整
流器５４の出力S₅₄は歪波となるが、ウイービン
グ１周期間の積分とそのサンプル・ホールドによ
り外乱が除去され、図のように平均的位置ずれが
検出できる。

しかしながら、外乱の大きさと位相ずれは位置
ずれと無関係であるから、位置ずれが小さいとき
あるいは位置ずれが生じていないとき、すなわち
第１同期整流器５４の出力S₅₄に占めるウイービ
ング周波数成分と外乱成分の割合が小さいときに
は、第１サンプル・ホールド回路５６の出力S₅₆
は位置ずれを正確に表わさなくなる。すなわち、
位置ずれしていないのに位置ずれと判断される出
力や位置ずれがあるのに“位置ずれなし”と判断
される出力が発生する。このような誤動作を防止
し、微小位置ずれ時の位置修正の要否を正確に判
別するために、第１図に示したように、位置ずれ
がないとき溶接電流にはウイービング周波数の２
倍の周波数成分が最大になることに着目し、第２
同期整流器５４を中心としたウイービング周波数
の２倍の周波数の検出回路が設けられている。第
７図は、位置ずれがないときに第２同期整流器５
４′の出力S′₅₄が最大になるように第２位相調整
器５３′を調整して、第５図と同様に第１図の位
相関係が保たれたとして第２バンドパスフイルタ
５２′の減衰率を大きくし、かつ定常状態を考え
たときの第２同期整流器５４′の出力S′₅₄、第２
積分器５５′の出力S₅₅、第２サンプル・ホールド
回路５６′の出力S′₅₆を示している。出力S′₅₄₁，
S′₅₄₃，S′₅₅₁，S′₅₅₃，S′₅₆₁，S′₅₆₃はそれぞれ第
５
図の出力S₅₄₁，S₅₄₃，S₅₅₁，S₅₅₃，S₅₆₁，S₅₆₃に対
応し、第２サンプル・ホールド回路５６′の出力
S′₅₆は位置ずれとともに漸減し、S′₅₆₃のように０
となる。実際の溶接では、この第２サンプル・ホ
ールド回路５６′の出力S′₅₆にも位置ずれとは無
関係な外乱成分が重畳される。したがつて、第２
サンプル・ホールド回路５６′の出力S′₅₆を第１
サンプル・ホールド回路５６の出力S₅₆より減算
することにより、微小位置ずれ時の外乱の影響を
軽減し、位置ずれ修正の要否の決定を正確に行な
うことができる。位置ずれ修正が必要であると第
１ヒステリシス付比較器５８が判別したとき、切
替回路５９は第１サンプル・ホールド回路５６側
に切替わり、第１サンプル・ホールド回路５６の
出力S₅₆の極性で位置ずれ方向が比較器６０で判
別され、左右方向位置ずれ修正モータ２５により
溶接線倣い制御が行なわれる。微小位置ずれ時の
外乱成分が問題となるので、比較器６０を線形増
幅器で置き換えて連続サーボ制御するよりも、比
較器６０のオン１オフ指令により予め決められた
位置修正量だけ、サンプル後の位置ずれ修正方向
に１サンプル当り１回の修正動作を行なわせる継
続サーボ制御の方が好ましい。

次に高さ方向位置ずれ制御の動作について説明
する。第８図はアーク電圧Varc、比較器６１の
出力S₆₁、増幅器５１の出力S₅₁およびアナログス
イツチ回路６２の出力S₆₂の関係を示す図である。
ウイービングの１周期間に数回から数10回発生す
る短絡現象時（図の区間T₁，T₂，T₃）の電流を
除いた実行アーク電流S₆₂が第３積分器６３によ
りウイービングの１周期間、積分され、同時にタ
イマカウンタ６５はアンド回路６４を経由したク
ロツクパルスCpにより、ウイービングの１周期
間の実行アーク発生時間を計数する。平均値算出
回路６６は、ウイービングの１周期の終りで第３
積分器６３の出力S₆₃を実行アーク発生時間で除
算し、平均電流値S₆₆を算出する。この平均電流
値S₆₆は第３サンプル・ホールド回路６７でサン
プル・ホールドされる。このホールド値S₆₇と設
定値S₀の大小を第２ヒステリシス付比較器６８で
判別することにより高さ方向位置ずれ修正モータ
２４がサーボ制御され、チツプ−母材間距離ｌ、
したがつて溶接電流が一定に維持される。前述の
左右方向位置ずれ修正制御と同様に、高さ方向位
置ずれ修正制御においても、連続サーボ制御より
も比較器６８を設け、１サンプル当り１回修正す
る断続サーボ制御の方が好ましい。

以上の説明から明らかなように小電流域でも充
分な位置ずれ検出精度と応答性が得られ、また実
行アークによりチツプ−母材間距離、即ち溶接電
流の一定制御が行なわれるので溶接品質の安定、
向上が図れる。

以上の実施例は、ウイービングモータ、左右方
向位置ずれ修正モータ、高さ方向位置ずれ修正モ
ータをそれぞれ備える場合であるが、これらの専
用モータをロボツト手首部に装着せずに産業用ロ
ボツトの有しているロボツト駆動軸の合成運動と
してソフトウイービング機能、ロボツト駆動軸に
よる左右方向修正機能と高さ修正機能で代行させ
ることは容易にできるので、ロボツト駆動軸制御
でウイービング、左右方向位置ずれ修正、高さ方
向位置ずれ修正の動作を行なわせることも当然、
本発明に含まれる。また、定電圧特性を有する
MAG溶接においても、溶接電流の代りに溶接電
圧を位置ずれ検出として使用することが実験上、
判明しているので、これも本発明に含まれる。

一方、第６図で明らかなように同期整流器の出
力の積分区間を長くすればする程、位置ずれ検出
精度は良くなる。ウイービング周波数を２倍に上
げ、ウイービングの２周期間の積分を行えば、セ
ンサ応答は不変のままで位置検出精度は２倍にな
る。すなわち、本発明に記載の「ウイービングの
１周期」という語句を「ウイービングの２周期」
と読み替えるだけでよいため、本発明の左右方向
位置ずれ検出及び高さ方向位置ずれ検出のための
ウイービング周期は、１周期に限定されないこと
は明らかである。

以上説明したように、本発明は次のような効果
を有する。

(1) 雑多な情報を含む溶接電流または溶接電圧か
らウイービング中心と溶接線との位置ずれに関
与する周波数成分のみ検出するので、溶接電流
の大小、シールドガスの成分によるアーク移行
形態で決まる溶接電流波形、溶接電圧波形の脈
動による影響を受けず、シヨートアーク、グロ
ビユラーアークにおいてもスプレーアークと同
様に、高精度の位置ずれ検出が可能となる。

(2) 位置ずれ情報である第１積分器の出力と位置
がずれてしないことを示す第２積分器の出力を
比較して左右方向位置ずれの要否を判別するの
で、微小位置ずれでの誤動作が妨げる。

(3) 短絡電流を含めた平均アーク電流を一定にす
るのではなく、実行アーク電流を一定にすべく
溶接トーチ方向の高さ制御がなされるので、ア
ークの移行状態を問わず良品質の溶接が可能と
なる。

(4) ウイービング半サイクルまたは１サイクル毎
に左右方向位置ずれ修正信号、高さ方向位置ず
れ修正信号が発生されるので、センサむだ時間
が少く、倣い精度が向上し、溶接速度を落さな
くてもよいから倣い制御をすることによる生産
効率の低下がない。

(5) センサむだ時間が少ないため、位置ずれ検出
精度を低下させずに、ウイービング周波数に比
例して、センサ応答性を上げることができる。

(6) 溶接トーチそのものをウイービングさせる方
式であり、溶接上、邪魔になるものは何ら付加
されないので、ワークへの接近性、スパツタ、
ヒユーム、アーク光等の悪環境下での信頼性に
優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは各種ウイービング運動とそれに
対応する溶接電流の波形を示す図、第２図は本発
明の一実施例の溶接線追従装置を有する溶接装置
の構成図、第３図は第２図のウイービング装置３
０のブロツク図およびウイービングの波形と同期
信号S₃₁，S₃₂，S₃₃，S₃₄の関係を示す図、第４図
は第２図の制御装置５０のブロツク図、第５図は
第１バンドパスフイルタ５２の減衰率を大きく
し、ウイービング運動と溶接電流のウイービング
周波数成分の位相関係が第１図ｂの関係にあり、
定常状態のときの第１同期整流器５４の出力S₅₄、
第１積分器５５の出力S₅₅、第１サンプル・ホー
ルド回路５６の出力S₅₆を示す図、第６図は、位
置ずれが比較的大きい場合の位相調整後の第１同
期整流器５４の出力S₅₄、第１積分器５５の出力
S₅₅、第１サンプル・ホールド回路５６の出力S₅₆
を示す図、第７図は位置ずれがないときに第２同
期整流器５４′の出力S′₅₄が最大になるように第
２位相調整器５３′を調整して、第５図と同様に
第１図の位相関係が保たれたとして第２バンドパ
スフイルタ５２′の減衰率を大きく、かつ定常状
態を考えたときの第２同期整流器５４′の出力
S₅₄′、第２積分器５５′の出力S₅₅′、第２サンプ
ル・ホールド回路５６′の出力S₅₆′を示す図、第
８図はアーク電圧Varc、比較器６１の出力S₆₁、
増幅器５１の出力S₅₁およびアナログスイツチ回
路６２の出力S₆₂の関係を示す図である。 ５２：第１バンドパスフイルタ、５３：第１位
相調整器、５４：第１同期整流器、５５：第１積
分器、５６：第１サンプル・ホールド回路、５
２′：第２バンドパスフイルタ、５３′：第２位相
調整器、５４′：第２同期整流器、５５′：第２積
分器、５６′：第２サンプル・ホールド回路、５
７：重み調整器、５８：第１ヒステリシス付比較
器、５９：切替回路、６０：比較器、２５：左右
方向位置ずれ修正モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アーク溶接法を用いて電極をウイービングさ
   せながら溶接線を追従する溶接線追従装置におい
   て、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
   グ周波数成分を抽出する第１バンドパスフイルタ
   と、 前記ウイービング周波数成分とウイービング波
   形との位相を調整する第１位相調整器と、 第１位相調整器の出力をウイービング半周期信
   号に同期して整流する第１同期整流器と、 第１同期整流器の出力をウイービングの１周期
   間または半周期間積分する第１積分器と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで第
   １積分器の出力をトラツキングし、そのトラツキ
   ング値をホールドする第１サンプル・ホールド回
   路と、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
   グ周波数の２倍の周波数成分を抽出する第２バン
   ドパスフイルタと、 前記ウイービング周波数の２倍の周波数成分と
   ウイービング波形との位相を調整する第２位相調
   整器と、 第２位相調整器の出力をウイービング1/4周期
   信号に同期して整流する第２同期整流器と、 第２同期整流器の出力をウイービングの１周期
   間または半周期間積分する第２積分器と、 ウイービング１周期または半周期の終りで第２
   積分器の出力をトラツキングし、そのトラツキン
   グ値をホールドする第２サンプル・ホールド回路
   と、 第１サンプル・ホールド回路の出力と第２サン
   プル・ホールド回路の出力の大小を判別する第１
   ヒステリシス付比較器と、 第１ヒステリシス付比較器により第１サンプ
   ル・ホールド回路の出力が第２サンプル・ホール
   ド回路の出力より大きいときにのみ第１サンプ
   ル・ホールド回路の出力の極性により、溶接トー
   チの軸線方向に直交する方向である左右方向の位
   置ずれ方向を判別し、位置ずれ修正指令を左右方
   向位置ずれ修正モータに出力する制御回路とを有
   することを特徴とする溶接線追従装置。 ２ アーク溶接法を用いて電極をウイービングさ
   せながら溶接線を追従する溶接線追従装置におい
   て、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
   グ周波数成分を抽出する第１バンドパスフイルタ
   と、 前記ウイービング周波数成分とウイービング波
   形との位相を調整する第１位相調整器と、 第１位相調整器の出力をウイービング半周期信
   号に同期して整流する第１同期整流器と、 第１同期整流器の出力をウイービングの１周期
   期間または半周期間積分する第１積分器と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで第
   １積分器の出力をトラツキングし、そのトラツキ
   ング値をホールドする第１サンプル・ホールド回
   路と、 溶接電流信号または溶接電圧信号のウイービン
   グ周波数の２倍の周波数成分を抽出する第２バン
   ドパスフイルタと、 前記ウイービング周波数の２倍の周波数成分と
   ウイービング波形との位相を調整する第２位相調
   整器と、 第２位相調整器の出力をウイービング1/4周期
   信号に同期して整流する第２同期整流器と、 第２同期整流器の出力をウイービングの１周期
   間または半周期間積分する第２積分器と、 ウイービング１周期または半周期の終りで第２
   積分器の出力をトラツキングし、そのトラツキン
   グ値をホールドする第２サンプル・ホールド回路
   と、 第１サンプル・ホールド回路の出力と第２サン
   プル・ホールド回路の出力の大小を判別する第１
   ヒステリシス付比較器と、 第１ヒステリシス付比較器により第１サンプ
   ル・ホールド回路の出力が第２サンプル・ホール
   ド回路の出力より大きいときにのみ第１サンプ
   ル・ホールド回路の出力の極性により溶接トーチ
   の軸線方向に直交する方向である左右方向の位置
   ずれ方向を判別し、位置ずれ修正指令を左右方向
   位置ずれ修正モータに出力する制御回路と、 アーク電圧信号をもとに短絡状態かアーク発生
   中かを識別する比較器と、 前記比較器からのアーク発生中の信号によりア
   ーク発生中の溶接電流信号または溶接電圧信号を
   抽出する選択回路と、 前記選択回路の出力信号をウイービングの１周
   期間または半周期間積分する第３積分器と、 アーク継続時間を計る計数器と、 第３積分器の出力を前記アーク継続時間で平均
   化した平均値信号を出力する平均値算出回路と、 ウイービングの１周期または半周期の終りで前
   記平均値信号をトラツキングした後、そのトラツ
   キング値をホールドする第３サンプル・ホールド
   回路と、 第３サンプル・ホールド回路の出力と所望の実
   効アーク電流の設定値の比較を微小不感帯幅以下
   か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向である高
   さ方向の位置ずれ方向を判別し、位置ずれ修正指
   令を高さ方向位置ずれ修正モータに出力する第２
   ヒステリシス付比較器とを有することを特徴とす
   る溶接線追従装置。