JPH0470117B2

JPH0470117B2 -

Info

Publication number: JPH0470117B2
Application number: JP63210787A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Kitazawa
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-08-26
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1992-11-10
Also published as: JPH0259179A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、溶接トーチを溶接継手の開先幅方向
へ揺動させながら溶接線方向に沿つて溶接進行す
る消耗電極（溶接ワイヤ）を用いたアーク溶接方
法に関し、特に溶接継手左右両側の開先面のアー
ク自体を用いその移動を前記継手部に倣わせるア
ーク溶接方法に関する。

［従来の技術］従来、この種のアーク溶接方法としては例えば
特公昭61−17590号公報にて開示されたものがあ
る。この技術では、溶接線追従のために溶接トー
チを一定幅で開先幅方向へ平行往復動させ、揺動
中心からの左右半周期揺動におけるノイズ成分を
含む溶接電流もしくは溶接電圧をそれぞれ積分
し、その積分値を揺動時間で除算して求めた検出
値の時間平均値が左右同志で等しくなるように、
溶接トーチの揺動中心を開先幅方向へ移動制御す
るものである。

この技術を、開先面の傾斜角度が溶接線左右両
側で異なる溶接継手部のアーク溶接に適用した場
合、一定幅揺動を行なつているためにアーク倣い
の結果で揺動中心の変更制御を行なうと、揺動中
心と開先中心（溶接線位置）とが一致しなくな
る。従つて、平行往復動を行なうために開先中心
が揺動中心と一致せず、ワイヤ突出長が長くなつ
て溶け込み不足を招くなどの問題があつた。そこ
で、従来、特公昭57−3462号公報に示すような技
術も提案されている。この技術では、溶接トーチ
の揺動に合わせて溶接電流を検出し、これを所定
のワイヤ突出長時の電流設定値と比較して、その
差が零になるように溶接トーチ軸線方向へ上下動
させるワイヤ突出長一定化制御を行なうととも
に、溶接トーチが溶接継手部の溶接線から止端ま
での高さ寸法の設定値に到達したら揺動方向を反
転させて、揺動自体を溶接線に追従させるように
なつている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、前述した従来のアーク溶接方法で
は、開先に対してワイヤ突出長をほぼ一定に保つ
ために検出値に対して瞬時に制御を実行するの
で、検出する値のノイズ除去をフイルタで行なつ
ている。しかしながら、このような方法を用い高
速溶接にて高速揺動を行なうと、フイルタには検
出遅れが発生して、その制御に支障をきたすとと
もに、その結果、揺動方向の反転制御も正常に行
なえなくなるなどの問題を生じる。しかも、揺動
幅を決めるために別個の制御手段が必要であり、
制御が複雑になる問題もある。

本発明は、上述した課題を解決するためになさ
れたもので、開先形状が左右非対称であつても高
精度の倣い制御を実現できるとともに、高速溶接
に際しても正常な倣いを容易かつ正確に行なえる
ようにしたアーク溶接方法を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明のアーク溶
接方法は、開先形状に応じて溶接トーチの揺動パターン
を予め設定するとともに、左右開先面に沿つて前記溶接トーチが揺動す
る際に検出される溶接電流もしくは溶接電圧の
時間平均値に対する揺動幅の基準値を予め設定
してから、溶接を開始し、前記左右開先面に沿つて前記溶接トーチが揺
動する際に検出される溶接電流もしくは溶接電
圧を前記左右開先面のそれぞれ検出し、検出された溶接電流もしくは溶接電圧の時間
積分値を揺動時間にて除算して溶接電流もしく
は溶接電圧の時間平均値を前記左右開先面のそ
れぞれ求めた後、求められた溶接電流もしくは溶接電圧の時間
平均値を左右同志加算しその加算値と前記揺動
幅の基準値とを比較して時間平均値基準差を求
め、その時間平均値基準差に応じて前記溶接トー
チの揺動幅設定値を変更制御する一方、求められた前記の溶接電流もしくは溶接電圧
の時間平均値を左右同志で比較して時間平均値
左右差を求め、その時間平均値左右差に応じて前記溶接トー
チの揺動位置設定値を変更制御することを特徴としている。

［作用］上述した本発明のアーク溶接方法では、揺動幅
設定値および揺動位置設定値の変更に際して、左
右開先面の溶接電流もしくは溶接電圧の時間平均
値を比較対象として用いるので、時間積分値を用
いた従来のものと異なり開先形状が左右非対称で
あつても揺動中心と開先中心とを一致させること
ができるほか、高速溶接でアーク倣いを行なつて
も、揺動パターンが決まつており且つ高速揺動に
よる所定検出値の変動を前述の通り時間平均値と
して取り込むために、従来のようなフイルタが不
要でフイルタの時間遅れに伴う不具合がすべて解
消される。

［発明の実施例］以下、図面により本発明の一実施例としてのア
ーク溶接方法を説明する。

まず、第２図により本発明の方法を適用するア
ーク溶接装置の概略構成を説明する。第２図にお
いて、１は溶接線Ｌ両側の左右開先面１ａ，１ｂ
が開先幅方向へ傾斜した溶接継手部１Ａを形成す
る母材、２は定速送給される消耗電極（以下ワイ
ヤという）、３はワイヤ２を支持しながら溶接継
手部１Ａへ向けて送り出す溶接トーチ、４は溶接
継手部１Ａ近傍に略平行敷設されたレール、５は
このレール４上を走行する台車、６はこの台車５
上に設けられ溶接トーチ３を上下駆動および左右
揺動するためのオシレータ、８は母材１と溶接ト
ーチ３との間に溶接電圧を印加する溶接電源、９
は溶接電流を検出する溶接電流検出器、１０はオ
シレータ６を制御して溶接トーチ３の位置および
動作を駆動制御する制御装置であり、この制御装
置１０は第３図に示すように構成されている。上
述のような構成のアーク溶接装置では、溶接トー
チ３を、オシレータ６により開先幅方向へ揺動さ
せながら台車５を走行駆動することで溶接線方向
へ移動させて、溶接継手部１Ａに沿つてアーク溶
接が行なわれるようになつている。

次に、本発明の方法を実施するための制御装置
１０の詳細な構成を第３図により説明する。第３
図において、１１は溶接電流検出器９からの溶接
電流検出信号を増幅する増幅回路、１２は増幅回
路１１からの出力中に含まれ溶接電源８の商用周
波数に起因する高周波成分等のノイズ成分を遮
断、除去するためのローパスフイルタ、１３は左
面時間平均値化回路、１４は右面時間平均値化回
路、１５は底部時間平均値化回路である。

そして、左面時間平均値化回路１３は、ローパ
スフイルタ１２を通過した溶接電流検出信号Ｉを
受け左開先面１ａにおける溶接電流の時間積分値
∫^TL ₀I_Ldtを揺動時間T_Lにて除算して左開先面揺動
時の溶接電流の時間平均値を求めて対応する電圧
値V_Lを出力するもの、右面時間平均値化回路１
４は、ローパスフイルタ１２を通過した溶接電流
検出信号Ｉを受け右開先面１ｂにおける溶接電流
の時間積分値∫^TR ₀I_Rdtを揺動時間T_Rにて除算して
右開先面揺動時の溶接電流の時間平均値を求めて
対応する電圧値V_Rを出力するものである。さら
に、底部時間平均値化回路１５は、ローパスフイ
ルタ１２を通過した溶接電流検出信号Ｉを受け溶
接継手部１Ａの底面１ｃ〔第７図ｂ参照〕におけ
る溶接電流の時間積分値∫^TB ₀I_Bdtを揺動時間T_Bに
て除算して開先底部の溶接電流の時間平均値を求
めて対応する電圧値V_Bを出力するものである。

ここで、各時間平均値化回路１３〜１５におけ
る積分時間つまり揺動時間T_L，T_R，T_Bは、後述
するオシレートパターン指令回路２７から指令さ
れて設定されるほか、各時間平均値化回路１３〜
１５による時間平均値は、オシレートパターン指
令回路２７からのサンプリング指令に応じて演算
された後、各時間平均値に対応する電圧値V_L，
V_R，V_Bが、それぞれ左面時間平均値保持回路１
６、右面時間平均値保持回路１７、底部時間平均
値保持回路１８に記憶・保持されるようになつて
いる。

また、１９は左面時間平均値保持回路１６、右
面時間平均値保持回路１７からの電圧値V_L，V_R
を受けこれらの電圧値V_L，V_Rを比較し時間平均
値左右差ΔV₀を求めて出力する比較回路、２０は
左面時間平均値保持回路１６、右面時間平均値保
持回路１７からの電圧値V_L，V_Rを受けこれらの
電圧値V_L，V_Rを加算して出力する加算回路、２
３は後述のごとく求められる所定の基準値V_C1を
設定する基準信号回路、２４は加算回路２０から
の加算値（V_L＋V_R）と基準信号回路２３からの
基準値V_C1とを比較し時間平均値基準差ΔV₁を求
めて出力する比較回路である。

さらに、２５は後述のごとく求められる所定の
基準値V_C2を設定する基準信号回路、２６は底部
時間平均値保持回路１８からの電圧値V_Bと基準
信号回路２５からの基準値V_C2とを比較し時間平
均値基準値ΔV₂を求めて出力する比較回路であ
る。

一方、２７はオシレートパターン指令回路であ
り、このオシレートパターン指令回路２７は、溶
接トーチ３のＸ軸方向（開先幅方向）の位置とＹ
軸方向（開先深さ方向）の位置とを、オシレート
パターン（揺動パターン）として時間関数で設定
し、設定位置Ｘ，ＹをＸ軸位置信号およびＹ軸位
置信号としてそれぞれＸ軸振幅調整回路２８およ
びＹ軸振幅調整回路２９へ出力すると同時に、左
面時間平均値化回路１３、右面時間平均値化回路
１４および底部時間平均値化回路１５へ溶接トー
チ３が溶接継手部１Ａのそれぞれの部位に沿つて
移動中に溶接電流Ｉのサンプリング指令を出力し
て積分期間を指令するものである。

また、Ｘ軸振幅調整回路２８、Ｙ軸振幅調整回
路２９はそれぞれオシレートパターン指令回路２
７からのＸ軸位置信号、Ｙ軸位置信号を受けてこ
の信号を所定幅に増幅・調整して出力するもの
で、その詳細な構成および動作は後述する。３０
は比較回路１９からの時間平均値左右差ΔV₀を受
けこの左右差ΔV₀に対応するオシレートパターン
のＸ軸方向位置の移動値を出力するＸ軸移動指令
回路、３１はこのＸ軸移動指令回路３０からの移
動値をＸ軸振幅調整回路２８からの出力値に加算
する加算回路、３２は比較回路２６からの時間平
均値基準差ΔV₂を受けこの基準差ΔV₂に対応する
オシレートパターンのＹ軸方向位置の移動値を出
力するＹ軸移動指令回路、３３はこのＹ軸移動指
令回路３２からの移動値をＹ軸振幅調整回路２９
からの出力値に加算する加算回路である。

さらに、３４は比較回路、３５はＸ軸ドライ
バ、３６はＸ軸モータ、３７はＸ軸ポテンシヨメ
ータで、比較回路３４は、加算回路３１からのＸ
軸方向の位置指令値とＸ軸ポテンシヨメータ３７
からの溶接トーチ３のＸ軸方向についての現在位
置との差を求め、その差が零になるようにＸ軸ド
ライバ３５へ指令を送る。そして、Ｘ軸ドライバ
３５によりＸ軸モータ３６を駆動制御すること
で、溶接トーチ３のＸ軸位置のフイールドバツク
制御が行なわれるようになつている。また、Ｙ軸
方向についても同様に、比較回路３８，Ｙ軸ドラ
イバ３９、Ｙ軸モータ４０、Ｙ軸ポテンシヨメー
タ４１がそなえられ、比較回路３８が、加算回路
３８からのＹ軸方向の位置指令値とＹ軸ポテンシ
ヨメータ４１からの溶接トーチ３のＹ軸方向につ
いての現在位置との差を求め、その差が零になる
ようにＹ軸ドライバ３９へ指令を送る。そして、
Ｙ軸ドライバ３９によりＹ軸モータ４０を駆動制
御することで、溶接トーチ３のＹ軸位置のフイー
ドバツク制御が行なわれるようになつている。

ところで、Ｘ軸振幅調整回路２８は、第４図に
示すように構成されていて、手動の振幅設定器２
８ａ、加算回路２８ｂおよび除算回路２８ｃから
構成されている。加算回路２８ｂは、振幅設定器
２８ａにより設定された設定値V₀と比較回路２
４からの時間平均値基準差ΔV₁とを加算しV₁（＝
V₀＋ΔV₁）として出力するものである。また、
除算回路２８ｃは、オシレートパターン指令回路
２７からの位置信号Ｘを加算回路２８ｂからの値
V₁により除算しV₂（＝Ｘ／V₁）として出力する
ものである。

ここで、このＸ軸振幅調整回路２８の動作を第
５，６図により簡単に説明しておく。例えば、第
５図ａに示すようなポイントP₁，P₂，P₃，P₄を
有する開先形状の溶接継手部を溶接するものとす
る。この開先形状に合わせP₁→P₂→P₃→P₄と揺
動する際、本装置では、各ポイントのＸ軸方向位
置が、第５図ｂおよび第６図に示すように、揺動
中心位置を電位０、図中左半部側を−電位、図中
右半部側を＋電位として電圧値にて設定される。
そして、オシレート指令回路２７は、第６図の破
線で示すように、各ポイントの最大振幅時のＸ軸
方向位置X₁，X₂，X₃，X₄に対応する電圧値をＸ
軸振幅調整回路２８に入力する一方、振幅設定器
２８ａからは、実際の開先形状に合わせて調整し
た電圧値V₀が加算回路２８ｂに入力される。こ
れらの入力に対して、比較回路２４からの時間平
均値基準差ΔV₁が０であれば、除算回路２８ｃか
らの出力値V₂は、第６図の実線で示すようにな
り、この出力値V₂に基づく設定オシレート幅に
てフイードバツク制御を行ないつつ、Ｘ軸モータ
３６により溶接トーチ３を揺動駆動している。

このようにして溶接を実行しているうちに、実
際に溶接中の開先幅が上記設定オシレート幅より
も小さくなると、比較回路２４からの時間平均値
基準差ΔV₁が０から正の値に変化する。そして、
このΔV₁は加算回路２８ｂにて振幅設定器２８ａ
からの電圧値V₀と加算され、加算回路２８ｂか
らの出力値V₁はV₀＋ΔV₁となる。この値V₁を除
算回路２８ｃに入力して、V₁にてオシレートパ
ターン指令回路２７からのＸ軸位置信号を除算す
ることで、各ポイントのＸ軸位置を変更し、対応
する電圧値V₂として出力する。

つまり、各ポイントP₁，P₂，P₃，P₄のＸ軸位
置が、第６図の一点鎖線で示すように、X₁／V₀，
X₂／V₀，X₃／V₀，X₄／V₀から、それぞれ、
P₁′＝X₁／V₀，P₂′＝X₂／V₀，P₃′＝X₃／V₀，
P₄′＝X₄／V₀に変更され、除算回路２８ｃから電
圧値V₂として出力される。この変更された出力
電圧値に基づく設定オシレート幅にてフイードバ
ツク制御を行ない、Ｘ軸モータ３６により溶接ト
ーチ３のオシレート幅が、第５図ｂに示すよう
に、開先幅に応じて小さくなる。

なお、上述の説明とは逆に、溶接中の開先幅が
設定オシレート幅よりも大きくなつた場合には、
比較回路２４からの時間平均値基準差ΔV₁が０か
ら負の値に変化するので、加算回路２８ｂからの
出力値V₁がV₀よりも小さくなつて除算回路２８
ｃからの出力値V₂が大きくなり、溶接トーチ３
のオシレート幅は大きくなる。また、オシレート
パターン指令回路２７からのＸ軸位置信号を各オ
シレートパターンの左右端最大値としたが、制御
回路上可能なP₂，P₃間の最小値を設定し、除算
回路２８ｃに代えて乗算回路をそなえてもよい。

また、Ｙ軸振幅調整回路２９も、上述したＸ軸
振幅調整回路２８とほぼ同様に構成されている。

次に、上述のごとく構成されたアーク溶接用の
制御装置により実施されるアーク溶接方法を、第
１図（フローチヤート）に沿つて説明する。

まず、溶接継手部１Ａの開先形状に応じて溶接
トーチ３の揺動パターン（オシレートパターン）
を予め設定する（ステツプS1）。開先形状として
は第７図ａ，ｂにそれぞれ示すようなものがあ
る。第７図ａに示す溶接継手部１Ａは、１層盛溶
接時もしくは多層盛溶接の初層時であり、揺動パ
ターンとしては、P₁→P₂→P₃→P₂→P₁とP₁→P₂
→P₃→P₁とがある。第７図ｂに示す溶接継手部
１Ａは、多層盛溶接の２層目以降の溶接時であ
り、揺動パターンとしては、P₁→P₂→P₂′→P₃→
P₂′→P₂→P₁とP₁→P₂→P₂′→P₃→P₁とがある。
これらの揺動パターンから開先形状に応じた適当
なものをオシレートパターン指令回路２７にて設
定する。

また、設定された揺動パターンにて、溶接継手
部１Ａの開先面に沿い溶接トーチ３が揺動する際
の溶接電流Ｉの時間平均値の基準値∫^P2 _P1I_L0dt／
T_L，∫^P3 _P2(P′₂₎I_R0dt／T_R，∫^P′² _P2I_B0dt／T_B〔最後
の基準
値は開先形状が第７図ｂに示すものである場合に
設定する〕を設定する（ステツプS2）。この基準
値の設定方法としては、実際に溶接する開先の
一部を基準値の設定に用いる方法と、適用開先
の模擬開先にて溶接を行なつて基準値を設定する
方法との２種類の方法がある。

前者の方法では、溶接トーチ３の揺動パター
ン設定後に、溶接トーチ３からのワイヤ２の突出
長を所定長さに切断してから、オシレータ６によ
り溶接トーチ３を揺動させて、ワイヤ２の先端が
溶接継手部１Ａの開先面１ａ，１ｂならびに１ｃ
を所望の余盛りが得られる程度になぞるように溶
接トーチ３の駆動を手動で調整させた後、溶接を
行なう。第７図ａの開先の場合にはP₁−P₂間お
よびP₂−P₃間を、第７図ｂの開先の場合にはP₁
−P₂間、P₂−P₂′間およびP₂′−P₃間を揺動中の
溶接電流Ｉを検出する。そして、その電流検出値
を積分し、得られた積分値を検出区間の揺動時間
T_L，T_R，T_B（オシレートパターン指令回路２７
にて設定される）で除算し時間平均値を求める。
そして、左右開先面１ａ，１ｂについての時間平
均値∫^P2 _P1I_L0dt／T_Lと∫^P3 _P2(P′₂₎I_R0dt／T_Rとを加算
し、
その値を対応する電圧値V_C1として基準信号回路
２３に設定する。また、底面１ｃについての時間
平均値∫^P′² _P2I_B0dt／T_Bに対応する電圧値V_C2を基準
信号回路２５に設定する。

また、後者の方法では、実際に溶接を行なう
開先と同じ模擬開先を試験板にて形成し、この模
擬開先に対して、上述したの方法と同様の手順
を行なうことで、基準値を設定する。なお、実際
の溶接時には、当然、設定した基準値を得たとき
の揺動パターンと同じパターンで溶接を行なう。

本実施例では、基準信号回路２３，２５は、基
準値を電圧で設定できる回路構成になつており、
例えば単にボリユーム設定方式として適用開先ご
とのボリユームを設けておく。これにより、各基
準信号回路２３，２５にて、基準値に対応する電
圧値V_C1，V_C2が設定される。

以上のようにして、揺動パターンおよび基準値
を設定してから、アーク溶接を開始する（ステツ
プS3）。溶接開始後、溶接動作を行ないながら、
溶接継手部１Ａの左右開先面１ａ，１ｂおよび底
面１ｃに沿つて溶接トーチ３が揺動する際に溶接
電流Ｉを溶接電流検出器９により検出し（ステツ
プS4）、その検出信号を増幅回路１１で増幅しロ
ーパスフイルタ１２によりノイズ成分を除去す
る。このとき、第７図ａに示す開先形状である場
合にはP₁−P₂間およびP₂−P₃間の溶接電流I_L，I_R
を検出する一方、第７図ｂに示す開先形状である
場合にはP₁−P₂間、P₂−P₂′間およびP₂′−P₃間
の溶接電流I_L，I_R，I_Bを検出する。

そして、検出された溶接電流I_L，I_R，I_Bは、オ
シレートパターン指令回路２７からの指令に従つ
て、それぞれ左面時間平均値化回路１３、右面時
間平均値化回路１４および底部時間平均値化回路
１５に入力され、各回路１３〜１５において、各
区間に亘つて時間積分されその時間積分値をそれ
ぞれ揺動時間T_L，T_R，T_Bにて除算することによ
り、溶接電流の時間平均値∫^P2 _P1I_Ldt／T_L，∫^P3 _P2(P′
₂₎I_R
dt／T_R，∫^P′² _P2I_Bdt／T_Bをそれぞれ求める（ステツ
プS5）。求められた時間平均値は、それぞれ右面
時間平均値保持回路１６、左面時間平均値保持回
路１７および底部時間平均値保持回路１８に保持
される。溶接を開始してから所定時間経過後、制
御装置は自動倣いモードに切り替わり、上述した
溶接電流Ｉの時間平均値は、オシレートの半周期
ごとに求められ、平均値保持回路１６〜１８から
比較回路１９、加算回路２０や比較回路２６へ出
力される。

左右開先面１ａ，１ｂについての時間平均値
∫^P2 _P1I_Ldt／T_Lおよび∫^P3 _P2I_Rdt／T_Rは、各値に対応す
る電圧値V_L，V_Rとして加算回路２０へ入力され
加算されてV_L＋V_Rが求められる。この加算値V_L
＋V_Rは、比較回路２４に入力され、この比較回
路２４において、基準信号回路２３からの基準値
V_C1〔（∫^P2 _P1I_L0dt／T_L＋∫^P3 _P2(P′₂₎I_R0dt／T_R）に
対応す
る電圧値〕と比較され、時間平均値基準差ΔV₁を
演算する（ステツプS6）。そして、この時間平均
値基準差ΔV₁はＸ軸振幅調整回路２８へ入力さ
れ、第４〜６図により説明した動作によつて、時
間平均値基準差ΔV₁に応じて揺動幅設定値が変更
され電圧値V₂として出力される（ステツプS7）。
このとき、時間平均値基準差ΔV₁が０であれば変
更制御は行なわれず、ΔV₁が負の値であれば、第
８図ａに示すように揺動幅を小さくする一方、
ΔV₁が正の値であれば、第８図ｂに示すように揺
動幅を大きくする。

また、左右開先面１ａ，１ｂについての時間平
均値∫^P2 _P1I_Ldt／_Lおよび∫^P3 _P2(P′₂₎I_Rdt／T_Rは、各
値に対
応する電圧値V_L，V_Rとして比較回路１９にも入
力され時間平均値左右差V_L−V_R＝ΔV₀が求めら
れる（ステツプS8）。そして、この時間平均値左
右差ΔV₀はＸ軸移動指令回路３０へ入力され、時
間平均値左右差ΔV₀に応じて揺動位置設定値を変
更すべく、加算回路３１へ時間平均値左右差ΔV₀
に対応する所定の電圧値（Ｘ軸方向の移動値）を
出力して、Ｘ軸振幅調整回路２８からの電圧値
V₂に加算する（ステツプS9）。このとき、時間平
均値左右差ΔV₀が０であれば変更制御は行なわれ
ず、ΔV₀が負の値であれば、第９図ａに示すよう
に揺動位置を左方へ移動させる一方、ΔV₀が正の
値であれば、第９図ｂに示すように揺動位置を右
方へ移動させる。

そして、揺動パターンが第７図ａに示すもので
あればポイントP₂＝P₂′であるので（ステツプ
S10）、以降、ステツプS4〜S9をオシレートの半
周期ごとに繰り返して行なう。一方、揺動パター
ンが第７図ｂに示すものであればP₂≠P₂′である
ので（ステツプS10）、ステツプS11およびS12を
実施した後、ステツプS4に戻る。つまり、底面
１ｃについての時間平均値∫^P2′_P2I_Bdt／T_Bが、この
値に対応する電圧値V_Bとして比較回路２６に入
力され、この比較回路２６において、基準信号回
路２５からの基準値V_C2（∫^P2′_P2I_B0dt／T_B）と比較さ
れ、時間平均値基準差ΔV₂を演算する（ステツプ
S11）。そして、この時間平均値基準差ΔV₂はＹ
軸移動指令回路３２へ入力され、時間平均値基準
差ΔV₂に応じて開先深さ方向の揺動位置設定値を
変更すべく、加算回路３３へ時間平均値基準差
ΔV₂に対応する所定の電圧値（Ｙ軸方向の移動
値）を出力して、Ｙ軸振幅調整回路２９からの電
圧値に加算する（ステツプS12）。このとき、時
間平均値基準差ΔV₂が０であれば変更制御は行な
われず、ΔV₂が負の値であれば、第１０図ａに示
すように揺動位置を下方へ移動させる一方、ΔV₂
が正の値であれば、第１０図ｂに示すように揺動
位置を上方へ移動させる。

ついで、以上のように行なわれるアーク溶接方
法による具体的な動作例を第１１〜１５図により
説明する。各図ａは溶接継手部１Ａに対する溶接
トーチ３の揺動状態を示し、各図ｂは各図ａに示
す動作に対応して得られる溶接電流波形を示して
おり、この溶接電流波形は、検出した溶接電流を
ローパスフイルタを通過させた後に電磁オシログ
ラフにて測定記録したものである。

第１１図ａ，ｂはオシレートパターンと開先形
状とが一致した状態で溶接トーチ３が揺動する場
合を示しており、溶接トーチ３はＲ→B₁→B₂→
Ｌ→B₂→B₁→Ｒの順で揺動する。このとき、溶
接電流値は常時ほぼ一定で、ΔV₀＝ΔV₁＝ΔV₂＝
０であり、揺動設定値は変更されることなくアー
ク溶接が実行される。

第１２図ａ，ｂはオシレートパターンが開先に
対して右方にずれた状態で溶接トーチ３が揺動す
る場合を示しており、このとき、∫^TL ₀I₁dt／T_L＜
∫^TR ₀I₁dt／T_Rとなり、ΔV₀は負の値になる。従つ
て、Ｘ軸移動指令回路３０から揺動位置を左方へ
移動するように指令が出力される。

第１３図ａ，ｂは開先幅に対して揺動幅が小さ
い状態で溶接トーチ３が揺動する場合を示してお
り、このとき、∫^TL ₀I₂dt／T_L＋∫^TR ₀I₂dt／T_R＜∫^TL ₀I
₀
dt／T_L＋∫^TR ₀I₀dt／T_R（＝V_C1）となり、ΔV₁は負
の値になる。従つて、このΔV₁に応じて、Ｘ軸振
幅調整回路２８により揺動幅設定値を広げるよう
に指令が出力される。

第１４図ａ，ｂは揺動中心が開先深さ方向（開
先の底面１ｃ方向）にずれた状態で溶接トーチ３
が揺動する場合を示しており、このとき、∫^TB ₀I₃
dt／T_B＞∫^TB ₀I₀dt／T_B（＝V_C2）となり、ΔV₂は正
の値になる。従つて、Ｙ軸移動指令回路３２から
揺動位置を上方へ移動するように指令が出力され
る。

第１５図ａ，ｂは溶接トーチ３がＲ→B₁→B₂
→Ｌ→Ｒ→B₁→B₂→Ｌの順で開先幅方向の一方
向についてのみ揺動し且つオシレートパターンと
開先形状とが一致している場合を示している。こ
のパターンでは、１パスで大溶着断面積を得るこ
とができ、パス数を少なくできるが、溶接トーチ
３がＬ→Ｒと移動するときの期間T_Uにおける溶
接電流値は、溶接金属の盛り高さつまり溶接速度
との相関で変化し、開先とオシレートパターンと
が一致していても一定とはならない。しかし、左
右開先面１ａ，１ｂについての時間平均値は∫^TL ₀
I₄dt／T_L＝∫^TR ₀I₄dt／T_Rとなり、ΔV₀＝０で、開
先形状とオシレートパターンとが一致しているこ
とが分かる。このように本実施例では、第１５図
ａ，ｂに示すように一方向について溶接揺動する
オシレートパターンでも良好な倣い制御を行なえ
る。

このように、本実施例のアーク溶接方法によれ
ば、時間積分値を用いた従来のものと異なり溶接
継手部１Ａの開先形状が左右非対称であつても揺
動中心と開先中心とを一致させることができ、高
精度の倣い制御を実現できる。また、高速溶接で
アーク倣いを行なつても、揺動パターンが決まつ
ており且つ高速揺動による所定検出値の変動を溶
接電流の時間平均値∫^TL ₀I_Ldt／T_L，∫^TR ₀I_Rdt／T_R，
∫^TBK ₀I_Bdt／T_Bとして取り込むために、従来のよう
なフイルタが不要でフイルタの時間遅れに伴う不
具合をすべて解消できる。

なお、上記実施例では、理想的状態の場合につ
いて説明しているが、実際にはワイヤ２の曲がり
くせ等があるために、開先中心と揺動中心とが一
致している場合でも、左右開先面１ａ，１ｂにつ
いての溶接電流Ｉの時間積分値に差が生じる場合
がある。従つて、この左右偏差を打ち消すため
に、比較回路１９の出力側に、所定のオフセツト
値を設定する基準信号回路と、この基準信号回路
からの所定のオフセツト値と比較回路１９からの
ΔV₀とを比較しその差をＸ軸振幅調整回路２８へ
出力する比較回路とそなえてもよい。ここで、上
記所定のオフセツト値の設定方法の一例を説明す
ると、溶接前に揺動パターンを適用開先に合わせ
た後、溶接を行ないその溶接状態を見ながら、目
視にて揺動パターンが開先形状に合つている場合
にΔV₀が０となるように、基準信号回路を構成す
るボリユーム等の調整を行なう。また、第１５図
ａに示す揺動パターンの時にＲ→B₁とB₂→Ｌと
の溶接電流値を別々に設定することになり、この
ときにもオフセツトを設定する必要があり、上述
のような回路を設ける。

また、上記実施例では、溶接電流Ｉの時間平均
値を、オシレートの半周期または一周期ごとに求
める場合について説明したが、ノイズ等の外乱の
影響を少なくするために、数回分の平均値を用い
るようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、溶接電流を用いてい
るが、溶接電圧を用いてその時間平均値を求める
ようにしても上記実施例と同様の作用効果が得ら
れる。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明のアーク溶接方法
によれば、揺動幅設定値および揺動位置設定値の
変更に際して、左右開先面の溶接電流もしくは溶
接電圧の時間平均値を比較対象として用いるの
で、開先形状が左右非対称であつても揺動中心と
開先中心とを一致させることができ高精度の倣い
制御を実現できるとともに、小電流域でも欠陥の
ない溶接部が得られ１パスで大溶着量が得られる
ため、パス数が少なくパス間で発生する欠陥を大
幅に減少できて、アーク溶接の高品質な自動化を
実現できる。また、揺動パターンが決まつており
且つ高速揺動による所定検出値の変動を時間平均
値として取り込むために、高速溶接に際しても正
常な倣いを容易かつ正確に行なえる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜１５図は本発明の一実施例としてのアー
ク溶接方法を示すもので、第１図はそのフローチ
ヤート、第２図は本方法を適用するアーク溶接装
置の概略構成を示すブロツク図、第３図は本方法
を実施するための制御装置を示すブロツク図、第
４図は本実施例におけるＸ軸振幅調整回路の構成
を示すブロツク図、第５図ａ，ｂおよび第６図は
いずれも上記Ｘ軸振幅調整回路の動作を説明する
ための図、第７図ａ，ｂは開先形状および揺動パ
ターンを説明するための模式図、第８図ａ，ｂは
本実施例による開先幅設定値の変更動作を説明す
るための模式図、第９図ａ，ｂは本実施例による
開先位置設定値の変更動作を説明するための模式
図、第１０図ａ，ｂは本実施例による開先深さ方
向の設定値の変更動作を説明するための模式図、
第１１〜１５図は本実施例の具体的な動作例を説
明するためのもので、各図ａは開先に対する溶接
トーチの揺動パターンを示す模式図、各図ｂは各
図ａに示す動作に対応して得られる溶接電流波形
を示すグラフである。図において、１……母材、１Ａ……溶接継手
部、１ａ……左開先面、１ｂ……右開先面、１ｃ
……底面、２……ワイヤ（消耗電極）、３……溶
接トーチ、４……レール、５……台車、６……オ
シレータ、８……溶接電源、９……溶接電流検出
器、１０……制御装置、１１……増幅回路、１２
……ローパスフイルタ、１３……左面時間平均値
化回路、１４……右面時間平均値化回路、１５…
…底部時間平均値化回路、１６……左面時間平均
値保持回路、１７……右面時間平均値保持回路、
１８……底部時間平均値保持回路、１９……比較
回路、２０……加算回路、２３……基準信号回
路、２４……比較回路、２５……基準信号回路、
２６……比較回路、２７……オシレートパターン
指令回路、２８……Ｘ軸振幅調整回路、２９……
Ｙ軸振幅調整回路、３０……Ｘ軸移動指令回路、
３１……加算回路、３２……Ｙ軸移動指令回路、
３３……加算回路、３４……比較回路、３５……
Ｘ軸ドライバ、３６……Ｘ軸モータ、３７……Ｘ
軸ポテンシヨメータ、３８……比較回路、３９…
…Ｙ軸ドライバ、４０……Ｙ軸モータ、４１……
Ｙ軸ポテンシヨメータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１消耗電極を支持する溶接トーチを開先幅方向
へ揺動させながら溶接線方向へ移動させて自動的
に溶接線に沿つて溶接を行なうアーク溶接方法に
おいて、前記溶接継手部の開先形状に応じて前記
溶接トーチの揺動パターンを予め設定するととも
に、溶接継手部の左右開先面に沿つて前記溶接ト
ーチが揺動する際に検出される溶接電流もしくは
溶接電圧の時間平均値に対する揺動幅の基準値を
予め設定してから、溶接を開始し、前記溶接継手
部の左右開先面に沿つて前記溶接トーチが揺動す
る際に検出される溶接電流もしくは溶接電圧を前
記左右開先面のそれぞれ検出し、検出された溶接
電流もしくは溶接電圧の時間積分値を揺動時間に
て除算して溶接電流もしくは溶接電圧の時間平均
値を前記左右開先面のそれぞれ求めた後、求めら
れた溶接電流もしくは溶接電圧の時間平均値を左
右同志加算しその加算値と前記揺動幅の基準値と
を比較して時間平均値基準差を求め、その時間平
均値基準差に応じて前記溶接トーチの揺動幅設定
値を変更制御する一方、求められた前記の溶接電
流もしくは溶接電圧の時間平均値を左右同志で比
較して時間平均値左右差を求め、その時間平均値
左右差に応じて前記溶接トーチの揺動位置設定値
を変更制御することを特徴とするアーク溶接方
法。