JPH0613150B2 - 溶接線追従装置 - Google Patents
溶接線追従装置Info
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- JPH0613150B2 JPH0613150B2 JP19093189A JP19093189A JPH0613150B2 JP H0613150 B2 JPH0613150 B2 JP H0613150B2 JP 19093189 A JP19093189 A JP 19093189A JP 19093189 A JP19093189 A JP 19093189A JP H0613150 B2 JPH0613150 B2 JP H0613150B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アーク溶接法において電極をウィービングさ
せならが溶接する場合の溶接線追従装置に関する。
せならが溶接する場合の溶接線追従装置に関する。
従来、実公昭５５−１３０２５や特公昭５７−２４２８
に提案されているように、ウィ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溶接トーチの位置ず
れ修正信号を得ている。この方法は、その溶接電流に位
置情報以外の外乱情報（ワイヤー送給むら、短絡現象、
電源リップル等）が多く含まれ、又溶接電流それ自体の
変動が大きいために、アークが不安定で、ショートアー
ク状態やグロビュ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いた。
に提案されているように、ウィ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溶接トーチの位置ず
れ修正信号を得ている。この方法は、その溶接電流に位
置情報以外の外乱情報（ワイヤー送給むら、短絡現象、
電源リップル等）が多く含まれ、又溶接電流それ自体の
変動が大きいために、アークが不安定で、ショートアー
ク状態やグロビュ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いた。
特公昭５７−２４２８では、ローパスフィルタを挿入し
て溶接電流の脈動を平滑化しているが、溶接電流に含ま
れている位置情報成分と外乱情報成分は分離されないの
で小電流域においては、依然として前述のような欠点を
有している。
て溶接電流の脈動を平滑化しているが、溶接電流に含ま
れている位置情報成分と外乱情報成分は分離されないの
で小電流域においては、依然として前述のような欠点を
有している。
また、特開昭５２−９６５７では、ウィービング両端で
の電流積分値を何回か平均した値を比較し、位置検出精
度を向上させることが提案されているが、その回数に相
当する時間だけ、位置ずれ修正信号の応答が遅れ、追従
精度が低下する。
の電流積分値を何回か平均した値を比較し、位置検出精
度を向上させることが提案されているが、その回数に相
当する時間だけ、位置ずれ修正信号の応答が遅れ、追従
精度が低下する。
更に、この追従遅れを少くするために、溶接速度はその
ままにしてウィービング周波数を高くした場合は、ウィ
ービングの周期が短くなり、外乱を多く含んだ溶接電流
をその間積分して平均化しても、積分区間それ自体が短
いために、１回の積分当りの外乱除去率は低下してしま
う。平均化回数をウィービング周波数に比例して多くす
れば、外乱除去率の低下は補正できるが、逆に検出遅
れ、すなわち追従遅れの補償にはならない。従って、ウ
ィービング周波数を高くしてもセンサ性能の向上は望め
ない。
ままにしてウィービング周波数を高くした場合は、ウィ
ービングの周期が短くなり、外乱を多く含んだ溶接電流
をその間積分して平均化しても、積分区間それ自体が短
いために、１回の積分当りの外乱除去率は低下してしま
う。平均化回数をウィービング周波数に比例して多くす
れば、外乱除去率の低下は補正できるが、逆に検出遅
れ、すなわち追従遅れの補償にはならない。従って、ウ
ィービング周波数を高くしてもセンサ性能の向上は望め
ない。
また、以上の引用文献はすべて溶接トーチそのものをウ
ィービングさせる方式であり、その最大周波数は高々数
Ｈ２程度であるため、ウィ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。
ィービングさせる方式であり、その最大周波数は高々数
Ｈ２程度であるため、ウィ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、溶接トーチをウィービングさせる代わりに、磁界
によりアークそのものをウィービングさせる方式が特開
昭５２−１５４５７で提案されている。機械的なウィー
ビングでないためウィービング周波数は高くとれるが、
溶接トーチに磁界発生用の大きな巻線が必要となる。こ
のために、溶接線への接近性が悪くなり、重量を大とな
る。
によりアークそのものをウィービングさせる方式が特開
昭５２−１５４５７で提案されている。機械的なウィー
ビングでないためウィービング周波数は高くとれるが、
溶接トーチに磁界発生用の大きな巻線が必要となる。こ
のために、溶接線への接近性が悪くなり、重量を大とな
る。
本発明の目的は、溶接線がウィービング中心に対して左
右方向（溶接トーチの軸線方向に直交する方向）にずれ
た場合でも溶接電流の大小や波形の影響を受けることな
く、高精度の溶接線追従制御が可能な溶接線追従装置を
提供することである。
右方向（溶接トーチの軸線方向に直交する方向）にずれ
た場合でも溶接電流の大小や波形の影響を受けることな
く、高精度の溶接線追従制御が可能な溶接線追従装置を
提供することである。
本発明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ィービング周波数
成分を抽出するバンドパスフィルタと、 前記ウィービング周波数成分とウィービング波形との位
相を調整する位相調整器と、 前記位相調整器の出力をウィービング半周期信号に同期
して整流する同期整流器と、 前記同期整流器の出力をウィービングの１周期間または
半周間期積分する積分器と、 ウィービングの１周期または半周期の終りで積分器の出
力をトラッキングし、そのトラッキング値をホールドす
るサンプル・ホールド回路と、 サンプル・ホールド回路の出力と０Ｖとの比較を微小不
感帯幅以下か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向に直
交する方向である左右方向を判別し、左右方向の位置ず
れ修正モータに対し位置ずれ修正を行なわせるヒステリ
シス付き比較器を有することを特徴とする。
成分を抽出するバンドパスフィルタと、 前記ウィービング周波数成分とウィービング波形との位
相を調整する位相調整器と、 前記位相調整器の出力をウィービング半周期信号に同期
して整流する同期整流器と、 前記同期整流器の出力をウィービングの１周期間または
半周間期積分する積分器と、 ウィービングの１周期または半周期の終りで積分器の出
力をトラッキングし、そのトラッキング値をホールドす
るサンプル・ホールド回路と、 サンプル・ホールド回路の出力と０Ｖとの比較を微小不
感帯幅以下か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向に直
交する方向である左右方向を判別し、左右方向の位置ず
れ修正モータに対し位置ずれ修正を行なわせるヒステリ
シス付き比較器を有することを特徴とする。
本発明は、溶接トーチをウィービングさせ、ウィービン
グ中心が溶接線からずれていない時には、溶接電流、電
圧にウィービング周波数の２倍の成分が多く含まれ、ず
れた時には、そのずれ量に比例してウィービング周波数
成分が増え、そのずれの方向によりウィービング周波数
成分の位相が１８０度異なるという現象に着目して、ウ
ィービングの両端における不規則に脈動する溶接電流又
は電圧から、位置ずれに関与する周波数成分のみ検出
し、それによりウィービング中心の溶接線に対する追従
を可能にしたものである。
グ中心が溶接線からずれていない時には、溶接電流、電
圧にウィービング周波数の２倍の成分が多く含まれ、ず
れた時には、そのずれ量に比例してウィービング周波数
成分が増え、そのずれの方向によりウィービング周波数
成分の位相が１８０度異なるという現象に着目して、ウ
ィービングの両端における不規則に脈動する溶接電流又
は電圧から、位置ずれに関与する周波数成分のみ検出
し、それによりウィービング中心の溶接線に対する追従
を可能にしたものである。
以下の詳細説明では、便宜上ＭＡＧ溶接を例に取り溶接
電流を位置修正用のアークパラメータとしているが、Ｔ
ＩＧ溶接の場合は溶接電流を溶接電圧と読み替えるだけ
でよいことをまず付記しておく。
電流を位置修正用のアークパラメータとしているが、Ｔ
ＩＧ溶接の場合は溶接電流を溶接電圧と読み替えるだけ
でよいことをまず付記しておく。
なお、説明の都合上、溶接トーチの高さ方向（溶接トー
チの軸線方向）の制御についても説明する。
チの軸線方向）の制御についても説明する。
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
する。
第１図(a),(b)はウィービング運動と溶接電流との関係
図で、１はＶ開先の溶接線、２はウィービング中心が溶
接線１に沿っている時のウィービング波形、３はウィー
ビング中心が1/4振幅分だけ位置ずれしている時のウィ
ービング波形、４はウィービング中心が1/2振幅分だけ
位置ずれしている時のウィービング波形、Ｓ１はウィー
ビング運動波形、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５はウィービン
グ中心が各々２，３，４，５の時の溶接電流波形であ
る。これらの溶接電流波形は、溶接電流がチップと母材
間距離に反比例するというＭＡＧ溶接法の基本特性から
理解されよう。すなわち、Ｓ３とＳ４に示すようにウィ
ービング周波数成分は位置ずれに応じ増大し、Ｓ４とＳ
５に示すように位置ずれ方向が変わると電流波形の位相
が１８０度異なる。
図で、１はＶ開先の溶接線、２はウィービング中心が溶
接線１に沿っている時のウィービング波形、３はウィー
ビング中心が1/4振幅分だけ位置ずれしている時のウィ
ービング波形、４はウィービング中心が1/2振幅分だけ
位置ずれしている時のウィービング波形、Ｓ１はウィー
ビング運動波形、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５はウィービン
グ中心が各々２，３，４，５の時の溶接電流波形であ
る。これらの溶接電流波形は、溶接電流がチップと母材
間距離に反比例するというＭＡＧ溶接法の基本特性から
理解されよう。すなわち、Ｓ３とＳ４に示すようにウィ
ービング周波数成分は位置ずれに応じ増大し、Ｓ４とＳ
５に示すように位置ずれ方向が変わると電流波形の位相
が１８０度異なる。
なお、第１図に示す溶接電流波形Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ
５は、位置ずれが溶接電流波形に及ぼす影響を理想的に
示しているに過ぎない。実際の直流ＭＡＧ溶接の溶接電
流波形は、溶融エネルギーを与える直流分、三相交流電
源リップル、短絡現象による１０〜１００Ｈｚ成分、ワ
イヤ送給むらによる２〜１０Ｈｚ成分が第１図(b)の溶
接電流波形に重畳され、複雑な波形となる。位置ずれ検
出にとっては外乱となるこれらの成分をバンドパスフィ
ルタで除去し、第１図に示す成分、即ちウィービング周
波性数分のみに着目して制御しようとするのが本発明の
主旨である。
５は、位置ずれが溶接電流波形に及ぼす影響を理想的に
示しているに過ぎない。実際の直流ＭＡＧ溶接の溶接電
流波形は、溶融エネルギーを与える直流分、三相交流電
源リップル、短絡現象による１０〜１００Ｈｚ成分、ワ
イヤ送給むらによる２〜１０Ｈｚ成分が第１図(b)の溶
接電流波形に重畳され、複雑な波形となる。位置ずれ検
出にとっては外乱となるこれらの成分をバンドパスフィ
ルタで除去し、第１図に示す成分、即ちウィービング周
波性数分のみに着目して制御しようとするのが本発明の
主旨である。
第２図はウィービング方向と左右方向及び高さ方向の関
係を示す図で、同図(a)はＶ開先の場合、同図(b)は水平
偶肉の場合で、２１は給電チップ、２２は消耗電極、２
３は溶接トーチ、２４はウィービング方向と左右方向、
２５は２４と直交する溶接トーチの高さ方向、ｌはチッ
プと母材との距離である。ＭＡＧ溶接法では、溶接品質
を保証するために溶接電流を一定に、即ちｌを一定に制
御する必要がある。
係を示す図で、同図(a)はＶ開先の場合、同図(b)は水平
偶肉の場合で、２１は給電チップ、２２は消耗電極、２
３は溶接トーチ、２４はウィービング方向と左右方向、
２５は２４と直交する溶接トーチの高さ方向、ｌはチッ
プと母材との距離である。ＭＡＧ溶接法では、溶接品質
を保証するために溶接電流を一定に、即ちｌを一定に制
御する必要がある。
第３図は本発明の溶接線追従装置の一実施例を示す外観
図である。３１はウィービングモータを含むウィービン
グ装置、３２は左右方向修正モータ、３３は高さ修正モ
ータ、３４は溶接器、３５は溶接電流検出器（例えばシ
ャント）、３６は給電ケーブル、３７，３８は被溶接ワ
ーク、３９は溶接トーチ２３及びウィービング装置３１
等を支持するロボットアームの先端である。なお、第３
図ではウィビーング装置３１に含まれるウィービングモ
ータと左右方向修正モータ３２を別々に示しているが、
１つのモータで代行させることも可能であり、又ウィー
ビング専用の機構を設けずに溶接トーチを支持するロボ
ットの駆動軸で、前記モータ３１，３２，３３の機能を
代行させてもよい。第３図において、溶接線に沿って移
動する走行用モータは省略してある。
図である。３１はウィービングモータを含むウィービン
グ装置、３２は左右方向修正モータ、３３は高さ修正モ
ータ、３４は溶接器、３５は溶接電流検出器（例えばシ
ャント）、３６は給電ケーブル、３７，３８は被溶接ワ
ーク、３９は溶接トーチ２３及びウィービング装置３１
等を支持するロボットアームの先端である。なお、第３
図ではウィビーング装置３１に含まれるウィービングモ
ータと左右方向修正モータ３２を別々に示しているが、
１つのモータで代行させることも可能であり、又ウィー
ビング専用の機構を設けずに溶接トーチを支持するロボ
ットの駆動軸で、前記モータ３１，３２，３３の機能を
代行させてもよい。第３図において、溶接線に沿って移
動する走行用モータは省略してある。
第４図(a)はウィービング装置３１の構成図で、４１は
ウィービング周波数及び振幅設定器、４２はウィービン
グモータ４３の駆動回路、４３はウィービングモータ、
４４はウィービングモータ４３に直結されたウィービン
グ中心位置の検出器、４５は論理回路でウィービング運
動に同期する信号Ｓ1S，Ｓ2S，Ｓ3Sを発生させる。
ウィービング周波数及び振幅設定器、４２はウィービン
グモータ４３の駆動回路、４３はウィービングモータ、
４４はウィービングモータ４３に直結されたウィービン
グ中心位置の検出器、４５は論理回路でウィービング運
動に同期する信号Ｓ1S，Ｓ2S，Ｓ3Sを発生させる。
第４図(b)は同期信号Ｓ1S，Ｓ2S，Ｓ3Sとウィービング
運動波形Ｓ１の関係を示す図である。
運動波形Ｓ１の関係を示す図である。
第５図は左右方向及び高さ制御を行なう制御回路のブロ
ック図である。５１は溶接電流検出器３５で検出された
溶接電流の増幅器、Ｓ51はその出力、５２はウィービン
グ周波数を通過中心周波数とするバンドパスフィルタ、
５３は位相調整器、Ｓ53はその出力、５４はウィービン
グ運動の同期信号Ｓ1Sにより、Ｓ53を正、負と切替えて
整流する同期整流器、Ｓ54はその出力、５５はＳ54を同
期信号Ｓ2Sにより、ウィービング１の周期間積分後、リ
セット指令Ｓ2Sによりリセットする第１積分器、Ｓ55は
その出力、５６はウィービングの１周期の終りで同期信
号Ｓ3Sのサンプル指令によりＳ55をトラッキングした
後、Ｓ3Sのホールド指令によりそのトラッキング値をホ
ールドする第１サンプル・ホールド回路、Ｓ56はその出
力、５７はＳ56と０Ｖとの比較を微小不感帯幅以下か以
上で行ない、第１図で説明した左右方向を判別する第１
ヒステリシス付き比較器、３２は前記の左右方向の位置
ずれ修正モータ、５８はアーク電圧Varcより短絡状態か
アーク発生中かを識別する制御信号Ｓ58を発生する比較
器、５９はＳ58が短絡状態を示す時はリセットされ、ア
ーク発生中のみ溶接電流信号Ｓ51を通す選択回路、Ｓ59
はその出力、６０は同期信号Ｓ2Sにより、ウィービング
の１周期間積分後、リセット指令Ｓ2Sによりリセットす
る第２積分器、Ｓ60はその出力、ＣＰはクロックパル
ス、６１はＳ58がアーク発生中を示す時のみＣＰを通す
アンド回路、６２はウィービングの１周期中の実行アー
ク時間を計数し、計数後は同期信号Ｓ2Sによりリセット
されるタイマーカウンタ、６３は実行アーク電流の積分
値Ｓ60を実行アーク時間で除算し、実行アーク電流のウ
ィービングの１周期間の平均値を算出する平均値算出回
路、Ｓ63はその出力、６４はウィービングの１周期の終
りで同期信号Ｓ3Sのサンプル指令により、Ｓ63をトラッ
キングした後、Ｓ3Sのホールド指令によりそのトラッキ
ング値をホールドする、第２サンプル・ホールド回路、
Ｓ64はその出力、Ｓ０は所望の実行アーク電流の設定
値、６５はＳ64とＳ０との比較を微小不感帯幅以下か以
上で行い、第２図で説明した高さ方向を判別する第２ヒ
ステリシス付き比較器、３３は前記の高さ修正モータで
ある。
ック図である。５１は溶接電流検出器３５で検出された
溶接電流の増幅器、Ｓ51はその出力、５２はウィービン
グ周波数を通過中心周波数とするバンドパスフィルタ、
５３は位相調整器、Ｓ53はその出力、５４はウィービン
グ運動の同期信号Ｓ1Sにより、Ｓ53を正、負と切替えて
整流する同期整流器、Ｓ54はその出力、５５はＳ54を同
期信号Ｓ2Sにより、ウィービング１の周期間積分後、リ
セット指令Ｓ2Sによりリセットする第１積分器、Ｓ55は
その出力、５６はウィービングの１周期の終りで同期信
号Ｓ3Sのサンプル指令によりＳ55をトラッキングした
後、Ｓ3Sのホールド指令によりそのトラッキング値をホ
ールドする第１サンプル・ホールド回路、Ｓ56はその出
力、５７はＳ56と０Ｖとの比較を微小不感帯幅以下か以
上で行ない、第１図で説明した左右方向を判別する第１
ヒステリシス付き比較器、３２は前記の左右方向の位置
ずれ修正モータ、５８はアーク電圧Varcより短絡状態か
アーク発生中かを識別する制御信号Ｓ58を発生する比較
器、５９はＳ58が短絡状態を示す時はリセットされ、ア
ーク発生中のみ溶接電流信号Ｓ51を通す選択回路、Ｓ59
はその出力、６０は同期信号Ｓ2Sにより、ウィービング
の１周期間積分後、リセット指令Ｓ2Sによりリセットす
る第２積分器、Ｓ60はその出力、ＣＰはクロックパル
ス、６１はＳ58がアーク発生中を示す時のみＣＰを通す
アンド回路、６２はウィービングの１周期中の実行アー
ク時間を計数し、計数後は同期信号Ｓ2Sによりリセット
されるタイマーカウンタ、６３は実行アーク電流の積分
値Ｓ60を実行アーク時間で除算し、実行アーク電流のウ
ィービングの１周期間の平均値を算出する平均値算出回
路、Ｓ63はその出力、６４はウィービングの１周期の終
りで同期信号Ｓ3Sのサンプル指令により、Ｓ63をトラッ
キングした後、Ｓ3Sのホールド指令によりそのトラッキ
ング値をホールドする、第２サンプル・ホールド回路、
Ｓ64はその出力、Ｓ０は所望の実行アーク電流の設定
値、６５はＳ64とＳ０との比較を微小不感帯幅以下か以
上で行い、第２図で説明した高さ方向を判別する第２ヒ
ステリシス付き比較器、３３は前記の高さ修正モータで
ある。
第６図(a)はバンドパスフィルタ５２の減衰率を大きく
とり、ウィービング運動と溶接電流のウィービング周波
数成分との位相関係が第１図の関係にあり、しかも定常
状態を考えた場合の、第１図に示す溶接電流波形Ｓ２，
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に対する同期整流器５４の出力Ｓ54を
示す図で、対比上ウィービング運動波形Ｓ１とその同期
信号Ｓ1Sを描いてある。同様に、第６図(b)及び(c)は各
々同じ条件下における第１積分器５５の出力Ｓ55及び第
１サンプル・ホールド回路５６の出力Ｓ56を示す図であ
る。しかし第６図に示す各出力信号は、実際には、バン
ドパスフィルタ５２の減衰率をそれ程大きくとれず、ウ
ィービング周波数近傍の外乱ノイズの影響を受けると同
時に、溶接電流のウィービング周波数成分とウィービン
グ運動との位相が、溶接すべき継手形状や溶接姿勢によ
り変化する等の問題があるために、歪み波形となる。そ
のために位相調整器５３と第１積分器５５が必要にな
る。ウィービング周波数近傍の外乱ノイズによりバンド
パスフィルタ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ごとにウィービング運動に対
する位相のずれが異なるため、位相調整を最大公約数的
に行なってもその歪波成分の振幅次第では、そのノイズ
としての出力が同期整流器出力Ｓ54に含まれる。例え
ば、第６図(a)のＡで示される同期整流器出力Ｓ54は、
実際の溶接では第７図に示すような歪波となる。しか
し、ウィービングの１周期間の平均的な位置ずれを第１
積分器５５で検出し、その１周期の終りで第１サンプル
・ホールド回路５６でトラッキング及びホールドするこ
とにより、第７図に示すように、外乱の除去が可能とな
り、正確な位置ずれ検出ができる。この第１サンプル・
ホールド回路５６の出力Ｓ56の極性で左右の方向が決ま
り（第６図(c)参照）、左右方向修正モータ３２がサー
ボ制御され、溶接線に対する倣い制御が可能となる。ま
た、微小位置ずれ時の位置ずれ量と第１サンプル・ホー
ルド回路５６の出力Ｓ56との間の線形性は外乱ノイズ等
の影響により必ずしも良好でないため、出力Ｓ56を直
接、サーボ指令とする連続サーボ制御よりも、微小不感
帯幅とヒステリシス特性を有する第１ヒステリシス付き
比較器５７を設け、位置ずれ情報がＳ56に顕著に表われ
ない微小位置ずれ時の位置修正を不要にし、第１ヒステ
リシス付き比較器５７のオン指令によりあらかじめ決め
られた位置修正量だけ、サンプル後の左右方向（Ｓ56の
正負の極性）に１サンプル当り１回修正動作を行わせる
断続サーボ制御の方がより実際的であろう。
とり、ウィービング運動と溶接電流のウィービング周波
数成分との位相関係が第１図の関係にあり、しかも定常
状態を考えた場合の、第１図に示す溶接電流波形Ｓ２，
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に対する同期整流器５４の出力Ｓ54を
示す図で、対比上ウィービング運動波形Ｓ１とその同期
信号Ｓ1Sを描いてある。同様に、第６図(b)及び(c)は各
々同じ条件下における第１積分器５５の出力Ｓ55及び第
１サンプル・ホールド回路５６の出力Ｓ56を示す図であ
る。しかし第６図に示す各出力信号は、実際には、バン
ドパスフィルタ５２の減衰率をそれ程大きくとれず、ウ
ィービング周波数近傍の外乱ノイズの影響を受けると同
時に、溶接電流のウィービング周波数成分とウィービン
グ運動との位相が、溶接すべき継手形状や溶接姿勢によ
り変化する等の問題があるために、歪み波形となる。そ
のために位相調整器５３と第１積分器５５が必要にな
る。ウィービング周波数近傍の外乱ノイズによりバンド
パスフィルタ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ごとにウィービング運動に対
する位相のずれが異なるため、位相調整を最大公約数的
に行なってもその歪波成分の振幅次第では、そのノイズ
としての出力が同期整流器出力Ｓ54に含まれる。例え
ば、第６図(a)のＡで示される同期整流器出力Ｓ54は、
実際の溶接では第７図に示すような歪波となる。しか
し、ウィービングの１周期間の平均的な位置ずれを第１
積分器５５で検出し、その１周期の終りで第１サンプル
・ホールド回路５６でトラッキング及びホールドするこ
とにより、第７図に示すように、外乱の除去が可能とな
り、正確な位置ずれ検出ができる。この第１サンプル・
ホールド回路５６の出力Ｓ56の極性で左右の方向が決ま
り（第６図(c)参照）、左右方向修正モータ３２がサー
ボ制御され、溶接線に対する倣い制御が可能となる。ま
た、微小位置ずれ時の位置ずれ量と第１サンプル・ホー
ルド回路５６の出力Ｓ56との間の線形性は外乱ノイズ等
の影響により必ずしも良好でないため、出力Ｓ56を直
接、サーボ指令とする連続サーボ制御よりも、微小不感
帯幅とヒステリシス特性を有する第１ヒステリシス付き
比較器５７を設け、位置ずれ情報がＳ56に顕著に表われ
ない微小位置ずれ時の位置修正を不要にし、第１ヒステ
リシス付き比較器５７のオン指令によりあらかじめ決め
られた位置修正量だけ、サンプル後の左右方向（Ｓ56の
正負の極性）に１サンプル当り１回修正動作を行わせる
断続サーボ制御の方がより実際的であろう。
次に、高さ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５８の出力Ｓ58、増幅器５１の出力
である溶接電流信号Ｓ51及び選択回路５９の出力Ｓ59の
関係を示す図である。
ク電圧Varc、比較器５８の出力Ｓ58、増幅器５１の出力
である溶接電流信号Ｓ51及び選択回路５９の出力Ｓ59の
関係を示す図である。
ウィービングの１周期間に数回から数１０回発生する短
絡現象時の電流を除いた実行アーク電流Ｓ59が第２積分
器６０により、ウィービングの１周期間積分され、同時
に、タイマーカウンタ６２はアンド回路６１を経由した
クロックパルスＣＰにより、ウィービングの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６３
は、ウィービングの１周期の終りで第２積分器６０の出
力Ｓ60を実行アーク発生時間で除算し、平均電流値Ｓ63
を算出する。出力Ｓ63は第２サンプル・ホールド回路６
４でトラッキング及びホールドされ、そのホールド値Ｓ
64と設定値Ｓ０との大小を第２ヒステリシス付き比較器
６５で判別することにより高さ修正モータ３３がサーボ
制御され、溶接電流の一定維持が可能となる。前述の左
右方向制御と同様に、高さ制御においても、断続サーボ
制御の方が連続サーボ制御よりも望ましい。
絡現象時の電流を除いた実行アーク電流Ｓ59が第２積分
器６０により、ウィービングの１周期間積分され、同時
に、タイマーカウンタ６２はアンド回路６１を経由した
クロックパルスＣＰにより、ウィービングの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６３
は、ウィービングの１周期の終りで第２積分器６０の出
力Ｓ60を実行アーク発生時間で除算し、平均電流値Ｓ63
を算出する。出力Ｓ63は第２サンプル・ホールド回路６
４でトラッキング及びホールドされ、そのホールド値Ｓ
64と設定値Ｓ０との大小を第２ヒステリシス付き比較器
６５で判別することにより高さ修正モータ３３がサーボ
制御され、溶接電流の一定維持が可能となる。前述の左
右方向制御と同様に、高さ制御においても、断続サーボ
制御の方が連続サーボ制御よりも望ましい。
一方、第７図で明らかなように同期整流器出力Ｓ54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。ウィービング周波数を２倍に上げ、ウィービングの
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
「ウィービングの１周期」という語句を「ウィービング
の２周期」と読み替えるだけでよいため、本発明の位置
ずれ検出及び高さ検出のためのウィービング周期は、１
周期に限定されないことは明らかである。
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。ウィービング周波数を２倍に上げ、ウィービングの
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
「ウィービングの１周期」という語句を「ウィービング
の２周期」と読み替えるだけでよいため、本発明の位置
ずれ検出及び高さ検出のためのウィービング周期は、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電圧からウィービ
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、電圧波形
の脈動による影響を受けず、ショートアーク、グロビュ
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。
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、電圧波形
の脈動による影響を受けず、ショートアーク、グロビュ
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)ウィービング半サイクルまたは１サイクル毎に位置
ずれ修正信号が発生されるので、センサむだ時間が少な
く倣い精度が向上し、溶接速度をおとさなくてもよいか
ら倣い制御をすることによる生産効率の低下がない。
ずれ修正信号が発生されるので、センサむだ時間が少な
く倣い精度が向上し、溶接速度をおとさなくてもよいか
ら倣い制御をすることによる生産効率の低下がない。
(3)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、ウィービング周波数に比例してセンサ応
答性がよくできる。
低下させずに、ウィービング周波数に比例してセンサ応
答性がよくできる。
第１図(a),(b)はウィービング運動と溶接電流との関係
図、第２図はウィービング方向と左右方向及び高さ方向
の関係図、第３図は本発明の溶接線追従装置の一実施例
の外観図、第４図はウィービング装置の構成図、第５図
は左右方向及び高さ制御を行なう制御回路のブロック
図、第６図(a),(b),(c)は各々、同期整流器５４、第１
積分器５５、第１サンプル・ホールド回路５６の出力信
号Ｓ54，Ｓ55，Ｓ56の波形図、第７図は第６図に示す波
形の１つ、Ａの実際上の波形図、第８図はアーク電圧Va
rc、比較器５８、増幅器５１および選択回路５９の出力
Ｓ58，Ｓ51，Ｓ59の関係図である。 １……溶接線、 ２，３，４，５，……ウィービング波形、 ２１……給電チップ、２２……消耗電極、 ２３……溶接トーチ、 ３１……ウィービング装置、 ３２……左右方向の位置ずれ修正モータ、 ３３……高さ修正モータ、 ３４……溶接機、 ３５……溶接電流検出器、 ３６……給電ケーブル、 ３７，３８……被溶接ワーク、 ３９……ロボットアームの先端、 ４１……周波数・振幅設定器、 ４２……駆動回路、 ４３……ウィービングモータ、 ４４……ウィービング中心位置検出器、 ４５……論理回路、５１……増幅器、 ５２……バンドパスフィルタ、 ５３……位相調整器、５４……同期整流器、 ５５……第１積分器、 ５６……第１サンプル・ホールド回路、 ５７……第１ヒステリシス付き比較器、 ５８……比較器、５９……選択回路、 ６０……第２積分器、６１……アンド回路、 ６２……タイマーカウンタ、 ６３……平均値算出回路、 ６４……第２サンプル・ホールド回路、 ６５……第２ヒステリシス付き比較器。
図、第２図はウィービング方向と左右方向及び高さ方向
の関係図、第３図は本発明の溶接線追従装置の一実施例
の外観図、第４図はウィービング装置の構成図、第５図
は左右方向及び高さ制御を行なう制御回路のブロック
図、第６図(a),(b),(c)は各々、同期整流器５４、第１
積分器５５、第１サンプル・ホールド回路５６の出力信
号Ｓ54，Ｓ55，Ｓ56の波形図、第７図は第６図に示す波
形の１つ、Ａの実際上の波形図、第８図はアーク電圧Va
rc、比較器５８、増幅器５１および選択回路５９の出力
Ｓ58，Ｓ51，Ｓ59の関係図である。 １……溶接線、 ２，３，４，５，……ウィービング波形、 ２１……給電チップ、２２……消耗電極、 ２３……溶接トーチ、 ３１……ウィービング装置、 ３２……左右方向の位置ずれ修正モータ、 ３３……高さ修正モータ、 ３４……溶接機、 ３５……溶接電流検出器、 ３６……給電ケーブル、 ３７，３８……被溶接ワーク、 ３９……ロボットアームの先端、 ４１……周波数・振幅設定器、 ４２……駆動回路、 ４３……ウィービングモータ、 ４４……ウィービング中心位置検出器、 ４５……論理回路、５１……増幅器、 ５２……バンドパスフィルタ、 ５３……位相調整器、５４……同期整流器、 ５５……第１積分器、 ５６……第１サンプル・ホールド回路、 ５７……第１ヒステリシス付き比較器、 ５８……比較器、５９……選択回路、 ６０……第２積分器、６１……アンド回路、 ６２……タイマーカウンタ、 ６３……平均値算出回路、 ６４……第２サンプル・ホールド回路、 ６５……第２ヒステリシス付き比較器。
Claims (1)
- 【請求項１】アーク溶接法を用いて電極をウィービング
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ィービング周波数
成分を抽出するバンドパスフィルタと、 前記ウィービング周波数成分とウィービング波形との位
相を調整する位相調整器と、 前記位相調整器の出力をウィービング半周期信号に同期
して整流する同期整流器と、 前記同期整流器の出力をウィービングの１周期間または
半周期積分する積分器と、 ウィービングの１周期または半周期の終りで積分器の出
力をトラッキングし、そのトラッキング値をホールドす
るサンプル・ホールド回路と、 サンプル・ホールド回路の出力と０Ｖとの比較を微小不
感帯幅以下か以上で行ない、溶接トーチの軸線方向に直
交する方向である左右方向を判別し、左右方向の位置ず
れ修正モータに対し位置ずれ修正を行なわせるヒステリ
シス付き比較器を有することを特徴とする溶接線追従装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19093189A JPH0613150B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 溶接線追従装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19093189A JPH0613150B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 溶接線追従装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10949083A Division JPS603978A (ja) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | 溶接線追従装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246977A JPH0246977A (ja) | 1990-02-16 |
| JPH0613150B2 true JPH0613150B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=16266068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19093189A Expired - Lifetime JPH0613150B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 溶接線追従装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613150B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109570700B (zh) * | 2018-12-21 | 2021-03-26 | 湘潭大学 | 一种用于双脉冲mig焊的焊缝跟踪信号处理方法 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP19093189A patent/JPH0613150B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0246977A (ja) | 1990-02-16 |
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