JPH062313B2 - ワイヤインチング速度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は消耗性電極ワイヤあるいは溶加ワイヤを溶接部
に送給しながら溶接を行うアーク溶接において、溶接開
始前の準備作業としてこれらのワイヤを手動の押ボタン
スイツチによつて溶接トーチ先端から適当量だけ突出す
るまで寸動送給（ワイヤインチング）するときの送給速
度制御方法に関するものである。

従来技術 自動あるいは半自動アーク溶接においては、溶接時のワ
イヤ送給は溶接電流や溶接電圧などに対応して速度が決
定されて自動的に送給される。しかしコイル状に巻かれ
たワイヤリールから溶接トーチの先端までワイヤを新た
に送り込むとき、あるいはワイヤの先端はすでに溶接ト
ーチまで達しているもののなお先端形状の不良部分の切
除やワイヤ送給状態の確認などのために溶接時とは別に
ワイヤのみを任意量だけ送給したい場合がある。このよ
うな要求に対して通常は別個にワイヤインチング指令用
のスイツチが設けられており、作業者はこれを適宜押す
ことによつてワイヤを寸動送給して上記の各作業を行つ
ている。従来、このインチング送給時には、実際の溶接
時にアークスタートを良好にするために設けられている
ワイヤスローダウン速度（溶接開始のために溶接開始指
令，例えばトーチスイツチを押してからワイヤが被溶接
物の表面に接触してアークが発生するまでに低速で送る
ときの速度）の設定器を共用し、インチング時はこのワ
イヤスローダウン速度にてインチング指令スイツチを押
している間のみワイヤを溶接トーチ先端側に向つて送る
ようになつていた。しかしこのワイヤスローダウン時に
おける送給速度は、アークスタートを良好にするため
に、通常を溶接時に比較して極端に遅い速度に設定され
ている。したがつてワイヤがすでに溶接トーチの先端部
に達しているときはこのような低速でもよいが、例えば
ワイヤリールに巻かれたワイヤが使用し尽されたときや
ワイヤの交換時においては極めて非能率な作業となる。
即ちワイヤを送給するための駆動部と溶接トーチとの間
は数メートルないしは十数メートルもの長い経路があ
り、しかもこの間は通常可撓性の導管内を通る構造のも
のが多く、人力によつては、ワイヤをこの中に挿入でき
ない。このために長い送路経路をワイヤ送給駆動部の電
動機によりインチング操作で送らざるを得ず、このとき
に上述のような遅い速度であれば長時間を要することに
なる。もちろんワイヤスローダウン速度はこれを設定す
るための可変抵抗器があり、任意に変更することができ
るが、このワイヤスローダウン速度は本来アークスター
トが良好に行なわれる値に使用するワイヤや溶接電流に
対応して適値に定められるべきものであり、これをワイ
ヤインチングのためにその都度変更することは、使い勝
手が悪いのみならず誤設定の原因ともなり望ましくな
い。しかも同じワイヤインチング操作にあつても前述の
ように、すでにワイヤの先端が溶接トーチの先端部に達
していてほんの少しだけ送り出せばよいときと、ワイヤ
取り替え時のように長い送給経路を送るときとがあり、
万一短い距離を送る場合に速い速度であると逆に必要量
の調整が難しくなるばかりでなく、危険でもある。

このような欠点を解決せんとして、溶接を開始するため
のトーチスイツチによつてワイヤインチング指令スイツ
チを兼用し、このトーチスイツチを押した後の漸時の間
はインチング速度をワイヤスローダウン速度とし、一定
時間の経過後もなおトーチスイツチが継続して押されて
いるとインチング速度を溶接時の速度で送るようにした
ものが提案されている。しかし、この種のものも依然と
してワイヤスローダウン速度および溶接時の送給速度を
インチング速度として兼用しているために両設定速度に
拘束されて、インチングのための最適の速度を設定する
ことができない。しかもトーチスイツチをワイヤインチ
ングに兼用しているために、ワイヤインチング時と溶接
時との区別がつかず、ワイヤには溶接電源の出力電圧が
印加されることになる。このためにインチング送給中に
ワイヤに触れると感電したり、思わぬときにワイヤから
アークが生ずるなどの危険性があり、インチングの度に
溶接電源部まで行つて出力電圧を遮断することが必要と
なり、ほとんど実用にならなかつた。さらにこの種の装
置の重大な欠点として、実際に溶接せんとしてトーチス
イツチを押したときに、何らかの原因により、例えば錆
やスラグなどによつてワイヤと被溶接物との間が絶縁さ
れており、この設定時間内に溶接アークが発生しないと
きには、本来溶接開始失敗として停止すべきワイヤ送給
が、逆に溶接時に相当する高速で送給されることにな
り、このために大量のワイヤが高速で送給されて、思わ
ぬところにワイヤが伸長して通電し、被加工物を汚損し
たり感電事故の発生を増加させることになる。

発明の目的 本発明は、上記従来装置の欠点を解消し、ワイヤインチ
ングを送給量の長短に応じてそれぞれ最適の速度とする
ことができるように別個に速度設定しかつ安全に送給す
ることができる理想的なワイヤインチング速度の制御方
法を提案したものである。

発明の要旨 本発明は、ワイヤインチング指令スイツチが閉路された
ときからの送給量に対応して、例えばインチングの初期
には低速に、中間期には高速に、またこの中間期が経過
した後は再度低速にするように、あるいはインチングの
開始後一定時間の後は徐々に送給速度を上昇させるよう
に、あらかじめ設定したワイヤインチング速度設定用の
プログラムに従つて変化させることによつて上記目的を
達成するものである。

実施例 第１図は、本発明の方法を実施するときの装置の例を示
す接続図である。同図において、１はインチング指令ス
イツチであり、通常は溶接電流，溶接電圧の各設定器な
どとともに遠隔操作箱や溶接操作盤あるいは溶接トーチ
に溶接開始指令スイツチとともに設けられている。２は
インチング速度設定器であり、初期速度設定器ＶＲ１，
中間期の速度設定器ＶＲ２および後期の速度設定器ＶＲ
３を含む。３，４はタイマであり、それぞれ入力端子Ｔ
の入力信号の立下り時から時間設定器６，７にて設定さ
れた一定時間高レベル信号（以下Ｈ信号という）を出力
する。５はフリツプフロツプ回路であり、タイマ４の出
力信号の立下りにより出力信号が反転しＨ信号となる。
これらのタイマ３，４およびフリツプフロツプ回路５は
それぞれ図のように接続されており、またこれらのリセ
ツト端子はインチング指令スイツチ１が開放されるとＨ
信号が入力されてリセツトされる。８，９，１０はアナ
ログスイツチであり、それぞれタイマ３，４およびフリ
ツプフロツプ回路５のＨ信号出力により導通となる。１
１は増幅器であり、入力信号に応じてワイヤ送給用電動
機１２の回転速度を決定する。１３はスロープ制御回路
であり、スロープ“入”−“切”選択スイツチ２６が閉
路されたときには増幅器１１の入力信号がステツプ状に
変化しても出力をなめらかに変化させるものである。こ
のスロープ制御回路１３としては、例えば増幅器１１の
入−出力間にコンデンサを接続して時間遅れ要素をもた
せることによつて実現できる。１４は、電動機１２によ
つて駆動されるワイヤ送給用ロールであり、ワイヤ１５
をワイヤリール１６から送給経路１７を経て溶接トーチ
１８および被溶接物１９に向つて送給する。２０は溶接
時のワイヤ送給速度設定器であり、溶接開始時にアーク
が発生するまでの低速の送給速度を設定するワイヤスロ
ーダウン速度設定器ＶＲ４およびアークスタート後の正
常溶接時におけるワイヤ送給速度の設定器ＶＲ５などか
らなる。２１は溶接開始指令スイツチであり、図示しな
い操作盤に設けられるかまたは溶接トーチ１８に取付け
られたトーチスイツチである。２２は溶接制御回路であ
り、溶接開始指令スイツチ２１が押されたときからワイ
ヤ１５が被溶接物１９に接触して電流が流れ溶接アーク
の発生が検出されるまでは、ワイヤ１５をワイヤスロー
ダウン速度設定器ＶＲ４にて定められた低速で送給する
ように設定器ＶＲ４の出力を増幅器１１に供給し、また
アーク発生を検出した後はこれより高速となる設定器Ｖ
Ｒ５の出力を増幅器１１に供給するようにアナログスイ
ツチ２３，２４を制御するとともに図示を省略した出力
設定器によつて定まる出力指令信号を溶接電源２５に供
給する公知の機能を有するものである。

第１図において、インチング指令スイツチ１を押す以前
はタイマ３，４およびフリツプフロツプ回路５はいずれ
もリセツトされており各出力はすべて低レベル（以下Ｌ
信号という）出力であるとすると、アナログスイツチ
８，９，１０はすべて開いており、したがつて増幅器１
１の入力は零であり、電動機１２は停止している。この
状態でインチング指令スイツチ１を押すとその時点から
タイマ３はＨ信号を出力する。このためアナログスイツ
チ８は閉となり初期速度設定器ＶＲ１の出力が増幅器１
１に供給され、電動機１２はこの設定器ＶＲ１によつて
定まる低速度Ｓ₁で回転し、この結果送給ロール１４は
ワイヤ１５を送給し始める。時間設定器６によつて設定
された時間内に指令スイツチ１を開放するとタイマ３は
直ちにリセツトされて出力はＬ信号となり、アナログス
イツチ８が開く結果電動機１２は停止する。この後に再
度指令スイツチ１を押すと再び速度設定器ＶＲ１によつ
て定まる速度Ｓ₁にてワイヤ１５が送給される。指令ス
イツチ１が初期時間設定器６によつて定められた時間Ｔ
₁以上に継続して閉じられていると、タイマ３の時限終
了により、その出力はＨ信号からＬ信号となり、アナロ
グスイツチ８は開く。これと同時にタイマ４の出力がＬ
信号からＨ信号となり、アナログスイツチ９が閉じる。
この結果増幅器１１には中間期の速度を決定する設定器
ＶＲ２の出力が供給されることになり、電動機１２はこ
の設定器ＶＲ２によつて定まる高速度Ｓ₂にてワイヤ１
５を送給する。さらに時間設定器７にて設定されたタイ
マ４の時限Ｔ₂が終了すると、タイマ４の出力はＨ信号
からＬ信号となり、アナログスイツチ９は開き、同時に
フリツプフロツプ回路５の出力がＨ信号となつてアナロ
グスイツチ１０が閉じて後期の送給速度設定器ＶＲ３の
出力を増幅器１１に供給する。このため電動機１２は第
３の速度Ｓ₃でワイヤ１５を送給することになる。ここ
でタイマ３の設定時間Ｔ₁をワイヤが数１０mm程度に送
られるに要する時間とし、タイマ４の設定時間Ｔ₂を、
速度Ｓ₂にて送給するときにワイヤ１５が送給経路１７
の長さに相当する長さだけ送られる時間と略等しくして
おけば、ワイヤ取替え時のように送給経路の始端から送
給を始めるときに便利である。即ち送給の初期はロール
１４へのワイヤ先端の挿入および送給経路１７への進入
開始など比較的不安定でトラブルの発生しやすい時期に
は低速であり、しかもインチング指令スイツチを離せば
直ちに停止して再送給時にもまた低速であるので都合が
よく、一方送給経路１７内をワイヤ１５の先端が通過中
は比較的送給の障害もなくトラブルの発生する機会も少
ないので速度設定器ＶＲ２による第２の速度Ｓ₂も相当
高速とすることができ、さらにワイヤ１５の先端が送給
経路１７の終端部附近である溶接トーチ１８に達する頃
にはまたこれらの継ぎ目や曲折部にて送給トラブルの発
生の可能性があり、この頃に第３の速度である低速にす
ることによつてトラブルの発生を未然に防止し、かつ万
一トラブルが発生したときも敏速に停止できる。しかも
トラブルの発生の少ない中間期においては高速とするの
で作業能率を向上させることができる。もちろんこれら
の動作の途中でインチング指令スイツチ１を開放すると
すべてはリセツトされもとの状態に復帰するから、次に
インチング指令スイツチ１を押したときは最初から始ま
る。一方スロープ“入”−“切”選択スイツチ２６を
“入”側にするとスロープ制御回路１３が有効となり、
ワイヤインチング速度の各切替時に滑らかに次の速度に
移行するようになる。

第２図は上記の動作における様子を時間の経過とともに
示した線図であり、同図の(a)はインチング指令スイツ
チ１の開閉状態を示し、(b)はタイマ３、(c)はタイマ
４、(d)はフリツプフロツプ回路５の各出力の様子を示
し、(e)は増幅器１１の出力を示す。また図中破線はス
ロープ制御回路１３を有効としたときの様子を示すもの
である。なお第１図においてスロープ“入”−“切”選
択スイツチ２６を第１図に破線にて示すようにタイマ４
の出力によって閉じる（“入”とする）ようにすれば、
低速から高速に移るときだけスロープ制御を行なわせる
ようにできる。

溶接時は、インチング指令スイツチ１は開放とし、かわ
りに溶接開始指令スイツチ２１を閉路することにより、
通常のワイヤスローダウン速度によるワイヤ送給，アー
ク発生，通常溶接の一連の動作が行なわれるが、これら
の動作は公知の方法と特に異なるところはないので詳細
は省略する。

なお上記実施例においては初期速度と終期速度とを別々
の設定器により速度を設定するようにしたが、これらは
特に正確でなくてもよく単に低速であればよいものであ
るから設定器を共用するようにしてもよい。

また本発明は第１図の実施例に限定されるものではな
く、ワイヤインチング指令スイツチが閉路されたときか
らあらかじめ設定されたワイヤインチング速度設定プロ
グラムにしたがつて自動的に変化させるものであればよ
く、例えば、初期速度で送給を開始した後に速度を徐々
に上昇させる方式のものでもよい。この場合には、初期
速度の設定器と最高速度設定器およびスロープ制御回路
とを組合わせればよい。

上記いずれの場合においてもワイヤインチング速度を変
更するタイミングとしては実施例に示したようにインチ
ング開始からの時間に基づくものの他に、実際に送給さ
れたワイヤ長さに基づいて行うものであつてもよい。こ
の場合には例えば送給電動機あるいは送給ロールの回転
数を計測することによつて送給長さを知ることができ
る。そしてこの場合には速度変更時期の設定を直接長さ
で行うことができるのでワイヤインチング速度を変更し
ても再設定の必要がなく作業性がさらに向上する。もち
ろんこれらの各信号をデイジイタル化し得ることはいう
までもない。

発明の効果 以上のように、本発明はワイヤインチング指令スイツチ
が閉路された後の送給量にしたがつてワイヤ送給速度を
あらかじめ設定したワイヤインチング速度設定用のプロ
グラムに従つて自動的に変化させるようにしたので、イ
ンチングにて送給すべき長さに対して最適の送給速度で
送ることができ、ワイヤ先端の点検，修正のために小量
送るとき、あるいはワイヤ取替時のように数メートル以
上を連続的に送るときのいずれにおいてもそれぞれ能率
よくかつ安全に送ることができる。またこれらのワイヤ
インチング速度は溶接時の送給速度とは別個に設定され
るので、ワイヤスローダウン速度や溶接時のワイヤ送給
速度を兼用している従来方法のように他の機能に拘束さ
れることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための装置の例を示
す接続図、第２図は第１図の実施例の動作を説明するた
めの線図である。 １…インチング指令スイツチ、２…インチング速度設定
器、３，４…タイマ、５…フリツプフロツプ回路、１２
…電動機、１３…スロープ制御回路、１５…ワイヤ、１
６…ワイヤリール、１７…ワイヤ送給経路、１８…溶接
トーチ、１９…被溶接物

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消耗性電極ワイヤあるいは溶加ワイヤを溶
   接部に所定の速度で送給しながら溶接を行うアーク溶接
   機のワイヤインチング速度制御方法において、ワイヤイ
   ンチング指令スイツチが閉路された後のワイヤ送給量に
   対応してワイヤ送給速度をあらかじめ設定した速度プロ
   グラムにしたがつて自動的に変化させるワイヤインチン
   グ速度制御方法。
2. 【請求項２】前記あらかじめ設定したプログラムは、ワ
   イヤ送給速度をインチング動作の初期と後期とにおいて
   は比較的低速度とし、中間期においては比較的高速とす
   るとともに各期間に対応するワイヤ送給量がそれぞれ設
   定されたプログラムである特許請求の範囲第１項に記載
   のワイヤインチング速度制御方法。
3. 【請求項３】前記中間期に対応するワイヤ送給量は、ワ
   イヤ送給経路の始端部から終端部までの長さに対応して
   定める特許請求の範囲第２項に記載のワイヤインチング
   速度制御方法。
4. 【請求項４】前記ワイヤ送給量は、送給時間により決定
   する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載のワイヤインチング速度制御方法。
5. 【請求項５】前記ワイヤ送給量は、実際に送給するワイ
   ヤの長さに対応して定める特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれかに記載のワイヤインチング速度制御方
   法。
6. 【請求項６】前記あらかじめ設定されたプログラムは、
   前記指令スイツチが閉路されている時間に比例してワイ
   ヤ送給速度を所定の勾配で増加させるものである特許請
   求の範囲第１項に記載のワイヤインチング速度制御方
   法。