JPH0647548A - 自動溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動アーク溶接開始後に溶接電流の設定値を
変えても、当初設定した溶接部と溶接トーチとの距離が
変わらないで、確実に溶接できるようにする。 【構成】 溶接トーチ２０の移動方向に直交する面内に
おいて溶接トーチを一定周期で揺動させること、溶接電
流の周波数成分のうち溶接トーチの揺動周期と同一の周
波数成分を検出すること、１揺動期間中の平均溶接電流
値Ｑを検出すること、検出した上記揺動周期と同一の周
波数成分が小さくなるように溶接トーチの揺動中心位置
を揺動中心線に直交する方向に移動させること、上記１
揺動期間中の平均溶接電流値の初期値Ｑ0 からの変化分
Ｑ0 −Ｑ及び溶接電流設定値の初期値Ｉ0 からの変化分
Ｉ0 −Ｉをあらかじめ定めた比率ｋで加算した値が小さ
くなる方向に溶接トーチの揺動中心位置を揺動中心軸線
に沿って移動させること、を行って自動的にアーク溶接
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動溶接方法及び装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動溶接装置としては、特開昭６
０−５６４８３号公報に示されるようなものがある。こ
れに示される自動溶接装置は、溶接信号（電流又は電
圧）のウィービング（揺動）周波数成分を抽出する第１
バンドパスフィルタと、揺動周波数成分と揺動波形との
位相を調整する第１位相調整器と、これの出力を揺動半
周期信号に同期して整流する第１同期整流器と、これの
出力を揺動の１周期間、積分する第１積分器と、溶接信
号の揺動周波数の２倍の周波数成分を抽出する第２バン
ドパスフィルタと、揺動周波数の２倍の周波数成分と揺
動波形との位相を調整する第２位相調整器と、これの出
力を揺動1/4 周期信号に同期して整流する第２同期整流
器と、これの出力を揺動の１周期間、積分する第２積分
器と、を有しており、溶接中に溶接トーチを一定周期で
連続的に揺動させ、揺動の１周期の終りにおける第２積
分器の出力を第１積分器の出力より減算し、減算値が正
のときにのみ揺動１周期の終りにおける第１積分器の出
力の極性により位置ずれ方向を判別して、出力差に応じ
た量だけ溶接トーチを移動させることにより、溶接トー
チと溶接部とのすきま（ギャップ）が一定に保持された
状態で自動溶接を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の自動溶接装置には、溶接トーチの揺動周期
の２倍周波数成分を検出する必要があり、また、これを
積分する必要があるので、このための積分器を必要と
し、演算機構も複雑になるため、装置が高価になるとい
う問題点がある。また、溶接中に溶接電流の設定値を変
えると、溶接開始前に設定しておいたギャップが変わっ
てしまい、確実な溶接を行うことができないという別の
問題点もある。本発明はこのような課題を解決すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、平均溶接電流
値の初期値からの変化分と溶接電流設定値の初期値から
の変化分を加算した値が小さくなる方向に、溶接トーチ
の揺動中心位置を揺動中心軸線に沿って移動させること
により上記課題を解決する。すなわち本発明の自動溶接
方法は、溶接部に沿って自動的に溶接トーチを移動させ
てアーク溶接を行う方法であって、溶接トーチの移動方
向に直交する面内において溶接トーチを一定周期で揺動
させること、溶接電流の周波数成分のうち溶接トーチの
揺動周期と同一の周波数成分を検出すること、１揺動期
間中の平均溶接電流値を検出すること、検出した上記揺
動周期と同一の周波数成分が小さくなるように溶接トー
チの揺動中心位置を揺動中心線に直交する方向に移動さ
せること、上記１揺動期間中の平均溶接電流値の初期値
からの変化分及び溶接電流設定値の初期値からの変化分
をあらかじめ定めた比率で加算した値が小さくなる方向
に溶接トーチの揺動中心位置を揺動中心軸線に沿って移
動させること、を行うようにしている。また、上記方法
を実施する装置は、溶接トーチ（２０）と、これにワイ
ヤ（２６）を供給するワイヤ送給装置（２４）と、溶接
トーチ（２０）を移動方向に直交する面内において揺動
させる揺動装置（２２）と、これを揺動中心線に直交す
る方向に移動させる横方向移動装置（２８）と、揺動装
置（２２）を揺動中心軸線に沿って移動させる上下方向
移動装置（２９）と、横方向移動装置（２８）及び上下
方向移動装置（２９）を溶接部に沿って移動させる縦方
向移動装置（３８）と、溶接電流設定部（５０ａ）が設
けられているとともに設定された溶接電流を溶接トーチ
（２０）に供給する溶接電源（５０）と、溶接トーチ
（２０）の溶接電流を検出する電流検出器（５２）と、
溶接トーチ（２０）の揺動位置を検出して揺動位置信号
（６４）を出力する揺動位置検出器（６０）と、電流検
出器（５２）からの溶接電流値信号（５４）に基づいて
溶接電流の周波数成分のうち溶接トーチ（２０）の揺動
周期と同一の周波数成分（Ｓ）を演算しこの値に基づい
て横方向移動装置（２８）に作動指令信号（６６）を出
力する一方上下方向移動装置（２９）に作動指令信号
（６７）を出力する制御装置（５６）と、を有するもの
において、上記制御装置（５６）には、上記溶接電源
（５０）の溶接電流設定部（５０ａ）から溶接電流設定
値信号（５１）が入力されており、上記制御装置（５
６）は、上記溶接電流値信号（５４）及び上記揺動位置
信号（６４）に基づいて平均溶接電流値（Ｑ）を算出す
るとともに溶接電流設定値（Ｉ）の初期値（Ｉ0）から
の変化分及び平均溶接電流値（Ｑ）の初期値（Ｑ0 ）か
らの変化分をあらかじめ定めた比率（ｋ）で加算した値
を上記作動指令信号（６７）とすることを特徴としてい
る。なお、かっこ内の符号は実施例の対応する部材など
を示す。

【０００５】

【作用】上記のような構成によって、溶接トーチの位置
ずれが修正可能であるのは次のような原理による。すな
わち、溶接トーチの位置ずれの大きさと方向について、
大きさは、溶接電流の周波数成分のうち溶接トーチの揺
動周期と同一の周波数成分の大きさに対応させることが
でき、また、方向はトーチ揺動に対する前記の周波数成
分の位相の正逆関係によって決定できる。このことは、
次の説明から明らかである。溶接電流は、ワイヤ先端と
相手部材との距離に対応している。すなわち上記距離が
小さいほど電流が増大する。たとえば、図４（ａ）に示
すように溶接トーチが溶接部から大きく位置ずれする
と、左側の斜面Ｍは溶接電流にほとんど影響を与えず、
右側の斜面Ｎのみとの関係で溶接電流が決定される。従
って、１揺動周期中に溶接トーチは斜面Ｎに１回最も接
近し、また１回最も遠ざかり、これに応じて１回だけ最
大電流が得られ、また１回だけ最小電流が得られる。こ
のため、溶接電流は図４（ｂ）に示すように変化する。
この溶接電流の周期は揺動周期と一致している。従っ
て、溶接電流の、溶接トーチの揺動周波数と同一の、周
波数成分の大きさ（振幅）は大きくなっている。一方、
図５（ａ）に示すように、溶接トーチの位置ずれが比較
的小さい場合には、斜面Ｍ側に揺動したときにもこれの
影響を受ける。しかし、斜面Ｍの影響の度合は、斜面Ｎ
の影響の度合よりも小さい。したがって、図５（ｂ）に
示すように、溶接電流は１揺動周期中に大小２つの山を
生ずることになる。すなわち、溶接トーチの揺動周期と
同一の周波数成分と、これ以外の成分とを合成した電流
波形が得られる。このため、溶接トーチの揺動周期と同
一の周波数成分の度合は相対的に小さくなっている。更
に、図６（ａ）に示すように、溶接トーチのずれが全く
ない状態になると、１回の揺動ごとに斜面Ｍと斜面Ｎと
が同等の影響を与え、揺動周期と同一の周波数成分は存
在しないことになる。このように、図４から図６の状態
に変化するに従って、揺動周期と同一の周波数成分が減
少していく（換言すれば、１回の揺動について電流変化
が１回発生する度合いが減少していく）。従って、上述
のように、溶接電流の、溶接トーチの揺動周波数と同一
の周波数成分の大きさ（振幅）は、溶接トーチの溶接部
からの位置ずれの大きさに応じて増大していくことにな
る。一方、溶滴の落下、ワイヤの曲り、ワイヤ送給速度
の変動、仮付部の有無等の条件の変化による影響は、こ
れらの周波数成分が溶接トーチの揺動周波数と異なるた
め、溶接トーチの揺動周波数と同一の周波数成分の大き
さにほとんど影響を与えない。また、溶接トーチのずれ
の方向によって位相の正逆関係が相違することは、図７
（ａ）及び（ｂ）と図８（ａ）及び（ｂ）とを比較すれ
ば明らかである。すなわち、斜面Ｍと斜面Ｎとの影響度
合いは溶接トーチのずれの方向によって全く逆となる。
従って、同一のトーチ揺動に対して、電流波形の位相関
係は正逆の関係（同位相又は逆位相の関係、すなわち１
８０度の位相差を持つ関係）になり、このために、電流
の周波数成分のうちトーチ揺動周期と同一の周波数成分
の位相関係も正逆の関係になる。以上のようにして、溶
接電流の周波数成分のうち溶接トーチの揺動周期と同一
の周波数成分の大きさと位相の正逆関係とから溶接トー
チの位置ずれの度合いと方向とを求めた後、ずれの度合
いに応じた（比例した）量だけ逆方向にトーチ位置を移
動させる。これにより溶接トーチの位置は溶接部の真上
に接近するので、この操作を繰返して行うことにより溶
接トーチを溶接部の真上に移動させ保持することが可能
になる。更にいえば、上述した溶接電流の周波数成分の
うち溶接トーチの揺動周期と同一の周波数成分の大きさ
及び位相の正逆関係は、具体的には、溶接電流と溶接ト
ーチの揺動量とを乗算し、乗算値を各揺動周期ごとに積
分して得られる積分値の絶対値及びその正負の関係とし
て求めることが可能である。従って、溶接電流と溶接ト
ーチの揺動量とを乗算すると共に乗算値を各揺動周期ご
とに積分し、上記積分によって得られる積分値の正負か
ら、溶接トーチの修正方向を決定し、この修正方向に上
記積分値の絶対値に応じた量だけ溶接トーチの揺動中心
位置を移動すれば、上記のような溶接条件の変動に影響
されることなく、溶接トーチの位置を溶接部に一致させ
ることができる。上記演算によって、溶接トーチの揺動
周波数と同一の周波数成分が取り出されることは、フー
リェ級数に基づいて説明される。すなわち、関数ｆ
（ｔ）がーπ≦ｔ≦πの変域で周期的である場合には、

【数１】 と展開することができ、ここで

【数２】

【数３】 である。従って、揺動周期と同一の周波数成分は、

【数４】

【数５】 であるが、トーチの揺動動作が正弦波（ｓｉｎｔ）状に
なるように揺動させることによって、ａ1 は考慮不要と
なり、揺動周期と同一の周波数成分（基本波成分）Ｓ
は、 Ｓ＝ｂ1 となる。従って、溶接電流（ｆ（ｔ））と溶接トーチの
揺動量とを乗算し、乗算値を各揺動周期ごとに積分する
ということは、上記演算を行っていることに相当し、基
本波成分Ｓを求めていることになる。一方、１揺動期間
中の平均溶接電流値は、溶接トーチと溶接部との揺動中
心線軸方向の距離の大きさに応じて変化する。このこと
は次の説明から明らかである。いま溶接トーチが、図９
（ａ）のように揺動中心線軸方向の、ある初期位置に位
置し、図９（ｂ）のような電流波形を示しているものと
すると、電流の平均値はＩｍ0 であり、１揺動周期中の
電流変化の大きさはＩｂ0 −Ｉａ0 である。溶接中に溶
接トーチが図１０（ａ）のように揺動中心線軸方向に沿
って溶接部に近づく方向にずれた場合（すなわち、上下
方向位置ｙが図９（ａ）のｙ0 から図１０（ａ）のｙ1
に減少したとき）、電流の平均値が図９（ｂ）のＩｍ0
から図１０（ｂ）のＩｍ1 に増加し、さらに１揺動周期
中の電流変化の大きさもＩｂ0 −Ｉａ0 からＩｂ1 −Ｉ
ａ1 に増加する。逆に溶接トーチが溶接部から遠ざかる
方向にずれた場合、上記説明とは反対に、電流の平均値
は減少し、さらに１揺動周期中の電流変化の大きさも減
少する。これは次の理由による。溶接電流は、ワイヤ先
端と相手部材との距離が近いほど大きくなるので、溶接
トーチが溶接部に近づくほど平均電流も大きくなる。ま
た、同一の振幅で溶接トーチを揺動させた場合、溶接ト
ーチが溶接部に近いほどワイヤ先端と相手部材との最接
近距離（揺動位置ｃまたはｂでの斜面Ｍ又はＮへの距
離）と最離反距離（揺動位置ａでの斜面Ｍ又はＮへの距
離）の差異が大きくなるので、電流変化の度合いも大き
くなる。以上説明したように、平均溶接電流は、溶接ト
ーチの上下方向位置ｙによって変化するので、溶接中、
溶接電流設定値が一定のままであれば、平均溶接電流を
初期値（適正条件下で溶接開始した直後の値）からの変
化分（増減）が小さくなるように溶接トーチを揺動中心
線軸方向（ｙ方向）に移動すれば、溶接トーチの揺動中
心線軸方向の位置を一定に保つことができる。溶接の途
中で溶接電流設定値を変更する場合には、平均溶接電流
値の初期値からの変化分及び溶接電流設定値の初期値か
らの変化分より差分Ｅを求める。 Ｅ＝ｋ｛（Ｑ0 −Ｑ）−（Ｉ0 −Ｉ）｝ ここにＱ0 ：平均溶接電流の初期値 Ｑ ：平均溶接電流 Ｉ0 ：溶接電流設定値の初期値 Ｉ ：溶接電流設定値 ｋ ：比例係数 この差分Ｅの値が小さくなるように溶接トーチを揺動中
心線軸方向に移動させる。これにより溶接中に溶接電流
設定値を変更しても、被溶接物の溶接部と溶接トーチと
のｙ方向の距離（ギャップ）を一定に維持することがで
きる。

【０００６】

【実施例】図１に下向き隅肉溶接の場合の本発明の実施
例を示す。溶接トーチ２０は揺動装置２２によって揺動
可能に支持されている。揺動装置２２は溶接トーチ２０
を一定周期で揺動させることができる。溶接トーチ２０
にはワイヤ送給装置２４からワイヤ２６を送給可能であ
る。揺動装置２２は上下方向移動装置２９と支持部材３
１を介して連結されている。上下方向移動装置２９はモ
ータ２９ａを有しており、このモータ２９ａを作動させ
ることにより、支持部材３１を図１中で上下方向に移動
させることができる。すなわち、モータ２９ａを駆動さ
せることにより、揺動装置２２及びこれに支持された溶
接トーチ２０を上下方向に移動させることができる。上
下方向移動装置２９は横方向移動装置２８と支持部材３
０を介して連結されている。横方向移動装置２８はモー
タ２８ａを有しており、このモータ２８ａを作動させる
ことにより支持部材３０を図１中で水平方向に移動させ
ることができる。すなわち、モータ２８ａを駆動するこ
とにより、揺動装置２２及びこれに支持された溶接トー
チ２０を水平方向に移動させることができる。モータ２
８ａ及び２９ａはパルスモータであり、入力される正転
用又は逆転用パルスに応じて正転又は逆転する。横方向
移動装置２８は、フレーム３２上に軸受３４及び３６を
介して溶接方向（紙面に直交する方向）に移動可能に支
持された走行台３８上に設けられている。なお、走行台
３８を駆動する駆動装置は図示を省略してある。この走
行台３８及び駆動装置が縦方向移動装置を構成する。走
行台３８を移動させることにより、溶接トーチ２０を紙
面に直交する方向に移動させることができる。被溶接物
４０及び４２は台４４上に設置される。被溶接物４０及
び４２の接触面端部が溶接すべき溶接部４６である。ワ
イヤ送給装置２４及び台４４はそれぞれ給電線４７及び
４８によって溶接電源５０と接続されている。溶接電源
５０には溶接電流設定部５０ａが設けられており、これ
に溶接電流設定値を設定可能である。また、溶接電源５
０には電流検出器５２も設けられており、溶接電源５０
の溶接電流設定部５０ａからの溶接電流設定信号５１及
び電流検出器５２からの信号５４は、それぞれ制御装置
５６に入力される。電流検出器５２は、たとえばホール
素子を利用した磁気的電流検出器又はシャント抵抗器で
あり、溶接電流に比例した信号５４を発生する。制御装
置５６には揺動装置２２に設けられた揺動位置検出器６
０からの信号６４も入力される。揺動位置検出器６０
は、溶接トーチ２０が揺動中心位置を１方向から通過す
るときに（すなわち、１揺動周期に付き１回）パルス状
の信号６４を発生するものであり、たとえば溶接トーチ
２０と連動するスリット機構及び光電スイッチによって
構成することができる。制御装置５６は、モータ２８ａ
へ回転量及び回転方向を指令する信号６６、及びモータ
２９ａへ回転量及び回転方向を指令する信号６７を出力
することができる。制御装置５６の構成を図２にブロッ
ク図として示す。制御装置５６は、ＡＤ変換器７０、マ
イクロプロセッサ７２、記憶器７４、及び駆動信号出力
部７６及び７７を有している。ＡＤ変換器７０は、電流
検出器５２からのアナログ信号５４をデジタル信号８０
に変換し、また、溶接電源５０の溶接電流設定部５０ａ
からのアナログ信号５１をデジタル信号８１に変換す
る。マイクロプロセッサ（中央処理装置ＣＰＵ）７２
は、記憶器７４に格納してあるプログラムに基づいて、
信号の読み込み、演算、信号の出力等の制御を行い、後
述のような機能を達成する。記憶器７４にはマイクロプ
ロセッサ７２を作動させるプログラム及び演算に必要な
データが格納してあり、また演算中の数値データ等も一
時的に格納される。上述の溶接電流設定信号５１に対応
するデータは、溶接電流設定値の初期値Ｉ0 として記憶
器７４に記憶される。駆動信号出力部７６及び７７は、
マイクロプロセッサ７２からの信号８２及び８３に応じ
てそれぞれモータ２８ａ及び２９ａを所定量だけ所定方
向に駆動するパルス信号６６及び６７を出力する。

【０００７】次に、この実施例の作用を説明する。図１
及び２に示す装置により次のようにして溶接が行われ
る。溶接トーチ２０は、揺動装置２２によって図１中紙
面に平行平面内で揺動中心線（この場合、垂直線）を中
心として揺動しつつ走行台３８によって紙面に直交する
方向に移動し、溶接部４６をアーク溶接する。溶接トー
チ２０が溶接部４６の真上の一定高さ位置を通過するよ
うに、制御装置５６からの信号６６及び６７によってモ
ータ２８ａ及び２９ａが回転し、溶接トーチ２０は水平
方向及び上下方向に移動される。制御装置５６は、揺動
位置検出器６０からのパルス状の信号６４及び電流検出
器５２からの信号５４に基づいて、図３に示すフローチ
ャートの手順に従ってモータ２８ａに出力する信号６６
及びモータ２９ａに出力する信号６７を決定する。ま
ず、揺動位置検出器６０からの信号６４がオンとなるこ
とを検出することにより、溶接トーチ２０が最初に揺動
中心位置を１方向から通過することを検出し（ステップ
１０２）、これを検出すると同時にＡＤ変換器７０から
の信号８１（溶接電流設定値の初期値Ｉ0 ）を読み込
み、記憶器７４に記憶させる（ステップ１０３）。これ
と同時にＡＤ変換器７０からの信号８０を読み込み、記
憶器７４に記憶させる（ステップ１０４）。次いで、微
小時間△Ｔ（たとえば、揺動周期の１／１００の時間）
のアイドル時間をおいて（ステップ１０６）、溶接トー
チ２０が揺動中心位置にあるかどうかを判断し（ステッ
プ１０８）、揺動中心位置に復帰していない場合にはス
テップ１０４に戻って微小時間△Ｔ後の信号８０を読み
込み、記憶器７４に記憶させる。この信号８０の読み込
み及び記憶は溶接トーチ２０が揺動中心位置に復帰する
まで（すなわち、揺動位置検出器６０からの信号６４が
オンとなるまで）繰り返される。すなわち、１揺動周期
間に信号８０が△Ｔ時間毎に１００回測定され、データ
Ａ1 、Ａ2 ・・・Ａ100 として記憶される。１揺動周期
が終了して溶接トーチ２０が揺動中心位置に戻ると、ス
テップ１１０に進み、次式に示す演算を行う。

【数６】

【数７】 ここにＡｉ・・・信号８０の測定データ Ｎ・・・・Ａｉのデータ数（上例ではＮ＝１００） この演算結果Ｓは、それぞれ電流検出器５２からの信号
５４に含まれる周波数成分のうち溶接トーチ２０の揺動
周期と一致する周波数成分を抽出したものとなってい
る。ここでＳの値の大きさは溶接トーチ２０の揺動周波
数の周波数成分の大きさに略比例し、またＳの値の正負
は揺動に対する周波数成分の位相の正逆に一致してい
る。一方、Ｑは電流検出器５２からの信号５４の平均
値、すなわち平均溶接電流値（初期値Ｑ0 ）となってい
る。この状態で溶接電流設定値が変更されたかどうかを
判断する（ステップ１１２）。溶接電流設定値が変更さ
れている場合は、再度、信号８１（変更された溶接電流
設定値Ｉ）を読み込み、記憶器７４に記憶する（ステッ
プ１１４）。変更されていなかった場合はステップ１１
６に進む。上記のようなＳ及びＱの値に基づいて、作動
指令信号Ｄ及びＥが演算される（ステップ１１６）。す
なわち、Ｓの値に比例してＤが演算され、またＥが演算
される。 Ｅ＝ｋ｛（Ｑ0 −Ｑ）−（Ｉ0 −Ｉ）｝ ここにＱ0 ：平均溶接電流の初期値（溶接開始直後の適
正条件下での値） Ｑ ：平均溶接電流 Ｉ0 ：溶接電流設定値の初期値 Ｉ ：溶接電流設定値 ｋ ：比例係数 ただし、比例係数ｋは、使用するモータ２８ａ及び２９
ａの回転特性によって異なるが、大きくすればトーチ位
置修正の応答性がよくなり、逆に小さくすれば安定性が
増す傾向を考慮して適宜決定される。上述の作動指令信
号Ｄ及びＥが、信号８２及び８３として駆動信号出力部
７６及び７７に入力される。駆動信号出力部７６は、入
力された信号８２の大きさ及び正負に応じて所定数の正
転用又は逆転用パルスを信号６６としてモータ２８ａに
出力する。同様に駆動信号出力部７７は、モータ２９ａ
に信号６７を出力する（ステップ１１８）。次いでリタ
ーンし、上記と同様なルーチンが繰り返し実行される。
したがって、溶接トーチ２０の揺動周期ごとに溶接トー
チ２０の水平方向位置及び上下方向位置が調節されるこ
ととなる。なお、本実施例のフローチャート（図３）
は、ステップ１１０→１１８が、ステップ１０４→１０
８における信号８０の定期的な読み込みに影響を及ぼさ
ないように十分に高速に実行されることを前提にしてい
るものであるが、ステップ１０４→１０８の実行と、ス
テップ１１０→１１８の実行とを同時に並行して行う、
いわゆる並列処理を行えば、上記前提は不要である。な
お、上記作動指令信号Ｅの演算の１回目においては、Ｑ
＝０、及びＩ＝０となる。すなわち、ｋ（Ｑ0 −Ｉ0 ）
の値が作動指令信号Ｅとされる。また、２回目以降の演
算においては、そのときの平均溶接電流値Ｑ（及び必要
に応じて変更された溶接電流設定値Ｉ）が使用される
が、ステップ１１２において「ノー」の場合には、上式
中Ｉの値は１回前の値がそのまま使用される。上記のよ
うな制御装置５６の作用によって溶接トーチ２０は、常
に溶接部４６の真上で、しかも一定高さに位置するよう
に制御される。たとえば、溶接トーチ２０の位置が溶接
部４６の真上位置から水平方向にずれた場合、溶接電流
中に含まれる周波数成分のうち溶接トーチ２０の揺動周
期と同一の周波数成分は大きくなるが、駆動信号出力部
７６からの信号６６はこれを小さくする方向にモータ２
８ａを回転させる。モータ２８ａの回転方向は信号８２
の正負に応じて決定され、溶接トーチ２０は溶接部４６
の真上位置に水平移動される。溶接トーチ２０が溶接部
４６の真上に位置している場合には、溶接電流中に含ま
れる周波数成分のうち溶接トーチ２０の揺動周期と同一
の周波数成分は極めて小さくなるので、モータ２８ａは
ほとんど回転せず溶接トーチ２０も水平移動しない。一
方、溶接トーチ２０の位置が溶接部４６の真上位置の初
期位置（溶接開始直後の位置）から更に上方向にずれた
場合、平均溶接電流値Ｑは小さくなる。従って、作動指
令信号Ｅは負の値をとり、その絶対値は大きくなるが、
駆動信号出力部７７からの信号６７は、この絶対値を小
さくする方向にモータ２９ａを回転させる。逆にトーチ
２０の位置が下方向にずれた場合は、作動指令信号Ｅは
正の値をとり、その絶対値は大きくなるが、同様に信号
６７はこの絶対値を小さくする方向にモータ２９ａを回
転させる。モータ２９ａの回転方向は信号８３の正負に
応じて決定され、溶接トーチ２０は溶接部４６の真上位
置の初期位置に一致するように上下移動される。溶接ト
ーチ２０が溶接部４６の真上位置の初期位置にある場合
には、作動指令信号Ｅは極めて小さくなるので、モータ
２９ａは、ほとんど回転せず、溶接トーチ２０も上下移
動しない。上記のようにして、溶接トーチ２０の位置は
揺動の１周期毎に溶接部４６の真上の一定位置にくるよ
うに制御され、溶接トーチ２０は溶接中常に溶接部４６
の真上の一定位置に保持され、走行台３８の移動により
溶接線に沿って溶接が行われる。溶接中には、溶滴の落
下、ワイヤの曲り、ワイヤ送給速度の変動、ワイヤの溶
け方の不均一、仮付部の有無等の条件の変動を生ずる
が、これらの変動の周波数成分は溶接トーチ２０の揺動
周波数の周波数成分とは相違しており、溶接トーチ２０
の揺動周期と同一の周波数成分に対してはほとんど影響
を与えない。したがって、上記のような溶接条件の変動
にもかかわらず、溶接トーチ２０は確実に溶接部４６の
真上の一定位置に保持される。

【０００８】次に、溶接トーチ２０の動作を、具体的に
溶接電流などの数値を用いて説明する。溶接電流設定値
の初期値Ｉ0 ＝２６０（アンペア）、平均溶接電流の初
期値Ｑ0 ＝２５０（アンペア）、比例係数ｋ＝１とする
と、 １．定常時 Ｅ＝ｋ｛（２５０−２５０）−（２６０−２６０）｝＝
０…ギャップ修正なし ２．溶接電流上昇時 Ｅ＝ｋ｛（２５０−２５１）−（２６０−２６０）｝＝
−１…ギャップ→大 ３．溶接電流下降時 Ｅ＝ｋ｛（２５０−２４９）−（２６０−２６０）｝＝
１…ギャップ→小 ４．溶接電流設定値上昇時 Ｅ＝ｋ｛（２５０−２５０）−（２６０−２６１）｝＝
１…注１ Ｅ＝ｋ｛（２５０−２５１）−（２６０−２６１）｝＝
０…ギャップ修正なし ５．溶接電流設定値下降時 Ｅ＝ｋ｛（２５０−２５０）−（２６０−２５９）｝＝
−１…注１ Ｅ＝ｋ｛（２５０−２４９）−（２６０−２５９）｝＝
０…ギャップ修正なし （注１）溶接電流設定値Ｑを変更した場合に、一時的に
平均溶接電流値の初期値からの変化分（Ｑ0 −Ｑ）と溶
接電流設定値の初期値からの変化分（Ｉ0 −Ｉ）とのバ
ランスがくずれるが、その後、平均溶接電流値Ｑが溶接
電流設定値Ｉに追従するため、ギャップ修正がなくな
る。 以上、説明したように、溶接電流設定値Ｉが初期値Ｉ0
から上昇した場合、下降した場合のいずれであっても、
ギャップ修正は行われないので、溶接の途中、必要に応
じて溶接電流設定値Ｉを変更しても確実に溶接すること
ができる。

【０００９】なお、上記実施例の説明では、作動指令信
号Ｅの計算式として、 Ｅ＝ｋ｛（Ｑ0 −Ｑ）−（Ｉ0 −Ｉ）｝ を用いるものとしたが、これに限定されるわけではな
く、たとえば、平均溶接電流値の初期値からの変化分
（Ｑ0 −Ｑ）と、溶接電流設定値の初期値からの変化分
（Ｉ0 −Ｉ）にそれぞれ異なる比例係数（ｋ1 、ｋ2 ）
を乗じた後、これらの差分を求めるようにすることもで
きる。すなわち、 Ｅ＝ｋ1 （Ｑ0 −Ｑ）−ｋ2 （Ｉ0 −Ｉ） ここにｋ1 ：溶接電流の比例係数 ｋ2 ：溶接電流設定値の比例係数 を用いるようにすることもできる。

【００１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶接作業中に溶接電流の設定値を変更しても、溶接部と
溶接トーチとの距離を一定に維持することができるの
で、確実に自動アーク溶接を行うことができ、従来より
も安価な装置で、幅広い作業条件に対応することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動溶接機を示す図である。

【図２】制御装置をブロック図として示す図である。

【図３】制御方法のフローチャートを示す図である。

【図４】位置ずれが大きい場合の電流波形を示す図であ
る。

【図５】位置ずれが小さい場合の電流波形を示す図であ
る。

【図６】位置ずれがない場合の電流波形を示す図であ
る。

【図７】右方向へ位置ずれした場合の電流波形を示す図
である。

【図８】左方向へ位置ずれした場合の電流波形を示す図
である。

【図９】溶接トーチが溶接部から離れている場合の揺動
周期中の電流波形を示す図である。

【図１０】溶接トーチが溶接部に接近している場合の揺
動周期中の電流波形を示す図である。

【符号の説明】

２０ 溶接トーチ ２２ 揺動装置 ２４ ワイヤ送給装置 ２６ ワイヤ ２８ 横方向移動装置 ２９ 上下方向移動装置 ３８ 走行台（縦方向移動装置） ４０，４２ 被溶接部材 ４６ 溶接部 ５０ 溶接電源 ５２ 電流検出器 ５１，５４，６４，６６，６７ 信号 ５６ 制御装置 ６０ 揺動位置検出器 ７６，７７ 駆動信号出力部 ８０，８１，８２，８３ 信号 Ｅ 作動指令信号 Ｉ0 溶接電流設定値の初期値 Ｉ 溶接電流設定値 Ｑ0 平均溶接電流値の初期値 Ｑ 平均溶接電流値 ｋ 比例係数（比率）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高下 健二 広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接部に沿って自動的に溶接トーチを移
   動させてアーク溶接を行う自動溶接方法において、 溶接トーチの移動方向に直交する面内において溶接トー
   チを一定周期で揺動させること、 溶接電流の周波数成分のうち溶接トーチの揺動周期と同
   一の周波数成分を検出すること、 １揺動期間中の平均溶接電流値を検出すること、 検出した上記揺動周期と同一の周波数成分が小さくなる
   ように溶接トーチの揺動中心位置を揺動中心線に直交す
   る方向に移動させること、 上記１揺動期間中の平均溶接電流値の初期値からの変化
   分及び溶接電流設定値の初期値からの変化分をあらかじ
   め定めた比率で加算した値が小さくなる方向に溶接トー
   チの揺動中心位置を揺動中心軸線に沿って移動させるこ
   と、 を特徴とする自動溶接方法。
2. 【請求項２】 溶接部に沿って自動的に溶接トーチを移
   動させてアーク溶接を行う自動溶接装置であって、溶接
   トーチ（２０）と、これにワイヤ（２６）を供給するワ
   イヤ送給装置（２４）と、溶接トーチ（２０）を移動方
   向に直交する面内において揺動させる揺動装置（２２）
   と、これを揺動中心線に直交する方向に移動させる横方
   向移動装置（２８）と、揺動装置（２２）を揺動中心軸
   線に沿って移動させる上下方向移動装置（２９）と、横
   方向移動装置（２８）及び上下方向移動装置（２９）を
   溶接部に沿って移動させる縦方向移動装置（３８）と、
   溶接電流設定部（５０ａ）が設けられているとともに設
   定された溶接電流を溶接トーチ（２０）に供給する溶接
   電源（５０）と、溶接トーチ（２０）の溶接電流を検出
   する電流検出器（５２）と、溶接トーチ（２０）の揺動
   位置を検出して揺動位置信号（６４）を出力する揺動位
   置検出器（６０）と、電流検出器（５２）からの溶接電
   流値信号（５４）に基づいて溶接電流の周波数成分のう
   ち溶接トーチ（２０）の揺動周期と同一の周波数成分
   （Ｓ）を演算しこの値に基づいて横方向移動装置（２
   ８）に作動指令信号（６６）を出力する一方上下方向移
   動装置（２９）に作動指令信号（６７）を出力する制御
   装置（５６）と、を有するものにおいて、 上記制御装置（５６）には、上記溶接電源（５０）の溶
   接電流設定部（５０ａ）から溶接電流設定値信号（５
   １）が入力されており、上記制御装置（５６）は、上記
   溶接電流値信号（５４）及び上記揺動位置信号（６４）
   に基づいて平均溶接電流値（Ｑ）を算出するとともに溶
   接電流設定値（Ｉ）の初期値（Ｉ0 ）からの変化分及び
   平均溶接電流値（Ｑ）の初期値（Ｑ0 ）からの変化分を
   あらかじめ定めた比率（ｋ）で加算した値を上記作動指
   令信号（６７）とすることを特徴とする自動溶接装置。