JPH0815660B2 - ア−ク溶接制御装置 - Google Patents

ア−ク溶接制御装置

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JPH0815660B2
JPH0815660B2 JP62122405A JP12240587A JPH0815660B2 JP H0815660 B2 JPH0815660 B2 JP H0815660B2 JP 62122405 A JP62122405 A JP 62122405A JP 12240587 A JP12240587 A JP 12240587A JP H0815660 B2 JPH0815660 B2 JP H0815660B2
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welding
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一博 竹中
義夫 今島
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は溶接電流,溶接電圧および溶接速度を制御し
て披溶接材の品質の安定化を図るようにしたアーク溶接
制御装置に関する。
(従来の技術) 従来、例えば溶接構造物をアーク溶接するには溶接電
流,溶接電圧をアーク溶接機に接続された電源装置に備
えられている電流計,電圧計から読取ってその平均的な
値をもとに溶接電流および溶接電圧を設定し、またこれ
らの溶接電流Iおよび溶接電圧Vと溶接速度計で計測さ
れた溶接速度Vsをもとに溶接入熱(Q),Q=60×I×V/
Vs(J/cm)を算出し、この溶接入熱を管理しながら溶接
を施工している。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、このように電流計,電圧計から読取られた溶
接電流,溶接電圧と溶接速度計で計測された溶接速度を
もとに溶接入熱(Q)を管理していたのでは、同じ測定
データをもとに溶接施工を行なっても溶接施工者による
計器の読取り誤差や溶接電流および電圧がそのときの溶
接現象と異なることが多いため、溶接部の形状(ビー
ト),外観(製品)および品質にバラツキが生じる。そ
こで、従来ではアーク溶接時において溶接施工者の勘に
よって溶接電流,溶接電圧の設定値を調整しながら溶接
現象の再現を図るようにしているが、これとてその再現
が難しいのが現状である。したがって、溶接部の形状,
外観および品質は溶接作業の実施段階での技量、つまり
溶接施工者の熟練度によって大きく左右されてしまう。
そこで、本発明は溶接電流,溶接電圧および溶接速度
をそのときの溶接現象に近付けるべく制御を可能にして
溶接施工者の熟練度に左右されずに迅速に溶接部の形
状,外観および品質の安定化を図ることができるアーク
溶接制御装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は以上の目的を達成するため、溶接電源装置およ
び溶接トーチ駆動源を備え、前記溶接電源装置に接続さ
れ且つ前記溶接トーチ駆動源により駆動される溶接トー
チに溶材を供給して披溶接材をアーク溶接する自動アー
ク溶接機において、溶接電流、溶接電圧、溶接速度及び
溶接入熱量をそれぞれ設定する溶接条件設定手段と、ア
ーク溶接時の溶接電流を検出する溶接電流検出器と、ア
ーク溶接時の溶接電圧を検出する溶接電圧検出器と、ア
ーク溶接時の溶接速度を検出する溶接速度検出器と、前
記溶接電流検出器により検出された溶接電流及び前記溶
接電圧検出器により検出された溶接電圧をそれぞれサン
プリングして溶接電流の波形平均値及び溶接電圧の波形
平均値をそれぞれ求める第1の演算手段と、この第1の
演算手段により求められた溶接電圧の波形平均値と前記
溶接速度検出器で検出された溶接速度をもとに溶接入熱
量を求める第2の演算手段と、前記第1の演算手段で求
められた溶接電流の波形平均値と前記溶接条件設定手段
に設定された溶接電流値、前記第1の演算手段で求めら
れた溶接電圧の波形平均値と前記溶接条件設定手段に設
定された溶接電圧値、及び前記第2の演算手段で求めら
れた溶接入熱量と前記溶接条件設定手段に設定された溶
接入熱量とをそれぞれ比較し、これらが各々許容範囲内
に入っているか否かを判定する判定手段と、この判定手
段で実溶接電流、実溶接電圧及び前記第2の演算手段で
求められた溶接入熱量の何ずれかがその設定値に対して
許容範囲外と判定された場合には実溶接電流、実溶接電
圧を制御すべく信号を前記溶接電源装置に出力すると共
に、溶接速度を制御すべく信号を前記溶接トーチ駆動源
に出力する制御信号出力部とを備えたことを特徴として
いる。
(作用) したがって、このような構成のアーク溶接装置にあっ
てはアーク溶接時に検出された溶接電流および溶接電圧
を高速度でサンプリングして取込んでその波形平均値を
求めることで、溶接現象に近いデータを得ることがで
き、これらのデータと溶接速度とをもとに溶接入熱量を
求めてこれらを予め設定されたそれぞれのデータと比較
しこれらが許容範囲内に入っているか否かを判定してそ
の結果が設定データに対して過大又は過少の場合には電
源装置,溶接トーチ駆動源が制御されるので、実際のア
ーク溶接時の現象がそれぞれの設定値に近いものとな
り、溶接部の形状,外観および品質が安定したものとな
る。
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明によるアーク溶接制御装置全体のシス
テム構成例を示すものである。第1図において、1は溶
接トーチ1a,この溶接トーチ1aにワイヤを供給するワイ
ヤ供給ドラム1b等を備えたアーク溶接機で、このアーク
溶接機1は図示しない自動走行車又は自動溶接ロボット
に組込まれて自動溶接が可能になっている。2はアーク
溶接機1に接続された電源装置で、この電源装置2は電
源トランス,交流を直流に変換する変換器等から構成さ
れている。3は溶接トーチ先端部にシールドガスを供給
するガスボンベである。また、4は電源装置2とアーク
溶接機1とを結ぶ電路に流れる電流をシャント検出する
溶接電流検出器、5は同じく電路の電圧を検出する溶接
電圧検出器、6はワイヤ供給ドラム1bを駆動する駆動部
の回転速度からワイヤ送り量を検出するワイヤ送り量検
出器である。さらに、7は図示しない自動走行車又は自
動溶接ロボットの溶接トーチ駆動源の駆動量をエンコー
ダ信号に変換して溶接速度を検出する溶接速度検出器、
8は被溶接部材9の温度を検出する母材温度検出器であ
る。なお、母材温度の検出としては被溶接部材9自体の
温度に限らず、溶融プールの温度を検出するようにして
もよい。
一方、10は溶接電流検出器4,溶接電圧検出器5,ワイヤ
送り量検出器6,溶接速度検出器7および母材温度検出器
8の各検出信号が入力されるマイクロコンピュータ(以
下単にマイコンと呼ぶ)である。このマイコン10は第2
図に示すように前述した各検出信号を取込むデータ入力
部11,溶接電流I,溶接電圧Vや溶接速度Vs,ワ
イヤ送給速度Vf,溶接入熱Qおよび母材温度T
を設定する溶接条件設定部12,溶接電流検出器4および
溶接電圧検出器5により検出された溶接電流および溶接
電圧を1000(回/秒)でサンプリングしてその平均値を
求める第1の演算部13、この第1の演算部13で求められ
た溶接電流および溶接電圧の平均値と溶接速度検出器7
で検出された溶接速度Vsをもとに溶接入熱(Q),Q=60
×I×V/Vsを求める第2の演算部14、第1の演算部13で
求められた溶接電流および溶接電圧の平均値,第2の演
算部14で求められた溶接入熱(Q)を溶接条件設定部12
で設定された溶接電流I,溶接電圧V,溶接入熱Q
とそれぞれ比較し、これらが許容範囲内に入っている
か否かを判定する溶接条件安定部15およびこの溶接条件
判定部15での判定結果が入力データが設定データに対し
て許容範囲内に入っていない場合には溶接電流,溶接電
圧を制御すべく信号を電源装置2に出力すると共に溶接
トーチ駆動源に溶接速度を制御すべく信号を出力する制
御信号出力部16から構成されている。
なお、上記のように溶接電流および溶接電圧を1000回
/秒でサンプリングしてその波形平均値を求めれば、母
材の材質や溶接電圧および溶接電流等の溶接条件にほと
んど左右されずに溶接現象に近似したデータを得ること
ができるが、溶接条件を特定すれば溶接電流および溶接
電圧のサンプリング周期が短くても溶接現象に近似した
データを得ることができる。例えば母材としてステンレ
スを、ワイヤとして1.6Φのものをそれぞれ使用し、ま
た溶接電圧として27〜32V,溶接電流として330〜400Aの
条件で溶接する場合にはサンプリング周期を500回/秒
としてもよい。また、母材として軟鉄を、ワイヤとして
1.2Φのものをそれぞれ使用し、また溶接電圧として22
〜26V,溶接電流として130〜180Aの条件で溶接する場合
にはサンプリング周期を250回/秒としてもよい。
次に上記のように構成されたアーク溶接制御装置の作
用について述べる。
まず、溶接条件設定部12に対して溶接電流I,溶接
電圧Vや溶接速度Vs,ワイヤ送給速度Vf,溶接入
熱Qおよび母材温度T等を設定する。その後自動溶
接を開始すると、溶接電流検出器4,溶接電圧検出器5,ワ
イヤ送り量検出器6,溶接速度検出器7および母材温度検
出器8でそれぞれ検出された各検出信号がディジタル化
されてデータ入力部11に取込まれる。このデータ入力部
11に取込まれた溶接電流Iと溶接電圧Vは第1の演算部
13により1000(回/秒)のサンプリング周期でサンプリ
ングされ、これらの平均値が求められる。したがって、
その平均値は溶接電流および溶接電圧の波形に近似した
ものとなる。次に第2の演算部14では第1の演算部13で
求められた溶接電流および溶接電圧の波形平均値とデー
タ入力部11で取込まれた溶接速度をもとに溶接入熱
(Q)を求める。そして、溶接条件判定部15では第1の
演算部13で求められた溶接電圧Vおよび電流Iの波形平
均値と第2の演算部14で求められた溶接入熱(Q)が溶
接条件設定部12に限定された溶接電流I,溶接電圧V
および溶接入熱Qとをそれぞれ比較し、許容範囲に
入っているか否かを判定する。また、溶接条件判定部15
ではデータ入力部11を通して入力されるワイヤ送り量V
f,母材温度Tの検出信号に対しても溶接条件設定部12に
設定されたそれぞれの設定値Vf,Tと比較して許容範
囲内にあるか否かが判定される。そして、この溶接条件
判定部15では前述した何れかの信号がその設定値に対し
て許容範囲外ある場合には出力部16を通して電源装置2,
溶接トーチ駆動源に制御信号を与える。即ち、溶接電
流,溶接電圧に対しては電源装置2に対してその出力を
制御すべく信号を与え、また溶接速度に対しては溶接ト
ーチ駆動源を制御すべく信号を与える。さらに、ワイヤ
送り量に対してはワイヤ供給ドラミ1bを駆動する電源、
この実施例では電源装置2の出力を制御すべく信号を、
母材温度に対しては水冷却系をオン,オフする接点に指
令をそれぞれ与える。
このように本実施例では溶接電流検出器4,溶接電圧検
出器5,ワイヤ送り量検出器6,溶接速度検出器7および母
材温度検出器8でそれぞれ検出された各信号をマイコン
10に入力して溶接電流および溶接電圧に対しては第1の
演算部13により1000回/秒でサンプリングして波形平均
値に近似したデータを求め、また第2の演算部14により
波形平均値に近似したデータと溶接速度とから溶接入熱
量を求めて溶接条件判定部14で予め溶接条件判定部12に
設定されたそれぞれの設定値と比較し、その判定結果許
容範囲外のものがあれば電源装置2又は溶接トーチ駆動
源に制御信号を与えて溶接電流および電圧,溶接速度,
溶接入熱量を制御するようにしたので、溶接現象にマッ
チした定量的なデータに基く制御が可能となる。したが
って、従来のように電流計,電圧計から読取られた溶接
電流,溶接電圧と、これら溶接電流,電圧および溶接速
度計で計測された溶接速度から求められた溶接入熱量
(Q)をもとに溶接施工を行なった場合に比して母材の
熱履歴が短くなるので、母材の劣化および熱歪みが少な
くなり、溶接部の形状,外観および品質の安定化を図る
ことができる。また、溶接部の形状,外観および品質は
溶接作業の実施段階での技量によって左右されるような
ことがなく、溶接施工者の熟練度に関係無く均一した溶
接を迅速に行なうことができる。
なお、上記実施例においては特に説明しなかったが、
マイコン10に対する溶接時のノイズ対策として一般のフ
ィルタを使用することにより、その機能を充分に発揮さ
せることができる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、アーク溶接時に検
出された溶接電流および溶接電圧を高速度でサンプリン
グして取込んでその波形平均値を求めて溶接現象に近い
データを得、このデータと溶接速度とをもとに入熱量を
求めてこれらを予め設定されたそれぞれのデータと比較
しこれらが許容範囲内に入っているか否かを判定してそ
の結果が許容範囲外の場合には電源装置又は溶接トーチ
駆動源を制御するようにしたので、実際のアーク溶接時
の現象がそれぞれの設定値に近いものとなり、溶接施工
者の熟練度に左右されずに迅速に溶接部の形状,外観お
よび品質の安定化を図ることができるアーク溶接制御装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるアーク溶接制御装置の一実施例を
示すシステム構成図、第2図は同実施例におけるマイコ
ンの機能ブロック図である。 1……溶接機、1a……溶接トーチ、1b……ワイヤ供給ド
ラム、2……電源装置、3……ガスボンベ、4……溶接
電流検出器、5……溶接電圧検出器、6……ワイヤ送り
量検出器、7……溶接速度検出器、8……母材温度検出
器、10……マイコン、11……データ入力部、12……溶接
条件設定部、13……第1の演算部、14……第2の演算
部、15……溶接条件判定部、16……制御信号出力部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−49781(JP,A) 特開 昭49−15656(JP,A) 実開 昭52−158727(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶接電源装置および溶接トーチ駆動源を備
    え、前記溶接電源装置に接続され且つ前記溶接トーチ駆
    動源により駆動される溶接トーチに溶材を供給して披溶
    接材をアーク溶接する自動アーク溶接機において、 溶接電流、溶接電圧、溶接速度及び溶接入熱量をそれぞ
    れ設定する溶接条件設定手段と、アーク溶接時の溶接電
    流を検出する溶接電流検出器と、アーク溶接時の溶接電
    圧を検出する溶接電圧検出器と、アーク溶接時の溶接速
    度を検出する溶接速度検出器と、前記溶接電流検出器に
    より検出された溶接電流及び前記溶接電圧検出器により
    検出された溶接電圧をそれぞれサンプリングして溶接電
    流の波形平均値及び溶接電圧の波形平均値をそれぞれ求
    める第1の演算手段と、この第1の演算手段により求め
    られた溶接電流及び溶接電圧の波形平均値と前記溶接速
    度検出器で検出された溶接速度をもとに溶接入熱量を求
    める第2の演算手段と、前記第1の演算手段で求められ
    た溶接電流の波形平均値と前記溶接条件設定手段に設定
    された溶接電流値、前記第1の演算手段で求められた溶
    接電圧の波形平均値と前記溶接条件設定手段に設定され
    た溶接電圧値、及び前記第2の演算手段で求められた溶
    接入熱量と前記溶接条件設定手段に設定された溶接入熱
    量とをそれぞれ比較し、これらが各々許容範囲内に入っ
    ているか否かを判定する判定手段と、この判定手段で実
    溶接電流、実溶接電圧及び前記第2の演算手段で求めら
    れた溶接入熱量の何ずれかがその設定値に対して許容範
    囲外と判定された場合には実溶接電流、実溶接電圧を制
    御すべく信号を前記溶接電源装置に出力すると共に、溶
    接速度を制御すべく信号を前記溶接トーチ駆動源に出力
    する制御信号出力部とを備えたことを特徴とするアーク
    溶接制御装置。
JP62122405A 1987-05-21 1987-05-21 ア−ク溶接制御装置 Expired - Lifetime JPH0815660B2 (ja)

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JPS63290685A JPS63290685A (ja) 1988-11-28
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