JPS5884678A - 溶接ワイヤエクステンシヨンの自動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 すなわち溶接チップからの溶接ワイヤの突出し長さを設
定された所定値に保持するだめの自動制御方法に関する
ものである。

溶接ワイヤを用いたアーク溶接においては，均一で欠陥
のない溶接ビードを得るために溶接電流、溶接電圧及び
溶接速度を一定にして溶接を行なうが，溶接中に溶接ト
ーチ位置と母材溶接線との距離が変わるとワイヤ・エク
ステンションが変化シて、ワイヤ送給速度又は浴接電流
が変化するので、均一で健全な溶接ビードを得るために
は、溶接中のワイヤ・エクステンションを設定された一
定値に保持する必要がある。特に、自動溶接においては
ワイヤ・エクステンションが設定された一定値に々るよ
うに自動制御することが溶接の自動［ヒを推進するだめ
の重要な要素となっており、このだめの自動制御方法が
従来、種々考案されている。

溶接ワイヤのエクステンションを自動制御するためには
、溶接中のエクステンションの変動を検出する必要があ
るが、この検出に当っては従来技術及び本発明において
も溶接現象を利用している。

第１図は利用する溶接現象を説明するための特性図で、
ワイヤ径が一定の場合に、エクステンションをパラメー
タとした時の溶接電流■とワイヤ送給速度Ｗとの関係を
示す特性図である（以下、Ｉ−Ｗ特性値と呼ぶ）。ワイ
ヤ送給速度Ｗと溶接電流■との関係はＷ−に１１＋に２
■２ｔとなる。ここで、Ｋ１．に２はワイヤ径々どによ
り定寸る定数、ｔはエクステンション値である。すなわ
ち、ワイヤ送給速度は溶接電流に対して緩やかな２次曲
線の関係で与えられる。

次に、第１図に示す特性図を用いてエクステンションの
変動を検出するのに利用する溶接現象を説明するが、こ
の場合、使用する溶接電源の特性により異なる溶接現象
を示す。すなわち、溶接電源特性が垂下特性（以下、Ｃ
Ｃ電源という）で、溶接ワイヤはアーク長を一定に保持
させるために、いわゆるアーク電圧制御送給方式で送給
されている場合を考えると、第１図において、いま、溶
接（３） 電流設定値が１２．ワイヤ送給速度がＷ２、この時ノエ
クステンション値がｔ２、すなわち、　動作点Ａで溶接
を開始したとすると、溶接中にエクステンションが長く
なり、ｔ２からｔｌに変化した場合にハに２■２ｔ１〉
Ｋ２■シ。となってワイヤ送給速度が増加してＷ　と々
す、動作点はＢへ移行する。

逆ニ、エクステンションが短くなりｔ２からｔ３に変化
した場合には、Ｋ２Ｉ′２２Ｌ３〈Ｋ２■：ｔ２　　と
々つてワイヤ送給速度は減少してＷ３となり、動作点ば
Ｃへ移行する。このように、ＣＣ電源を使用しり場合に
は、エクステンションが変化するとワイヤ送給速度が変
化することに々る。

次に、溶接電源特性が定電圧特性（以下、ＣＰ電源とい
う）で溶接ワイヤはアーク長を一定に保持させるために
、いわゆる定速度送給方式で送給されている場合を考え
ると、第１図において、いま、ワイヤ送給速度設定値が
Ｗ２．溶接電流がＩ２、この時のエクステンション値が
ｔ２、すなわち動作　　　　　［点Ａで溶接を開始した
とすると、溶接中にエクステンションが長くなりｔ２か
らｔｌに変化した場合（４） には、ワイヤ送給速度Ｗ２は一定で、ｔｌ〉１２　　と
なるので浴接電流が減少して１１　　となり、動作点Ｈ
Ｄへ移行する。逆に、エクステンションが短く々すｔ２
からｔ３に変化した場合には、ワイヤ送給速度Ｗ２は一
定で、ｔ３＜４２となるので溶接電流が増加して工、と
なり、動作点はＥへ移行する。

このように、ＣＰ電源を使用した場合には、エクステン
ションが変化すると溶接電流が変化することになる。

以上説明した溶接現象を利用して、溶接中のエクステン
ションが設定値になるように自動制御する方法として特
公昭５１−２８５７５号公報、特開昭４９−５５５４３
号公報などで開示はれた技術がある。

このうち、特公昭５１−２８５７５号公報で開示された
技術は、予め実験によって求めた溶接電流をパラメータ
とするエクステンションとワイヤ送給速度との関係に基
づいて、エクステンション値を設定するエクステンショ
ン位置設定器の設定出力信号と、ワイヤ送給モータに取
付けられた回転計によって検出したワイヤ送給速度信号
とを比較器に受信させて１位置設定器の設定出力信号と
ワイヤ送給速度信号との差電圧を検出したのち。

この差電圧に応じて溶接トーチを上下作動させるモータ
を駆動することによりエクステンションが設定値になる
ようにして、被溶接材と溶接トーチとの距離を自動制御
する方法である。

すなわち、予め実験によって求めておいたこれから溶接
を行なおうとする溶接電流におけるエクステンションと
ワイヤ送給速度との関係から、設定エクステンション値
に対応したワイヤ送給速度に比例する信号、つまりワイ
ヤ送給速度設定信号をエクステンション位置設定器から
設定出力信号として出力し、この設定出力信号と溶接中
のワイヤ送給速度信号を比較することで設定エクステン
ション値に対する偏差を検出して制御するものである。

しかしながら、この制御方法においては、溶接中の溶接
電、流を検出する手段を持たないために、第１図で説明
したようにＣＰ電源の場合には適用でき々い。しかも、
溶接電流をパラメータとしたエクステンションとワイヤ
送給速度との関係に基づいてエクステンション位置設定
器から設定信号を出力するようにしているので、同−設
定エクステンション値であっても、溶接電流条件を変更
するたびに位置設定器の設定出力信号の大きさを調整し
て再設定してやることが必要となり、さらに、溶接中に
溶接電流が電源電圧の変動などで変化した場合には設定
エクステンション値からはずれてくるなどの欠点がある
。

一方、特開昭４９−５５５４８号公報で開示された技術
は、溶接電圧及びワイヤ送給速度が同一条件のもとてト
ーチと母材間の距離が変れば溶接電流も変化するという
溶接現象を利用して、溶接中の溶接電流の変化を検出し
て１・−チ昇降用電動機を駆動することによりトーチと
母材間距離を一定に保たせるものである。

すなわち、溶接電圧、１・−チと母材間の距離及びワイ
ヤ送給速度を所要値に設定すると、この時の設定エクス
テンションにおける溶接軍帽が宇ま（７） す、この溶接電流に対応した値を基準電圧発生器の設定
値、つまり溶接電流設定信号とする。

次に、溶接中に検出した溶接電流を変換器を用いて電圧
に変換し、この変換電圧と基準電圧発生器の設定値を比
較回路により比較することで設定エクステンション値に
対する偏差を溶接電流の偏差値として検出し、トーチ昇
降用電動機を駆動することによりトーチと母材間距離を
一定に保たせるものである。

しかしながら、この制御方法に２いては溶接中のワイヤ
送給速度を検出する手段を持たないだめに、第１図で説
明したようにＣＣ電源の場合には適用でき々い。しかも
、同−設定エクステンション値であっても、溶接電流条
件、すなわちワイヤ送給速度を変更するたびに基準電圧
発生器の設定値の大きさを調整して再設定してやること
が必要とがり、さらに、溶接中にワイヤ送給速度が電源
電圧の変動などで変化した場合には設定エフステ　　　
　　　「ンション値からけずれてくる々どの欠点がある
。

そこで、と力、らの欠点を解決するために特開昭（８） ４９−１０５７４８号公報で開示された技術がある。こ
の技術は宇電圧特性溶接電源を用いた場合に、検出溶接
電流値と溶接電流設定値との偏差値により溶接トーチを
上下方向に駆動してエクステンションを一定に保つよう
にする制御方法である。

このうち、溶接電流設定値はワイヤ送給速度設定値又は
ワイヤ送給モータに直結した速度検出器の出力信号値に
応じて設定されるようにしている。

つまり、第１図で説明すれば、設定エクステンションが
Ｉ２　の時は、ワイヤ送給速度設定値Ｗ１　の場合には
溶接電流設定値がＩ４、ワイヤ送給速度設定値Ｗ２の場
合には溶接電流設定値がＩ２に自に 動的設定されるようにしている。

／＼ しかしながら、この技術は溶接電流とワイヤ送給速度の
両方を検出しているにもかかわらず、特開昭４９−５５
５４３号公報の技術と同様にＣＰ電源の場合において有
効に使用できる技術であり、しかも両者にはなお次に説
明するような問題点がある。

第２Ｍはワイヤ径が一定の場合のＩ−Ｗ特性値である。

ＣＰ電源を使用した場合の従来技術の共通点は溶接電流
の変化を検出することによってエクステンションの変化
を検出していることである。

第２図で、例えば設定エクステンション値をＩ２、ワイ
ヤ送給速度設定値をＷ２２とすると、この時の溶接電流
設定値けＩ２　　となる。次にエクステンションが４２
からｔｌに変化する電流値はＩ１となるのでｌＩ２−１
１１に応じてトーチを下降させる。また。

逆に４２からＩ３に変化すると電流値はＩ３　　となる
のでｌ　Ｉ２−Ｉ３１に応じてトーチを上昇させる。

ここで注目すべき点は変化したエクステンション偏差値
１　Ｉ２−１１１とｌ　Ｉ２−１３１け１　ｔ、、−ｔ
、　１−Ｉ　７２−４３１にもかかわらずｌＩ２−１１
１とｌ　Ｉ２−　Ｉ３１とは等しくならないことである
。つまり、宇速度送給方式によるＣＰ電源の場合には設
定エクステンションに対して長いか短かいかで（エクス
テンション偏差値）／（溶接電流偏差値）が異なるため
、エクステンション偏差値が同じであってもトーチを下
降又は上昇させるトーチ移動速度が変動することになる
。

ところで、ＣＣ電源を使用した場合の従来技術では、ワ
イヤ送給速度の変化を検出することによって、エクステ
ンションの変化を検出している。

第２図で１例えば設定エクステンション値をｔ２、溶接
電流設定値をＩ２とすると、この時のワイヤ送給速度設
定値はＷ２□となる。次にエクステンションがｔ２から
ｔｌに変化すると、送給速度はＷ１□となるのでｌ　Ｗ
２２−　Ｗ１□１に応じてトーチを下降させる。また、
逆にｔ２からｔ３に変化すると送給速度はＷ　となるの
でＩＷ２゜−Ｗ３□Ｉに応じてトーチを２ 上昇させる。

この場合、変化したエクステンション偏差値１ｔ２−ｔ
ｌｌ−Ｉｔ２−ｔ３１　であり、またＩＷ２２−Ｗ１２
１＝ＩＷ２２−Ｗ３□１となる。これはＩ−Ｗ特性値の
もつ固有の特性であるＷ　＝に１１十に２Ｉ　ｔ　　に
よるためである。つまり、ＣＣ電源の場合には設定エク
ステンションに対して長くても短かくても（エクステン
ション偏差値）／（ワイヤ送給速度偏差値）が一定値と
なるためエクステンション偏差値が同じであればトーチ
を下降又は上昇させるトーチ（１１） 移動速度は等しくなる。

しかしながら、ＣＣ電源においても図２に示すように設
定エクステンション値がｔ２でも溶接室、流Ｉ２からＩ
３へ変更すると１ｔ２−４１１＝１６２−４３１にもか
かわらずｌ　Ｗ２２−Ｗ、□１とＩＷ２３−Ｗ１３１　
とは等しくならず、またＩＷ２□−Ｗ３２１とｌ　Ｗ２
３−Ｗ２□１とは等しくならない。従って、溶接電流が
異なるとエクステンション偏差値が同じであっても従来
技術ではＩ・−チ移動速度が変動することになる・これ
らの結果からＣＰ電源、ＣＣ電源にかかわらず、溶接条
件を変更してもエクステンション偏差を修正する時のト
ーチ移動速度を適正な一定値に選′ぞして、トーチ移動
制御のハンチングやマークの不安定を防止して精度の良
いエクステンション制御をするだめには、溶接中の真の
エクステンション偏差値を検出する必要がある。このた
めには■〜Ｗ特ｉ生値のもつ固有の特性を利用して溶接
中のエクステンション値をＩ−Ｗ特性値でのエクステン
ションパラメータ値と検出溶接電流値でのワイヤ送給速
度値を用いて検出してやわ、ばよいと（１２） とがわかる。次に得られた溶接中のエクステンション値
と設定エクステンション値を比較してエクステンション
偏差値を求めればよい。

本発明は、以上説明した従来技術の欠点を解決すること
を目的とするもので、本発明によれば使用する溶接電源
が垂下特性、定電圧特性にかかわらず同一のエクステン
ション検出手順でエクステンションの自動制御が可能と
なり、かつ溶接中のエクステンション偏差を修正する時
の１・−チ移動速度を適正々−一定値選宇することが可
能で、かつ、あらかじめ１種類以上の溶接ワイヤ径での
エクステンションをパラメータとする溶接電流とワ等 イヤ送給速度特性値を半導体メモリに記憶はせて△ おくことにより、使用する溶接電源の制約から解放され
、また溶接ワイヤ径の変更を含む広範囲な溶接条件の変
更に対しても容易に精度の良い安定したエクステンショ
ンの自動制御方法が提供される。

以下１図面を参照し々から本発明をより具体的に説明す
る。まず、本発明のエクステンション自動制御方法の基
本的な動作を第３図の本発明を適用した実施例を示す概
略構成図を用いて説明する。

第３図において、■は溶接トーチ、２は通電チップ、３
は溶接ワイヤ、４は母材である。５けアーム、６はスラ
イダーであり、トーチ１はアーム５を介して上下方向に
昇降するスライダー６に連結されている。７はワイヤ送
給モータ、８はワイヤ送給？［検出器、９はサーボモー
タでスライダー６を駆動してトーチ１を上下方向に移動
させる。

１０はトーチ１と母材４との聞に溶接電流、電圧を供給
する溶接電源であり、ＣＣ電源でもＣＰ電源のどちらを
用いてもよい。１１け溶接電流検出器である。１２は溶
接制御器で溶接シーケンス、溶接電流、電圧を制御する
。１３はエクステンション制御器、１４はエクステンシ
ョン設定器、１５はサーボモータ駆動制御器である。

々卦、公知のものと同様にアーク電圧が一定となるよう
に、たとえばワイヤ送給速度が制御される。

エクステンションｆｌｉｌ器１８は、マイクロコンピユ
ータを中心に構成されており、Ｉ−Ｗ特性値があらかじ
め読み出し専用メモｕＲＯＭＫ記憶きれている。エクス
テンション制御器１３は溶接中に溶接電流検出器１】で
検出した溶接電流直重ｄとワイヤ送給速度検出器８で検
出したワイヤ送給速度値Ｗｄが入力されると、ＲＯＭに
記憶されているＩ−Ｗ特性値とＩｄ及びＷｄを用いて溶
接中のエクステンション値ｔｄを中央処理装置部で演算
して検出し、次にエクステンション設足器１４で設定さ
れている設定エクステンション値ｔｒとの偏差値ΔＬ＝
ｔｒ　ｔｄを演算して検出し、この偏差値Δｌをサーボ
モータ駆動制御器１５に出力する。サーボモータ駆動制
御器１５は偏差値Δｔに応じてサーボモータ９を駆動し
てスライダー６を通じてトーチ１を移動し、ｔｒ＞　ｔ
ｄＯ時にはトーチを上昇させ、ｔｒ＜ｔｄの時にはトー
チを下降させて１ｒ＝ｔｄ　に力るように１・−チ１を
移動制御する。

次に読み出し専用メモ＋）ＲＯＭＶＣＥ憶させる■−Ｗ
特性値について説明中る。このＲＯＭに記憶させるＩ−
Ｗ特性値はあらかじめ実験で求めだ工（１５） とワイヤ送給速度特性値であり、エクステンションを自
動制御する場合の基準値となるものである。

このＩ−Ｗ特性値はｆｊｉ前記したようにＷ−＝　Ｋ１
１　＋に２■２１　　となり、ワイヤ送給速度Ｗは溶接
電流Ｉに対して緩やかな２次曲線になる。従来技術では
このＩ−Ｗ特性値を演算増幅器などを用いたアナログ回
路で一次直線特性に近似して作成している。

従って、正確なＩ−Ｗ特ｉ生値が得られにくいことに加
えて、同一ワイヤ径でも数種類のエクステンション値に
対するＩ−Ｗ特性値を作成する必要があるために回路が
複雑で調整が煩雑となり、しかも実際の溶接作業ではし
ばしば起る使用するワイヤ径の変更やワイヤ名僧の変更
に対処するためには回路の増設や、さらに煩雑な調整が
必要と々つでいるのが現状である。

本発明でけＩ−Ｗ特性値をＲＯＭＫ記憶させるので、正
確なＩ−Ｗ特性値が得られること、複数のワイヤ径での
Ｉ−Ｗ＠性値も簡単に記憶させることができるので、溶
接施工条件の変更に容易に（１６） 対処出来る。々２、使用するワイヤの名僧別、シールド
ガス組成側のＩ−Ｗ特性値を記憶させることも可能であ
る。

ＲＯＭに記憶させたエクステンションをパラメータとす
るＩ−Ｗ特性値の具体例を第４図、第５図に示す。この
Ｉ−Ｗ特性値は直径２．０咽のソリッドワイヤを２本連
続的に撚り合わせたワイヤ（以下、ツイストワイヤ２．
ＯＸ２．０と１呼ぶ）と同じ＜、１．６ｍ＋ｎのソリド
ワイヤを２本撚り合わせたワイヤ（以下、ツイストワイ
ヤ１．６　Ｘ　１．６と呼ぶ）を使用し、シールドガス
組成Ａｒ＋２９％ＣＯ２で溶接して得たものであり、第
４図はツイストワイヤ２．ＯＸ２．０のＩ−Ｗ特性値、
第５図はツイストワイヤ１．６Ｘ１．６のＩ−Ｗ特性値
である。

読み出し専用メモＩＪＲＯＭには各ワイヤ径でのＩ−Ｗ
特性値をエクステンションをパラメータとして第４図、
第５図に示すように点として記憶させており、ＲＯＭに
記憶させる場合の具体的々分解能は８ピツ）ＲＯＭであ
れば、例えば溶接電流は８．１２５Ａ／ビツト、ワイヤ
送給速度は２．２５９（ｃｍ／分）／ビットなどとして
記憶させる。

次に、溶接中のエクステンション値ｌｄ及ヒ設定エクス
テンション値ｔｒ　との偏差値Δｔ＝ｔｒ−ｔｄの演算
、検出の方法について第６図、第７図を用いて説明する
。、第６図はＩ−Ｗ特性値の一部分を示す図で黒丸で示
す点がＲＯＭに記憶されている特性血である。第７図は
エクステンション値ｔｄと偏差値Δノ、を演算、検出す
るだめの手順を示すフローチャー１・図である。

いま、設定エクステンション値をｌｒにして溶接を開始
し、溶接中に検出された溶接電流値をＩｄ。

ワイヤ送給速度値をＷｄとすると、まず始めにｔｒに最
も近いＲＯＭに記憶されているエクステンションｔｎを
選択する。

次に、エクステンションがｔ。で溶接電流値がＩｄの場
合のワイヤ送給速度値Ｗ。をＲＯＭ［記憶されている特
性値瑞、　Ｗｎ９ｍと■ｍ＋　１　’　Ｗｎ、ｍ＋１及
びＩｄを用いて第７図の式（１）で演算する。

式（１）では［Ｗｎ］：＋１−（Ｗｏ１ｍ＋１−ｗｒｌ
ｌｍ）である・鴇を演算したのちＷｎとワイヤ送給速度
検出値Ｗｄとを比較する。この場合に第５図に示すよう
な２つのケースが考えられる。つまり検出すベキ溶接中
のエクステンションｔｄがｔｄ≧ｔｎ　　０時とｔｄ＜
ｔｎの場合である。まず、ｔｄ≧１１の場合を考えると
、比較の結果、ｖＶｄ≧Ｗｎでかつエクステンションｔ
ｎがＲＯＭに記憶され、ているエクステンション最大値
でなければ、エクステンションがｔｎ＋１（ｔｏ＋１〉
ｔｎ）で溶接電流値がＩｄ　　の場合のワイヤ送給速度
値Ｗ□−１を特性値■□”　”ｎ＋１．ｍとＩｎＨ−１
、Ｗｎ　＋１．ｍ−１−１及びＩｄ　　を用いて第７図
の式（２）で演算する。

式（２）では［ｗｒ１＋　１　］：″−１−（”ｎ＋１
．　ｍ−１ｍ−１−ｌ−＋１．　ｍ）である。

ワイヤ送給速度値ＷｎとＷ。＋１が演算されると、次に
ｗ、、　ｗ、＋１．　ｔｏ、　ｔｏ＋１及びＷｄ　　を
用いて溶接中の現時点のエクステンションＡｄ　ヲ第７
図の（１９） 式（３）で演算し検出することができる。

式（３）では［ｔ３：＋１＝　（ｔｏ＋１−１ｏ）であ
る。

同様にして、　　１ｄ（ｌｎの場合にはＷｄくＷｎでか
つエクステンションｔ。がＲＯＭに記憶ぜれているエク
ステンション最小値でなければ、ｔｎ−１（ｔｎ−１〈
ｔｎ）で溶接電流値がＩｄの場合のワイヤ送給速度値Ｗ
ｎ−１を第７図の式（４）で演算する。

式（４）では［Ｗｎ、］：＋１−（Ｗ、　、ｍ、−１−
Ｗ、　　ｔ、ｍ）である。

ＷｎとＷｎ、が演算されると、次にＷｎ、Ｗｎ−１、ｔ
ｎ、ｔ、、　及びＷｄヲ用いてエクステンションｔｄを
第７図の式（５）で演算することができる。

式（５）ではｒｔ］：　、＝（ｔｏ−１ｎ、）である。

この様にしてｔ、を検出したのち、設定エクス（２０） テンションｔｒ　との偏差値Δｔ　＝　ｔｒ−ｔｄを演
算して、Δｔの正、負を判別してｔｄがｔｒに対して長
いか短かいかを判断し、ｔｄ＞ｔｒの時には溶接トーチ
１を下降させる方向にあらかじめ定めたΔｔに相当する
信号をサーボモータ１駆動制御器１５ｖＣ出力し、ｔｄ
（ｔｒの時にはトーチ１を上昇させる方向にΔｔに相当
する信号をサーボモータ駆動制御器１５に出力する。１
．１　＝　ｔｒの場合に―Δ１＝０となって出力はし々
い。

以上、説明した方法によるｔｄ、　ｉｔ　（７）検出１
ｔｉエクステンシヨン制’Ｚ＋６１３内のマイクロコン
ピュータによって実行される。従来技術に比べてこのｔ
ｄ、Δｔの検出方法の第１の特徴はｔｄを式（３）。

式（５）によって直接に検出し測定できることである。

例えばｔｄ＝　３５．０胴、ｔｄ＝３９．０胴と直接に
溶接中のエクステンション値を検出し測定できる。第２
の特徴はｔｄの検出に当っては式（３）、式（５）で示
てれるようにＡｄをＲＯＭに記憶されたパラメータとし
て用いられたエクステンション値ｔｎ（図５のｔｎ−１
”ｎ”　’ｎ＋１などを代表してｔｎと示す）とワイヤ
送給速度値Ｗ。（図５のｗ、１、Ｖｖｏ、Ｗｎ＋１　な
どを代表してＷ。と示す）及び溶接中に検出したワイヤ
送給速度値Ｗｄを用いて演算し検出していることである
。つ１す、ｔｄがｔｄ＝ｆ（Ａｏ、Ｗ、、、Ｗｄ）の関
数となるように第７図に示す手順で演算する。

とのｔｄをｔｄ＝ｆ　（ｔｏ、　ｗｎ、　Ｖｖｄ）の関
数になるように検出することには１ｍ前記説明したよう
に２つの重要な意味がある。

第１は溶接電源がＣＣ電倣、ＣＰ市源にかかわらず、共
通のエクステンション検出手段が使用できることである
。すなわち、グ１１図で説明した溶接現象から垂下特性
ではワイヤ送給速度の変化を５検出し、定電圧特性では
溶接型、流の変化を検出することでエクステンションの
変化を検出することが可能となるが１本発明では垂下特
性はもちろんのこと、定電圧特性でも溶接電流の変化を
ＲＯＭに記憶したＩ−Ｗ特性値を用いてワイヤ送給速度
の変化に置換する手順で検出しているので垂下特１り＝
、宇宙圧＃性にかかわらず、ｔｄ−ｆ（ｔｎ、ｗｒｌ、
Ｗｄ）の関数となるようにする検出手順が共通に使用で
きる。

第２はＣＣ電源、ＣＰ電源にかかわらず、真のエクステ
ンション偏差自身を検出しているので、エクステンショ
ン偏差を修正する時の溶接中のトーチ移動速度を適正な
一定値に選定することである。

この第２の技術的効果が有効に発揮される溶接施工例と
して、消耗電極を用いて低周波数で周期的に溶接電流を
高電流値と低電流値とに切替えて溶接を行なう、いわゆ
る低周波パルスガスシールドＭ接法がある。圧力容器の
母管とノズルを溶接する場合には鞍形溶接線となるので
、溶融池の形状を適正に制御するために低周波パルスガ
スシールド溶接法が適用される。この場合、エクステン
ションは鞍形溶接線に沿って制御することが必要と々る
。

そこで、低周波パルスガスシールド溶接法に本発明によ
るエクステンション自動制御方法を適用する場合につい
て説明する。第８図は消耗電極式（２３） 低周波パルスガスシールド溶接法での溶接電流。

ワイヤ送給速度の変化を示す波形図である。第８図にお
いて、■は溶接電流波形、Ｗはワイヤ送給速度波形、Ｈ
は高電流設定信号、ＴＨは高電流設定時１ｆｆｉ、Ｌは
低電流設定信号、ＴＬは低電流設定時間、ＳＡは溶接電
流、ワイヤ送給速度検出信号、ＴＡは溶接電流、ワイヤ
送給速度検出時間、ＳＢはエクステンション偏差Δｌ出
力信号、ＴＢはΔを出力信号時間である。第８図におい
て、溶接電流Ｉ、ワイヤ送給速度Ｗは設定信号Ｈ，Ｌに
同期して変化するが、溶接電流■にはＨ，Ｌの切替時に
アークの過渡応答性のだめに第８図に示すように、オー
バーシュート、アンダーシュー１−力発生Ｌ、特に低電
流値期間では母材との短絡が発生して正営々溶接電流値
が得られない。

低周波パルスガスシールド溶接法でエクステンションの
自動制御を行々うために、溶接′電流Ｉとワイヤ送給速
度Ｗとを連続して検出し、その検出値に基づいてエクス
テンションの制御ヲ行なおうとすれば、基準となるＩ−
ＷＭ性値との適正々対（２４） 応か得られんいだめに１・−チの移動制御１／に大きな
ハンチングを招き、エクステンションの制御が不可能と
なる。このために、溶接電流■とワイヤ送給速度Ｗが制
御の基準となるＩ−Ｗ特性値と適正な対応が得られる時
点で、ＩとＷとを検出してエクステンション偏差値Δｌ
を演算しておき、そのうち、一定時間でトーチをΔを移
動きせるようにしてエクステンションの制御を行なう、
いわゆる定時間検出、定時間出力方式による制御方法が
実験の結果、最適であることが判明した。この場合、従
来技術ではΔｔを修正する時の１−−チ移動速度を適正
な一定値に選定できないために正確なエクステンション
制御が困難である。

本発明では、第８図に示す時間ＴＡで溶接電流とワイヤ
送給速度を検出し、この両横出値に基づいて前記説明し
た方法によＩ’）ｔｄとΔｔを演算し、得られたΔｔに
相当する出力値を時間ＴＢで出力して溶接トーチを移動
制御している。

なお、具体的々数値の一例を示すと、ツイストワイヤ２
．０　Ｘ　２．０を使用し、シールドガス組成Ａｒ」−
２０％ＣＯ２で傾斜角約６度の上進溶接した場合には、
平均高電流値５５０Ａ、　ＴＨ＝　Ｑ、　５　ｓｅｃ　
、平均低電流値４５０Ａ、　ＴＬ　＝　０．５　ｓｅｃ
、　ＴＡ　＝　Ｑ、　１ｓｅｃ、（ＴＨ−ＴＡ／）＝０
．４　ｓｅｃ＋ＴＢ＝ＱＪ　ｓｅｃ、　）−チの移動速
度けΔｌ　＝　１　ｍｔｎあたり１　ｍｍ　／　ｓｅｃ
　　としだ。

次に、上記ｔｄ、Δｔの演算及びΔｔの出力動作などを
実行するエクステンション制御器１３の具体的構成と動
作を説明する。

第９図はエクステンション制御器１３のブロック図であ
る。１６は溶接法選択器、１７はワイヤ径選択器、１８
は中央処理装置部でこの中にはいわゆる中央処理装置（
ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭのメモリ）、入出
力装置（ＩＯインターフェース）などが含捷れるが、こ
れらを総称して中央処理装置部という。１９はホトカプ
ラ、２０゜２１．２２は絶縁増幅器、２３はアナログ・
デジタル変換器、２４け増幅器、２５はデジタル・アナ
ログ変換器、２６は絶縁増幅器、２７は表示器、２８は
リレー、２９はホトカプラである。

また、Ｓは制御開始信号、Ｐはパルス溶接を行なうため
のパルス同期信号、Ｉｄは溶接電流信号。

Ｖｄは溶接電圧信号、Ｗｄはワイヤ送給信号、　ｔｒは
設定エクステンション信号、Ｅは異常信号、Δｔはエク
ステンション偏差値信号である。

まず、溶接開始前に溶接法選択器１６で溶接法を選択す
る。この溶接法には一般の、いわゆるストレート溶接法
と低周波パルス溶接法とが選択できるようになっている
。次に、ワイヤ径選択器１７でこれから溶接に使用する
ワイヤ径を選択する。

ツイストワイヤの場合には２．０　Ｘ　２．０と１．６
　Ｘ　１゜６の２種類がある。溶接法選択器１６、ワイ
ヤ径選択器１７の選択に基づいて、中央処理装置部１８
はｔｄの演算手順や演算に使用するＩ−Ｗ特性値を選択
する。捷だエクステンションｌ器１４ｆ設定エクステン
ション値１−ｒを設定しておく。

次に、溶接制御器１２から制御開始信号Ｓがホトカプラ
１９を通じて入力さり、ると、中央処理装着部１８は実
行を開始し、溶接電流信号Ｉｄ　、溶接電圧信号Ｖｄ　
、ワイヤ送給速度信号Ｗｄがそれ（２７） ぞれ絶縁増幅器２０．２１．２２を通じてアナログ・デ
ジタル変換器２３にとりかこまれて、デジタル信号に変
換されたのち、中央処理装置部１８に入力され、同時に
エクステンション設定器Ｉ４の設定値ｌｒが増１隅器２
４とアナログ・デジタル変換器２３を通じて中央処理装
置部１８に入力される。なお１電圧値号ｖｄは表示用に
検出するだめのものでエクステンション制御には直接関
係しない。

中央処理装置部１８では溶接電流信号Ｉｄ、ワイヤ送給
速度信号Ｗｄ　、設定値ｔｒに基ついて。

＠記説明した本発明による演算、検出手順で浴接アナロ
グ変換器２５と絶縁増幅器２６を通じてサーボモータ駆
動側＃器１５に出力する。

寸だ、中央処理装置部１８ではＩｄ、Ｖｄ、Ｗｄ倍信号
基づいて溶接中の溶接電流値（Ａ）、溶接電圧値（Ｖ）
、ワイヤ送給速度値（ｃｍ１分）を測定して表示器２７
でデジタル値で表示する。さらに、検（２８） 出したエクステンション値ｔｄ（＋＋＋＋＋＋）も表示
器２７で表示されるようになっている。さらに、誤設定
やＲＯＭに記憶しているＩ−Ｗ特性値をはずれたＩｄ、
Ｗｄ倍信号入力された場合、例えば溶接中にアーク切れ
が発生した時などは中央処理装置部１８でこれらを検知
し、リレー２８を通じて異常信号Ｅを浴接制御器１２、
サーボモータ駆動制御器１５に出力すると同時にΔｔの
検出動作を停止し、表示器２７に異常表示をする。

次に、溶接電流信号Ｉｄ、溶接電圧信号Ｖｄ　。

ワイヤ送給速度信号Ｗｄ　、設定エクステンション信号
ｔｒのサンプリング動作を説明する。Ｉｄ、Ｖｄ　、　
Ｗｄ　、　ｔ　ｒ　　の各信号は溶接中にアナログ・デ
ジタル変換器２３を通じて、Ｉｄ、Ｖｄ→Ｉｄ→Ｗｄ　
→Ｉ　ｄ　−Ｌ　ｒの順テ５ｍ５ｅＣ毎に中央処理装置
部１８に読み込まれ、ΔｔはＩＱｍｓｅ（毎に検出。

出力されるようになっている。

寸だ、低周波パルス溶接法ではパルス同期信号ＰＣ図８
の高電流信号Ｈに相当する）がホトカプラ２９を通じて
中央処理装置部１８に入力されるが、この場合、７ｄと
Δｔの演算、検出には第８図の時間ＴＡでサンプリング
されるＩｄ　、　Ｗｄ　、ｔｒ倍信号用いられる。具体
的には時間ＴＡを８０ｍ　ｓ　ｅ　ｃとし、この間にｌ
Ｑｍｓｅｃ毎に演算、検出されるΔｔの平均値を第８図
のＴＢ時間出力する。

時間ＴＢは、例えばｌ　ｓｅｃとしている。

以上詳述したように、この発明は記憶装置に記憶したワ
イヤエクステンション値を実際の溶接電流から算出し、
この算出値と設定ワイヤエクステンション値との差に応
じて、溶接トーチ位置を制御するようにしたものである
から、溶接電流の変化があってもエクステンション値を
所望の値に正確に制御でき、かつ、ＣＣ電源でもＣＰ電
源のいずれにも適用できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図と第２図は溶接電流とワイヤ送給速度の関係を示
すグラフ、第３図はこの発明の制御方法に用いる制御装
置の一例を示すブロック図、第４図と第５図はこの発明
において記憶装置に記憶される、ワイヤエクステンショ
ン長ヲパラメータとする溶接電流とワイヤ送給速度との
特性を示すグラフ、第６図はこの発明において、溶接電
流に対応するワイヤ送給速度の演算方法を示す図、第７
図はワイヤ送給速度とワイヤエクステンション長を演算
するフローチャー１−１第８図は第３図の装置の要部の
動作を示す波形図、第９図は第３図の装置におけるエク
ステンション制御器の詳細な回路図である。 １・・・溶接トーチ ３・・・溶接ワイヤ ４・・・母材 ５　了−ム ６・・スライダー ７・−ワイヤ送給モータ ８・・ワイヤ送給速度検出器 ９・サーボモータ １０・・溶接電源 １１・溶接電流検出器 （３１） １２・・溶接制御器 １３・・・エクステンション制御器 １４　・エクステンション設定５ １５・サーボモータ駆動制御器 特許出願人　神鋼電機株式会社外１名 代理人弁理士肯山　葆外２名 （３２） 第１と −−−エ ミ容士壺電癒（Ａ＋ 第２囚 一＋Ｉ 烙特電焼（Ａ） 第１頁の続き ０発　明　者　古城和伸 藤沢市亀井野３−２４−１９ ■出　願　人　株式会社神戸製鋼所 神戸市葺合区脇浜町１丁目３番 １８号 ４１１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. α）溶接電流と溶接ワイヤ送給速度を検出し、雨検出Ｖ
   Ｍ　ヲ用いて溶接ワイヤエクステンションヲ一定に保持
   する溶接ワイヤエクステンションの自動制御方法におい
   て、所定の溶接ワイヤ径に対するワイヤエクヌテンショ
   ンをパラメータとする溶接電流とワイヤ送給速度特性値
   を記憶装置に記憶させておき、溶接中に検出した溶接電
   流値とワイヤ送給速度に対応したワイヤエクヌテンショ
   ン値ヲ上記記憶装置に記憶したワイヤエクステンション
   値にもとすいて演算し、この演算されたエクヌテンショ
   ン値と、設定手段で設定されたエクヌテンション値との
   偏差値に応じて溶接トーチ位置を制御して、ワイヤエク
   ステンション値を一定に保持することを特徴とする溶接
   ワイヤエクヌテンションの自動制御方法。