JPS5927776A - 開先溶接制御装置 - 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】

本発明は定電圧特性を有する自動アーク溶接装置におけ
る開先溶接；１（す御装置に関する。 自動アーク溶接装置で開先の溶接ケ行う場合、溶接線全
検出するｌこは、接触形、非接触形のセンサを用いて検
出する方式（実開昭５５−８８３７２号公報）と、溶接
トーチを開先内で揺動（ウィービング）する過程で開先
の左右両端部における溶接電流、電圧の変化を溶接電流
検出器によって検出し、開先の溶接線を倣う方式とが従
来から汎く用いられている（特開昭５２−１０７７３号
公′＃）。 上記両方式のうち目１Ｊ者の方式は、アークの熱。 光、スパッタ、ヒユームなど溶接に伴って必然的に生じ
る各現象が影響を与えて検出精度が悪くなるし、耐久性
にも問題があり、さらに取付位ｆＭ、スペースの面での
制約があるのが欠点とされていた。 一方、後者の方式は開先角度によっては、特に側面が垂
直に近く立ち上った状態のときに第３図に略示する如く
溶接物が溶は落ちる所謂アンダカット（Ｕ）が発生する
ことが屡々起るためシこ、正確な溶接１流の変化が生じ
なくて検出がし難い問題があり、また、開先の頂角部（
Ｈ）（第４図参照）では溶接物の溶は込みが非常に起り
易いので平板面との違いが無くなり、従って開先頂角部
を溶接電流の変化として捕え難い欠点を有していた。 さらに、この方式は第５図≦こ示すように溶接材の仮り
結合の時点で目ちがい（レベルが狂った結合状態）があ
ると、レベルの低い方の開先頂角部（Ｈ）が先に溶接が
終ってしまうので、その側における爾後の検出が行えな
くなることから、はじめの溶接材組付けを慎重に行わね
ばならなく、また、溶接電流の検出だけで開先案内のた
めの信号に依存していては、外乱による電流灰化に対し
ても作動することが予想されるので、誤作動ケ起させな
いだめの対策が別途必要であって制御系が複雑となる欠
点があった。 このように従来の各種開先溶接線検出方式による自動溶
接装置では、いずれも問題点を有１−でい、を事実に着
目して本発明は成されたものであり、上述せる諸欠陥を
排除するべく特に溶接電流検出方式をベースとしながら
、該方式の不十分な点葡倣い検出器の位置検出機能によ
って補完することにより、開先溶接線の揺動反転位置を
正確りこ検知すると共に、多層盛りを行う際の溶接トー
チに対する間隔深持のための移動を確実に行わしめて、
自動溶接の精度向上をはからせることを本発明は主要な
目的とするものである。 しかして本発明は、特に定電圧特性シこよるアーク長の
自己制御がなされる溶妾トーチに、溶接線方向の運動と
、該運＠に略々直交差する左右方のウィービングとを開
先内で行わせる自動アーク溶接装置＄こおいて、溶接電
流を検出する電流検出器の検出値と、予め設定した溶接
′４ｍｌ基準値にしきい値を加算した値との比較を行っ
て、電流検出器の前記検出値の方が大であるときに出力
を発する電流比較回路、溶接トーチが開先の基準線に対
する左右方向への移！ｌ１ｌＩ量を検出する倣い検出器
の検出値と、直前品こおける同方向側の溶接トーチ反転
位置を開先の基準線に対する左右方向への移動量として
記憶し得る如く設けた記憶回路の記憶情報と全比較して
、前記倣い検出器の検出値の方が犬であるときに出力を
発する反転位１直比較回路、前記両比較回路のいずれか
一方の出力によって溶接トーチの揺動軸に対し揺動方向
を反転させる出力を与える揺勅制１１１１１回路により
、溶接トーチの揺動ｒｌｉを自動補正する揺動軸制御系
を構成したものであって、電流検出器による溶接トーチ
反転位置の検出が行えない事態に至った際（こは倣い検
出器による位置検出の補完を行うことによって検出の確
実性を期すという所期の目的をここに達成し得るｔこ至
ったのである。 さらに第２の発明においては、目口記電流検出器の、検
出１直と予め設定した溶接電流基準値との差に応じた出
力を発する比較増［［］器、直前コこおける開先の左右
両側のトーチ反転位置を開先の基準線に対する左右方向
への移動量として記憶」−得る囲く夫々設けた２つのす
ｑ記記憶回路の記［量情報の差から算出した揺動中心点
に対応する値と、倣い検出器の検出値とが一致したとき
に発する信号を受けてそのときの前記比較増「１１器の
出力を保持するホールド回路、該ホールド回路によって
保持した前記比較増中器の出力を零とするようシこ、溶
接トーチを開先に接離する方向に移動させる移；助軸り
こ対し、開先から離れる方向への出力を与える移動制御
回路弓こより溶接１・−チの高さ方向を自動補正する移
動軸制峠系に形成して、これを前記揺動軸制御系に付加
しＩｐ構成となしたものであって、開先における多層盛
り溶接の溶接線検出を精度よく行わせ優るに至ったので
ある。 以下さらに本発明の１実施例に係る溶接装置の具体的内
容を添付図面により詳細に説明する。 第１図は溶接物であるノズル（７）の溶接線に溶接トー
チ（１）を指間させて、開先の多層盛りｒ−り溶接を行
う溶接装置であって、台車（２）から立設せしめた基軸
（３）には、アーム（４）が片持ち番こ支持されていて
、基軸（３）を中心とする一水平面内での旋回口■能と
なしている。 上記アーム（４）の先端：北ｌこは縦軸（５）を上下の
垂直方向に軸支１−でいて、この縦軸（５）は該油層り
の回動ＩｊＪ′能（この回動軸をＲ軸と称す）にアーム
（４）に軸支されると共１こ、軸下端部にトーチ支持台
（６）を水平方向の摺動＝Ｉ能（この摺動軸をＸ軸と称
す）、かつ縦軸（５）に平行な軸を中心とする回動可能
（この回動軸をＦ軸と称す）ならびに垂直方向の昇降可
能（この昇降軸をＺ軸と称す）に備えている。 このトーチ支持台（６）の下部には、前記溶接トーチ（
１１を垂直面内での揺動可能（この揺動軸をＳ軸と称す
）に取り付けている。 従って前記溶接装置はＺ、Ｒ，Ｘ、ＦおよびＳの各軸を
操作して三次元の運動を溶接トーチ（１）に行Ｊフせ得
るようになっており、台車（２）の移動とアーム（４）
の旋回とを行わせて縦軸（５］が前記ノズル（７）の縦
中心軸に略々合致するよう調整を行うものである。 一方、目す記ノズル（７）は大径主管（８）と小径技−
Ｍ　ｔ９）とを直交差させて結合したものであって、両
管（８）。 （９）の接合部（こ相貫曲線状をなすｌ容接線（１ｏ）
を杉！戊しており、この溶接線（１０）忙前記ｌ容接装
置番こよって多層盛アーク溶接するものである。 なお、溶接線（１０）は第２図に断面示しているように
、小径枝’＃（９１の直立°管面と、大径上−＃（８）
に穿設ｊ−た孔のテーパ周壁面とによって、Ｖ形もしく
はＪ形の開先形状を形成しているが、ＭｉＪ記ノズル（
７）とは異る別の溶接物に対して前記溶接装Ｊｊこより
溶接する１！！Ｊこは、溶接線（＋（１）がＶ形の開先
形状ケなしている場合も当然考えられるものであって、
本発明は一般にチ（用いられている各種開先形状ｌこ対
処１〜だ溶接がｄ」能である。 上述の構成になる溶接装置は、基軸（３）の移動とアー
ム（４）の旋回とを行わせてｒ４ｉ１記縦軸（５）をノ
ズル（７）の上方において小径肢管（９）の管軸にほぼ
同軸した状態に保持し、Ｒ軸、Ｆ軸およびＳ軸を操作し
て、溶接トーチｆｉ＋を溶接線ｆｌＯ）に指間した状態
を保って小径肢管（９）の周りに回動させることができ
、そしてＸ紬を操作して溶接線（ｌ［ｌ）　ｉこ１μ之
差して開先の１】方向に劾く揺動（ウィービング）を行
わせ、また、溶接＋ｉｐ’Ａ　（ＩＯＩとＸ軸とにこ直
父差するＺ軸を操作して、溶接トーチ（ｌｌ先端と７容
接線ｆ１０１との間の適市な間隔保持ヶとることが口Ｊ
’　ｆｉｔｇである。 なお、第１図中、圓は溶接ワイヤを送る／Ｃめのワイヤ
送給装置である。 前記溶接装置は定電圧特性の電源で溶接ワイヤ（Ｗ）を
定速送給しながら溶接を行うものであって、アーク長の
自己制御がなされるようｌこなっており、この点は従来
の溶接装置によって公知であるが、上記装置は溶接線０
０）の検出ならびにアーク自動溶接を第２図々示の回路
にもとづいて確実に行うことが可能である点を特徴とす
るものであって、これを以下、第２図にもとづいて説明
する。 第２図々示回路はＸ軸とＺ軸とに係る制御回路であって
、溶接装置ｔこ流れる溶接電流を検出する電流検出器（
１２）と、溶接トーチ（１）が開先の抵準線（図示例に
おいては小径枝管（９）の周面に沿う線）に対する左右
方向への移動量を検出する倣い検出器１１．３＋との２
個の検出器からの入力信号によってクロースドループ面
ｊ御が成されるものである。 先ずＸ軸に序る揺動制御回路こついては、電流検出器＋
１２１’＃入力端に有する直流比較路（１４）と、反転
位置比較回路（１５）と、揺動制御回路］１６）とから
なっていて、揺動制御回路（（６）がＸ信用のモータ（
Ｍア）に対し回転出力を与えるものであり、各回路につ
いて分娩オる。 （イ）　電流比較回路（１４１、 電流検出器（１２）と、この電流検出器（１２）の信号
を絶縁的に増巾オる絶縁増中器（２０と、信号の高周波
をカットするローパスフィルタ（２１）と、基準となる
溶接′這流値を設定し１尋る溶接′直流基準器・２々と
、しきい値加算設定器（２３）と、比較器（２４）とか
らなっていて、最終段の比較器（１２（イ）には実際の
溶接゛直流と溶接電流基準値にしきい値を加算した値と
が比較信号として入力きれ、次の如く作動する。 自動アーク溶接装置（Ｍ）の溶接゛磁流を電流検出器１
１２）で検出して、絶１鎌増中器（２０）ｌこおいて溶
接装置（Ｍ）側と制御回路側との信号回路とを絶縁する
と共に、−副検出器（１２）の信号を増１１］シて、ロ
ーパスフィルタ（２Ｉ）で１ぎ骨中の高周波分を（戸波
したうえ、溶接電流基準値１こ１−きい値加算設定器（
２３）の値を加算してなる値とローバスフ・ｒルタ（２
１）の信号値とを比較器（２４）で比較１−で後者の値
が大きくなれば該比較器（２）から信号を発するよう・
−どなっている。 （ロ）反転位置比較回路（１５）、 前記倣い検出器（１３１と、直前における同方向側例え
ば大径主管（８）に設けた孔のテーバ周壁面１１１１１
　（Ｂ側）の溶接トーチ反転位置を開先の基準線に対す
る左右方向への移動量として記憶する記憶回路（２５−
、）と、反転位置の許容量を設定する位置許容量設定器
（２６）と、記憶回路（２５−、）の記憶情報と位置許
容量設定器（２６）の設定値との和算を行う加算器（２
７）と、この加算器（２７）からの信号と倣い検出器０
３）からの１言号とを比較して一致したときに信号を発
する一致・検出器（２８）とからなっていて、溶接トー
チ（１）の溶接位置が加算器１．２７）からの信号に合
致（−た際に出力を発して揺動制御回路（１６）に指令
を送るよう

【こなっている。 （ハ）揺動制御回路（１６）、 １〕ＩＪ記比較器（２４Ｊと一致検出器（２８）とから
の信号を判別して、いずれかの信号が入力されれば信号
を発するＯＲ回路に形成された判別回路（２９）と、反
転信号発生器１００）と、該信号発生器（３０）からの
信号を受けるとこれが前記Ｂ側位置であるかあるいは小
径枝管（９）の局面すなわち直立壁面側（Ａ側）の溶接
Ｉ・−チ反転位置であるかを判断する反転選択回路（３
υと、ウィービング速度を設定する速度指令器（肋と、
Ｘ軸出す−ボ増１１」器（３３）とからなっていて、電
流比較回路（１４）と反転位置比較回路（１５）とのい
ずれか速い方の指令によって溶接トーチの揺動軸（Ｘ）
に対して揺動方向を反転させ、かつ、所定速度で揺動さ
せる出力を発するようｒこなっている。 次に溶接トーチ（１）先端と溶接、ａ＋ｉｏ＋との１田
の適ＩＥな間隔を保つためのＺ＠に係る移動軸側ｉｉｌ
系については、比較増ＩＪ器０７）と、ホールド回路１
１８）と、移動制御回路（１９）とからなっていて、移
動制御回路（１９）がＺ軸出のモータ０１□）に対し回
転出力を与えるものであり、各回路を以ド分脱する。 に）比較増中器ｌｌ７）、 ｉ４１記ＭＡ縁増１１」器ｒ＝’０）の出力から、冒ｊ
周波分をｐ波するローパスフィルタ（３４）と、該フィ
ルタ１３４＋の出力と溶１妾電流基準器１２２）の設定
信号とを比較する比較器１１１回路（３５）とを備えて
いて、電流検出器（１２）の検出値と予め設定した溶接
電流基準値との差に応じた出力を発するようｔこなって
いる。 （ホ）　ホールド回路（Ｉ８）、 前記記憶回路（２５−ρの記憶情報とＡ側での反転位置
を記憶する記憶回路（２５−２）の記憶情報との差を演
算する減算器（３６）と、この演算値を局に割算し、て
ウィービングｌ〕の中央値を演算する割算器＋３７）と
、この割算器＋３７）の値と倣い検出器（１３）の検出
値と力４一致したときに出力を発する一致、険出器（３
８）と、この一致検出器＋１３８）からの出力によって
前記叱較増巾器ｔ：３５１の出力を保持するホールド回
路部Ｃ１９）とを備えており、直前ｌこおける開先の左
右両側のトーチ反転位置を開先の基準１腺に対する左右
方向への移動量として記憶する２つの記憶回路（２５−
、）　（２５−２）の記憶情報の差から算出した揺動中
心点シこ対応する値と、倣い検出器（ｔ３）の検出値と
が一致したとき番こ発する盲号を受けてそのときの比較
増１１】器１ま７）の出力を作詩するように作動する。 （へ）　移動制御回路０９）、 ホールド回路ｔ１８１　ｉとよって保持した比較増中器
α７）が発する出力に補正係数を乗じて制さ方向の位置
補正重金を発する位置補正器１１ｏ）と、この位置補正
器（４０）からの指令もこよってモータ（Ｍ２）に駆動
出方を発するＺ信用す−ボ増＋ｊ＋器（４υとを備えて
いて、ボールド回路［８１によって保持した比較増中器
（（７）の出力を零とするように溶接トーチ（１）ケ開
先から離れる方向に制ｉｉ［Ｉｌするよう形成している
。 以上、Ｘ軸、　　ＺＩ［Ｉｌ８こ係る制御回路の構成お
よび作用を説明したが、第２図において（４２１は倣い
検出器（１３）の検出値と前記記憶回路（２５−２）の
記憶情報とが一致したときて信号を発する一致検出器、
（倍は一致検出器の信号の極性を反転させる反転信号発
生器であって、この反転出力を前記反転選択回路１３］
）　＋こ送って溶接トーチ（１）の反転位置がＡ側であ
るかＢ側であるかを明らかにするようｌこしたものであ
る。 以」−述ベプこ制御和回路もこよって開先溶接線の自動
溶接を行う場合、溶接位置が開先の左右両側の一方に１
斤付くと溶接電流が増加してくるので、これによってウ
ィービングｒ［動を反転させればよく、従って溶接線ｔ
こ倣いなからウィービングを自動的に行うことができる
。 その際、開先のテーパ壁がアンダカットされることかあ
って（第３図参照）、電流の変化として１＜転位１′ｆ
が検出できないときでも、前記判別回路（２９）によっ
て倣い検出器（１３）が溶接トーチｉｌ＋の反転位置に
達していることを判別してウィービング作動を反転させ
るように補正指令を発するので反転がなされずシこ溶接
線を外れる如き不都合は全くない。 また、開先の頂角部（Ｈ）での溶は込み（第４図参照）
や、目ちがい（第５図参照）があったとしても、同様１
こ事前≦こウィービングした位置に応じた指令信号によ
って溶接トーチ（１）に対し反転出力を与えるので上述
の場合と同様、溶接線の検出は確実に成される。 さらに多層肉盛溶接ケする場合には、ウィービング中す
なわち両側の反転位置の差シこ基づいて〆出した揺動中
心点るこおいて実際の溶接′１−１ｔ流と溶接電流基準
値とを比較しながら、その差が零となるように溶接トー
チ（１）を遠去けるように制御しているので、溶接線の
高さが変ればその分目動的に溶接トーチ（１１の蕎さ方
向の補正を行うことができる。 つづいて本発明の効果を挙げると下記の辿りである。 ｆｌ）　　溶接電流の変化（増加側）Ｉこよって開先の
左右両側の位置を検出するようにしているので、検出精
度が高い。 ｔＵ）　　溶は込み、目ちがいなど番こよって、電流の
変化としてウィービング反転位置の確認ができないとき
には、別に設けた倣い検出器１．１３１　を用いて予め
記憶させておいた直前の反転位置との比較により、溶接
トーチ（１）のウィービングを反転せしめるようにして
いるので、前記溶接電流、検出方式の不十分な点を補完
し、二重の険出信号牙発することシこよって制仰信頓性
は格段に向上する。 ＋Ｉ！［）　　前記倣い検出器（１３）は溶接位置を直
接検出する必要はなく、溶接位置と相対関係（こ存する
離れた個所の検出を行えばよいので、アークの熱。 光、スパッタ等の影響ヲ受けなく耐久性に富む検出が行
える利点がある。 ＧＶ）　　さらに第２の発明においては、溶接トーチ（
１）の高さ方間制御についても、開先における揺動中心
点りこ溶接トーチ（１）が指向する状態の度毎に溶接基
準電流と実際の電流との比較を行って両°週流値が合致
するように移動軸を制御させているので、多層盛りの場
合の溶接トーチ（１）高さ制御は確実ｌこ行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係るアーク自ｉ！ｊｌＩ溶
接装置の概要示機構図、第２図は弗１図における制御回
路ブロック示図、第３図乃至第５図は開先溶接線におけ
る溶接状態を略示するし１計面図である。 ｉｌ＋・　・・・溶接トーチ。 （１２）・・・・・・電流検出器。 ０３）・・・・倣い検出器。 ０１１）・・・・・電流比較回路。 （１５）・・・・・・・反転位置比較回路。 （１６）・・・・・・・揺動制う目１回路。 （１７）・・・・　・比較増中器。 ＋１８１・・・ホールド回路。 （［９）・・・・・・・・揺動制御回路。 （２５＋）　、　（２５２’）・・・記憶回路。 特許出願人　　ダイキン工業株式会社 ほか１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　定電圧特性によるアーク長の自己制御がなされる
   溶接トーチ（１）に、溶接線方向の運動と、該運動に略
   々直交差する左右方向の揺動とを開先内で行わせる自動
   アーク溶接装置において、溶接電流を検出する電流検出
   器（１２）の検出値と、予め設定した溶接電流基準値に
   しきい値を加算した値との比較を行って、電流検出器（
   １２）の検出値の方が大であるときに出力を発する電流
   比較回路（１４）、溶接トーチ（１１が開先の基準線に
   対する左右方向への移動量を検出する倣い検出器α３）
   の検出値と、直前番こおける同方向側の溶接トーチ反転
   位置を開先の基準線番こ対する左右方向への移動量とし
   て記憶し得る如く設けた記憶回路（２５−ρの記憶情報
   とを比較して、倣い検出器（１３）の検出器の方が大で
   あるときに出力を発する反転位置比較回路（１５）、前
   記両比較回路けも（１５）のいずれか一方の出力によっ
   て溶接トーチ（１）の揺動軸ｌこ対し揺動方向を反転さ
   せる出力を与える揺動制御回路１＋６１）こより、溶接
   トーチ（１）の揺動中を自動補正する揺動軸制御系に形
   成してなることを特徴とする開先溶接制御装置。 ２、定電圧特性によるアーク長の自己制御がなされる溶
   接トーチｆｉ＋に、溶接線方向の運動と、該運動に略々
   直交差する左右方向の揺動と葡開先内で行わせる自動ア
   ーク溶接装置において、溶接電流を検出する電流検出器
   （１２）の検出値と、予め設定した溶接電流基準値にし
   きい値を加算した値との比較を行って、電流１臭出器（
   １２）の検出値の方が大であるときに出力を発する電流
   比較回路１４１．溶接トーチ（１）が開先の基準線に対
   する左右方向への移動量を検出する倣い検出器（［３）
   の検出値と、直ＭｉＪにおける同方向側の溶接トーチ反
   転位置を開先の基準、腺１こ対する左右方向への移動量
   として記憶し得る如く設けた記憶回路（２５＋）の記憶
   情報とを比較して、倣い検出器（１３）の方が大である
   ときに出力を発する反転位置比較回路（１５）、前記各
   比較回路１１４１．　（１５１のいずれか一方の出力に
   よって溶接トーチ（１）の揺動軸に対し揺動方向を反転
   させる出力を与える揺動制御回路（［６）により、溶接
   トーチ（１）の揺動巾ケ自動補正する揺動軸制御系に形
   成してなる一方、前記電流７険出器鰺の検出値と予め設
   定した溶接電流検出器との差に応じた出力を発する比較
   増中器（１７）、直前における開先の左右両側のトーチ
   反転位置を開先の基準線に対する左右方向への移動量と
   して記憶し得る如く夫々設けた２つの前記記憶回路（２
   ５−。 ）、（２５２）の記憶情報の差から算出した揺動中心点
   ；こ対応する値と、倣い険出器０３）の検出値とが一致
   したときに発する信号を受けてそのときの前記比較増中
   器１７）の出力を保持するホールド回路（１８）、該ボ
   ールド回路（１８＋によって保持した前記比較増中器０
   ７）の出力を零とするように、溶接トーチ＋１１を開先
   に接離する方向に移動させる移動軸１こ対し開先から離
   れる方向への出力を与える移動制１但回路（Ｌ９）　ｉ
   こより、溶接トーチ（１）の高さ方向を自動補正する移
   動軸制御系に形成してなることを特徴とする開先溶接制
   御装置。