JPS6033871A - Method and device for profiling detection for welding - Google Patents

Method and device for profiling detection for welding

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JPS6033871A
JPS6033871A JP14131383A JP14131383A JPS6033871A JP S6033871 A JPS6033871 A JP S6033871A JP 14131383 A JP14131383 A JP 14131383A JP 14131383 A JP14131383 A JP 14131383A JP S6033871 A JPS6033871 A JP S6033871A
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welding
arc
impedance
control
input signal
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JP14131383A
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Kazuhiko Wakamatsu
若松 一彦
Hiroshi Shimoyama
博司 下山
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting

Abstract

PURPOSE:To perform profiling detection which decreases disturbance by noise and can surely with a slight change with high accuracy by using the impedance of a welding arc as an input signal for controlling the position of a welding torch. CONSTITUTION:The impedance Za of the arc obtd. by dividing an arc voltage by welding current is used as an input signal for automatic control of the distance between a welding torch 2 and materials 1 to be welded and automatic follow-up control of the weld line in the stage of said control. An arithmetic circuit 4 for the impedance is constituted of variable resistors VR-1, VR-2, arithmetic amplifiers OP-1, OP-2 and a divider D. A voltage input signal E and current input signal I are respectively inputted to input terminals tiE, tiI and the impedance Za is operated. If the impedance signal 5 obtd. in such a way is used as the input signal for controlling the position of the torch, the operation of the control circuit is stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は消耗電極定速送給型自動アーク溶接装置或いは
消耗電極定速送給型アーク溶接口d?ットにおける溶接
トーチ・′被溶接材間距離の自動制御並びに溶接線の自
動追従のための溶接用倣い検出方法及び装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a consumable electrode constant rate feed type automatic arc welding device or a consumable electrode constant rate feed type arc welding port d? The present invention relates to a welding trace detection method and device for automatically controlling the distance between a welding torch and a workpiece in a welding process and automatically following a welding line.

自動アーク溶接装置或は教示・再生型アーク溶接口d(
ットを用いてアーク溶接を行なう場合、被溶接材の取付
誤差・寸法誤差或は溶接中の変形等が発生しても、これ
らの変動量を検出し、自動的に補正して常に適正な溶接
が行なえるようにする必要がある。従来、かかるアーク
溶接に伴なう上記変動量の検出方法としては種々提案・
実用化されているが、その中で特に溶接アークの′d気
気持特性値変化を検出し、これを上記補正のための入力
信号として利用する、いわゆる1アーク七ンサ”も屡々
に利用されている。
Automatic arc welding equipment or teaching/regeneration type arc welding port d (
When performing arc welding using a welding kit, even if installation errors, dimensional errors, or deformation of the welded material occur, these fluctuations are detected and automatically corrected to ensure that the welding material is always properly maintained. It is necessary to be able to weld. Conventionally, there have been various proposals and methods for detecting the above fluctuation amount associated with arc welding.
Among them, the so-called 1-arc sensor, which detects the change in the atmospheric characteristic value of the welding arc and uses this as an input signal for the above-mentioned correction, is also often used. There is.

ここで、現在主として用いられているアークセンサの作
動原理について、第1図、第2図を参照して説明する。
Here, the operating principle of arc sensors that are currently mainly used will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図は一般的な消耗電極定速送給がスシールドアーク
溶接に於ける電流・電圧特性と、一般的な溶接電源の外
部特性例を示すものである。同図にみる如く、被溶接材
1と溶接トーチ2との間の距離りがhaを中心に±Δh
だけ上下に変動することによシ、特性曲線は略々相似の
まま上下に移動する。一方、図示のよう々外部特性(定
電圧特性に近い)を有する溶接電源により上記アークを
負荷させる場合は、h=hoではPNS h=h6+Δ
hではPLsh=ho−Δhではp、の各交点でそれぞ
れ安定な通電が行なわれ、定常の溶接状態が得られる。
FIG. 1 shows the current/voltage characteristics in shielded arc welding using a general consumable electrode constant-rate feed, and an example of the external characteristics of a general welding power source. As shown in the figure, the distance between the workpiece 1 and the welding torch 2 is ±Δh around ha.
As a result, the characteristic curves move up and down while remaining substantially similar. On the other hand, when the arc is loaded by a welding power source with external characteristics (close to constant voltage characteristics) as shown in the figure, when h=ho, PNS h=h6+Δ
At h, PLsh=ho-Δh, p, stable energization is performed at each intersection, and a steady welding state is obtained.

すなわち、被溶接材1と溶接トーチ2との間の距M1h
の変化だ対応して溶接電源の動作点がPN+pL+ P
B等と変化し、この変動によシミ流、電圧が変動する。
That is, the distance M1h between the material to be welded 1 and the welding torch 2
Correspondingly, the operating point of the welding power source is PN+pL+P
B, etc., and this fluctuation causes the stain current and voltage to fluctuate.

図から明らかな如(、h=hoからh ”” h 6+
ΔhK変化すれば、電流lはIOからIO−Δ工に、電
圧EはEOからEo+ΔEにそれぞれ変化し、またh=
lloからh=h、−Δhに変化すればI−4,+ΔI
 、 E=B、−ΔEにそれぞれ変化することが分る。
As is clear from the figure (, h = ho to h ”” h 6+
If ΔhK changes, the current l changes from IO to IO−ΔΔ, the voltage E changes from EO to Eo+ΔE, and h=
If it changes from llo to h=h, -Δh, I-4, +ΔI
, E=B, and -ΔE, respectively.

このように、hの変化により■、Eが共に変化するわけ
であるが、図からも分るように、Eの変化よりIの変化
が遥かに大幅なので、実際にはIの変化を利用して、1
1の目標値制御を行なうことが可能となるわけで、いわ
ゆるアークセンサはこの現象を利用している。
In this way, both ■ and E change due to a change in h, but as you can see from the figure, the change in I is much larger than the change in E, so in reality, the change in I is not used. te, 1
Therefore, the so-called arc sensor utilizes this phenomenon.

槙2図は第1図の現象を利用して溶接トーチの位置制御
を行なう方法例の説明図である。第2図fatは平板上
での溶接に際しての被溶接材1と溶接トーチ2との間の
距離h(すなわち2軸)の目標値自動制御の例を示す。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a method for controlling the position of a welding torch using the phenomenon shown in FIG. 1. FIG. 2 fat shows an example of automatic target value control of the distance h (ie, two axes) between the workpiece 1 and the welding torch 2 during welding on a flat plate.

同図(blは突合せ溶接時のhの目標値自動制御の例を
、(clはすみ肉溶接時のhに関する目標値自動制御の
例をそれぞれ示す。Hz図(a3〜(c) において、
tiは電流I又はアーク電IEEが加えられる入力端子
、LPFiJ:ロー・母スフイルタ、COMはしきい値
設定器SRの出力とロー/4’スフイルタLPI”の出
力とを比較判別する比較判別器、SAはサーハクアンプ
、SMはサーがモータ、DMは溶接トーチ2の駆動機構
で、この駆動機構DMは紙面に対し垂直な方向をY軸と
したとき図示z軸、Y軸方向に溶接トーチ2を駆動する
ものである。第2図falの場合はZ軸のみの駆動であ
るが(bl及び+clの場合は、Z軸のみならず、Y軸
の変化に対してもhを変化させるので、両軸に係る自動
制御に利用できるようにしである。すなわち、第2図(
bl 、 fc)において、Y軸を固定すれば、(a)
と同様、Z軸の制御のみとなる。次に、Z軸を固定すれ
ば、Y軸方向の変化によりhが変化するので、予め溶接
1・−チ2をYI141+方向に振動(オシレーテイン
グ或はウィービング)させ乍ら進行(X軸方向)させる
如く操作することによシ、Y軸方向の変化に伴なうhの
変化を検出し、その検出値をこれに対応する電気的しき
い値と比較判別器COMにより比較弁別して、ウィービ
ング折返光し点を決め、これをくり返えして進行させる
ことにより、溶接線の自動追従機能を具(++ifさせ
ている。次に、M 21ffl fb) r fc+に
於いて、Z軸、Y軸ともに制御対象とする場合はZ軸制
御をY軸中央付近のhに対して行ない、Y軸制御は前記
同様、Y軸方向ウィービング端部のhに対して行なうこ
とにより両立させ得る。
The same figure (bl shows an example of automatic target value control for h during butt welding, and (cl shows an example of automatic target value control for h during fillet welding.) In the Hz diagram (a3 to (c)),
ti is an input terminal to which the current I or arc current IEE is applied, LPFiJ is a low/main filter, COM is a comparison discriminator that compares and discriminates the output of the threshold setter SR and the output of the low/4' filter LPI. SA is a surf amplifier, SM is a motor, and DM is a drive mechanism for the welding torch 2. This drive mechanism DM drives the welding torch 2 in the Z-axis and Y-axis directions shown when the Y-axis is perpendicular to the plane of the paper. In the case of fal in Figure 2, only the Z axis is driven (in the case of bl and +cl, h changes not only in response to changes in the Z axis but also in the Y axis, so both axes are driven). In other words, it can be used for automatic control related to
bl, fc), if the Y axis is fixed, (a)
Similarly, only the Z-axis is controlled. Next, if the Z-axis is fixed, h will change due to changes in the Y-axis direction, so welding 1 and -2 should be oscillated (oscillating or weaving) in the YI141+ direction in advance while proceeding (in the X-axis direction). The change in h due to the change in the Y-axis direction is detected, and the detected value is compared and discriminated with the corresponding electric threshold value by the comparison discriminator COM, and the weaving folding is performed. By determining the light point and advancing it repeatedly, the automatic tracking function of the welding line is activated (++if). Next, in the M 21ffl fb) When both are to be controlled, Z-axis control is performed on h near the center of the Y-axis, and Y-axis control is performed on h at the end of the weaving in the Y-axis direction, as described above, to achieve both.

かくの如く、第1図に示すような現象を巧みに利用する
ことにより第2図のように電流■の変化を検出しながら
溶接トーチの位置制御が可能となるが、この方式では次
に述べる欠点を有する。
Thus, by skillfully utilizing the phenomenon shown in Figure 1, it is possible to control the position of the welding torch while detecting changes in the current as shown in Figure 2. It has its drawbacks.

+II hの変化に伴なうIの変化は、Eの変化に比し
て遥かに大幅ではあるが、Z軸方向或はY軸方向の微妙
な制御を行なう場合、■の変イヒによる入力信号では安
定な比較弁別が困難となることがある。
+II The change in I due to the change in h is much larger than the change in E, but when performing subtle control in the Z-axis direction or Y-axis direction, the input signal due to the change in Therefore, stable comparative discrimination may be difficult.

(2)溶滴移行を安定なスグレー移行とするためには、
溶接電流に鋭いノ9ルス状電流を重畳させる場合があり
、このような場合のIにもとすく制御用入力信号にも鋭
い・fルス状波形が重畳されるため、制御回路の動作が
不安定となることがある。
(2) In order to make the droplet transfer a stable sougret transfer,
There are cases where a sharp waveform current is superimposed on the welding current, and in such a case, the control input signal is also superimposed with a sharp waveform waveform, resulting in malfunction of the control circuit. May be stable.

本発明はこのような欠点を緩和し、ノイズ妨害が少なく
、且つ微小変化にも確実釦応答出来る高精度で低コスト
の溶接用倣い検出方法及び装置を提供することを目的と
してbる。
It is an object of the present invention to alleviate such drawbacks, and to provide a highly accurate and low-cost method and device for detecting welding traces, which causes less noise interference and can reliably respond to minute changes.

本発明は上記目的を達成するために、溶接トーチを位置
制御するための制御入力信号としてアーク電/EEを溶
接電流Iで除して得られるアークのインピーダンスZa
を用いることにょシ、次のようなl特徴を挙げることが
出来る。
In order to achieve the above object, the present invention uses the arc impedance Za obtained by dividing the arc electric current /EE by the welding current I as a control input signal for controlling the position of the welding torch.
When using , the following characteristics can be mentioned.

■ 溶接トーチ・被溶接#llJ]距#c hの変化に
伴なうアーク特性値の変化率の大きさはE(I(Zaと
なυ、Zaを制御入力信号として利用すれば、従来のI
を利用する場合よシも大きな変化率が得られ、比較弁別
に際しての精度向上並び忙誤動作防止に有効である。
■ Welding torch/workpiece #llJ] The magnitude of the change rate of the arc characteristic value due to the change in distance #ch is E(I(Za and υ, if Za is used as the control input signal, the conventional I
When using this method, a large rate of change can be obtained, which is effective in improving the accuracy of comparison and discrimination and preventing erroneous operation due to busy conditions.

■ 溶接電源に内蔵された/4’ルス発生器による・や
ルス状電流が流れる場合、電源の外部特性とは余シ拘シ
なぐ、アーク負荷の特性曲線に沿って電流変化と同一符
号で電圧を変化するので、インピーダンスとしては余シ
変化せず、従って、鋭い〕fルス状N流によるノイズ妨
害はそれたけ減少することとなル、制御精度の向上が図
れる。
■ When a somewhat luscious current flows due to the /4' lusus generator built into the welding power source, the voltage changes with the same sign as the current change along the arc load characteristic curve, which has no relation to the external characteristics of the power source. Since the impedance changes, the impedance does not change much. Therefore, the noise disturbance due to the sharp N flow is reduced accordingly, and the control accuracy can be improved.

■ インピーダンスZaは電圧Eを電流Iで除して得ら
れるので回路構成も容易であり、低コストで実現出来る
(2) Since the impedance Za is obtained by dividing the voltage E by the current I, the circuit configuration is easy and can be realized at low cost.

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図は本発明に係る溶接用倣い検出方法を説明するた
めのブロック構成例を示し、また、第4図はアークのイ
ンピーダンス検出のための具体的回路構成例を示すもの
である。第3図は、一般的な消耗電極定速送給がスシー
ルドアーク溶接に於けるアークのインピーダンス検出と
、これによる溶接トーチの位置決めのためのブロック構
成例である。第3図(a)は平板上での溶接の構成例と
その平板溶接における溶接トーチ・被溶接材間距離りの
目標値自動制御を、アークのインピーダンスを入力信号
として2軸制御を行なう場合のブロック構成例を示すも
のである。
FIG. 3 shows a block configuration example for explaining the welding trace detection method according to the present invention, and FIG. 4 shows a specific circuit configuration example for arc impedance detection. FIG. 3 is an example of a block configuration for arc impedance detection in shielded arc welding using general consumable electrode constant-speed feeding and positioning of a welding torch based on this detection. Figure 3 (a) shows an example of a configuration for welding on a flat plate and the automatic target value control of the distance between the welding torch and the workpiece in flat plate welding, when two-axis control is performed using the arc impedance as an input signal. This shows an example of a block configuration.

図中、1は被溶接材、2は溶接トーチ、hは被溶接材1
と溶接トーチ2との間の距離、■はアーク電圧、■は溶
接電流、■eは溶接電源の極性、Z、Yは溶接トーチ位
置制御の対象となる駆動軸をそれぞれ示す。また、3B
は電流入力信号、3bはアーク電圧入力信号、4はイン
ピーダンス演算回路、5はインピーダンス信号、6はロ
ーパスフィルタ、7は比較弁別回路、srd:、比較弁
別用しきい値設定回路、9はサーyW増幅器、10−2
は2軸サー?モータ、11−2は2軸駆動機構をそれぞ
れ示す。次に、第3図(blは、突合わせ溶接時の構成
例と突合わせ溶接に於ける溶接トーチ・17溶接材間距
離りの目標値制御を、アークのインピーダンスを入力信
号として2軸制御により行なう場合のブロック構成例を
示すもので、その各構成要素については鉱3図(a)の
それらと同一機能を有する構成要素である。
In the figure, 1 is the material to be welded, 2 is the welding torch, and h is the material to be welded 1
and the welding torch 2, ■ indicates the arc voltage, ■ indicates the welding current, ■e indicates the polarity of the welding power source, and Z and Y indicate the drive shafts to be controlled in the welding torch position, respectively. Also, 3B
is a current input signal, 3b is an arc voltage input signal, 4 is an impedance calculation circuit, 5 is an impedance signal, 6 is a low-pass filter, 7 is a comparison/discrimination circuit, srd:, a threshold setting circuit for comparison/discrimination, 9 is a sir yW Amplifier, 10-2
Is it a 2-axis sir? Motors 11-2 each indicate a two-axis drive mechanism. Next, Figure 3 (bl) shows a configuration example during butt welding and target value control of the distance between the welding torch and 17 welding materials in butt welding by two-axis control using the arc impedance as an input signal. This figure shows an example of the block configuration in the case of carrying out the operation, and each of its constituent elements has the same function as those in Figure 3 (a).

次に、第3図re)はすみ肉溶接時の構成例と突合わせ
溶接に於ける靜接トーチ・被溶接材間距離りの目標値制
御を、アークのインピーダンスを入力信号としてY軸制
御にょシ行なう場合のプiツク宿成例であって、1.2
.h、@、■。
Next, Fig. 3 re) shows an example of the configuration for fillet welding and target value control of the distance between the welding torch and the workpiece in butt welding using Y-axis control using the arc impedance as an input signal. 1.2 is an example of creating a push-pull when performing
.. h, @, ■.

$e、z、y及び3 a 、 3 b 、 −9の各構
成要素は同図(a) 、 rb)に於けるそれらと同一
機能を有する構成要素であシ、10’−’lはY軸チー
d?モータ、11−YはY軸駆動機構、12は溶接トー
チのY軸方向ライ−ビッツ機構をそれぞれ示す。
The components $e, z, y and 3a, 3b, -9 are components having the same functions as those in (a) and rb) of the same figure, and 10'-'l is Y Axis chi d? The motor, 11-Y is a Y-axis drive mechanism, and 12 is a Y-axis Leibitz mechanism of a welding torch.

第4図は、第3図に於ける機能構成要素のうち、本発明
の基本となるアークのインピーダンス検出部と演算回路
4の具体例を示すものである。第4図(a)は、アーク
電圧、を流から割算器と演算増幅器によりインピーダン
スを演算する場合の回路構成例を示し、同図中、1は被
溶接材、2は溶接トーチ、3aは電流入力信号、3bは
アーク電圧入力信号、4はインピーダンス演算回路、5
はインピーダンス信号、SHは電流割算器りから構成さ
れ電圧入力信号[F]は入カ端子t111.電流入力信
号のは大刀端子tHにそれぞれ入力されるようになって
いる。そしてコモン端子t。には共通線COMが接続さ
れている。第4図rblは、アーク電圧、電流から掛算
器と演算増幅器によりインピーダンスを演算する場合の
回路構成例を示すもので、VR−1、VR−2は可変抵
抗器、0P−1〜0P−3は演算増幅器、Mは掛算器で
ある。縞4図(c)は、アーク電圧、電流から演算増幅
器とトランジスタによりインピーダンスを演算する場合
の回路構成例をは演算増幅器、TR−1〜TR−3はト
ランジスタである。
FIG. 4 shows a specific example of the arc impedance detection section and the arithmetic circuit 4, which are the basis of the present invention, among the functional components shown in FIG. 3. FIG. 4(a) shows an example of a circuit configuration when calculating impedance from an arc voltage using a divider and an operational amplifier. In the figure, 1 is the material to be welded, 2 is the welding torch, and 3a is the Current input signal, 3b is arc voltage input signal, 4 is impedance calculation circuit, 5
is an impedance signal, SH is a current divider, and voltage input signal [F] is an input terminal t111. The current input signals are respectively input to the long sword terminals tH. and common terminal t. A common line COM is connected to. Figure 4 rbl shows an example of the circuit configuration when calculating impedance from arc voltage and current using a multiplier and an operational amplifier, where VR-1 and VR-2 are variable resistors, 0P-1 to 0P-3 is an operational amplifier, and M is a multiplier. FIG. 4(c) shows an example of a circuit configuration in which impedance is calculated from arc voltage and current using an operational amplifier and transistors, and TR-1 to TR-3 are transistors.

次に上記のように構成された溶接用倣い検出装置dの作
用について述べる。まずアークのインピーダンス検出に
係る作用について説明する。
Next, the operation of the welding tracing detection device d configured as described above will be described. First, the operation related to arc impedance detection will be explained.

第3図(a) 、 (b) 、 (clに於ける1、2
,3*、3b+4.5及び第4図(a) 、 fbl 
、 [clに於ける各機能要素によりアークのインピー
ダンスは次のように検出される。アークのインピーダン
スZaはfl)式の如く定義できる。
Figure 3 (a), (b), (1 and 2 in cl.
, 3*, 3b+4.5 and Fig. 4(a), fbl
, [The arc impedance is detected by each functional element in cl as follows. The impedance Za of the arc can be defined as shown in the following formula.

Za=−・・・・・・・・・(1) ■ したがって、f44図(a)に示す演算回路においては
割算器りの基本的演算機能として 2′ V、’=10・−・・・・・・・・・(2)を利用して
 2/には■成分、XにはE成分を入力し、vo′とじ
てGを算出できるように一回路構成したもので、図中0
P−J 、0P−2は線形増幅或は符号反転作用、’V
R−1.VR−2は■成分及びE成分のレベル調整器と
して作用する。
Za=-... (1) ■ Therefore, in the arithmetic circuit shown in f44 figure (a), the basic arithmetic function of the divider is 2' V, '=10... ......Using (2), one circuit is configured so that 2/ is input with the ■ component, X is with the E component, and vo' is calculated to calculate G.
P-J, 0P-2 are linear amplification or sign inversion effects, 'V
R-1. VR-2 acts as a level adjuster for the ■ component and the E component.

また、第4図fb)に示す演算回路においては掛算器M
の基本的演算機能として を利用して、これを演算増幅器の負饋還回路に挿入し、
総合的に割算器を構成せしめてZ a = ’■ を算出する如く回路を構成したもので、図中、0P−1
〜0P−Jは線形増幅或は符号反転作用、VR−J、V
R−Jは■成分及びE成分のレベル調整器として作用す
る。さらに第4図(c)に示す演算回路においては演算
増幅器とトランジスタによる対数変換・逆対数変換作用
を利用してza−■を算出する如く回路を構成したもの
でるる。
Furthermore, in the arithmetic circuit shown in FIG. 4 fb), the multiplier M
As a basic calculation function, insert it into the negative feedback circuit of the operational amplifier,
The circuit is configured to calculate Z a = '■ by comprehensively configuring the divider, and in the figure, 0P-1
~0P-J is linear amplification or sign inversion, VR-J, V
R-J acts as a level adjuster for the ■ component and the E component. Furthermore, the arithmetic circuit shown in FIG. 4(c) is constructed to calculate za-■ by utilizing the logarithmic conversion and anti-logarithmic conversion effects of an operational amplifier and a transistor.

〔e:自然対数の底〕[e: base of natural logarithm]

図中、OP−1,0P−2,0P−4〜op−yは線形
増幅、符号及転成はトランジスタTR−1〜TR−Jと
ともに対数・逆対数変換作用、VR−1、VR−2は■
成分及びE成分のレベル調整器として作用する。次にこ
のようにして演算回路によりめられるアークの特性値と
してのインピーダンスZaを、′溶接トーチ・被溶接材
間距離りの制御用入力信号として利用する場合の作用を
説明する。
In the figure, OP-1, 0P-2, 0P-4 to op-y are linear amplification, sign and transformation are logarithmic/antilogarithmic conversion functions together with transistors TR-1 to TR-J, and VR-1 and VR-2 are ■
Acts as a level adjuster for the E component and the E component. Next, a description will be given of the operation when the impedance Za, which is a characteristic value of the arc determined by the arithmetic circuit, is used as an input signal for controlling the distance between the welding torch and the workpiece.

第5図は一般的な消耗電極定速送給fスシールドアーク
溶接に於ける電流・電圧特性と、一般的な溶接電源の外
部特性例を示す。同図にみる如く、溶接トーチ・被溶接
材間距離りが、hOを中心にΔhだけ上下に変動するこ
とにより、ア々 −り電圧特性曲線は略笑相似形のまま上下に移動する。
FIG. 5 shows current/voltage characteristics in general consumable electrode constant-rate feed shielded arc welding and an example of external characteristics of a general welding power source. As shown in the figure, as the distance between the welding torch and the welded material changes up and down by Δh around hO, the A-A voltage characteristic curve moves up and down while remaining substantially similar.

一方、図示のような外部特性(定電圧特性に近い)を有
する溶接電源によシ上記アークを負荷させる場合は、h
=hoではPNxh=h、+ΔhではpL、h=h、−
ΔhではP8の各交点でそれぞれ安定な通電が行なわれ
、定常の溶接状態が得られる。す々わち、被溶接材1と
溶接トーチ2との間の距離りの変化に対応して動作点が
PM* PL + Ps等と変動し、この変動により電
流、′α圧が変動する。図からも明らかな如く、h= 
ha からh=h(1+Δhに変化すれば電流■は■o
から■o−Δ■に、電圧EはEoからEo+ΔEにそれ
ぞれ変化し、h=h’oからho−Δhに変化すればI
は■。+ΔIに、Eはgo−ΔEにそれぞれ変化するこ
とが分る。このようにhの変化によりI、Eが共に変化
するわけであるが、図からも分るように、Eの変化より
Iの変化が遥かに大幅なので、■の変化を利用してhの
目標値制御が従来から行なわれており、いわゆるアーク
センサはこの原理に立脚したものである。
On the other hand, when applying the above arc to a welding power source with external characteristics (close to constant voltage characteristics) as shown in the figure, h
=ho, PNxh=h, +Δh, pL, h=h, -
At Δh, stable energization is performed at each intersection of P8, and a steady welding state is obtained. In other words, the operating point changes to PM*PL+Ps, etc. in response to a change in the distance between the workpiece 1 and the welding torch 2, and this change causes the current and 'α pressure to change. As is clear from the figure, h=
If h changes from ha to h=h (1+Δh, the current ■ becomes ■o
to ■o-Δ■, the voltage E changes from Eo to Eo+ΔE, and if h=h'o changes to ho-Δh, I
■. It can be seen that E changes to +ΔI and go to −ΔE, respectively. In this way, both I and E change due to a change in h, but as you can see from the figure, the change in I is much greater than the change in E, so the change in ■ can be used to determine the target for h. Value control has conventionally been carried out, and so-called arc sensors are based on this principle.

これに対し、本発明では、アークのインピーダンスZa
の変化を利用してhの目標値制御を行なうものである。
On the other hand, in the present invention, the arc impedance Za
The target value of h is controlled using the change in h.

すなわち、第5図に於いて、破線で示す曲線が、実線で
示す電流・電圧特性曲線に対応する電流・インピーダン
ス特性曲線であって、h=h、(1=1.、E=Eo)
に於ける動作点をPN2、これに対応するインピーダン
ス2&をZa=Za・o、またh=b、+Δh(r−t
、−ΔI。
That is, in FIG. 5, the curve shown by the broken line is the current/impedance characteristic curve corresponding to the current/voltage characteristic curve shown by the solid line, h=h, (1=1., E=Eo).
The operating point at PN2, the corresponding impedance 2& are Za=Za・o, and h=b, +Δh(r-t
, -ΔI.

E=go+ΔE)に於ける動作点をPL’ 、 Zaを
za−O十ΔZa。
The operating point at E=go+ΔE) is PL', and Za is za-O+ΔZa.

さらにh=ho−Δh(r=Io+ΔI 、 E=E、
−ΔE)ではPB’ 、 Za=Za・0−ΔZaとし
てそれぞれ表わしている。このようなインピーダンスZ
aをh制御入力信号として利用する場合の特性につき第
1表によシ説明する。
Furthermore, h=ho−Δh(r=Io+ΔI, E=E,
-ΔE) is expressed as PB' and Za=Za·0−ΔZa, respectively. Such impedance Z
Table 1 describes the characteristics when a is used as the h control input signal.

第1表はhの変化に伴うI 、 E 、 Zaの変化の
様子を比較した結果であるが、同表から分る如く、hが
haからho十Δh或はhO−Δhに変化した場合、電
流変化率T/Io或は電圧変化率g/Eoのいずれよシ
もインピーダンス変化率Za/Za・0が大であシ、こ
のことはh制御用入力信号としてはEよりも、■よりも
2&の方が高い識別度を有すること、すなわちZaを入
力信号とすることによυ、制御の安定化並びに高精度化
を図り得ることが分る。
Table 1 shows the results of comparing the changes in I, E, and Za as h changes. As can be seen from the table, when h changes from ha to ho + Δh or hO - Δh, The impedance change rate Za/Za・0 is larger than either the current change rate T/Io or the voltage change rate g/Eo, which means that as an input signal for h control, it is better than E and than ■. It can be seen that 2& has a higher degree of discrimination, that is, by using Za as an input signal, it is possible to stabilize the control and improve accuracy.

次に、溶滴移行の安定化(スプレー化)のため、溶接電
流にAルス状電流を重畳することがある。このような場
合、電流I、電圧E、インピーダンスZaの何れを制御
信号として利用するかによシ、入力信号中に含まれる・
母ルス波比率が異る。その状況を第6図に示す。第6図
は溶接電流■が、基池電流■0と/4’ルス電流IPと
が重畳して構成される場合(r =rO+rp )の様
子を示している。また、このときのアーク電圧E及びイ
ンピーダンスZaの変化状況並びにそれらの変化率を第
2表に示す。
Next, in order to stabilize droplet transfer (spraying), an A-wave current may be superimposed on the welding current. In such a case, regardless of whether current I, voltage E, or impedance Za is used as a control signal, the
Mother wave ratios are different. The situation is shown in Figure 6. FIG. 6 shows a case where the welding current ■ is composed of a base current ■0 and a /4′ current IP superimposed (r=rO+rp). Further, Table 2 shows the changes in the arc voltage E and impedance Za at this time and their rate of change.

第2表から分る如く、電流Iが10からI O+I P
に変化すれば、動作値PoはPpに移動し、電圧EはE
。からEo+EPに変化する。この場合の電流変化率1
/7roS電圧変化率FAo及びインピーダンス変化率
Z a/Z a−oを比較してみると、Z a/2 a
・0が最も1に近いことが分る。すなわち、zaを制御
用入力信号として利用すれば、仮令電流中に鋭い・ンル
ス電流が重畳されていても、他の特性値を利用するのに
比して入力信号中の・やルス比率が小さく、制御精度の
向上と安定化を図ることができる。
As can be seen from Table 2, the current I is from 10 to I O + I P
, the operating value Po moves to Pp and the voltage E becomes E
. It changes from Eo+EP. Current change rate 1 in this case
/7roS Comparing the voltage change rate FAo and the impedance change rate Z a/Z a-o, Z a/2 a
- It turns out that 0 is closest to 1. In other words, if za is used as a control input signal, even if a sharp/less current is superimposed on the temporary current, the 0/20's ratio in the input signal will be smaller than when using other characteristic values. , it is possible to improve and stabilize control accuracy.

こ−のように前述した実施例からも明らかなように本発
明では、溶接ロピット或は自動アーク溶接に於ける溶接
トーチ・被溶接材間距離hK関する2軸制御及びY軸制
御のための入力信号としてアークのインピーダンスZa
を用いるようにしたので、溶接電流■或はアーク電圧E
による制御に比して、信号識別能力が大で、高い制御)
I度と安定度が得られ、−また溶接電流中に・千ルス状
電流が重畳される場合、zaを制御用入力信号として採
用することにより、信号中のA?ルス波比率を最小にす
ることが出来、制御安定度が向上する。また既存自動ア
ーク溶接装置或は溶接ロバ?ットに殆んど改造・修正を
加えることなく装備出来、しかも主要部分は簡単なアナ
ログ回路によシ構成しているので、低コストで実現出来
る。さらに溶接関連設備自動化、ロゼツト化による省人
化の実現に有力な手掛シを与えることができるばかりで
なく、溶接ロビット或は自動溶接装置の機能向上、コス
ト低減により市場競争力が強化される。
As is clear from the embodiments described above, the present invention provides input for two-axis control and Y-axis control regarding the distance hK between the welding torch and the workpiece in welding rope pit or automatic arc welding. Arc impedance Za as a signal
, welding current ■ or arc voltage E
(bigger signal discrimination ability and higher control than control)
If the welding current is superimposed with a 1000-degree current and stability is obtained, by adopting za as the control input signal, the A? The pulse wave ratio can be minimized, improving control stability. Also, existing automatic arc welding equipment or welding donkey? It can be installed on a kit with almost no modification or modification, and since the main parts are constructed using simple analog circuits, it can be implemented at low cost. Furthermore, it not only provides a powerful means of realizing labor savings through the automation and rosette of welding-related equipment, but also strengthens market competitiveness by improving the functionality of welding robots or automatic welding equipment and reducing costs. .

以上述べたように本発明によれば、溶接トーチを位置制
御する制御入力信号としてアーク電ピ 圧を溶接電流で除して得られるアークのインピーダンス
を用いることにより、ノイズ妨害が少なく且つ微少変化
にも確実に応答できる高精度で低コストの溶接用倣い検
出方法及び装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, by using the arc impedance obtained by dividing the arc voltage voltage by the welding current as a control input signal to control the position of the welding torch, noise interference is reduced and minute changes are avoided. It is possible to provide a high-accuracy, low-cost method and device for detecting welding traces that can reliably respond.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は一般的な消耗電極定速送給ガスシールドアーク
溶接における電流・電圧特性及び溶接電源の外部特性例
を示す図、第2図は第1図の特性を利用して溶接トーチ
の位置制御を行なう場合の説明図、第3図は本発明によ
る溶接用倣い検出方法及び装置を説明するための一実施
の具体的構成例を示す回路図、第5図は同実施第6図は
溶接電流にパルス状電流を重畳する場合の作用を説明す
るための図である。 1・・・被溶接材、2・・・溶接トーチ、3m・・・電
流号、6・・・ローパスフィルタ、7・・・比較判別回
路、8・・・しきい値設定回路、9・・・サーが増幅器
、10−Z、1O−Y−f−IモーJ、 11−Z、1
1−Y・=駆動機構。 手続補正書 昭和 年59月7.25 特許庁長官 志 賀 学 殿 】、事件の表示 特願昭58−141313号 2、発明の名称 溶接用倣い検出方法及び装置 3、補ifヨをする者 事件との関係 特許出願人 (620) 三菱重工業株式会社 4、後代 理 人 5、自発補正 7゜補正の内容 (11明細書第11頁第1行目の「tcJを「目C」と
訂正する。 (2)図面第3図(C)、第5図を別紙の通り訂正する
Figure 1 shows an example of the current/voltage characteristics and the external characteristics of the welding power source in general consumable electrode constant-speed gas shielded arc welding, and Figure 2 shows the position of the welding torch using the characteristics in Figure 1. FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of an implementation for explaining the welding tracing detection method and device according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the effect when a pulsed current is superimposed on a current. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Material to be welded, 2... Welding torch, 3m... Current number, 6... Low pass filter, 7... Comparison/discrimination circuit, 8... Threshold value setting circuit, 9...・Sir is an amplifier, 10-Z, 1O-Y-f-I MoJ, 11-Z, 1
1-Y=drive mechanism. Procedural Amendment July 25, 1939 Manabu Shiga, Director General of the Patent Office], Indication of Case, Patent Application No. 141313/1988 2, Title of Invention Method and Apparatus for Welding Trace Detection 3, Supplementary If Yo Case Relationship with Patent Applicant (620) Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 4, Successor Attorney 5, Voluntary Amendment 7. Contents of the Amendment (11 Correct "tcJ" in line 1 of page 11 of the specification to "c". (2) Figures 3(C) and 5 of the drawings will be corrected as shown in the attached sheet.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 自動アーク溶接装置或いはアーク溶接口4Cッ
トにおける溶接トーチ・被溶接材間距離の自動制御並び
に溶接線の自動追従制御のための溶接用倣い検出方法に
おいて、溶接アークのインピーダンスを検出し、これを
上記溶接トーチ・被溶接材間距離の自動制御並びに溶接
線の自動追従制−のためのm接トーチ位置制御用入力信
号とすることを特徴とする溶接用倣い検出方法。
(1) In the welding trace detection method for automatic control of the distance between the welding torch and the workpiece in an automatic arc welding device or arc welding port 4C cut, and for automatic tracking control of the weld line, the impedance of the welding arc is detected. , which is used as an input signal for controlling the m-joint torch position for automatic control of the distance between the welding torch and the welded material and automatic tracking control of the welding line.
(2) 自動アーク溶接装置或いはアーク溶接口spソ
トにおける溶接トーチ・被溶接材間距離の自動制御並び
に溶接線の自動追従制御のための溶接用倣い検出装置d
において、溶接電流信号とイン≠≠グンス信号を溶接ト
ーチ位置制御用人力信号として出力する演算回路を備え
たことを特徴とする溶接用倣い検出装置。
(2) Welding tracing detection device d for automatic control of the distance between the welding torch and workpiece in automatic arc welding equipment or arc welding spout, and automatic follow-up control of the weld line.
A welding tracing detection device according to the invention, characterized in that it is equipped with an arithmetic circuit that outputs a welding current signal and an in≠≠guns signal as a manual signal for controlling the position of a welding torch.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61226178A (en) * 1985-03-29 1986-10-08 デイメトリツクス インコ−ポレ−テツド System for detecting position of welding torch
JP2019107698A (en) * 2017-12-19 2019-07-04 リンカーン グローバル,インコーポレイテッド System and method for providing position feedback for additional manufacture

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