JPS6043829B2 - 溶接機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接機の制御装置に係り、特に、開先突合せ溶
接におけるウイビング溶接機構を備えた自動溶接機の制
御装置に関する。

従来、ウイビング溶接機構を備えた自動溶接機で開先突
合せ溶接を行なう場合、薄肉溶接を除き多層肉感溶接が
行なわれている。

これらの多くの場合ウイビング巾は各層毎にあらかじめ
予側して設置値をプリセットしていた。突合せ溶接にお
ける被溶接母材は多くの場合突合せ形状としてＶあるい
はＵ形状であるため、溶接層数が増すに従いウイビング
幅が増すことになる。ところで各層各位置で溶融メタル
の落込み量が常に一定かつ一様であれば上記プリセット
方式でも全く問題はないが、落込み量は、溶接速度、溶
接ワイヤ送給量、溶接電流（入熱量）、温度、材質変化
など多くの要因により変動し、さらには配管溶接などで
は溶接箇所毎に溶接姿勢が変わるため溶接条件を積極的
に制御して変えることさえ必要となり、層毎の落込量が
一定一様となることは少なく、質の高い溶接を行なうた
めには溶接途中でプリセットされた条件を修正して行く
必要があつた。このため、自動溶接機と言えども手動に
よるプリセット量の微調ダイヤルを有していた。また、
これを自動化する場合には、各層各位置における溶融メ
タルと被溶接母材の境界線を検知しウイビング巾を求め
る必要があり、や）面倒な形状認識の技法を必要とする
ほか環境条件が悪く狭い開先に使用できる小形で精度の
よいセンサを必要とし、実用化が困゜難であつた。本発
明は以上の点に鑑みなされたもので、ウイビング幅を求
めるために上記した特別なセンサを用いることなく、溶
接トーチの駆動サーボ機構の一部を利用して実現せんと
するものである。

第１図は本発明の対象とする自動溶接機の制御装置の一
部を表わしたブロック図である。本自動溶接機は制御用
計算機７１によりあらかじめプログラムされた条件によ
り適正な溶接が行なわれるように溶接機の各サーボ、電
源などを総括制御される。７２は総括制御盤のオペレー
タコンソールであり溶接条件のプログラム、起動指令等
を行なうものである。

７３はメモリ回路、７４，７５は入出力装置である。

１は溶接トーチ、３０は溶接トーチを上下方向に駆動す
るためのサーボ、３２はアーク電圧検出回路３３により
アーク電圧Ｖａの検出出力に応じて所定のアーク電圧を
保つごとく上下方向にサーボを駆動するためのアーク電
圧制御回路である。

５０は溶接トーチを左右方向に駆動しウイピングを行な
うためのサーボ、５２，５３は所定のウイピング動作を
行なうためのウイピング制御回路およびウイピング制御
検出回路である。

ウイピング制御は後で詳述するように上下方向サーボの
位置信号出力に対し制御用計算機からウイピング巾設定
の指令信号を出力して行なう。第２図は本発明の対象と
する自動溶接機の溶接ヘッド駆動機構の一部を示した分
解鳥脈図である。

１はトーチアーム、２はトーチヘッド、３は上下方向駆
動モータ、４は上下方向位置検出用ポテンショメータ、
５は左右方向駆動モータ、６は速度検出用タコジェネレ
ータ、７，８は駆動ギヤ、９，１０は回転運動を直線運
動に変換するためのボールスクリュー、１１，１２は直
線移動用案内ローラ、１３はシャーシである。

図示のごとく、本装置はモータ３，５の駆動により、ギ
ヤ７，８等を介しボールスクリュー９，１０等が駆動さ
れ溶接トーチがそれぞれ矢印方向に移動する。以上の自
動溶接機の適用対象例を想定し、本発明を第３図、第４
図によつて説明する。

第３図Ａ，ｂはそれぞれ一般によく用いられている■開
先およびＵ開先の突合せ溶接における開先断面を示した
ものである。

１はトーチ、１５は被溶接母材、１６は溶融メタル、１
７は開先突合せ点（開先中心位置）で仮付け材が置かれ
ることがある。

図示のごとく、開先突合せ点（溶接開始位置）からの被
溶接母材厚みをｈ１被溶接母材の表面（最終溶接面位置
）から溶融メタルの表面までの距離をｙ、トーチ先端と
溶融メタル表面間の距離をａとする。図示の状態て制御
すべきウイピング巾は？である。■開先の場合、開先傾
角をθとすると、ウイピングの片振幅Ｘは（１）式より
求めることができる。（１）式において、Ｈ，θは溶接
施工条件から決められる定数でありあらかじめ与えるこ
とができる。

ｙは溶接によつて刻々異なる変数である。同様にして開
先曲面が２乗関数系で表わされるＵ開先の場合のウイピ
ング片振幅Ｘは図より（２）式から求められる。ここに
、βは、Ｕ開先の曲線定数である。

次に、第４図の一実施例によつて説明する。

３〜６は第２図の同符号物と対応する。

３１は上下方向モータ駆動回路、３３はアーク電圧検出
回路、３４はアーク電圧制御指令回路、３５，４１，５
４，５５は演算増幅器、５１は左右方向モータ駆動回路
、７０は制御用計算機を含む総括制御装置、７６，７７
はそれぞれ演算回路部およびウイピング巾設定回路部で
ある。

上下方向サーボではアーク電圧が一定値となるごとく第
３図で示したａの距離を制御する。アーク電圧の制御指
令は３４により溶接条件によつてあらかじめ定められた
パターンを制御用計算機からもらつて制御する。このパ
ターンと実際のアーク電圧を３３により比較することに
よつて上述の制御が行なわれる。３５，３１，３でサー
ボ機構を構成し、アーク電圧指令パターンと実際のアー
ク電圧の偏差を゛零とするように制御される。

ところで、ポテンショメータ４はサーボモータ若しくは
ボールスクリュと連動する軸に直結されており、ポテン
ショメータの出力でトーチアームの上下移動量を知るこ
とができる。通常被溶接母材の表面位置を基準にとるの
で、このようにすると、トーチ先端が表面位置にある場
合を基準にとると（ポテンショメータによる仮想の零出
力位置）トーチの移動によるポテンショメータの出力値
はそのま）距離ｙ″を与える。ａは先に定数として与え
ることができるから（３）式はのごとく、ｙを測定でき
、この結果（３）″式と（１）式あるいは（２）式を制
御用計算機の演算回路を使つて演算を行ないウイピング
巾２ｘを求めることができる。

実際にはポテンショメータの出力は基準電圧Ｗｓと比較
され、演算増幅器４１を介して上述の演算回路７６によ
り演算が行なわれる。そして、第４図の実施例ではウイ
ピング巾設定回路７７からの出力信号としては左右方向
駆動（ウイピング）モータの速度指令パターンとして与
えられており、演算増幅器５４，５５を介し、左右方向
モータ駆動回路５１により、モータ５が駆動される。５
５，５１，５、は速度制御系サーボを構成しており、タ
コジェネレータ６の出力と比較され速度指令パターンに
追従する。

かくして、速度指令パターンによりモータ速度と動作時
間が与えられることによりウイピング巾が制御されるこ
とになる。

なお、第４図における演算増幅器５４の入力端に設けた
信号突合せ点の■信号は、オフセット補償や７７の出力
指令によらない条件でのウイピング巾調整用入力である
。以上に述べたごとく本発明によれば、多層肉盛溶接に
おいて各層毎に変動しうるウイピング巾を特別な検出器
を用いることなく、簡単にして比較的精度よくオンライ
ンで求め制御することができるので品質のよい溶接が期
待でき、特に配管等の自動溶接機に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする自動溶接機の制御装置の一
部を示すブロック図、第２図は本発明の対象とする自動
溶接機の溶接ヘッド駆動機構の一部を示す実施例、第３
図は本発明で対象とする開先突合せ溶接状況を示す断面
図、第４図は本発明の一実施例ブロック図である。 符号の説明、１・・・・・・トーチ、２・・・・・・ト
ーチヘッド、３・・・・・・上下方向駆動モータ、４・
・・・・・ポテンショメータ、７，８・・・・・・ギア
、３０・・・・・・トーチ上下サーボ、３２・・・・・
・アーク電圧制御回路、３３・・アーク電圧検出回路、
５０・・・・・・トーチ左右サーボ、５２・・・・・・
ウイーピング制御回路、５３・・・・・・ウイーピング
制御検出回路、７１・・・・・・制御用計算機、７４，
７５・・・・・・入出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接トーチのアーク電圧を測定する手段と該トーチ
   の被溶接母材に対する上下方向の移動を可能とする上下
   方向駆動手段と該トーチのウイビング駆動手段とを有す
   る溶接機において、該アーク電圧検出手段からの検出信
   号と該アーク電圧指令信号との偏差に応じて該上下方向
   駆動手段が駆動され該駆動手段の動作に応じて当該トー
   チの上下方向の位置信号を発生するトーチ位置信号発生
   手段と、該トーチ位置信号とあらかじめ与えられている
   開先形状とから当該トーチ位置におけるウイビング幅を
   演算するウイビング幅演算手段とを備え、該演算された
   ウイビング幅により該ウイビング駆動手段を駆動し被溶
   接母材の溶接をおこなうことを特徴とする溶接機の制御
   装置。