JPS6134907B2 - - Google Patents

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JPS6134907B2
JPS6134907B2 JP4336977A JP4336977A JPS6134907B2 JP S6134907 B2 JPS6134907 B2 JP S6134907B2 JP 4336977 A JP4336977 A JP 4336977A JP 4336977 A JP4336977 A JP 4336977A JP S6134907 B2 JPS6134907 B2 JP S6134907B2
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JP
Japan
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welding
signal
arc
heat input
reference signal
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Kikuo Terayama
Toshio Yoneda
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Daihen Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、手動、半自動等によつて溶接ホルダ
又は溶接トーチを移動して行なうアーク溶接方法
に関するものである。
通常溶接部への溶接入熱量が溶接結果を左右す
る重要な因子である。一般に、アーク電圧E1
(volt)、溶接電流をI1(A)、溶接速度をV1(cm/se
c)、被溶接物への電気的入力をP1〔kw〕、単位
長当りの入熱量をQ(kilo-joule/cm)、定数を
K1とすれば、 Q=K1/V=K1/V ……(1) が成立する。この(1)式は、場合によつては更に簡
単に表限することができる。例えば定電流特性の
溶接電源を使用して手溶接をする場合には、溶接
電流I1(A)は略一定値を有するので定数をK2とすれ
ば、 Q=K2/V ……(2) が成立する。又、定電圧特性の溶接電源を使用し
て半自動溶接をする場合には、アーク電圧E1
(volt)は略一定であるので、定数をK3とすれ
ば、 Q=K3/V ……(3) が成立する。
従来自動アーク溶接法においては、自動走行台
車の走行速度を検出すれば、溶接速度に対応した
信号Vを容易に得ることができるので、自動溶接
機における入熱測定及びその測定値による制御は
すでに提案されている。しかし手動溶接及び半自
動溶接方法においては、自動走行台車がなく人為
的に溶接トーチを溶接線にそつて移動させるため
に溶接速度V1を検出することができない。した
がつて従来、手溶接又は半自動溶接方法において
は入熱を簡易、迅速、正確に測定して入熱を管理
することが極めて困難であつた。
本発明は、上記に鑑み、手溶接、半自動溶接等
のアーク溶接方法において、アークが任意の期間
中に移動した距離における平均溶接入熱を求めて
溶接入熱を調整しつつ溶接を進めるアーク溶接方
法を提案したものである。
手溶接又は半自動溶接等において、アークが任
意の期間中に移動した距離L〔cm〕を溶接するた
めに要した時間をT〔sec〕とすれば、その距離
内における平均の溶接入熱Q〔kilo-joule/cm〕
は、定数をK4とすれば、∫ Vdt=Lであるの
で、 と表わすことができる。本発明はこの(4)式に基い
て溶接入熱を求めることを1つの特徴としてい
る。このようにして溶接入熱を求めると溶接速度
の検出を要しないので、手溶接や半自動溶接にお
ける溶接入熱をも求めることができ、従つてこれ
らの溶接の溶接入熱を適正に保つて溶接を進める
ことが可能になる。
以下図示の実施例により本発明のアーク溶接方
法を詳細に説明する。
第1図は本発明のアーク溶接方法を実施する装
置を示したもので、同図において、1は被溶接
物、1aは溶接線、2は溶接電極、3はアークで
あり、このアーク3を発生させるため溶接電極2
と被溶接物1との間には溶接電源4の出力が印加
されている。5は被溶接物1及び溶接電極2を通
して流れる電流に対応した信号(例えば変流器の
出力信号)Iとアーク電圧に対応した信号Eとを
検出して被溶接物及び溶接電極間に供給された電
力に相応した信号P(=E×I)を出力する電力
検出回路である。電力検出回路5の出力は予め定
めた距離Lを設定できる溶接長設定器6に入力さ
れ、この設定器の出力側には電力に対応した信号
Pを距離Lで除して得た商に対応する信号P/L
が出力されるようになつている。図示の例では、
溶接長設定器6として複数の固定抵抗器の直列回
路6aと、この直列回路の分圧点を切換える切換
スイツチ6bとからなる分圧回路が用いられてい
る。尚可変抵抗器を用いた分圧回路等により溶接
長設定器6を構成することもできる。7はリセツ
ト端子7aにリセツト信号が与えられる毎に上記
信号P/Lの積分を開始して積分値に対応した積
算信号Bを出力する積分回路、8は端子8aに信
号が与えられるごとに上記積算信号Bを記憶する
記憶回路である。
被溶接物1の近傍には、溶接線1aに沿つて予
め定めた距離Lごとにアーク検出器9a乃至9d
が配置されている。各アーク検出器はアークがこ
の検出器に対応した位置を通過したときにアーク
検出信号Aを発生する。各アーク検出器はアーク
が通過したときに電気的な信号を発生するもので
あれば如何なるものでもよく例えば、フオトトラ
ンジスタ、CdSの如き光電導素子等の光電変換素
子によりアーク光を検出するもの、アークの高温
度を検出するもの、アークの磁界分布を検出する
もの、或いはアークが発生する音を検出するもの
等を採用することができる。尚図示の例ではアー
ク検出器が4個設けられているが、アーク検出器
の個数は任意である。
アーク検出器9a,9b等から得られるアーク
検出信号Aは記憶回路8の端子8aに与えられる
とともに、リセツト回路10を介して積分回路7
のリセツト端子7aに与えられている。リセツト
回路10は遅延要素を含むもので、アーク検出器
9a,9b,……のいずれかからアーク検出信号
Aが出されたとき、この信号Aはリセツト回路1
0により短い時間遅延されて積分回路7にリセツ
ト信号として与えられる。したがつて信号Aが発
生すると、先ず記憶回路8がこのとき積算信号B
を記憶し、次いで積分回路7がリセツトされて次
の積分が開始される。記憶回路8の出力信号(積
分値、距離Lの間の平均溶接入熱に対応した信
号)Cは表示器11により表示される。この表示
器は例えば、電圧計の原理を用いた指示計器、
A/D変換器を有するデイジタル表示器、アナロ
グ記録計、デイジタル記録計等である。
記憶回路8の出力信号Cはまた、溶接入熱の検
出信号として基準最大入熱設定器12の出力とと
もに上限値検出用比較器13に入力される。基準
最大入熱設定器12は、距離Lを溶接する間に供
給すべき適正な溶接入熱(平均値)の上限値に対
応した第1の基準信号R1を出力する。比較器1
3は上記信号CとR1とを比較して、信号CがR1
を超えている場合に両者の差に対応する差信号
F1を出力する。この信号F1はブザー、ベル、点
滅する表示灯等からなつている第1の警報Dを発
生する警報器14に与えられるとともに、溶接電
源4の内部の制御回路に与えられ、差信号F1
大きさに応じて溶接電源4の出力が調整される。
これにより被溶接物1と溶接電極2との間に供給
される電力が適正値まで減少される。尚警報器1
4は、差信号F1の大きさに応じて警報の大き
さ、継続時間、断続時間、発生回数等を変えるこ
とができるようにしておくことが望ましい。
記憶回路8の出力信号Cはまた基準最小入熱設
定器15の出力とともに下限値検出用比較器16
に入力される。基準最小入熱設定器15は、距離
Lを溶接する間に供給すべき適正な溶接入熱(平
均値)の下限値に対応した第2の基準信号R2
出力し、比較器16は上記信号CとR2とを比較
して両信号の差に対応する差信号F2を出力す
る。この信号F2は第2の警報Eを発生する警報
器17に与えられるとともに、溶接電源4内の制
御回路に与えられ、溶接電源4では差信号F2
大きさに応じて出力が調整されて被溶接物及び溶
接電極間に与えられる電力が適正値まで増大され
る。
次に第1図の装置を用いて行なう本発明の方法
を説明する。溶接電極2と被溶接物1との間にア
ーク3を発生させて溶接作業を開始すると、電力
検出回路5から被溶接物1及び溶接電極2間に供
給された電力に対応した信号Pが出力され、溶接
長設定器6からは信号P/Lが出力される。従つ
て積分回路7は積算信号B=∫(P/L)dtを出
力する。溶接開始時に積分回路7をリセツトして
おけば、この積分信号は溶接開始時から溶接電極
及び被溶接物間に与えられた電力の積分値に対応
した信号(平均溶接入熱に対応した信号)とな
る。アーク3が溶接開始位置から予め定めた距離
Lだけ移動するとアーク検出器9aがアーク検出
信号Aを発生し、この信号Aが記憶回路8及びリ
セツト回路10に与えられる。従つて記憶回路8
は溶接開始後距離Lを溶接する間に与えられた溶
接入熱に対応した信号Bを記憶する。次いで積分
回路7がリセツトされ、積分回路は再度電力に対
応した信号P/Lの積分を開始する。更に距離L
だけアーク3が移動すると次のアーク検出器9b
がアーク検出信号Aを発生し、この信号が記憶回
路8及びリセツト回路10に与えられるため、記
憶回路8はアーク検出器9aと9bとの間隔に相
応した距離Lを溶接する間に与えられた平均溶接
入熱に対応した信号Bを記憶し、続いて積分回路
7がリセツトされる。以後溶接が終了するまで同
様の動作が繰り返される。
上記のようにして記憶回路8に積算信号Bを記
憶させると、この記憶回路の出力信号Cを利用し
て溶接入熱の調整を行なうことができる。先ず表
示器11を用いてこの信号Cを表示させると、こ
の表示は設定距離Lを溶接する間に与えられた溶
接入熱の平均値に対応しているので、この表示に
基いて溶接入熱が適正であるかどうかを判断する
ことができ、適正でない場合にはこれを適正にす
るように溶接電極及び被溶接物間に与える電力を
調整したり溶接速度を調整したりして溶接を進め
ることができる。
次に図示のように、基準最大入熱設定器12、
上限値検出用比較器13、及び警報器14を設け
た場合には、距離Lを溶接する間の平均の溶接入
熱に対応する信号Cが基準最大入熱(適正な溶接
入熱の上限値)に対応する第1の基準信号R1
比較され、実際の溶接で与えた入熱が適正な入熱
の上限を超えている場合には警報Dが発生する。
また比較器13の出力F1を溶接電源4の制御回
路に与えてこの電源を制御した場合には、溶接入
熱が上限値を超えた場合に溶接電源4の出力が減
少され、被溶接物及び溶接電極間に与えられる電
力が適正値に調整される。
更に、第1図に示したように、基準最小入熱設
定器15、下限値検出用比較器16、及び警報器
17を設けた場合には、距離Lを溶接する間の平
均の溶接入熱に対応する信号Cが適正な溶接入熱
の下限値に対応する第2の基準信号R2と比較さ
れ、溶接入熱が適正な入熱の下限に達しない場合
に警報Eが発生する。また比較器16の出力F2
を溶接電源4の制御回路に与えてこの電源を制御
した場合には、溶接入熱が適正入熱の下限に達し
ない場合に溶接電源4の出力が増大され、被溶接
物及び溶接電極間に与えられる電力が適正値に調
整される。
尚、溶接入熱に対応した信号の表示のみを行な
わせる場合には、当然のことながら、第1図にお
いて符号12乃至17で示した各部は不要であ
る。また符号12乃至14で示した部分及び、符
号15乃至17で示した部分の一方または双方を
設けて警報の発生または電源の制御、或いは警報
の発生と電源の制御との双方を行なわせるように
した場合には、表示器11を省略することもでき
る。
次に第2図に本発明の溶接方法を実施する装置
の他の構成例を示す。この実施例では、積分回路
7から得られる積算信号Bが瞬時値検出用比較器
18に時々刻々と入力される。比較器18には基
準最大入熱設定器12から与えられる第1の基準
信号R1が入力され、比較器18の出力信号F′は
警報D′を発生する警報器14′と溶接電源4の制
御回路とに入力されている。符号15乃至17で
示した部分は第1図と全く同様である。
第2図に示した装置を用いる場合には、積分回
路7から得られる積算信号Bが瞬時値検出用比較
器18に時々刻々入力されるので、距離Lの溶接
が終る前に前記Bの大きさが信号R1の大きさを
超えたときに警報D′が発生し、また溶接電源4
の出力が減少される。したがつて第2図の装置に
よると、第1図に示した装置よりも迅速に溶接入
熱の調整を行なうことができる。
第1図及び第2図においては、溶接長設定器6
を電力検出回路5と積分回路7との間に挿入した
が、電力検出回路5の入力側に設けてもよい。
第1図及び第2図に示した例では、基準最大入
熱設定器12と基準最小入熱設定器15とを設け
ているが、1つの基準入熱信号を与えた場合に基
準入熱信号に対応して予め定めた大きさの基準最
大入熱信号と基準最小入熱信号との2つの基準信
号を出力するような1個の設定器を用いるように
してもよい。また、1個の基準入熱信号Rを設定
値として入力した場合に、C>R+α(R+αは
適正入熱の上限値に対応する信号)のときに信号
F1を出力し、C<R−α(R−αは適正入熱の
下限値に対応する信号)のときに信号F2を出力
するような1個の比較器を用いることもできる。
上記の実施例では、電力に対応した信号(アナ
ログ量)を積分回路で積分することにより電力の
積算値に対応する信号Bを得るようにしたが、電
力に対応した信号をパルス変換して電力に対応す
る周波数のパルス信号を得、このパルス信号の計
数値を電力の積算値に対応する積算信号Bとする
こともできる。またこのパルス信号を積分してそ
の積分値を積算信号Bとすることもできる。尚第
1図または第2図の装置の各部は、扱う信号がア
ナログ信号かデジタル信号かによつてその構成が
異なるのは勿論であるる。
第2図の実施例においては、積分回路7から得
られる積算信号Bを常時基準信号R1と比較して
いるが、この比較は一定の時間間隔をおいて行な
わせるようにしてもよい。
以上のように、本発明によれば、溶接速度の検
出ができないために溶接入熱の調整が困難であつ
た手溶接または半自動溶接において溶接入熱の調
整を容易に行なわせることができる利点がある。
特に本発明によれば、積算する信号として、被溶
接部と溶接電極との間に供給される溶接電力に対
応する信号Pをアーク検出器の配置間隔Lで除し
た信号P/Lを用いるので、積算に使用する積分
回路又はカウンタ等の容量を小さくすることがで
きる。また本発明では、各アーク検出器がアーク
検出信号を出力する毎に積算動作をリセツトする
ので、更に積算動作に用いる積分回路等の容量を
小さくすることができる。特に第2の発明によれ
ば、検出信号と基準信号との差信号に基づいて被
溶接物と溶接電極との間に供給される電力を調整
するので、溶接入熱を適正な値に保持することが
できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ本発明のアーク溶
接方法を実施する装置の異なる構成例を示す接続
図である。 1……被溶接物、1a……溶接線、2……溶接
電極、3……アーク、L……予め定めた距離、9
a〜9d……アーク検出器、A……アーク検出信
号、B……積算信号、C……積算された電力に対
応する信号、D……第1の警報、E……第2の警
報、D′……警報、R1……第1の基準信号、R2
…第2の基準信号、F1,F2……差信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被溶接物と溶接電極との間に発生させたアー
    クを溶接線に沿つて移動させつつ溶接を行なうア
    ーク溶接方法において、前記溶接線に沿つて予め
    定めた間隔Lをおいて2以上のアーク検出器を配
    置するとともに、被溶接物と溶接電極との間に供
    給された電力に対応した信号Pを前記アーク検出
    器の配置間隔Lで除した信号P/Lの積算動作を
    行ない得るようにし、アークが前記アーク検出器
    の位置を通過する前にアーク検出信号によつて前
    記積算動作をリセツトし、また前記信号P/Lの
    積算値に対応した信号の表示及び該積算値から求
    められた溶接入熱が適正な溶接入熱でないことを
    示す警報の発生の少なくとも一方を行なわせ、前
    記表示及び警報の一方または双方に基いて溶接入
    熱を調整しつつ溶接を進めることを特徴とするア
    ーク溶接方法。 2 前記表示される信号は、順次発生するアーク
    検出信号相互間に積算された信号である特許請求
    の範囲第1項に記載のアーク溶接方法。 3 前記警報は、順次発生するアーク検出信号相
    互間に積算された信号が適正な溶接入熱に対応す
    る基準信号と異なる場合に発生する特許請求の範
    囲第1項または第2項に記載のアーク溶接方法。 4 前記警報は、順次発生するアーク検出信号相
    互間に積算された信号が適正な溶接入熱の上限値
    に対応した基準信号を超えているときに発生する
    特許請求の範囲第1項または第2項に記載のアー
    ク溶接方法。 5 前記警報は、順次発生するアーク検出信号相
    互間に積算された信号が適正な溶接入熱の下限値
    に対応した基準信号に達していないときに発生す
    る特許請求の範囲第1項または第2項に記載のア
    ーク溶接方法。 6 前記警報は、順次発生するアーク検出信号相
    互間に積算された信号が適正な溶接入熱の上限値
    に対応した第1の基準信号を超えているときに発
    生する第1の警報と該積算された信号が前記適正
    な溶接入熱の下限値に対応した第2の基準信号に
    達していないときに発生する第2の警報とからな
    る特許請求の範囲第1項または第2項に記載のア
    ーク溶接方法。 7 前記警報は、前記積算動作の途中で積算値が
    適正な溶接入熱の上限値に対応した基準信号を超
    えたときに発生する特許請求の範囲第1項または
    第2項に記載のアーク溶接方法。 8 被溶接物と溶接電極との間に発生させたアー
    クを溶接線に沿つて移動させつつ溶接を行なうア
    ーク溶接方法において、前記溶接線に沿つて予め
    定めた間隔Lをおいて2以上のアーク検出器を配
    置するとともに、被溶接物と溶接電極との間に供
    給された電力に対応した信号Pを前記アーク検出
    器の間隔Lで除した信号P/Lの積算動作を行な
    い得るようにし、アークが前記アーク検出器の位
    置を通過するごとにアーク検出信号によつて前記
    積算動作をリセツトし、また前記信号P/Lの積
    算値に基いて前記被溶接物に与えられた溶接入熱
    に対応する検出信号を記憶させ、前記検出信号と
    適正な溶接入熱に対応する基準信号とを比較して
    前記検出信号と基準信号との差信号を発生させ、
    前記差信号に対応して前記被溶接物及び溶接電極
    間に供給される電力を調整することにより溶接入
    熱を適正に保つことを特徴とするアーク溶接方
    法。 9 前記検出信号と基準信号との比較は順次発生
    する前記アーク検出信号相互間における積算が終
    了する毎に行なわれる特許請求の範囲第8項に記
    載のアーク溶接方法。 10 前記検出信号と基準信号との比較は前記信
    号P/Lの積算の途中で常時または所定の時間間
    隔をおいて行なわれる特許請求の範囲第8項に記
    載のアーク溶接方法。 11 前記基準信号は適正な溶接入熱の上限値に
    対応した第1の基準信号と前記適正な溶接入熱の
    下限値に対応した第2の基準信号とからなり、前
    記検出信号が第1の基準信号より大きいときは前
    記被溶接物及び溶接電極間に与える電力を減少さ
    せ、前記検出信号が第2の基準信号より小さいと
    きは前記被溶接物及び溶接電極間に与える電力を
    増大させる特許請求の範囲第8項または第9項に
    記載のアーク溶接方法。 12 前記基準信号は、適正な溶接入熱の上限値
    に対応した信号であり、前記検出信号が該基準信
    号を超えたときに前記被溶接物及び溶接電極間に
    供給する電力を減少させる特許請求の範囲第8項
    または第10項に記載のアーク溶接方法。
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