JPS6160753B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶接電流を相対的に値が異なる複数
の電流に変化させ、その変化に対応させて被溶接
物の表面に対する略垂直方向のトーチの位置を制
御して溶接する非消耗性電極アーク溶接装置に関
するものである。

［従来の技術］ 通常、アーク溶接後のアーク不安定期間が経過
した後の溶接中においては、被溶接物の表面が波
状になつていても電極の先端と被溶接物の表面と
の間隔を一定にするように被溶接物の表面に対し
て略垂直方向にトーチを移動させてアーク電圧を
一定に保持する。いわゆるアーク電圧制御が行わ
れている。しかし、溶接中に被溶接物の状態が急
激に変化する箇所に至つた場合には、積極的に溶
接電流を変化させる必要がある。たとえば、溶接
線上に仮付け箇所が存在する場合、前加工の際の
ルートギヤツプが小さくなりすぎている場合、溶
接線方向にも被溶接物が突き合わされていて突き
合わされた板の厚味の差が大きい場合等において
は、これらの位置で溶接電流を増加させて入熱を
増大させる必要が生じる。逆にルートギヤツプが
大きくなりすぎている場合や溶接終端部に近づい
ている場合には溶接電流を減少させて入熱を減少
させる必要が生じる。

第１図は従来の非消耗性電極アーク溶接装置を
示したもので、同図において１は相対的に電流値
の異なる第１の溶接電流と第２の溶接電流とを供
給できる溶接電源でである。この溶接電源は例え
ば、図示していないリレーのコイルが励磁された
ときにその接点CR_1aが閉路して大電流を出力
し、非励磁になると、その接点CR_1aが開路して
小電流を出力する。２は溶接トーチ、３は非消耗
性電極、４は被溶接物、５はトーチ支持棒、１０
は被溶接物４の表面に対するトーチの略垂直方向
位置、すなわち被溶接物４の表面に対する電極３
の先端の位置を調整する駆動機構であつて、この
駆動機構１０は例えばラツク歯車６、ピニオン歯
車７及び電動機９より成る。PB１及びPB２はト
ーチ上下移動用の押ボタンスイツチ、Ｅ１及びＥ
２は互いに極性の異なる制御電源である。SW１
は切換スイツチであつて、この切換スイツチは溶
接休止期間及び溶接開始時に、図示の「Ｍ」接点
に接続され、溶接期間中は特定の期間を除いて、
図示の「Ａ」接点に接続される。１６はアーク電
圧をそのまま、又はアーク電圧に対応した信号
Eaを出力するアーク電圧検出器である。１７は
制御電源、１８はアーク電圧設定器であつて、ア
ーク電圧設定器１８は例えば可変抵抗器の摺動端
子１８ａと接地端子ｅ間に信号Ebを出力する。
１９はアーク電圧検出器１６の出力信号Eaとア
ーク電圧設定器１８の出力信号Ebとが互いに逆
極性で入力されて差信号を出力する比較器で、こ
の比較器から得られる差信号が増幅器Ａ_np-1に入
力される。

上記第１図に示す装置において溶接開始前にお
いては切換スイツチSW１が「Ｍ」接点に接続さ
れている。この状態で押ボタンスイツチPB１を
押すと制御電源Ｅ１が電動機９に接続され、トー
チ２は被溶接物４より離れる。また押ボタンスイ
ツチPB２を押すと制御電源Ｅ２が電動機９に接
続され、トーチ２は被溶接物４に近ずく。これら
の押ボタンスイツチPB１及びPB２の操作により
溶接開始前にアークスタートが容易なようにトー
チ２の位置を調整する。このようにトーチの位置
を調整してアークを発生させた後、適切なアーク
電圧になるように再度押ボタンスイツチPB１又
はPB２を押すことによりトーチ２を上下させ、
電極の先端と被溶接物の表面との間隔を調整す
る。つぎに、アーク電圧設定器１８を適切なアー
ク長が得られると思われる位置に設定し、その後
切換スイツチSW１を「Ａ」接点に接続するとア
ーク長の自動制御が開始され、比較器１９にはア
ーク電圧検出器１６の出力信号Eaとアーク電圧
設定器１８の出力信号Ebとが逆極性で加わる。
この比較器１９の出力信号は増幅器Ａ_np-1で増幅
されて電動機９に供給される。以後、被溶接物の
表面の凹凸によつて電極の先端と被溶接物の表面
の間隔が変化してもアーク電圧は自動的に一定値
になるように制御される。

すなわち、電極の先端と被溶接物との間隔即ち
アーク長とアーク電圧とは比例するのでアーク長
が小さくなると出力信号Eaが低下しこの結果出
力信号Ebが出力信号Eaよりも大きくなつて、電
極の先端と被溶接物の表面との間隔を増加させる
方向に電動機Ｍが回転し、逆に間隔が大きくなつ
て出力信号Eaが出力信号Ebよりも大きくなると
電極の先端を被溶接物の表面に近ずける方向に電
動機Ｍが回転する。その結果、電極の先端と被溶
接物の表面との間隔はアーク電圧検出器１６の出
力信号Eaとアーク電圧設定器１８の出力信号Eb
とがほぼ等しくなる値に落着くことになる。

ここで溶接中に被溶接物の状態が変化したとき
にリレーの接点CR_1aを閉路又は開路させて、溶
接電源１の出力電流を増加又は減少させた場合の
現象につき第２図を参照して説明する。第２図に
おいて、横軸は溶接電流Ｉ、縦軸はアーク電圧Ｖ
であり、直線Ｌ１乃至Ｌ４はそれぞれ被溶接物の
表面と非消耗性電極の先端との間隔（以下アーク
長という）を一定にした場合の溶接電流値とアー
ク電圧値との関係を示す。今例えば、アーク長を
Ｌ２の一定に保持して溶接電流値をＩ０からＩ１
に減少させると動作点はＰ０からＰ１に移動して
アーク電圧Ｖ０からＶ１に減少し、逆に、溶接電
流をＩ０からＩ２に増加させると動作点はＰ０か
らＰ２に移動してアーク電圧がＶ０からＶ２に増
加する。しかし、第１図の装置においては、溶接
中は、アーク電圧が略一定になるように制御され
ているので、溶接電流をＩ０からＩ１に減少させ
ても、アーク電圧がＶ０の一定値を保つように動
作するために動作点がＰ３に移るのでアーク長が
Ｌ２からＬ４に増加する。従つて溶接電流が減少
しているにも拘らずアーク長が大になり、アーク
の広がりが増加するためにアークが不安定にな
る。逆に仮付け個所が板厚が大なる被溶接物が突
き合わされている個所で溶接電流値をたとえばＩ
０からＩ２に増加させた場合には、アーク電圧が
Ｖ０の略一定値を保つように動作するために動作
点がＰ４に移るので、アーク長がＬ２からＬ１に
減少し、アークの広がりも小になる。しかし、仮
付け個所、ルートギヤツプが小さくなりすぎた個
所、板厚が大きくなる個所等では広範囲に溶融さ
せたいにも拘らずアークの広がりが小になるため
に十分な溶融断面が得られなかつたり、また溶融
池の表面と電極の先端との間隔が小さくなつてい
るにも拘らずさらにアーク長が小さくなる方向に
駆動されるために溶融池表面と電極の先端とが接
近しすぎて時には接触することがあつた。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、従来の溶融方法及び溶接装置で
は、被溶接物の溶接条件の急激な変化に応じて溶
接電流を変化させた場合に良好な溶接結果を得る
ことができない欠点があつた。さらに難姿勢の溶
接、薄板の溶接、特殊材料の溶接等において大電
流と小電流とを略交互にくり返すことにより溶融
池の拡大及び縮小を制御するような場合において
も、電流値の変化に応じてアーク長が変動し、ビ
ード幅が変化したり、電極の先端がが異常に被溶
接物に向つて接近・難反をくりかえしたり、小電
流時にアークが不安定になつたり、大電流時に電
極の先端が溶融池表面に接触したりする等の欠点
があつた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の方法は、従来のアーク電圧制御の欠点
を解消し、トーチを揺動させることなく溶接線に
沿つて移動させ、複数の溶接電流のうち少なくと
も１つの溶接電流の通電期間はアーク電圧を略一
定にするアーク電圧制御を行ないつつ溶接し、残
りの期間は、トーチ位置を検出して検出したトー
チ位置が設定基準位置になるように制御する。

また、本発明の各装置は、上記方法を実施する
ために、トーチ位置検出器によつてトーチ位置を
検出し、種々の構成を用いて設定基準位置を設定
するとともに、切換回路又は加算回路を用いてア
ーク電圧制御とトーチ位置制御とを行う。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。

第３図は本発明の第１の発明を実施する装置の
一例を示す接続図であり、同図において、第１図
と同一の構成部分には同一の符号を付してある。
第１図と異なる部分について説明すると、１１
は、被溶接物の表面に対する略垂直方向のトーチ
の位置を検出するトーチ位置検出器、たとえば可
変抵抗器であつて、その両端子は制御電源１２に
接続され、摺動端子１１ａは電動機９すなわちト
ーチ２の動きと連動している。また１４は被溶接
物４の表面に対して略垂直方向にトーチの設定基
準位置を設定するトーチ位置設定器、例えば可変
抵抗器であつて、その両端子は制御電源１５に接
続されている。これらの検出器１１及び設定器１
４の摺動端子１１ａ及び１４ａと接地端子ｅ間に
は互いに逆極性の信号Ec及びEdがそれぞれ発生
し、それぞれの出力信号は比較器１３に供給され
る。また制御電源３０の両端に溶接電流切換用の
スイツチＳを介してリレーCR１の励磁コイルが
並列接続されている。

同図において、トーチ位置検出器１１の出力
Ecとトーチ位置設定器１４の出力Edとの差信号
を出力する比較器１３はトーチ位置制御信号発生
回路を構成し、アーク電圧設定器１８の出力Eb
とアーク電圧検出器１６の出力Eaとの差信号を
出力する比較器１９はアーク電圧制御信号発生回
路を構成し、スイツチＳ、リレーCR１および接
点CR_1a，CR_1b，CR_1cは切換回路を構成してい
る。

上記装置において溶接開始前はスイツチＳを開
いておく。このときリレーCR１のコイルは非励
磁で、その接点CR_1a及びCR_1cは開路、CR_1bは閉
路しているので、比較器１３の出力信号は増幅器
Ａ_np-1に供給され、トーチ位置検出器１１の摺動
端子１１ａと接地間の信号Ecとトーチ位置設定
器１４の摺動端子１４ａと接地間の信号Edと
が、逆極性で大きさがほぼ等しい状態になれば駆
動機構１０が停止する。

したがつて、設定器１４の摺動端子１４ａの位
置と電極先端・被溶接物表面間の間隔とは１対１
に対応する。設定器１４の摺動端子１４ａを動か
してトーチ位置を調節し、電極と被溶接物間にア
ークを発生させた後に、このアーク長を適性値に
するように再度設定器１４を調整する。次にスイ
ツチＳを閉じてリレーCR１を励磁し、接点
CR_1a，CR_1cを閉じ、接点CR_1bを開くと、比較器
１９の出力が増幅器Ａ_np-1に供給され、アーク長
を一定にするようにアーク電圧制御が行なわれ
る。このアーク電圧制御の動作は第１図について
説明したのと同様である。

次に、溶接中に、前述したような被溶接物の変
化に応じて溶接電流を変化させた場合について説
明する。溶接中に、スイツチＳを開き、リレー
CR１のコイルを非励磁にすると、その接点CR_1a
及びCR_1cは開路し、接点CR_1bは閉じるので、溶
接電源１から出力される溶接電流が予め設定され
た値に増加又は減少すると共にトーチ位置検出器
１１の出力信号Ecとトーチ位置設定器１４の出
力信号Edとの差のトーチ位置制御信号が接点CR
１及び増幅器Ａ_np-1を通じて駆動機構１０に供給
され、アーク電圧制御からトーチ位置制御に切換
えられる。したがつて、トーチ２の位置は、溶接
電流の変化の影響を受けることなく、トーチ位置
設定器１４で設定した値となる。また溶接終了時
のクレータの処理のために、溶接電流を減少させ
た場合にも、トーチ位置制御によつてトーチ位置
を適性位置に設定できるため、従来のアーク電圧
制御の場合のように、電極の先端と被溶接物の表
面との間の間隔が大きくなつてアークの広がりが
大きくなることによりアークが不安定になり、良
好なクレータフイラ処理ができないという欠点を
解消することができる。

さらに、溶接中に、リレーCR１のコイル励磁
及び非励磁を交互に繰り返すと、第１の溶接電流
におけるアーク電圧制御と第２の溶接電流におけ
るトーチ位置制御とが繰り返される。

第４図は本発明の方法及び特許請求の範囲第８
項に記載の発明を実施する装置の実施例を示す。
第４図において第３図の実施例と同一の構成部分
には同一符号を付してある。第３図と異なる部分
について説明すると、SHは記憶回路で、この記
憶回路はリレーCR１の接点CR_1dが閉路している
ときにトーチ位置検出器１１の出力信号Ecをサ
ンプルし、接点CR_1dが開路したときにサンプル
した信号とホールドして、そのホールドした信号
に対応した信号Edを比較器１３に供給する。し
たがつて、本実施例では、記憶回路SHが、アー
クの設定基準位置を定めている。これらトーチ位
置検出器１１及び記憶回路SHの各出力信号Ecお
よびEdは互いに逆極性であり、比較器１３に供
給される。第４図に示す実施例においても第３図
と同様に、比較器１３がトーチ位置制御信号発生
回路を構成し、比較器１９がアーク電圧制御信号
発生器を構成する。また図示しないリレーCR１
及び接点CR_1a，CR_1b，CR_1cは切換回路を構成し
ている。

次に第４図の装置を用いて行なう本発明の溶接
法を説明する。溶接開始後、図示しないリレー
CR１のコイルが励磁され溶接電源１に接続され
たリレー接点のCR_1a及びCR_1cが閉路して、接点
CR_1bは開路する。即ち第１の溶接電流を通電し
ている期間中は、接点CR_1cが閉路し、CR_1bが開
路しているので、第１図と同様のアーク電圧制御
が行われている。また、この期間中においては、
接点CR_1dが閉路しているので、記憶回路SHは、
このときトーチ位置検出器１１の出力信号Ecを
サンプリングする。次にリレーの接点CR_1a，
CR_1c及びCR_1dが開路して接点CR_1bが閉路した場
合には溶接電源１が第２の溶接電流を通電する一
方アーク電圧制御が中断され、記憶回路SHはサ
ンプルした信号をホールドして、信号Edを出力
する。この信号Edとトーチ位置検出器１１の出
力信号Ecとが互いに逆極性で比較器１３に供給
され、その差トーチ位置制御信号が接点CR_1b、
脱幅器Ａ_np-1を通じて駆動機構１０に供給され
る。したがつてトーチ２の位置は、溶接電流の変
化の影響を受けることなく、先に記憶回路SHで
記憶した値となる。また溶接終了時のクレータの
処理のために、溶接電流を減少させた場合にも、
トーチ位置制御によつてトーチ位置を適正に設定
できるため、従来のアーク電圧制御のみを行う場
合のように、電極の先端と被溶接物の表面との間
の間隔が大きくなつてアークの広がりが大きくな
ることによりアークが不安定となり、良好なクレ
ータフイラ処理ができないという従来の欠点を解
消することができる。

さらに、溶接中に、リレーCR１のコイルの励
磁及び非励磁をくり返すと、第１の溶接電流にお
けるアーク電圧制御と第２の溶接電流におけるト
ーチ位置制御とがくり返される。

この実施例では、トーチの位置をトーチ位置制
御期間中に、任意の値に設定することはできない
が、第３図に示すようなトーチ位置設定器を用い
る場合のように設定を誤つて溶接結果に不良を生
じさせるような方向へトーチを移動させてしまう
といつた事故を防ぐことができる。また、溶接電
流を周期的に増加又は減少させる場合にも、トー
チ位置が周期的に変動して、駆動機構に振動を与
えたり、溶接ビード幅が蛇行することがないとい
う利点がある。

第５図は第４図の実施例の変形例を示す接続図
である。前述した第４図の装置と異なる個所は、
第４図のリレーの接点CR_1b乃至CR_1dの代りに、
接点CR_1aと同期する接点CR_1e及び制御電源２１
によつて付勢される時限要素たとえばタイマTRa
が用いられ、このタイマ接点TRb，TRc及び
TRdは図示のとおり接続されている。第４図に
おいては、接点CR_1aによる溶接電源１の電流値
の切換操作と、接点CR_1b乃至CR_1dによるアーク
電圧制御信号とトーチ位置制御信号の切換操作と
が同時に行なわれるが、実際の溶接電流値の変化
が制御信号の変化よりも遅れるために、この切換
操作時点において、トーチ位置が変動することが
ある。この変動は、溶接電流値を交互に切換える
場合には、その切換えの度ごとに生じ、溶接トー
チ及び駆動機構の振動の原因となり、さらに、溶
接ビードの外観を損うことにもなる。したがつ
て、このような場合には、複数の溶接電流のうち
でいずれか一方から他方の溶接電流に切換える時
点と、アーク電圧制御とトーチ位置制御とを切換
える時点とに時間差を設ける必要がある。しか
し、必ずしも、溶接電流を切換える毎に時間差を
設ける必要はなく、上記のような現象を生じる場
合のみ時間差を設ければよい、たとえば、一方の
溶接電流値が他方の溶接電流値よりも大であつ
て、一方の溶接電流の通電期間中にアーク電圧制
御を行ない、他方の溶接電流の通電期間中にトー
チ位置制御を行うようにしておき、トーチ位置制
御からアーク電圧制御に切換える時点のみを、電
流の切換時点よりも遅らせればよい。

第５図の装置はこのような溶接法を行なう場合
に用いる装置で、この装置において、リレー
CR_1aが開路しているときは溶接電源１が小電流
を出力し、かつ、接点CR_1eが開路でタイマTRa
が消勢されているため、接点TRc及びTRdが開
路で接点TRbが閉路である。したがつて、この
期間中は、第３図で説明した場合と同様にトーチ
位置検出器１１の出力信号Ecと記憶回路SHの出
力信号Edとが比較器１３に供給され、その差の
トーチ位置制御信号が接点TRb及び増幅器Ａ_np-1
を通じて駆動機構１０に供給されている。つぎ
に、接点CR_1aが閉路して、溶接電源１が大電流
を出力するように切換えられ、これに従つて実際
の出力電流はその過度応答速度にしたがつて若干
の時間遅れの後に大電流となる。また一方、この
接点CR_1aと同時に閉路する接点CR_1eの閉路によ
つてタイマTRaが付勢され、溶接電源１の出力電
流が略安定した後に接点TRc及びTRdが閉路
し、接点TRbが開路する。したがつて、アーク
電圧検出器１６の出力信号Eaとアーク電圧設定
器１８の出力信号Ebとが比較器１９に供給さ
れ、その差のアーク電圧制御信号が、接点TRc及
び増幅器Ａ_np-1を通じて駆動機構１０に供給され
る。その後の動作は第４図で説明した場合と同様
である。次に、接点CR_1aが開路して大電流から
小電流になる場合には、接点CR_1eの開路、タイ
マTRaの消勢、接点TRcの開路及びTRbの閉路が
続いて行なわれ、積極的な時間遅れは、与えられ
ていない。

第６図は、前述した時間差を、溶接電源１の溶
接電流設定器２４及び２５の設定値を切換えた時
点から、その設定器の出力信号と溶接電流検出器
２２の出力信号との差が、予め定めた値となる時
点までの時間とする別の実施例を示す接続図であ
る。同図は溶接電流を切換えた後に所定の電流値
に達したときにトーチ位置制御とアーク電圧制御
とを切換えるようにした実施例である。同図にお
いて、２３は、溶接電流検出器２２の出力信号
と、両端が制御電源２６に接続された２個の溶接
電流設定器２４及び２５の各出力信号と比較する
比較器である。接点CR_1f及びCR_1gが閉路し、接
点CR_1hが開路すると、溶接電流検出器２２の出
力信号が、溶接電流設定器２４に予め設定され
た、出力信号に達したとき、比較器２３はリレー
のコイルCR_2aを励磁し、接点CR_2bを開路し、接
点CR_2c及びCR_2dを閉路して、トーチ位置制御か
らアーク電圧制御に切換える。逆に接点CR_1hが
開路して、接点CR_1f及びCR_1gが開路した後、溶
接電流検出器２２の出力信号が、溶接電流設定器
２５に予め設定された出力信号に達すると、リレ
ーのコイルCR_2aが非励磁CR_2c及びCR_2dを開路し
て接点CR_2bを閉路し、アーク電圧制御からトー
チ位置制御に切換わる。その他の動作について
は、第４図と同様であるので省略する。

本発明の方法においては、トーチ位置検出器１
１の出力信号と、記憶回路SHの出力信号又は別
途に設けたトーチ位置設定器に設定した出力信号
のいずれかとの差の信号を切換えてトーチ位置制
御を行なうこともできる。

第７図は、このような制御を行なう特許請求の
範囲第１０項に記載の発明の一実施例を示してお
り、第７図に示す装置は、第３図に示す装置と第
４図に示す装置とを組合せ、また上記の切換機能
を付加し、リレー接点のかわりにスイツチ等を用
いて手動操作が行えるようにしたものである。同
図において、２４は、アーク電圧制御時における
第１の溶接電流設定器、２５は、トーチ位置制御
時において記憶回路SHの出力信号Edを使用する
場合の第２の溶接電流設定器、２７は同じくトー
チ位置制御時において、トーチ位置設定器１４の
出力信号Esを使用する場合の第３の溶接電流設
定器である。また、Ｓ１_-1，Ｓ１_-2及びＳ１_-3は
連動する第１のスイツチで、このスイツチを接点
「Ａ」から「Ｂ」に切り換えると、アーク電圧制
御から記憶回路SHの出力信号Edを使用するとト
ーチ位置制御に切り換り、溶接電流は第１設定器
２４の設定値から第２の設定器２５の設定値に変
化し、また接点「Ａ」に戻すと逆の動作をする。
Ｓ２_-1，Ｓ２_-2及びＳ２_-3は連動する第２のスイ
ツチであり、このスイツチを接点「Ａ」から
「Ｃ」に切りかえると、アーク電圧制御からトー
チ位置設定器１４の出力信号Esを使用するトー
チ位置制御に切り換り、溶接電流は第１の設定器
２４の設定値から第３の設定器２７の設定値に変
化し、また接点「Ａ」に接続すると逆の動作をす
る。本実施例において、切換回路はスイツチＳ１
_-2、スイツチＳ２_-1及びＳ２_-2によつて構成され
る。

第８図は、特許請求の範囲第９項に記載の発明
を実施する装置の一例をしたものでで、第４図と
異なる部分は加算器２０および増幅器Ａ_np-2が追
加されていることである。アーク電圧検出器１６
とアーク電圧設定器１８との差のアーク電圧制御
信号を出力する比較器１９の出力信号は、加算器
２０の一方の入力端子２０ｂに供給され、比較器
１３の出力信号は増幅器Ａ_np-2により適宜増幅さ
れた後にリレー接点CR_1bを経て加算器２０の他
方の入力端子２０ａに供給され、加算器２０の出
力は増幅器Ａ_np-1を経て駆動機構１０に供給され
る。

第８図の装置において、図示しないリレーCR
１が励磁され、リレー接点CR_1a及びCR_1dが閉路
し、接点CR_1bが開路しているときは、溶接電源
１は第１の溶接電流を通電し、アーク電圧検出器
１６の出力信号Eaとアーク電圧設定器１８の出
力信号Ebとの差のアーク電圧制御信号だけが増
幅器Ａ_np-1を通じて駆動機構１０に供給される。
一方、トーチ位置検出器１１の出力信号Ecは記
憶回路SHによりサンプルされる。

リレーの接点CR_1a及びCR_1dが開路し、接点
CR_1bが閉路したときは、溶接電源１は第２の溶
接電流を通電し、記憶回路SHはサンプルした信
号をホールドして一定値の継続する信号Edを出
力する。この出力信号Ed及びトーチ位置検出器
１１の出力信号Ecが逆極性で比較器１３に供給
され、その出力信号、すなわちトーチ位置制御信
号が第２の増幅器Ａ_np-2及び接点CR_1bを通じて
加算器２０の他の入力端子２０ａに供給される。

第１の溶接電流期間中は接点CR_1bが開路して
いるので、第１図、第３図又は第４図の装置と同
様にアーク電圧制御が行なわれる。この期間中記
憶回路SHはトーチ位置検出器１１の出力信号Ec
をサンプルする。つぎに接点CR_1a及びCR_1bが開
路し、接点CR_1bが閉路すると、第１の溶接電流
から第２の溶接電流に切換わる。この接点が切換
わつた瞬時においては、比較器１９の出力信号
（アーク電圧制御信号）及び比較器１３の出力信
号（トーチ位置制御信号）は、いずれも略零に近
いので、溶接トーチ２の位置はほとんど変化しな
い。しかし、第１の溶接電流から第２の溶接電流
に変化するアーク電流の変化のためにアーク長が
変化しなくてもアーク電圧検出器１６の出力信号
Eaが変化するためアーク電圧制御信号が生じ、
このアーク電圧制御信号が加算器２０及び第１の
増幅器Ａ_np-1を通して駆動機構１０に供給され、
トーチ２の位置が変化しかける。このときトーチ
位置に僅に変化が生じるとトーチ位置検出器１１
の出力信号Ecに変化が生じ、この信号Ecと記憶
回路SHでホールドされた値の出力信号Edとの差
のトーチ位置制御信号が第２の増幅器Ａ_np-2及び
接点CR_1bを介して加算器２０に供給され、加算
器２０はアーク電圧制御信号とトーチ位置制御信
号との和の信号を第１の増幅器Ａ_np-1を通じて駆
動回路１０に供給し、トーチ位置の変動を阻止す
る方向に働く。この加算器２０に供給されるトー
チ位置制御信号は第２の増幅器Ａ_np-2で増幅され
ているため、アーク電圧制御信号よりも利得が高
く、わずかなトーチ位置の変動が生じても変動を
抑制できる。

本実施例のように、アーク電圧制御信号とトー
チ位置制御信号との和の信号を、トーチ位置を制
御する信号として用いると、被溶接物の状態が急
激に変化する場合などに、アーク電圧を一定にす
るようにトーチ位置が制御されるので、電極の先
端と被溶接物との間の間隔が溶接結果に悪影響を
与える状態になることはない。

第９図に示す装置は、特許請求の範囲第１１項
に記載の発明の一実施例であり、第８図に示す装
置に切換機能を付加し、また記憶回路SHの出力
信号Edとトーチ位置設定器１４の出力信号Esと
を連動するスイツチＳ３_-1及びＳ３_-2により、切
り換えることができるようにした装置である。

この装置において接点CR_1b及びCR_1hが開路
し、接点CR_1d及びCR_1gが閉路するとトーチ位置
制御からアーク電圧制御に切り換り、溶接電流
は、後述する第２又は第３の溶接電流設定器２５
又は２７の設定値から第１の溶接電流設定器２４
の設定値に変化する。つぎに接点CR_1d及びCR_1g
が開路し、接点CR_1b及びCR_1hが閉路した場合、
連動するスイツチＳ３_-1及びＳ３_-2が「Ｂ」接点
に接続されているときには、アーク電圧制御信号
の他に、記憶回路SHの出力信号Edとトーチ位置
検出器１１の出力信号Ecとが加算器１３に供給
される。比較器１３からは、これらの差のトーチ
位置制御信号が、出力されてこの制御信号が増幅
器Ａ_np-2及び接点CR_1bを通じて加算回路として
の加算器２０に供給され、かつ、溶接電流は、第
１の設定器２４の設定値から第２の設定器２５の
設定値に変化する。また、スイツチＳ３_-1及びＳ
３_-2が「Ｃ」接点に接続されているときには、ア
ーク電圧制御信号の他に、トーチ位置設定器１４
の出力信号Esとトーチ位置検出器１１の出力信
号Ecとが比較器１３に供給される。従つて比較
器１３から、それらの差のトーチ位置制御信号が
出力され、この制御信号が増幅器Ａ_np-2及び接点
CR_1bを通じて加算器２０に供給され、かつ溶接
電流は、第１の設定器２４の設定値から第３の設
定値２７の設定値に変化する。トーチ位置制御に
おける動作については、第８図の装置において説
明した場合と同様であるので省略する。

本発明の方法におては相対的に電流値が異なる
複数の溶接電流を切換えて通電するが、この場合
溶接電流設定器の数は任意である。例えば溶接電
流設定器を１つだけ設けて、この設定器により１
つの溶接電流を設定し、他の溶接電流は、この設
定した１つの溶接電流に対応して予め定めた比率
で変化させてもよい。また第６図に示したように
２個の溶接電流設定器を備えてこれらの設定器を
交互に使用するようにしたり、第７図及び第９図
に示したように３個以上の溶接電流設定器を設け
て、これらを順序不同に切り換えて使用するよう
にしてもよい。

また本発明の方法においてはトーチ位置設定器
は、使用しても使用しなくてもよく、また２個の
設定器を交互に使用したり、３個以上の設定器を
備えていてそれらを順序不同に切りかえて使用し
てもよい。

アーク電圧制御と、記憶回路又はトーチ位置設
定器の出力信号を使用したトーチ位置制御とを交
互に切りかえて行なつてもよく、またこれらを順
序不同に切りかえて行なつてもよい。さらにトー
チ位置制御の際に、記憶回路の出力信号を使用し
たトーチ位置制御と、トーチ位置設定器の出力信
号を使用したトーチ位置制御とを適宜切りかえて
行なうようにしてもよい。

トーチ位置設定器は、手動設定に限定されるこ
となく、他の制御信号を入力として、ソレノイド
コイル、パルスモータ、その他の駆動源によつて
不連続して変化させるようにしてもよい。

アーク電圧制御とトーチ位置制御との切り換え
は、溶接中に限らず、溶接電流を同時に変化させ
る場合であれば、溶接開始時又は溶接終了時に行
なつてもよい。

更に溶接電流設定器の設定、トーチ位置設定器
の設定又はアーク電圧設定器の設定を機械的又は
電気的に連動させてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の方法及び装置によれ
ば、トーチを揺動させずに溶接線に沿つて移動さ
せつつ溶接を行う場合において、溶接電流の値の
切換に応じてアーク電圧制御とトーチ位置制御と
を適宜に切換えるので、従来のアーク電圧制御に
おいて溶接電流を変化させた場合のアーク長の変
動によつて生じる、アーク不安定及びアークの広
がりの変化による溶接結果の種々の不良、振動等
の欠陥をなくすことができる。また本発明の各装
置によれば、トーチ位置制御を行う際の設定基準
位置を適宜に定めて本発明の方法を実施すること
ができるので、溶接電流を変化させることによる
欠陥を逆に補償したり、また溶接電流を変化させ
て得ようとする効果を促進するために積極的に被
溶接物の表面に対する垂直方向のトーチ位置を設
定器の設定値に応じて変化させたりしてトーチ位
置制御を行なうことができ、実益が大である。

また本発明によれば、溶接中においてアーク電
圧制御を行つていない期間中においても、トーチ
位置制御を行うことができるので、トーチの位置
制制御が中断されることがなく、常時制御を必要
とするが速応性にすぐれたラツク・ピニオンギヤ
方式のような機構を、トーチ駆動機構として用い
ることができる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非消耗性電極アーク溶接装置の
構成図、第２図はアーク長をパラメータにした溶
接電流とアーク電圧との関係を示す線図、第３図
乃至第９図はそれぞれ本発明の非消耗性電極アー
ク溶接方法を実施する溶接装置の異なる実施例を
示す構成図である。 ２……溶接トーチ、４……被溶接物、２４，２
５及び２７……それぞれ第１乃至第３の溶接電流
設定器、２２……溶接電流検出器、１０……駆動
機構、１１……トーチ位置検出器、１３，１９…
…比較器、１４……トーチ位置設定器、１６……
アーク電圧検出器、１８……アーク電圧設定器、
TRa……タイマ、SH……記憶回路、Ａ_np-1，Ａ_n
ｐ−２……増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接トーチを揺動させることなく被溶接物の
   溶接線に沿つて被溶接物に対して相対的に移動さ
   せ、被溶接物及び溶接トーチに、相対的に電流値
   が異なる複数の溶接電流を切換えて通電する非消
   耗性電極アーク溶接方法において、 前記複数の溶接電流のうち少なくとも一つの溶
   接電流の通電期間は、アーク電圧を略一定にする
   アーク電圧制御により前記被溶接物の表面に対す
   る垂直方向のトーチ位置を制御し、 残りの溶接電流の通電期間は、前記トーチ位置
   を検出して検出した前記トーチ位置が設定基準位
   置になるように前記トーチの位置を制御するトー
   チ位置制御を行う非消耗性電極アーク溶接方法。 ２ 前記トーチ位置制御は、前記被溶接物の表面
   に対する垂直方向の前記トーチの位置をトーチ位
   置設定器に設定した信号と前記トーチの位置を検
   出する信号との差のトーチ位置制御信号によつて
   行われる特許請求の範囲第１項に記載の非消耗性
   電極アーク溶接方法。 ３ 前記トーチ位置制御は、前記複数の溶接電流
   のうち先に通電する第１の溶接電流の通電期間中
   に検出されるトーチ位置に対応した信号からサン
   プルされて前記第１の溶接電流に続いて通電する
   第２の溶接電流の通電期間中ホールドされたトー
   チ位置に対応した信号と前記第２の溶接電流通電
   期間中に検出されるトーチ位置に対応する信号と
   の差のトーチ位置制御信号によつて行われる特許
   請求の範囲第１項に記載の非消耗性電極アーク溶
   接方法。 ４ 前記複数の溶接電流のうちで、いずれか一方
   の電流から他方の溶接電流に切換える時点と、前
   記アーク電圧制御と前記トーチ位置制御とを切換
   える時点とに時間差を設けた特許請求の範囲第１
   項に記載の非消耗性電極アーク溶接方法。 ５ 前記一方の溶接電流値が前記他方の溶接電流
   値よりも大であつて、前記一方の溶接電流の通電
   期間中は前記アーク電圧制御を行い、前記他方の
   溶接電流の通電期間中には前記トーチ位置制御を
   行い、かつトーチ位置制御からアーク電圧制御に
   切換える時点のみを前記他方の溶接電流から前記
   一方の溶接電流に切換える時点よりも遅らせた特
   許請求の範囲第４項に記載の非消耗性電極アーク
   溶接方法。 ６ 前記時間差は溶接電流設定器の設定値を切換
   えた時点から前記溶接電流設定器の出力信号と溶
   接電流検出器の出力信号との差が定めた値となる
   時点までの時間であることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項に記載の非消耗性電極アーク溶接方
   法。 ７ 溶接トーチを揺動させることなく被溶接物の
   溶接線に沿つて被溶接物に対して相対的に移動さ
   せ、被溶接物及び溶接トーチの非消耗性電極に相
   対的に電流値が異なる複数の溶接電流を切換えて
   供給する非消耗性電極アーク溶接装置において、 被溶接物の表面に対する垂直方向のトーチ位置
   を調整する駆動機構と、 前記トーチ位置を設定するトーチ位置設定器
   と、 前記トーチ位置に対応した信号を出力するトー
   チ位置検出器と、 アーク電圧設定器と、 アーク電圧検出器と、 前記アーク電圧検出器の出力信号と前記アーク
   電圧設定器の出力信号との差のアーク電圧制御信
   号を発生するアーク電圧制御信号発生回路と、 前記トーチ位置設定器の出力信号と前記トーチ
   位置検出器の出力信号との差のトーチ位置制御信
   号を発生するトーチ位置制御信号発生回路と、 前記複数の溶接電流のうち一つの溶接電流の通
   電期間中は前記アーク電圧制御信号を前記駆動回
   路に供給し、かつ前記溶接電流のうち残りの溶接
   電流の通電期間中は前記トーチ位置制御信号を前
   記駆動回路に供給する切換回路とを具備する非消
   耗性電極アーク溶接装置。 ８ 溶接トーチを揺動させることなく被溶接物の
   溶接線に沿つて被溶接物に対して相対的に移動さ
   せ、被溶接物及び溶接トーチの非消耗性電極に相
   対的に電流値が異なる複数の溶接電流を切換えて
   供給する非消耗性電極アーク溶接装置において、 被溶接物の表面に対する垂直方向のトーチ位置
   を調整する駆動機構と、 前記トーチ位置に対応した信号を出力するトー
   チ位置検出器と、 アーク電圧設定器と、 アーク電圧検出器と、 前記複数の溶接電流のうち先に通電する第１の
   溶接電流の通電期間中に前記トーチ位置検出器の
   出力信号からサンプルされて前記第１の溶接電流
   に続いて通電する第２の溶接電流の通電期間中ホ
   ールドされたトーチ位置に対応した信号を出力す
   る記憶回路と、 前記アーク電圧検出器の出力信号と前記アーク
   電圧設定器の出力信号との差のアーク電圧制御信
   号を出力するアーク電圧制御信号発生回路と、 前記記憶回路の出力信号と前記トーチ位置検出
   器の出力信号との差のトーチ位置制御信号を出力
   するトーチ位置制御信号発生回路と、 前記第１の溶接電流の通電期間中は前記アーク
   電圧制御信号を前記駆動回路に供給し、かつ前記
   第２の溶接電流の通電期間中は、前記トーチ位置
   制御信号を前記駆動回路に供給する切換回路とを
   具備した非消耗性電極アーク溶接装置。 ９ 溶接トーチを揺動させることなく被溶接物の
   溶接線に沿つて被溶接物に対して相対的に移動さ
   せ、被溶接物及び溶接トーチの非消耗性電極に相
   対的に電流値が異なる複数の溶接電流を切換えて
   供給する非消耗性電極アーク溶接装置において、 被溶接物の表面に対する垂直方向のトーチ位置
   を調整する駆動機構と、 前記トーチ位置に対応した信号を出力するトー
   チ位置検出器と、 アーク電圧設定器と、 アーク電圧検出器と、 前記複数の溶接電流のうち先に通電する第１の
   溶接電流の通電期間中に前記トーチ位置検出器の
   出力信号からサンプルされて前記第１の溶接電流
   に続いて通電する第２の溶接電流の通電期間中ホ
   ールドされたトーチ位置に対応した信号を出力す
   る記憶回路と、 前記記憶回路の出力信号と前記トーチ位置検出
   器の出力信号との差のトーチ位置制御信号を増幅
   する増幅回路と、 前記アーク電圧検出器の出力信号と前記アーク
   電圧設定器の出力信号との差のアーク電圧制御信
   号を出力するアーク電圧制御信号発生回路と、 前記第１の溶接電流の通電期間中は前記アーク
   電圧制御信号のみを前記駆動回路に供給し、かつ
   前記第２の溶接電流の通電期間中は前記増幅回路
   の出力信号と前記アーク電圧制御信号との和の信
   号を前記駆動回路に供給する加算回路とを具備し
   てなる非消耗性電極アーク溶接装置。 １０ 溶接トーチを揺動させることなく被溶接物
   の溶接線に沿つて被溶接物に対して相対的に移動
   させ、被溶接物及び溶接トーチの非消耗性電極に
   相対的に電流値が異なる複数の溶接電流を切換え
   て供給する非消耗性電極アーク溶接装置におい
   て、 被溶接物の表面に対する垂直方向のトーチ位置
   を調整する駆動機構と、 前記トーチ位置を設定するトーチ位置設定器
   と、 前記トーチ位置に対応した信号を出力するトー
   チ位置検出器と、 アーク電圧設定器と、 アーク電圧検出器と、 前記複数の溶接電流のうち先に通電する第１の
   溶接電流の通電期間中に前記トーチ位置検出器の
   出力信号からサンプルされて前記第１の溶接電流
   に続いて通電する第２の溶接電流の通電期間中ホ
   ールドされたトーチ位置に対応した信号を出力す
   る記憶回路と、 前記アーク電圧検出器の出力信号と前記アーク
   電圧設定器の出力信号との差のアーク電圧制御信
   号を出力するアーク電圧制御信号発生回路と、 前記記憶回路または前記トーチ位置設定器の出
   力信号と前記トーチ位置検出器の出力信号との差
   のトーチ位置制御信号を出力するトーチ位置制御
   信号発生回路と、 前記第１の溶接電流の通電期間中は前記アーク
   電圧制御信号を前記駆動回路に供給し、かつ前記
   第１の溶接電流の通電期間を除いた期間中は前記
   トーチ位置制御信号を前記駆動回路に供給する切
   換回路とを具備した非消耗性電極アーク溶接装
   置。 １１ 溶接トーチを揺動させることなく被溶接物
   の溶接線に沿つて被溶接物に対して相対的に移動
   させ、被溶接物及び溶接トーチの非消耗性電極に
   相対的に電流値が異なる複数の溶接電流を切換え
   て供給する非消耗性電極アーク溶接装置におい
   て、 被溶接物の表面に対する垂直方向のトーチ位置
   を調整する駆動機構と、 前記トーチ位置を設定するトーチ位置設定器
   と、 前記トーチ位置に対応した信号を出力するトー
   チ位置検出器と、 アーク電圧設定器と、 アーク電圧検出器と、 前記複数の溶接電流のうち先に通電する第１の
   溶接電流の通電期間中に前記トーチ位置検出器の
   出力信号からサンプルされて前記第１の溶接電流
   に続いて通電する第２の溶接電流の通電期間中ホ
   ールドされたトーチ位置に対応した信号を出力す
   る記憶回路と、 前記記憶回路又は前記トーチ位置設定器の出力
   信号と前記トーチ位置検出器の出力信号との差の
   トーチ位置制御信号を脱幅する増幅回路と、 前記アーク電圧検出器の出力信号と前記アーク
   電圧設定器の出力信号との差のアーク電圧制御信
   号を出力するアーク電圧制御信号発生回路と、 前記第１の溶接電流の通電期間中は前記アーク
   電圧制御信号を前記駆動回路に供給し、かつ前記
   第１の溶接電流の通電期間を除いた期間中は前記
   増幅回路の出力信号と前記アーク電圧制御信号と
   の和の信号を前記駆動回路に供給する加算回路と
   を具備してなる非消耗性電極アーク溶接装置。