JPS6216881A - ア−ク溶接方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、消耗式電極を用いたアーク溶接ロボットま
たは自動溶接装置におけるアーク溶接方法に関する。

［従来技術とその問題点］ 消耗式電極を用いたアーク溶接ロボット或いは自動溶接
装置による溶接において、第７図に示すように、母材１
、特に薄板において、仮付けのための肉盛りビード２が
あると、溶接後の溶接ビード３表面も盛り上がり見苦し
くなる。又、第８図で示すように、溶接箇所が仮付け２
部を通過するとき、仮付けど一ド２の後方部位Ａに図示
する矢印の向きに溶融金属が流れやすいためＡ部に溶融
金属が多くたまりやすく、このＡ部において、通常、最
も溶落ち等の溶接欠陥が発生しやすくなるといった問題
があった。

［発明の目的〕 この発明は上述した問題点をなくすためになされたもの
であり、ショートアーク領域で溶接を行なう比較的脚長
の小さい分野で問題となるビード高さの不連続及び溶落
ち等の溶接欠陥をなくしたアーク溶接方法を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ この発明によるアーク溶接方法は、消耗式電極と溶接母
材間で短絡及びアーク発生の繰り返しにより溶接を行な
う自動溶接装置に、短絡周期を検出する短絡周期検出手
段と、アーク電圧を検出するアーク電圧検出手段とを備
え、短絡周期が一定割合を越えて増大傾向にあり、かつ
、アーク電圧が所定値より低下したときにアーク電流を
低減させるか、若しくは溶接速度を上げることを特徴と
する。

［発明の要点コ 溶接中のアークの短絡周期とアーク電圧を監視し、短絡
周期の増大傾向とアーク電圧の低下傾向が発生した時、
そこに仮付はビードがあると判断し、一定割合で溶接電
流を下げるか、或いは溶接速度を上げ、仮付はビード部
の余盛高さを一定に保つとともに、前記した箇所での溶
落ち等の溶接欠陥を防止している。

第３図は、ショートアーク領域でのアーク電圧波形を示
していて、ここで短絡周期とはアークが発生した再アー
クから短絡に至るまでの時間であり、毎回の短絡周期を
測定し、多数回Ｎの短絡周期の平均値Ｔｄと、それより
少数回の短絡周期の平均値ＴＣとの比Ｔｃ／Ｔｄがあら
かじめ設定した値Ｂよりも大きくなったとき（Ｔｃ／Ｔ
ｄ≧Ｂ）、短絡周期の増大傾向と判定している。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は時間経過に伴なう短絡周期及び
アーク電圧の変化を示したグラフであり、面記仮付は部
を通過するとき、短絡周期は増大する傾向を示すが、そ
の短絡周期のピークは仮付は部を通過する後半になって
いる。この仮付は部を通過する時間は、仮付けの大きさ
と、溶接速度にもよるが、せいぜい４００〜６００ｍ５
ｅｃ程度であり、しかも、短絡周期のピークは、この検
出回路にしゃ断層波数ｆ０が５Ｈｚのローパスフィルタ
を用いているので、仮付は部を通過する後半になってい
るが、このピークに至る前に溶接電流及び溶接速度を制
御する必要がある。これはもう一つの検出要素である電
圧低下による誤検知を避けるためである。また、前記Ｂ
の値は小さくする程、より早く短絡周期の増大を検知す
ることができる。

第５図は母材ｌ上に沿って行なわれるアーク溶接を示し
ていて、溶接ワイヤ４のアーク５のアーク長克は、仮付
はビード２部において短くなり、そのアーク電圧も第４
図（Ｂ）で示したように低下する。

これは、溶接電源には定電圧特性のものを用いており、
アークの自己制御特性により溶接ワイヤ４の突出長がか
わっても、一定のアーク長（一定のアーク電圧）に落ち
着くが、仮付はビード２部を通過するような短時間では
前記アークの自己制御特性が追従しないからである。

さて、アーク電圧の低下を有効に検知する方法であるが
、まず、短絡周期の大小とアーク電圧波形の関係を見る
と、第６図のようになる。実線は短絡周期が短へ）場合
であり、破線は短絡周期が長い場合のアーク電圧を示し
ている。つまり、アーク電圧は、再アーク後の高い電圧
から電圧が低下して、ある一定値Ｖに落ち着き、この一
定値は短絡周期にはほとんど関係しないということであ
り、このことから、短絡前の一定時間を内のアーク電圧
は、短絡周期にほとんど関係しない値となる。

しかも、この値はアーク長に密接に関係している値であ
るから、この電圧値Ｖにより仮付は部を正確に判断する
ことができる。しかも、好都合なことに、溶落ちの際に
は、余盛がまずゼロになり、マイナスになって、溶融池
が低下する傾向にあり、仮付は部と逆にアーク電圧は増
大傾向にあるから、溶落ちを仮付けと判断することはな
い。尚、実際には、第６図で示したアーク電圧はばらつ
くため、短絡前の一定時間内で積分してからサンプリン
グし、又、１回の短絡周期でのアーク電圧だけで判断せ
ず、同周期かの傾向で判断している。

［実施例〕 第１図は上述した制御をなすための１実施例を示すブロ
ック図である。

溶接電源１０による溶接ワイヤ１１と母材１２間のアー
ク電圧は、短絡検知部１３及び遅延回路Ｉ４に入力され
る。この短絡検知部１３は、アーク電圧から短絡を検知
する毎にカウンタ１５にパルスを送出する。カウンタ１
５は、発振回路１６のクロックパルスに従って、前記パ
ルスが入力される毎にカウントを開始し、カウントされ
た値は短絡周期として、ラッチ回路１７にラッチされる
。

ラッチ回路１７にラッチされたカウント値は短絡検知部
１３からの短絡検知信号に従って、ＣＰＵ（中央処理装
置）＋８に送出されるとともに、カウンタＩ５はクリア
ーされ、再びカウンタ１５は次の短絡周期をカウントし
ラッチ回路１７にラッチし、ＣＰＵ１８には短絡周期が
次々に入力される。

一方、遅延回路１４に入力されたアーク電圧は、この遅
延回路１４にて既述した一定時間りだけ遅延した後、積
分回路Ｉ９で積分され、この積分値はサンプルホールド
回路２０に入力される。サンプルホールド回路２０は、
短絡検知部Ｉ３からの短絡検知信号が入力される毎にサ
ンプリングを開始する。従って、サンプルホールド回路
２０により、サンプリングされる信号は、各短絡時より
一定時間ｔの前の信号であり、既述したように安定した
アーク電圧Ｖである。サンプリングされた信号は、逐次
Ａ／Ｄ変換器２１によりデジタル変換され、ＣＰＵ１Ｂ
に人力される。

このようにして、測定された各回毎の短絡周期と、デジ
タル変換化されたアーク電圧は、ＣＰＵｌ５内のＲＯＭ
（リードオンメモリ）に従って、以下に示す演算処理が
なされる。

ＣＰＵ１８は、逐次入力される短絡周期を読み取り、Ｎ
回の短絡周期を平均した値Ｔｄと、前記Ｎ回より少いｎ
回の短絡周期を平均した値Ｔｃとの比ＴＣ／Ｔｄがあら
かじめ設定した値Ｂより大きくなったときで、かっ、読
み取ったアーク電圧Ｖか平均値Ｖ。よりあらかじめ設定
した割合だけ低下した傾向がある回数連続した時、溶接
ワイヤによるアーク溶接が仮付は部を通過中と判断し、
制御部２２に信号を出力する。溶接電源ｌＯは、制御部
２２からの制御信号により、前記仮付は部を通過する時
間だけ溶接電流を所定値低下させ、或いは溶接速度を所
定値上げる処理をする。

第３図は、上述した制御により溶接したときの溶接ビー
ド３を示していて、余盛り高さの不均一と仮付は部２通
過後の溶落ちを防止することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、溶接母材に仮付けの
ための肉盛ビードを短絡周期及びアーク電圧の変化によ
り検知すると、直ちに溶接電流又は溶接速度を制御して
仮付は部の余盛り高さを均一化するとともに、前記仮付
は部通過後における溶落ちを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例における制御部のブロック
図、第２図は、第１図の制御部を用いて溶接した場合の
溶接ビードを示す断面図、第３図はアーク電圧の波形図
、第４図（Ａ）、　（１３）は仮付は部を通過するとき
の短絡周期とアーク電圧の変化を示す図、第５図は仮付
は部を通過するときのアーク長の変化を示す図、第６図
は短絡周期とアーク電圧を示す図、第７図、第８図は従
来の溶接による溶接ビードを示す断面図である。 ＩＯ・・・溶接電源、　　　　１３・・・短絡検知部、
１４・・・遅延回路、　　　　１５・・カウンタ、１６
・・・クロック発振回路、１７・・・ラッチ回路、１８
・・・ＣＰＵ、　　　　　　１９・・・積分回路、２０
・・・サンプルホールド回路、 ２Ｉ・・・Ａ／Ｄ変換器、　　２２・・・制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）消耗式電極と溶接母材間で短絡及びアーク発生の
   繰り返しにより溶接を行なう自動溶接装置に、短絡周期
   を検出する短絡周期検出手段と、アーク電圧を検出する
   アーク電圧検出手段とを備え、短絡周期が一定割合を越
   えて増大傾向にあり、かつ、アーク電圧が所定値より低
   下したときにアーク電流を低減させるか、若しくは溶接
   速度を上げることを特徴とするアーク溶接方法。