JPS6227908B2 - - Google Patents

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JPS6227908B2
JPS6227908B2 JP13842976A JP13842976A JPS6227908B2 JP S6227908 B2 JPS6227908 B2 JP S6227908B2 JP 13842976 A JP13842976 A JP 13842976A JP 13842976 A JP13842976 A JP 13842976A JP S6227908 B2 JPS6227908 B2 JP S6227908B2
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welding
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Tsutomu Oomae
Keijiro Sakai
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動溶接機制御装置に係り、特に配管
の自動溶接機制御に好適な指令発生回路を備えた
自動溶接機制御装置に関する。
配管の円周方向に走行して管と管とのバツト
(butt)溶接を行なう配管自動溶接機が近年良く
用いられている。
ところで、このような溶接機で配管をバツト溶
接する場合には、溶融金属に重力が加わるので、
配管の円周上のどの位置を溶接しているかによつ
て、溶接電流および電圧、溶接ワイヤ供給速度、
溶接速度、ウイービングパターン等の溶接条件を
変更するのが普通である。
このために、管円周上の各位置における溶接条
件設定用の可変抵抗器を、変更する条件の数だけ
備えておかなければならない。
さらに、溶接を複数回の工程に分割して行なう
多層溶接の場合に、各層においても溶接条件を変
更して溶接するときには各層毎の溶接条件をも設
定できる可変抵抗器が必要となり、その数が非常
に多くなるので操作盤が大きくなるとともに、そ
の配線処理も繁雑になる欠点があつた。
また、これら可変抵抗器の出力を、各層、また
は管円周上の各位置ごとに切替えて、溶接条件を
変更するための指令を発生する回路も、アナログ
電圧を切替えていくために、構成が複雑となるば
かりでなく外部ノイズの影響を受け易いという欠
点があつた。
本発明の目的は、各位置(および必要に応じて
は各層毎)の溶接条件を、半導体又はコア等のデ
イジタル記憶装置に記憶し、その内容を各位置ご
とに順次取り出して、各位置における溶接条件の
指令を繰返し発生し、ホールドすることにより、
構成が簡単で、外部ノイズの影響を受けない自動
溶接機制御装置を提供するにある。
本発明は、各層および管円周上の各分割領域な
どの各位置の溶接条件を、半導体又はコア等の記
憶装置により構成される第1のデイジタル記憶装
置に記憶するとともに、現在溶接を行なつている
位置または領域における溶接条件を、第2のデイ
ジタル記憶装置に記憶し、さらに、前記第2のデ
イジタル記憶装置の内容を、D―A変換器により
順次アナログ値に変換して対応するサンプルホー
ルド回路に保持し、このサンプルホールド回路の
出力を用いて溶接条件を制御する溶接電流、電圧
等の制御回路の制御指令とすることにより、構成
を簡単化するとともに、操作盤の簡易化を行なつ
たものである。
以下、本発明を配管の自動溶接に適用した実施
例につき、添付の図面を参照して、その構成およ
び動作を説明する。
第1図、2図は配管上を走行してバツト溶接を
行なう配管自動溶接機の動作を説明するための概
略図であり、第1図は管軸方向から見た正面図、
第2図は配管の断面図および溶接機を横方向から
見た側面図である。
溶接機1は、被溶接母材である配管2上を、車
輪3によつて円周方向に走行しながら、溶接トー
チ4よりアークを発生して溶接を行なう。
そして、第2図のように、溶接トーチ4は、開
先5に対して左右方向に(すなわちち、管軸方向
に)移動してウイービング動作を行なえるととも
に、アーク電圧を制御するために上下方向にも移
動できる機構を備えている。さらに、6は溶接ワ
イヤであり、所定速度で供給できる機構をもつて
いる。
ところで、第1図、第2図に示したような溶接
機1で、配管2を、その円周にそつて溶接してい
く場合に、溶接機1が走行していくにしたがつて
溶接方向が大きく異なつてくる。
すなわち、例えば点では下向き溶接であり、
点では上向き溶接となる。このために、,
点では異なつた溶接条件で行なわなければ、溶接
品質(状態)の均一性が保たれないことになる。
このようなことから、配管用自動溶接機では、
配管の円周上の位置に応じて、例えば第1図の
〜で、溶接条件を自動的に変化していくのが普
通である。
以上に説明したような自動溶接機に、本発明を
適用した配管用自動溶接機制御装置の一実施例の
ブロツク構成図を第3図に示す。
図において、7はキーボード等から構成される
操作盤であり、溶接条件を設定するためにも用い
られる。8は計算機であり、入力線9を介してデ
ータを受け取り、出力線10を介して外部機器に
出力信号を与える構成とされている。
11は各溶接条件に対応した制御指令信号
Se,Sw,Wp,V,WsおよびIを発生する指令
発生回路、12はウイービングのパターンを発生
するウイービングパターン発生回路である。
13は溶接機走行速度制御系であつて、速度制
御回路14、電力増幅器15、電動機16、タコ
ジエネレータ17から構成されており、指令発生
回路11からの走行速度指令Scに応じた速度で
台車(溶接機1の)を走行させる。
また、電動機16の回転角をポテンシヨメータ
18により検出することにより、溶接機1が管円
周上のどの位置にあるかを検知する。そして、溶
接機位置信号をA―D変換器19、入力線9を介
して計算機8に取り込む。
ウイービング速度指令信号Swとウイービング
幅指令信号Wpはウイービングパターン発生回路
12に供給されてウイービングパターン信号に変
換される。
20は、ウイービングパターン発生回路12か
らのウイービングパターン信号に応じて、溶接ト
ーチ4を開先の幅方向に移動させるトーチ左右位
置制御系であり、位置制御回路21、電力増幅器
22、電動機23、ポテンシヨメータ24から構
成されている。
25は、指令発生回路11からの溶接電圧指令
信号Vに応じて、溶接トーチ4を上下動させ、そ
のアーク電圧を制御するための溶接電圧制御系で
あり、電圧制御回路26、電力増幅器27、電動
機28、溶接電圧検出回路29から構成されてい
る。
30は、指令発生回路11からの溶接ワイヤ供
給速度指令信号Wsにしたがつて、溶接ワイヤ6
の供給速度を制御するワイヤ速度制御系であり、
速度制御回路31、電力増幅器32、電動機3
3、タコジエネレータ34から構成されている。
35は、指令発生回路11からの溶接電流指令
信号Iにしたがつて、溶接トーチ4に流す電流を
制御するための溶接電流制御系であり、電流制御
回路36、溶接電源回路37、電流検出器38か
ら構成されている。
なお、これらの制御系は公知であるので、その
詳細説明は省略する。
溶接を始める前に、操作盤7から、各層および
各溶接領域(例えば第1図のA―B間、B―C間
など)における溶接条件を、計算機8に入力線9
を介して取り込む。この結果、全ての溶接条件は
計算機8内のデイジタル記憶装置に記憶される。
このように溶接条件が計算機8内に記憶されてか
ら、溶接が始められる。
まず、最初の配管位置または溶接領域における
溶接条件が、計算機8内の記憶装置から指令発生
回路11内のデイジタル記憶装置に設定される。
この指令発生回路11は、現在溶接を行なつてい
る領域での溶接条件を記憶するとともに、各制御
系に、アナログ値で指令を発生するものであり、
1例を示せば第4図のような回路構成となつてい
る。
40は現在溶接している領域での溶接条件を記
憶しているデイジタル記憶装置、41はデイジタ
ル記憶装置40のアドレスADの指定を、計算機
8の出力線10からのアドレス指定信号ADC
と、カウンタ42の出力信号CADとの間で切替
えるゲート回路である。
また、43は一定周波数のクロツクパルスCLP
を発生する発振器、44は単安定回路、45はデ
コーダ回路、46〜51はアンド素子、52はD
―A変換器、53〜58はサンプルホールド回路
である。
第4図を用いて溶接条件をデイジタル記憶装置
40に記憶させる動作について説明する。
ある溶接条件を設定された溶接機1が、その溶
接条件を変更すべき配管位置に来たとき、計算機
8から入力線10を介して、3つの信号すなわち
前記アドレス指定信号ADCおよび書込/読取指
定信号RWC、データ信号DAINを発生する。
書込/読取指定信号RWCは、デイジタル記憶
装置40に、計算機8からのデータ信号DAINを
記憶するか、あるいはその記憶内容を読み出すか
を指定する信号であり、記憶するとき―すなわ
ち、書込むときには“1”レベルとなつている。
また、この信号RWCはゲート回路41に供給
され、デイジタル記憶装置40のアドレス指定
に、計算機8からのアドレス指定信号ADCを用
いるように、前記ゲート回路41を制御する。
さらに、前記信号RWCは、デコーダ回路45
に供給されてこれをリセツトし、デコーダ回路4
5の出力a1〜a6を全て“0”レベルにする。
この結果、計算機8から出力されるアドレス指
定信号ADCによつて定められたデイジタル記憶
装置40のアドレスに、溶接条件指定用のデータ
信号DAINが次々と記憶される。
一方、前記記憶動作が行なわれている間は、前
述のように、デコーダ回路45の出力a1〜a6
がすべて“0”であり、したがつて、アンド回路
46〜51の出力であるゲートパルスb1〜b6
が、全て“0”レベルとなつているので、サンプ
ルホールド回路53〜58は前の値を保持したま
まとなつている。
これによつて溶接条件変更時における溶接制御
動作の連続性が保証される。
以上のようにして、新しい溶接領域での溶接条
件が、全てデイジタル記憶装置40に記憶される
と、前記書込/読取指定信号RWCは、“0”レベ
ルとなる。
この結果、デイジタル記憶装置40は、カウン
タ42の出力信号CADによつて指定されるアド
レスの内容を、前記記憶装置40から読み出して
その出力端子Routに出力する。前記出力は、D
―A変換器52で、アナログ値に変換される。
カウンタ42の出力信号CADは、一定周期で
元の値に戻るので、デイジタル記憶装置40の出
力端子Routからは、制御系への前記指令Sc,
Sw,Wp,V,Ws,Iと等価なデイジタル数値
が、繰り返して出力されることになる。
一方、カウンタ42の出力は、デコーダ回路4
5において、第5図に示すa1〜a6のような信
号に変換される。また、単安定回路44は、発振
器43からのクロツクパルスCLPを供給されて、
第5図の波形ONTに示すようなパルス信号を発
生する。
前記デコーダ回路45の出力信号a1〜a6と
単安定回路44の出力ONTとを、アンド回路4
6〜51に供給することにより、その出力に、第
5図のパルス信号b1〜b6を発生させ、これを
サンプルホールド回路53〜58のゲト信号とす
る。
ところで、サンプルホールド回路53〜58の
入力は、D―A変換器52の出力であり、この出
力としては、前述したように、周期的にSc,
Sw,Wp,V,WsおよびIに相当したアナログ
値が発生されている。
その結果、ゲートパルスb1が発生した時、D
―A変換器52が、走行速度指令Scに対応した
アナログ値を出力として発生するように、タイミ
ングを調整しておけば、そのアナログ出力はサン
プルホールド回路53に供給される。
したがつて、前記サンプルホールド回路53
は、前記出力を、走行速度指令Scととしてアナ
ログ的に記憶する。その際、他のサンプルホール
ド回路54〜58は、ゲートパルスを印加されな
いので、何らの影響をも受けない。
同様にして、b2〜b6のゲート信号が発生す
るたびに、それぞれの制御系への指令Sw,Wp,
V,WsおよびIが、サンプルホールド回路54
〜58に記憶される。
なお、第4図において、単安定回路44は、D
―A変換器52での変換動作が終了してから、そ
れぞれのサンプルホールド回路53〜58にデー
タを記憶するように、ゲートパルスb1〜b6を
遅らせるために用いられている。
以上のように、第4図の指令発生回路では、デ
イジタル値をアナログ値に変換するD―A変換器
は1個のみで良いし、比較的早い周期でサンプル
ホールド回路のゲートパルスを発生することがで
きるので、ホールド特性の良くない回路でも使用
できるようになり、その構成が簡単になるととも
に、安価な素子を使用できる利点がある。
以上のようにして発生された指令信号Scは、
溶接機走行速度制御系13の走行速度指令とな
り、指令に応じた速度で、溶接機1の台車を走行
させる。また、指令信号SwとWpは、前述したよ
うに、ウイービングパターン発生回路12の入力
となる。
前記のウイービングパターン発生回路12は、
ウイービング速度指令Swおよびウイービング幅
Wpに応じて、溶接トーチ4を左右方向に移動さ
せる位置指令を発生する回路である。そして、こ
のウイービングパターン発生回路12の出力に応
じて、溶接トーチ4は、左右方向に指令された速
度で、指令された幅の往復運動を行なう。
指令信号Vは溶接電圧制御系25の電圧指令と
なり、溶接電圧が指令の値となるように、溶接ト
ーチ4の上下位置を制御する。
指令信号Wsはワイヤ速度制御系30の速度指
令となり、指令に応じた速度でワイヤーを送給す
る。
さらに、指令信号Iは溶接電流制御系35の電
流指令となり、溶接電流を指令に合つた値に制御
する。
このようにして溶接を継続するとともに、溶接
機が配管のどの位置にあるかを、ポテンシヨメー
タ18で検出し、計算機8にA―D変換器19お
よび入力線9を介して取り込む。
そして、計算機8で、溶接条件を変更する位置
にきたことを判定すると、第4図に示したデイジ
タル記憶装置40への書込/読取指定信号RWC
を“1”レベルにして、新しい溶接条件をデイジ
タル記憶装置40に記憶する。そして、その溶接
条件にしたがつて、溶接を継続する。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、操作盤7から計算機8の記憶装置に、順次溶
接条件を記憶していくのみでよいから、操作盤7
の構成が簡単で済むようになる。
また、従来の条件設定用可変抵抗器の代りに、
デイジタル記憶装置を用いているので、多層溶接
の場合のように、設定すべき溶接条件が多かつた
り、あるいは溶接中における溶接条件の変更が多
かつたりする場合にも、記憶装置として大きなス
ペースをとることはなく、例えば、被溶接配管が
水平または非鉛直に配置される場合のように、溶
接個所によつて重力の影響が相違するときでも、
従来のものに較べて格段にキメ細かな溶接条件の
設定・調整が可能となる。
さらに、現在溶接機制御に使用している溶接条
件は、小容量のデイジタル記憶装置に記憶してい
るので、温度等の環境条件によつて影響を受ける
ことが少ないし、1つのD―A変換器でアナログ
値に変換するとともに、周期的に繰り返してアナ
ログ値での記憶を行なうので、サンプルホールド
回路等を簡単な回路で構成できるとともに、外部
ノイズの影響を受けることが無くなり、指令精度
が良いなどの優れた利点がある。
なお、前記実施例では、デイジタル記憶装置は
計算機8と別個に設けられ、D―A変換器52は
1個であるとして説明したが、デイジタル記憶装
置は計算機内のメモリの一部を用いてもよいし、
またD―A変換器を複数個設けて、これらを適宜
に複数のサンプルホールド回路に対応させてもよ
いことは明らかである。
また、本発明は、前述の配管溶接のみに限ら
ず、溶接の進行に伴なつて溶接条件を頻繁に、か
つ小刻みに変更する必要のある場合―例えば船舶
あるいは肉厚を異にする板等の自動溶接にも適用
できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の動作を説明するための配管自
動溶接機と配管とを、管軸方向からみた正面図、
第2図は本発明の動作を説明するための配管自動
溶接機と開先の相対位置関係を示す一部断面側面
図、第3図は本発明による自動溶接機制御装置の
一実施例を示すブロツク構成図、第4図は第3図
中の指令発生回路の一具体例を示すブロツク構成
図、第5図は第4図の動作を説明するためのタイ
ムチヤート図である。 8……計算機、18……ポテンシヨメータ、1
9……A―D変換器、40……デイジタル記憶装
置、42……カウンタ、44……単安定回路、4
5……デコーダ回路、52……D―A変換器、5
3〜58……サンプルホールド回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 予定の溶接線に沿つて走行しながら連続して
    溶接を行なう自動溶接機を、前記溶接線にそつて
    区分された複数の溶接領域の各々に対して、予め
    定められた溶接条件にしたがつて制御する自動溶
    接機制御装置において、 それぞれ区分された溶接領域毎に定められた溶
    接条件を記憶しておく第1のデイジタル記憶装置
    と、 現在溶接している溶接領域における溶接条件を
    記憶しておく第2のデイジタル記憶装置と、 前記第2のデイジタル記憶装置の出力をアナロ
    グ値に変換するD―A変換器と、 前記D―A変換器の出力を、その種別ごとに一
    定時間保持する複数個のサンプルホールド回路
    と、 現在の溶接位置を検出する溶接位置検出器と、 前記溶接位置検出器の出力が指定された値を示
    したとき、前記第1のデイジタル記憶装置の指定
    された範囲の内容を前記第2のデイジタル記憶装
    置へ転送させる転送制御回路と、 前記第2のデイジタル記憶装置の内容を周期的
    にD―A変換器の入力とするとともに、前記複数
    個の対応するサンプルホールド回路に保持させる
    ための信号を発生するホールド制御回路と、 前記各サンプルホールド回路に対応して設けら
    れ、対応するサンプルホールド回路の出力を制御
    指令として供給され、これにしたがつて前記溶接
    機の動作を制御する複数の制御系とを備えたこと
    を特徴とする自動溶接機制御装置。 2 前記D―A変換器の出力が複数のサンプルホ
    ールド回路に接続されたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の自動溶接機制御装置。 3 前記第1のデイジタル記憶装置から第2のデ
    イジタル記憶装置に新たな溶接条件を設定する間
    中、複数のサンプルホールド回路はその直前の出
    力を保持していることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項ないし第2項のいずれかに記載の自動溶
    接機制御装置。 4 さらに溶接機の位置検出装置を備え、その出
    力信号に基づいて前記新たな溶接条件の設定を行
    なわせることを特徴とする特許請求の範囲第1な
    いし第3項のいずれかに記載の自動溶接機制御装
    置。
JP13842976A 1976-09-16 1976-11-19 Circuit of emitting command of automatic welding machine controller Granted JPS5363248A (en)

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DE2741622A DE2741622C2 (de) 1976-09-16 1977-09-15 Einrichtung zum Steuern der Schweißparameter eines umlaufenden Lichtbogen-Schweißkopfes
US05/833,561 US4163886A (en) 1976-09-16 1977-09-15 Control apparatus for an automatic pipe welder

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JPS579583A (en) * 1980-06-20 1982-01-19 Komatsu Ltd Current and voltage command system for automatic welding robot
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