JPS6257434B2 - - Google Patents

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JPS6257434B2
JPS6257434B2 JP53108874A JP10887478A JPS6257434B2 JP S6257434 B2 JPS6257434 B2 JP S6257434B2 JP 53108874 A JP53108874 A JP 53108874A JP 10887478 A JP10887478 A JP 10887478A JP S6257434 B2 JPS6257434 B2 JP S6257434B2
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JP
Japan
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welding
comparator
welding torch
integrator
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JP53108874A
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JPS5536036A (en
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Kikuo Terayama
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Daihen Corp
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Daihen Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶接トーチを駆動して溶接電圧を一定
にすることにより、被溶接物と溶接トーチの電極
先端との距離、ないしはアーク長を一定に保つ非
消耗電極アーク溶接装置に関するものである。
〔従来の技術〕
非消耗電極を用いるアーク溶接においては、従
来アーク長制御ないしはアーク電圧倣いと称し
て、被溶接物の変位その他の原因により被溶接物
と電極との間隔が変化したとき溶接電圧が変化す
ることを利用して、この溶接電圧を一定に保持す
るように電極を被溶接物に対して進退させて電極
と被溶接物との間隔を一定に保つことが行なわれ
ていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような従来装置においては溶接電圧と基準
電圧との差により直接電極位置を制御するように
していたので、溶接開始前または溶接停止時には
フイードバツク信号としての溶接電圧が消滅して
しまうために、これらアーク長制御を中止しなけ
ればならないが、このときに溶接トーチの位置を
溶接停止直前の位置に保持するのが難しかつた。
このために一般には機械的に溶接トーチの位置を
保持するように、溶接トーチ駆動機構としてウオ
ームとウオームギヤとの組合せが用いられていた
が応答速度が遅くきめの細い制御ができなかつ
た。また溶接開始および停止の前後には、フイー
ドバツク信号としてのアーク電圧が不安定であり
かつ基準信号との差入力が過大となり電極が急激
な動作をし、アークが燃え上がつたり、逆に被溶
接物に電極が突込むなどの危険性があつた。さら
に溶接電流としてパルス電流を重畳して用いると
きのように溶接電流を大なる電流と、小なる電流
とにくりかえし変化させながら行うときには、ア
ークの電圧電流特性から同一のアーク長に対して
も溶接電流によつてアーク電圧、即ち溶接電圧が
変化するので前述のアーク長制御をいずれか一方
の溶接電流時にのみ行い、他方の溶接電流値のと
きにはアーク長制御を中止する制御方法がある
が、このような制御を行いたいときにはアーク長
制御をしない期間にトーチ位置を機械的に保持す
る構造とすることが必要であつた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は溶接電圧と基準電圧との差を積分器に
て積分し、この積分器の出力を新たな基準電圧と
して、トーチ位置検出器の出力電圧と比較して両
信号の差が減少する方向に溶接トーチを駆動する
ことにより上記従来装置の欠点を解決したもので
ある。本発明はさらに上記に加えて第2の基準電
圧設定器を設けて、積分器の出力と第2の基準電
圧設定器の出力とトーチ位置検出器の出力とを混
合し、混合出力が減少する方向に溶接トーチを駆
動することにより、溶接停止時においても溶接ト
ーチの位置を自由に設定できるようにしたもので
ある。以下図面により詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例を示す構成図である。
同図において1は溶接トーチ2の非消耗電極20
1と被溶接物3との間に溶接電力を供給する定電
流特性(または垂下特性)の溶接電源、4は溶接
電圧検出器であり、溶接トーチ2と被溶接物3と
の間に接続されて電極201と被溶接物3との間
の電圧に相当する電圧を検出している。溶接電圧
検出器4においては適当なフイルタ回路、整流回
路(溶接電源1の出力が交流の場合)、レベル調
整回路等から構成される。5は溶接電圧を設定す
るための基準電圧設定器でありポテンシヨメータ
501および電源502から構成されている。6
は溶接トーチ駆動機構であり、溶接トーチ2を被
溶接物3に向つて進退させるための電動機601
および電動機601に連結されたピニオンギア6
02、ラツク603からなる溶接トーチ駆動機構
から構成され、ラツク603と溶接トーチ2とは
連桿604により連結されている。7は溶接トー
チ位置検出器であり溶接トーチ2に連動したポテ
ンシヨメータ701および電源702から構成さ
れ溶接トーチ2の位置に応じた出力電圧を得るも
のである。8は溶接電圧検出器4および基準電圧
設定器5の出力を比較し、両出力の差を積分する
第1の比較器および積分器(以後簡単のため比較
積分器という)であり入力抵抗器801,80
2、演算増巾器803、コンデンサ804からな
り、入力回路に設けられたリレー接点CRの閉路
時に積分を実行し、開路時に中断する。9は比較
積分器8の出力と溶接トーチ位置検出器7の出力
とを比較し差電圧を出力する第2の比較器であ
り、10は第2の比較器9の出力を電動機601
を駆動するに適した値に増巾する増巾器である。
同図の装置においてはリレー接点CRが閉じられ
ると溶接電圧検出器4の出力は基準電圧設定器5
の出力と比較積分器8にて比較された後に、両出
力の差電圧が積分され第2の比較器9にて溶接ト
ーチ位置検出器7の出力と比較され、増巾器10
にて適宜に増巾された後に、電動機601に供給
される。電動機601は第2の比較器9の出力が
減少する方向に回転して溶接トーチ2を駆動し、
第2の比較器9の両入力が平衡した点で停止す
る。リレー接点CRが開路すると演算増巾器80
3は積分動作を中止し、リレー接点CRが開路す
る直前の出力を保持し続ける。したがつてリレー
接点CRを溶接の開始から終了までの間中閉じて
いるようにすればよい。
次に上記動作を詳細に述べる。
いまリレー接点CR1が閉じた状態でかつ全体
が平衡状態にあるときを考える。平衡状態にある
から第2の比較器9の出力は零、即ち比較積分器
8の出力E0および溶接トーチ位置検出器の出力
Efとの間にはE0−Ef=0なる関係が成立してい
る。このときトーチは停止しているのでEfは一
定値を示すからE0は一定、即ち積分回路の入力
電圧は零であり、したがつて基準電圧設定器5の
出力Er1と溶接電圧検出器4の出力電圧Eaとは等
しい。このような平衡状態において今、仮に被溶
接物3に段差があるなどしてアーク長が減少した
ときを考える。アーク長の減少により溶接電圧検
出器4の出力Eaが減少し、基準電圧設定器5の
出力Er1との間に△E=Er1−Eaなる差電圧が発
生し比較積分器8にて積分され出力E0がE0=∫
△Edtだけ変化する。この結果第2の比較器9の
出力は零から有限の値となり電動機601が回転
して溶接トーチ2を上方に引上げる。この結果、
アーク長が長くなり溶接電圧検出器4の出力Ea
が増大し第1の基準電圧設定器の出力Er1に近づ
く。この結果、比較積分器8の2つの入力電圧の
差は零に近づき、この間の入力電圧の時間積分値
が新たな出力E0′となる。そして電動機601は
この出力E0′と溶接トーチ位置検出器の出力Efと
の混合出力E0−Efが零となるところで停止し、
新しい平衡状態に落ちつく。逆にアーク長が長く
なつたときは前記と逆の方向に動作し溶接トーチ
2が下降する。このような動作を行つているとき
にリレー接点CR1が開路すると比較積分器8は
積分動作を中止し、リレー接点CR1が開路する
直前の出力値を保持する。この結果、溶接トーチ
の位置はこの保持された比較積分器8の出力と溶
接トーチ位置検出器の出力電圧との混合出力が平
衡する位置に保持される。
上記のように第1図の装置においては比較積分
器8が積分動作を停止するまで、即ち比較積分器
の2つの入力に差がなくなるまで溶接トーチを移
動し続けることになるから、アーク長は第1の基
準設定器5の出力Er1によつてのみ定まり、また
溶接停止時の溶接トーチの位置は比較積分器8の
出力によつて定まる位置に電気的に保持されるか
ら、溶接停止時に溶接トーチの位置を機械的に保
持する構造としなくてもよいことになる。
なお溶接トーチ2を第1回目の溶接開始前に任
意の位置に設定するには、第1図に点線で示すよ
うに入力抵抗111、押ボタンスイツチ112,
113、電源114からなる補助回路を設けて比
較積分器8に一定の初期出力を発生させるように
すればよい。
第2図は本発明の別の実施例を示す構成図であ
る。同図において1〜10は第1図に示した実施
例と同様の機能を有するものを示す。12は溶接
トーチの初期位置を決定するための第2の基準電
圧設定器であり、電源122の端子電圧をポテン
シヨメータ121にて分圧した電圧を出力する。
また同図の実施例においてはアーク長を決定する
基準電圧設定器5は混乱を防ぐため便宜上第1の
基準電圧設定器と呼ぶことにする。溶接電源1は
第1図の実施例と異なり外部からの信号であるリ
レー接点CR1aが閉じているときは大なる溶接
電流を出力し、リレー接点CR1aが開いている
ときは小なる溶接電流を出力する電源である。ま
た積分器を構成する演算増巾器803の入力端子
に設けられているリレー接点CR1は、リレー接
点CR1aと同期して開閉する接点である。同図
の装置において第1図に示した実施例と同様にリ
レー接点CR1およびCR1aが閉じた状態でかつ
全体が平衡状態にあるときを考える。平衡状態に
あるから第2の比較器9の出力は零、即ち比較積
分器8の出力E0、第2の基準電圧設定器12の
出力Er2および溶接トーチ位置検出器7の出力Ef
との間にはE0+Er2−Ef=0なる関係が成立して
いる。このときEr2およびEfは一定値を示すから
E0は一定、即ち積分回路の入力電圧は零であ
り、したがつて第1の基準電圧設定器の出力Er1
と溶接電圧検出器4の出力電圧Eaは等しい。こ
のような平衡状態において今、仮に被溶接物3に
段差があるなどしてアーク長が減少したときを考
える。アーク長の減少により溶接電圧検出器4の
出力Eaが減少し、第1の基準電圧設定器5の出
力Er1との間に△E=Er1−Eaなる差電圧が発生
し比較積分器8にて積分されて出力E0がE0=∫
△Edtだけ変化する。これに対し、第2の基準電
圧設定器12の出力Er2は一定であるから第2の
比較器9の出力は有限の値となり電動機601が
回転して溶接トーチ2を上方に引上げる。この結
果、アーク長が長くなり溶接電圧検出器4の出力
Eaが増大し第1の基準電圧設定器の出力Er1に近
づく。この結果、比較積分器8の2つの入力電圧
の差は零に近づき、この間の入力電圧の時間積分
値が新たな出力E0′となる。そして電動機601
はこの出力E0′と第2の基準電圧設定器の出力電
圧Er2および溶接トーチ位置検出器の出力Efとの
混合出力E0+Er2−Efが零となるところで停止
し、新しい平衡状態に落ちつく。逆にアーク長が
長くなつたときは前記と逆の方向に動作し溶接ト
ーチ2が下降する。このような動作を行つている
ときにリレー接点CR1,CR1aが開路し、溶接
電源1の出力電流が小さな値となると比較積分器
8は積分動作を中止し、リレー接点CR1が開路
する直前の出力値を保持する。この結果、溶接ト
ーチの位置はこの保持された比較積分器8の出力
と、第2の基準電圧設定器12および溶接トーチ
位置検出器の出力電圧との混合出力が平衡する位
置に保持される。この結果、溶接電流の変化(減
少)によつて溶接アークの電圧・電流特性に起因
して発生する溶接電圧の変化(減少)があつても
溶接トーチが不要に駆動されることがなく一定の
アーク長を保つことができる。
上記のように第2図の装置においては、比較積
分器8が積分動作を停止するまで、即ち比較積分
器の2つの入力に差がなくなるまで溶接トーチを
制御し続けることになるから、アーク長は第1図
の実施例と同様に第1の基準設定器5の出力Er1
によつてのみ定まり、また溶接停止時の溶接トー
チの位置は第2の基準設定器12の出力と比較積
分器8の出力の和とによつて定まるから、溶接停
止時における溶接トーチの位置をポテンシヨメー
タ121により自由に設定できる。また第1の基
準電圧設定器5と第2の基準電圧設定器12の出
力とを比例して変化させることにより、溶接中と
溶接停止時とで溶接トーチの位置を同じ位置にす
ることができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明の装置によれば、積分器の
出力と溶接トーチ位置信号とが平衡するようにフ
イードバツク制御することによつて溶接トーチを
電気的に保持するようにしたので溶接開始時や停
始時に従来装置のように溶接トーチの位置をウオ
ームとウオームギヤとを用いたりした機械的に保
持する必要がなくなるので、応答性に優れたラツ
ク・ピニオン方式の駆動機構により、精度の高い
アーク長制御を安定した状態で行うことができ
る。また初期値として第1図の点線部で示すよう
に補助回路を設けることにより積分器の出力をあ
らかじめ設定すれば溶接電圧の不安定な溶接開
始、停止の前後において過大な信号が制御系に入
力されることがなくなるのでアークが燃え上がつ
たり、被溶接物に電極が突込むなどの異常現象の
発生が防止できる。さらに溶接電流を強制的に
大・小に変化させて溶接を行うときは第2図に示
すように積分器の入力側に電流の変化に対応して
開閉するスイツチ回路を設ければ機械的保持機構
がなくてもアークの電圧・電流特性に起因する溶
接トーチの駆動機構の誤動作を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の装置の実施例を
示す構成図である。 1……溶接電源、2……溶接トーチ、3……被
溶接物、4……溶接電圧検出器、5,12……基
準電圧設定器、6……溶接トーチ駆動機構、7…
…溶接トーチ位置検出器、8……第1の比較器お
よび積分器、9……第2の比較器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被溶接物と溶接トーチの非消耗電極との間に
    電力を供給する溶接電源と、溶接電圧検出器と、
    基準電圧設定器と、被溶接物の表面に対する略垂
    直方向の溶接トーチの位置を検出する溶接トーチ
    位置検出器と、前記溶接電圧検出器の出力と基準
    電圧設定器の出力とを比較して両出力の差を出力
    する第1の比較器と、前記第1の比較器の出力を
    積分する積分器と、前記トーチ位置検出器の出力
    と前記積分器の出力とを比較し両出力の差を出力
    する第2の比較器と、前記第2の比較器の出力に
    応じて前記溶接トーチを被溶接物の表面に対して
    略垂直方向に駆動する駆動機構とを具備した非消
    耗電極アーク溶接装置。 2 被溶接物と溶接トーチの非消耗電極との間に
    電力を供給する溶接電源と、溶接電圧検出器と、
    第1および第2の基準電圧設定器と、被溶接物の
    表面に対する略垂直方向の溶接トーチの位置を検
    出する溶接トーチ位置検出器と、前記溶接電圧検
    出器の出力と前記第1の基準電圧設定器の出力と
    を比較し両出力の差を出力する第1の比較器と、
    前記第1の比較器の出力を積分する積分器と、前
    記トーチ位置検出器の出力および前記積分器の出
    力および前記第2の基準電圧設定器の出力の混合
    出力を得る第2の比較器と、前記第2の比較器の
    出力に応じて前記溶接トーチを被溶接物の表面に
    対して略垂直方向に駆動する駆動機構とを具備し
    た非消耗電極アーク溶接装置。 3 被溶接物と溶接トーチの非消耗電極との間に
    電力を供給する溶接電源と、溶接電圧検出器と、
    第1および第2の基準電圧設定器と、被溶接物の
    表面に対する略垂直方向の溶接トーチの位置を検
    出する溶接トーチ位置検出器と、前記溶接電圧検
    出器の出力と前記第1の基準電圧設定器の出力と
    を比較し両出力の差を出力する第1の比較器と、
    前記第1の比較器の出力を積分する積分器と、前
    記積分器の入力側に設けられて溶接条件の変化に
    よつて開閉するスイツチ回路と、前記トーチ位置
    検出器の出力および前記積分器の出力および前記
    第2の基準電圧設定器の出力の混合出力を得る第
    2の比較器と、前記第2の比較器の出力に応じて
    前記溶接トーチを被溶接物の表面に対して略垂直
    方向に駆動する駆動機構とを具備した非消耗電極
    アーク溶接装置。 4 前記溶接電源が大なる溶接電流と小なる溶接
    電流とを交互にくりかえして出力する電源であ
    り、前記スイツチ回路が前記溶接電源が大なる溶
    接電流を出力するときか、または小なる溶接電流
    を出力するときかのいずれか一方においてのみ閉
    路となり前記積分器の入力回路を完成させる回路
    である特許請求の範囲第3項に記載の非消耗電極
    アーク溶接装置。
JP10887478A 1978-09-04 1978-09-04 Non-consumable electrode arc welder Granted JPS5536036A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH052452U (ja) * 1991-02-21 1993-01-14 三菱電機株式会社 半導体遮断器

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