JPS6319268B2

JPS6319268B2 -

Info

Publication number: JPS6319268B2
Application number: JP55065089A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Aso; Kinji Sugimoto; Kyoshi Kawamata; Takeshi Araya; Jun Nakajima
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1988-04-21
Also published as: JPS56160877A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、溶接装置において、溶接施工の結果
確認された溶接条件設定信号を記憶し、任意にそ
の記憶された設定信号を選択的に取出し溶接施工
を行い得る溶接機制御装置に関する。

従来、溶接はアーク溶接とか抵抗溶接などの溶
接法にかゝわらず、溶接物に適した溶接条件を選
定することはむずかしく、かなりの経験と知識を
必要とした。例えば、消耗性電極を連続送給し高
能率溶接を行なうことを特徴とする半自動ガスシ
ールドアーク溶接では、溶接電流値、溶接電圧値
などは、溶接対象に応じて一般的な旋工条件があ
るが、細部にわたつては溶接作業者の経験、知識
で決められている。したがつて、未熟練者では溶
接施工が困難である。さらに、少なくとも二つ以
上の施工条件を用いて作業する場合、一方の適正
施工条件を求めているにもかゝわらず、条件を他
方に変更するためにその調整要素を動かさざるを
得ず、条件変更のたびにテストアークを出して適
正条件をチエツクしなければならない。また、単
一の施工条件を用いる場合でも、ポテンシヨメー
タのような調整要素による場合は、不注意にこれ
を動かすと、もう元の適正条件ではなくなつてし
まう。

さらに、従来の装置は、調整要素を事前に目標
の施工条件の得られると思う位置に定めておき、
実際に溶接通電してはじめてその適正条件である
ことを知り得るのである。すなわち、溶接をして
みなければ設定が適正であることを確認できない
不便さも持つている。さらには、調整要素の操作
面に目盛りや数字を表示し、それを目印として調
整するため、設定精度が要くかつ調整しづらい欠
点もあつた。また、前記の半自動ガスシールドア
ーク溶接のように、溶接電圧値と消耗電極送給量
の二つを設定して溶接施工条件を求めるような装
置では、調整設定がいゝかげんなまゝ起動したゝ
めに、溶接物に穴を明けたり、欠陥ビートを形成
したり、溶接機を損耗したり、寿命を短くしたり
することがよくあつた。

これらの解決方法として、作業者が溶接施工の
都度行つていた溶接条件の設定を自動化すること
が考えられる。従来、その一つの方法として、溶
接の初期条件設定信号、及びこの初期条件にもと
づいて行われた溶接施工より得られる現象信号
（実際の溶接電圧、溶接電流等）を記憶手段に記
憶しておき、次に溶接を開始する時、まず記憶手
段より初期条件設定信号を読み出してそれを基準
に溶接を始め、所定の時間経過後、記憶手段より
現象信号を読み出し、これを直接溶接条件信号と
して、それに一致するように制御する技術が特公
昭48−40182号公報に提案されている。しかしな
がら、通常は実際に溶接してみなければ設定が適
正であるかどうか確認できない場合が多く、この
ため溶接中にも設定条件を修正しているのが普通
で、上記方式のように初期条件設定信号及び現象
信号を記憶し、以後、これを正しいものと見做し
てそのまゝ用いた場合、適正な溶接が得られない
ことがある。又、上記方式では溶接期間中の現象
信号を逐一記憶の対象としているため、記憶容量
の大きな記憶手段を必要とし、それに加えて記憶
手段に対する読み書き動作をほゞ連続的に実行す
る必要がある。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、同一の望ましい施工条件を何回でも繰り返す
ことができ、かつ常に適正な施工条件で溶接で
き、さらには大きな容量の記憶手段を必要としな
い条件記憶機能を持つた溶接機制御装置を提供す
ることにある。

しかして本発明の特徴は、実際に溶接を施工
し、溶接出力をフイードバツク制御で安定化して
おき、そのとき溶接条件設定手段より定められる
条件設定信号を記憶手段に記憶し、以後の溶接に
際しては、この記憶した条件設定信号を再生して
溶接条件設定手段の信号と置換し、これを目標値
として溶接施工の制御を行うものである。さらに
必要に応じて、溶接機に装着されている溶接現象
値を表示する計測器へ、上記記憶手段の信号を切
替え印加して、溶接通電しなくとも設定が適正で
あることを確認できるようにし、又、記憶手段か
ら条件設定信号を再生するとき微調整できる等の
対策を施こしたことである。

以下、図示の実施例により本発明の内容を詳細
に説明する。

第１図は本発明による溶接機制御装置の一実施
例で、半自動ガスシールドアーク溶接装置のよう
に、出力電圧と消耗性電極送給量とを同時制御す
る場合の例を示したものである。第１図におい
て、１９は溶接電流の設定要素、２０は溶接電圧
の設定要素で、いずれも例えば可変抵抗器で構成
される。設定要素１９により目的の溶接電流設定
値を設定すると、比較回路１３₂、電流設定信号
演算回路１５、Ｄ−Ａコンバータ１４の閉回路に
より、対応するデイジタル設定値が得られ、又、
設定要素２０により目的の溶接電圧設定値を設定
すると、比較回路１３₃、電圧設定信号演算回路
１７、Ｄ−Ａコンバータ１６の閉回路により、対
応するデイジタル設定値が得られる。即ち、設定
要素１９の目的の溶接電流設定値に対して、電流
設定信号演算回路１５は、まず該溶接電流設定値
と比較する比較信号の初期値をデイジタル値で出
力する。このデイジタル値がＤ−Ａコンバータ１
４でアナログ電圧に変換され、それと設定要素１
９の溶接電流設定値を表わす電圧とが比較回路１
３₂で比較される。この比較結果により、電流設
定信号演算回路１５は先の初期値を一定幅だけ増
加あるいは減少して比較動作をやり直す。これを
Ｄ−Ａコンバータ１４と設定要素１９との両出力
が一致するまで繰り返すことにより、電流設定信
号演算回路１５は設定要素１９の溶接電流設定値
に対応するデイジタル値を得るのである。同様
に、設定要素２０とＤ−Ａコンバータ１６の出力
を比較回路１３₃の入力とし、両者が一致するま
で比較動作を繰り返すことにより、電圧設定信号
演算回路１５は設定要素２０の溶接電圧設定値に
対応するデイジタル値を得る。第２図は上記両閉
回路の動作フローを示したもので、比較信号の増
減すべき幅とＤ−Ａコンバータ１４，１６のビツ
ト数は、設定信号の必要精度に応じて選定され
る。

上記設定要素１９，２０に対応するデイジタル
設定信号が定まると、次のようにしてフイードバ
ツク制御により実際に溶接を施工する。こゝで、
３は交流電源１からの電力を溶接用変圧器２を通
して入力し、被溶接物６と対向配置された消耗性
電極４の溶接電圧を制御する溶接電圧用SCRで
あり、１０は同じく変圧器２を通して交流電源１
からの電力を入力し、消耗性電極４の送給モータ
５の速度を制御するモータ用SCRである。電極
４の溶接電流は該消耗性電極の供給速度、すなわ
ち、モータ５の回転速度に対応する。

溶接施工時、電流設定信号演算回路１５で得ら
れたデイジタル溶接電流設定値はＤ−Ａコンバー
タ１４によりアナログ溶接電流設定信号に変換さ
れ、比較回路１３₁の一方の入力となる。比較回
路１３₁の他方の入力は、電極送給モータ５の速
度を検出するためモータ速度電圧フイードバツク
回路８の出力電圧が与えられる。このアナログ溶
接電流設定信号とモータ速度検出電圧が比較回路
１３₁で比較され、その比較結果を受けて、モー
タ速度演算回路１２がモータ速度制御信号発生回
路１１を介し、モータ用SCR１０の点弧時期を
１ステツプ進相あるいは遅相すべく制御信号を発
することにより、モータ５の回転速度はＤ−Ａコ
ンバータ１４の出力、すなわち、設定要素１９の
溶接電流設定値に追従制御される。一方、電圧設
定信号演算回路１７で得られたデイジタル溶接電
圧設定値はＤ−Ａコンバータ１６によりアナログ
溶接電圧設定信号に変換され、比較回路１３₄に
与えられる。該比較回路１３₄の他方の入力は、
溶接電圧を検出する出力電圧フイードバツク回路
７の出力電圧である。この溶接電圧設定信号と溶
接検出電圧が比較回路１３₄で比較され、その比
較結果を受けて、出力電圧演算回路１８が出力電
圧制御信号発生回路９を介し、溶接電圧用SCR
３の点弧時期を１ステツプ進相あるいは遅相すべ
く制御信号を発することにより、電極４の溶接電
圧は設定要素２０の溶接電圧設定値に追従制御さ
れる。このようにして実際に溶接を行い、適正な
溶接が得られない場合は、設定要素１９，２０を
操作して溶接電流、溶接電圧の設定条件を修正す
る。この結果、比較回路１３₂、電流設定信号演
算回路１５、Ｄ−Ａコンバータ１４の閉回路、及
び比較回路１３₃、電圧設定信号演算回路１７、
Ｄ−Ａコンバータ１６の閉回路により、それぞれ
デイジタル溶接電流設定値、デイジタル溶接電圧
設定値が変更を受け、該設定値にモータ速度、溶
接電圧が追従するようになる。

第１図の２４は記憶指令回路であり、上記溶接
施工の結果、適正な溶接が得られた場合、この記
憶指令回路から書込み指令信号を出すことによ
り、演算回路１５，１７に定められているデイジ
タル溶接電流設定値、デイジタル溶接電圧設定値
が記憶回路２１へ記憶される。以後、この記憶し
たデータにより溶接するときは、記憶データ再生
指令回路２５から読出し指令信号を送出する。こ
れにより記憶回路２５から指定された記憶データ
が各々電流設定信号演算回路１５、電圧設定信号
演算回路１７に出力され、最適な溶接電流設定
値、溶接電圧設定値が定められる。なお、この記
憶回路２１からの記憶データを取り込んだ場合、
演算回路１５，１７は比較回路１３₂，１３₃から
の入力の取込みは行わない。

設定信号比較回路２２は、演算回路１５，１７
で得た設定要素１９，２０の設定値に対応するデ
イジタル設定データを、記憶回路２１に前もつて
記憶されている適正設定データのデータテーブル
と比較するために用いられるもので、比較の結
果、両者が符号する時、あるいは符号しない時、
表示器２３へ信号を出力して識別表示せしめる。
例えば、電流設定要素１９によつて溶接電流を決
め、電圧設定要素２０を操作して適正な溶接電圧
を定める場合、表示器２３を見ながら電圧設定要
素２０を操作すれば、適正位置を容易に見つける
ことができる。第３図はこの表示制御の動作フロ
ーを示した図である。又、設定要素１９，２０の
設定値に対応するデータが記憶回路２１に前もつ
て記憶されている適正データと符号するときの
み、即ち、適正設定が得られたときのみ、溶接起
動可能となるように比較回路２２の出力信号でイ
ンターロツクすることもでき、これによつてミス
アークなどの溶接不要が減少する。

第１図において、記憶回路２１の記憶データを
読出し、溶接電流・電圧設定値として用いる場
合、溶接条件が固定されてしまうので、溶接物寸
法のバラツキや環境の変化、さらにはオペレータ
の個人差などにより適正条件がずれる場合には使
いにくゝなる。これの対策として、再生時にも微
調整のきくようにした実施例を第４図に示す。第
４図は電圧比較器の機能を回路切替えにより兼用
できるように改良したものであり、比較回路２９
はスイツチ２８がＣ側に投入されているとき第１
図の１３₄に対応し、スイツチ２８が投入されて
いるとき、第１図の１３₃に対応し、加算回路３
０とリニアアンプ３１、抵抗３２，３３は第１図
のＤ−Ａコンバータ１６に対応する。第４図は便
宜上、溶接電圧制御に関係する構成のみを示した
が、溶接電流制御に対応する構成も同様である。

適正条件確認のための標準の溶接時、スイツチ
２６はＡ側に投入して溶接電圧設定要素２０の可
変抵抗に電源電圧＋Ｅを印加する。また、スイツ
チ２８をＣ側、スイツチ３４をＥ側にそれぞれ投
入して、出力のフイードバツクループを形成す
る。したがつて、この時比較回路２８は溶接電圧
設定要素２０による設定基準溶接電圧とフイード
バツク溶接電圧を比較して“１”あるいは“０”
の出力信号を出し、これによつて出力電圧演算回
路１８は溶接電圧を増加あるいは減少せしめるよ
う出力電圧制御信号発生回路９に指示して、溶接
電圧の安定化制御を行う。この溶接の結果、電圧
設定要素２０の調整位置を記憶するときは、スイ
イツチ２６はＡ側に投入したまゝとするが、スイ
ツチ２８はＤ側に、スイツチ３４はＦ側に切換え
る。これによつて電圧設定信号演算回路１７のデ
イジタル信号を入力して加算する加算回路３０と
そのアナログ値を出力するリニアアンプ３１で構
成されるＤ−Ａコンバータと、補助可変抵抗２７
を通り、比較回路２９を経て電圧設定信号演算回
路１７に戻る閉回路が形成され、第１図で説明し
たと同様の動作により、溶接電圧設定要素２０の
電位に対応するデイジタル値が電圧設定信号演算
回路１７に定められる。この際、補助可変抵抗２
７はリニアアンプ３１の出力を適当に分圧して比
較回路２９へ出力するように前もつて調整してお
く。この電圧設定信号演算回路１７に定められた
デイジタル値が記憶回路２１に記憶される。

次に、上記デイジタルデータを読出して溶接す
るときは、スイツチ２６をＢ側に切換えるとゝも
に、スイツチ２８はＣ側に、スイツチ３４はＥ側
にそれぞれ切換える。さらに溶接電圧設定要素２
０は補助可変抵抗２７の分圧比に合致する分圧点
へ設定する。この設定位置は記憶データ読出し時
の標準設定位置として操作面に表示しておけば、
容易に設定できる。こうして、電圧設定信号演算
回路１７から記憶データを出力すると、加算回路
３０、リニアアンプ３１を介し、電圧設定要素２
０を経て、該記憶データに対応した溶接電圧設定
電圧が比較回路２９に印加され、これとフイード
バツク電圧を比較することにより、溶接電圧のフ
イードバツク安定化制御が再現される。この時、
設定要素２０を適宜調整すれば、比較回路２９に
印加される上記記憶データに対応した設定電圧が
変化し、微調整できることになる。

第５図は溶接電流、溶接電圧等の溶接現象を表
示する電流計や電圧計を用いて、記憶データを安
価、容易にモニタする回路例を示したものであ
る。図は溶接電圧指示用の電圧計４３により溶接
電圧設定記憶データをモニタする例である。通
常、スイツチ４２はＧ側へ投入されており、この
場合、電流制限抵抗４１を経て電圧計４３では出
力端子４４に現われる溶接電圧を指示している。
記憶データをモニタするときは、スイツチ４２を
Ｈ側へ投入して、加算回路３６とリニアアンプ３
７で構成されるＤ−Ａコンバータの出力側を調整
抵抗４０を経て電圧計４３に接続する。これによ
り、電圧設定信号演算回路１７へ読出された溶接
電圧設定値に対応する記憶データが加算回路３
６、リニアアンプ３７でアナログ電圧に変換さ
れ、電圧計４３へ表示される。この時、調整抵抗
４０を調整したり、記憶データを変換して出力し
たりして、記憶データに対応する実際の溶接電圧
値による表示と同一表示をさせれば、よりチエツ
クがしやすくなる。

なお、加算回路３６、リニアアンプ３７のＤ−
Ａコンバータは専用回路でもよく、第４図に示し
た回路を用いてもよい。又、第５図は記憶データ
をアナログ信号に変換して表示する回路例である
が、デイジタル表示回路を用いれば、電圧設定信
号演算回路１７から出力されるデイジタル値を直
接表示することもできる。

次に第４図の加算回路３０の具体例を第６図に
示す。第５図の加算回路３６についても基本的に
は同様である。図は６ビツトのデイジタル出力の
場合の例で、演算回路１７は２進数のデイジタル
値を、P₀〜P₅の各ビツトをハイレベル（＋Ｅ）
とロウレベル（GND）の２値として出力する。
３０１〜３０６は関数抵抗であり、その大きさは
隣接抵抗値の比を１：２とし、上位ビツトほど小
さく設定されている。したがつて、P₀〜P₅のデ
イジタル出力に応じ、リニアアンプ３１の出力側
には段階的に変化するアナログ信号が求められ
る。第６図では６ビツト構成のため、全範囲が2⁶
＝64等分されたアナログ信号が得られる。さら
に、溶接機においては一般に、第７図に示すよう
に設定要素の調整位置を最低にしても、ある出力
を生じるようにする必要があるので、デイジタル
出力のビツトを全範囲有効に用いるため、抵抗３
００が電源（＋Ｅ）に接続されている。

以上、本発明の一実施例について説明したが、
第４図も含め第１図の構成をマイクロコンピユー
タで実現することも可能である。この場合、第１
図のモータ速度演算回路１２、電流設定信号演算
回路１５、電圧設定信号演算回路１７、出力電圧
演算回路１８の各機能は、いわゆる中央処理装置
に統合され、プログラムの制御のもとに所望の処
理が実行されることになる。又、この場合、記憶
回路２１はRAMがその役割をはたすことにな
る。

さらに第１図では、設定要素１９，２０の設定
信号に対応するデイジタル値を得るのに、１５，
１４，１３₂あるいは１７，１３₃，１６の閉回路
を用い、逐次比較方式により得るとしたが、設定
要素１９，２０と各演算回路１５，１７の間にＡ
−Ｄコンバータを挿入すれば、設定信号に対応す
るデイジタル値を直接得ることができる。

以上の説明から明らかな如く、本発明によれば
次のような効果が得られる。

(1) 適正溶接条件に対応する設定要素の調整位置
信号を記憶し、かつフイードバツク安定化制御
と併用するので、直源電圧変化などの外乱に対
しても常の同一溶接条件で記憶再生させること
ができる。

(2) 記憶データを利用することにより、初心者で
も簡単に適正溶接条件で施工できるとゝもに、
溶接条件の管理精度の向上から、引いては品質
向上を実現できる。またテストアークによる適
正条件割出しの回数が厳減するので、作業能率
が大幅に向上する。

(3) 出力設定要素の一方を固定するとき、他方を
調整すれば前もつて記憶しておいたデータテー
ブルを用い、表示器等により適正設定位置が確
認できるので、設定が非常に楽である。また、
設定が不適正なときは、溶接起動がかゝらない
ようにすると、ミスアークの発生も防止でき
る。

(4) 記憶データ再生時にも微調整がきくので、溶
接物の寸法誤差やオペレータの個人差などによ
る微妙な条件の差を補正できる。

(5) メータなどにより記憶データ値をモニタで
き、また、溶接施工しなくても設定条件をチエ
ツクできる。

(6) 複数個の溶接条件を記憶することができるの
で、複雑形状の溶接物や丸物溶接物や自動溶接
機（ロボツト）などへの適用性にすぐれてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す
図、第２図は設定要素の位置データ形成フローを
示す図、第３図は適正設定信号の判別フローを示
す図、第４図は微調整可能な実施例を示す図、第
５図はメータによる記憶データのモニタ例を示す
図、第６図はＤ−Ａコンバータに用いる加算回路
の具体例を示す図、第７図は設定要素の調整位置
と出力値との関係を示す図である。１……交流電源、２……溶接用変圧器、３，１
０……SCR回路、４……消耗性電極、５……電
極送給モータ、６……被溶接物、７，８……フイ
ードバツク回路、９，１１……SCR制御信号発
生回路、１２，１５，１７，１８……演算回路、
１３₁〜１３₄……比較回路、１４，１６……Ｄ−
Ａコンバータ、１９，２０……設定要素、２１…
…記憶回路、２２……設定データ比較回路、２３
……表示器、２４……記憶指令回路、２５……読
出し指令回路。

Claims

【特許請求の範囲】１溶接条件設定手段と、溶接出力を検出帰還
し、前記溶接条件設定手段により定められる条件
設定信号を目標値として前記溶接出力を制御する
制御手段と、前記溶接条件設定手段により定めら
れる適正な条件設定信号を１つあるいはそれ以上
記憶保持する記憶手段と、前記記憶手段の記憶信
号を読出し、これを前記溶接条件設定手段により
定められる条件設定信号のかわりに目標値として
前記制御手段へ与える記憶信号再生手段とを具備
し、前記記憶信号再生手段は前記記憶手段より読
出された記憶信号を前記溶接条件設定手段を経て
前記制御手段へ与える構成としたことを特徴とす
る溶接機制御装置。２溶接中の前記溶接条件設定手段の状態に変化
を加えないで、溶接休止中にその条件設定信号を
前記記憶手段に記憶することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の溶接機制御装置。３対象とする溶接機は消耗性電極（ワイヤ）を
連続送給して溶接する自動アーク溶接機であり、
前記溶接条件設定手段はそれぞれワイヤ送給量と
溶接電圧を条件設定信号として定めることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の溶接機制御装
置。４溶接条件設定手段と、溶接出力を検出帰還
し、前記溶接条件設定手段により定められる条件
設定信号を目標値として前記溶接出力を制御する
制御手段と、前記溶接条件設定手段により定めら
れる適正な条件設定信号を１つあるいはそれ以上
記憶保持する記憶手段と、前記記憶手段の記憶信
号を読出し、これを前記溶接条件設定手段により
定められる条件設定信号のかわりに目標値として
前記制御手段へ与える記憶信号再生手段とを具備
し、前記記憶信号再生手段は前記記憶手段より読
出された記憶信号を前記溶接条件設定手段を経て
前記制御手段へ与える構成とした溶接機制御装置
において、前記溶接条件設定手段により定められる条件設
定信号と前記記憶手段に前もつて記憶されている
適正な条件設定信号とを比較して比較結果を出力
する手段と、前記比較結果に基づき前記溶接条件
設定手段が適正な溶接条件を設定しているか否か
を表示する手段とを設けたことを特徴とする溶接
機制御装置。５溶接条件設定手段と、溶接出力を検出帰還
し、前記溶接条件設定手段により定められる条件
設定信号を目標値として前記溶接出力を制御する
制御手段と、前記溶接条件設定手段により定めら
れる適正な条件設定信号を１つあるいはそれ以上
記憶保持する記憶手段と、前記記憶手段の記憶信
号を読出し、これを前記溶接条件設定手段により
定められる条件設定信号のかわりに目標値として
前記制御手段へ与える記憶信号再生手段とを具備
し、前記記憶信号再生手段は前記記憶手段より読
出された記憶信号を前記溶接条件設定手段を経て
前記制御手段へ与える構成とした溶接機制御装置
において、前記溶接条件設定手段により定められる条件設
定信号と前記記憶手段に前もつて記憶されている
適正な条件設定信号とを比較して比較結果を出力
する手段と、前記比較結果に基づき溶接起動信号
にインターロツクをかける手段とを設けたことを
特徴とする溶接機制御装置。