JPS63207473A - Ｔｉｇ溶接に於けるア−ク長制御方法及びその装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ＴＩＧ溶接に於いてアーク長を一定に制御す
るところの制御装置に関するものである。

［従来の技術］ ＴＩＧ溶接に於いて溶接品質を一定とする為にはアーク
長を一定にすることが要求される。

管構造（薄肉管）の円周溶接では、溶接の熱がこもるた
めに、溶接開始点からラップ・エンド部にかけて電流値
をプログラムコントロールして入熱制御することが必要
である。この場合、各位置での溶込形状を一定なものと
する為に、アーク長も絶えず一定に保つ様コントロール
することか重要である。

従来、アーク長を一定に保つ方法としては以下に示すも
のがあった。

即ち、アーク長を所定の値に保つとアーク電圧、アーク
電流は第５図に示す関係となる。図中曲線工はアーク長
！１、■はアーク長！２、■はアーク長ア３を示す。こ
こで１１＜７２＜１３を示す。従って、逆にアーク電流
を一定にしておくと、アーク長の変化はアーク電圧の変
化として現れるので、アーク長を一定にコントロールす
るにはアーク長に相当するアーク電圧に換算して該電圧
が一定になる様間接的に制御している。該方法を用いて
全周に亘り、アーク長を一定にコントロールするにはア
ーク長一定の条件でプログラミングした各電流値に対応
するアーク電圧をアーク長一定の条件で求めてプログラ
ミングし、プログラミングした電流、電圧溶接機の制御
装置に入力している。

［発明が解決しようとする問題点］ 然し、上記した従来の方法ではアーク電流−アーク長−
アーク電圧の関係は、アークシールドガス、電極先端形
状、母材の材質により大きく変化するので、予め使用に
供される各電極先端形状毎に、母材の材質毎に、シール
ドガスの種類毎にそれぞれアークシールドガス−アーク
電流−アーク長−アーク電圧の関係を求めておく必要が
あると共に溶接施行の段取とし溶接施行者がプログラム
化した電流に対応させ前記アーク電流−アーク長−アー
ク電圧の関係からアーク電圧を読取りプログラム化する
必要がある等、その準備作業、段取作業は著しく煩雑で
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記した問題点を解決すべくなしたものであっ
て、溶接線全長を所要分割し、各分割点の高さ位置を検
出し、アーク長設定後各分割点の高さ位置を基に各分割
区間での電極の高さ位置を直線補完する様にしたことを
特徴とするＴＩＧ溶接に於けるアーク長制御方法及びそ
の装置に係るものである。

［作　　　用コ 本発明では、アーク長を被溶接物表面と電極先端との距
離とし、該距離をいわば機械的に設定しようとするもの
であり、溶接線全長を所要分割し各分割点の高さ方向の
位置を実際に計測し、各分割点の高さ方向の位置は直線
的に変化するものとし、各分割区間毎に各分割区間の始
点、終点の高さ位置により各分割区間の任意の位置での
高さ補正量を直線補完によって求め、この直線補完の結
果に沿う様電極の高さ方向の位置制御を行う。

［実　施　例］ 先ず第２図〜第４図に於いて、本発明の詳細な説明する
。

第２図は被溶接物１と電極２の関係を示す図であり、該
図では容器本体３に蓋４を下向円周溶接する状態を示し
ている。

溶接手順は以下の通りである。

（１）全周を数分割（本実施例では４分割）する。

（ｉｉ）　　スタート位置（０”　）で電極２を被溶接
物（以下母材）１にタッチさせて、別に設定した基準高
さからの電極先端部の高さく変位）を計測し、スタート
イニシャル値を得る。

（ト）他の分割位置についても、上記（のと同様な操作
を行って、各分割位置の区間イニシャル値を得る。

（へ）次に、スタート位置に戻って溶接を開始するが、
溶接スタート（アーク点弧）と同時に、スタートイニシ
ャル値より電極２を設定アーク長り分だけ引上げる。

（Ｖ）　　次いで、２番目の分割位置（第３図では９０
’の位置）に向けて溶接する。この場合、電極の移動に
伴い、スタート位置と２番目の分割位置の各イニシャル
値により電極の高さを直線補完する（第４図参照）。

ｌｙＤ　　以下ラップエンド迄上記（ｖ）をくり返えし
つつ溶接を進行させる。

勿論、アーク電流は予めプログラム化して溶接装置の制
御器に入力されているが、上記手順では電極２と母材１
との距離がいわばアーク電流とは無関係に調整されるこ
とになる。

第１図は上記溶接手順を行わせる為の制御装置を示する
ブロック図である。

図中５はアーク長コントロール用モータ、６はアーク電
圧計、７は走行モータ、８はパルスジェネレータを示す
。

電極側には電極の高さ位置を検出するポテンショメータ
９が設けられ、ポテンショメータ９の出力は増幅器１０
に入力されている。該増幅器１０の信号は電極タッチ検
出回路１１へ入力されると共に切換回路１２を介して増
幅器１３、位置記憶回路１４へ人力される。位置記憶回
路１４から演算器１５へはｎ点でのイニシャル値、演算
器１Ｂへはｎ＋１点でのイニシャル値か入力され、再演
算器１５．１６にはそれぞれアーク長設定器１７からア
ーク長設定信号が入力される。再演算器１５．１６から
の演算結果は補完演算器１８に入力される。

又、補完演算器１８には後述する走行パルス演算回路２
５で演算された電極の円周方向の位置が入力される。該
補完演算器１８及び前記増幅器１０からの信号を基に比
較演算器１９はアーク長コントロールモータ５の駆動回
路２０へ駆動制御信号を発する。

前記パルスジェネレータ８からの信号は増幅器２７、切
換回路２３を介して記憶器２４又は走行パルス演算回路
２５へ人力される。

２Ｂは走行モータ７の駆動回路、２２はシーケンス制御
器であって前記タッチ検出回路１１からの信号、及び各
分割点位置を検出するリミットスイッチ２１からの検出
信号が入力される様になっている。該リミットスイッチ
２１は、例えば溶接機の走行車台に取付けられ溶接機の
走行レールに沿って設けられたカムブロックによって作
動させられる様になっている。又、シーケンス制御器２
２には前記した溶接手順（＋）〜ｌｙＤを行わせる様な
シーケンスプログラムが入力されており、該シーケンス
制御器２２からのシーケンス信号は切換回路Ｉ２、位置
記憶回路１４、駆動回路２０．切換回路２３、記憶器２
４、駆動回路２６へそれぞれ入力される。

＝　８− 以下作動について説明する。

走行モータ８を駆動して電極を溶接線に沿って移動させ
る。この時はアーク電流断である。

電極の移動によりリミットスイッチ２１が最初の分割点
に設けられたカムブロックによって作動するとその信号
がシーケンス制御器２２へ入力され、その信号によりス
タート点であることが確認される。信号の入力によって
シーケンス制御器２２より駆動回路２６に停止信号がで
て走行モータ７が停止すると共に駆動回路２０へは駆動
信号が発せられて電極２が降下する。電極２が母材ｌに
タッチするとアーク電圧計６は電位差零を検出してタッ
チ検出回路１１へ信号を入力する。

該タッチ検出回路１１は前記ポテンショメータ９からの
信号の零位置で電極か母材に接触したことを判断すると
共にその時判断結果がシーケンス制御器２２へ入力され
る。シーケンス制御器２２は切換回路１２信号を出して
増幅器１ｏを介しポテンショメータ９からの信号が位置
記憶回路１４へ入力される様切換回路１２を切換える。

この切換回路１２の状態は各分割点のイニシャル値測定
終了迄保持される。シーケンス制御器２２の信号は位置
記憶回路１４にも出力されており、該記憶回路■４は該
信号が入力された時のポテンショメータの信号即ち電極
の高さ位置を分割点に対応させて記憶する。シーケンス
制御器２２は又切換回路２３を切換えてパルスジェネレ
ータ８の信号（電極の溶接線方向の位置）が増幅器２７
を介して記憶器２４へ入力される様にする。この切換回
路２３の状態は前記切換回路１２と同様各分割点のイニ
シャル値測定終了迄保持される。記憶器２４はシーケン
ス制御器２２からの信号かあった時点でのパルス数を各
分割区間に対応させて記憶する。

以上がスタート点でのスタートイニシャル値を記憶する
作動であり、タッチ信号が発せられたことに基づきシー
ケンス制御器２２より駆動回路２０．２６へ駆動信号が
出力され、駆動回路２０はモータ５を介し電極を所定量
引上げ、駆動回路２６は電極を走行させる。

電極が走行することにより、次の分割点（９０°）のカ
ムブロックによってリミットスイッチ２１が作動される
。リミットスイッチ２１が作動してその信号をシーケン
ス制御器２２へ入力すると、前記した分割点のイニシャ
ルポイント値を記憶するシーケンス作動が繰返し行われ
る。

イニシャルポイント値記憶の作動が全周に亘って行われ
、電極がスタート地点に戻ってスタート地点のカムブロ
ックがリミットスイッチを作動させると、シーケンス制
御器２２は切換回路１２．２３を作動させて増幅器１０
と１３とを接続すると共に増幅器２７を走行パルス演算
回路２５へ接続する。信号処理されたポテンショメータ
９の信号は増幅器１３を介して比較演算器１９へ入力さ
れ、信号処理されたパルスジェネレータ８の信号は走行
パルス演算回路へ人力される。

位置記憶回路１４からスタートイニシャル値が演算器１
５へ入力され、演算器１５てはアーク長設定器１７から
の設定信号とを比較演算してスタート点での電極高さを
求め、補完演算器１８を介して比較演算器１９へその演
算結果を入力する。比較演算器１９ては補完演算器１８
からの信号と増幅器１３からの現在の位置信号とを比較
演算し、電極の設定高さにする為の電極移動量を駆動回
路２０へ指示してアーク長コントロールモータ５を駆動
し、電極２を設定高さにする。

電極２の高さ設定が完了すると、アークか発生され、駆
動回路２６を介して走行モータ７が駆動されて電極２は
溶接線に沿って移動、溶接が開始される。電極２の移動
に伴いパルス信号か走行パルス演算回路２５に刻々入力
され、走行パルス演算回路２５では各分割区間の分割点
からのパルス数Ｎ（１）をカウントする。又、走行パル
ス演算回路２５には記憶器２４により溶接中の分割区間
のパルス数Ｎが入力されており、該回路２５において修
正定数Ｎ（ｔ）／Ｎ＝ａが演算されて補完演算器１８へ
入力される。

ここで、演算器１５には溶接中の分割区間のスタート点
（分割点）のイニシャル値とアーク設定長が入力されて
おり、スタート点での電極高さＨｌを演算して補完演算
器１８へその結果を入力している。又、演算器１６には
溶接中の分割区間の終了点（次の分割点）のイニシャル
値とアーク設定長が入力されており、終了点での電極高
さＨｎ＋＋を演算してその演算結果を前記補完演算器１
８へ入力している。

補完演算器１８では演算器１５．１６及び走行パルス演
算回路２５から信号が入力されており、これら３の信号
より現時点のあるべき電極高さ、Ｈ（ｔ）　＝Ｈｎ　＋
　ａ　　（Ｈｎ＋＋　　　Ｈｎ　）を求め（直線補完）
で比較演算器１９へ入力する。

比較演算器１９へは又ポテンショメータ９からの実際の
電極高さ位置か入力されており、補完値と実検出値に偏
差があれば偏差分だけ駆動回路２０を介してアーク長コ
ントロールモータ５を駆動し、電極の高さが補完値と一
致する様にする。

電極位置が次の分割点に到達するとその点に於けるカム
ブロックによりリミットスイッチが作動されて、その信
号は前記シーケンス制御器２２へ入力される。該シーケ
ンス制御器２２は位置記憶回路１４及び記憶器２４にシ
ーケンス信号が入力され、位置記憶回路１４から演算器
１５．１６へは次の分割区間での直線補完に必要なイニ
シャル値、即ち演算器１５へは分割点ｎ＋１のイニシャ
ル値が、演算器１６へは分割点ｎ＋２のイニシャル値が
それぞれ入力され、更に記憶器２４から走行パルス演算
回路２５へは次の分割区間の総パルス数が入力される。

この入力によってパルスジェネレータ８から直接パルス
をカウントして得られたパルス数はクリアされ零に戻る
。而して、次分割区間での直線補完の準備が完了し、次
分割区間で再び上記した補完作動か繰返えされる。

上記した、各分割区間での補完を行えば、電極先端の動
きは第４図に示す如き動きとなる。

尚、上記したアーク長コントロールが行れる間、溶接機
の制御器によるアーク電流コントロールによる入熱制御
が行われていることは勿論である。又、第１図のブロッ
ク図で明かな様に本発明に於けるアーク長コントロール
はアーク電流コントロールとは無関係に行われ、アーク
電流プログラム化に伴うアーク電圧のプログラム化の準
備は必要ない。

上記した実施例では溶接線全長を機械的に分割してリミ
ットスイッチにより分割点を検出し、各分割区間のパル
ス数をカウントして、各分割区間のパルス数を求めたか
、各分割点のイニシャル値を測定する前のステップとし
て、溶接機を溶接線全長に亘って走行させ、溶接線全長
の総パルス数をカウントし、該総パルス数を設定した分
割数で割り、分割したパルス数を区間パルス数として記
憶器２４に入力する様にしてもよい。

尚、本実施例に於いて分割点を検出するのにリミットス
イッチを用いたが、リードスイッチ、ホトスイッチ等を
用い得ることは言うまでもなく、電極の高さ検出につい
てもポテンショメータ以外の検出器を用いてもよい。

又、上記実施例は水平面の全周溶接を示したが、管継手
の全周溶接にも実施し得ることは勿論であり、分割数も
所望の分割数とし得ることは言う迄もない。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、アーク長自体は溶接条
件とは無関係に制御し得るので、アーク長の設定が極め
て簡単に行え段取が容易となる。電流−電圧のプログラ
ム化は従来人手作業に頼っているが、該プログラム化に
相当するイニシャル値の測定は機械化でき、能率が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すブロック図、第２図は
被溶接物と電極との関係を示す説明図、第３図は溶接線
の分割を示す説明図、第４図は直線補完した場合の電極
先端の動きを示す線図、第５図はアーク電圧−アーク電
流−アーク長の関係を示す線図である。 ８はパルスジェネレータ、９はポテンショメータ、１４
は位置記憶回路、１８は補完演算器、１９は比較演算器
、２２はシーケンス制御器、２４は記憶器、２５は走行
パルス演算回路を示す。 第５図 アークｔりＬ（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）溶接線全長を所要分割し、各分割点の高さ位置を検
   出し、アーク長設定後各分割点の高さ位置を基に各分割
   区間での電極の高さ位置を直線補完する様にしたことを
   特徴とするＴＩＧ溶接に於けるアーク長制御方法。 ２）電極走行用モータに接続したパルスジェネレータと
   、溶接線全長を所要数分割する手段、各分割区間のパル
   ス数を記憶する記憶手段と、該記憶手段とパルスジェネ
   レータからの信号とにより各分割区間での電極走行方向
   の位置を演算する走行位置演算手段と、電極の高さ方向
   の位置を検出する高さ検出手段と、各分割点の高さ方向
   の位置を記憶する高さ位置記憶手段と、溶接すべき区間
   のスタート分割点高さと終了分割点高さ及び前記走行位
   置演算手段からの演算結果により電極の制御位置を演算
   する補完手段と、この制御位置と前記高さ検出手段から
   の信号とで修正すべき電極高さ量を演算してアーク長コ
   ントロールモータを制御する手段とを備えたことを特徴
   とするＴＩＧ溶接に於けるアーク長制御装置。