JPS63295062A - 自動ア−ク溶接装置 - 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〕 本発明は、定電圧溶接ｔ’ｔ＊を用い、ｒｓ接クワイヤ
送給と溶接トーチの移動を自動的に行なう方式の自動ア
ーク溶接装置に係り、特に、溶接用ロボットに好適な自
動アーク溶接装置に関する。

〔従来の技術〕

溶接ワイヤの送給と溶接トーチの移動を自動的に行なう
方式の自動アーク溶接装置では、そのアーク電源として
、一般に、定電圧溶接電源を用いており、このため、ア
ーク電圧は設定値に制御されるが、アーク電流について
は、特に、その直接的な制御は行なっておらず、溶接用
のワイヤの送給速度の制御によって、ｎｎ接的に行なう
ようになっていた。すなわち、アーク溶接では、第２図
（ａ）に示すようにして溶接が行なわれるが、上記した
ような定電流電源を用いたアーク溶接では、このときの
アーク電流（溶接電流）Ｉａは、第２図（ｂ）に示すよ
うに、溶接ワイヤの突出し長さＬｅをパラメータとして
溶接ワイヤの溶融速度（送給速度）の関数になる。そこ
で、この溶接ワイヤの送給速度を予じめ定められている
設定速度に制御することにより溶接電流１ａが１間接的
ではあるが制御されることになるのである。

なお、この種の装置として、関連するものとしては１例
えば、特開昭６０−３９７４号、特開昭６０−２１３３
５７号公報を挙げることができる。

【５１！明が解決しようとする問題点〕上記従来技術で
は、溶接ワイヤの送給速度が設定値に制御されているだ
けなので、何らかの理由。

例えば、ワーク（被溶接物）の形状や表面状態の変化な
どにより溶接動作中にアーク長が変ったときなど、　ｉ
’ａ接電流に変化を生じ、このためワークに対する溶着
量が不均一になるという点について配慮されておらず、
溶接ビードの太さが不均一になって溶接品質の低下をも
たらし易いという問題点があった。

本発明の目的は、ワークの形状変化などにもがかわらず
、常に均一な溶接ビードが得られ、高品質を保っての溶
接作業が容易に得られるようにした自動アーク溶接装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、溶接電流を検出し、この検出結果を溶接ワ
イヤの送給速度や溶接トーチの移動速度の制御にフィー
ドバックすることにより、達成される。

〔作　用〕

溶接電流の変化により単位時間当りの溶着量が変化して
も、これに応じて溶接トーチの移動速度。

すなわち、溶接速度が変えられてゆくから、溶接部分の
単位長さ当りの溶着量には変化が現われず、均一な溶接
ビードを得ることができる。

〔実施例〕

以下１本発明による自動アーク溶接装置について５図示
の実施例により詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例で、図において。

ｌは溶接トーチ、２は溶接トーチ１を移動させるための
台車、３は台車２を駆動するためのボールネジ、４はボ
ールネジ３を回転駆動するためのモータ、５はモータ４
の回転数を検出するためのタコジエネ、６は制御装置、
７はモータ速度制御装置！８はアーク溶接機、９．１０
はアーク電流供給用の電源線とアース線、１１は溶接ワ
イヤ、２０は溶接ワイヤ送給用のモータ、２１は溶接ワ
イヤのリール、２２は台車２のレール、２３はワーク。

２４は電流検出器である。

台車２はレール２２上に移動可能に保持され。

モータ４で回転駆動されるボールネジ３によりレール２
２上を所定の速度で走行してゆくようになっていおり、
これにより溶接トーチｌをワーク２３の溶接経路に沿っ
て移動させてゆく働きをする。そして、このとき、モー
タ４は、モータ速度制御装置７からの駆動信号１２によ
り速度制御され、タコジエネ５は、このときのモータ４
の回転数を検出し、速度検出値１３を発生する働きを゛
する。

制御装＠６は、ｆＲ流検出器２４からの電流検出値１６
と、予じめオペレータなどから与えられている溶接電圧
設定値１７．同じく溶接電流設定値１８、それに基準速
度設定値１９などの各種のデータを入力し、これらを演
算処理することにより。

アー゛り溶接機８に溶接電圧指令１４と溶接電流゛指令
１５とを供給すると共に、モータ速度制御装置７に速度
指令２５を供給する働きをする。

アーク溶接機８は、制御装置６からの溶接電圧指令１４
に応じて、それに対応した一定の溶接電圧を電源線９と
アースａｔＯに出力すると共に、ｍ接電法指令１５に応
じて送給（ｆｉ号２６をワイヤ送給用のモータ２０に供
給する働きをする。

従って、この第１図の自動アーク溶接装置は。

予じめ制御装Ｗ１６に設定しである溶接条件のもとで動
作し、ワーク２３の所定の経路に沿って自動的に溶接作
業を遂行することになる。すなわち。

まず、溶接トーチ１には、電源線９とアース線ＩＯによ
り、溶接電圧設定値１７で定まる所定の溶接電圧が供給
され、一方、溶接電流設定値１８に基づく送給信号２６
でモータ２０が駆動され。

この結果、所定の速度で溶接ワイヤ１１が送給され為こ
とにより、この溶接トーチ１のワイヤ先端部とワーク２
３との間にアークが作り出され、溶接が行なわれる。

また、これと並行して、モータ速度“制御装置７からは
、速度指令２５に対応した駆動信号１２が台車駆動用の
モータ４に供給され、これにより台車２が移動し、溶接
経路に沿って溶接が進んでゆくことになる。なお、この
とき、モータ４の回転数がタコジェネ５によって検出さ
れており、これによる速度検出値１３がモータ速度制御
装置７に入力され、この結果、モータ４による台車２の
移動速度が速度指令２５で与えられている所定値に収斂
するようなフィードバックが働くようになっている。

さらに、このとき、溶接ワイヤ１１は、溶接電流指令１
５に対応した速度で送給され、これにより溶接電流設定
値１８で与えられている溶接電流値が保たれるようにな
るのである。

ところで、こうして溶接動作が開始すると、溶接電流検
出＠２４により電源線９に流れる電流。

すなわち、アーク電流が電流検出値１６として検出さｔ
Ｌ、制御装置６に入力される。

ここで、この制御装置６の詳細を第３図により説明する
。なお、この第３図は、制御装置１ｆ６による溶接電圧
４Ｈ令１４、ｔａ接雷電流１１令１５それに速度指令２
５の演算に必要な構成だけをブロックで示したもので、
図において、３０は溶接ｉ！流段設定値８からｆｆｉ流
検畠値１６を減算して差を取り出すための減算器、３１
は減算１１３０の出力を積分する積分器、３２．３３は
それぞれ積分器３１の出力をＫｘ、Ｋｚ倍する乗算器、
そして３４は益準速度設定値１９と乗算器３３の出力と
の和をとる加算器である。なお、溶接電圧指令１４とし
ては溶接電圧設定値１７がそのまま供給されろため、こ
こでは単なる接続線３５で表わしである。

この第３図から明らかなように、まず、上記したように
、溶接電圧設定値１７は溶接電圧指令１４として、その
まま出力さ九る。

次に、溶接ｆｆｌ流設定設定値は、まず、減算器３０に
より電流検出値１６との差がとら九、ついで。

積分８１３１によって積分されたあと乗算器３２により
Ｋ１倍されて溶接電流指令１５となる。

また、この積分器３１の出力は、さらに乗算器３３に供
給され、ここでＫｚ倍された後、加Ｗ￥ａ３４で基準速
度設定値１９と加算されて速度指令２５となる。

なお、ここで電流検出値１６が増加し５、溶接電流設定
ｗ１１８と電流検出値１６との差がゼロになったときに
は、それ以降は溶接電流指令１５は所定の一定値を保つ
ようになっている。

第１図に戻り、いま、何等かの理由により５例えば、ワ
ーク２３の表面にへこみがあり、その部分に１８接トー
チｌが進んだなどの理由により、電流検出値１６が減少
したとする。

そうすると、減算器３０の出力が正の値となり。

これにより積分器３１の出力が増加し、その分。

溶接電流指令１５も増加する。そして、この結果。

溶接ワイヤ９の送給速度が上昇し、このことは。

この溶接ワイヤの送給速度の上昇による溶接電流の増加
に伴なった電流検出値１６と溶接電流設定値１８との差
がゼロに収斂するまで継続し、ゼロに収まったときに溶
接ワイヤ９の速度は一定値になる。

しかして、このままだと、溶接ワイヤ９の送給速度が上
昇した分だけ単位時間当りの溶着量が増加し、溶接ビー
ドが太くなってしまう。

しかしながら、この実施例では、第３図から明らかなよ
うに、量分Ｐ５３１の出力が乗算器３３を介して加算器
３４により基準速度設定値１９に加算されるようになっ
ている。

この結果、電流検出値１６の減少に基づいて溶接ワイヤ
９の送給速度の増加が現わ、ＩＬると、これに伴って速
度イご号２５に加算分が与えられ、台車２の８動速度、
つまり溶接速度が、この加算分に応じて上昇されてゆく
ことになり、上記した溶接ワイヤ９の送給速度の増加分
による溶ｆ量に見合うｔｆＪＦＩ２速度の増加により溶
接ビードの太さの増大は抑えられ、均一な太さの溶接ビ
ードが得られることになる。

他方、＠流検出値１６が増加した場合は、上記と反対に
動作し、同じようにして均一な太さの溶接ビードが得ら
ｔすることになる。

ここで、上記した乗算器３２．３３にむける係数Ｋｘ、
に＝について説明すると、これらの係数Ｋｎ、Ｋ２＋は
補正用のゲインを与えるためのもので、これら係数値の
設定については１次のようにすオＬばよい。

まず、係数に１は、アーク溶接機８による溶接電流制御
速度に応じて所定値に設定してや九ばよし１゜ 次に、係数に２は、溶接ワイヤ９の送給速度が溶接電流
指令１５に比例すると考えられるので。

これに合わせて以下のようにして設定してやればよい、
すなわち、まず、溶接電流指令１５の値をＩｃ、その増
加分をΔＩｅ　　とし、溶接方向の単位長さ当りの溶Ｓ
Ｘを一定に保つものとすれば、このときの溶接トーチ１
の移動速度の増加量ΔＶはΔＶ：ΔＩＣ／Ｉｃ　−■ ＝（ΔＩｃ／に１）・Ｋ１／■ｃ−■ ＝（ΔＩ　Ｃ／　Ｋ　ｚ　）　・Ｋ　２となる。

従って、係数に２は。

Ｋ　ｚ　＝（Ｋ　ｚ　　・Ｖ）／　Ｉ　　ｃとしＣ求め
られる。

そこで１以上のような方法で各パラメータを算出し１乗
算″９３２．３３を構成してや九ばよい。

ところで１以上の実施例では、第１図から明らかな如く
１台車２とボールネジ３、台車駆動用のモータ４、レー
ル２２などを用いた。直線移ａ型とでも言うべき自動溶
接機に本発明を適用した場合について説明したが、本発
明は、これに限らず実施可能なことは言うまでもなく１
例えば、多関節型のマニプレータを用いたロボット装置
による自動溶接機に適用しても、同様に優れた溶接品質
を保った動作が得られることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によ九ば、溶ＰＡ１！流の変化に対しても自動的
に対応して溶着量の制御が得られるので、ワークの形状
変化などの影響を受けず、常に均一な溶接結果が得られ
、高品質の溶接を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動アーク溶接装置の一実施例を
示すブロック図、第２ｖＡ（ａ）、（ｂ）は溶接トーチ
と溶接電流の説明図、第３図は本発明における制御装置
の一実施例を示すブロック図である。 １・・・・溶接トーチ、２・・・・台車、３・・・・ボ
ールネジ、４・・・・モータ、５・・・・タコジェネ、
６・・・・制御装置、７・・・・モータ速度制御装置、
８・・・・アーク溶接機、９・・・・電源線、１ｏ・・
・・アース線、１１・・・・溶接ワイヤ、２ｏ・・・・
溶接ワイヤ送給用のモータ、２１・・・・溶接ワイヤの
リール、２２・・・・レール、２３・・・・ワーク、２
４・・・・電流検出１１２図 （ｂ） 溶捧電；庚（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、定電圧溶接電源を用い、溶接ワイヤの送給と溶接ト
   ーチの移動を自動的に行なう方式の自動アーク溶接装置
   において、上記溶接ワイヤの送給速度を制御する送給速
   度制御手段と、上記溶接トーチの移動速度を制御する溶
   接速度制御手段と、溶接電流を検出する電流検出手段と
   を設け、この電流検出手段による検出値と予じめ設定さ
   れている電流指令値との偏差に応じて上記送給速度制御
   手段と溶接速度制御手段とを制御するように構成したこ
   とを特徴とする自動アーク溶接装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記溶接トーチが
   ロボットに保持されていることを特徴とする自動アーク
   溶接装置。