JPS6345915B2 - - Google Patents

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JPS6345915B2
JPS6345915B2 JP5704381A JP5704381A JPS6345915B2 JP S6345915 B2 JPS6345915 B2 JP S6345915B2 JP 5704381 A JP5704381 A JP 5704381A JP 5704381 A JP5704381 A JP 5704381A JP S6345915 B2 JPS6345915 B2 JP S6345915B2
Authority
JP
Japan
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welding
wire
arc
consumable electrode
voltage
Prior art date
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Expired
Application number
JP5704381A
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English (en)
Other versions
JPS57171584A (en
Inventor
Eizo Ide
Hiroshi Fujimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073Stabilising the arc
    • B23K9/0735Stabilising of the arc length

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスシールド消耗電極アーク溶接にお
いて、チツプと被溶接物との距離を一定にできる
自動制御法に関する。
溶接トーチ先端部のチツプに消耗電極(以下、
ワイヤとする)を送給するとともにシールドガス
を噴出させて溶接するガスシールド消耗電極式ア
ーク溶接においては、溶接技法上チツプ先端から
被溶接物までの距離が重要な因子であり、この距
離が変化すると溶接電流が一定でもワイヤの溶融
速度が変化してしまう。また、通常、ワイヤは一
定速度で送給されているので、実際には溶接電流
が変動し、溶込みも変化しナゲツト形状が変化し
てしまう。
したがつて、溶接品質を均一化しさらに向上さ
せるためには、チツプ・被溶接物間距離を一定に
保持しながら溶接する必要がある。この距離を自
動的に制御するのに、従来から溶接現象の中で溶
接電流の変化を利用する方法があるが、この方法
は外乱を受け易い。すなわち、従来方法では溶接
電流のみを制御してチツプ・被溶接物間距離を一
定化しているが、この溶接電流の変化はチツプ・
被溶接物間距離の変化のみにより変化せず別の要
因によつても変化する。この要因は(イ)故意にワイ
ヤ送給速度を溶接中に変化させる溶接法を用いる
場合、(ロ)一定速度でワイヤを送給していてもワイ
ヤ送給系に負荷変動がある場合:例えばワイヤ送
給コンジツトケーブルやトーチとの接触によるま
さつ力の変化などによる負荷変動がある場合、(ハ)
故意に溶接電圧を溶接中変化させる溶接法を用い
る場合、(ニ)溶接電源又はワイヤ送給制御電源の入
力電圧が変化しこれを補償できない場合、であ
る。この結果、溶接電流を制御してもチツプ・被
溶接物間距離を一定に保持できるとは限らない。
こうして、溶接電流を利用する方法は外乱を受け
易く信頼性を向上させることが望まれている。
本発明はかかる要望に鑑みてなされたもので、
ガスシールド消耗電極式アーク溶接において、チ
ツプと被溶接物との間距離を自動的に制御できる
チツプ・被溶接物間距離自動制御法の提供を目的
とする。かかる目的を達成する本発明の構成は、
溶接トーチ先端部のチツプに消耗電極を送給しな
がら溶接するガスシールドアーク溶接において、
溶接電流と消耗電極の送給速度を検出し、これら
を演算処理して消耗電極突出し長さを算出し、つ
ぎに前記チツプと被溶接物との間の電圧を検出
し、この電圧と前記溶接電流、前記消耗電極の送
給速度および前記消耗電極突出し長さからアーク
電圧を演算処理で求め、さらにこのアーク電圧と
前記溶接電流からアーク長を演算処理で算出し、
アーク長と消耗電極突出し長さとの和が一定とな
るよう前記溶接トーチの位置を制御することを特
徴とする。
以下、本発明のチツプ・被溶接物間距離自動制
御法についてその原理を表わす第1図を参照して
説明する。
溶接トーチは溶接用電源等を具える溶接装置2
と接続されるとともに溶接トーチ1先端部には中
心にチツプ3が取付けられ、その外周にシールド
ガスを噴出させるシールドガスノズル4が取付け
てある。そして、溶接トーチ1の基端部からリー
ル5に巻かれたワイヤ6がワイヤ送給モータ7で
駆動される送りローラ8を介して溶接トーチ1の
中心部を軸方向に挿通されてチツプ3先端部から
突き出している。このワイヤ6はワイヤ送給モー
タ7の駆動制御電源9によつてその送り速度が調
整制御される。また、溶接トーチ1の基端部が駆
動モータ10を具えた上下移動装置11に取付け
られ、被溶接物12に対するチツプ3先端からの
距離が調整可能としてある。尚、図中、13はワ
イヤ6先端部に発生するアーク、14は溶接金属
である。
このような装置を用いるガスシールド消耗電極
式アーク溶接では、溶接電流、ワイヤ送給速度
v、アーク電圧Va、ワイヤ突出し長さEx、アー
ク長L等の間には一定の関数関係があることが実
験的に得られている。
そこで、制御に必要な変数として、ワイヤ送給
速度v、溶接電流およびチツプ・被溶接物間の
電圧Vを選ぶ。まず、ワイヤ送給速度vを検出す
るためロータリエンコーダ等の回転量検出器15
が送りローラ8に取付けてあり、アナログ・デイ
ジタル変換器(以下、A/D変換器とする)16
を介してデイジタル化して演算処理を行なうデイ
ジタル電算機(以下、電算機とする)17に入力
される。また、チツプ3と被溶接物12との間の
電圧Vを検出するためポテンシヨメータ等の電圧
値検出器18がチツプ3と被溶接物12とに接続
され、その出力信号がA/D変換器19を介して
電算機17に入力される。さらに、溶接電流を
検出するため溶接装置2と被溶接物12との間に
シヤント等の電流値検出器20が設けられ、その
出力信号がA/D変換器21を介して電算機17
に入力される。また、電算機17には、あらかじ
め一定に保持すべきチツプ・被溶接物間距離L0
を設定するための設定器22がA/D変換器23
を介して設けてある。
こうして検出されたワイヤ送給速度v、チツプ
と被溶接物との間の電圧Vおよび溶接電流を用
いて行なう電算機17での演算処理は次のように
行なう。
まず、チツプ3の先端から溶接アーク13まで
のワイヤ長さ、すなわちワイヤ突出し長さExは
次式(1)で表わすことが実験的に知られている(溶
接学会、溶接法委員会、1980年7月:電流制御ア
ーク溶接に関する研究参照)。
Ex=f1(v、) …(1) この(1)式は具体的には次のようになる。
Ex=v−k2l/k1l2 …(1−1) ここで、k1k2はワイヤ径、ワイヤの材質(例え
ば軟鋼、ステンレス鋼など)およびワイヤの種類
(ソリツド・ワイヤ、コアード・ワイヤ)によつ
て定まる定数である。
また、ワイヤ突出し部に溶接電流によつて生
ずる電圧降下VExについても実験により次式(2)が
得られた。
VEx=f2(v、I、Ex)=f3(v、I) …(2) この(2)式の一例としては、VEx=K・FIA
ExB・vCと推定し、VEx、I、Ex、vの実験デー
タよりK、A、B、Cを求めて次式を得た。
VEx=6.30×10-3×I1.54×Ex1.12×v-1.09 したがつて、アーク電圧Vaを次式(3)で表わす
ことができる。
Va=V−VEx …(3) さらに、ワイヤの6の先端から溶接金属14ま
での距離、すなわちアーク長Lについても実験に
よつて次式(4)で表わすことができる(溶接アーク
現象、増補版、産報、安藤公平他、P105参照)。
L=f4(Va、I) …(4) この(4)式は具体的には次式となる。
L=Va−k5−k6I/k3+k4I …(4−1) ここで、k3〜k6はk1k2と同様の定数で、ワイヤ
径、ワイヤの材質、シールドガスの種類によつて
定まる定数である。
この(4−1)式は上述の文献に示すAyrton
夫人の実験式(4−2)をLについて求めたもの
である。
Va=a+bL+(c+dL)/I…(4−2) L=Va−a−c・I/b+d・I …(4−3) (4−3)式と(4−1)式を比較するとk3
b、k4=d、k5=a、k6=cである。
したがつて、これら(1)〜(4)式に前記検出値を代
入して演算すると、ワイヤ突出し長さEx、ワイ
ヤ突出し部の電圧VExの順に求まり、さらにアー
ク電圧Vaが得られ、最後にアーク長Lが算出さ
れる。
こののち、アーク長Lとワイヤ突出し長さEx
との和(Ex+L)を算出し、この値とあらかじ
め設定器22で設定した値L0とを比較する。そ
の結果、(Ex+L)>L0ならば(Ex+L)=L0
なるまで溶接トーチ1を下げるように制御信号を
出力し、逆に(Ex+L)<L0ならば(Ex+L)=
L0となるまで溶接トーチ1を上げるよう制御信
号を出力する。
この制御信号はデイジタル信号であるためデイ
ジタル・アナログ変換器24を介して上下移動装
置11の駆動モータ10用のモータ駆動制御電源
25に入力されて溶接トーチ1の位置を制御す
る。
尚、上記説明では電算機としてデイジタル電算
機を用いる場合について述べたが、アナログ電機
でも良く、この場合にはA/D変換器やD/A変
換器が不要となる。
以上、実施例とともに具体的に説明したように
本発明によれば、ワイヤ送給系の無負変動又は故
意によるワイヤ送給速度の変化があつても、ワイ
ヤ送給速度そのものを実測しているため直ちに補
償することができ、また何らかの原因でチツプと
被溶接物との間の電圧が変化しても、実測値をチ
ツプ・被溶接物間距離の演算式に用いているた
め、この変化を補償することができて、外乱があ
つた場合でも直ちに補償するためのセンサとして
の信頼性が大きい。
更に、検出の容易なワイヤ送給速度v、溶接電
流Iおよびチツプ・被溶接物間電圧Vの3つのパ
ラメータを基本として検出し演算処理を行なえば
ワイヤ突出し長さExとアーク長さLが得られ、
それらの和(Ex+L)を常に、あらかじめ設定
した値L0と等しくなるように制御できるので溶
接条件の変動のない溶接ができる。したがつて、
溶接品質が安定するとともに向上して他の方法に
比較して信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のチツプ・被溶接物間距離自動
制御法の原理を表わすブロツク図である。 図面中、1は溶接トーチ、3はチツプ、4はシ
ールドガスノズル、6はワイヤ(消耗電極)、1
1は上下移動装置、12は被溶接物、15は回転
量検出器、16,19,21,23はアナログ・
デイジタル変換器、17は電算機、18は電圧値
検出器、20は電流値検出器、22は設定器、2
4はデイジタル・アナログ変換器、25はモータ
駆動制御電源、Exはワイヤ突出し長さ、Lはア
ーク長である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 溶接トーチ先端部のチツプに消耗電極を送給
    しながら溶接するガスシールドアーク溶接におい
    て、溶接電流と消耗電極の送給速度を検出し、こ
    れらを演算処理して消耗電極突出し長さを算出
    し、つぎに前記チツプと被溶接物との間の電圧を
    検出し、この電圧と前記溶接電流、前記消耗電極
    の送給速度および前記消耗電極突出し長さからア
    ーク電圧を演算処理で求め、さらにこのアーク電
    圧と前記溶接電流からアーク長を演算処理で算出
    し、アーク長と消耗電極突出し長さとの和が一定
    となるように前記溶接トーチの位置を制御するこ
    とを特徴とするチツプ・被溶接物間距離自動制御
    法。
JP5704381A 1981-04-17 1981-04-17 Automatic control method for distance between tip and object to be welded Granted JPS57171584A (en)

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JPS57171584A JPS57171584A (en) 1982-10-22
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JP2579406Y2 (ja) * 1990-09-21 1998-08-27 東京応化工業株式会社 液体の連続供給装置
KR20010095573A (ko) * 2000-04-11 2001-11-07 김징완 자동 아크 용접기의 아크전압 제어장치

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