KR20230110612A

KR20230110612A - 일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 방법, 제어 장치, 용접 시스템, 및 프로그램

Info

Publication number: KR20230110612A
Application number: KR1020237021647A
Authority: KR
Inventors: 료 도다; 히로타카 후쿠모토; 게이 야마자키; 야스유키 사이토
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2023-07-24
Also published as: WO2022185959A1; CN116583375A; JP2022134522A; JP7491860B2

Abstract

용접 방법과 용접 재료의 항목을 포함하는 시공 정보에 포함되는 항목에 대해 지정된 파라미터에 기초하여, 상기 계수 정보를 결정하고, 용접에 있어서의 용접 조건의 항목으로서 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이를 적어도 포함하며, 당해 용접 조건의 항목의 적어도 2개에 대해 지정된 설정값과, 상기 결정된 계수 정보에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 기준값을 산출하고, 상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출한다.

Description

일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 방법, 제어 장치, 용접 시스템, 및 프로그램

본 발명은 일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 방법, 제어 장치, 용접 시스템, 및 프로그램에 관한 것이다.

조선이나 산업 기계 분야에 있어서의 구조물 제조에 있어서는, 입향 용접이 다용된다. 이 입향 용접에는, 일반적으로, 일렉트로 가스 아크 용접(이후, EGW라고 칭함) 또는 일렉트로 슬래그 용접(이후, ESW라고 칭함)이 적용되며, 종래부터 자동화가 진행되고 있다.

EGW의 자동화에 관하여, 특허문헌 1에서는, 적용 범위를 넓게 취하면서, 용접 헤드의 주행 제어를 실행하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 용접 와이어의 송급 속도를 검출하는 동시에, 와이어 익스텐션의 변동에 따라서 변화하는 용접 전류를 검출하고, 이들 양 검출값을 이용하여 용접 헤드의 주행 속도를 제어한다. 이에 의해, 와이어 익스텐션은 거의 일정하게 유지하도록 제어되어 있다.

또한, ESW의 자동화에 관하여, 특허문헌 2에서는, 슬라이딩식 백킹 플레이트를 이용한 일렉트로 슬래그 용접에 있어서, 슬래그 욕 깊이를 미리 정한 깊이로 유지하면서 용접을 실행하고, 건전한 용입을 확보하여 용접 금속의 기계적 성질의 열화를 방지하는 구성이 나타나있다. 특허문헌 2에서는, 일렉트로 슬래그 용접에 있어서, 콘택트 팁 선단으로부터 슬래그 욕까지의 용접 와이어의 길이가 미리 정한 길이가 되도록 플럭스를 공급한다. 그리고, 기준 전류값에 대해 용접 전류가 미리 정한 관계가 되도록 용접 토치와 슬라이딩식 백킹 플레이트를 탑재한 주행 대차의 주행 속도를 조정한다. 이에 의해, 슬래그 욕 깊이를 미리 정한 깊이로 유지하면서 용접을 실행한다.

일본 특허 공개 제 소50-137351 호 공보 일본 특허 공개 제 2016-215214 호 공보

EGW, 및 ESW의 각 용접 방법에는 각각 장점이 있으며, 상황에 따라서, 사용구분이 요구된다. 예를 들면, EGW는 높은 능률성을 실현할 수 있다. 한편, ESW는 흄이나 스패터 등의 용접 작업성에 뛰어나다. 그렇지만, EGW 및 ESW는 각각 상이한 제어이므로, 예를 들면, 특허문헌 1의 제어 방법을 ESW에 적용하는 것은 어려우며, EGW 및 ESW를 구분을 위해서는 별도의 장치를 마련할 필요가 있다.

또한, 특허문헌 1에서는, 돌출 길이를 일정하게 한 경우에 있어서, 용접 전류와 돌출 길이의 함수가 구해져 있다. 이 때, 돌출 길이를 변경할 때마다, 정수를 개별적으로 조정할 필요가 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 와이어 송급 속도를 일정하게 하여 함수를 결정되어 있으며, 특허문헌 1과 동일하게, 용도에 따라서 제어식을 조정할 필요가 있다. 따라서, 특허문헌 1, 2에서는 예를 들면, 용접 도중에 판 두께가 변경되는 등, 여러 가지의 용접 조건을 변경하고 싶을 때에, 최적인 자동 제어를 실행하지 못하여, 여러 가지 조건에 대응한 범용적인 이용을 할 수 없다. 이 때문에, 제어식의 조정이나 용접 방법의 전환에 시간을 필요로 하여, 작업 능률이 저하한다. 또한, 용접 도중에 적절한 용접 조건 변경을 자동으로 실행하는 것이 곤란하므로, 적절한 용접 조건으로 용접이 실행하지 못하여, 용접 품질이 저하하는 등의 악영향이 발생한다.

본원 발명에서는, 하나의 장치로 EGW, ESW 양쪽의 용접 방법에서 적용할 수 있는 것, 및 여러 가지 용접 조건에 있어서도 적용할 수 있는 범용성을 갖는 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본원 발명은 이하의 구성을 갖는다. 즉, 일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 방법에 있어서,

용접 방법과 용접 재료의 항목을 포함하는 시공 정보와, 상기 시공 정보에 관련지어진 적어도 2개의 계수를 포함하는 계수 정보가 대응지어진 데이터 베이스와, 상기 시공 정보에 포함되는 항목에 대해 지정된 파라미터에 기초하여, 상기 계수 정보를 결정하는 결정 공정과,

용접에 있어서의 용접 조건의 항목으로서 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이를 적어도 포함하며, 당해 용접 조건의 항목의 적어도 2개에 대해 지정된 설정값과, 상기 결정 공정에서 결정된 계수 정보에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 기준값을 산출하는 제 1 산출 공정과,

상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 공정을 갖는다.

또한, 본원 발명의 다른 형태로서 이하의 구성을 갖는다. 즉, 일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 장치에 있어서,

용접 방법과 용접 재료의 항목을 포함하는 시공 정보와, 상기 시공 정보에 관련지어진 적어도 2개의 계수를 포함하는 계수 정보가 대응지어진 데이터 베이스와,

상기 시공 정보에 포함되는 항목에 대해 지정된 파라미터와, 상기 데이터 베이스에 기초하여, 상기 계수 정보를 결정하는 결정 수단과,

용접에 있어서의 용접 조건의 항목으로서 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이를 적어도 포함하며, 당해 용접 조건의 항목의 적어도 2개에 대해 지정된 설정값과, 상기 결정 수단에서 결정된 계수 정보에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 기준값을 산출하는 제 1 산출 수단과,

상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 수단을 갖는다.

또한, 본원 발명의 다른 형태로서 이하의 구성을 갖는다. 즉, 용접 시스템에 있어서,

제어 장치와,

용접 장치와,

용접 전원을 포함하며,

상기 제어 장치는,

용접에 있어서의 용접 조건의 항목으로서 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이를 적어도 포함하며, 당해 용접 조건의 항목의 적어도 2개에 대해 지정된 설정값과, 상기 결정 수단으로 결정된 계수 정보에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 기준값을 산출하는 제 1 산출 수단과,

또한, 본원 발명의 다른 형태로서 이하의 구성을 갖는다. 즉, 프로그램에 있어서,

컴퓨터에,

상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 공정을 실행시킨다.

본 발명에 의하면, 하나의 장치로 EGW, ESW 양쪽의 용접 방법에서 적용할 수 있는 것, 및 여러 가지 용접 조건에 있어서도 적용할 수 있는 범용성을 갖는 제어가 가능해진다.

도 1은 본원 발명의 일 실시형태에 따른 용접 시스템의 구성예를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본원 발명의 일 실시형태에 따른 일렉트로 슬래그 용접을 이용한 용접 장치의 구성예를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시형태에 따른 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트의 구성예를 도시하는 외관 사시도이다.
도 4는 본원 발명의 일 실시형태에 따른 주행 대차 제어부의 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 본원 발명의 일 실시형태에 따른 데이터 베이스의 구성예를 나타내는 표 도면이다.
도 6은 본원 발명의 일 실시형태에 따른 주행 대차 제어부의 데이터의 흐름의 예를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본원 발명의 일 실시형태에 따른 주행 대차 제어부의 제어 처리의 흐름도이다.
도 8은 본원 발명의 일 실시형태에 따른 주행 대차 제어부의 데이터의 흐름의 다른 예를 도시하는 블록도이다.

이하, 본원 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면 등을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태는 본원 발명을 설명하기 위한 일 실시형태이며, 본원 발명을 한정하여 해석되는 것을 의도하는 것은 아니며, 또한, 각 실시형태에서 설명되어 있는 모든 구성이 본원 발명의 과제를 해결하기 위해 필수의 구성이라고는 할 수 없다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 참조 번호를 부여하는 것에 의해, 대응 관계를 나타낸다.

<제 1 실시형태>

이하, 본원 발명에 따른 일 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시형태는 입향 용접에서 이용되는 ESW 또는 EGW 어느 쪽에도 적용 가능한 용접 장치를 이용한 경우의 일 예이며, 본원 발명에 따른 제어 방법은 이하에 설명하는 본 실시형태의 구성으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시형태에서는, ESW를 주로 설명하는 것으로 하며, ESW와 EGW의 제어적인 차이에 대해서는 후술한다.

[용접 시스템의 개요]

본 실시형태의 제어 방법에서 이용되는 용접 시스템(500)의 전체 개요에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 용접 시스템(500)의 구성예를 도시하는 개략도이다. 용접 시스템(500)은 용접 장치(100), 용접 전원(200), 와이어 송급 장치(300), 및 조작 상자(400)를 포함하여 구성된다. 용접 장치(100)와, 그 외의 각 장치는 전원 케이블이나 신호 케이블 등의 각종 케이블을 거쳐서 접속된다.

(용접 장치)

도 2는 본 실시형태에 따른 용접 장치(100) 주위의 구성예를 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에서는, 용접 장치(100)로서, ESW를 이용하는 일렉트로 슬래그 용접 장치를 예로 들어 설명한다.

도 2에 X축, Y축, Z축의 3축으로 이루어지는 좌표계를 나타낸다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 각 도면에 도시하는 축방향은 대응하고 있는 것으로 하여 설명한다. 화살표 Z는 모재(3)의 용접선을 따른 방향, 즉, 상하방향으로 하고, 화살표(X)는 모재(3)의 판 두께방향으로 하고, 화살표(Y)는 한쌍의 모재가 나열되는 방향, 즉, 모재(3)의 표면을 따른 수평방향으로 한다. 따라서, 상방은 도 2의 지면에 대해 상방으로 하고, 하방은 도 2의 지면에 대해 하측으로 한다. 또한, 전방은 도 2의 지면에 대해 좌측으로 하고, 후방은 도 2의 지면에 대해 우측으로 한다. 또한, 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)(이하, 구리 백킹 플레이트(30)라고도 칭함)가 모재(3)의 표면에 배치된 상태를 가정하고, 화살표(Z)는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 길이방향, 즉, 백킹 플레이트 본체부의 길이방향으로 한다. 화살표(X)는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 두께방향, 즉, 백킹 플레이트 본체부의 두께방향으로 한다. 화살표(Y)는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 폭방향, 즉, 백킹 플레이트 본체부의 폭방향으로 한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 용접 장치(100)는 고정된 구리 백킹 플레이트(1), 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30), 용접 토치(4), 용융 슬래그 욕 검출기(13), 플럭스 공급 장치(14), 플럭스 공급 제어 장치(15), 주행 대차(16), 및 주행 대차 제어 장치(17)를 구비한다. 또한, 도 2에서는 도시하지 않지만, 용접 장치(100)는 주행 대차(16)에 탑재되어 있는 전후, 좌우의 슬라이더, 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)용의 슬라이더, 및 주행 레일을 구비한다. 또한, 여기서 말하는 전후는 X축방향, 좌우는 Y축방향을 가리킨다. 이들 슬라이더는, 도시하지 않은 모터 등을 이용하여, 전기적으로 가동시키는 것이 바람직하지만, 특히 전기적인 가동으로 한정되는 것은 아니며, 수동으로 동작시키는 것과 같은 구성이어도 좋다.

용접 장치(100)에 있어서, 강판인 한쌍의 모재(3)의 개선의 이측에는 고정된 구리 백킹 플레이트(1)가 배치되어 있으며, 개선의 표측에는 구리 백킹 플레이트(30)가 배치된다. 여기에서, 이측의 구리 백킹 플레이트(1) 대신에, 내열성의 세라믹으로 구성되는 백킹재를 이용하여도 좋다. 또한, 표측의 구리 백킹 플레이트(30)는 상하방향으로 미끄럼운동하는 구리 백킹 플레이트이며, 예를 들면, 수냉에 의해 냉각되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 재질로서 구리를 예로 들고 있지만, 구리로 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 열전도 성능이 좋은 재질이면, 백킹 플레이트에 이용되는 재질은 특별히 문제삼지 않는다. 본 실시형태에서는, 편의상, 고정된 구리 백킹 플레이트(1)가 배치되어 있는 쪽을 "개선의 이측", 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)가 배치되어 있는 측을 "개선의 표측"이라고 하지만, 개선의 양측에 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)를 배치하여도 상관없다.

용접 토치(4)는 용접 전원(200)으로부터 공급되는 용접 전류(8)에 의해 용접 와이어(6)에 급전하여 모재(3)를 용접한다. 또한, 용접 토치(4)는 콘택트 팁(5)을 갖고 있으며, 콘택트 팁(5)은 용접 와이어(6)를 안내하는 동시에 용접 와이어(6)에 용접 전류(8)를 공급한다.

모재(3), 구리 백킹 플레이트(1), 및 구리 백킹 플레이트(30)에 둘러싸인 개선 내에, 용접 토치(4)의 콘택트 팁(5)의 선단으로부터 용접 와이어(6)가 송급되며, 개선 내에 형성된 용융 슬래그 욕(7) 내에 송입된다. 용접 전류(8)는 용접 와이어(6)로부터 용융 슬래그 욕(7)을 통하여 용융 금속(9)에 흐른다. 이 때, 용융 슬래그 욕(7)을 흐르는 용접 전류(8) 및 용융 슬래그 욕(7)의 저항에 의해, 주울열이 발생해, 용접 와이어(6) 및 모재(3)를 용융하면서 용접이 진행된다.

용융 슬래그 욕 검출기(13)는 용융 슬래그 욕(7)의 위치를 검출한다. 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 동작예에 대해서는, 도 3 등을 이용하여 후술한다. 플럭스 공급 장치(14)는 용융 슬래그 욕(7)에 플럭스(12)를 공급한다. 플럭스(12)는 용융되어 용융 슬래그가 되기 때문에, 플럭스(12)를 공급하는 것에 의해, 용융 슬래그 욕(7)의 양이 증가한다.

플럭스 공급 제어 장치(15)는, 플럭스 공급 장치(14)의 동작을 제어하여, 용융 슬래그 욕(7)에 공급되는 플럭스(12)의 양을 조정한다. 플럭스 공급 제어 장치(15)는, 용융 슬래그 욕 검출기(13)가 용융 슬래그 욕(7)을 검출하고 있지 않은 경우, 즉, 본 실시형태에 있어서 구리 백킹 플레이트(30)의 상부에 설치된 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 검출 단자(18)가 용융 슬래그 욕(7)의 상면에 접촉하고 있지 않는 경우에는, 플럭스(12)를 공급하도록 플럭스 공급 장치(14)를 제어한다. 한편, 플럭스 공급 제어 장치(15)는, 검출 단자(18)가 용융 슬래그 욕(7)을 검출하고 있는 경우, 즉, 검출 단자(18)가 용융 슬래그 욕(7)의 상면에 접촉하고 있는 경우에는, 플럭스(12)의 공급을 정지하도록 플럭스 공급 장치(14)를 제어한다. 이와 같이, 플럭스 공급 장치(14)는, 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 검출 결과에 따라서 플럭스(12)를 공급하여, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이를 조정한다.

용접이 진행됨에 따라서, 용융 금속(9)은 냉각되어 용접 금속(10)이 되고, 용융 슬래그 욕(7)의 일부는, 구리 백킹 플레이트(1)와 용접 금속(10)의 사이, 및 구리 백킹 플레이트(30)와 용접 금속(10)의 사이에 형성된 용융 슬래그층이 되고, 이 용융 슬래그층이 냉각되어 고화 슬래그(11)가 된다. 이와 같이 하여, 용융 슬래그 욕(7)은, 그 일부가 비드 표면을 덮는 고화 슬래그(11)가 되므로, 용접의 진행에 따라서 소비되어, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)가 감소되어 가게 된다. 이 용융 슬래그 욕(7)의 감소를 보충하기 위해서는, 용융되어 용융 슬래그 욕(7)이 되는 플럭스(12)를 추가 공급할 필요가 있다.

비드 표면을 덮는 고화 슬래그(11)의 양은, 비드 폭이나 용접 개선의 폭에 의해 변동한다. 또한, 고화 슬래그(11)의 양은, 구리 백킹 플레이트(1)나 구리 백킹 플레이트(30)와, 워크(이하, 피용접재, 모재라고도 칭함)의 밀착 정도나, 구리 백킹 플레이트(1)나 구리 백킹 플레이트(30)의 냉각 상태에 의해서도 변동된다. 그 때문에, 고화 슬래그(11)의 양은 일정이 아닌, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 유지하기 위해서는 공급하는 플럭스(12)의 양도 변화시킬 필요가 있다. 그렇지만, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)를 알 수 없기 때문에, 플럭스(12)의 공급량이 적절하지 않은 경우에는, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)가 변동한다.

본 실시형태에서는, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 하기 위한 제어를 실행한다. 여기에서, 일정은 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)가 항상 1개의 값이 되는 경우로 한정되지 않으며, 오차를 고려하여 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)가 일정한 범위 내의 값을 나타내는 경우도 포함된다. 즉, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)는, 미리 정한 깊이의 범위 내에서 유지되도록 제어된다.

용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 하기 위한 제 1 요건은, 콘택트 팁(5)의 선단으로부터 용융 슬래그 욕(7)의 상면까지의 용접 와이어 길이(Ld)(이하, 드라이 익스텐션(Ld)이라고 칭함)가 미리 정한 길이가 되도록 제어하는 것이다. 또한, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 하기 위한 제 2 요건은, 와이어 송급 속도에 따라서 정해진 기준 전류값에 대해 용접 전류(8)가 미리 정한 관계, 즉, 기준 전류값과 용접 전류(8)가 동일해지도록, 주행 대차 제어 장치(17)가 주행 대차(16)의 주행 속도를 제어하는 것이다. 동일 와이어 송급 속도에 있어서, (Ld+Ls)와 용접 전류(8)에는 상관이 있다. 기준 전류값과 용접 전류(8)가 동일해지도록, 주행 대차 제어 장치(17)가 주행 대차(16)의 주행 속도를 제어하는 것에 의해, (Ld+Ls)는 일정하게 유지된다.

또한, 드라이 익스텐션(Ld)의 제어는, 용융 슬래그 욕 검출기(13)에 의해 용융 슬래그 욕(7)을 검출하는 것에 의해 가능하다. 또한, 상기에서는, 드라이 익스텐션(Ld)을, 용융 슬래그 욕(7)의 상면으로부터 콘택트 팁(5)의 선단으로 했지만, 이것은 콘택트 팁(5)의 선단이 일반적으로 용접 와이어(6)와 콘택트 팁(5) 사이의 통전 위치가 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 예를 들면, 콘택트 팁(5)의 선단이, 세라믹 등으로 보호되고, 콘택트 팁(5)의 선단보다 상방에서 용접 와이어(6)와 콘택트 팁(5)의 통전 부분을 마련하고 있는 경우는, 이 통전 부분의 위치가 드라이 익스텐션(Ld)을 결정하는 기준이 된다.

또한, EGW의 경우는 용융 슬래그 욕(7)이 없기 때문에, 돌출 길이(익스텐션)는 용접 와이어와 콘택트 팁의 통전 위치와, 용융 금속 표면 사이의 거리가 된다.

또한, 용접 토치(4)를 요동(이하, 오실레이트라고도 칭함)시키는 경우, 오실레이트 중의 용접 토치(4)의 위치에 의해, 용융 슬래그 욕(7) 표면의 용접 전압의 분포가 상이하다. 예를 들면, 용접 토치(4)를 X축방향을 따라서 오실레이트시키는 것이 상정된다. 이와 같은 구성에 있어서, 보다 검출 정밀도를 높이기 위해서는, 용접 토치(4)가 용융 슬래그 욕 검출기(13) 근방에 있는 경우만, 용접 전압을 검출하는 것이 바람직하다. 여기에서의 근방은 예를 들면, 용접 와이어(6)와 용융 슬래그 욕(7)의 접촉 위치와, 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 검출 단자(18)의 거리가, x축방향의 오실레이트 길이 전체의 1/4의 길이보다 가까운 범위 내로 하는 등, 미리 규정해둔다. 보다 바람직하게, 용접 와이어(6)와 용융 슬래그 욕(7)의 접촉 위치와 용융 슬래그 욕 검출기(13)가 가장 가까운 위치의 전압만 검출한다. 또한, 용접 전압에 대한 문턱값을 미리 정한 값으로 설정한다. 또한, 플럭스(12)의 공급량은 오실레이트 길이마다 설정하는 것이 바람직하며, 오실레이트 길이가 커질수록, 플럭스(12)의 공급량을 많게 하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이, 플럭스(12)의 공급량을 제어하는 것에 의해, 용융 슬래그 욕(7)의 깊이(Ls)를 보다 정밀도 양호하게 제어할 수 있다.

(주행 대차)

주행 대차(16)는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30), 용접 토치(4), 용융 슬래그 욕 검출기(13), 플럭스 공급 장치(14), 플럭스 공급 제어 장치(15), 주행 대차 제어 장치(17), 및 승강 구동부(19)를 탑재하여 구성된다. 주행 대차(16)는 용접하면서, 도시하지 않은 레일 상을 상방향, 즉, 화살표 Z방향으로 이동하는 것에 의해, 용접 장치(100)를 승강시킨다. 즉, 주행 대차(16)는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30), 용접 토치(4), 용융 슬래그 욕 검출기(13), 플럭스 공급 장치(14), 플럭스 공급 제어 장치(15), 주행 대차 제어 장치(17), 및 승강 구동부(19)와 일체가 되어 이동하기 때문에, 각각의 상대적인 위치 관계는 변함없다. 주행 대차(16)가 상승하는 것에 의해, 상방향을 따라서 입향 용접이 실행된다.

주행 대차 제어 장치(17)는 주행 대차(16)에 구비되는 승강 구동부(19)를 제어하여, 주행 대차(16)의 주행 속도(이하, 승강 속도 또는 상승 속도라고도 칭함)를 증감시켜, 주행 대차(16)의 동작을 제어한다. 플럭스 공급 제어 장치(15)는, 용융 슬래그 욕 검출기(13)로부터 검출되는 검출값에 따라서, 제어량을 도출하고 플럭스 공급 장치(14)로 출력하는 것에 의해, 플럭스 공급량을 제어한다. 승강 구동부(19)는 주행 대차 제어 장치(17)의 제어 신호에 기초하여, 주행 대차(16)를 구동시킨다.

(용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트)

용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)는 워크의 용접 개소, 즉 개선 표면의 한쪽에 설치되며, 용접 장치(100)의 승강 동작에 맞추어, 개선 표면 상을 미끄럼운동한다. 또한, 본 실시형태에 따른 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)는 수냉을 실행하기 위한 냉각 기구를 갖는다.

도 3은 본 실시형태에 따른 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 외관 사시도이다. 구리 백킹 플레이트(30)는 백킹 플레이트 본체부(40)에 부가하여, 도 3에 도시하는 바와 같은 한쌍의 슬래그 누출 방지부(60)를 구비하여도 좋다. 또한, 백킹 플레이트 본체부(40)는 도 3에 도시하는 바와 같은 기부(41), 및 기부(41)에 회전 가능하게 보지된 한쌍의 회전 부재(31)를 가져도 좋다. 한쌍의 슬래그 누출 방지부(60)는 백킹 플레이트 본체부(40)의 양측에 마련되며, 용접선 방향으로 판 두께의 차이가 있는 이음매 부분에 있어서, 용융 슬래그 또는 용융 금속의 누출을 방지한다.

오목부(43)의 상부에는, 절연 부재(48), 및 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 검출 단자(18)가 배치되어 있다. 백킹 플레이트 본체부(40)의 기부(41)의 내부에는, 냉각용 물을 흘리기 위한 도시하지 않은 수냉 경로의 일부가 형성된다. 수냉 경로에 의해 회전 부재(31), 백킹 플레이트 본체부(40), 및 슬래그 누출 방지부(60)를 냉각하는 것에 의해, 용융 슬래그 또는 용융 금속을 굳혀, 용융 슬래그 또는 용융 금속이, 모재(3)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30) 사이로부터 누출되는 것을 억제한다.

슬래그 누출 방지부(60)는 개선을 따른 상하방향으로 서로 미끄럼접촉 가능하게 나란하게 배치되는 대략 직방체형상의 복수의 블록(64)을 구비한다. 또한, 도 3에 도시하는 구성예에서는, 블록(64)을 6개 구비한다. 복수의 블록(64) 각각은, 도시하지 않은 부세 부재의 탄성력에 의해 모재(3)와 접촉 또는 근접하는 방향으로 가압된다. 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)가 용접선 방향을 따라서 미끄럼운동하는 것에 의해, 각 블록(64)은 모재(3)의 표면 형상에 추종하여, 각각 백킹 플레이트 본체부(40)의 길이방향에 수직인 두께방향, 즉, X방향으로 이동한다.

본 실시형태와 같이, 슬래그 누출 방지부(60)에, 블록(64)을 복수로 분할하여 마련하는 것에 의해, 상하방향의 판 두께의 차이가 있는 이음매 부분을 통과할 때에, 모재(3)와 가동 부재(61)의 간극을 보다 작게 할 수 있어서, 용융 슬래그의 누출을 보다 확실히 방지할 수 있다. 또한, 슬래그 누출 방지부(60)를 구성하는 부위는, 전열성이 좋은 금속 재료로 구성되어도 좋다. 또한, 전열성이 양호한 금속 재료로서, 예를 들면, 구리나 스테인리스를 들 수 있다. 또한, 보다 냉각 효과를 높이기 위해, 백킹 플레이트 본체부(40)의 내부에 있어서는, 슬래그 누출 방지부(60)에 가까운 개소에 수냉 경로가 설치되는 것이 바람직하다.

(용융 슬래그 욕 검출기)

본 실시형태에 있어서, 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)는, 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 구성 중 1개인 검출 단자(18)와 일체화되어 있다. 용융 슬래그 욕 검출기(13)는, 용융 슬래그 욕(7)의 위치를 검출하기 위해서 이용된다.

본 실시형태에 따른 용융 슬래그 욕 검출기(13)는 검출 단자(18) 및 도시하지 않은 검출 회로를 갖는다. 검출 단자(18)는 전기 전도성이 높은 금속인 구리 또는 구리 합금으로 구성되며, 블록형상을 갖는다. 검출 단자(18)는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 기부(41)는 절연되어 있다. 여기에서의 절연 방법은, 단순히 검출 단자(18)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 기부(41) 사이에 공간을 마련하여도 좋으며, 전기 저항이 높은 소재, 예를 들면 세라믹 등으로 검출 단자(18)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 기부(41) 사이를 구획하여도 좋다. 도 3에 도시하는 구성예에서는, 절연 부재(48)를 이용하여, 검출 단자(18)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30) 사이의 절연을 실행하고 있다.

또한, 검출 단자(18)는 수냉 등의 냉각 기구가 포함되어 있으면, 보다 바람직하다. 세라믹 등의 절연 부재(48)에 의해, 검출 단자(18)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 기부(41) 사이를 구획하는 기구로 한 경우에는, 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 냉각 기능이, 절연 부재(48)를 거쳐서 검출 단자(18)에도 미친다. 그 때문에, 이와 같은 기구의 경우는, 검출 단자(18) 그 자체에 수냉 기구를 장착할 필요는 없다. 이와 같은 구성의 경우, 냉각 기구를 생략할 수 있기 때문에, 장치의 경량화, 장치 비용의 저하를 도모할 수 있어서, 보다 바람직하다.

또한, 단순히 검출 단자(18)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 기부(41) 사이에 공간을 마련한 경우는, 그 공간에 슬래그 욕이 인입되어, 검출의 오인이나 슬래그가 굳어진 후의 청소 작업이 발생한다. 그 때문에, 절연 방법으로서는, 절연 부재(48)에 의해 검출 단자(18)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 기부(41) 사이를 구획하는 것이 바람직하다. 또한, 검출 단자(18)는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)와 일체화되어 있지 않아도 좋다. 또한, 검출 단자(18)로서, 예를 들면, 시각 센서나 레이저 센서를 이용하여, 용융 슬래그 욕의 위치를 검출하여도 좋다.

용융 슬래그 욕 검출기(13)에 포함되는 도시하지 않은 검출 회로는, 예를 들면, 차동 증폭기, 기준 신호 설정기, 및 비교기 등을 포함하여 구성된다. 검출 단자(18)는 용융 슬래그 욕(7)에 접촉하면, 용접 전류(8)의 일부에 의해 인가되는 전압이 변화한다. 차동 증폭기는 검출 단자(18)에 인가되어 있는 전압과, 용접 장치(100)의 프레임(GND)을 입력으로 하여, 그 전위차의 증폭을 실행한다. 또한, 전위차를 구할 때의 입력은, 검출 단자(18)와 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)의 사이여도 좋으며, 검출 단자(18)와 워크 사이로 하여도 좋다. 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)는, 용융 슬래그 욕(7)에 접촉하고 있으며, 대지 전위를 가지는 경우가 있기 때문에, 전위차의 검출 신호의 정밀도의 관점에서, 검출 단자(18)와 장치의 프레임(GND)의 전위차를 입력하는 것이 보다 바람직하다.

기준 신호 설정기는, 검출 단자(18)와 장치의 프레임(GND)의 전위차에 대한 미리 정한 비율의 전압을 기준 신호로서 출력한다. 여기에서의 기준 신호는, 노이즈에 의해 오류 검출하지 않는 정도의 전압, 예를 들면, 검출 단자(18)가 용융 슬래그 욕(7)에 접촉했을 때에 검출하는 전압의 반분 정도, 즉, 40% 내지 60%의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 검출 단자(18)가 용융 슬래그 욕(7)에 접촉했을 때에 인가되는 전압이 6V인 경우에, 미리 정한 비율을 50%로 설정했을 경우는, 기준 신호로서 3V의 전위차가 설정된다. 또한, 검출 단자(18)가 용융 슬래그 욕(7)에 접촉하고 있지 않은 경우는, 당연히, 검출 단자(18)와 장치의 프레임(GND)의 전위차는 0V가 된다.

또한, 상술한 바와 같이, 용접 토치(4)가 오실레이트하는 경우, 용접 토치(4)의 위치, 즉, 용접 와이어(6)와 용융 슬래그 욕(7)의 접촉 위치와, 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 검출 단자(18)의 거리에 의해 검출하는 전위차가 상이하다. 그 때문에, 기준 신호 설정기를 적용한 기준 신호의 출력은, 용접 토치(4)의 위치에 따라서 변화시켜도 좋다. 한편, 용접 토치(4)가 오실레이트를 하지 않는 경우, 미리 정한 고정된 전위차의 값을 기준 신호로 하면 좋으며, 기준 신호 설정기는 생략되어도 좋다.

비교기는 차동 증폭기의 출력 신호와 기준 신호 설정기의 기준 신호를 입력으로 하여, 차동 증폭기의 출력 신호가 기준 신호 설정기의 기준 신호보다 커진 경우에, 검출 단자(18)와 용융 슬래그 욕(7)이 접촉한 것을 나타내는 검지 신호를 생성한다. 생성된 검지 신호는, 플럭스 공급 제어 장치(15)에 입력된다. 플럭스 공급 제어 장치(15)는, 입력된 검지 신호에 기초하여 플럭스 공급 장치(14)에 대해 제어 신호를 출력한다. 플럭스 공급 장치(14)는, 플럭스 공급 제어 장치(15)로부터 입력된 제어 신호에 기초하여, 플럭스의 공급 및 정지를 실행한다. 이에 의해, 용융 슬래그 욕(7)의 상면이 콘택트 팁(5)의 선단으로부터 미리 정한 길이에 위치하도록 제어되고, 드라이 익스텐션(Ld)이 미리 정한 길이로 제어된다.

또한, 비교기에 의해 생성된 검지 신호는, 주행 대차 제어 장치(17)에도 입력된다. 주행 대차 제어 장치(17)는 검지 신호에 따라서, 주행 대차(16)의 주행 제어를 실행하기 위한 제어 신호를 출력한다. 또한, 주행 대차 제어 장치(17)는, 비교기에 의해 생성된 검지 신호를 대신하여, 플럭스 공급 제어 장치(15)에 의한 제어 신호를 받아들여도 좋다. 즉, 주행 대차 제어 장치(17)는, 플럭스 공급 제어 장치(15)가 비교기에 의해 생성된 검지 신호에 따라서 도출된 제어 신호에 기초하여, 주행 대차(16)를 제어하기 위한 제어 신호를 도출하여도 좋다.

또한, 검출 회로에 있어서, 오검지를 방지하여, 검지 신호의 정밀도를 높이기 위해, 차동 증폭기의 뒤에 필터 회로를 마련하여도 좋다. 이 경우, 필터 회로에 의해 처리를 한 신호에 기초하여, 용융 슬래그 욕(7)을 검출했는지의 여부의 판정을 실행한다. 필터 회로는 용접 토치(4)의 요동 주기 정도, 즉, 주기의 1/2 내지 2배 정도의 범위로부터 선택되는 값을 완화 시간으로 한 로우 패스 필터 회로로 하는 것이 바람직하다.

(용접 전원, 및 와이어 송급 장치)

용접 전원(200)은 도시하지 않은 파워 케이블을 거쳐서, 소모식 전극인 용접 와이어(6)에 통전할 수 있도록 용접 장치(100)에 접속된다. 또한, 용접 전원(200)은 도시하지 않은 파워 케이블을 거쳐서 워크와 접속된다. 또한, 용접 전원(200)과 용접 장치(100) 사이에 인터페이스로서, 도시하지 않은 중계 상자를 마련하여도 좋다. 중계 상자는 주행 대차(16)로의 전원 공급 등의 각종 제어 케이블이나 비상 정지 스위치 등을 설치하여도 좋다. 중계 상자를 마련하는 것에 의해, 예를 들면, 케이블의 분리가 용이하게 되어, 용접 작업의 효율화에 기여할 수 있다. 또한, 중계 상자에는, SD 카드 등의 분리 가능한 메모리를 설치할 수 있는 기구를 마련하여도 좋으며, 용접 전류나 아크 전압과 같은 용접 중의 기록을 메모리에 기록하여도 좋다. 또한, 용접 전원(200)과 용접 와이어(6)를 송급하기 위한 와이어 송급 장치(300)는 직접 또는 중계 상자를 거쳐서 신호선으로 접속되며, 용접 와이어(6)의 송급 속도를 제어할 수 있다.

(조작 상자)

조작 상자(400)는 용접 장치(100)에 대해, 작업자에 의한 조작에 기초하여 각종의 지령을 출력한다. 조작 상자(400)에서 조작 가능한 항목으로서는, 예를 들면, 용접 방법이나 용접 재료 등의 시공 정보나, 용접 전류, 아크 전압, 와이어 송급 속도나 돌출 길이 등의 용접 조건 등을 들 수 있다. 조작 상자(400)는, 조작 가능한 항목을 입력하기 위한 UI(User Interface)을 구비한다. 그 외, 조작 상자(400)를 이용하여, 용접 전류, 아크 전압 등의 모니터링이 가능한 구성이어도 좋다.

본 실시형태에서는, 용접 장치(100) 내에 본 실시형태에 따른 각종 처리를 실행하는 제어 장치를 포함하는 구성을 나타냈다. 그렇지만, 상술한 용접 장치(100)의 일부 또는 전부의 처리를 실행하는 구성의 제어 장치를, 용접 장치(100)와는 별개로 마련하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 제어 장치는 용접 시스템(500)또는 용접 장치(100)는, 유선/무선의 네트워크(도시하지 않음)를 거쳐서 접속되는 구성이어도 좋다.

용접 장치(100)는 별개로 마련되는 제어 장치는, 예를 들면, 도시하지 않은 제어부, 기억부, 및 입력·출력부를 포함하여 구성되는 정보 처리 장치에서 실현되어도 좋다. 제어부는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing　Unit), DSP(Digital Single Processor), 또는 전용 회로 등으로 구성되어도 좋다. 기억부는 HDD(Hard Disk Drive), ROM(Read Only Memory)나 RAM(Random Access Memory) 등의 휘발성 및 불휘발성의 기억 매체에 의해 구성되며, 제어부로부터의 지시에 의해 각종 정보의 입력·출력이 가능하다. 입력·출력부는 외부로부터의 각종 정보의 입력이나, 외부로의 각종 정보의 입력·출력이 가능하다. 입력·출력부는 예를 들면, 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스 등으로 구성되며, 제어부로부터의 지시에 의해, 작업자에게 각종 정보를 출력한다. 입력·출력부에 의한 출력 방법은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 음성에 의한 청각적인 출력이어도 좋으며, 화면 출력에 의한 시각적인 알림이어도 좋다. 또한, 입력·출력부는, 통신 기능을 구비한 네트워크 인터페이스여도 좋으며, 네트워크(도시하지 않음)를 거친 외부 장치(도시하지 않음)로의 데이터 송신에 의해 출력 동작을 실행하여도 좋다.

[종래 기술의 과제]

여기에서, 종래 기술에 따른 과제에 대해 설명한다. 종래, ESW 또는 EGW는 돌출 길이의 설정값, 또는 송급 속도의 설정값을 일정하게 하고, 검출된 용접 전류와 미리 설정한 용접 전류의 목표값의 차이에 기초하여, 상승 속도를 제어하는 것에 의해 용접 동작을 안정화시킨다. 그렇지만, 예를 들면, ESW 또는 EGW와 같은 용접 방법의 차이, 또는 용접 와이어의 조성, 선직경이나 판 두께, 개선 형상 등의 용접 조건의 차이에 따라서, 용접 전류나 돌출 길이, 송급 속도 등의 적정한 용접 조건이 상이하다. 그 때문에, 상기와 같은 종래의 제어 방법에서는, 조건에 따라서 여러 가지 용융 속도식을 구축해야 한다.

또한, 종래, 용접 전류와 미리 설정한 용접 전류의 기준값의 차이를 취하는 것을 필수로 하고, 돌출 길이 또는 송급 속도의 값은 고정으로 하고 있다. 용접 전류는 변동하고 있기 때문에, 용접 위치에 따라서는, 열 에너지가 변화하여, 위치에 의해 용입이 변화한다. 그 때문에, 돌출 길이 또는 송급 속도의 값을 고정으로 한 경우에는, 상황에 따라서는, 융합 불량과 같은 용접 결함이 생길 가능성도 있다. 즉, 종래의 수법에서는, 용접 조건에 맞추어, 용접 전류를 일정하게 하여 열 에너지를 안정시키거나, 또는 송급 속도를 일정하게 하여 용착량을 안정시키는 것과 같이, 상황에 따라서 범용적으로 제어할 수 없다. 본 실시형태에서는, 상기와 같은 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

[기능 구성]

도 4는 본 실시형태에 따른 주행 대차 제어 장치(17)에 있어서의 기능 구성의 예를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4에서는 본 실시형태에 따른 기능에 대응하는 부분만을 도시하고 있으며, 설명을 간략화하기 위해 다른 제어에 관한 부위에 대해서는 생략한다.

주행 대차 제어 장치(17)는 파라미터 관리부(441), 기준값 산출부(442), 및 제어량 산출부(443)를 포함하여 구성된다. 또한, 파라미터 관리부(441), 기준값 산출부(442), 및 제어량 산출부(443)는 반드시 주행 대차 제어 장치(17)에 구비되는 구성으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 조작 상자(400)나 도시하지 않은 외부의 정보 처리 장치에서 그 일부 또는 전부의 기능이 실현되어도 좋다.

본 실시형태에 있어서, 파라미터 관리부(441)는 적어도 하나의 데이터 베이스(이하, DB라고도 칭함)를 가지며, 이 DB는 적어도 시공 정보와 계수 정보를 관련지은 데이터를 포함하여 구성된다. 시공 정보는 예를 들면, 용접 방법, 용접 재료, 슬라이딩 구리 백킹 플레이트의 배치, 백킹재의 재질, 실드 가스의 종류, 워크 재질, 워크 판 두께, 개선 형상 등의 정보를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 적어도 용접 방법, 및 용접 재료의 항목이 포함된다. 또한, 용접 재료는 용접 와이어나 플럭스의 정보를 예로 들 수 있으며, EGW에서는 용접 와이어, ESW에서는 용접 와이어와 플럭스의 조합에 의한 정보로 한다. EGW의 경우에 있어서의 용접 와이어의 정보로서는, 와이어의 종류(FCW(Flux Cored Wire)나 솔리드 와이어), 조성, 선직경 등을 들 수 있다. 이와 같이, 복수의 용접 방식을 고려한 정보를 포함하는 DB를 구성하는 것이, 범용성을 높이는 관점에서 바람직하다. 또한, 계수 정보는 후술하는 함수에 따른 계수를 나타내며, 본 실시형태에서는, 적어도 2 이상의 계수가 포함된다.

또한, 파라미터 관리부(441)는 입력된 시공 정보에 기초하여, 제어량 산출부(443)에서 이용되는 파라미터를 특정하고, 제어량 산출부(443)로 출력하여도 좋다. 여기에서의 파라미터는 예를 들면, 게인 등의 정수여도 좋다. 이 경우, 파라미터 관리부(441)는 제어량 산출부(443)에서 이용하는 파라미터와, 시공 정보(410)를 대응지은 DB를 구비하고, 시공 정보의 설정값에 따라서, 제어량 산출부(443)에서 이용하는 파라미터를 출력하는지의 여부를 결정하여도 좋다. 게인을 이용하는 경우의 예에 대해서는, 식 (2)를 이용하여 후술한다.

본 실시형태에서는, 적어도, 용접 방법 및 용접 재료의 항목을 포함하는 시공 정보와, 적어도 2 이상의 계수가 포함되는 계수 정보가 관련지어진다. 용접 방법과 용접 재료의 조합마다 관련지어진 적어도 2 이상의 계수는, 적어도 송급 속도, 용접 전류, 돌출 길이의 값이 변화한 경우여도 일정한 관계가 되도록 설정한다. 이에 의해, 용접 방법이나 용접 조건이 상이한 경우여도, 송급 속도, 용접 전류, 돌출 길이 등의 용접 조건에 대해, 적절한 값이 도출된다. 그 때문에, 종래와 같이, 용접 방법이나 용접 조건에 따라서 함수를 개별적으로 수작업으로 조정하거나, 별개의 함수를 매번 정의할 필요가 없다. 또한, 미리 정의된 함수만을 이용하여, 여러 가지의 용접 방법, 용접 조건에 활용할 수 있으며, 또한, 안정된 용접 품질을 유지할 수 있다.

기준값 산출부(442)는 미리 규정된 함수를 이용하여, 적어도 지정된 용접 조건 설정 정보(420), 및 파라미터 관리부(441)로부터의 정보를 입력으로 하여, 제어량 산출부(443)에서 이용하는 기준값을 산출한다. 또한, 본 실시형태에 따른 함수는, 기준값 산출부(442)에서 미리 규정되어 있어도 좋으며, 시공 정보(410)로서 지정된 용접 방법에 따라서 대응하는 함수를 기억부로부터 불러오는 구성이어도 좋다. 기준값 산출부(442)에서 이용하는 함수의 구체적인 예에 대해서는, 식 (1)로 하여 후술한다.

용접 조건 설정 정보(420)는 예를 들면, 용접 전류, 송급 속도, 돌출 길이, 아크 전압, 오실레이트에 따른 조건 등을 들 수 있다. 또한, 용접 전류를 지정할 때에는 단순히 암페어(A)로 하여 입력하여도 좋으며, 단위 면적당의 용접 전류값으로 한 전류 밀도로 하여도 좋다. 오실레이트에 따른 조건은, 예를 들면, 오실레이트 길이나 오실레이트 주기 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 용접 조건으로서, 적어도 용접 전류, 송급 속도, 돌출 길이 중 적어도 2개를 설정 항목으로 한다. 기준값 산출부(442)에 의해 산출되는 기준값의 항목은, 미리 규정되는 함수에 기초하여, 용접 조건 중 한쪽이 도출된다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 종래와 같이, 기준값이 용접 전류로 한정되는 일이 없으며, 예를 들면, 송급 속도나 돌출 길이 등 다른 항목의 기준값을 산출시킬 수 있어서, 자유도가 높은 제어가 가능해진다.

제어량 산출부(443)는 기준값 산출부(442)로부터 출력된 기준값에 대해, 미리 설정된 제어식이나 테이블에 기초하여, 제어량을 출력한다. 제어식이나 테이블은 제어량 산출부(443)에서 미리 보지되어 있어도 좋으며, 지정된 조건에 따라서 대응하는 제어식이나 테이블을 기억부로부터 불러오는 구성이어도 좋다. 또한, 제어량 산출부(443)는, 측정부(430)로부터 승강 구동부(19) 등의 실제의 동작의 실측값을 취득하고, 이 정보도 제어량의 산출에 이용한다. 예를 들면, 측정부(430)에 의한 실측값을 피드백으로서 이용한 PI 제어(비례-적분 제어) 등이 실행되어도 좋다. 여기에서, 산출하는 제어량에 의해 제어되는 대상은 특별히 문제삼지 않으며, 예를 들면, 상승 속도를 보정하고 싶은 경우에는, 승강 구동부(19)에 제어량을 입력하여도 좋다. 용접 전류나 아크 전압(ESW의 경우는 용접 전압) 등의 용접 조건을 제어하고 싶은 경우에는, 용접 전원(200)에 제어량을 입력하여도 좋다. 또한, 제어 대상은 1개로 한정될 필요가 없으며, 예를 들면, 제어량 산출부(443)는, 제어식을 이용하여, 상승 속도와 용접 전류 등의 복수의 요소에 대해 제어량을 출력하여도 좋다.

[제어 방법]

본 실시형태의 제어 방법에 대해, ESW를 예로 들어 도 2에 도시하는 구성에 기초하여 설명한다. 도 2를 이용하여 설명한 바와 같이, 용접 장치(100)에 있어서, 모재(3)에 의해 구성되는 개선의 한쪽에는 고정된 구리 백킹 플레이트(1)가 배치되어 있으며, 개선의 또 다른 한쪽에는 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트(30)가 배치된다.

본 실시형태에서는, 시공 정보로서, 용접 방법, 및 용접 재료를 이용한다. 또한, 용접 조건으로서, 용접 전류, 송급 속도, 및 돌출 길이를 이용한다. 또한, 본 실시형태에서는, 주행 대차(16)의 상승 제어에 주목하여 설명하지만, 용접 전원(200)이나 와이어 송급 장치(300)도 마찬가지로 제어 가능하다. 또한, 도 4에서는 주행 대차 제어 장치(17)로부터 제어량이 출력되는 곳으로서, 승강 구동부(19), 용접 전원(200), 및 와이어 송급 장치(300)가 도시되어 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제어량 산출부(443)는 제어량에 관한 정보를 플럭스 공급 제어 장치(15)로 출력하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 플럭스 공급 제어 장치(15)는 제어량 산출부(443)에서 받아들인 제어량과, 용융 슬래그 욕 검출기(13)의 검출 결과에 기초하여, 플럭스 공급 장치(14)에 의한 플럭스(12)의 공급량을 도출하여도 좋다. 보다 구체적으로는, 돌출 길이가 용접 조건에서 설정된 값, 혹은, 기준값 산출부(442)에서 산출한 기준값이 되도록, 플럭스(12)의 공급량을 도출하여도 좋다. 또한, 개선 단면적에 따라서 기준이 되는 플럭스 공급량에 대해 연산부에서 산출된 제어량을 증감시키는 방법도 가능하게 하여도 좋다.

도 6은 본 실시형태에 따른 정보의 흐름을 도시하는 도면이다. 각 처리부의 개략 구성은 도 4에 도시한 구성과 동일하다.

파라미터 관리부(441)는, 조작 상자(400)를 거쳐서 시공 정보(410)에 있어서의 각 입력 항목의 설정값을 받아들인다. 여기에서는, 용접 방법(411)과 용접 재료(412)의 값을 각각 받아들인다. 파라미터 관리부(441)는 보지하는 DB를 참조하여, 입력된 설정값에 대응하는 계수 정보를 특정한다. 도 6의 예의 경우, 시공 정보(410)로서, 용접 방법 "ESW", 및 용접 재료 "와이어+플럭스"가 설정된 예를 나타내고 있다.

도 5는 본 실시형태에 따른 파라미터 관리부(441)에서 관리되어 있는 DB의 구성예를 도시하는 도면이다. DB에 있어서, 시공 정보의 각 값과, 기준값 산출부(442)에서 이용되는 함수에 포함되는 계수의 값이 대응지어 보지된다. 여기에서는, 기준값 산출부(442)에서 이용되는 함수에 3개의 계수 a, b, c가 포함되는 것으로 한다. 이 경우에 있어서, 각 계수에 대응하는 값이 계수 정보로서 시공 정보에 대응지어져 있다. 예를 들면, 조작 상자(400)를 거쳐서 시공 정보가 용접 방법 "EGW"와 용접 재료 "와이어 A"가 지정된 것으로 한다. 이 경우, 계수 정보의 각 값은, a=a1, b=b1, c=c1이 설정된다. 설정된 각 값은 기준값 산출부(442)로 출력된다. 또한, 계수의 수는 3개로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 시공 정보에 따라서 특정되는 함수에 따라서 그 수는 변동하여도 좋다.

또한, 파라미터 관리부(441)는, 제어량 산출부(443)에서 이용되는 정수를 시공 정보에 기초하여 결정하고, 제어량 산출부(443)로 출력한다. 여기에서의 정수에 대해서도, 제어량 산출부(443)에서 이용되는 정수와 시공 정보가 대응지어지고, 파라미터 관리부(441)에서 보지, 관리된다. 또한, 도 4나 도 6에서는 도시하지 않지만, 제어량 산출부(443)에서 이용되는 정수는, 용접 조건 설정 정보(420)에서 설정되는 값을 추가로 고려하여 특정되는 구성이어도 좋다. 이 경우, 용접 조건 설정 정보(420)의 설정값이 추가로 제어량 산출부(443)에서 이용되는 정수에 대응지어지고, 파라미터 관리부(441)에서 보지, 관리된다.

기준값 산출부(442)는 용접 조건의 기준값을 산출하기 위한 함수를 보지, 관리한다. 여기에서의 함수는, 복수의 용접 조건의 파라미터 중, 지정되어 있지 않은 항목의 기준값을 결정하기 위한 함수이다. 예를 들면, 용접 조건으로서, 용접 전류, 송급 속도, 및 돌출 길이를 이용하는 경우에 있어서, 송급 속도와 돌출 길이가 작업자에 의해 지정되어 있는 경우, 이들에 기초하여, 용접 전류의 기준값을 산출한다. 즉, 용접 조건의 각 항목은 상관 관계가 있으며, 각 항목의 값에 따라서 조정된다. 또한, 본 실시형태에서는, 3개의 용접 조건의 항목 중, 2개의 항목을 지정하고, 나머지 지정되어 있지 않은 항목의 기준값을 산출하는 예를 이용하여 설명하지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, N개의 용접 조건의 항목 중, (N-2)개의 항목의 지정을 받아들이고, 2개의 지정되어 있지 않은 항목의 기준값을 산출하는 구성이어도 좋다(N≥4). 이것은 기준값 산출부(442)에서 이용되는 함수의 정의에 따라서 상이하다. 또한, 복수의 지정되어 있지 않은 항목의 기준값을 산출할 때에는, 복수의 함수를 연립 방정식으로 하여 이용해도 좋다.

기준값 산출부(442)는 조작 상자(400)를 거쳐서 용접 조건 설정 정보(420)에 있어서의 각 입력 항목의 값을 받아들인다. 여기에서는, 용접 전류, 송급 속도, 및 돌출 길이의 3개의 항목을 대상으로 하고, 그 중의 2개의 입력 항목의 입력을 받아들인다. 본 실시형태에서는, 3개의 용접 조건 중, 송급 속도와 돌출 길이의 지정을 받아들이는 것으로 하여 설명한다. 기준값 산출부(442)는 파라미터 관리부(441)로부터 받아들인 계수 정보를, 기준값을 산출하기 위한 함수로 설정한다. 그리고, 기준값 산출부(442)는 계수 정보가 설정된 함수에 대해, 지정된 송급 속도 및 돌출 길이의 값을 입력하는 것에 의해, 용접 전류의 기준값을 산출한다. 산출된 기준값은 제어량 산출부(443)로 출력된다.

제어량 산출부(443)는, 현재 제어하고 있는 용접 조건의 실측값을 취득한다. 여기에서는, 기준값 산출부(442)에서 산출한 용접 조건의 항목 외에, 작업자에 의해 지정된 용접 조건의 항목의 실측값을 함께 취득하여도 좋다. 본 실시형태에서는, 적어도 용접 전류의 실측값이 취득된다. 제어량 산출부(443)는 기준값 산출부(442)로부터 받아들인 용접 전류의 기준값, 파라미터 관리부(441)에서 지정된 정수, 및 용접 전류의 실측값에 기초하여, 승강 구동부(19)에 대한 제어량을 산출한다. 제어량은 미리 규정된 제어식이나 테이블을 이용하여 산출되어도 좋다. 승강 구동부(19)의 제어량으로서는, 상승 속도의 목표값을 들 수 있지만, 다른 제어값이어도 좋다.

도 7을 이용하여, 본 실시형태에 따른 처리 흐름을 설명한다. 본 처리 흐름은 본 실시형태에 주행 대차 제어 장치(17)에 구비된 도시하지 않은 제어부가, 도시하지 않은 기억부에 보지된 프로그램을 판독하고 실행하는 것에 의해 실현되어도 좋다. 여기에서는 설명을 간략화하기 위해, 처리의 주체를 주행 대차 제어 장치(17)로 통합하여 기재한다.

S701에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 조작 상자(400)를 거쳐서 작업자로부터 시공 정보를 취득한다. 여기에서는, 시공 정보로서, 용접 방법과 용접 재료의 지정을 받아들인다. 시공 정보의 지정은 예를 들면, 복수의 선택지 중에서 임의의 선택지를 선택하는 것에 의해 실행되어도 좋다. 또한, 시공 정보의 각 항목의 설정값에 대응한 모드를 미리 복수 정의해 두고, 그 중에서 작업자가 선택할 수 있는 구성이어도 좋다.

S702에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 조작 상자(400)를 거쳐서 작업자로부터 용접 조건의 각 항목의 설정값을 받아들인다. 여기에서는 용접 조건으로서, 용접 전류, 송급 속도, 및 돌출 길이의 항목을 이용하는 것으로 하고, 그 중 2개의 항목의 값에 대한 지정을 받아들인다. 여기에서의 돌출 길이로서는, ESW의 경우, 드라이 익스텐션의 값이 이용되는 것이 바람직하다. 또한, 용접 조건으로서 이용하는 전체의 항목 수에 따라서, 입력이 필수가 되는 항목 수가 규정된다. 그 때문에, 필수가 되는 항목 수의 설정값이 입력되어 있지 않은 경우에는, 작업자에 대해 입력을 촉구하는 통지를 실행하는 구성이어도 좋다.

S703에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 S701에서 취득한 시공 정보의 값과, 미리 규정된 DB를 이용하여, 기준값 산출을 위한 파라미터인 계수 정보를 결정한다. DB는 도 5에서 도시한 바와 같은 구성으로 정의된다.

S704에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 S701에서 취득한 시공 정보의 값과, 미리 규정된 DB를 이용하여, 제어량을 산출하기 위한 파라미터인 정수를 결정한다. 여기에서의 정수는 예를 들면, 게인 수 등을 들 수 있다. 게인 수를 결정할 때에는, 미리 규정된 고정된 값을 이용하여도 좋으며, DB에서 소정의 조건과 게인 수의 관계식을 마련하고, 조건마다 게인 수를 판독하여도 좋다. 예를 들면, 송급 속도와 게인 수의 관계식을 마련한 경우는, 설정한 송급 속도에 따라서 적절한 게인 수가 결정된다. 또한, 본 공정은 S701에서 설정된 시공 정보의 내용에 따라서는, 생략되어도 좋다. 그 경우에는, 도 6에 도시하는 파라미터 관리부(441)로부터 제어량 산출부(443)로의 파라미터의 통지는 생략된다. 또한, 여기에서의 정수의 결정은 S702에서 취득한 용접 조건을 추가로 고려하여 실행되어도 좋다.

S705에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 S703에서 결정한 계수 정보를 미리 규정된 함수의 각 계수로 설정한다. 이 때, 주행 대차 제어 장치(17)는 S701에서 취득한 시공 정보에 기초하여, 미리 규정된 복수의 함수 중에서 이용하는 함수를 결정하는 구성이어도 좋다. 예를 들면, 본 실시형태에 있어서는, 이하의 식 (1)을, 기준값을 산출하기 위한 함수로서 이용할 수 있다.

[수 1]

W_f: 송급 속도

I: 용접 전류

Ext: 돌출 길이(익스텐션)

a, b, c, d: DB를 이용하여 특정되는 계수

식 (1)에 나타내는 바와 같이, 용접 조건의 각 항목은 상관 관계가 있으며, 예를 들면, 용접 조건으로서 송급 속도와 돌출 길이가 지정된 경우, 용접 조건의 기준값을 산출할 수 있다. 즉, S702에서 입력되는 항목에 대응하여 식이 규정되어 있으며, 미입력된 항목에 대한 기준값을 산출할 수 있다. 또한, 식 (1)의 경우, 정수 a, b, c, d가 S703에서 결정되는 계수 정보의 항목에 대응한다.

또한, 식 (1)은 용접 방식이 ESW와 EGW의 어느 경우에도 적용 가능하다. ESW의 경우에는, 식 (1)에 있어서 돌출 길이의 값을 나타내는 Ext를 드라이 익스텐션의 값으로 대체하는 것에 의해 적용할 수 있다.

S706에서, 주행 대차 제어 장치(17)는, S705에서 계수 정보를 설정한 함수에 S702에서 취득한 용접 조건을 입력하는 것에 의해, 미확정된 용접 조건의 기준값을 산출한다.

S707에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 현재의 동작 상황에 있어서의 실측값을 취득한다. 예를 들면, S702에서 취득한 용접 조건하에서 동작시킨 경우의 실측값을 피드백값으로서 취득한다.

S708에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 S706에서 산출한 기준값, S707에서 취득한 실측값, S704에서 결정한 정수를 이용하여, 승강 구동부(19)의 제어량을 산출한다. 여기에서의 제어량은, 주행 대차(16)의 상승 속도의 목표값이어도 좋다. 예를 들면, S704에서 결정하는 정수를 게인 수로 하고, 제어량을 PI 제어에 의해 제어량을 구하여도 좋다. 예를 들면, 제어량은 이하의 식 (2)를 이용하여 산출해도 좋다. 식 (2)를 이용하는 경우, 정수인 K_p 및 K_I가 파라미터 관리부(441)에 의해 설정되어도 좋다. 또한, PI 제어에 대해서는, 공지된 수법을 적용할 수 있기 때문에, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.

[수 2]

I_f: 전류의 실측값(피드백 값)

I_c: 전류의 기준값(목표값)

K_p: 비례 게인(정수)

K_I: 적분 게인(정수)

S709에서, 주행 대차 제어 장치(17)는 S708에서 산출한 제어량에 기초하여 승강 구동부(19)를 제어한다. 그리고, 본 처리 흐름을 종료한다. 또한. 본 처리 흐름은 용접 장치(100)에 의한 용접 동작이 실행되고 있는 동안, 반복 실행된다.

(변형예)

상기의 도 5, 도 7에서는, 용접 조건으로서, 송급 속도와 돌출 길이가 설정되는 예에 대해서는 설명했다. 변형예로서, 용접 조건 중, 용접 전류와 돌출 길이가 설정되는 예를 도 8에 도시한다. 이 경우, 기준값 산출부(442)는, 파라미터 관리부(441)로부터 설정되는 계수 정보에 기초하여 함수를 설정하고, 이 함수에 용접 조건의 설정값 중, 용접 전류와 돌출 길이의 설정값을 입력하는 것에 의해, 송급 속도의 기준값을 산출한다.

그리고, 제어량 산출부(443)는, 송급 속도의 실측값과, 기준값 산출부(442)에서 산출한 송급 속도의 기준값에 기초하여 상승 속도의 목표값을 산출한다. 그 후, 승강 구동부(19)는 산출한 제어량에 기초하여 상승 동작이 제어되게 된다. 이 경우에도, 처리 흐름은 도 7에서 도시한 흐름과 동일하게 된다. 또한, 변형예의 하나로서, 용접 조건으로서, 송급 속도와 돌출 길이를 설정하고, 상승 동작, 즉, 용접 속도가 제어되는 예를 나타냈다. 마찬가지로, 용접 조건으로서, 용접 속도와 돌출 길이를 설정하고, 송급 속도를 제어하는 경우여도, 도 7에서 도시한 흐름으로 실현할 수 있다.

이상, 본 실시형태에 의해, 용접 방법이나 용접 조건이 변화한 경우에 대해서도 적용 가능한 범용성을 갖는 제어가 가능해진다. 또한, 보다 응용 범위가 넓은 자동 제어가 가능해져, 작업 능률 및 용접 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.

<그 외의 실시형태>

또한, 본원 발명에 있어서, 상술한 하나 이상의 실시형태의 기능을 실현하기 위한 프로그램이나 어플리케이션을, 네트워크 또는 기억 매체 등을 이용하여 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 있어서의 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 판독 실행하는 처리에서도 실현 가능하다.

또한, 하나 이상의 기능을 실현하는 회로에 의해 실현되어도 좋다. 또한, 하나 이상의 기능을 실현하는 회로로서는, 예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)나 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 들 수 있다.

이상과 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.

(1) 일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 방법에 있어서,

상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

이 구성에 의하면, 하나의 장치로 EGW, ESW 양쪽의 용접 방법에서 적용할 수 있는 것, 및 여러 가지 용접 조건에 있어서도 적용할 수 있는 범용성을 갖는 제어가 가능해진다. 또한, 보다 응용 범위가 넓은 자동 제어가 가능해져, 작업 능률 및 용접 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.

(2) 상기 제 1 산출 공정에서, 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이의 값을 변수로서 갖는 함수를 이용하여 상기 기준값을 산출하고,

상기 함수는, 상기 결정 공정에서 결정된 계수 정보에서 나타나는 계수를 포함하는 항을 갖는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이의 상관 관계에 기초한 함수를 이용하여, 각 항목의 제어 파라미터를 산출하는 것이 가능해진다.

(3) 상기 함수는,

[수 3]

W_f: 송급 속도

I: 용접 전류

Ext: 돌출 길이

a, b, c, d: DB를 이용하여 특정되는 계수

에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 (2)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 일렉트로 슬래그 용접 및 일렉트로 가스 용접에 대해, 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이의 상관 관계에 기초한 함수를 이용하여, 각 항목의 제어 파라미터를 산출하는 것이 가능해진다.

(4) 상기 용접 방법이 일렉트로 가스 용접의 경우에 있어서,

상기 시공 정보에 포함되는 용접 재료의 항목은 적어도, 용접 와이어에 관한 정보를 포함하며,

상기 돌출 길이는 상기 용접 와이어와 콘택트 팁의 통전 위치와, 용융 금속 표면 사이의 거리로 하는 것을 특징으로 하는 (3)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 일렉트로 가스 용접에 대응한 돌출 길이의 설정에 따라서, 적절한 제어 파라미터를 산출하는 것이 가능해진다.

(5) 상기 용접 방법이 일렉트로 슬래그 용접의 경우에 있어서,

상기 시공 정보에 포함되는 용접 재료의 항목은, 용접 와이어 및 플럭스 중 적어도 한쪽의 정보를 포함하며,

상기 돌출 길이는 상기 용접 와이어와, 미리 정한 콘택트 팁의 통전 위치와, 슬래그 욕의 표면 사이의 거리로 하는 것을 특징으로 하는 (3)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 일렉트로 슬래그 용접에 대응한 돌출 길이의 설정에 따라서, 적절한 제어 파라미터를 산출하는 것이 가능해진다.

(6) 상기 슬래그 욕의 표면을 검출하기 위한 센서에서 검출한 슬래그 욕의 표면 위치와 미리 정한 콘택트 팁의 통전 위치에 기초하여, 상기 돌출 길이가 상기 지정된 설정값 또는 상기 제 1 산출 공정에서 산출된 기준값이 되도록, 상기 슬래그 욕의 높이가 제어되는 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 일렉트로 슬래그 용접에 대응하여, 적절한 슬래그 욕의 높이에 제어하는 것이 가능해진다.

(7) 상기 센서는 구리 또는 구리 합금의 블록형상으로부터 되는 검출 단자를 가지며,

상기 검출 단자는, 모재를 따라서 미끄럼운동하는 구리 백킹 플레이트의 미리 정한 위치에, 당해 구리 백킹 플레이트와 절연되어 설치되며,

상기 센서는 상기 검출 단자에 인가되어 있는 전위와, 소정의 전위의 전위차에 기초하여 상기 슬래그 욕의 검출을 나타내는 검출 신호를 출력하고,

상기 검출 신호에 기초하여, 상기 슬래그 욕의 높이가 제어되는 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 일렉트로 슬래그 용접에 대응하여, 적절한 슬래그 욕의 높이로 제어하는 것이 가능해진다.

(8) 용접 토치를 오실레이트시키는 경우, 상기 용접 토치가 상기 구리 백킹 플레이트의 근방에 위치할 때의 상기 전위차에 기초하여, 상기 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 (7)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 오실레이트를 한 경우여도, 정밀도 양호하게 슬래그 욕을 검출하여, 적절한 슬래그 욕의 높이로 제어하는 것이 가능해진다.

(9) 상기 오실레이트의 길이에 따라서, 상기 슬래그 욕의 높이를 제어하기 위한 플럭스 공급량을 변경하는 것을 특징으로 하는 (8)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 오실레이트를 한 경우여도, 적절한 슬래그 욕의 높이로 제어하는 것이 가능해진다.

(10) 상기 제 2 산출 공정에서, 적어도, 상기 기준값과, 상기 기준값에 대응하는 실측값의 편차에 기초하여, 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 여러 가지 용접 조건 중 설정되어 있지 않은 항목에 대해 기준값을 산출할 수 있으며, 그 기준값과 실측값의 편차에 의해, 자동 제어가 가능해진다.

(11) 상기 제 1 산출 공정에서 산출되는 기준값 및 당해 기준값에 대응하는 실측값의 용접 조건의 항목은, 용접 전류로 하고,

상기 제 2 산출 공정에서, 상기 편차와 미리 정한 정수를 항으로서 포함하는 PI 제어의 제어식을 이용하여, 용접 속도, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도, 돌출 길이 중 적어도 1개를 제어하기 위한 제어량이 산출되는 것을 특징으로 하는 (10)에 기재된 제어 방법.

이 구성에 의하면, 여러 가지 용접 조건 중 설정되어 있지 않은 항목에 대해 기준값을 산출할 수 있으며, 그 기준값과 실측값의 편차를 변수로 하는 PI 제어의 제어식을 이용하여, 용접 속도, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도, 돌출 길이 중 적어도 1개를 제어하는 것이 가능해진다.

(12) 상기 제 1 산출 공정에서 산출되는 기준값 및 당해 기준값에 대응하는 실측값의 용접 조건의 항목은 송급 속도로 하고,

(13) 일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 장치에 있어서,

상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 제어 장치.

(14) (13)에 기재된 제어 장치와,

용접 장치와,

용접 전원을

포함하는 용접 시스템.

(15) 컴퓨터에,

상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 공정을 실행시키기 위한 프로그램.

이상, 도면을 참조하면서 각종의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예를 고안할 수 있는 것은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합하여도 좋다.

또한, 본 출원은 2021년 3월 3일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2021-033678 호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.

1: 구리 백킹 플레이트 4: 용접 토치
13: 용융 슬래그 욕 검출기 14: 플럭스 공급 장치
15: 플럭스 공급 제어 장치 16: 주행 대차
17: 주행 대차 제어 장치 19: 승강 구동부
30: 용접용 슬라이딩 구리 백킹 플레이트 100: 용접 장치
200: 용접 전원 300: 와이어 송급 장치
400: 조작 상자 410: 시공 정보
411: 용접 방법 412: 용접 재료
420: 용접 조건 설정 정보 421: 용접 전류
422: 송급 속도 423: 돌출 길이
430: 측정부 441: 파라미터 관리부
442: 기준값 산출부 443: 제어량 산출부
500: 용접 시스템

Claims

일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 방법에 있어서,
용접 방법과 용접 재료의 항목을 포함하는 시공 정보와, 상기 시공 정보에 관련지어진 적어도 2개의 계수를 포함하는 계수 정보가 대응지어진 데이터 베이스와, 상기 시공 정보에 포함되는 항목에 대해 지정된 파라미터에 기초하여, 상기 계수 정보를 결정하는 결정 공정과,
용접에 있어서의 용접 조건의 항목으로서 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이를 적어도 포함하며, 상기 용접 조건의 항목의 적어도 2개에 대해 지정된 설정값과, 상기 결정 공정에서 결정된 계수 정보에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 기준값을 산출하는 제 1 산출 공정과,
상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 산출 공정에서, 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이의 값을 변수로서 갖는 함수를 이용하여 상기 기준값을 산출하고,
상기 함수는 상기 결정 공정에서 결정된 계수 정보에서 나타나는 계수를 포함하는 항을 갖는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 함수는,
[수 1]

W_f: 송급 속도
I: 용접 전류
Ext: 돌출 길이
a, b, c, d: DB를 이용하여 특정되는 계수에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 용접 방법이 일렉트로 가스 용접의 경우에 있어서,
상기 시공 정보에 포함되는 용접 재료의 항목은 적어도, 용접 와이어에 관한 정보를 포함하며,
상기 돌출 길이는 상기 용접 와이어와 콘택트 팁의 통전 위치와, 용융 금속 표면 사이의 거리로 하는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 용접 방법이 일렉트로 슬래그 용접의 경우에 있어서,
상기 시공 정보에 포함되는 용접 재료의 항목은, 용접 와이어 및 플럭스의 적어도 한쪽의 정보를 포함하며,
상기 돌출 길이는 상기 용접 와이어와, 미리 정한 콘택트 팁의 통전 위치와, 슬래그 욕의 표면 사이의 거리로 하는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 슬래그 욕의 표면을 검출하기 위한 센서에서 검출한 슬래그 욕의 표면 위치와 미리 정한 콘택트 팁의 통전 위치에 기초하여, 상기 돌출 길이가 상기 지정된 설정값 또는 상기 제 1 산출 공정에서 산출된 기준값이 되도록, 상기 슬래그 욕의 높이가 제어되는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 센서는 구리 또는 구리 합금의 블록형상으로 이루어지는 검출 단자를 가지며,
상기 검출 단자는, 모재를 따라서 미끄럼운동하는 구리 백킹 플레이트의 미리 정한 위치에, 상기 구리 백킹 플레이트와 절연되어 설치되며,
상기 센서는 상기 검출 단자에 인가되어 있는 전위와, 소정의 전위의 전위차에 기초하여 상기 슬래그 욕의 검출을 도시하는 검출 신호를 출력하고,
상기 검출 신호에 기초하여, 상기 슬래그 욕의 높이가 제어되는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 7 항에 있어서,
용접 토치를 오실레이트시키는 경우, 상기 용접 토치가 상기 구리 백킹 플레이트의 근방에 위치할 때의 상기 전위차에 기초하여, 상기 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 오실레이트의 길이에 따라서, 상기 슬래그 욕의 높이를 제어하기 위한 플럭스의 공급량을 변경하는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 산출 공정에서, 적어도, 상기 기준값과, 상기 기준값에 대응하는 실측값의 편차에 기초하여, 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 산출 공정에서 산출되는 기준값 및 상기 기준값에 대응하는 실측값의 용접 조건의 항목은 용접 전류로 하고,
상기 제 2 산출 공정에서, 상기 편차와 미리 정한 정수를 항으로서 포함하는 PI 제어의 제어식을 이용하여, 용접 속도, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도, 돌출 길이 중 적어도 1개를 제어하기 위한 제어량이 산출되는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 산출 공정에서 산출되는 기준값 및 상기 기준값에 대응하는 실측값의 용접 조건의 항목은 송급 속도로 하고,
상기 제 2 산출 공정에서, 상기 편차와 미리 정한 정수를 항으로서 포함하는 PI 제어의 제어식을 이용하여, 용접 속도, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도, 돌출 길이 중 적어도 1개를 제어하기 위한 제어량이 산출되는 것을 특징으로 하는
제어 방법.
일렉트로 슬래그 용접 또는 일렉트로 가스 용접의 제어 장치에 있어서,
용접 방법과 용접 재료의 항목을 포함하는 시공 정보와, 상기 시공 정보에 관련지어진 적어도 2개의 계수를 포함하는 계수 정보가 대응지어진 데이터 베이스와,
상기 시공 정보에 포함되는 항목에 대해 지정된 파라미터와, 상기 데이터 베이스에 기초하여, 상기 계수 정보를 결정하는 결정 수단과,
용접에 있어서의 용접 조건의 항목으로서 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이를 적어도 포함하며, 상기 용접 조건의 항목의 적어도 2개에 대해 지정된 설정값과, 상기 결정 수단으로 결정된 계수 정보에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 기준값을 산출하는 제 1 산출 수단과,
상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 수단을 갖는 것을 특징으로 하는
제어 장치.
제 13 항에 기재된 제어 장치와,
용접 장치와,
용접 전원을 포함하는
용접 시스템.
컴퓨터에,
용접 방법과 용접 재료의 항목을 포함하는 시공 정보와, 상기 시공 정보에 관련지어진 적어도 2개의 계수를 포함하는 계수 정보가 대응지어진 데이터 베이스와, 상기 시공 정보에 포함되는 항목에 대해 지정된 파라미터에 기초하여, 상기 계수 정보를 결정하는 결정 공정과,
용접에 있어서의 용접 조건의 항목으로서 용접 전류, 와이어의 송급 속도, 및 돌출 길이를 적어도 포함하며, 상기 용접 조건의 항목의 적어도 2개에 대해 지정된 설정값과, 상기 결정 공정에서 결정된 계수 정보에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 기준값을 산출하는 제 1 산출 공정과,
상기 기준값에 기초하여, 상기 용접 조건의 항목 중 지정되어 있지 않은 항목에 대한 제어량을 산출하는 제 2 산출 공정을 실행시키기 위한
프로그램.