JPH0323069A - 自動溶接装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〉 本発明は、自動溶接装置に関する。

（従来の技術） 従来の自動溶接装置では、一般に溶接時における溶接ａ
ｆ流は、第８図に示すように供給される。

ーち、トーチ加速される前に初期電流が流され、次にト
ーチが加速されると所定の溶接電流が供給され、この溶
接電流は、トーチの減速終了時まで供給され、トーチの
減連が柊ｒづ゛ると一定時間クレータ電流が供給される
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような自動溶接装置では、トーチの
加減速度に関係なく、初期電流、溶接電流、クレータ電
流を段階的に供給するだけであるため、特にトー１−の
加減速１１．７　ｋ二おいて（よ良好な溶接が行えない
問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、トーチの加減速において良好な溶接を行えるよ
うにした自動溶接装置を提供することを目的とする。

「発明の構成」 （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するため、その概要を第１図に
示す如く、 被溶接部の溶接仕様に合わせて溶接トーチの加減速動作
パターンを形成するトーチ動作パターン形成手段ＦＡと
、該手段で形成された前記溶接トーチの加減速動作パタ
ーンに類似する電流パターンを形成する電流パターン形
成手段ＦＢと、前記トーチ動作パターン形成千段１八で
形成された動作パターンに基いて前記溶接トーヂの動作
を制！ｌＩＩ１るトーチ動作ｔｌＪ　Ｉｉｌ手段２と、
１洟ｆ段２の２−り郊ｋ：同明して前記電流パターン形
成手段ＦＢで形成された電流パターンに基いて電流制御
を行う電流ｉｌｌ御千段３を備えたことを特徴とする。

また、上記自動溶接装置に４５いて、前記電流パターン
はパルス波形であり、このパルス波形はベース電流波形
と最高電流波形とを交互に切換える態様で形成されるこ
とを特徴とする。

（作用〉 本発明では、電流パターンをトーチ加減速動作パターン
に類似させて形成し、この電流パターンを動作パターン
に同期させて出力する。

また、前記電流パターンをパルス波形とし、このパルス
波形はベース波形と最大Ｎ流を定める波形とを交互に切
換えるＢＰＡで形成する。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。まず、第２図を参照して本発明の白動溶接装置の全体
構成を説明する。

第２図において、マザーボード４は溶接機用ＮＣｖｔＷ
のメイン制御部であって、各種データを記憶したメモリ
カード５と、トーチの加減速パターンを形成し、トーチ
の制御を行うプログラマブルコントローラ（以下、ＰＣ
という）６とデータの授受を行って装防流体をυｌｌａ
ｌｌする。なお、ここでは、機械９、溶接電源１０を除
いたものを溶接機用ＮＣ装置という。マザーボード４は
、ＣＲＴ（表示部）７と接続されており、表示内容の制
御も行う。ＰＣ６は、第１図で説明したトーチ動作υＩ
Ｉ［ｌ手段１を備え、溶接Ｍ流制御手段２、同南手段３
を有するリレーボード８を介して機械９、溶接電源１０
と接続されている。従って、ＰＣ６はリレーボード８に
対して前述したトーチの加減速パターンを出力すること
で、溶接電源１０の溶接電流を制御する構成である。ま
た、ＰＣ６は機械９の制御を行い、かつトーチ位置制御
部１１〜１３を前記トーチの加減速パターンに従って制
御することも行う。

各トーチ位置υＩｔａｌ１部１１〜１３は、各々に対応
したナーボアンプ１４〜１６を介してサーボモータ１７
〜１つ及びエンコーダ２０〜２２に接続されている。ト
ーチ位η制御部１１は、トーヂを座標軸のＸ軸方向にＩ
ＩＪＩ［ＩＬ、トーチ位置Ｉ制御部１２はＹ軸方向、ト
ーチ位置制Ｉ２ｌ１部１３は７．軸方向にｖ１御する。

従って、トーチは、各トーチ位置制御部１１〜１３の制
御によって、各サーボアンプ１４〜１６が駆動され、こ
の駆動にょり各軸方向にトーヂを駆動するサーボモータ
１７〜１９が駆動される。また、各サーボモータ１７〜
１９の回転覧は各々に対応したエンコーダ２０〜２２で
検出され、この検出量を各トーチ位躍制御部に出力する
ことで、トーヂのＸ．Ｙ，Ｚの各軸方向における移動を
制御する構成である。なお、前記モータ１９には速度検
出用のタコジエネレータ（ＴＧ）２３及びブレーキ２４
が接続され、前記リレーボード８にはさらにＭＤＩパネ
ル２５、ハンドボックス２６及び溶接部の溶着を検出す
るための溶着検出部２７が接続されている。

次に、前述のＰＣ６の具体的構或について第３図を参照
しながら説明する。

Ｐ　Ｃ　６　ハ、主に中央処理装！　（ＣＰＵ）２８、
及びこのＣ　Ｐ　Ｕ　２　８とシステムバス２９で接続
ざれたＲＯＭ３０、ＲＡＭ３１がら構成ざれる。ＲＯ　
Ｍ　３　０には、ＰＣ６の動作プログラムが格納され、
またＲＡＭ３１も各種データが記憶されており、ＣＰＵ
２８はこれらのプログラムや各種データによってυＩｌ
ｌ勤作を１ラう構成である。また、ＰＣ６は、トーチの
移動軸Ｘ，Ｙ，Ｚに通信制御部３２〜３４を備えており
、これによってトーチの各軸方向の移動指令を出力する
。更に、ＰＣ６は、マザーボード４とデータの送受を行
うインタフェース（１／Ｆ）３５、後述するように時間
の計数に使用されるタイマ３６、デジタルインプット・
アウトプット（ＤＩＯ）３７を備えている。

次に、ＰＣ６とリレーボード８との間で送受される信号
について第４図を参照しながら説明する。

まず、起動信号は、ＰＣＢからリレーボード８へ出力さ
れる起０Ｊ指令Ｃある。溶接電流検出信号は、溶接電流
を検出した場合、溶接電ｍ１０からリレーボード８へ出
力される電流検出信号である．即ち、溶接電源１０は起
動信号を受けた場合、トーチ先端と材料（被溶接物）と
の間に高周波電圧を印加してアークを発生するが、この
ときトーチと材料間に電流が流れると、溶接電ｌｌ！１
０はリレーボード８へ溶接電流検出信号を出力する。

パルス電流指令１ｐ及びベース電流指令ｉｂは、リレー
ボード８の電流制御手段２で形成される電流パターンで
あって、溶接電流を支持する信号である。木尖施関では
、これらの２種の電流パターンは、各々台形状の波形で
あり、後述するように所定周期で切り換えられる。また
、トーヂ速度指令は、トーチの加減速を指令する加減速
パターンであって、ＰＣ６のトーｙ−動作制御千段１に
よって形成され、リレーボード８の溶接電流制御手段２
、同期手段３へ出力される。なお、直流交流切替え信月
は、後述するように溶接電流を交流的に供給する場合と
、従来と同様に溶接電流を直流的に供給する場合を切替
える信月である。

次に、本発明の動作について説明する。

まず、ＰＣ６は、溶接を実行する場合、前述した起動信
号をリレーボード８へ出力し、次いでトーチの加減速度
パターンを出力する。ζれを受けてリレーボード８は、
その加減速度パターンに合わせて最高値の異なる電流パ
ターンのパルス電流指令ＩＩ）と、ベースＩｔ流指令Ｉ
ｂを形成する。ここで、本例では各電流指令の波形は、
第５図（ａ）に示すように、最高航の異なる台形状波形
の信号である。次いで、リレーボード８は前記パルス電
流指令１ｐとベースＴｉ流指令１ｂに基いて、第５図（
ｂ）に示すように、最高値の異なる２種の台形状波形の
電流を交互に切換えた電流波形を形成づるよう溶接電源
１０の動作をｔｌｌ＠する。

以下、その溶接電流の具体的形成について説明する。第
６図は溶接電流の一例を示したものである。アルゴンガ
ス等の不活竹ノＪスを予め／ｌｋ　ｉｆｆ　４るブリフ
ローＴＧ１の期間後溶接電源１０は、ｉｔｉｌ　’ｒ七
の如く溶接電流を検出した場合、溶接電流検出信号をＮ
Ｇ装置側へ出力するが、ＰＣ６はこれを受けて初ＩＩ電
流ＩＳを流すよう指令する。初ＩＩ電流ＩＳは、初期電
流時間ＴＳだけ供給され、このＴＳが経過づ゛るとリレ
ーボード８は溶接電流を段階的に一定吊ずつ増加すべく
パルス電流指令Ｉｆ）とべ−ス電流指令Ｉｂを形成する
。

貝休的には、まずリレーボード８における溶接電流ｔＡ
ｔ［ｌ千段２は前述したトーチの加減速パターンにより
トーチの加減速傾きαと目標速度■ｌａｘを求め、これ
により次式によって、加速時間Ｔａを求める。

Ｔａ＝Ｖｍａｘ／α ここで得られた加速時間Ｔａをアップスロープ時間ＴＯ
とする。

次に、リレーボード８は、第７図に示すように、Ｔａを
割込周期Δｔで割ることで、加速中の割込回数ｎ＠得る
。なお、割込周期△ｔは１狛述したタイマ３６によって
得られる。

また、パルス電流指令Ｉｐ、ベース電流指令Ｉｂについ
て、目標のパルスＮ流ＩＰ及びベース電流ＩＢと、初期
電流Ｉｓとのそれぞれの差を割込回数ｎで割ることで、
割込周期Δ【ごとの加算１△Ｉｐ．Δｌｂを求める。即
ち、次式によって割込周期毎の加算船ΔＩｐ，Δｌｂを
得る。

ΔＩｐ　＝　（ＩＰ−１３）／ｎ Δｌｂ　＝　（１１３−１８）／ｎ このようにして得られた加算煩△Ｉｐ，Δｌｂと、荊込
周期Δｔ，削込回数ｎに基づいて溶接電流が形成される
。即ち、割込周期△ｔ毎に△ＩｐとΔｉｂを交互に各々
のパルス電流指令ｉｐ，べ−ス電流指令１ｂに順次加算
していく。この結果、第６図に示すように、溶接電流を
トーチの加速時間に同期して、パルス電流のピーク値を
順次増吊することができる。

溶接Ｔｉ流のアップスロープ動作が終了すると、パルス
電流ＩＰとベース電流ＩＢを交互に供給し、加速時間に
おける溶Ｆｆｉ電流と同様に交流的に供給する。このと
きのパルス電流ＩＰの時間Ｔｐ、及びベース電流１１３
の時間１゛８は任意に設定でき、第６図の例では前述の
割込周朋Δ【の約２　＋ｔ＜になっているが、Δ【と同
時間であってもよい。

この定速期間が終了すると、リレーボード８はトーチの
残移ａｍとそのときのトーチ速度から、減速開始タイミ
ングを算出する。この減速開始タイミングを認識すると
、リレーボード８は前記と同様の方法でダウンスロープ
の電流演算を実行する。

まず、前記と反対の減速時間を求め、これをダウンスｌ
１−ブ時間Ｔｏと割込周期Δ［から割込回数ｎを得る。

次いで、割込周期△ｌの電流の減算量Δ■ｐ，Δｌｂを
次式により求める。

Δｌｂ　＝　（ＩＣ−ＩＰ）／ｎ Δｌｂ　＝　（ＩＣ−ＩＢ）／ｎ 但し、ＩＣはクレータ電流である。

このようにして得られた減算損ΔＩｐ，Δｌｂ及び割込
周期Δ℃，割込回数ｎにより、溶接電流が形或される。

即ち、溶接電流がクレータ電流にｉするまで、割込周期
△【に△ＩｐとΔｌｂと交互に各々のパルス電流指令Ｉ
ｐ、ベース電流指令ｌｂから順次ｆＡ算していく。この
結果、第６図に示すように、溶接電流をトーチの減速時
間に同則して、パルス電流のピーク値を順次減量するこ
とができる。

ダウンスロープ時間Ｔｏが終了すると、クレータ電流Ｉ
Ｃをクレータ電流時間Ｔｃの間（Ｉｔ袷する。

このクレータ電流時間Ｔｃが終了したら、パルス電流指
令１ｐ，ベース電流指令１ｂをクリアし、また起動信号
をオフする。その後、アルゴンガス等の不活性ガスの放
出をアフターフローＴＧ２の明間継続した後溶接作業を
終了する。

このように本実施例では、溶接ｉｆ流として、最高１直
の異なる２種の台形状の電流を交互に切り換え、しかも
トーチの加速に同明して、電流値を順次増６１する。ま
た、トーチの減速に同朋して、電流値を順次減量する。

従って、溶接電流をトーチの速度に応じてｅｌ　ｉｌｌ
するため、従来のようなトーチの加減速に関係なく清接
電流を供給する方法と比較して、溶１Ｂをより良好に行
うこができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜の
設計的変更を行うことにより、この他適宜の態様で実施
し得るものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、トーチの速度に応
じて溶接電流をｔｉＩｌｌＩＩシたので、トーチの＋，
ｔｏ　ｉｌＪ速においてより溶接を良好に行うことがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示すブロック図、第２図は本発
明に係る自動溶接装置の全体構成を小すブロック図。第
３図はプログラマブルコントローラの内部構成を示すブ
ロック図、第４図はＰＣとリレーボードとの間で送受さ
れる信号のタイムチャート、第５図（ａ）１よパルス電
流指令、ベース電流指令を示す説明図、第５図（ｂ）は
その第５図（ａ）の指令によって制御された溶接電流の
例を示す説明図、第６図は溶接電流の具体例を示す電流
波形図、第７図はりレーボードの演算勤作を模式的に示
す説明図、第８図は従来装置の溶接電流とトーブ速度の
関係を示すタイムチャートである。 １Ａ・・・トーヂ動作パターン形成手段１Ｂ・・・電流
パターン形成手段 ２・・・トーチ動作制御手段 ３・・・電流制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被溶接部の溶接仕様に合わせて溶接トーチの加減
   速動作パターンを形成するトーチ動作パターン形成手段
   と、該手段で形成された前記溶接トーチの加減速動作パ
   ターンに類似する電流パターンを形成する電流パターン
   形成手段と、前記トーチ動作パターン形成手段で形成さ
   れた動作パターンに基いて前記溶接トーチの動作を制御
   するトーチ動作制御手段と、該手段の制御に同期して前
   記電流パターン形成手段で形成された電流パターンに基
   いて電流制御を行う電流制御手段を備えたことを特徴と
   する自動溶接装置。
2. （２）請求項１に記載の自動溶接装置において、前記電
   流パターンはパルス波形であり、このパルス波形はベー
   ス電流波形と最高電流波形とを交互に切換える態様で形
   成されることを特徴とする自動溶接装置。