(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチ先端のチップを介して溶接電源からの電流及び電圧をワイヤに出力し、該ワイヤを電流により溶融しつつ該溶接トーチを保持したロボットをティーチングデータにより作動させて溶接を行うアーク溶接の自動制御装置であって、
基本仕様が入力される仕様入力手段と、該仕様入力手段に入力された基本仕様より溶接条件を演算にて設定する初期条件設定手段と、該初期条件設定手段の演算に用いる各演算式が格納された演算式メモリと、前記初期条件設定手段によって設定された溶接条件を格納する条件ファイルと、溶接品質に関係した代用特性を前記演算式メモリ内の演算式による演算又はサンプリングによって求め、該代用特性に基づいて前記初期条件設定手段で設定した溶接条件の電流指令パラメータ及び電圧指令パラメータを修正する条件自動管理補正手段と、前記ティーチングデータ及び溶接速度を示す信号を前記ロボットへ送出するとともに、該条件自動管理補正手段で修正された電流指令パラメータ及び電圧指令パラメータを前記溶接電源に送出すべく該条件自動管理補正手段へ指令するロボットコントロール手段とを具備し、
前記条件自動管理補正手段は、指定脚長の確保に必要な理論ワイヤ送給速度と溶接中にサンプリングした検出ワイヤ送給速度とがほぼ等しくなるように、前記溶接電源から出力させる溶接電流の指令パラメータを減少中、電流、電圧及び速度を変数として含む溶込み深さの推定式に溶接中にサンプリングした前記各変数の検出値を代入した結果が予め設定した規定溶込み深さより小さくなったとき、該規定溶込み深さ以上に回復する間、前記溶接電源から出力させる溶接電流の指令パラメータを増加させることを特徴とするアーク溶接の自動制御装置。
【請求項２】
溶接トーチ先端のチップを介して溶接電源からの電流及び電圧をワイヤに出力し、該ワイヤを電流により溶融しつつ該溶接トーチを保持したロボットをティーチングデータにより作動させて溶接を行うアーク溶接の自動制御装置であって、
基本仕様が入力される仕様入力手段と、該仕様入力手段に入力された基本仕様より溶接条件を演算にて設定する初期条件設定手段と、該初期条件設定手段の演算に用いる各演算式が格納された演算式メモリと、前記初期条件設定手段によって設定された溶接条件を格納する条件ファイルと、溶接品質に関係した代用特性を前記演算式メモリ内の演算式による演算又はサンプリングによって求め、該代用特性に基づいて前記初期条件設定手段で設定した溶接条件の電流指令パラメータ及び電圧指令パラメータを修正する条件自動管理補正手段と、前記ティーチングデータ及び溶接速度を示す信号を前記ロボットへ送出するとともに、該条件自動管理補正手段で修正された電流指令パラメータ及び電圧指令パラメータを前記溶接電源に送出すべく該条件自動管理補正手段へ指令するロボットコントロール手段とを具備し、
前記条件自動管理補正手段は、電流、電圧及びチップ母材間距離を変数として含むアーク長の演算式に溶接中にサンプリングした前記各変数の検出値を代入した結果が最大許容アーク長より小さくなるように、電圧の指令パラメータを修正した後、溶接中の前記ワイヤの先端が母材に接触する短絡現象の回数が予め設定した回数となるように前記溶接電源から出力させる電圧の指令パラメータを増減することを特徴とするアーク溶接の自動制御装置。
【請求項３】
チップ母材間距離が初期設定値から許容範囲外に増減したときに警告を発する警告手段を有する請求項１又は２記載のアーク溶接の自動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドガスを使用した消耗電極式アーク溶接の自動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動アーク溶接では、最適な溶接条件（電流、電圧、速度）を設定しても、実際の溶接では、多くの現場外乱のために条件変動が生じ、溶接強度やビード外観を損なう等の弊害へとつながる。そこで、自動溶接における外乱を把握し、それが溶接品質にどのように影響するかを知ってを管理することが重要になる。
【０００３】
図８は実際の溶接時に生じる外乱をまとめたものである。この図から外乱は、ティーチング精度不良、母材の変形等に起因するチップ母材間距離（トーチ内チップの先端と母材との距離）の変動と、ワイヤ、フレキシブルコンジットチューブの曲がり等に起因するワイヤ送給抵抗の変動に分けられる。
前者のチップ母材間距離の変動は、図９に示すように溶接電流を反比例的に増減させ、その結果、電流に対する電圧のバランスが崩れることになる。そして、溶接電流が増減すると、溶接強度への影響が大きい脚長、溶込み深さの変動につながり、電流に対する電圧のバランスが崩れると、ビード外観への影響が大きいスパッタ発生量の増大、アンダーカット、ブローホール等の溶接欠陥を生じやすくなる。後者のワイヤ送給抵抗の変動は、ワイヤのノッキング現象や送給ローラのスリップを招き、ワイヤ送給速度が乱れて脚長変動、スパッタ多発につながる可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し、従来の溶接時における品質管理では、図１０に示すように、溶接電源の電流と電圧を計測し、許容範囲内より外れた場合に溶接電源への指令値を修正したり、溶接を停止して設定を再度やり直すものであって、外乱発生後の結果である電流と電圧の変動を検出して対処するものであるから、リアルタイムの品質管理は不可能である。
【０００５】
また、チップ母材間距離やワイヤ送給抵抗の変動を計測し、その結果に従って溶接電源の電流と電圧のバランスを制御することが考えられるが、例えばチップ母材間距離は、溶接電流と溶接電圧のバランスを崩すものであるため、脚長、溶込み深さ、ビード外観等すべての溶接品質項目にそれぞれ重複して関連しており、その外乱の変動量に対し電流と電圧のバランスをどれだけの指令値の変化として定量化したらよいかの目安がなく、自動制御アルゴリズムの確立は難しい。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、溶接品質に関係した代用特性をリアルタイムに演算又はサンプリングして電流、電圧のバランスをフィードバック制御することにより、外乱に速応して溶接品質を安定させることを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した請求項１の発明の要旨は、（ａ）基本仕様が入力される仕様入力手段と、（ｂ）該仕様入力手段に入力された基本仕様より溶接条件を演算にて設定する初期条件設定手段と、（ｃ）該初期条件設定手段の演算に用いる各演算式が格納された演算式メモリと、（ｄ）上記初期条件設定手段によって設定された溶接条件を格納する条件ファイルと、（ｅ）溶接品質に関係した代用特性を上記演算式メモリ内の演算式による演算又はサンプリングによって求め、該代用特性に基づいて上記初期条件設定手段で設定した溶接条件の電流指令パラメータ及び電圧指令パラメータを修正する条件自動管理補正手段と、（ｆ）上記ティーチングデータ及び溶接速度を示す信号を上記ロボットへ送出するとともに、該条件自動管理補正手段で修正された電流指令パラメータ及び電圧指令パラメータを上記溶接電源に送出すべく該条件自動管理補正手段へ指令するロボットコントロール手段とからアーク溶接の自動管理装置を構成し、外乱に応じて変動する溶接条件を溶接品質に関係した代用特性を認識することでリアルタイムに修正することにある。
【０００８】
ここで、溶接品質に関係した代用特性とは次表に示すようなものである。
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請求項１の態様における前記条件自動管理補正手段は、指定脚長の確保に必要な理論ワイヤ送給速度を演算し、該理論ワイヤ送給速度と溶接中にサンプリングした検出ワイヤ送給速度とを比較して理論ワイヤ送給速度に検出ワイヤ送給速度がほぼ等しくなるように溶接電源から出力させる溶接電流の指令パラメータを減少中、電流、電圧及び速度を変数として含む溶込み深さの推定式に溶接中にサンプリングした前記各変数の検出値を代入した結果が規定溶込み深さより小さくなったとき、該規定溶込みを回復する間、前記溶接電源から出力させる溶接電流の指令パラメータを増加させることにより、一定脚長の確保と規定溶込み深さの確保を相補的に行う。
【００１１】
請求項２の態様における前記条件自動管理補正手段は、電流、電圧及びチップ母材間距離を変数として含むアーク長の演算式に溶接中にサンプリングした前記各変数の検出値を代入した結果が最大許容アーク長より小さくなるように、電圧の指令パラメータを修正した後、溶接中の前記ワイヤの先端が母材に接触する短絡現象の回数が予め設定した回数となるように前記溶接電源から出力させる電圧の指令パラメータを増減することにより、短絡回数をビード外観に関係した代用特性としてスパッタの発生量を抑制し、アーク長を最小に保って、アンダーカット及びブローホールの発生を防止する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアーク溶接の自動制御方式を図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本アーク溶接の自動制御方式を実現する設備は、溶接トーチ（以下、トーチと略す）１を保持した多関節ロボット２と、出力端子３ａ，  ３ｂの溶接電力出力に基づいて上記トーチ先端のチップ１６へ溶接電流と溶接電圧を出力する溶接電源３と、上記溶接電力出力の電流Ｉと電圧Ｖを上記溶接電源３へ指令する各指令信号ｉ，ｖを送出してアーク溶接の自動制御を行う溶接コントローラ４と、上記多関節ロボット２を溶接速度を示す信号を含むティーチングデータＴＤに基づいて制御するロボットコントローラ５と、ドラム６に充填された消耗電極としてのワイヤ７を上記トーチ１へ送給するワイヤ送給装置８と、溶接品が載置される治具９とから構成されている。
【００１３】
上記多関節ロボット２に組付けられた上記ワイヤ送給装置８は、曲げ矯正器  １１、エンコーダ１２、ワイヤ７を挟持した一対の送給ローラ１３ａ，１３ｂ、該ローラ１３ａ，１３ｂを駆動する回転アクチュエータ１４及びワイヤ７をトーチ１にガイドするトーチケーブル１ａを有し、ワイヤ７をトーチ１におけるノズル部１５内のチップ１６より突出させるようにしている。そして、回転アクチュエータ１４は、溶接コントローラ４から指令信号ｉの大きさ（平均値）に比例した送り速度の駆動信号で制御されてワイヤ７を繰出すようになっており、そのときの検出ワイヤ送給速度ＭＲa はエンコーダ１２より溶接コントローラ４に送出される。
【００１４】
しかして、溶接コントローラ４は、溶接条件（電流、電圧及び速度）の自動設定と外乱に対する溶接条件の自動修正とを行うもので、そのハードウエアを概念的に表した図２に示すように、継手形状、姿勢、脚長、チップ母材間距離及び板厚又は必要な場合に溶接速度若しくはすみ肉溶接以外の溶接断面積等の基本仕様が、例えば一つの製品におけるＮ個の継手毎に入力される仕様入力手段４１と、該仕様入力手段４１に入力された基本仕様より溶接条件を演算にて設定する初期条件設定手段４２と、該初期条件設定手段４２の演算に用いる各演算式が格納された演算式メモリ４３と、上記初期条件設定手段によって設定された溶接条件を格納する条件ファイル４５と、上記初期条件設定手段４２で設定した溶接条件のうち初期電流指令パラメータＰI 及び初期電圧指令パラメータＰV を溶接品質に関係した代用特性に応じて修正された修正電流指令パラメータＰI ′及び修正電圧指令パラメータＰV ′とする条件自動管理補正手段４４とを主体に構成される。
【００１５】
デジタル信号形式の上記修正電流指令パラメータＰI ′及び修正電圧指令パラメータＰV ′は、Ｄ／Ａ変換器によってアナログ形式の電流指令信号ｉ及び電圧指令信号ｖに変換されて溶接電源３に入力され、出力端子３ａ，３ｂより導出すべき電流及び電圧を指令するようになっている。また、溶接コントローラ４には、溶接電源３から出力している電流及び電圧の検出溶接電流Ｉa （パルス溶接時はパルス電流の平均電流）及び検出溶接電圧Ｖa がサンプリングされるようになっている。
【００１６】
ここで、上記初期電流指令パラメータＰI 及び修正電流指令パラメータＰI ′と溶接電流Ｉとの関係並びに初期電圧指令パラメータＰV 及び修正電圧指令パラメータＰV ′と溶接電圧Ｖとの関係は、溶接電源３の特性を補正した関係に設定される。即ち、溶接コントローラ４内で演算した溶接電流と溶接電圧が溶接電源が変わっても出力するように、各電流指令パラメータＰI ，ＰI ′及び各電圧指令パラメータＰV ，ＰV ′は溶接電源毎に補正されている。
【００１７】
一方、ロボットコントローラ５は、継手毎のティーチングデータメモリをもつ電子制御装置であり、実際の溶接にあたって、該ロボットコントローラ５は各メモリのデータを順次に読出して多関節ロボット２の各軸を駆動するとともに、一つのメモリを読出す毎に条件呼出し信号５ａを溶接コントローラ４に送出して条件ファイル４５をアクセスする。これにより、ティーチングデータＴＤに同期して継手毎の溶接条件（ＰI ，ＰV 、Ｉ，Ｖ及び溶接速度ＷＳ）が読出される。
【００１８】
なお、演算式メモリ４３に格納する各演算式の組は、実験によって予め求めている。また、本溶接開始と停止を意味するアークＯＮ／ＯＦＦ信号は、ロボットコントローラ５より溶接コントローラ４に送出される。
次に上記構成により本アーク溶接の自動制御がいかに行われるかを図３〜図７のフローチャートを用いて説明する。
【００１９】
図３に示すように、全体の構成は、ステップＳ1 〔基本仕様入力〕及びステップＳ2 〔最適溶接条件の自動設定〕からなる準備処理と、ステップＳ4 〔本溶接開始〕以降の制御ループとからなり、準備処理は仕様入力手段４１及び初期条件設定手段４２が行う処理、制御ループは、条件自動管理補正手段４４が行う処理である。ただし、上記準備処理と制御ループとの間には、溶接継手にギャップ（スキ間）があるか否かの判断ステップＳ3 が挿入されており、ギャップが有る場合はステップＳ17〔ギャップ部の自動管理〕に進む。なお、このギャップが有る場合の自動管理とステップＳ1 及びステップＳ2 は本発明と直接関係がないため説明を省略するが、ステップＳ2 の最適溶接条件の自動設定では、パルス溶接の場合の溶接条件、マグ溶接でもスプレー移行型溶接を行う場合の溶接条件及びマグ溶接での短絡移行型溶接を行う場合の溶接条件を別個に設定している。
【００２０】
さて、ロボットコントローラ５からアークＯＮ信号が出力されると、これを受けて溶接コントローラ４はステップＳ4 〔溶接パラメータサンプリング〕〜ステップＳ14〔アークＯＦＦ信号入力？〕の制御ループを実行する。
上記溶接パラメータサンプリングでは、検出ワイヤ送給速度ＭＲa 、検出溶接電流Ｉa 、検出溶接電圧Ｖa 及び検出短絡回数Ｓa （制御インターバル当たりの短絡回数で１未満の小数も含む）をサンプリングする。ここで、検出短絡回数Ｓa は、検出溶接電圧Ｖa （短絡時の電圧）が所定のしきい値より低下する制御インターバル当たりの回数とする。
【００２１】
上記制御ループは、基本仕様入力時に決定するステップＳ6 〔電流一定制御か〕の判断でステップＳ7 〔電流一定制御〕の溶接を行うか、ステップＳ8 〔脚長一定制御〕及びステップＳ9 〔溶込み深さ確保制御〕を相補的に行う溶接かに分岐する。
電流一定制御の溶接とは、電流を一定とすることを優先させ、溶込み深さを一定に維持するもので、薄板の溶接に適し、溶接強度の確保は勿論、溶接電流の増大による抜けの発生を防止する。
【００２２】
脚長一定制御と規定溶込み深さ確保制御とを相補的に行う溶接とは、ワイヤ送給速度一定を優先して脚長一定制御を行う間に、電流の変動、特に低下してもある値以下になると溶接電流を増大させて規定溶込み深さを確保するものであり、厚板の溶接に適する。規定溶込み深さの値は基本仕様入力時に設定する。
更に、溶接コントローラ４は、上記電流の制御を行いつつ、パルス溶接の場合はステップＳ10〔短絡回数・アーク長一定制御〕を実行し、マグ溶接の場合はステップＳ11〔スプレー有〕の判断の後、ステップＳ12〔スプレー移行型制御〕かステップＳ13〔短絡移行型制御〕を実行する。
【００２３】
上記パルス溶接の場合の短絡回数・アーク長一定制御とは、基本仕様入力時に設定した短絡回数に検出短絡回数Ｓa がほぼ等しく（具体的には下限値Ｓ1 と上限値Ｓ2 の範囲内にあり）、安定するように電圧を制御するもので、スパッタ発生量を抑制するとともに、アーク長を最小（一定）に保って、アンダーカット及びブローホール等の発生を未然に防止するものである。
【００２４】
上記マグ溶接の場合のスプレー移行型制御とは、初期条件設定手段４２で演算により設定したスプレー移行型溶接の最適電圧（スプレー化電圧という）を常に保持する機能で、検出溶接電圧Ｖa がスプレー化電圧とほぼ等しくなるように電圧を制御し、最適ビード外観を保つものである。
上記マグ溶接の場合の短絡移行型制御とは、初期条件設定手段４２で演算により設定した短絡移行型溶接の最適電圧を常に保持する機能で、検出溶接電圧Ｖa が短絡移行型の最適電圧とほぼ等しくなるように電圧を制御し、最適ビード外観を保つものである。
【００２５】
なお、上記制御ループと並列に処理されるステップＳ15〔ＥＸＴ演算〕及びステップＳ16〔表示（警告）〕は、チップ母材間距離を演算して、この距離が短か過ぎる場合と長過ぎる場合に警告するものであるが、この処理で求めたチップ母材間距離はマグ溶接の場合の制御に用いている。
次に図３の各処理を更に詳細に説明する。図４において、ステップＳ21の判断が電流一定制御を行うとする場合は、上記ステップＳ7 〔電流一定制御〕に相当するステップＳ23〜Ｓ25のＰＩ制御を行う。このＰＩ制御は、初期設定電流Ｉ0 と検出溶接電流Ｉa との差分ΔＩ（比例項）をステップＳ23で求め、続いて上記差分ΔＩがほぼ零となるまでの溶接電流の変化に要する時間Ｔi （積分項）を  ΔＩを時間で積分して求め（ステップＳ24）、更に初期電流指令パラメータＰI にΔＩ及びＴi による修正量を加減して修正電流指令パラメータＰI ′を算出する（ステップＳ25）ものである。ここで、係数Ｋ179 は比例項定数、Ｋ180 は積分項定数である。こうして求めた修正電流指令パラメータＰI ′はステップＳ27〔ＰI ′→Ｄ／Ａ変換〕→ステップＳ28〔ＰI ′のアナログ信号出力（溶接電源へ）〕の処理を経て判断のステップＳ14〔アークＯＦＦ信号入力？〕に進む。ステップＳ14で溶接終了でない場合、溶接電源３は修正電流指令パラメータＰI ′に応じた電流指令信号ｉに基づく電流を出力することになる。
【００２６】
上記ステップＳ21→Ｓ23〜Ｓ27が実行されることにより、チップ母材間距離が変動して溶接電流が増減した場合に、その増減に応じて初期電流指令パラメータＰI が修正電流指令パラメータＰI ′に修正され、電流を一定とする制御が機能することとなって、母材への溶込み深さの増大を未然に抑制して抜けの発生を防止することができる。
【００２７】
ところで、ステップＳ21の判断が脚長一定（＆規定溶込み深さ確保）の溶接を行うとする場合は、先ずステップＳ38〔溶込み深さの演算〕に進み、検出溶接電流Ｉa 、検出溶接電圧Ｖa 及び溶接速度ＷＳと溶込み深さＰの関係を表す推定式より溶込み深さＰを演算する。上記推定式より演算した溶込み深さＰは、ステップＳ39〔Ｐ＜Ｋ32〕によって規定溶込み深さＫ32と比較され、溶込み深さＰが規定溶込み深さＫ32より小さいときは電圧や速度に比べて最も貢献度が高い溶接電源３から出力させる電流の指令パラメータＰI を増加させる修正を行い（ステップＳ40）、演算した溶込み深さＰが規定溶込み深さＫ32以上のときは、ステップＳ5 で検出したエンコーダ１２の出力（電圧）を実際のワイヤ送給速度に換算して検出ワイヤ送給速度ＭＲa を得（ステップＳ28）、続くステップＳ29〔ＭＲa＞ＭＲC 〕→Ｓ30〔ｎ≧１〕→Ｓ32〔ＭＲa ＜ＭＲC 〕の判断で、上記検出ワイヤ送給速度ＭＲa と理論ワイヤ送給速度ＭＲC （基本仕様入力時の脚長Ｌと溶接速度ＷＳの関係式より計算）を係数Ｋ33倍した値とを比較し、ＭＲa がＭＲC を係数Ｋ33倍した値より小さい場合、ステップＳ31〔ワイヤ送給抵抗大です。送給系を見直して下さい。〕の警告表示を行うとともに、規定溶込み深さ制御の回数カウンタの値ｎが零のときは、ステップＳ35〜Ｓ37のＰＩ制御により修正電流指令パラメータＰI ′を求めることによってワイヤ送給速度を一定とする脚長一定の制御を行う。
【００２８】
また、上記回数カウンタの値ｎが１以上のときは、ステップＳ32〔ＭＲa ＜  ＭＲC 〕の判断を行う。このステップＳ32で事象（ＭＲa ＜ＭＲC ）が真なるときはステップＳ33〔ＰI ′＝ＰI ＋ΔＰI 〕のＯＮ−ＯＦＦ制御を実行して、初期電流指令パラメータＰI をΔＰI だけ増加した修正電流指令パラメータＰI ′を得、反対に事象（ＭＲa ≧ＭＲC ）が真なるときはステップＳ34〔ＰI ′＝ＰI −ΔＰI 〕実行して、初期電流指令パラメータＰI を    ΔＰI だけ減じた修正電流指令パラメータＰI ′を得て、回数カウンタの値ｎが零のときと同等のワイヤ送給速度を一定とする脚長一定の制御を行う。
【００２９】
このように、１回でも規定溶込み深さ確保制御が行われた場合は、ワイヤ送給速度一定制御としてその制御勾配を小さくしたΔＰI を増減するＯＮ−ＯＦＦ制御で行っている理由は、ＰI を増加させて溶込み深さを満足させた後にワイヤ送給速度一定制御をＰＩ制御で行うと、急激なワイヤ送給速度の低下が生じ、スムーズな制御とならないからである。
【００３０】
以上のようにして演算される修正電流指令パラメータＰI ′は、電流一定制御の場合と同様に、ステップＳ26→ステップＳ27の処理を経て判断のステップＳ14〔アークＯＦＦ信号入力？〕に進む。
かくして、本溶接コントローラ４では、脚長一定と規定溶込み深さ確保が常にペアの機能として作用し、チップ母材間距離が変動したり、ワイヤ送給抵抗が変動しても脚長と溶込み深さとが確保されることになる。
【００３１】
次に基本仕様入力時にパルス溶接を設定した場合は、図５におけるステップＳ42〔パルス有〕の判断がパルス有（Ｙ）となり、ステップＳ43〔アーク長ａの演算〕以降の処理（図３のステップＳ10〔短絡回数・アーク長一定制御〕に相当）に進む。このアーク長ａは、チップ母材間距離ＥＸＴ，溶接電圧Ｖ，パルス溶接電流のピーク電流Ｉp ，ベース電流Ｉb 及び平均電流Ｉavをパラメータとする演算式で求めることができる。
【００３２】
得られた演算アーク長ａは、続くステップＳ44〔ａO ≦ａ〕で最大許容アーク長ａo と比較し、演算アーク長ａが最大許容アーク長ａo 以上の場合、ステップＳ47〔ＰV ′＝ＰV −Ｋ146 〕の演算を行って、ステップＳ50〔ＰV ′→Ｄ／Ａ変換〕に進み、続くステップＳ51〔ＰV ′アナロク信号出力〕により、修正電圧指令パラメータＰV ′に基づく電圧指令信号ｖで溶接電源３を指令する。
【００３３】
次に、ステップＳ44で演算アーク長ａが最大許容アーク長ａo より小さい場合、ステップＳ45〔Ｓa ≦Ｓ1 〕に進んで、サンプリング時に得られた検出短絡回数Ｓa を短絡回数の下限値Ｓ1 と比較する。そして検出短絡回数Ｓa が短絡回数の下限値Ｓ1 以下の場合、ステップＳ48〔ＰV ′＝ＰV −ΔＰV 〕の演算を行って、ステップＳ50〔ＰV ′→Ｄ／Ａ変換〕に進む。これにより、短絡回数が下限値Ｓ1 より減少したときに修正電圧指令パラメータＰV ′を減少させて（短絡回数とアーク長（アーク電圧）の関係は反比例の関係にある）短絡回数を増加させる。
【００３４】
また、演算アーク長ａが最大許容アーク長ａo より小さい場合において、ステップＳ45の判断が「検出短絡回数Ｓa が短絡回数の下限値Ｓ1 より大きい」の場合、ステップＳ46〔Ｓa ≦Ｓ2 〕に進んで、検出短絡回数Ｓa を短絡回数の上限値Ｓ2 と比較する。そして、検出短絡回数Ｓa が短絡回数の上限値Ｓ2 より大きい場合、ステップＳ49〔ＰV ′＝ＰV ＋ΔＰV 〕の演算を行って、ステップＳ50〔ＰV ′→Ｄ／Ａ変換〕に進む。これにより、短絡回数が上限値Ｓ2 より大きいときに修正電圧指令パラメータＰV ′を増大させて短絡回数を減少させる。
【００３５】
更に、ステップＳ46の判断が「検出短絡回数Ｓa が短絡回数の上限値Ｓ1 以下」の場合、初期電圧指令パラメータの修正を行うことなくステップＳ14に進む。こうしてパルス溶接におけるスパッタ発生量を抑制し、アーク長を最小に保って、アンダーカット及びブローホール等の発生を未然に防止することができる。次に基本仕様入力時にマグ溶接を設定した場合は、図５におけるステップＳ42〔パルス有〕の判断がマグ溶接（Ｎ）となり、図６のフローチャートに進む。
【００３６】
図６では更に、ステップＳ11によってスプレー移行型溶接を行うか短絡移行型溶接を行うか否かを判断する。この判断の結果は基本仕様入力時に設定され、スプレー移行型溶接を行う場合は、ステップＳ52〔ＥＸＴ＝ｆ（ＭＲa ，Ｉa ）〕以降のＰＩ制御に進み、短絡移行型溶接を行う場合は、ステップＳ57以降のＰＩ制御に進む。
【００３７】
スプレー移行型溶接及び短絡移行型溶接の各ＰＩ制御の演算も、電流一定制御及び脚長一定制御のときの演算と同じで、スプレー移行型溶接の場合、スプレー化電圧ＶSCに、短絡移行型溶接の場合、初期設定した短絡回数となる最適電圧  ＶC に検出溶接電圧Ｖa がほぼ等しくなるような修正電圧指令パラメータＰV ′を算出するものである。因みに、スプレー移行型溶接のステップＳ52は演算式  ＥＸＴ＝ｆ（ＭＲa ，Ｉa ）によりチップ母材間距離を求め、ステップＳ53は  ＶSC＝ｆ（Ｉa ，ＥＸＴ）によりスプレー化電圧を、ステップ54は比例項ΔＶ＝ＶSC−Ｖa を、ステップＳ55は積分項Ｔi+＝∫ΔＶｄｔをそれぞれ求め、ステップＳ56〔ＰV ′＝ＰV ＋Ｋ166 ・ΔＶ＋Ｋ167 ・Ｔi+〕で修正電圧指令パラメータＰV ′を算出している。また、短絡移行型溶接の場合、ステップＳ57はチップ母材間距離の算出、ステップＳ58は短絡移行型の最適電圧ＶC の、ステップＳ59は比例項ＶC −Ｖa の、ステップＳ60は積分項Ｔi+の、ステップＳ61は修正電圧指令パラメータＰV ′の算出である。
【００３８】
次に本溶接コントローラ４が具備したチップ母材間距離の表示（警告）機能は、図７に示すように、先ず、ステップＳ62〔ＥＸＴ＝ｆ（ＭＲa ，Ｉa ）〕でＥＸＴを演算する。このステップＳ62で用いる演算式は、ＥＸＴ，ＭＲ及びＩのうち各一つを一定として残り二つの各関係式を実験により求めたものである。チップ母材間距離が求められると、ステップＳ63〔EXTo-K143<EXT<EXTo+K144 〕によって許容バラツキ範囲（EXTo- K143〜EXTo+K144 ）内にあるか否かを判断し、バラツキ範囲内の場合は、ステップＳ64によってその値を溶接コントローラ４の画面に表示する。また、ステップＳ63でバラツキ範囲外の場合はステップＳ65に進み、演算ＥＸＴがＥＸＴO −Ｋ143 より小さい場合はステップＳ66によってチップ母材間距離が初期設定値ＥＸＴo より短か過ぎることを警告し、演算チップ母材間距離ＥＸＴがＥＸＴO −Ｋ143 に等しいか大きい場合はステップＳ67によってチップ母材間距離が初期設定値ＥＸＴo より長すぎることを警告する。
【００３９】
従って、このようにチップ母材間距離が異常となったときにオペレータに警告を発することにより、オペレータはロボットティーチングを見直し、ティーチング修正後はチップ母材間距離のバラツキを少なくして、上述した溶接品質管理のための各制御の安定性が図られることになる。
なお、上記実施例で説明した溶接コントローラは、一つの継手の溶接を終了するごと、即ち、アークＯＦＦ信号を検出する毎に指令パラメータＰI ，ＰV を初期設定値に戻すものである。
【００４０】
また、図４におけるΔＰI 図５におけるΔＰV は電流，電圧指令パラメータＰｉ，Ｐｖの増減補正量である。
また、上記実施例では、脚長一定制御と規定溶込み深さの制御を相補的に行ったものを開示しているが、これらを単独に行う場合でも本発明の適用がある。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、溶接中の品質管理を自動的に行い、ティーチング精度等の外乱の影響や母材の厚みにかかわらず、強度及び外観の双方に優れた溶接を行うことができる。
【００４２】
請求項１の態様によれば、ワイヤ送給速度の一定制御による脚長の確保と、溶込み深さの推定式を用いて規定溶込み深さを確保することにより、厚板の溶接における強度を保証することができる。
【００４３】
請求項２の態様によれば、パルス溶接、マグ溶接にかかわらず、スパッタ、ブローホール、アンダーカット等の発生を抑制し、良好なビード外観を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を具体化した設備の全体を示す説明図である。
【図２】  溶接コントローラをハードウエアで表した場合の図１の概念図である。
【図３】  本発明の一実施例に係るアーク溶接の自動制御方式の全体を説明するフローチャートである。
【図４】  図３の電流一定制御と脚長一定及び規定溶込み深さ確保の相補的制御の具体的一例を示すフローチャートである。
【図５】  パルス溶接の場合の本発明による電圧制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図６】  マグ溶接の場合の本発明による電圧制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図７】  本溶接コントローラに備えられたチップ母材間距離の演算表示プログラムを示すフローチャートである。
【図８】  アーク溶接における外乱を整理した説明図である。
【図９】  アーク溶接におけるチップ母材間距離と溶接電流とり関係を示すグラフである。
【図１０】  従来の溶接品質管理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１は溶接トーチ、２はロボット、３は溶接電源、４は溶接コントローラ、１２はエンコーダ、１４は回転アクチュエータ、４４は条件自動管理補正手段、ＥＸＴはチップ母材間距離、Ｉは溶接電流、Ｖは溶接電圧、Ｉa は検出溶接電流、Ｖa は検出溶接電圧、ＭＲはワイヤ送給速度、ＭＲa は検出ワイヤ送給速度、ＭＲC は理論ワイヤ送給速度、ＷＳは溶接速度、ｉは電流指令信号、ｖは電圧指令信号であり、各図において同一の要素には共通の符号を付す。
また、図４〜図７で用いた各定数は、
Ｉ    ：実際の電流（溶接電流）
Ｉ0   ：初期設定電流
Ｓ    ：短絡回数
Ｓ１  ：短絡回数の上限値
Ｓ２  ：短絡回数の下限値
ＭＲC ：理論ワイヤ送給速度
Ｌo   ：アーク長の最大値
Ｋ32  ：規定溶込み深さ
Ｋ33  ：ワイヤ送給速度変動の許容値
Ｋ34  ：溶込み制御の電流の加算量
Ｋ143 ：チップ母材間距離のバラツキ量（−）
Ｋ144 ：チップ母材間距離のバラツキ量（＋）
Ｋ145 ：ワイヤ送給速度変動とチップ母材間距離バラツキ警告の開始時間
Ｋ146 ：アーク長制御の電圧の上り勾配
Ｋ155 ：ワイヤ送給速度一定ＰＩ制御の比例項定数
Ｋ156 ：ワイヤ送給速度一定ＰＩ制御の積分項定数
Ｋ179 ：電流一定ＰＩ制御の比例項定数
Ｋ180 ：電流一定ＰＩ制御の積分項定数
である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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