(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏当金を用いずパイプの円周方向溶接を行うに際し、多層溶接の第１層目において、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲を超えた場合、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰するまでの間、溶接速度を操作する溶接機の制御方法であって、溶接速度の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには一定の加速度で溶接速度を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは一定の減速度で溶接速度を減少させる方法であることを特徴とする溶接機の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接機の制御方法であって、溶接速度の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには１ウィービング毎に一定量溶接速度を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは１ウィービング毎に一定量溶接速度を減少させるものであることを特徴とする溶接機の制御方法。
【請求項３】
裏当金を用いずパイプの円周方向溶接を行うに際し、多層溶接の第１層目において、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲を超えた場合、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰するまでの間、アークショート率を操作することを特徴とする溶接機の制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の溶接機の制御方法であって、アークショート率の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには一定の増加率でアークショート率を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは一定の減少率でアークショート率を減少させる方法であることを特徴とする溶接機の制御方法。
【請求項５】
請求項３に記載の溶接機の制御方法であって、アークショート率の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには１ウィービング毎に一定量アークショート率を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは１ウィービング毎に一定量アークショート率を減少させる方法であることを特徴とする溶接機の制御方法。
【請求項６】
裏当金を用いずパイプの円周方向溶接を行うに際し、多層溶接の第１層目において、実測アークショート率が基準値を超えた場合、実測アークショート率が当該基準値であるとして、アークショート率制御を行うことを特徴する溶接機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接機の制御方法に関するものであり、特に、パイプの円周方向のシーム部を裏当金無しで溶接する場合の溶接機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パイプの円周方向のシームを自動で溶接する溶接機の構成の例を図４に示す。図４において、パーソナルコンピュータ２１は、自動溶接のためのＣＡＤデータを作成するためのものであり、作成されたデータはフレキシブルディスク２１ａに記録される。制御装置２２は、自動溶接の実質的な制御（電源及び溶接トーチ位置等の制御）を行うためのものであり、フレキシブルディスク２１ａからＣＡＤデータを読み込む。そして、制御装置２２は、この読み込んだデータを用いて実際の溶接条件を設定し、設定された条件に対応して、ロジックテーブルに予め記録されたデータにより各種溶接パラメータを設定する。
【０００３】
さらに、この制御装置２２では、設定された溶接パラメータを実際の溶接の制御に用いるＮＣ言語に変換し、変換した言語を制御データとして制御テーブルの形で内部のメモリに記録する。そのメモリに記録された制御データを用いて、電源装置２３、及び溶接ヘッド２４を駆動制御すると共に、パルス電圧波形及びパルス電流波形の計測・解析値を用いてアーク倣い関連補正を行う構成となっている。なお、制御装置２２の主な制御項目は、溶接ヘッド２４の溶接の電圧、電流、及び溶接ヘッド２４に搭載された溶接トーチ２７の、パイプ開先３０に対するウィービング、溶接ヘッド２４の移動速度等である。
【０００４】
溶接ヘッド２４は、電源装置２３と送電ケーブル２８で接続され、パイプ外周に巻き付けられたガイドレール２９上に、円周方向に移動可能に装着される。溶接ヘッド２４には、溶接トーチ２７に対して溶接ワイヤを供給するワイヤ供給部２６が搭載されている。
【０００５】
図５に、制御装置２２、電源装置２３、溶接ヘッド２４、パイプ２５間の電気的な接続関係を示す。図から分かるように、電源装置２３からは、送電ケーブル２８を介して、溶接ヘッド２４のワイヤ３１とパイプ２５との間にパルス溶接電圧が印加されるようになっている。これにより、ワイヤ３１とパイプ２５表面との間にアークが発生する。ワイヤ３１は一定速度で送られ、アークにより溶かされて溶着金属となり、パイプ開先３０内で固まり、母材を構成する。
【０００６】
図６に、溶接ヘッド２４の詳細図を示す。溶接ヘッド２４は、パイプ外周上の位置（時分で示す）Ｘ軸、溶接トーチ２７のウィービングの開先部幅方向（パイプ軸方向）Ｙ軸、及び溶接高さ方向（パイプ半径方向）Ｚ軸、及び溶接トーチ旋回軸の各軸についてサーボ機構を備え、これら４軸は制御装置２２により制御されている。ウィービングは２次元ウィービングである。即ち、溶接溶接トーチ２７を溶接進行方向（Ｘ軸）に対して直交するＹ軸方向及びＺ軸方向に、開先部に沿って移動させている。
【０００７】
溶接を自動で行うために、いろいろな自動制御が行われている。その代表的なものを以下に示す。
【０００８】
＜溶接速度制御＞
溶接ヘッド２４のパイプ円周方向（Ｘ軸方向）への進行速度が、プリセットされた値になるように制御を行う。具体的には、Ｘ軸方向駆動モータの速度を、プリセット値に制御する。
【０００９】
＜左右アーク倣い＞
左右アーク倣いは、溶接トーチ２７のウィービング中心が正確にパイプ開先３０中心を通るようにするものであり、左右電流値が均等になるように溶接トーチ２７中心位置をずらす制御を行うものである。ウィービングの中心がパイプ開先３０中心に対してずれると、左右端で開先壁との間隔が異なり、これにより左右端での電流値が異なるようになる。よって、この電流値の差を検出することにより、ウィービングの中心のずれを検出することができる。従って、左右端での電流値の差を無くすようにウィービングの中心位置を調整する。
【００１０】
＜上下アーク倣い＞
上下アーク倣いは、指令電流値と計測した電流値が一致するように、溶接トーチ２７の上下方向位置を補正するものである。電流値が指令電流値よりも高くなったときは、溶接トーチ２７が低すぎてワイヤ突き出し長さが短くなっているものと判断し、溶接トーチ２７を上げる。逆に、電流値が指令電流値よりも低くなったときは、溶接トーチ２７が高すぎてワイヤ突き出し長さが長くなっているものと判断し、溶接トーチ２７を下げる。
【００１１】
図７に、上下アーク倣い制御の制御ブロック図を示す。電源装置２３からのパルス電流を電流検出装置４１で検出し、フィルタ４２を通して直流成分を検出する。電流制御装置４３は、この直流成分と電流設定値を比較し、その偏差に応じて溶接トーチ高さ制御装置４４に指令を出して溶接トーチ高さを変化させる。溶接トーチ高さ制御装置４４は、溶接トーチ高さ検出器４５で検出した溶接トーチ２７の高さが、この指令に一致するように制御を行う。
【００１２】
＜アーク電圧調整（アーク長補正）＞
アーク電圧調整は、溶接作業時の環境条件によるアーク電圧の変動を吸収するために、アーク電圧を自動調整するものである。具体的には、アークショート時間率が設定された値となるように電圧指令を調整する。アークショートとは、溶接ワイヤと母材や溶融金属との間隔が短くなりすぎて、両者の間に短絡（ショートが生じた状態のことである。
【００１３】
図８に、アーク電圧調整制御の制御フロー図を示す。パルス溶接電圧を検出し（５１）、フィルタを通して平滑電圧を得る（５２）。フィルタリングした平滑電圧をサンプリングし、ウィービングの半周期の間にサンプリングした全てのデータを平均化して平均電圧を求める（５３）。
【００１４】
また、パルス溶接電圧の電圧波形からアークショート時間を求める（５４）。さらにウィービング１周期の水平移動部分で検出された全てのアークショート時間を平均して平均アークショート時間を求める（５５）。
【００１５】
一方、パルス溶接電流を検出し（５６）、その電流波形から平均電流パルス周期を求める（５８）。これは、ウィービング１周期の水平部分で検出された全ての電流パルス周期を平均化して求める。
【００１６】
このようにして得られた平均電流パルス周期に対する平均アークショート時間の割合を、平均アークショート時間率として求める（５９）。アーク長補正６０においては、この平均アークショート時間率が設定された値となるように、平均電圧の補正量をアーク電圧調整装置６１に与える。アーク電圧調整装置６１は、平均電圧とこの補正量の差をアーク電圧の設定値として電圧調整を行う（６２）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
通常、自動溶接機においては、溶接の積層高さが適当な値になるように、溶接速度と電流／電圧の指令の関係を決めている。ところが、溶接環境の変化等により、実際に最適な電流／電圧は微妙に変わってしまい、必ずしも最適値にはならない。溶接速度が溶接時の電流／電圧指令に対して遅すぎる場合、積層高さが高くなり過ぎてしまう。逆に、溶接速度が溶接時の電流／電圧指令に対して早すぎると、積層高さが低くなり過ぎてしまう。
【００１８】
特に、溶接速度が遅く、積層高さが高くなりすぎる場合、第１層目の溶接においては、アークの先端が溶融池で妨げられて開先先端まで届かないため、リップが溶けないで溶接不良となるという問題点がある。
【００１９】
また、別の問題点として、溶接中にアークが溶融池に触れた場合は、そのときの電流／電圧条件に関りなく大きな短絡が発生する。これによりアークショート値の平均値が上がり、アークショート率の制御に外乱を与えるという問題点がある。
【００２０】
本発明はこのような問題点を解決するためのなされたもので、溶接速度と、電流／電圧の指令の関係を適正に保ち、第１層目の溶接においてアークの先端部が確実に開先先端部まで届くような溶接方法を提供することを課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、裏当金を用いずパイプの円周方向溶接を行うに際し、多層溶接の第１層目において、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲を超えた場合、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰するまでの間、溶接速度を操作する溶接機の制御方法であって、溶接速度の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには一定の加速度で溶接速度を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは一定の減速度で溶接速度を減少させる方法であることを特徴とする溶接機の制御方法（請求項１）である。
【００２２】
２層目以降の溶接においては、溶接の基準面となる前層の高さが変動するために、溶接トーチはこれに倣って大きく上下しなければならない。しかしながら、第１層目の溶接トーチの上下倣い制御においてはこの必要はない。その理由は、溶接の開始に先立ち、タッチセンサを用いて、パイプの円周方向８点についてパイプ開先位置とガイドレールとの位置ずれの測定が行われ、この位置ずれを補正して、常に溶接トーチが開先位置に倣うようにプリセット制御が行われているので、溶接の基準面となる開先リップ部と溶接トーチとの相対変動は大きくならないからである。
【００２３】
よって、上下倣い制御において、溶接トーチ位置の補正量が規定量を超えた場合は、第１層目の溶接自身における積層高さ自体が不適正となっていると判断する。そして、この場合には、溶接速度を操作する。
【００２４】
即ち、積層高さが高すぎて溶接トーチ操作量が溶接トーチ高さを上げる方向に規定量を超えた場合には、溶接速度を早くする。すると、溶接トーチ位置が溶融池部分から離れ、アークがリップ部まで届くようになると共に、積層高さが低くなる。それと共に、溶接トーチ上下倣い制御により溶接トーチ高さが下がり、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰するので、この状態で溶接速度の操作を中止して、その速度に保持する。
【００２５】
逆に、積層高さが小さすぎて溶接トーチ操作量が溶接トーチ高さを下げる方向に規定量を超えた場合には、溶接速度を遅くする。すると、積層高さが大きくなってくる。それと共に、溶接トーチ上下倣い制御により溶接トーチ高さが上がり、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰するので、この状態で溶接速度の操作を中止して、その速度に保持する。
【００２６】
これにより、溶接速度と、電流／電圧の指令の関係を適正に保ち、第１層目の溶接においてアークの先端部が確実に開先先端部（リップ部）まで届くようにすることができる。
【００２８】
この手段においては、積層高さが大きすぎて溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには一定の加速度で溶接速度を増加させる。溶接速度の増加により、溶接トーチ位置が溶融池部分から離れ、アークがリップ部まで届くようになると共に、積層高さが低くなる。逆に、積層高さが小さすぎて溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは一定の減速度で溶接速度を減少させる。溶接速度の減少により、積層高さが低くなる。
【００２９】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、溶接速度の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには１ウィービング毎に一定量溶接速度を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは１ウィービング毎に一定量溶接速度を減少させるもの（請求項２）である。
【００３０】
本手段においては、溶接速度を１ウィービング毎に一定量ずつ変化させるので、溶接速度の制御をウィービングに同期させて行うことができる。作用効果は、前記第１の手段と同じである。
【００３１】
前記課題を解決するための第３の手段は、裏当金を用いずパイプの円周方向溶接を行うに際し、多層溶接の第１層目において、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲を超えた場合、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰するまでの間、アークショート率を操作することを特徴とする溶接機の制御方法（請求項３）である。
【００３２】
前記第１の手段の説明で述べたように、第１層目の溶接において、上下倣い制御における溶接トーチ位置の補正量が規定量を超えた場合は、第１層目の溶接自身における積層高さ自体が不適性となっていると判断する。そして、この場合には、アークショート率を操作する。
【００３３】
即ち、積層高さが高すぎて溶接トーチ操作量が溶接トーチ高さを上げる方向に規定量を超えた場合には、アークショート率を上げる。すると、溶接電圧が低くなり、入熱量が低下して積層高さが低くなる。すると、溶接トーチの上下倣い制御により溶接トーチ高さが下がり、アークがリップ部まで届くようになる。溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰したとき、アークショート率の操作を中止して、その時の値に保持する。
【００３４】
逆に、積層高さが低すぎて溶接トーチ操作量が溶接トーチ高さを下げる方向に規定量を超えた場合には、アークショート率を下げる。すると、溶接電圧が高くなり、入熱量が上昇して積層高さが高くなる。すると、溶接トーチの上下倣い制御により溶接トーチ高さが上がり、適正な位置に保たれる。溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰したとき、アークショート率の操作を中止して、その時の値に保持する。
【００３５】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、アークショート率の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには一定の増加率でアークショート率を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは一定の減少率でアークショート率を減少させる方法であることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００３６】
この手段においては、積層高さが大きすぎて溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには一定の増加率でアークショート率を増加させる。アークショート率の増加と共に溶接電圧が低下し、入熱量が低下するので、積層高さが低くなってアークがリップ部まで届くようになる。逆に、積層高さが小さすぎて溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは一定の減少率でアークショート率を減少させる。アークショート率の現象と共に溶接電圧が増大し、入熱量が増加するので、積層高さが高くなって、アーク高さも適正な位置に保たれる。
【００３７】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第３の手段であって、アークショート率の操作方法が、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを上げる方向に一定値を超えたときには１ウィービング毎に一定量アークショート率を増加させ、溶接トーチの上下倣い補正量が溶接トーチ高さを下げる方向に一定値を超えたときは１ウィービング毎に一定量アークショート率を減少させる方法であることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００３８】
本手段においては、アークショート率を１ウィービング毎に一定量ずつ変化させるので、アークショート率の制御をウィービングに同期させて行うことができる。作用効果は、前記第４の手段と同じである。
【００３９】
前記課題を解決するための第６の手段は、裏当金を用いずパイプの円周方向溶接を行うに際し、多層溶接の第１層目において、実測アークショート率が基準値を超えた場合、実測アークショート率が当該基準値であるとして、アークショート率制御を行うことを特徴する溶接機の制御方法（請求項６）である
【００４０】
溶接中にアークが溶融池に触れた場合は、そのときの電流／電圧条件に関りなく大きな短絡が発生する。これによりアークショート値の平均値が上がり、アークショート率の制御に外乱を与える。これを防ぐために、実測アークショート率が基準値を超えた場合、アークが溶融池に触れているものとして、この実測値を制御に使用しないようにする。即ち、実測値を当該基準値（上限値）に置き換えてその後の制御処理を行う。これにより、アークが溶融池に触れたときの外乱を避けることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図１において１は電源装置、２は溶接トーチ、３はワイヤ、４は開先、５は溶接電流検出器、６はフィルタ、７は電流制御装置、８は溶接トーチ高さ制御装置、９は溶接トーチ高さ検出器、１０は溶接速度制御装置、１１はＸ軸駆動モータ、１２はコンパレータ、１３は溶接速度補正装置である。
【００４２】
電源装置１からの溶接電流は、溶接トーチ２に支えられたワイヤ３に供給され、パイプの開先４との間でアークが発生して溶接が行われる。溶接電流は、溶接電流検出器５で検出され、フィルタ６で平滑化された後、電流制御装置７に入力される。電流制御装置７は、この実測電流と電流設定値を比較し、実測電流を電流設定値に一致させるような指令を、溶接トーチ高さ補正量として、溶接トーチ高さ制御装置８に送出する。溶接トーチ２の高さは、溶接トーチ高さ検出器９によって検出されている。溶接トーチ高さ制御装置８は、溶接トーチ高さ設定値と電流制御装置７からの溶接トーチ高さ補正量との和と、溶接トーチ高さ検出器９の測定値を一致させるように溶接トーチ２の高さを上下させる。
【００４３】
電流制御装置７からの溶接トーチ高さ補正量は、コンパレータ１２に入力される。コンパレータ１２はＸ1〜Ｘ4（Ｘ1＜Ｘ2＜Ｘ3＜Ｘ4）の４つの基準値を有している。
【００４４】
もし、溶接トーチ高さ補正量がＸ4を超えた場合には、溶接速度補正装置１３に指令が与えられ、溶接速度補正装置１３は、１ウィービング毎に一定の値だけ増加する溶接速度補正値を溶接速度制御装置１０に出力する。溶接速度制御装置１０は、基準溶接速度にこの溶接速度補正値を加えたものを溶接速度指令値としてＸ軸駆動モータ１１の回転を制御する。
【００４５】
これにより、溶接速度は徐々に増加し、それに伴って溶接層の高さが減少する。すると、溶接電流が低下するので、電流制御装置７は、溶接トーチ高さを下げるような溶接トーチ高さ補正量を溶接トーチ高さ制御装置８に送出し、これによって溶接トーチ高さは低くなってくる。そして、溶接トーチ高さ補正量がＸ3以下となったとき、溶接速度補正装置１３からの溶接速度補正値の増加が止まり、そのときの値にホールドされる。
【００４６】
逆に、溶接トーチ高さ補正量がＸ1を下回った場合には、コンパレータ１２より溶接速度補正装置１３に指令が与えられ、溶接速度補正装置１３は、１ウィービング毎に一定の値だけ減少する溶接速度補正値を溶接速度制御装置１０に出力する。溶接速度制御装置は１０は、基準溶接速度にこの溶接速度補正値を加えたものを溶接速度指令値としてＸ軸駆動モータ１１の回転を制御する。
【００４７】
これにより、溶接速度は徐々に減少し、それに伴って溶接層の高さが増加する。すると、溶接電流が増加するので、電流制御装置７は、溶接トーチ高さを上げるような溶接トーチ高さ補正量を溶接トーチ高さ制御装置８に送出し、これによって溶接トーチ高さは高くなってくる。そして、溶接トーチ高さ補正量がＸ2以上となったとき、溶接速度補正装置１３からの溶接速度補正値の減少が止まり、そのときの値にホールドされる。
【００４８】
以上の説明においては、溶接速度補正値の増加、減少の割合は、１ウィービング毎に一定量としたが、一定の加減速度を持つようにしてもよい。また、増加する場合と減少する場合の変化の大きさを変えるようにしてもよい。
【００４９】
本発明の第２の実施の形態を図２を用いて説明する。図２において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。図２において、１４はアークショート率補正装置、１５は溶接電圧検出器、１６はアークショート率算出装置、１７はアークショート率制御装置である。
【００５０】
電源装置１からの溶接電流は、溶接トーチ２に支えられたワイヤに供給され、パイプの開先４との間でアークが発生して溶接が行われる。溶接電流は、溶接電流検出器５で検出され、フィルタ６で平滑化された後、電流制御装置７に入力される。電流制御装置７は、この実測電流と電流設定値を比較し、実測電流を電流設定値に一致させるような指令を、溶接トーチ高さ補正量として、溶接トーチ高さ制御装置８に送出する。溶接トーチ２の高さは、溶接トーチ高さ検出器９によって検出されている。溶接トーチ高さ制御装置８は、溶接トーチ高さ設定値と電流制御装置７からの溶接トーチ高さ補正量との和と、溶接トーチ高さ検出器９の測定値を一致させるように溶接トーチ２の高さを上下させる。
【００５１】
アークショート率演算装置１６は、溶接電圧検出器１５の出力電圧波形からアークショート時間を求める。さらにウィービング１周期の水平移動部分で検出された全てのアークショート時間を平均して平均アークショート時間を求める。一方、溶接電流検出器５で検出した溶接電流波形より、平均電流パルス周期を求める。これは、ウィービング１周期の水平部分で検出された全ての電流パルス周期を平均化して求める。このようにして得られた平均電流パルス周期に対する平均アークショート時間の割合を、平均アークショート率として求める。
【００５２】
アークショート率制御装置は、アークショート率算出装置１６で算出されたアークショート率が基準アークショート率となるように、電源装置１の溶接電圧を制御する。即ち、アークショート率が基準以下であるときは溶接電圧を下げ、アークショート率が基準以上であるときは溶接電圧を上げる。
【００５３】
電流制御装置７からの溶接トーチ高さ補正量は、コンパレータ１２に入力される。コンパレータ１２はＸ1〜Ｘ4（Ｘ1＜Ｘ2＜Ｘ3＜Ｘ4）の４つの基準値を有している。
【００５４】
もし、溶接トーチ高さ補正量がＸ4を超えた場合には、アークショート率補正装置１４に指令が与えられ、溶接速度補正装置１４は、１ウィービング毎に一定の値だけ増加するアークショート率補正値をアークショート率制御装置１７に出力する。アークショート率制御装置１７は、基準アークショート率にこのアークショート率補正値を加えたものをアークショート率指令値とし、実際のアークショート率がこの値となるような溶接電圧指令を電源装置１に与える。
【００５５】
これにより、溶接電圧は徐々に低下し入熱量が減少するので、それに伴って溶接層の高さが減少する。すると、溶接電流が低下するので、電流制御装置７は、溶接トーチ高さを下げるような溶接トーチ高さ補正量を溶接トーチ高さ制御装置８に送出し、これによって溶接トーチ高さは低くなってくる。そして、溶接トーチ高さ補正量がＸ3以下となったとき、アークショート率補正装置１４からの溶接速度補正値の増加が止まり、そのときの値にホールドされる。
【００５６】
逆に、溶接トーチ高さ補正量がＸ1を下回った場合には、アークショート率制御装置１７に指令が与えられ、アークショート率制御装置１７は、１ウィービング毎に一定の値だけ減少するアークショート率補正値をアークショート率制御装置１７に出力する。アークショート率制御装置１７は、基準アークショート率にこのアークショート率補正値を加えたものをアークショート率指令値とし、実際のアークショート率がこの値となるような溶接電圧指令を電源装置１に与える。
【００５７】
これにより、溶接電圧は徐々に上昇し入熱量が増加するので、それに伴って溶接層の高さが増加する。そして、溶接トーチ高さ補正量がＸ2以上となったとき、アークショート率補正装置１４からのアークショート率補正値の減少が止まり、そのときの値にホールドされる。
【００５８】
以上の説明においては、アークショート率補正値の増加、減少の割合は、１ウィービング毎に一定量としたが、一定の加減速度を持つようにしてもよい。また、増加する場合と減少する場合の変化の大きさを変えるようにしてもよい。
【００５９】
本発明の第３の実施の形態を、図２、図３を用いて説明する。図３は、図２におけるアークショート率算出装置１６に入力される溶接電圧と溶接電流の信号波形を示す図である。両波形とも、ベース部分にパルス状の電圧、電流が重畳された波形であり、１８、１９がアークショートに対応する部分である。前述したように、アーク長を制御するアーク長補正においては、このアークショート時間の平均電流パルス周期に対する割合をアークショート率として算出し、これを一定に制御するようにしている。
【００６０】
しかしながら、アークが溶融池に接触した場合には、このアークショート時間がアーク長と関係なく異常に長くなるので、この値を用いてアーク長補正を行うと制御が乱れる原因となる。そこで、アークショート率算出装置１６において、算出されるアークショート率に上限を設け、実際に検出されたアークショート率がこの上限を超えた場合には、アークショート率は上限値であるとして出力を行う。これにより、アークが溶融池に接触した場合の、アーク長補正に対する外乱を防止することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、裏当金を用いずパイプの円周方向溶接を行うに際し、多層溶接の第１層目において、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲を超えた場合、溶接トーチの上下倣い補正量が所定の範囲に復帰するまでの間、溶接速度又はアークショート率を操作しているので、溶接層高さが大きすぎてアークが開先先端に届かなかったり、溶接層高さが小さすぎるようになることを防止することができる。
【００６２】
また、実測アークショート率が基準値を超えた場合、実測アークショート率が当該基準値であるとして、アークショート率制御を行うので、アークが溶接池に触れた場合でも、アーク長補正制御における外乱の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のブロック図である。
【図３】溶接電圧と溶接電流の波形を示す図である。
【図４】自動溶接機の構成の例を示す図である。
【図５】自動溶接機の電気的な接続関係を示す図である。
【図６】溶接ヘッドの詳細を示す図である。
【図７】従来の上下アーク倣い制御の制御ブロックを示す図である。
【図８】従来のアーク電圧調整制御の制御フローを示す図である。
【符号の説明】
１  電源装置
２  溶接トーチ
３  ワイヤ
４  開先
５  溶接電流検出器
６  フィルタ
７  電流制御装置
８  溶接トーチ高さ制御装置
９  溶接トーチ高さ検出器
１０  溶接速度制御装置
１１  Ｘ軸駆動モータ
１２  コンパレータ
１３  溶接速度補正装置
１４  アークショート率補正装置
１５  溶接電圧検出器
１６  アークショート率算出装置
１７  アークショート率制御装置
【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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