JP4283357B2 - チップ・被溶接物間距離算出方法並びに溶接線倣い制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接中の電気的信号を検出して、それらの信号を演算することによってチップ・被溶接物間距離を算出する方法、並びに上記のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用した溶接トーチをオシレ―トさせて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶接トーチ先端部に取り付けられたチップを給電点として溶接ワイヤを予め設定した一定速度で送給する消耗電極ガスシールドアーク溶接においては、チップと被溶接物との距離（以下、チップ・被溶接物間距離という）を適正な一定値に保持しながら溶接を行うことは非常に重要である。このチップ・被溶接物間距離が溶接中に変化すると、溶け込み深さの変化、溶接ビード幅の変化、スパッタの大量発生、ブローホールの発生等が生じて溶接品質が悪くなり、さらには溶接欠陥となる場合もある。
【０００３】
上記のことから溶接を行いながらチップ・被溶接物間距離を算出することができれば、その算出値をフィードバック制御することでチップ・被溶接物間距離を一定値に保持することができ、良好な溶接品質を得ることができる。
また、チップ・被溶接物間距離の算出手段を溶接トーチをオシレートさせて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御（以下、倣い制御という）に使用することによって、開先形状又は継ぎ手形状を算出することができ簡潔なアルゴリズムによって溶接線を認識できるために、良好な倣い制御結果を得ることができる。
【０００４】
以下に、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法について説明した後に、その算出方法を倣い制御に使用した場合について説明する。
【０００５】
図１は、チップ・被溶接物間距離算出方法の説明に使用する用語を定義した用語定義図である。
溶接ワイヤ１は送給ロール５ａによって送給されて、溶接トーチ４の先端部に取り付けられたチップ４ａから給電される。ワイヤ先端部１ａと被溶接物２との間でアーク３が発生して、ワイヤ先端部１ａが溶融すると共に溶融池２ａが形成される。
【０００６】
溶接ワイヤ１は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆ［mm/s］で送給されており、溶接電流Ｉｗ［Ａ］が通電する。溶接ワイヤ先端部１ａは、アーク及びワイヤ突き出し部のジュール熱によってワイヤ溶融速度ｖｍ［mm/s］でチップ４ａ方向に溶融する。チップ・被溶接物間距離はＬｗ［mm］であり、チップ・被溶接物間電圧はＶｗ［Ｖ］である。アーク長はＬａ［mm］であり、アーク電圧はＶａ［Ｖ］である。また、ワイヤ突き出し長はＬｘ［mm］であり、ワイヤ突き出し部電圧はＶｘ［Ｖ］である。同図からも明らかなようにＬｗ＝Ｌａ＋Ｌｘ及びＶｗ＝Ｖａ＋Ｖｘである。
【０００７】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法では、平均溶接電流Ｉwa［Ａ］、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa［mm/s］及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwa［Ｖ］を溶接中に検出して、それらの検出値から演算でチップ・被溶接物間距離を算出する。以下その算出方法に使用する複数の演算について示す。
【０００８】
定常状態でのワイヤ突き出し長Ｌｘは、実験によって次式で表わされることが知られている。
Ｌｘ＝（Ｗｆa−k2・Ｉwa）／（ｋ1・Ｉwa²） …（１）
ここで、ｋ1［1/(s・A²)］及びｋ2［mm/(s・A)］は、溶接ワイヤの直径、材質（軟鋼、ステンレス鋼等）及び種類（ソリッドワイヤ、フラックス入りワイヤ等）によって定まる定数である。
但し、（１）式が成立する前提条件は、ワイヤ突き出し長の変化が収束した定常状態のときであり、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいときである。
【０００９】
次に、平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaは、次式で表わされる。
Ｖxa＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉwa …（２）
ここで、Ｒｘ［Ω／mm］は単位長あたりの抵抗値であり、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
上記のＲｘは温度によって変化するので、温度依存を考慮した上で実験によって次式で表わすこともできる。
Ｖxa＝Ｄ・Ｅ・Ｉwa^A・Ｌｘ^B・Ｗｆa^C …（２Ａ）
ここで、Ａ乃至Ｅは、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
一般的な溶接ワイヤを使用した通常の溶接条件下においては、（２）式と（２Ａ）式とによって求まるＶxaの値には大きな差はないので、簡潔な（２）式をここでは使用することにする。
【００１０】
また、平均アーク電圧Ｖaaは次式で表わされる。
Ｖaa＝Ｖwa−Ｖxa …（３）
さらに、アーク長Ｌａについても実験によって次式で表わされることが知られている。
Ｌａ＝（Ｖaa−ａ−ｃ・Ｉwa）／（ｂ＋ｄ・Ｉwa） …（４）
ここで、ａ［Ｖ］、ｂ［V/mm］、ｃ［Ω］及びｄ［Ω/mm］は溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシールドガスの種類によって定まる定数である。
【００１１】
最後に、チップ・被溶接物間距離Ｌｗは次式となる。
Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａ …（５）
従って、（１）式乃至（５）式に示す演算によってチップ・被溶接物間距離が算出できる。
【００１２】
図２は、上述した従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaが溶接中に検出されてブロック図の入力となる。
まず最初に、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸは、平均溶接電流Ｉwaと平均ワイヤ送給速度Ｗｆaとを入力として、（１）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し長Ｌｘを出力する。
【００１３】
２番目には、ワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸは、上記のワイヤ突き出し長Ｌｘと平均溶接電流Ｉwaとを入力として、（２）式に相当する演算を行い、平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaを出力する。
【００１４】
３番目には、アーク電圧演算回路ＶＡは、検出された平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaと上記の平均ワイヤ突き出し部電圧Ｖxaとを入力として、（３）式に相当する演算を行い、平均アーク電圧Ｖaaを出力する。
【００１５】
４番目には、アーク長演算回路ＬＡは、上記の平均アーク電圧Ｖaaと検出された平均溶接電流Ｉwaとを入力として、（４）式に相当する演算を行い、アーク長Ｌａを出力する。
【００１６】
最後に５番目として、アーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸは、上記のアーク長Ｌａと上記のワイヤ突き出し長Ｌｘとを入力として、（５）式に相当する演算を行い、チップ・被溶接物間距離Ｌｗを出力する。
上述した各演算を繰り返すことによって、溶接中のチップ・被溶接物間距離Ｌｗを算出することができる。
【００１７】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を倣い制御に使用した場合について説明する。
従来から、溶接ト―チをオシレ―トさせてチップ・被溶接物間距離の変化に対応したア―ク長の変化及びワイヤ突き出し長の変化によって発生する電気的変化を検出して溶接ト―チ位置を溶接線に倣わせる倣い制御方法が使用されている。
【００１８】
以下、溶接トーチのオシレート周波数については、０．２［Hz］以上３［Hz］未満程度を低周波オシレート、３［Hz］以上７［Hz］未満程度を中間周波オシレート、７［Hz］以上５０［Hz］未満程度を高周波オシレートということにする。
【００１９】
図３は、オシレート周波数が２［Hz］の低周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示している。同図は、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとが位置ずれなしに一致している（以下、位置ずれなしという）場合である。
【００２０】
同図（Ｂ）は、溶接トーチ４をオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それぞれのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
溶接トーチ先端部のチップ４ａを通って溶接ワイヤ１が送給されて被溶接物２との間にアーク３が発生している。
【００２１】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにあるときのアーク長はＬa11［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx11［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離が短くなる変化に対して、定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって溶接電流が増加してワイヤ溶融速度が一瞬増加するのでワイヤ突き出し長が短くなる。２［Hz］の低周波オシレートのときは、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の変化速度が追従できるために、ア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ａ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx11［mm］からＬx12［mm］に徐々に減少する。溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０に達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx12［mm］となる。
【００２２】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離が長くなる変化に対して、定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって溶接電流が減少してワイヤ溶融速度が一瞬減少するのでワイヤ突き出し長が長くなる。２［Hz］の低周波オシレートのときは、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の変化速度が追従できるために、ア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ａ１上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx12［mm］からＬx11［mm］に徐々に増加する。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx11［mm］となる。
【００２３】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ａ２上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx11［mm］からＬx12［mm］に徐々に減少する。溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０に達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx12［mm］となる。
【００２４】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ａ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx12［mm］からＬx11［mm］に徐々に増加する。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに達したときのアーク長はＬa11［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx11［mm］となる。
上述したように低周波オシレート時では、オシレート位置Ｐに従ってワイヤ突き出し長は変化するが、アーク長は定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によって略一定値となる。
【００２５】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
【００２６】
オシレート中心位置Ｃは溶接線位置Ｗｃと一致しており、チップ・被溶接物間距離算出値は最大値Ｌw11［mm］になる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０では最小値Ｌw12［mm］になる。
【００２７】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃでは最大値Ｌw11［mm］になる。
【００２８】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０では最小値Ｌw12［mm］になる。
【００２９】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移動して、オシレート中心位置Ｃでは最大値Ｌw11［mm］になる。
【００３０】
同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変化を示しており、オシレート周波数２［Hz］の正弦波オシレートを行っていることを示している。
同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、算出値軌跡の周波数はオシレート周波数２［Hz］の２倍となる４［Hz］の正弦波となる。チップ・被溶接物間距離算出値の最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｐ、この場合はオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃとなる。
【００３１】
図４は、図３と同じ２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］だけ右側に位置ずれ（以下、右位置ずれという）しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示している。
【００３２】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞれのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
図３と同様に、２［Hz］の低周波オシレートであるときは、チップ・被溶接物間距離の変化に対して定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］に維持される。
【００３３】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにあるときのアーク長はＬa11［mm］になり、ワイヤ突き出し長はＬx21［mm］になる。この状態から溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、上述したようにア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ｂ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx21［mm］から徐々に減少してオシレート右端位置Ｒ０ではＬx22［mm］になる。
【００３４】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ｂ１上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx22［mm］から徐々に増加してオシレート中心位置ＣではＬx21［mm］になる。
【００３５】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す折れ線Ｂ２上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx21［mm］から徐々に増加してオシレート位置Ｌ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬx23［mm］になる。
【００３６】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら折れ線Ｂ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx23［mm］から徐々に増加してオシレート位置Ｌ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬx21［mm］になる。
【００３７】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出したものである。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
【００３８】
オシレート中心位置Ｃにおいて、チップ・被溶接物間距離算出値はＬw21［mm］になる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｂ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０では最小値Ｌw22［mm］になる。
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置ではＬw21［mm］になる。
【００３９】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を左方向に移動して徐々に増加し溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬw23［mm］になる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を右方向に移動して徐々に増加し溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬw21［mm］になる。
【００４０】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなり、右位置ずれしているのでオシレート位置Ｌ１はオシレート中心位置Ｃよりも左側になる。
【００４１】
同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変化を示しており、図３（Ｄ）と同じ２［Hz］の正弦波オシレートを行っていることを示している。
【００４２】
同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、オシレート位置Ｌ１でチップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］になる。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1までオシレートされるのに要する位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を検出して、次式によって位置ずれ距離Ｃｄ［mm］が算出できる。
Ｃｄ＝−１・（２・Ｏｗ・Ｏｆ・Ｔｄ） …（６）
ここで、Ｏｗ［mm］はオシレート振幅であり、Ｏｆ［Hz］はオシレート周波数であり、Ｔｄ［ｓ］は位置ずれ時間である。また、右位置ずれのときの位置ずれ距離Ｃｄ［mm］の符号を負にするために−１を乗算している。
【００４３】
位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を（６）式に代入すると、右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が負数として求まる。この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］だけ遷移させることによって溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【００４４】
図５は、図３と同じ２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］だけ左側に位置ずれ（以下、左位置ずれという）しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート位置の時間変化を示している。
【００４５】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞれのオシレート位置Ｐでのアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
【００４６】
図３と同様に、２［Hz］の低周波オシレートであるときは、チップ・被溶接物間距離の変化に対して定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］に維持される。
【００４７】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃにあるときのアーク長はＬa11［mm］になり、ワイヤ突き出し長はＬx31［mm］になる。この状態から溶接トーチが溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、上述したようにア−ク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す折れ線Ｃ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx31［mm］から徐々に増加して溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート右端位置Ｒ０ではＬx32［mm］になる。
【００４８】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら折れ線Ｃ１上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx32［mm］から徐々に増加して溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ1で最大値Ｌx11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬx31［mm］になる。
【００４９】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら点線で示す直線Ｃ２上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx31［mm］から徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬx33［mm］になる。
【００５０】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、上述したようにアーク長は略一定値Ｌa11［mm］を維持しながら直線Ｃ２上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長は、チップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx33［mm］から徐々に増加してオシレート中心位置ＣではＬx31［mm］になる。
【００５１】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
【００５２】
オシレート中心位置Ｃにおいて、チップ・被溶接物間距離算出値はＬw31［mm］になる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を右方向に移動して徐々に増加し溶接線位置ＷＣとなるオシレート位置Ｒ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート右端位置Ｒ０ではＬw32［mm］になる。
【００５３】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０から溶接線位置Ｗｃを通過してオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を左方向に移動して徐々に増加し溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１で最大値Ｌw11［mm］となった後に、徐々に減少してオシレート中心位置ＣではＬw31［mm］になる。
【００５４】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を左方向に移動して徐々に減少してオシレート左端位置Ｌ０ではＬw33［mm］になる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を右方向に移動して徐々に増加してオシレート中心位置ＣではＬw31［mm］になる。
【００５５】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｒ１が溶接線位置Ｗｃとなり、左位置ずれしているのでオシレート位置Ｒ１はオシレート中心位置Ｃよりも右側になる。
【００５６】
同図（Ｄ）は、オシレート位置Ｐの時間変化を示しており、図３（Ｄ）と同じ２［Hz］の正弦波オシレートを行っていることを示している。
【００５７】
同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）と対応させてチップ・被溶接物間距離算出値の時間変化を示しており、オシレート位置Ｒ１でチップ・被溶接物間距離算出値が最大値Ｌw11［mm］になる。溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｒ1までオシレートされるのに要する位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を検出して、次式によって位置ずれ距離Ｃｄ［mm］が算出できる。
Ｃｄ＝２・Ｏｗ・Ｏｆ・Ｔｄ …（７）
ここで、Ｏｗ［mm］はオシレート振幅であり、Ｏｆ［Hz］はオシレート周波数であり、Ｔｄ［ｓ］は位置ずれ時間である。また、左位置ずれのときの位置ずれ距離Ｃｄ［mm］の符号は正になる。
【００５８】
位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を（７）式に代入すると、左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が正数として求まる。この左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを右側に絶対値｜Ｃd2｜［mm］だけ遷移させることによって溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【００５９】
図３乃至図５で前述したように、従来技術では以下の▲１▼乃至▲４▼で示す位置ずれ距離算出手段と▲５▼で示す溶接トーチ遷移手段とによって倣い制御することができる。
▲１▼オシレート位置Ｐを算出又は検出して、このオシレート位置Ｐに対応したチップ・被溶接物間距離を算出する。
▲２▼オシレート１周期間で上記のチップ・被溶接物間距離算出値が最大値となる最大値オシレート位置を算出する。
▲３▼溶接トーチがオシレート中心位置Ｃから上記の最大値オシレート位置までオシレートに要した位置ずれ時間Ｔｄを検出する。
▲４▼上記の最大値オシレート位置がオシレート中心位置よりも左側にあるときは（６）式によって、右側にあるときは（７）式によって位置ずれ距離Ｃｄを演算する。
▲５▼算出された位置ずれ距離Ｃｄの符号が負ならば左方向に、正ならば右方向に、オシレート中心位置Ｃを絶対値｜Ｃｄ｜だけ遷移させる。
上記の▲１▼乃至▲５▼をオシレート１周期毎に繰り返すことで、オシレート中心位置Ｃを溶接線に倣わすことができる。
【００６０】
【発明が解決しようとする課題】
前述した図２乃至図５で示す従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法及び倣い制御方法では、以下の問題がある。
【００６１】
図６は、チップ・被溶接物間距離を変化させたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法に誤差が生じることを説明するためのチップ・被溶接物間距離算出方法・誤差発生説明図である。同図（Ａ）は、チップ・被溶接物間距離を遅い変化速度で短くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、同図（Ｂ）は、チップ・被溶接物間距離を速い変化速度で短くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、同図（Ｃ）は、チップ・被溶接物間距離を遅い変化速度で長くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示しており、同図（Ｄ）は、チップ・被溶接物間距離を速い変化速度で長くしたときのアーク長及びワイヤ突き出し長の変化を示している。
【００６２】
同図（Ａ）は、２［Hz］の１／４周期に相当する１２５［ms］の遅い変化速度でチップ・被溶接物間距離を短くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ1でのアーク長はＬa41［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx41［mm］である。
チップ・被溶接物間距離の変化速度が遅いので、前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa41［mm］を維持しながら直線Ｄ１上を右方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化に従ってＬx41［mm］から徐々に減少して位置Ｐ２ではＬx42［mm］となる。
【００６３】
位置Ｐ2に達した時点でのアーク長が略一定値Ｌa41［mm］になることは、位置Ｐ2におけるワイヤ突き出し長の変化が収束して定常状態にあることを示しており、この状態ではワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しくなる。
【００６４】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示す図２において、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、前述したようにワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍが等しいことが前提条件となっている実験式である。従って、同図（Ａ）の場合は前提条件が合致するので、位置Ｐ２でのワイヤ突き出し長Ｌx42［mm］及びアーク長Ｌa41［mm］は正確に算出でき、その加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値も正確な値となる。
【００６５】
同図（Ｂ）は、５［Hz］の１／４周期に相当する５０［ms］の速い速度でチップ・被溶接物間距離を短くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ1でのアーク長はＬa41［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx41［mm］であり、同図（Ａ）と同じである。
チップ・被溶接物間距離の速い変化に対しても、アーク長は前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってアーク長一定値を示す直線Ｄ1上を移動しようとするが、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、実際のアーク長は直線Ｄ２上を移動して位置Ｐ２ではＬa42［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx43［mm］となる。
【００６６】
上記のような過渡状態においては、ワイヤ送給速度Ｗｆよりもワイヤ溶融速度ｖｍの方が大きくなり、ワイヤ突き出し長はその差ｖｍ−Ｗｆの溶融速度で短くなる。つまり、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の溶融速度が追従できない過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなる。
【００６７】
前述したように従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法のワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいことが前提条件となっているが、同図（Ｂ）のような過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなり前提条件が成立しない。前提条件が成立しないにもかかわらず（１）式を適用するので、位置Ｐ２でのワイヤ突き出し長算出値は、真の値Ｌx43［mm］とは誤差のある同図（Ａ）に示す定常状態のときのＬx42［mm］と略同じ値となり、真の値よりも約ＥＬx1［mm］だけ小さな値として算出される。
【００６８】
次に、図２に示すワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸに相当する（２）式によって、ワイヤ突き出し部電圧算出値は、上記のワイヤ突き出し長算出値が実際よりもＥＬｘ1［mm］小さいので、真の値よりもＥＶxa1＝Ｒｘ・ＥＬx1・Ｉwaだけ小さく算出される。さらに、図２に示すアーク電圧演算回路ＶＡに相当する（３）式によって、アーク電圧算出値は、真の値よりもＥＶaa1＝ＥＶxa1だけ大きく算出される。
【００６９】
続いて、図２に示すアーク長演算回路ＬＡに相当する（４）式に上記のＥＶaa1が代入されるが、ＥＶaa1によるアーク長算出値への影響は小さいために、結果的にはアーク長算出値はほぼ真の値Ｌa42［mm］に近い値となる。
最終的には、図２に示すアーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸに相当する（５）式によって、チップ・被溶接物間距離算出値は、Ｌx42＋Ｌa42≒（Ｌx43−ＥＬｘ1）＋Ｌa42となり、真の値Ｌx43＋Ｌa42［mm］よりもＥＬｘ1［mm］だけ小さく算出されることになり誤差が発生する。
【００７０】
同図（Ｃ）は、２［Hz］の１／４周期に相当する１２５［ms］の遅い変化速度でチップ・被溶接物間距離を長くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ２でのアーク長はＬa43［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx44［mm］である。
チップ・被溶接物間距離の変化速度が遅いので、前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってア−ク長は略一定値Ｌa43［mm］を維持しながら直線Ｄ３上を左方向に移動する。一方、ワイヤ突き出し長はチップ・被溶接物間距離の変化にともなってＬx44［mm］から徐々に増加して位置Ｐ１ではＬx45［mm］となる。
【００７１】
位置Ｐ１に達した時点でのアーク長が略一定値Ｌa43［mm］になることは、位置Ｐ１におけるワイヤ突き出し長の変化が収束して定常状態にあることを示しており、この状態ではワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しくなる。
【００７２】
従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示す図２において、ワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、前述したようにワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいことが前提条件となっている実験式である。従って、同図（Ｃ）の場合は前提条件が合致するので、位置Ｐ１でのワイヤ突き出し長Ｌx45［mm］及びアーク長Ｌa43［mm］は正確に算出でき、その加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値も正確な値となる。
【００７３】
同図（Ｄ）は、５［Hz］の１／４周期に相当する５０［ms］の速い速度でチップ・被溶接物間距離を長くした場合である。チップ・被溶接物間距離を変化させる前の位置Ｐ２でのアーク長はＬa43［mm］であり、ワイヤ突き出し長はＬx44［mm］であり、同図（Ｃ）と同じである。
チップ・被溶接物間距離の速い変化に対しても、アーク長は前述したように定電圧特性を有する溶接電源装置の自己制御作用によってアーク長一定値を示す直線Ｄ３上を移動しようとするが、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、実際のアーク長は直線Ｄ４上を移動して位置Ｐ１ではＬa44［mm］となり、ワイヤ突き出し長はＬx46［mm］となる。
【００７４】
上記のような過渡状態においては、ワイヤ送給速度Ｗｆよりもワイヤ溶融速度ｖｍの方が小さくなり、ワイヤ突き出し長はその差Ｗｆ−ｖｍの溶融速度で長くなる。つまり、チップ・被溶接物間距離の変化速度にワイヤ突き出し長の溶融速度が追従できない過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなる。
【００７５】
前述したように従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法のワイヤ突き出し長演算回路ＬＸに相当する（１）式は、ワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しいことが前提条件となっているが、同図（Ｄ）のような過渡状態ではＷｆ≠ｖｍとなり前提条件が成立しない。前提条件が成立しないにもかかわらず（１）式を適用するので、位置Ｐ１でのワイヤ突き出し長算出値は、真の値Ｌx46［mm］とは誤差のある同図（Ｂ）に示す定常状態のときのＬx45［mm］と略同じ値となり、真の値よりも約ＥＬｘ2［mm］だけ大きな値として算出される。
【００７６】
これ以降は、同図（Ｂ）の説明と同じであるので省略する。
最終的には、チップ・被溶接物間距離算出値は、Ｌx45＋Ｌa44≒（Ｌx46＋ＥＬｘ2）＋Ｌa44となり、真の値Ｌx46＋Ｌa44［mm］よりもＥＬｘ2［mm］だけ大きく算出されることになり誤差が発生する。
【００７７】
上述したように、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法は、チップ・被溶接物間距離の変化が約３［Hz］以上に相当するような速い変化速度の場合には、その算出値には誤差が発生して、正確な値を算出することができない。つまり、チップ・被溶接物間距離が速い変化速度で短くなるときのチップ・被溶接物間距離算出値は真の値よりも小さな値として算出され、チップ・被溶接物間距離が速い変化速度で長くなるときのチップ・被溶接物間距離算出値は真の値よりも大きな値として算出される。
このように従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法では、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときはチップ・被溶接物間距離を正確に算出できないので、その算出値をフィードバック制御することによってチップ・被溶接物間距離を一定値に制御するようなチップ・被溶接物間距離一定化制御方法には使用できない。
【００７８】
次に、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、溶接トーチをオシレートさせて倣い制御を行う場合の問題点について以下に説明する。
オシレート周波数が約３［Hz］未満の低周波オシレート時には、図３乃至図５に示すように正確に算出されたチップ・被溶接物間距離算出値が最大値となるオシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離が略０［mm］になるように、オシレート中心位置を左右に遷移させることで倣い制御を行うことができる。
【００７９】
しかし、オシレート周波数が３［Hz］のときに使用できる最大の溶接速度は５０［cm/min］程度となり、それ以上の溶接速度では溶接ビードにオシレートによる蛇行が見えるようになり使用できない。溶接速度が５０［cm/min］では実際の自動溶接では、鉄骨・橋梁等の厚板溶接にしか使用できず、需要の多い薄板の高速溶接には使用できない。
【００８０】
図７は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、オシレート周波数が５［Hz］の中間周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。同図は、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとが位置ずれなしに一致している場合である。
【００８１】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのアーク長はＬa51［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートであるので図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa51［mm］よりも長くなり曲線Ｅ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa52［mm］となる。
【００８２】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートであるので図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa52［mm］よりも短くなり曲線Ｅ２上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬa51［mm］となる。
【００８３】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa51［mm］よりも長くなり曲線Ｅ３上を右方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa52［mm］となる。
【００８４】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa52［mm］よりも短くなり曲線Ｅ４上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬa51［mm］となる。
【００８５】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出したものである。各オシレート位置Ｐにおいて、アーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
しかし、この場合は５［Hz］の中間周波オシレート時であるので図６で前述したように、アーク長算出値は真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチップ・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることになる。
【００８６】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw51［mm］である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｅ５とは異なる曲線Ｅ７上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きな値に算出されて、オシレート位置Ｒ２で最大値Ｌw52［mm］になった後に、再び小さくなりオシレート中心位置ＣではＬw53［mm］となる。
【００８７】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｅ６とは異なる曲線Ｅ８上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に算出されて、最小値Ｌw54［mm］となった後に、再び大きくなりオシレート左端位置Ｌ０ではＬw51［mm］となる。
【００８８】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｅ６とは異なる曲線Ｅ９上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きな値に算出されて、オシレート位置Ｌ２で最大値Ｌw52［mm］になった後に、再び小さくなりオシレート中心位置ＣではＬw53［mm］となる。
【００８９】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｂ５とは異なる曲線Ｅ１０上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に算出されて、最小値Ｌw54［mm］となった後に、再び大きくなりオシレート右端位置Ｒ０ではＬw51［mm］となる。
【００９０】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値は溶接線位置Ｗｃを交点とする８の字を横にした軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw52［mm］となるオシレート位置はＲ２及びＬ２と２箇所になって、溶接線位置Ｗｃとは一致せずにずれた位置になる。
【００９１】
図８は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、図７と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
【００９２】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときの、それぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
溶接トーチ４がオシレート右端位置Ｒ０にあるときのアーク長がＬa61［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が長くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長はＬa61［mm］よりも長くなり曲線Ｆ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa62［mm］となる。
【００９３】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｆ２上を左方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬa63［mm］となりオシレート左端位置Ｌ０ではＬa64［mm］となる。
【００９４】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｆ３上を右方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬｗ63［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬa65［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのアーク長Ｌw62［mm］とは異なった値となる。
【００９５】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長が短くなる溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｆ４上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw61［mm］となる。
【００９６】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す手段によってチップ・被溶接物間距離算出値を計算してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
しかし、この場合は５［Hz］と中間周波オシレート時であるので図６で前述したように、アーク長算出値は真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチップ・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることになる。
【００９７】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw61［mm］である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ５とは異なる曲線Ｆ７上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きな値に算出されて、オシレート中心位置ＣではＬw62［mm］となる。
【００９８】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ６とは異なる曲線Ｆ８上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、オシレート位置Ｌ３で最大値Ｌw63［mm］となり溶接線位置ＷｃではＬw64［mm］となった後に、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw65［mm］となる。
【００９９】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ６とは異なる曲線Ｆ９上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、溶接線位置ＷｃでＬw64［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬw66［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのチップ・被溶接物間距離算出値Ｌw62［mm］とは異なった値となる。
【０１００】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｆ５とは異なる曲線Ｆ１０上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さな値に算出されてオシレート右端位置Ｒ０ではＬw61［mm］となる。
【０１０１】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値は溶接線位置Ｗｃを交点とする非対称な８の字を横にした軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw63［mm］となるオシレート位置Ｌ３は溶接線位置Ｗｃとは一致せずにずれた位置になる。
【０１０２】
図９は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、図７と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
【０１０３】
同図（Ｂ）は、溶接トーチをオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０及びオシレート左端位置Ｌ０の左右方向にオシレートさせたときのそれぞれのオシレート位置Ｐでの実際のアーク長及びワイヤ突き出し長を示している。
【０１０４】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのアーク長がＬa71［mm］である。この状態から溶接トーチがオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ１上を左方向に移動して、溶接線位置ＷｃでＬa72［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬa73［mm］となる。
【０１０５】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ２上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬa74［mm］となる。
【０１０６】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ３上を右方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬa75［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのアーク長Ｌa73［mm］とは異なった値となる。
【０１０７】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、ワイヤ突き出し長の溶融速度がチップ・被溶接物間距離の変化速度に追従できないために、アーク長は曲線Ｇ４上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬa71［mm］となる。
【０１０８】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、平均溶接電流Ｉwa、平均ワイヤ送給速度Ｗｆa及び平均チップ・被溶接物間電圧Ｖwaを検出して図２に示す手段によってチップ・被溶接物間距離算出値を計算してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。
しかし、この場合は５［Hz］の中間周波オシレートであるので図６で前述したように、アーク長算出値は真の値とほぼ等しくなるが、ワイヤ突き出し長算出値は真の値とは誤差が発生するために、その加算値のチップ・被溶接物間距離算出値にも誤差が含まれることになる。
【０１０９】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw71［mm］である。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ５とは異なる曲線Ｇ７上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、溶接線位置ＷｃでＬw72［mm］となりオシレート中心位置ＣではＬw73［mm］となる。
【０１１０】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ６とは異なる曲線Ｇ８上を左方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも小さく算出されてオシレート左端位置Ｌ０ではＬw74［mm］となる。
【０１１１】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ６とは異なる曲線Ｇ９上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、真の値よりも大きく算出されてオシレート中心位置ＣではＬw75［mm］となり、左方向にオシレートされるときのオシレート中心位置Ｃでのチップ・被溶接物間距離算出値Ｌw73［mm］とは異なった値となる。
【０１１２】
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、５［Hz］の中間周波オシレートでは図６で前述したように、チップ・被溶接物間距離算出値に誤差が発生するので、チップ・被溶接物間距離算出値は真の値を示す直線Ｇ５とは異なる曲線Ｇ１０上を右方向に移動する。チップ・被溶接物間距離算出値は、オシレート位置Ｒ３で最大値Ｌw76［mm］となり溶接線位置ＷｃではＬw72［mm］となり、その後に最小値となった後に再び大きくなりオシレート右端位置Ｒ０ではＬw71［mm］となる。
【０１１３】
このように、チップ・被溶接物間距離算出値は溶接線位置Ｗｃを交点とする非対称な８の字を横にした軌跡を描くことになり、その算出値の最大値Ｌw76［mm］となるオシレート位置Ｒ３は溶接線位置Ｗｃとは一致せずにずれた位置になる。
【０１１４】
上述したように中間周波オシレート時では、図３乃至図５で前述した従来技術の倣い制御方法は使用できない。従来技術の倣い制御方法では、チップ・被溶接物間距離算出値が最大値となる最大値オシレート位置と溶接線位置Ｗｃとが一致している必要がある。しかし、上述したように位置ずれのない図７の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート位置Ｒ２及びＬ２は溶接線位置Ｗｃと一致しない。また、右位置ずれの図８の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート位置Ｌ３も溶接線位置Ｗｃと一致しないし、左位置ずれの図９の場合では算出値が最大値となる最大値オシレート位置Ｒ３も溶接線位置Ｗｃと一致しない。従って、従来技術の倣い制御方法は使用できない。
【０１１５】
そこで、従来技術の倣い制御方法を改善した別の従来技術について以下に説明した後に、その改善従来技術の倣い制御方法でも問題があることを説明する。
改善従来技術の倣い制御方法は、溶接トーチがオシレート中心位置からオシレート右端位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ１と、オシレート右端位置からオシレート中心位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ２とを算出して、それら２つの積分値の差ＳＲ＝Ｓ２−Ｓ１を演算する。さらに、オシレート中心位置からオシレート左端位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ３と、オシレート左端位置からオシレート中心位置までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ４とを算出して、それら２つの積分値の差ＳＬ＝Ｓ４−Ｓ３を演算した後に、位置ずれ積分値Ｓｄ＝ＳＲ−ＳＬを演算してその値が０になるようにオシレート中心位置を左右方向に遷移させることで倣い制御を行う。
【０１１６】
図１０は、右位置ずれしている図８の場合において上記の位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。同図（Ａ）は、溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ11を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート右端位置Ｒ０からオシレート中心位置Ｃまでオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ12を示しており、同図（Ｃ）は、上記の２つの積分値の差ＳＲ１＝Ｓ12−Ｓ11を示しており、同図（Ｄ）は、オシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０までオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ13を示しており、同図（Ｅ）は、オシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃまでオシレートされるときのチップ・被溶接物間距離算出値の積分値Ｓ14を示しており、同図（Ｆ）は、上記の２つの積分値の差ＳＬ１＝Ｓ14−Ｓ13となる後述する面積ＳＬ11及びＳＬ12を示している。
【０１１７】
同図（Ｃ）に示す右側積分値の差ＳＲ１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となる。また、同図（Ｆ）に示す左側積分値の差ＳＬ１は、チップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となる。
従って、位置ずれ積分値Ｓd1＝ＳＲ１−ＳＬ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となるので、右位置ずれしているときの位置ずれ積分値Ｓd1の符号は正となり、その絶対値は位置ずれ距離に比例する。
【０１１８】
図１１は、左位置ずれしている図９の場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
同図に示す右側積分値の差ＳＲ２は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＲ21及びＳＲ22の差ＳＲ２＝ＳＲ22−ＳＲ21となり、左側積分値の差ＳＬ２は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となる。
従って、位置ずれ積分値Ｓd2＝ＳＲ２−ＳＬ２＝（ＳＲ22−ＳＲ21）−ＳＬ２となるので、左位置ずれしているときの位置ずれ積分値Ｓd2の符号は負となり、その絶対値は位置ずれ距離に比例する。
【０１１９】
図１２は、位置ずれなしの図７の場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
同図に示す右側積分値の差ＳＲ３は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ３は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、位置ずれなしのときの右側積分値の差ＳＲ３と左側積分値の差ＳＬ３とは等しくなる。
従って、位置ずれ積分値Ｓd3＝ＳＲ３−ＳＬ３となるので、位置ずれなしのときの位置ずれ積分値Ｓd3は０となる。
【０１２０】
上述した図１０乃至図１２に示したように、位置ずれ積分値Ｓｄは、右位置ずれしているときに正数となり、左位置ずれしているときに負数となり、位置ずれなしのときに０となり、その絶対値は位置ずれ距離に比例する。従って、位置ずれ積分値Ｓｄが０になる方向にオシレート中心位置を遷移させることで、倣い制御することができる。
【０１２１】
次に、上述した改善従来技術の倣い制御方法の問題点について以下に説明する。
改善従来技術の倣い制御方法では、位置ずれ積分値Ｓｄをフィードバックして倣い制御を行っているので倣い精度、位置ずれ補正時間等の制御性能を良好にするためには、オシレート条件、平均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧等の種々の溶接施工条件において実際の位置ずれ距離Ｃｄが同一値であれば位置ずれ積分値Ｓｄの絶対値も同一値となる単一の関数Ｃｄ＝ｆ（Ｓｄ）になる必要がある。この理由は、同じ位置ずれ距離Ｃｄに対してフィードバック量となる位置ずれ積分値Ｓｄが溶接施工条件毎に変化すると、制御性能を最適化するためには溶接施工条件毎に制御パラメータのチューニングをする必要があるためである。
【０１２２】
図１３は、右位置ずれしている場合においてオシレート周波数Ｏｆが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート周波数・位置ずれ積分値関係図であり、同図（Ａ）は、オシレート周波数が５［Hz］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート周波数が１０［Hz］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示している。同図（Ａ）及び同図（Ｂ）の位置ずれ距離はＣd1［mm］であり同一値であり、オシレート周波数以外の溶接施工条件は同一である。
チップ・被溶接物間距離算出値が８の字の軌跡を描くのは、前述したようにワイヤ突き出し長の溶融速度とチップ・被溶接物間距離の変化速度との差によって算出値に誤差が発生するからであり、従って算出値の軌跡はチップ・被溶接物間距離の変化速度つまりオシレート周波数によって変化することになる。
【０１２３】
同図（Ａ）において、右側積分値の差ＳＲ１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ１は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つ部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となり、位置ずれ積分値Ｓd1＝ＳＲ１−ＳＬ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となる。
【０１２４】
同図（Ｂ）において、右側積分値の差ＳＲ４は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ４は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ41及びＳＬ42の差ＳＬ４＝ＳＬ42−ＳＬ41となり、位置ずれ積分値Ｓd4＝ＳＲ４−ＳＬ４＝ＳＲ４−（ＳＬ42−ＳＬ41）となる。
しかし、同図（Ａ）及び同図（Ｂ）で示すようにチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡はオシレート周波数によって異なるためにＳＲ１≠ＳＲ４、ＳＬ12≠ＳＬ42及びＳＬ11≠ＳＬ41でありＳd1≠Ｓd4となるので位置ずれ距離Ｃd1［mm］が同一であっても位置ずれ積分値は異なる値となる。
【０１２５】
図１４は、右位置ずれしている場合においてオシレート振幅Ｏｗが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート振幅・位置ずれ積分値関係図であり、同図（Ａ）は、オシレート振幅がＯw1［mm］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート振幅がＯw2［mm］の場合のチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡を示している。同図（Ａ）及び同図（Ｂ）の位置ずれ距離はＣd1［mm］であり同一であり、オシレート振幅以外の溶接施工条件は同一である。
【０１２６】
同図（Ａ）において、右側積分値の差ＳＲ１は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ１は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つ部分の面積ＳＬ11及びＳＬ12の差ＳＬ１＝ＳＬ12−ＳＬ11となり、位置ずれ積分値Ｓd1＝ＳＲ１−ＳＲ１＝ＳＲ１−（ＳＬ12−ＳＬ11）となる。
【０１２７】
同図（Ｂ）において、右側積分値の差ＳＲ５は、右側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた部分の面積となり、左側積分値の差ＳＬ５は、左側半分をオシレートしているときのチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡によって囲まれた２つの部分の面積ＳＬ51及びＳＬ52の差ＳＬ５＝ＳＬ52−ＳＬ51となり、位置ずれ積分値Ｓd5＝ＳＲ５−ＳＬ５＝ＳＲ５−（ＳＬ52−ＳＬ51）となる。
しかし、同図（Ａ）及び同図（Ｂ）で示すようにチップ・被溶接物間距離算出値の軌跡はオシレート振幅によって異なるためにＳＲ１≠ＳＲ５、ＳＬ12≠ＳＬ52及びＳＬ11≠ＳＬ51でありＳd1≠Ｓd5となるので位置ずれ距離Ｃd1［mm］が同一であっても位置ずれ積分値は異なる値となる。
【０１２８】
上述したように、同一値の位置ずれ距離Ｃｄであってもオシレート周波数及びオシレート振幅によって位置ずれ積分値Ｓｄは異なった値となる。また、平均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧、被溶接物の継ぎ手形状等の溶接施工条件によっても位置ずれ積分値Ｓｄは影響を受ける。
従って、上記のような位置ずれ積分値Ｓｄをフィードバックして倣い制御を行っているので、倣い精度、位置ずれ補正時間等の制御性能を最適化するには、それぞれの溶接施工条件毎にフィードバック系の制御パラメータをチューニングする必要がある。しかし、実際には種々の溶接施工条件毎に制御パラメータを最適化することは非常に煩雑でありかつ困難であるので、最適値でない状態で使用していることも多く、そのために倣い制御の適用範囲も限定されている。
【０１２９】
以上、上述したように、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法ではチップ・被溶接物間距離変化速度が速くなるとその算出値に誤差が発生して正確な値を算出できなくなる。また、上記の算出方法を使用した改善従来術の倣い制御方法では、位置ずれ距離の代替値となる位置ずれ積分値を算出する方法が複雑であり、しかも倣いの制御性能を最適化するには種々の溶接施工条件毎の制御パラメータのチューニングが必要であった。
【０１３０】
そこで、本発明の目的は、チップ・被溶接物間距離の変化速度に影響されずに正確なチップ・被溶接物間距離を算出できる方法を提供すると共に、その算出方法を使用して高精度で広い適用範囲を持つ使い勝手の良い倣い制御方法及び装置を提供することである。
【０１３１】
【課題を解決するための手段】
出願時の請求項１のチップ・被溶接物間距離算出方法は、図１５に示すように第ｎ回目の算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法である。
【０１３２】
出願時の請求項２のチップ・被溶接物間距離算出方法は、図１５に示すように第ｎ回目の算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法である。
【０１３３】
出願時の請求項３の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、溶接トーチのオシレート位置Ｐを算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出過程と、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法である。
【０１３４】
出願時の請求項４の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出過程である出願時請求項３の溶接線倣い制御方法である。
【０１３５】
出願時の請求項５の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、溶接トーチのオシレート位置Ｐを算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、
検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融速度演算過程と、
検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、
検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出過程と、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法である。
【０１３６】
出願時の請求項６の溶接線倣い制御方法は、図１６乃至図１８に示すように、位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出過程である出願時請求項５の溶接線倣い制御方法である。
【０１３７】
出願時の請求項７の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、
溶接トーチのオシレート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、
溶接電流Ｉｗの検出回路ＩＤと、
第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算回路ＶＭと、
ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ又は設定回路と、
上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸと、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸと、
チップ・被溶接物間電圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、
上記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算回路ＶＡと、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算回路ＬＡと、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸと、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置である。
【０１３８】
出願時の請求項８の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、位置ずれ距離算出回路ＣＤが、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出回路である出願時請求項７の溶接線倣い制御装置である。
【０１３９】
出願時の請求項９の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、
溶接トーチのオシレート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、
溶接電流Ｉｗの検出回路ＩＤと、
第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融速度演算回路ＶＭと、
ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ又は設定回路と、
上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸと、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸと、
チップ・被溶接物間距離電圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、
上記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算回路ＶＡと、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路ＬＡと、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算回路と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置である。
【０１４０】
出願時の請求項１０の溶接線倣い制御装置は、図１９乃至図２２に示すように、
位置ずれ距離演算回路ＣＤが、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置Ｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する算出回路である出願時請求項９の溶接線倣い制御装置である。
【０１４１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、図１９乃至図２２に示すように、
溶接トーチのオシレート位置Ｐの算出回路又は検出回路と、
溶接電流Ｉｗの検出回路ＩＤと、
第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、上記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ²であるワイヤ溶融速度演算回路ＶＭと、
ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路ＦＤ又は設定回路と、
上記ワイヤ送給速度Ｗｆと上記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸと、
上記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと上記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸと、
上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸと、
チップ・被溶接物間距離電圧Ｖｗの検出回路ＶＤと、
上記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと上記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算回路ＶＡと、
上記アーク電圧算出値Ｖａと上記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路ＬＡと、
上記アーク長算出値Ｌａと上記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算回路と、
オシレート１周期間の上記オシレート位置Ｐとこのオシレート位置Ｐに対応した上記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離算出値Ｃｄを出力する位置ずれ距離算出回路ＣＤと、
上記位置ずれ距離算出値Ｃｄが略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置Ｃを左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置である。
【０１４２】
【実施例】
前述した従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法は、ワイヤ溶融速度とワイヤ送給速度とが常に等しいことが前提条件となっているので、その前提条件が成立しなくなるチップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときには正確な算出ができない。
それに対して本発明の算出方法は、微小時間毎のワイヤ溶融速度を演算で求めてワイヤ送給速度との差を演算することによってワイヤ突き出し長の変化を算出することができるために、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確にチップ・被溶接物間距離を算出できる。
【０１４３】
本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、従来技術での平均値ではなく瞬時値の溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを溶接中に微小時間ΔＴ毎に検出して、それらの検出値から複数回の演算を行い微小時間ΔＴ毎のチップ・被溶接物間距離を算出する。以下にその算出方法に使用する演算を示す。
【０１４４】
微小時間ΔＴ［ｓ］毎にチップ・被溶接物間距離の算出を行っているときの第ｎ回目の演算は次のようになる。
ワイヤ溶融速度ｖｍ［mm/s］は、実験によって次式で表わされることが知られている。
ｖｍ(n)＝α・Ｉｗ(n)＋β・Ｌｘ(n-1)・Ｉｗ(n)² …（８）
ここで、α［mm/(s・A)］及びβ［1/(s・A²)］は、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
次に、Ｗｆ≠ｖｍとなる過渡状態を考慮するには微小時間毎のワイヤ突き出し長の変化分を求める必要がある。ワイヤ突き出し長の変化分は、検出されたワイヤ送給速度Ｗｆ(n)［mm/s］と上記のワイヤ溶融速度ｖｍ(n)［mm/s］との差となるので、微小時間ΔＴ［ｓ］間でのワイヤ突き出し長の変化分ΔＬｘ(n)［mm］は次式となる。
ΔＬｘ(n)＝（Ｗｆ(n)−ｖｍ(n)）・ΔＴ …（９）
従って、第ｎ回目の演算におけるワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)［mm］は、第（ｎ−１）回目の演算値Ｌｘ(n-1)との加算値として次式となる。
Ｌｘ(n)＝Ｌｘ(n-1)＋ΔＬｘ(n) …（１０）
従来技術では、Ｗｆ＝ｖｍが前提条件であるので（９）式においてΔＬｘ＝０としてワイヤ突き出し長Ｌｘを算出していることになる。
【０１４５】
これ以降の演算は、従来技術と同じである。
まず、ワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)［Ｖ］は、（２）式と同一であり次式となる。
Ｖｘ(n)＝Ｒｘ・Ｌｘ(n)・Ｉｗ(n) …（１１）
ここで、Ｒｘ［Ω／mm］は溶接ワイヤの単位長あたりの抵抗値であり、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
上記のＲｘは温度によって変化するので、温度依存を考慮した上で前述した（２Ａ）式又は次式で表わすこともできる。
Ｖｘ＝Ｆ・Ｌｘ(n)＋Ｇ・（Ｗｆ(n)／Ｉｗ(n)²）
・［ｅｘｐ｛Ｈ・Ｉｗ(n) ²・Ｌｘ(n)）／Ｗｆ(n)｝−１］…（１１Ａ）
ここで、Ｆ［V/mm］、Ｇ［V・A²・s/mm］及びＨ［1/ s・A²］は、溶接ワイヤの直径、材質及び種類によって定まる定数である。
一般に使用される溶接ワイヤでの通常の溶接条件下においては、（１１）式と（２Ａ）式又は（１１Ａ）式とによって求まるＶｘの値には大きな差はないので、簡潔な（１１）式をここでは使用することにする。
次に、アーク電圧Ｖａ(n)［Ｖ］は前述した（３）式と同一の次式となる。
Ｖａ(n)＝Ｖｗ(n)−Ｖｘ(n) …（１２）
従って、アーク長Ｌａ(n)［mm］は前述した（４）式と同一の次式で表わされる。
Ｌａ(n)＝（Ｖａ(n)−ａ−ｃ・Ｉｗ(n)）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ(n)）…（１３）
ここで、ａ［Ｖ］、ｂ［V/mm］、ｃ［Ω］及びｄ［Ω/mm］は溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシールドガスの種類によって定まる定数である。
最後に、チップ・被溶接物間距離Ｌｗ(n)［mm］は前述した（５）式と同一の次式となる。
Ｌｗ(n)＝Ｌｘ(n)＋Ｌａ(n) …（１４）
【０１４６】
以上、上述したように（８）式乃至（１４）式による演算を繰り返すことで、微小時間ΔＴ［ｓ］毎にチップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ(n)を計算できる。但し、第1回目の（８）式の演算においては、ワイヤ突き出し長の初期値Ｌx(0)＝Ｌx0が必要であるので、チップ・被溶接物間距離を算出する溶接時において適当なワイヤ突き出し長の初期値を設定すればよい。
また、（９）式の演算で使用するワイヤ送給速度Ｗｆについては、溶接ワイヤは通常一定速度で送給されるので、検出値ではなく予め設定したワイヤ送給速度設定値に代替してもよい。
【０１４７】
図１５は、上述した本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
同図において、チップ・被溶接物間距離の算出は、微小時間ΔＴ毎に行い、ワイヤ突き出し長の初期値はＬx0として入力される。また、溶接中に微小時間ΔＴ毎に溶接電流Ｉｗ(n)、ワイヤ送給速度Ｗｆ(n)及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗ(n)が瞬時値として検出されてブロック図に入力される。上記のワイヤ送給速度Ｗｆ(n)については、溶接ワイヤは通常一定速度で送給されるので、検出値ではなく予め設定したワイヤ送給速度設定値に代替してもよい。
第ｎ回目の算出は以下のようにる。
【０１４８】
まず最初に、ワイヤ溶融速度演算回路ＶＭは、検出された溶接電流Ｉｗ(n)と前回算出されたワイヤ突き出し長Ｌｘ(n-1)とを入力として、（８）式に相当する演算を行い、ワイヤ溶融速度ｖｍ(n)を出力する。
２番目には、ワイヤ突き出し長変化分演算回路ＤＬＸは、上記のワイヤ溶融速度ｖｍ(n)と検出されたワイヤ送給速度Ｗｆ(n)とを入力として、（９）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し長変化分ΔＬｘ(n)を出力する。
３番目には、ワイヤ突き出し長変化分加算回路ＤＸは、上記のワイヤ突き出し長変化分ΔＬｘ(n)と前回のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n-1)とを入力として、（１０）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)を出力する。
【０１４９】
４番目には、ワイヤ突き出し部電圧演算回路ＶＸは、上記のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)と検出された溶接電流Ｉｗ(n)とを入力として、（１１）式に相当する演算を行い、ワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)を出力する。
５番目には、アーク電圧演算回路ＶＡは、検出されたチップ・被溶接物間電圧Ｖｗ(n)と上記のワイヤ突き出し部電圧Ｖｘ(n)とを入力として、（１２）式に相当する演算を行い、アーク電圧Ｖａ(n)を出力する。
６番目には、アーク長演算回路ＬＡは、上記のアーク電圧Ｖａ(n)と検出された溶接電流Ｉｗ(n)とを入力として、（１３）式に相当する演算を行いアーク長Ｌａ(n)を出力する。
最後に７番目として、アーク長・ワイヤ突き出し長加算回路ＡＸは、上記のアーク長Ｌａ(n)と上記のワイヤ突き出し長Ｌｘ(n)とを入力として、（１４）式に相当する演算を行い、チップ・被溶接物間距離Ｌｗ(n)を出力する。
上述した各演算を微小時間ΔＴ毎に繰り返すことで、溶接中のチップ・被溶接物間距離をリアルタイムに算出することができる。
【０１５０】
本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、従来技術の算出方法とは異なりワイヤ送給速度Ｗｆとワイヤ溶融速度ｖｍとが等しくならない過渡状態でのワイヤ突き出し長を演算回路ＶＭ、ＤＬＸ及びＤＸによって正確に算出できるために、それ以降の演算回路ＶＸ、ＶＡ、ＬＡ及びＡＸによってチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。従って、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確なチップ・被溶接物間距離が算出できる。
【０１５１】
次に、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を、溶接トーチをオシレートさせて行う倣い制御に使用した場合について説明する。
図１６は、図７と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃと一致しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
同図（Ｂ）の説明は図７（Ｂ）と同じであるので省略する。
【０１５２】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き出し長を算出することができるために、その加算値のチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。
【０１５３】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw12［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで最大値Ｌw11［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ４上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw12［mm］となる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ４上を右方向に移動して、オシレート中心位置Ｃで再び最大値Ｌw11［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ａ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw12［mm］に戻る。
【０１５４】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値の最大値Ｌw11［mm］となるオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃとなる。
【０１５５】
図１７は、図８と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
同図（Ｂ）の説明は図８（Ｂ）と同じであるので省略する。
【０１５６】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き出し長を算出することができるために、その加算値のチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。
【０１５７】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw22［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｂ３上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣでＬw21［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw23［mm］となる。
【０１５８】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｂ４上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート中心位置ＣではＬw21［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｂ３上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw22［mm］に戻る。
【０１５９】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd1［ｓ］を検出することで、前述した（６）式によって右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が負数として算出できる。
この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【０１６０】
図１８は、図９と同じ５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置、アーク長及びワイヤ突き出し長との関係を示している。
同図（Ｂ）の説明は図９（Ｂ）と同じであるので省略する。
【０１６１】
同図（Ａ）は、溶接トーチの各オシレ−ト位置Ｐにおいて、溶接電流Ｉｗ、ワイヤ送給速度Ｗｆ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、図１５に示す回路によってチップ・被溶接物間距離を算出してその変化を示す図である。オシレート位置Ｐに対応するアーク長及びワイヤ突き出し長が算出されて、その加算値としてチップ・被溶接物間距離が算出される。本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法では、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にアーク長及びワイヤ突き出し長を算出することができるために、その加算値のチップ・被溶接物間距離も正確に算出できる。
【０１６２】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw32［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート中心位置ＣではＬw31［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を左方向に移動して、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw33［mm］となる。
【０１６３】
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｃ４上を右方向に移動して、オシレート中心位置ＣではＬw31［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｃ３上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｒ１において最大値Ｌw11［mm］となり、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw32［mm］に戻る。
【０１６４】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最大値Ｌw11［mm］となるオシレート位置Ｒ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｒ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd2［ｓ］を検出すると、前述した（７）式から左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が正数として算出できる。
この左位置ずれ距離Ｃd2［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを右側に絶対値｜Ｃd2｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができる。
【０１６５】
このように、５［Hz］の中間周波オシレートにおいても、図３乃至図５で前述した▲１▼乃至▲５▼の手順をオシレート１周期毎に繰り返すことによって倣い制御を行うことができる。
さらに、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、０．２［Hz］以上３［Hz］未満の低周波オシレートにおいても、３［Hz］以上７［Hz］未満の中間周波オシレートにおいても、さらに７［Hz］以上５０［Hz］未満の高周波オシレートにおいてもすべての場合に、正確なアーク長算出値、ワイヤ突き出し長算出値及びその加算値であるチップ・被溶接物間距離算出値を計算できるために、上述したような簡潔な手段によって高精度な倣い制御ができる。
【０１６６】
次に、上述した本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法による倣い制御方法を実現する装置の実施例について、以下に説明する。
【０１６７】
図１９は、本発明の溶接線倣い装置のブロック図である。
溶接電源装置ＰＳは、アークを維持するための溶接電流Ｉｗ及びチップ・被溶接物間電圧Ｖｗを適正値に制御して通電すると共に、溶接ワイヤ１を送給するワイヤ送給装置５を制御するためのワイヤ送給装置制御信号Ｆｃを出力する。溶接ワイヤ１は溶接トーチ４を通って送給されて、被溶接物２との間でアークが発生する。
【０１６８】
ロボット制御装置７は、マニュピュレータ６に設置された複数軸のサーボモータを制御するためのサーボモータ制御信号Ｓｃを出力すると共に、倣い制御用の各種信号を入出力する。詳細については、各回路ブロックの説明のときに行う。
溶接線倣い制御装置８は、溶接電流Ｉｗ、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗ及びワイヤ送給速度Ｗｆを入力として、オシレート中心位置Ｃと溶接線位置Ｗｃとの位置ずれ距離を算出して、ロボット制御装置７に出力する。詳細については、各回路ブロックの説明のときに行う。
【０１６９】
教示点データ格納回路ＭＤは、ティーチング時の教示点データを格納しており、教示点データ信号Ｍｄを出力する。溶接速度データ格納回路ＷＳは、ティーチング時に設定された溶接速度データを格納しており、溶接速度データ信号Ｗｓを出力する。
オシレート周波数データ格納回路ＯＦは、ティーチング時に設定されたオシレート周波数データが格納されており、オシレート周波数データ信号Ｏｆを出力する。オシレート振幅データ格納回路ＯＷは、ティーチング時に設定されたオシレート振幅データを格納しており、オシレート振幅データ信号Ｏｗを出力する。
【０１７０】
動作軌跡制御回路ＭＣは、上記の教示点データ信号Ｍｄ、溶接速度データ信号Ｗｓ、オシレート周波数データ信号Ｏｆ及びオシレート振幅データ信号Ｏｗを入力として、トーチ先端位置ＴＣＰの動作軌跡データを算出して、動作軌跡制御信号Ｍｃを出力する。また溶接時において、上記の動作軌跡データからトーチ先端位置ＴＣＰがどのオシレート位置にあるかを算出又は検出して、オシレート位置信号Ｍopを出力する。さらに、オシレート１周期毎に更新される後述する位置ずれ距離算出信号Ｃｄを入力として、位置ずれ距離算出信号Ｃｄが負数のときは右位置ずれしているのでオシレート中心位置を左方向に｜Ｃｄ｜［ｍｍ］だけ遷移させて、位置ずれ距離算出信号Ｃｄが正数のときは左位置ずれしているのでオシレート中心位置を右方向に｜Ｃｄ｜［ｍｍ］だけ遷移させた新たな動作軌跡データを算出して出力する。
【０１７１】
サーボモータ制御回路ＳＣは、動作軌跡制御信号Ｍｃを入力として、マニュピュレータ６に設置された複数軸のサーボモータをＰＴＰ制御するためのサーボモータ制御信号Ｓｃを出力する。
【０１７２】
オシレート位置通知回路ＯＰは、オシレート位置信号Ｍopを入力として、トーチ先端位置ＴＣＰが右方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した時点で０となり、オシレート右端位置で１に変わり、左方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した時点で２に変わり、オシレート左端位置で３に変わり、再び右方向にオシレートされてオシレート中心位置に達した時点で０に変わるオシレート位置通知信号Ｏｐを出力する。
上述した動作軌跡制御回路ＭＣのオシレート位置信号Ｍopを算出又は検出する回路部分と上記のオシレート位置通知回路ＯＰとを合わせてオシレート位置の算出回路又は検出回路が構成されている。
【０１７３】
溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。チップ・被溶接物間電圧検出回路ＶＤは、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗを検出して、チップ・被溶接物間電圧検出信号Ｖｄを出力する。ワイヤ送給速度検出回路ＦＤは、ワイヤ送給速度Ｗｆを検出して、ワイヤ送給速度検出信号Ｆｄを出力する。
溶接電流Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＩは、溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、Ａ／Ｄ変換された溶接電流Ａ／Ｄ変換信号Ａdiを出力する。チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＶは、チップ・被溶接物間電圧検出信号Ｖｄを入力として、Ａ／Ｄ変換されたチップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを出力する。ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＦは、ワイヤ送給速度検出信号Ｆｄを入力として、Ａ／Ｄ変換されたワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ａdfを出力する。
【０１７４】
ワイヤ突き出し長初期値設定回路ＬＸ０は、予め設定されたワイヤ突き出し長初期値設定信号Ｌx0を出力する。
微小時間設定回路ＤＴは、前述した図１５で示すチップ・被溶接物間距離算出方法の算出周期となる予め設定された微小時間設定信号ΔＴを出力する。
割り込みタイマ回路ＩＴは、微小時間設定信号ΔＴを入力として、ΔＴ［ｓ］毎にＨレベルのトリガ信号となる割り込みタイマ信号Ｉｔを出力する。
【０１７５】
チップ・被溶接物間距離算出回路ＬＷは、溶接電流Ａ／Ｄ変換信号Ａdi、チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdv、ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ａdf、ワイヤ突き出し長初期値設定信号Ｌx0、微小時間設定信号ΔＴ及び割り込みタイマ信号Ｉｔを入力として、割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号になる毎に前述した図１５で示すチップ・被溶接物間距離算出方法の各回路によって演算を行い、それらの演算結果としてチップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗを出力する。
【０１７６】
位置ずれ距離算出回路ＣＤは、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗ、オシレート周波数データ信号Ｏｆ、オシレート振幅データ信号Ｏｗ、微小時間設定信号ΔＴ、オシレート位置通知信号Ｏｐ及び割り込みタイマ信号Ｉｔを入力として、割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号になる毎に位置ずれ距離算出信号Ｃｄを出力する。この回路ブロックの動作については、後述する図２１乃至図２２で詳細に説明する。
【０１７７】
図２０は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作フローチャートを示す図２１及び図２２を説明するために、オシレート条件及びオシレート動作軌跡とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート動作軌跡・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。同図（Ａ）は、オシレート動作軌跡とオシレート位置通知信号Ｏｐ及びチップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗとの関係を示しており、同図（Ｂ）は、溶接トーチのオシレート位置と被溶接物の表面位置との関係を示している。
【０１７８】
同図（Ｂ）に示しように、溶接トーチはオシレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］及びオシレ−ト振幅データ信号Ｏｗ［mm］でオシレートされており、位置ずれ距離Ｃd1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。
【０１７９】
同図（Ａ）に示すように、オシレート位置Ｐが右進しながらオシレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝０となり、オシレート位置Ｐがオシレート右端位置Ｒ０に達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝１に変わり、オシレート位置Ｐが左進しながらオシレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝２に変わり、オシレート位置Ｐがオシレート左端位置Ｌ０に達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝３に変わり、再びオシレート位置Ｐが右進しながらオシレート中心位置Ｃに達するとオシレート位置通知信号Ｏｐ＝０に変わる。
チップ・被溶接物間距離の算出は、微小時間設定信号ΔＴ［ｓ］毎に割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号となることによって行われ、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗは２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）に保存される。この２次元配列データの中からＯｐ＝０又は２であってかつ最大値となるデータを検索すると、Ｏｐ＝Ｏpm及びｎ＝ｎｍのときに最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）となる場合である。。
【０１８０】
図２１及び図２２は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作を示すフローチャートである。
倣い制御を開始すると同時に位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作が開始する。
ステップ１において、オシレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］、オシレート振幅データ信号Ｏｗ［mm］及び微小時間ΔT［ｓ］を読み込むと共に、オシレート位置通知信号Ｏｐに初期値０を、前回オシレート位置通知信号Ｏppに初期値０を、カウンタｎに初期値０を代入する。
ステップ２において、割り込みタイマ信号ＩｔがＨ信号になっているかを判定して、ＹＥＳならばステップ３に進み、ＮＯならばＨ信号になるまで待機する。
【０１８１】
ステップ３において、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗ［mm］を読み込む。
ステップ４において、上記チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗ［mm］を２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）に保存する。
ステップ５において、カウンタｎに１加算する。
ステップ６において、オシレート位置通知信号Ｏｐを読み込む。
ステップ７において、前回オシレート位置通知信号Ｏppとオシレート位置通知信号Ｏｐとが等しいかを判定して、ＹＥＳならばステップ９に進み、ＮＯならばステップ８に進む。このステップによって、１／４オシレート周期位置に達した瞬間かを判定している。
【０１８２】
ステップ８において、オシレート位置通知信号Ｏｐを前回オシレート位置通知信号Ｏppに代入した後に、ステップ２に戻る。
ステップ９において、オシレート位置通知信号Ｏｐを前回オシレート位置通知信号Ｏppに代入する。
ステップ１０において、カウンタｎを０にリセットする。
ステップ１１において、オシレート位置通知信号Ｏｐが０かを判定して、ＹＥＳならば図２２のステップ１２に進み、ＮＯならばステップ２に戻る。このステップにおいて、オシレート１周期が終了してオシレート中心位置に達したかを判定している。ＹＥＳの場合は、これ以降のステップによって位置ずれ距離Ｃｄの算出を行う。
【０１８３】
これ以降は図２２のフローチャートの説明である。
ステップ１２において、オシレート１周期分のチップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗを保存している２次元配列データＬｗ（Ｏｐ，ｎ）の中から、Ｏｐ＝０又は２でありかつ算出信号が最大値となるデータＬｗ（Ｏpm，ｎｍ）を検索する。このステップによって、チップ・被溶接物間距離算出信号Ｌｗが最大値となるオシレート位置（溶接線位置）が分かったことになる。Ｏｐ＝０又は２の場合と限定しているのは、Ｏｐ＝１又は３の場合を含めても算出信号が最大値となるオシレート位置は同じ結果となるので、フローチャートを簡潔にするためである。
ステップ１３において、ステップ１で読み込んだオシレート周波数データ信号Ｏｆ［Hz］、オシレート振幅データ信号Ｏｗ［mm］及び微小時間ΔＴ［ｓ］、並びにステップ１２で検索した最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）のカウンタ値ｎｍから（２・Ｏｆ・Ｏｗ・ΔＴ・ｎｍ）の演算を行い位置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］に代入する。
【０１８４】
ステップ１４において、ステップ１２で検索した最大値Ｌｗ（Ｏpm，ｎｍ）のオシレート位置通知信号Ｏpm＝２を判定して、ＹＥＳならばステップ１５に進み、ＮＯならばステップ１６に進む。Ｏpm＝２がＹＥＳのときは、右位置ずれしていることになり、Ｏpm＝２がＮＯつまりＯpm＝０のときは左位置ずれしていることになる。
ステップ１５において、（−１・Ｃｄ）の演算を行い、位置ずれ距離算出信号Ｃｄに代入する。このステップにおいて、右位置ずれしているときの位置ずれ距離算出信号Ｃｄの符号を負にしている。一方、左位置ずれのときの符号は正となる。
ステップ１６において、位置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］を出力する。
ステップ１７において、倣い終了かを判定して、ＹＥＳならば倣い制御を終了する。ＮＯならば、ステップ２に戻る。
【０１８５】
このように図２１及び図２２の各ステップを行うことによって、オシレート１周期毎に位置ずれ距離算出信号Ｃｄ［mm］が出力される。
【０１８６】
上述した図２０乃至図２２において具体的な数値例をあげると、オシレート周波数Ｏｆ＝５［Hz］、オシレート振幅Ｏｗ＝５［mm］、微小時間ΔＴ＝１［ms］及び位置ずれ距離Ｃd1＝１［mm］とすると、オシレート１周期あたりのチップ・被溶接物間距離算出信号の２次元配列データの総数は５０×４＝２００［個］となり、位置ずれ距離算出信号の分解能は０．０５［mm］となる。そして、Ｏpm＝２及びｎｍ＝２０のときにチップ・被溶接物間距離算出信号は最大値Ｌｗ（２，２０）となるので、位置ずれ距離Ｃｄ=−１・（０．０５×２０）＝１［mm］となる。
【０１８７】
図２３は、本発明の倣い制御方法を非対称なＶ開先形状の被溶接物に適用した場合の非対称開先・倣い制御適用図であって、同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置との関係を示している。
【０１８８】
同図（Ｂ）に示すように、左側の被溶接物２ｂと右側の被溶接物２ｃとによって非対称なＶ開先形状となっており、１０［Hz］の高周波オシレートを行いＣd1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。
同図（Ａ）は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法によって計算された算出値Ｌｗを示しており、高周波オシレートでも正確な値が得られる。
【０１８９】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw81［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｊ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣでＬw82［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｊ２上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw83［mm］となり、オシレート左端位置Ｌ０ではＬw84［mm］となる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｊ２上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw83［mm］となり、オシレート中心位置ＣではＬw82［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｊ１上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw81［mm］に戻る。
【０１９０】
このように、１０［Hz］の高周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最大値Ｌw83［mm］となるオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd3［ｓ］を検出すると、前述した（６）式によって右位置ずれ距離Ｃd1［mm］を算出することができる。
この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができ倣い制御を行うことができる。
【０１９１】
図２４は、本発明の倣い制御方法を薄板の重ね継ぎ手形状の被溶接物に適用した場合の重ね継ぎ手・倣い制御適用図であって、同図（Ａ）は、オシレ−ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示しており、同図（Ｂ）は、オシレート位置と被溶接物の表面位置との関係を示している。
【０１９２】
同図（Ｂ）に示すように、薄板の重ね継ぎ手であるので溶接トーチのねらい角度は０°で真上から溶接しており、１０［Hz］の高周波オシレートを行いＣd1［mm］だけ右位置ずれしている場合である。また、溶接線位置Ｗｃが継ぎ手部分と一致している場合である。
同図（Ａ）は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法によって計算された算出値Ｌｗを示しており、高周波オシレートでも正確な値が得られる。
【０１９３】
溶接トーチがオシレート右端位置Ｒ０にあるときのチップ・被溶接物間距離算出値はＬw91［mm］となる。この状態からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｋ１上を左方向に移動して、オシレート中心位置ＣでもＬw91［mm］となる。
溶接トーチがオシレート中心位置Ｃからオシレート左端位置Ｌ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｋ２上を左方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１において最大値Ｌw92［mm］となり、オシレート左端位置Ｌ０でもＬw92［mm］となる。
溶接トーチがオシレート左端位置Ｌ０からオシレート中心位置Ｃに向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は折れ線Ｋ２上を右方向に移動して、溶接線位置Ｗｃとなるオシレート位置Ｌ１においてＬw91［mm］となり、オシレート中心位置ＣでもＬw91［mm］となる。
溶接トーチが中心位置Ｃからオシレート右端位置Ｒ０に向けてオシレートされると、チップ・被溶接物間距離算出値は直線Ｋ１上を右方向に移動して、オシレート右端位置Ｒ０ではＬw91［mm］に戻る。
【０１９４】
このように、１０［Hz］の高周波オシレートであっても正確にチップ・被溶接物間距離を算出することができ、算出値が最小値Ｌw91［mm］から最大値Ｌw92［mm］に変化するオシレート位置Ｌ１が溶接線位置Ｗｃとなる。このときにオシレート中心位置Ｃからオシレート位置Ｌ1に達するまでの位置ずれ時間Ｔd3［ｓ］を検出すると、前述した（６）式から右位置ずれ距離Ｃd1［mm］を算出することができる。
この右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］になるように、オシレート中心位置Ｃを左側に絶対値｜Ｃd1｜［mm］遷移させることで溶接線位置Ｗｃと一致させることができ倣い制御を行うことができる。
【０１９５】
さらに薄板等の溶接においては、ビード外観の良好化、溶け落ち防止等のために継ぎ手部分からＣｍ1［mm］だけ右側又は左側にずれた位置を溶接線位置Ｗｃの目標値とする場合がある。このような場合には、上述した右位置ずれ距離Ｃd1［mm］が略０［mm］ではなく目標値Ｃm1［mm］になるようにオシレート中心位置Ｃを遷移することで倣い制御を行うことができる。
【０１９６】
【本発明の効果】
前述したように本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、従来技術とは異なりワイヤ送給速度とワイヤ溶融速度とが等しくない過渡状態であってもチップ・被溶接物間距離を正確に算出できるので、チップ・被溶接物間距離の変化速度が速いときでも正確なチップ・被溶接物間距離を算出できる。
そのために、倣い制御においてオシレート周波数が０．２［Hz］乃至５０［Hz］であっても、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用することによって正確なチップ・被溶接物間距離を算出することができる。
【０１９７】
また、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用した倣い制御方法では、正確なチップ・被溶接物間距離算出値による簡潔な手段によって倣い制御を行うことができる。
さらに、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法は、溶接ワイヤの直径、材質及び種類、並びにシールドガスの種類によって定まる定数のみを使用しているので、従来技術のようにオシレート周波数、オシレート振幅、平均溶接電流、平均チップ・被溶接物間電圧等の溶接施工条件に依存しないために、常に最適な制御性能を有する倣い制御方法及び装置を実現できる。
【０１９８】
また、図２３及び図２４に示すように、本発明の倣い制御方法では、被溶接物の開先形状又は継ぎ手形状が種々の形状であっても、従来技術とは違い同じ簡潔な手段によって高精度な倣い制御を行うことができる。
【０１９９】
上記のように本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法並びに溶接線倣い制御方法及び装置は、溶接中において微小時間毎に正確なチップ・被溶接物間距離を算出することができ、高精度で適用範囲が広くかつ使い勝手の良い倣い制御を行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、チップ・被溶接物間距離算出方法の説明に使用する用語を定義した用語定義図である。
【図２】図２は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
【図３】図３は、オシレート周波数が２［Hz］の低周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図４】図４は、２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］だけ右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図５】図５は、２［Hz］の低周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］だけ左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図６】図６は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法に誤差が生じることを説明するためのチップ・被溶接物間距離算出方法・誤差発生説明図である。
【図７】図７は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、オシレート周波数が５［Hz］の中間周波オシレートを行ったときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図８】図８は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図９】図９は、従来技術のチップ・被溶接物間距離算出方法を使用して、５［Hz］の中間周波オシレートを行い、オシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１０】図１０は、右位置ずれしている場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
【図１１】図１１は、左位置ずれしている場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
【図１２】図１２は、位置ずれなしの場合において位置ずれ積分値Ｓｄの算出方法を説明する位置ずれ積分値算出方法説明図である。
【図１３】図１３は、右位置ずれしている場合においてオシレート周波数Ｏｆが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート周波数・位置ずれ積分値関係図である。
【図１４】図１４は、右位置ずれしている場合においてオシレート振幅Ｏｗが位置ずれ積分値Ｓｄに及ぼす影響を説明するためのオシレート振幅・位置ずれ積分値関係図である。
【図１５】図１５は、本発明のチップ・被溶接物間距離算出方法を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置Ｗｃと一致しているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１７】図１７は、５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd1［mm］右位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１８】図１８は、５［Hz］の中間周波オシレートを行いオシレート中心位置Ｃが溶接線位置ＷｃよりもＣd2［mm］左位置ずれしているときの、溶接ト―チのオシレ―ト位置とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート位置・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図１９】図１９は、本発明の溶接線倣い装置のブロック図である。
【図２０】図２０は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作フローチャートを示す図２１及び図２２を説明するために、オシレート条件及びオシレート動作軌跡とチップ・被溶接物間距離算出値との関係を示すオシレート動作軌跡・チップ・被溶接物間距離算出値関係図である。
【図２１】図２１は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、位置ずれ距離算出回路ＣＤの動作を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、本発明の倣い制御方法を非対称なＶ開先形状の被溶接物に適用した場合の非対称開先・倣い制御適用図である。
【図２４】図２４は、本発明の倣い制御方法を薄板の重ね継ぎ手形状の被溶接物に適用した場合の重ね継ぎ手・倣い制御適用図である。
【符号の説明】
１…溶接ワイヤ
１ａ…ワイヤ先端部
２、２ｂ、２ｃ…被溶接物
２ａ…溶融池
３…アーク
４…溶接トーチ
４ａ…チップ
５…ワイヤ送給装置
５ａ…送給ロール
６…マニュピュレータ
７…ロボット制御装置
８…溶接線倣い制御装置
ＡＤＦ…ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換回路
Ａdf…ワイヤ送給速度Ａ／Ｄ変換信号
ＡＤＩ…溶接電流Ａ／Ｄ変換回路
Ａdi…溶接電流Ａ／Ｄ変換信号
ＡＤＶ…チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換回路
Ａdv…チップ・被溶接物間電圧Ａ／Ｄ変換信号
ＡＸ…アーク長・ワイヤ突き出し長加算回路
Ｃ…オシレート中心位置
ＣＤ…位置ずれ距離算出回路
Ｃｄ、Ｃd1、Ｃd2…位置ずれ距離（算出値／算出信号）
Ｃm1…溶接線位置と継ぎ手部分との位置ずれ距離の目標値
ＤＬＸ…ワイヤ突き出し長変化分演算回路
ＤＴ…微小時間設定回路
ＤＸ…ワイヤ突き出し長変化分加算回路
ＥＬx1、ＥＬx2…ワイヤ突き出し長算出値の誤差
Ｆｃ…ワイヤ送給装置制御信号
ＦＤ…ワイヤ送給速度検出回路
Ｆｄ…ワイヤ送給速度検出信号
ＩＤ…溶接電流検出回路
Ｉｄ…溶接電流検出信号
ＩＴ…割り込みタイマ回路
Ｉｔ…割り込みタイマ信号
Ｉｗ…溶接電流
Ｉwa…平均溶接電流
Ｌ０、Ｌ４…オシレート左端位置
ＬＡ…アーク長演算回路
Ｌａ…アーク長（算出値）
ＬＷ…チップ・被溶接物間距離算出回路
Ｌｗ…チップ・被溶接物間距離（算出値／算出信号）
ＬＸ…ワイヤ突き出し長演算回路
Ｌｘ…ワイヤ突き出し長（算出値）
ＬＸ０…ワイヤ突き出し長初期値設定回路
Ｌx0…ワイヤ突き出し長初期値（設定信号）
ＭＣ…動作軌跡制御回路
Ｍｃ…動作軌跡制御信号
ＭＤ…教示点データ格納回路
Ｍｄ…教示点データ信号
Ｍop…オシレート位置信号
ｎ、ｎｍ…カウンタ値
ＯＦ…オシレート周波数データ格納回路
Ｏｆ…オシレート周波数（データ信号）
ＯＰ…オシレート位置通知回路
Ｏｐ、Ｏpm…オシレート位置通知信号
Ｏpp…前回オシレート位置通知信号
ＯＷ…オシレート振幅データ格納回路
Ｏｗ…オシレート振幅（データ信号）
Ｏw1、Ｏw2…オシレート振幅
Ｐ、Ｒ１乃至Ｒ３、Ｌ１乃至Ｌ３…オシレート位置
ＰＳ…溶接電源装置
Ｒ０、Ｒ４…オシレート右端位置
Ｓ１乃至Ｓ４、Ｓ11乃至Ｓ14…チップ・被溶接物間距離算出値の積分値
ＳＣ…サーボモータ制御回路
Ｓｃ…サーボモータ制御信号
Ｓｄ、Ｓd1乃至Ｓd5…位置ずれ積分値
ＳＬ…左側積分値の差
ＳＲ…右側積分値の差
ＴＣＰ…トーチ先端位置
Ｔｄ、Ｔd1乃至Ｔd3…位置ずれ時間
ＶＡ…アーク電圧演算回路
Ｖａ…アーク電圧（算出値）
Ｖaa…平均アーク電圧
ＶＤ…チップ・被溶接物間電圧検出回路
Ｖｄ…チップ・被溶接物間電圧検出信号
ＶＭ…ワイヤ溶融速度演算回路
ｖｍ…ワイヤ溶融速度（算出値）
Ｖｗ…チップ・被溶接物間電圧
Ｖwa…平均チップ・被溶接物間電圧
ＶＸ…ワイヤ突き出し部電圧演算回路
Ｖｘ…ワイヤ突き出し部電圧（算出値）
Ｖxa…平均ワイヤ突き出し部電圧
Ｗｃ…溶接線位置
Ｗｆ…ワイｙ送給速度
Ｗｆa…平均ワイｙ送給速度
ＷＳ…溶接速度データ格納回路
Ｗｓ…溶接速度データ信号
ΔＴ…微小時間（設定信号）
ΔＬｘ…ワイヤ突き出し長変化分

Claims (10)

1. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせ溶接ワイヤを被溶接物に送給してアークを発生させて行う消耗電極ガスシールドアーク溶接のチップ・被溶接物間距離算出方法において、第ｎ回目の算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法。
2. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせ溶接ワイヤを被溶接物に送給してアークを発生させて行う消耗電極ガスシールドアーク溶接のチップ・被溶接物間距離算出方法において、第ｎ回目の算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程とを繰り返し行うチップ・被溶接物間距離算出方法。
3. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御方法において、溶接トーチのオシレート位置を算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出過程と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置を左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法。
4. 位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出過程である請求項３の溶接線倣い制御方法。
5. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御方法において、溶接トーチのオシレート位置を算出又は検出すると共に第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、検出した溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算過程と、検出又は予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算過程と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算演算過程と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算過程と、検出したチップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算過程と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算過程と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算過程と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出過程と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるようにオシレート中心位置を左右に遷移させて溶接線に倣わせる溶接線倣い制御方法。
6. 位置ずれ距離算出過程が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出過程である請求項５の溶接線倣い制御方法。
7. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御装置において、溶接トーチのオシレート位置の算出回路又は検出回路と、溶接電流Ｉｗの検出回路と、第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、前記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ溶融速度算出値ｖｍを出力するワイヤ溶融速度演算回路と、ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路又は設定回路と、前記ワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘを出力するワイヤ突き出し長変化分演算回路と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘを出力するワイヤ突き出し長変化分加算回路と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘを出力するワイヤ突き出し部電圧演算回路と、チップ・被溶接物間電圧Ｖｗの検出回路と、前記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａを出力するアーク電圧演算回路と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、アーク長算出値Ｌａを出力するアーク長演算回路と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗを出力するアーク長・ワイヤ突き出し長加算回路と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出回路と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置を左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置。
8. 位置ずれ距離算出回路が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出回路である請求項７の溶接線倣い制御装置。
9. 溶接トーチを所定オシレート周波数範囲でオシレートさせてアーク長及びワイヤ突き出し長の変化にともなう電気信号を処理することによって溶接トーチを溶接線に倣わせる消耗電極ガスシールドアーク溶接での溶接線倣い制御装置において、溶接トーチのオシレート位置の算出回路又は検出回路と、溶接電流Ｉｗの検出回路と、第ｎ回目のチップ・被溶接物間距離算出時に、前記溶接電流Ｉｗと第1回目の算出時は予め設定したワイヤ突き出し長初期値Ｌx0となる前回算出された前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、予め設定した定数α及びβによってワイヤ溶融速度算出値ｖｍ＝α・Ｉｗ＋β・Ｌx(n-1)・Ｉｗ2であるワイヤ溶融速度演算回路と、ワイヤ送給速度Ｗｆの検出回路又は設定回路と、前記ワイヤ送給速度Ｗｆと前記ワイヤ溶融速度算出値ｖｍとを入力として、予め設定した定数ΔＴによってワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘ＝（Ｗｆ−ｖｍ）・ΔＴであるワイヤ突き出し長変化分演算回路と、前記ワイヤ突き出し長変化分算出値ΔＬｘと前記前回ワイヤ突き出し長算出値Ｌx(n-1)とを入力として、ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘ＝Ｌx(n-1)＋ΔＬｘであるワイヤ突き出し長変化分加算回路と、前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数Ｒｘによってワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｌｘ・Ｉｗであるワイヤ突き出し部電圧演算回路と、チップ・被溶接物間距離電圧Ｖｗの検出回路と、前記チップ・被溶接物間電圧Ｖｗと前記ワイヤ突き出し部電圧算出値Ｖｘとを入力として、アーク電圧算出値Ｖａ＝Ｖｗ−Ｖｘであるアーク電圧演算回路と、前記アーク電圧算出値Ｖａと前記溶接電流Ｉｗとを入力として、予め設定した定数ａ乃至ｄによってアーク長算出値Ｌａ＝（Ｖａ−ａ−ｃ・Ｉｗ）／（ｂ＋ｄ・Ｉｗ）であるアーク長演算回路と、前記アーク長算出値Ｌａと前記ワイヤ突き出し長算出値Ｌｘとを入力として、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａであるアーク長・ワイヤ突き出し長加算演算回路と、オシレート１周期間の前記オシレート位置とこのオシレート位置に対応した前記チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗとを入力として、オシレート中心位置と溶接線位置との位置ずれ距離算出値を出力する位置ずれ距離算出回路と、前記位置ずれ距離算出値が略零又は予め設定した目標値になるように溶接トーチのオシレート中心位置を左右に遷移させる溶接トーチ遷移手段とから構成される溶接線倣い制御装置。
10. 位置ずれ距離演算回路が、チップ・被溶接物間距離算出値Ｌｗが最大値となる最大値オシレート位置とオシレート中心位置との位置ずれ距離算出値を出力する算出回路である請求項９の溶接線倣い制御装置。

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