JP4673472B2 - アーク加工状態監視方法及びアーク加工電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク加工電源装置の出力電圧又は出力電流の検出信号を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して、加工異常信号を出力することによって被加工物の品質不良の発生を監視するアーク加工状態監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク溶接、アークプラズマ切断等のアーク加工において、アーク放電の不規則な運動、加工トーチ高さの変動、磁気吹きの発生等の種々の要因によってアーク加工状態に異常状態が発生して、その結果、被加工物が品質不良となることがある。このために、アーク加工状態を監視して、異常発生時にはアーク加工の停止、異常表示灯の点灯等を行うことによって、いち早く被加工物の品質不良を発見して、それに対処するアーク加工状態監視が行われている。
【０００３】
上記のアーク加工状態監視には種々の方法があるが、本発明ではアーク加工電源装置に内蔵されて、その出力電圧、出力電流等の電気信号によってアーク加工状態監視を行う方法を対象としている。以下、従来技術のアーク加工状態監視方法について説明する。
【０００４】
図１は、従来技術のアーク加工状態監視方法を実施するためのアーク加工電源装置のブロック図である。同図は、アーク加工として消耗電極ガスシールドアーク溶接の場合を例示している。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【０００５】
商用電源ＡＣは、一点鎖線で囲んだアーク加工電源装置ＰＳの入力電源であり、通常は交流３相２００［Ｖ］が使用されることが多い。出力制御回路ＩＮＶは、この商用電源ＡＣを入力として出力制御を行い、アーク負荷に適した出力電圧Ｖｗを供給する。一般的に、この出力制御回路ＩＮＶとしては、インバータ制御回路、チョッパ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されている。例えば、上記のインバータ制御回路は、以下の回路から構成されている。すなわち、上記の商用電源ＡＣを整流する１次側整流回路と、整流されたリップルのある電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧された交流を再び整流する２次側整流回路と、整流されたリップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから構成されており、後述するドライブ信号Ｄｖに従って上記のインバータ回路を形成する複数組のパワートランジスタが制御されて出力制御が行われる。
【０００６】
溶接ワイヤ１は、送給装置の送給ロール５ａによって加工トーチ４を通って送給されて、被加工物２との間にアーク３が発生する。このアーク中を出力電流Ｉｗが通電して、出力電圧Ｖｗが印加する。
【０００７】
電圧設定回路ＶＳは、電圧設定信号Ｖｓを出力する。同図は、前述したように、消耗電極ガスシールドアーク溶接用のアーク加工電源装置ＰＳの場合であるので、一般的に定電圧特性を有しており、後述するように、この電圧設定信号Ｖｓに等しくなるように上記の出力電圧Ｖｗが制御される。電圧検出回路ＶＤは、上記の出力電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する。誤差増幅回路ＥＡは、上記の電圧設定信号Ｖｓと上記の電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、誤差増幅信号Ｅａを出力する。ドライブ回路ＤＶは、後述する加工異常信号Ａｒが入力されていないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は上記の誤差増幅信号Ｅａに従って前述したインバータ回路を形成する複数のパワートランジスタを駆動するドライブ信号Ｄｖを出力し、他方、上記の加工異常信号Ａｒが入力されているとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は上記のドライブ信号Ｄｖの出力を禁止して出力電圧Ｖｗを停止する。
【０００８】
電流検出回路ＩＤは、上記の出力電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する。加工異常判別回路ＡＲは、上記の電圧検出信号Ｖｄ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、アーク加工状態の異常発生を判別して、加工異常信号Ａｒを出力する。この異常発生の判別は、上記の電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力として行う。同図では、この加工異常信号Ａｒが出力されると出力電圧Ｖｗを停止してアーク加工を停止する場合を例示したが、この加工異常信号Ａｒが出力されると異常表示灯を点灯するようにする場合もある。
【０００９】
図２は、図１で前述した加工異常判別回路ＡＲの回路構成を例示するブロック図である。同図は、電流検出信号Ｉｄのみを入力として、代表的なアーク加工状態の異常発生であるアーク切れを判別して、加工異常信号Ａｒを出力（Ｈｉｇｈレベル信号を出力）する場合である。以下、同図を参照して説明する。
【００１０】
コンパレータＣＰは、前述した電流検出信号Ｉｄと１０［Ａ］程度に予め設定したしきい値信号Ｉthとを比較して、Ｉｄ≧ＩthのときはＨｉｇｈレベルの信号となり、逆にＩｄ＜ＩthのときはＬｏｗレベルの信号となる電流通電信号Ｃｐを出力する。すなわち、この電流通電信号Ｃｐは、出力電流Ｉｗが通電していればＨｉｇｈレベルとなる信号である。オフディレイ回路ＯＤは、上記の電流通電信号Ｃｐを入力として、その信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化する時点を予め設定した遅延時間Ｔｄ［ｓ］だけ遅延させたオフディレイ信号Ｏｄを出力する。したがって、アーク加工中に上記のオフディレイ信号ＯｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化したときは、アーク加工中に上記の遅延時間Ｔｄ以上の間、出力電流Ｉｗが通電しないというアーク切れが発生していることになる。なお、遅延時間Ｔｄを設けている理由は、微小時間のアーク切れは被加工物の品質に影響を与えないために、そのようなときには異常発生と判別する必要がないためである。
【００１１】
フリップフロップ回路ＦＦは、上記のオフディレイ信号Ｏｄをセット信号として、その信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化すると（アーク切れが発生すると）Ｈｉｇｈレベルとなる加工異常信号Ａｒを出力する。リセット回路ＲＳは、リセット信号Ｒｓを出力する。このリセット信号Ｒｓは、上記のフリップフロップ回路ＦＦのリセット信号として入力されて、上記の加工異常信号ＡｒをＬｏｗレベルにリセットする。このリセット回路ＲＳは、押しボタン等に対応しており、押しボタンが押されると上記のリセット信号Ｒｓが出力されて加工異常信号Ａｒの出力が解除される。上述したように、加工異常判別回路ＡＲは、電流検出信号Ｉｄを入力としてアーク加工中のアーク切れの発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する。
【００１２】
図３は、図１及び図２で前述した従来装置の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電流通電信号Ｃｐの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はオフディレイ信号Ｏｄの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図は、アーク加工中にアーク切れが発生して加工異常信号Ａｒが出力されるときの上記の各信号のタイミングチャートを示している。以下、同図を参照して説明する。
【００１３】
▲１▼ 時刻ｔ１以前の期間
同図は、前述したように、消耗電極ガスシールドアーク溶接の場合であるので、同図（Ａ）に示すように出力電圧Ｖｗは、アーク期間中は電圧値が大きくなり、短絡期間中は電圧値が略零となる波形を繰り返す。一方、同図（Ｂ）に示すように出力電流Ｉｗは、アーク期間中は電流値が徐々に減少し、短絡期間中は電流値が徐々に増加する波形を繰り返す。同図（Ｃ）に示す電流通電信号Ｃｐは、図２で前述したように、出力電流Ｉｗが通電してＩｗ（Ｉｄ）≧ＩthであるのでＨｉｇｈレベルとなる。同様に、同図（Ｄ）に示すオフディレイ信号ＯｄもＨｉｇｈレベルとなる。また、同図（Ｅ）に示す加工異常信号Ａｒは、上記のオフディレイ信号ＯｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化しないために、Ｌｏｗレベルのままである。
【００１４】
▲２▼ 時刻ｔ１〜ｔ２の期間
時刻ｔ１においてアーク切れが発生すると、同図（Ａ）に示すように、出力電圧Ｖｗは、アーク期間中の電圧値よりもさらに大きな値の無負荷電圧となる。一方、同図（Ｂ）に示すように、出力電流Ｉｗは、通電しないために０［Ａ］となる。このために、同図（Ｃ）に示すように、電流通電信号Ｃｐは、Ｉｗ（Ｉｄ）＜Ｉthとなるために時刻ｔ１においてＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する。しかしながら、同図（Ｄ）に示すように、オフディレイ信号Ｏｄは、時刻ｔ１から図２で前した遅延時間Ｔｄ経過するまでの時刻ｔ２直前までは、Ｈｉｇｈレベルのままである。したがって、同図（Ｅ）に示すように、加工異常信号ＡｒもＬｏｗレベルのままである。
【００１５】
▲３▼ 時刻ｔ２以後の期間
時刻ｔ１に発生したアーク切れが遅延時間Ｔｄの間、継続して時刻ｔ２に達すると、同図（Ｄ）に示すように、オフディレイ信号Ｏｄは、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する。図２で前述したように、この変化をセット信号として、同図（Ｅ）に示すように、加工異常信号ＡｒがＨｉｇｈレベルに変化する。加工異常信号ＡｒがＨｉｇｈレベルになると、図１で前述したように、アーク加工電源装置の出力制御が停止するために、同図（Ａ）に示すように、出力電圧Ｖｗは０［Ｖ］となる。
以上のようにして、アーク加工中のアーク切れ発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図３で前述したように、従来技術のアーク加工状態監視方法では、アーク加工中にアーク切れ、溶け落ち等の種々の異常発生を判別して、加工異常信号Ａｒを出力することができるために、被加工物の品質不良を発見することが容易になる。しかしながら、図３で前述したように、アーク切れ発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する従来方法では、アーク加工中にアーク切れが発生した原因を特定することはできない。このために、従来方法では、被加工物の品質不良は発見することはできても、アーク切れの発生原因を特定して今後は品質不良が生じないようにすることはできなかった。以下、上述した従来方法の解決すべき課題について具体例を挙げて説明する。
【００１７】
前述した図３（Ａ）に示すように、アーク切れの発生を判別した時刻ｔ２以前においては、短絡期間の時間長さにバラツキがあり、かつ、通常よりも長い短絡期間の終了直後にアーク切れが発生している。このような波形のときは、ワイヤ送給速度の変動がアーク切れの発生原因になっている。したがって、アーク切れを防止するためには、ワイヤ送給性が良好になるように、加工トーチのコンタクトチップ、コイルライナ等の消耗部品の交換、加工トーチのケーブルの曲がりを緩やかする等の対策を取ることが必要になる。
【００１８】
図４は、図３とは異なる原因である磁気吹きの発生によってアーク切れが発生したときの各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電流通電信号Ｃｐの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はオフディレイ信号Ｏｄの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図において、加工異常信号Ａｒが出力される動作の説明は、前述した図３と同様であるのでその説明は省略する。以下、同図を参照して説明する。
【００１９】
同図（Ａ）に示すように、アーク切れの発生を判別した時刻ｔ２以前においては、短絡期間の時間長さはほぼ一定であり、かつ、アーク期間中に突然急激に電圧値が上昇した直後にアーク切れが発生している。このような波形のときは、磁気吹きがアーク切れの発生原因になっている。したがって、アーク切れを防止するためには、磁気吹きが生じないように被加工物への溶接ケーズルの接続位置の変更、接続個所を増やす等の対策を取ることが必要になる。
【００２０】
上述したように、図３及び図４では時刻ｔ２において同様にアーク切れの発生を判別して加工異常信号Ａｒが出力されるが、その発生原因は全く異なるために、その対策も異なる。しかしながら、従来技術のアーク加工状態監視方法では、アーク切れの発生原因を特定することができないために、発生原因に対応した有効な対策を取ることができなかった。
【００２１】
そこで、本発明は、アーク加工中の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができるアーク加工状態監視方法及びアーク加工電源装置を提供する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
出願時の請求項１の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄを入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって被加工物２の品質不良の発生を監視するアーク加工状態監視方法において、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換した電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流検出信号ＩｄをＡ／Ｄ変換した電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを順番に記憶して、その記憶数が予め設定した最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記両信号Ｖad及びＩadに替えて最新の上記両信号Ｖad及びＩadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行い、
アーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが出力されると上記記憶処理を停止して、その記憶処理停止時点ｔstでの時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００２３】
出願時の請求項２の発明は、図１０に示すように、
出願時の請求項１に記載する記憶処理停止時点ｔstでの時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、ＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する出願時の請求項１のアーク加工状態監視方法である。
【００２４】
出願時の請求項３の発明は、図１１に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳ及び産業用のロボットマニュピュレータＲＭ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置ＲＣを使用するアーク加工作業において、
出願時の請求項１に記載する記憶処理停止時点ｔstでの時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、上記ロボット制御装置ＲＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する出願時の請求項１のアーク加工状態監視方法である。
【００２５】
出願時の請求項４の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
出願時の請求項１に記載する加工異常信号Ａｒが、電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して出力される上記加工異常信号Ａｒである出願時の請求項１又は請求項２又は請求項３のアーク加工状態監視方法である。
【００２６】
出願時の請求項５の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄを入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって加工物２の品質不良の発生を監視するアーク加工電源装置ＰＳにおいて、
出力電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する電圧検出回路ＶＤと、出力電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する電流検出回路ＩＤと、上記電圧検出信号Ｖｄ又は上記電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力として加工異常信号Ａｒを出力する加工異常判別回路ＡＲと、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを出力する電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電流検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを出力する電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤと、予め設定した最大記憶数Ｎmaxのメモリ容量を有するリングバッファメモリＲＢＭと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを上記リングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶してその記憶数が上記最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記両信号ｖad及びＩadに替えて最新の上記両信号Ｖad及びＩadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行いアーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが入力された時点ｔstで上記記憶処理を停止する記憶処理回路ＭＣと、
上記記憶処理停止時点ｔstで上記リングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを外部出力信号Ｏｐとしてアーク加工電源装置ＰＳの外部に出力する外部出力回路ＯＰとから構成されて、
上記外部出力信号Ｏｐによって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工電源装置ＰＳである。
【００２７】
出願時の請求項６の発明は、図１０に示すように、
出願時の請求項５に記載する外部出力回路ＯＰが、外部出力信号ＯｐをＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信するための通信インターフェース回路Ｉ／Ｆである出願時の請求項５のアーク加工電源装置である。
【００２８】
出願時の請求項７の発明は、図１１に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳ及び産業用のロボットマニュピュレータＲＭ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置ＲＣを使用するアーク加工作業において、
出願時の請求項５に記載する外部出力回路ＯＰが、外部出力信号Ｏｐを上記ロボット制御装置ＲＣに送信するための通信インターフェース回路Ｉ／Ｆである出願時の請求項５のアーク加工電源装置である。
【００２９】
出願時の請求項８の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
出願時の請求項５に記載する加工異常判別回路ＡＲが、電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する上記加工異常判別回路ＡＲである出願時の請求項５又は請求項６又は請求項７のアーク加工電源装置ＰＳである。
【００３０】
出願時の請求項９の発明は、図１２に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗ並びにワイヤ送給速度Ｗｆを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄ及びＷｄを入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって被加工物２の品質不良の発生を監視する消耗電極ガスシールドアーク溶接のアーク加工状態監視方法において、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換した電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流検出信号ＩｄをＡ／Ｄ変換した電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び上記ワイヤ送給速度検出信号ＷｄをＡ／Ｄ変換した送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを順番に記憶して、その記憶数が予め設定した最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記３つの信号Ｖad及びＩad及びＷadに替えて最新の上記３つの信号Ｖad及びＩad及びＷadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行い、
アーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが出力されると上記記憶処理を停止して、その記憶処理停止時点ｔstでの時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び上記送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadによって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形及びワイヤ送給速度波形によってオペレータが上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例は、図５及び図１０に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄの一方又は両方を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって加工物２の品質不良の発生を監視するアーク加工電源装置ＰＳにおいて、
出力電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する電圧検出回路ＶＤと、出力電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する電流検出回路ＩＤと、上記電圧検出信号Ｖｄ又は上記電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力として加工異常信号Ａｒを出力する加工異常判別回路ＡＲと、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを出力する電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電流検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを出力する電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤと、予め設定した最大記憶数Ｎmaxのメモリ容量を有するリングバッファメモリＲＢＭと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを上記リングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶してその記憶数が上記最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記両信号ｖad及びＩadに替えて最新の上記両信号Ｖad及びＩadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行いアーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが入力された時点ｔstで上記記憶処理を停止する記憶処理回路ＭＣと、
上記記憶処理停止時点ｔstで上記リングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号ＩadをＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信するための通信インターフェースの外部出力回路ＯＰとから構成されて、
上記パーソナルコンピュータＰＣの受信信号群によって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によって上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工電源装置ＰＳである。
【００３２】
【実施例】
［実施例１］
以下に説明する実施例１の発明は、出願時の請求項１及び請求項５の発明に対応している。
図５は、実施例１のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、前述した図１と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、同図を参照して、点線で示す図１とは異なる回路ブロックである、電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤ、電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤ、記憶処理回路ＭＣ、リンブバッファメモリＲＢＭ及び外部出力回路ＯＰについて説明する。
【００３３】
電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤは、図１で前述した電圧検出信号Ｖｄを予め設定したサンプリング周期Ｔｓ［ｓ］ごとにＡ／Ｄ変換して、電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを出力する。電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤは、図１で前述した電流検出信号Ｉｄを上記と同様にサンプリング周期Ｔｓ［ｓ］ごとにＡ／Ｄ変換して、電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを出力する。このサンプリング周期Ｔｓとしては、例えば０．１［ms］程度である。
【００３４】
記憶処理回路ＭＣは、加工異常信号Ａｒが出力されていないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は、上記の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記の電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、サンプリング周期Ｔｓごとに後述するリングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶する記憶処理を行う。一方、加工異常信号Ａｒが出力されたとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は、上記の記憶処理を停止して、停止時点で上記のリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを記憶信号Ｍｃとして出力する。上記の記憶処理の詳細は、図６で後述する。
【００３５】
リングバッファメモリＲＢＭは、予め設定した最大記憶数Ｎmax組の上記の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを記憶することができる容量のメモリである。外部出力回路ＯＰは、上記の記憶信号Ｍｃを電源装置の外部に出力するためのインターフェース回路である。
【００３６】
図６は、上述した記憶処理を説明するためのリングバッファメモリＲＢＭのメモリ構成図である。同図において、第１行目は信号が記憶された時刻ｔ(n)を示しており、第２行目はメモリのアドレス（１〜Ｎmax）を示しており、第３行目はそのアドレスに記憶されている電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを示しており、第４行目はそのアドレスに記憶されている電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを示している。同図は、最大記憶数Ｎmax＝１０００の場合を例示している。以下、同図を参照して説明する。
【００３７】
アーク加工を開始すると、サンプリング周期Ｔｓ［ｓ］ごとの時刻ｔ(1)、ｔ(2)における電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(1)、Ｖad(2)及び 電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(1)、Ｉad(2)をアドレス１、２にそれぞれ順番に記憶する。この記憶処理を時刻ｔ(1000)まで繰り返した後、時刻ｔ(1001)になると記憶数が最大記憶数Ｎmaxを超えるので、その時刻の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(1001)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(1001)は、一番先に記憶したアドレス１に上書き記憶する。同様に、時刻ｔ(1002)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(1002)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(1002)は、アドレス２に上書き記憶する。上記の記憶処理を、加工異常信号Ａｒが発生しない間は繰り返す。
【００３８】
次に、アーク加工中に加工異常信号Ａｒが発生したときのリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている信号群及びそれらの信号群を電源装置の外部に出力する処理について説明する。
図７は、加工異常信号Ａｒが発生した時点でのリングバッファメモリＲＢＭのメモリ構成図である。同図は、時刻ｔ(n)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n)をアドレスｍ（１＜ｍ＜１０００）に記憶した直後に、加工異常信号Ａｒが発生して、上述した記憶処理を停止した場合である。以下、同図を参照して説明する。
【００３９】
同図に示すように、アドレスｍには、加工異常信号Ａｒが発生する直前の時刻ｔ(n)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n)が記憶されており、アドレスｍ−１には、時刻ｔ(n-1)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-1)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-1)が記憶されており、アドレス１には、時刻ｔ(n-m+1)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-m+1)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-m+1)が記憶されており、アドレス1000には、時刻ｔ(n-m)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-m)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-m)が記憶されており、アドレスｍ＋１には、時刻ｔ(n-999)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-999)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-999)が記憶されている。すなわち、加工異常信号Ａｒが発生した時点ｔstから前のＮmax＝１０００組の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadが記憶されており、その記憶期間Ｔｍ＝Ｔｓ×Ｎmax［ｓ］の期間中の両信号群が記憶されている。これらの時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadによって記憶期間Ｔｍの出力電圧波形を形成することができ、同様に、これらの時系列の電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって記憶期間Ｔｍの出力電流波形を形成すことができる。
【００４０】
図８は、上述した実施例１のアーク加工状態監視方法の効果を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図は、前述した図３のときと同一の波形図である。以下、同図を参照して説明する。
【００４１】
時刻ｔ(n)においてアーク切れの発生を判別して、同図（Ｃ）に示す加工異常信号Ａｒが出力されると（Ｈｉｇｈレベルになると）、その時点ｔstでのリングバッファメモリＲＢＭには、時刻ｔ(n)〜ｔ(n-999)の記憶期間Ｔｍ中の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadが記憶されている。前述したように、これらの信号群によって記憶期間Ｔｍ中の同図（Ａ）に示す出力電圧波形及び同図（Ｂ）に示す出力電流波形を形成すことができる。したがって、加工異常信号Ａｒが出力されてアーク加工が停止したとき又は異常表示灯が点灯したときには、加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の上記の出力電圧波形及び出力電流波形によって加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができる。
【００４２】
例えば、同図の場合には、図３で前述したように、記憶信号群から形成された出力電圧波形及び出力電流波形から短絡期間の時間長さにバラツキがあり、かつ、通常よりも長い短絡期間の終了直後にアーク切れが発生していることがわかる。このような波形のときは、ワイヤ送給速度の変動がアーク切れの発生原因になっているので、アーク切れを防止するためには、ワイヤ送給性が良好になるように対策すれば良い。
【００４３】
図９は、上述した図８のときと対応させて実施例１のアーク加工状態監視方法の効果を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図は、前述した図４と同一の波形図である。なお、上述した図８と同様の説明は省略して、以下、同図を参照して説明する。
【００４４】
同図（Ａ）及び同図（Ｂ）に示すように、図８のときと同様に記憶信号群から形成された出力電圧波形及び出力電流波形から短絡期間の時間長さはほぼ一定であり、かつ、アーク期間中に突然急激に電圧値が上昇した直後にアーク切れが発生していることがわかる。このような波形のときは、磁気吹きがアーク切れの発生原因になっているので、アーク切れを防止するためには、磁気吹きが生じないように対策すれば良い。
【００４５】
図８及び図９で上述したように、本発明のアーク加工状態監視方法は、記憶信号群から形成された出力電圧波形及び出力電流波形によって加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができるので、発生原因に最適な対策を取ることができ、その結果、被加工物の品質を常に良好にすることができる。
【００４６】
［実施例２］
以下に説明する実施例２の発明は、出願時の請求項２及び請求項６の発明に対応している。
実施例２の発明は、前述したように、アーク加工中に加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、ＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００４７】
実施例２の発明を実施するためのアーク加工電源装置の回路構成は、前述した図５に示す外部出力回路ＯＰが以下に説明する図１０の回路構成となること以外は図５と同一である。
図１０は、実施例２に対応する外部出力回路ＯＰの回路構成を示すブロック図である。通信インターフェース回路Ｉ／Ｆは、加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって形成される図５で前述した記憶信号Ｍｃを、ＦＡネットワークを介して送信するための外部出力信号Ｏｐを出力する。この外部出力信号Ｏｐは、ＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信される。品質管理者は、パーソナルコンピュータＰＣによってこれらの受信信号群の解析を行い加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。この解析方法の一例としては、加工異常信号Ａｒの発生原因に対応した出力電圧波形及び出力電流波形の基準パターンと、上記の受信信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形とを比較することによって発生原因を判別する方法がある。
【００４８】
［実施例３］
以下に説明する実施例３の発明は、出願時の請求項３及び請求項７の発明に対応している。
実施例３の発明は、アーク加工電源装置ＰＳ及び産業用のロボットマニュピュレータＲＭ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置ＲＣを使用するアーク加工作業において、
前述したように、アーク加工中に加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、上記のロボット制御装置ＲＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００４９】
実施例３の発明を実施するためのアーク加工電源装置の回路構成は、前述した図５に示す外部出力回路ＯＰが以下に説明する図１１の回路構成となること以外は図５と同一である。
図１１は、実施例３に対応する外部出力回路ＯＰの回路構成を示すブロック図である。通信インターフェース回路Ｉ／Ｆは、加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって形成される図５で前述した記憶信号Ｍｃを、上記のロボット制御装置ＲＣに送信するための外部出力信号Ｏｐを出力する。ロボット制御装置ＲＣは、予め組み込まれた解析ソフトウェアによってこれらの受信信号群の解析を行い加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。
この解析方法の一例としては、前述したように、加工異常信号Ａｒの発生原因に対応した出力電圧波形及び出力電流波形の基準パターンと、上記の受信信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形とを比較することによって発生原因を判別する方法がある。そして、ロボット制御装置ＲＣは、上記のパターン比較によって判別した発生原因をディスプレイ等に表示することができる。
【００５０】
［実施例４］
以下に説明する実施例４は、出願時の請求項４及び請求項８の発明に対応している。
実施例４の発明は、図２で前述したように、加工異常信号Ａｒが、電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して出力する加工異常信号Ａｒである実施例１乃至実施例３のアーク加工状態監視方法である。
【００５１】
実施例４の発明を実施するためのアーク加工電源装置の回路構成は、前述した図５、図１０及び図１１と同一である。なお、実施例４に対応する図５に示す加工異常判別回路ＡＲの回路構成の一例は、前述した図２と同一である。
【００５２】
［実施例５］
以下に説明する実施例５の発明は、出願時の請求項９の発明に対応している。
実施例５の発明は、溶接ワイヤを予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆ［ｍ／分］で送給して溶接する消耗電極ガスシールドアーク溶接において、前述した図５の実施例１とは下記の２点が異なり、それ以外は同一である。
【００５３】
▲１▼ 実施例１では、出力電圧検出信号Ｖｄ又は出力電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力するのに対して、実施例５では、上記の両検出信号Ｖｄ又はＩｄに加えてワイヤ送給速度検出信号Ｗｄの少なくとも１つ以上を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する。
【００５４】
▲２▼ 実施例１では、サンプリング周期Ｔｓごとに上記の電圧検出信号Ｖｄ及び電流検出信号ＩｄをＡ／Ｄ変換して順番に記憶し、アーク加工中に上記の加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでの時系列の上記の両Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及びＩadによって形成される上記時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。これに対して実施例５では、サンプリング周期Ｔｓごとに上記の両検出信号Ｖｄ及びＩｄに加えてワイヤ送給速度検出信号ＷｄをＡ／Ｄ変換して順番に記憶し、アーク加工中に上記の加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでの時系列の上記の３つのＡ／Ｄ変換信号Ｖad及びＩad及びＷadによって形成される上記時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形及びワイヤ送給速度波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。以下、この実施例５に対応するアーク加工電源装置について説明する。
【００５５】
図１２は、実施例５の消耗電極ガスシールドアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、前述した図５と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、同図を参照して、点線で示す図５とは異なる回路ブロックである、加工異常判別回路ＡＲ、ワイヤ送給モータＭ、ワイヤ送給速度検出回路ＷＤ、送給速度Ａ／Ｄ変換回路ＷＡＤ、記憶処理回路ＭＣ及びリンブバッファメモリＲＢＭについて説明する。
【００５６】
ワイヤ送給モータＭは、溶接ワイヤを予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆで送給する。ワイヤ送給速度検出回路ＷＤは、上記のワイヤ送給速度Ｗｆを検出してワイヤ送給速度検出信号Ｗｄを出力する。この検出方法としては、ワイヤ送給モータＭの電機子電圧を検出する方法、エンコーダによる方法、タコジェネレータによる方法等が慣用されている。加工異常判別回路ＡＲは、図５で前述した電圧検出信号Ｖｄ及び電流検出信号Ｉｄに加えて上記のワイヤ送給速度検出信号Ｗｄを入力として、アーク加工状態の異常発生を判別して、加工異常信号Ａｒを出力する。このとき異常発生の判別は、上記の３つの検出信号の少なくとも１つ以上を入力として行う。
【００５７】
送給速度Ａ／Ｄ変換回路ＷＡＤは、上記のワイヤ送給速度検出信号Ｗｄを図５で前述したようにサンプリング周期ＴｓごとにＡ／Ｄ変換して、送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを出力する。記憶処理回路ＭＣは、加工異常信号Ａｒが出力されていないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は、図５で前述した電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadに加えて上記の送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗｄを、サンプリング周期Ｔｓごとに後述のリングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶する記憶処理を行う。一方、加工異常信号Ａｒが出力されたとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は、上記の記憶処理を停止して、停止時点で上記のリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad、電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを記憶信号Ｍｃとして出力する。リングバッファメモリＲＢＭは、予め設定した最大記憶数Ｎmax組の上記の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad、電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを記憶することができる容量のメモリである。
【００５８】
【発明の効果】
実施例１乃至４の発明のアーク加工状態監視方法では、アーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstから前の一定期間（記憶期間Ｔｍ）中の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを記憶して、それらの信号群によって形成する出力電圧波形及び出力電流波形を形成することができるので、加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができる。そのために、異常発生原因に対応した対策を取ることができるので、アー加工状態が安定化して被加工物の品質が常に良好になる。
特に、実施例２の発明では、上記の記憶された信号群をパーソナルコンピュータＰＣによって詳細に解析することができるので、異常発生原因の判別精度が高くなる。
さらに、実施例３の発明では、上記の記憶された信号群をロボット制御装置ＲＣによって解析して異常発生原因を判別すると共に、その判別結果をディスプレイ等に表示することができるので、品質管理者へ迅速かつ的確に異常発生原因を通知することができる。
さらに、実施例５の発明では、アーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstから前の一定期間（記憶期間Ｔｍ）中の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadに加えて送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを記憶して、それらの信号群によって出力電圧波形及び出力電流波形に加えてワイヤ送給速度波形を形成すことができるので、異常発生原因をより的確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のアーク加工電源装置のブロック図
【図２】加工異常判別回路のブロック図
【図３】従来装置のタイミングチャート
【図４】磁気吹きによるアーク切れ発生時の従来装置のタイミングチャート
【図５】実施例１のアーク加工電源装置のブロック図
【図６】リングバッファメモリのメモリ構成図
【図７】加工異常信号が発生した時点でのリングバッファメモリのメモリ構成図
【図８】実施例１の効果を説明するための電圧・電流波形図
【図９】実施例１の別の効果を説明するための電圧・電流波形図
【図１０】実施例２の外部出力回路のブロック図
【図１１】実施例３の外部出力回路のブロック図
【図１２】実施例５のアーク加工電源装置のブロック図
【符号の説明】
１ 溶接用ワイヤ
２ 被加工物
３ アーク
４ 加工トーチ
５ａ 送給装置の送給ロール
ＡＣ 商用電源
ＡＲ 加工異常判別回路
Ａｒ 加工異常信号
ＣＰ コンパレータ
Ｃｐ 電流通電信号
ＤＶ ドライブ回路
Ｄｖ ドライブ信号
ＥＡ 誤差増幅回路
Ｅａ 誤差増幅信号
ＦＦ フリップフロップ回路
Ｉ／Ｆ 通信インターフェ―ス回路
ＩＡＤ 電流Ａ／Ｄ変換回路
Ｉad 電流Ａ／Ｄ変換信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＮＶ 出力制御回路
Ｉth しきい値信号
Ｉｗ 出力電流
Ｍ ワイヤ送給モータ
ＭＣ 記憶処理回路
Ｍｃ 記憶信号
Ｎmax 最大記憶数
ＯＤ オフディレイ回路
Ｏｄ オフディレイ信号
ＯＰ 外部出力回路
Ｏｐ 外部出力信号
ＰＳ アーク加工電源装置
Ｒ リセット端子
ＲＢＭ リングバッファメモリ
ＲＣ ロボット制御装置
ＲＭ ロボットマニュピュレータ
ＲＳ リセット回路
Ｒｓ リセット信号
Ｓ セット端子
Ｔｄ 遅延時間
Ｔｍ 記憶期間
Ｔｓ サンプリング周期
ｔst 記憶処理停止時点
ＶＡＤ 電圧Ａ／Ｄ変換回路
Ｖad 電圧Ａ／Ｄ変換信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＳ 電圧設定回路
Ｖｓ 電圧設定信号
Ｖｗ 出力電圧
ＷＡＤ 送給速度Ａ／Ｄ変換回路
Ｗad 送給速度Ａ／Ｄ変換信号
ＷＤ ワイヤ送給速度検出回路
Ｗｄ ワイヤ送給速度検出信号
Ｗｆ ワイヤ送給速度
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク加工電源装置の出力電圧又は出力電流の検出信号を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して、加工異常信号を出力することによって被加工物の品質不良の発生を監視するアーク加工状態監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク溶接、アークプラズマ切断等のアーク加工において、アーク放電の不規則な運動、加工トーチ高さの変動、磁気吹きの発生等の種々の要因によってアーク加工状態に異常状態が発生して、その結果、被加工物が品質不良となることがある。このために、アーク加工状態を監視して、異常発生時にはアーク加工の停止、異常表示灯の点灯等を行うことによって、いち早く被加工物の品質不良を発見して、それに対処するアーク加工状態監視が行われている。
【０００３】
上記のアーク加工状態監視には種々の方法があるが、本発明ではアーク加工電源装置に内蔵されて、その出力電圧、出力電流等の電気信号によってアーク加工状態監視を行う方法を対象としている。以下、従来技術のアーク加工状態監視方法について説明する。
【０００４】
図１は、従来技術のアーク加工状態監視方法を実施するためのアーク加工電源装置のブロック図である。同図は、アーク加工として消耗電極ガスシールドアーク溶接の場合を例示している。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【０００５】
商用電源ＡＣは、一点鎖線で囲んだアーク加工電源装置ＰＳの入力電源であり、通常は交流３相２００［Ｖ］が使用されることが多い。出力制御回路ＩＮＶは、この商用電源ＡＣを入力として出力制御を行い、アーク負荷に適した出力電圧Ｖｗを供給する。一般的に、この出力制御回路ＩＮＶとしては、インバータ制御回路、チョッパ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されている。例えば、上記のインバータ制御回路は、以下の回路から構成されている。すなわち、上記の商用電源ＡＣを整流する１次側整流回路と、整流されたリップルのある電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧された交流を再び整流する２次側整流回路と、整流されたリップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから構成されており、後述するドライブ信号Ｄｖに従って上記のインバータ回路を形成する複数組のパワートランジスタが制御されて出力制御が行われる。
【０００６】
溶接ワイヤ１は、送給装置の送給ロール５ａによって加工トーチ４を通って送給されて、被加工物２との間にアーク３が発生する。このアーク中を出力電流Ｉｗが通電して、出力電圧Ｖｗが印加する。
【０００７】
電圧設定回路ＶＳは、電圧設定信号Ｖｓを出力する。同図は、前述したように、消耗電極ガスシールドアーク溶接用のアーク加工電源装置ＰＳの場合であるので、一般的に定電圧特性を有しており、後述するように、この電圧設定信号Ｖｓに等しくなるように上記の出力電圧Ｖｗが制御される。電圧検出回路ＶＤは、上記の出力電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する。誤差増幅回路ＥＡは、上記の電圧設定信号Ｖｓと上記の電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、誤差増幅信号Ｅａを出力する。ドライブ回路ＤＶは、後述する加工異常信号Ａｒが入力されていないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は上記の誤差増幅信号Ｅａに従って前述したインバータ回路を形成する複数のパワートランジスタを駆動するドライブ信号Ｄｖを出力し、他方、上記の加工異常信号Ａｒが入力されているとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は上記のドライブ信号Ｄｖの出力を禁止して出力電圧Ｖｗを停止する。
【０００８】
電流検出回路ＩＤは、上記の出力電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する。加工異常判別回路ＡＲは、上記の電圧検出信号Ｖｄ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、アーク加工状態の異常発生を判別して、加工異常信号Ａｒを出力する。この異常発生の判別は、上記の電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力として行う。同図では、この加工異常信号Ａｒが出力されると出力電圧Ｖｗを停止してアーク加工を停止する場合を例示したが、この加工異常信号Ａｒが出力されると異常表示灯を点灯するようにする場合もある。
【０００９】
図２は、図１で前述した加工異常判別回路ＡＲの回路構成を例示するブロック図である。同図は、電流検出信号Ｉｄのみを入力として、代表的なアーク加工状態の異常発生であるアーク切れを判別して、加工異常信号Ａｒを出力（Ｈｉｇｈレベル信号を出力）する場合である。以下、同図を参照して説明する。
【００１０】
コンパレータＣＰは、前述した電流検出信号Ｉｄと１０［Ａ］程度に予め設定したしきい値信号Ｉthとを比較して、Ｉｄ≧ＩthのときはＨｉｇｈレベルの信号となり、逆にＩｄ＜ＩthのときはＬｏｗレベルの信号となる電流通電信号Ｃｐを出力する。すなわち、この電流通電信号Ｃｐは、出力電流Ｉｗが通電していればＨｉｇｈレベルとなる信号である。オフディレイ回路ＯＤは、上記の電流通電信号Ｃｐを入力として、その信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化する時点を予め設定した遅延時間Ｔｄ［ｓ］だけ遅延させたオフディレイ信号Ｏｄを出力する。したがって、アーク加工中に上記のオフディレイ信号ＯｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化したときは、アーク加工中に上記の遅延時間Ｔｄ以上の間、出力電流Ｉｗが通電しないというアーク切れが発生していることになる。なお、遅延時間Ｔｄを設けている理由は、微小時間のアーク切れは被加工物の品質に影響を与えないために、そのようなときには異常発生と判別する必要がないためである。
【００１１】
フリップフロップ回路ＦＦは、上記のオフディレイ信号Ｏｄをセット信号として、その信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化すると（アーク切れが発生すると）Ｈｉｇｈレベルとなる加工異常信号Ａｒを出力する。リセット回路ＲＳは、リセット信号Ｒｓを出力する。このリセット信号Ｒｓは、上記のフリップフロップ回路ＦＦのリセット信号として入力されて、上記の加工異常信号ＡｒをＬｏｗレベルにリセットする。このリセット回路ＲＳは、押しボタン等に対応しており、押しボタンが押されると上記のリセット信号Ｒｓが出力されて加工異常信号Ａｒの出力が解除される。上述したように、加工異常判別回路ＡＲは、電流検出信号Ｉｄを入力としてアーク加工中のアーク切れの発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する。
【００１２】
図３は、図１及び図２で前述した従来装置の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電流通電信号Ｃｐの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はオフディレイ信号Ｏｄの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図は、アーク加工中にアーク切れが発生して加工異常信号Ａｒが出力されるときの上記の各信号のタイミングチャートを示している。以下、同図を参照して説明する。
【００１３】
▲１▼ 時刻ｔ１以前の期間
同図は、前述したように、消耗電極ガスシールドアーク溶接の場合であるので、同図（Ａ）に示すように出力電圧Ｖｗは、アーク期間中は電圧値が大きくなり、短絡期間中は電圧値が略零となる波形を繰り返す。一方、同図（Ｂ）に示すように出力電流Ｉｗは、アーク期間中は電流値が徐々に減少し、短絡期間中は電流値が徐々に増加する波形を繰り返す。同図（Ｃ）に示す電流通電信号Ｃｐは、図２で前述したように、出力電流Ｉｗが通電してＩｗ（Ｉｄ）≧ＩthであるのでＨｉｇｈレベルとなる。同様に、同図（Ｄ）に示すオフディレイ信号ＯｄもＨｉｇｈレベルとなる。また、同図（Ｅ）に示す加工異常信号Ａｒは、上記のオフディレイ信号ＯｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化しないために、Ｌｏｗレベルのままである。
【００１４】
▲２▼ 時刻ｔ１〜ｔ２の期間
時刻ｔ１においてアーク切れが発生すると、同図（Ａ）に示すように、出力電圧Ｖｗは、アーク期間中の電圧値よりもさらに大きな値の無負荷電圧となる。一方、同図（Ｂ）に示すように、出力電流Ｉｗは、通電しないために０［Ａ］となる。このために、同図（Ｃ）に示すように、電流通電信号Ｃｐは、Ｉｗ（Ｉｄ）＜Ｉthとなるために時刻ｔ１においてＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する。しかしながら、同図（Ｄ）に示すように、オフディレイ信号Ｏｄは、時刻ｔ１から図２で前した遅延時間Ｔｄ経過するまでの時刻ｔ２直前までは、Ｈｉｇｈレベルのままである。したがって、同図（Ｅ）に示すように、加工異常信号ＡｒもＬｏｗレベルのままである。
【００１５】
▲３▼ 時刻ｔ２以後の期間
時刻ｔ１に発生したアーク切れが遅延時間Ｔｄの間、継続して時刻ｔ２に達すると、同図（Ｄ）に示すように、オフディレイ信号Ｏｄは、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する。図２で前述したように、この変化をセット信号として、同図（Ｅ）に示すように、加工異常信号ＡｒがＨｉｇｈレベルに変化する。加工異常信号ＡｒがＨｉｇｈレベルになると、図１で前述したように、アーク加工電源装置の出力制御が停止するために、同図（Ａ）に示すように、出力電圧Ｖｗは０［Ｖ］となる。
以上のようにして、アーク加工中のアーク切れ発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図３で前述したように、従来技術のアーク加工状態監視方法では、アーク加工中にアーク切れ、溶け落ち等の種々の異常発生を判別して、加工異常信号Ａｒを出力することができるために、被加工物の品質不良を発見することが容易になる。しかしながら、図３で前述したように、アーク切れ発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する従来方法では、アーク加工中にアーク切れが発生した原因を特定することはできない。このために、従来方法では、被加工物の品質不良は発見することはできても、アーク切れの発生原因を特定して今後は品質不良が生じないようにすることはできなかった。以下、上述した従来方法の解決すべき課題について具体例を挙げて説明する。
【００１７】
前述した図３（Ａ）に示すように、アーク切れの発生を判別した時刻ｔ２以前においては、短絡期間の時間長さにバラツキがあり、かつ、通常よりも長い短絡期間の終了直後にアーク切れが発生している。このような波形のときは、ワイヤ送給速度の変動がアーク切れの発生原因になっている。したがって、アーク切れを防止するためには、ワイヤ送給性が良好になるように、加工トーチのコンタクトチップ、コイルライナ等の消耗部品の交換、加工トーチのケーブルの曲がりを緩やかする等の対策を取ることが必要になる。
【００１８】
図４は、図３とは異なる原因である磁気吹きの発生によってアーク切れが発生したときの各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電流通電信号Ｃｐの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はオフディレイ信号Ｏｄの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図において、加工異常信号Ａｒが出力される動作の説明は、前述した図３と同様であるのでその説明は省略する。以下、同図を参照して説明する。
【００１９】
同図（Ａ）に示すように、アーク切れの発生を判別した時刻ｔ２以前においては、短絡期間の時間長さはほぼ一定であり、かつ、アーク期間中に突然急激に電圧値が上昇した直後にアーク切れが発生している。このような波形のときは、磁気吹きがアーク切れの発生原因になっている。したがって、アーク切れを防止するためには、磁気吹きが生じないように被加工物への溶接ケーズルの接続位置の変更、接続個所を増やす等の対策を取ることが必要になる。
【００２０】
上述したように、図３及び図４では時刻ｔ２において同様にアーク切れの発生を判別して加工異常信号Ａｒが出力されるが、その発生原因は全く異なるために、その対策も異なる。しかしながら、従来技術のアーク加工状態監視方法では、アーク切れの発生原因を特定することができないために、発生原因に対応した有効な対策を取ることができなかった。
【００２１】
そこで、本発明は、アーク加工中の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができるアーク加工状態監視方法及びアーク加工電源装置を提供する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
出願時の請求項１の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄを入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって被加工物２の品質不良の発生を監視するアーク加工状態監視方法において、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換した電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流検出信号ＩｄをＡ／Ｄ変換した電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを順番に記憶して、その記憶数が予め設定した最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記両信号Ｖad及びＩadに替えて最新の上記両信号Ｖad及びＩadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行い、
アーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが出力されると上記記憶処理を停止して、その記憶処理停止時点ｔstでの時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００２３】
出願時の請求項２の発明は、図１０に示すように、
出願時の請求項１に記載する記憶処理停止時点ｔstでの時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、ＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する出願時の請求項１のアーク加工状態監視方法である。
【００２４】
出願時の請求項３の発明は、図１１に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳ及び産業用のロボットマニュピュレータＲＭ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置ＲＣを使用するアーク加工作業において、
出願時の請求項１に記載する記憶処理停止時点ｔstでの時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、上記ロボット制御装置ＲＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する出願時の請求項１のアーク加工状態監視方法である。
【００２５】
出願時の請求項４の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
出願時の請求項１に記載する加工異常信号Ａｒが、電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して出力される上記加工異常信号Ａｒである出願時の請求項１又は請求項２又は請求項３のアーク加工状態監視方法である。
【００２６】
出願時の請求項５の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄを入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって加工物２の品質不良の発生を監視するアーク加工電源装置ＰＳにおいて、
出力電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する電圧検出回路ＶＤと、出力電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する電流検出回路ＩＤと、上記電圧検出信号Ｖｄ又は上記電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力として加工異常信号Ａｒを出力する加工異常判別回路ＡＲと、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを出力する電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電流検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを出力する電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤと、予め設定した最大記憶数Ｎmaxのメモリ容量を有するリングバッファメモリＲＢＭと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを上記リングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶してその記憶数が上記最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記両信号ｖad及びＩadに替えて最新の上記両信号Ｖad及びＩadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行いアーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが入力された時点ｔstで上記記憶処理を停止する記憶処理回路ＭＣと、
上記記憶処理停止時点ｔstで上記リングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを外部出力信号Ｏｐとしてアーク加工電源装置ＰＳの外部に出力する外部出力回路ＯＰとから構成されて、
上記外部出力信号Ｏｐによって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工電源装置ＰＳである。
【００２７】
出願時の請求項６の発明は、図１０に示すように、
出願時の請求項５に記載する外部出力回路ＯＰが、外部出力信号ＯｐをＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信するための通信インターフェース回路Ｉ／Ｆである出願時の請求項５のアーク加工電源装置である。
【００２８】
出願時の請求項７の発明は、図１１に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳ及び産業用のロボットマニュピュレータＲＭ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置ＲＣを使用するアーク加工作業において、
出願時の請求項５に記載する外部出力回路ＯＰが、外部出力信号Ｏｐを上記ロボット制御装置ＲＣに送信するための通信インターフェース回路Ｉ／Ｆである出願時の請求項５のアーク加工電源装置である。
【００２９】
出願時の請求項８の発明は、図５、図８及び図９に示すように、
出願時の請求項５に記載する加工異常判別回路ＡＲが、電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する上記加工異常判別回路ＡＲである出願時の請求項５又は請求項６又は請求項７のアーク加工電源装置ＰＳである。
【００３０】
出願時の請求項９の発明は、図１２に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗ並びにワイヤ送給速度Ｗｆを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄ及びＷｄを入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって被加工物２の品質不良の発生を監視する消耗電極ガスシールドアーク溶接のアーク加工状態監視方法において、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換した電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流検出信号ＩｄをＡ／Ｄ変換した電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び上記ワイヤ送給速度検出信号ＷｄをＡ／Ｄ変換した送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを順番に記憶して、その記憶数が予め設定した最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記３つの信号Ｖad及びＩad及びＷadに替えて最新の上記３つの信号Ｖad及びＩad及びＷadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行い、
アーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが出力されると上記記憶処理を停止して、その記憶処理停止時点ｔstでの時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び上記送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadによって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形及びワイヤ送給速度波形によってオペレータが上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例は、図５及び図１０に示すように、
アーク加工電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを検出すると共に、それらの検出信号Ｖｄ及びＩｄの一方又は両方を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力することによって加工物２の品質不良の発生を監視するアーク加工電源装置ＰＳにおいて、
出力電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する電圧検出回路ＶＤと、出力電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する電流検出回路ＩＤと、上記電圧検出信号Ｖｄ又は上記電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力として加工異常信号Ａｒを出力する加工異常判別回路ＡＲと、
予め設定したサンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを出力する電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電流検出信号ＶｄをＡ／Ｄ変換して電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを出力する電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤと、予め設定した最大記憶数Ｎmaxのメモリ容量を有するリングバッファメモリＲＢＭと、上記サンプリング周期Ｔｓごとに上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを上記リングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶してその記憶数が上記最大記憶数Ｎmaxに達した以後は一番先に記憶した上記両信号ｖad及びＩadに替えて最新の上記両信号Ｖad及びＩadを上書き記憶する記憶処理を繰り返して行いアーク加工中に上記加工異常信号Ａｒが入力された時点ｔstで上記記憶処理を停止する記憶処理回路ＭＣと、
上記記憶処理停止時点ｔstで上記リングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の上記電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記電流Ａ／Ｄ変換信号ＩadをＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信するための通信インターフェースの外部出力回路ＯＰとから構成されて、
上記パーソナルコンピュータＰＣの受信信号群によって形成される上記記憶処理停止時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によって上記加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工電源装置ＰＳである。
【００３２】
【実施例】
［実施例１］
以下に説明する実施例１の発明は、出願時の請求項１及び請求項５の発明に対応している。
図５は、実施例１のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、前述した図１と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、同図を参照して、点線で示す図１とは異なる回路ブロックである、電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤ、電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤ、記憶処理回路ＭＣ、リンブバッファメモリＲＢＭ及び外部出力回路ＯＰについて説明する。
【００３３】
電圧Ａ／Ｄ変換回路ＶＡＤは、図１で前述した電圧検出信号Ｖｄを予め設定したサンプリング周期Ｔｓ［ｓ］ごとにＡ／Ｄ変換して、電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを出力する。電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＡＤは、図１で前述した電流検出信号Ｉｄを上記と同様にサンプリング周期Ｔｓ［ｓ］ごとにＡ／Ｄ変換して、電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを出力する。このサンプリング周期Ｔｓとしては、例えば０．１［ms］程度である。
【００３４】
記憶処理回路ＭＣは、加工異常信号Ａｒが出力されていないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は、上記の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び上記の電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、サンプリング周期Ｔｓごとに後述するリングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶する記憶処理を行う。一方、加工異常信号Ａｒが出力されたとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は、上記の記憶処理を停止して、停止時点で上記のリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを記憶信号Ｍｃとして出力する。上記の記憶処理の詳細は、図６で後述する。
【００３５】
リングバッファメモリＲＢＭは、予め設定した最大記憶数Ｎmax組の上記の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを記憶することができる容量のメモリである。外部出力回路ＯＰは、上記の記憶信号Ｍｃを電源装置の外部に出力するためのインターフェース回路である。
【００３６】
図６は、上述した記憶処理を説明するためのリングバッファメモリＲＢＭのメモリ構成図である。同図において、第１行目は信号が記憶された時刻ｔ(n)を示しており、第２行目はメモリのアドレス（１〜Ｎmax）を示しており、第３行目はそのアドレスに記憶されている電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadを示しており、第４行目はそのアドレスに記憶されている電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを示している。同図は、最大記憶数Ｎmax＝１０００の場合を例示している。以下、同図を参照して説明する。
【００３７】
アーク加工を開始すると、サンプリング周期Ｔｓ［ｓ］ごとの時刻ｔ(1)、ｔ(2)における電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(1)、Ｖad(2)及び 電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(1)、Ｉad(2)をアドレス１、２にそれぞれ順番に記憶する。この記憶処理を時刻ｔ(1000)まで繰り返した後、時刻ｔ(1001)になると記憶数が最大記憶数Ｎmaxを超えるので、その時刻の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(1001)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(1001)は、一番先に記憶したアドレス１に上書き記憶する。同様に、時刻ｔ(1002)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(1002)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(1002)は、アドレス２に上書き記憶する。上記の記憶処理を、加工異常信号Ａｒが発生しない間は繰り返す。
【００３８】
次に、アーク加工中に加工異常信号Ａｒが発生したときのリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている信号群及びそれらの信号群を電源装置の外部に出力する処理について説明する。
図７は、加工異常信号Ａｒが発生した時点でのリングバッファメモリＲＢＭのメモリ構成図である。同図は、時刻ｔ(n)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n)をアドレスｍ（１＜ｍ＜１０００）に記憶した直後に、加工異常信号Ａｒが発生して、上述した記憶処理を停止した場合である。以下、同図を参照して説明する。
【００３９】
同図に示すように、アドレスｍには、加工異常信号Ａｒが発生する直前の時刻ｔ(n)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n)が記憶されており、アドレスｍ−１には、時刻ｔ(n-1)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-1)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-1)が記憶されており、アドレス１には、時刻ｔ(n-m+1)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-m+1)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-m+1)が記憶されており、アドレス1000には、時刻ｔ(n-m)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-m)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-m)が記憶されており、アドレスｍ＋１には、時刻ｔ(n-999)の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad(n-999)及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad(n-999)が記憶されている。すなわち、加工異常信号Ａｒが発生した時点ｔstから前のＮmax＝１０００組の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadが記憶されており、その記憶期間Ｔｍ＝Ｔｓ×Ｎmax［ｓ］の期間中の両信号群が記憶されている。これらの時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖadによって記憶期間Ｔｍの出力電圧波形を形成することができ、同様に、これらの時系列の電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって記憶期間Ｔｍの出力電流波形を形成すことができる。
【００４０】
図８は、上述した実施例１のアーク加工状態監視方法の効果を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図は、前述した図３のときと同一の波形図である。以下、同図を参照して説明する。
【００４１】
時刻ｔ(n)においてアーク切れの発生を判別して、同図（Ｃ）に示す加工異常信号Ａｒが出力されると（Ｈｉｇｈレベルになると）、その時点ｔstでのリングバッファメモリＲＢＭには、時刻ｔ(n)〜ｔ(n-999)の記憶期間Ｔｍ中の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadが記憶されている。前述したように、これらの信号群によって記憶期間Ｔｍ中の同図（Ａ）に示す出力電圧波形及び同図（Ｂ）に示す出力電流波形を形成すことができる。したがって、加工異常信号Ａｒが出力されてアーク加工が停止したとき又は異常表示灯が点灯したときには、加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の上記の出力電圧波形及び出力電流波形によって加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができる。
【００４２】
例えば、同図の場合には、図３で前述したように、記憶信号群から形成された出力電圧波形及び出力電流波形から短絡期間の時間長さにバラツキがあり、かつ、通常よりも長い短絡期間の終了直後にアーク切れが発生していることがわかる。このような波形のときは、ワイヤ送給速度の変動がアーク切れの発生原因になっているので、アーク切れを防止するためには、ワイヤ送給性が良好になるように対策すれば良い。
【００４３】
図９は、上述した図８のときと対応させて実施例１のアーク加工状態監視方法の効果を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は加工異常信号Ａｒの時間変化を示している。同図は、前述した図４と同一の波形図である。なお、上述した図８と同様の説明は省略して、以下、同図を参照して説明する。
【００４４】
同図（Ａ）及び同図（Ｂ）に示すように、図８のときと同様に記憶信号群から形成された出力電圧波形及び出力電流波形から短絡期間の時間長さはほぼ一定であり、かつ、アーク期間中に突然急激に電圧値が上昇した直後にアーク切れが発生していることがわかる。このような波形のときは、磁気吹きがアーク切れの発生原因になっているので、アーク切れを防止するためには、磁気吹きが生じないように対策すれば良い。
【００４５】
図８及び図９で上述したように、本発明のアーク加工状態監視方法は、記憶信号群から形成された出力電圧波形及び出力電流波形によって加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができるので、発生原因に最適な対策を取ることができ、その結果、被加工物の品質を常に良好にすることができる。
【００４６】
［実施例２］
以下に説明する実施例２の発明は、出願時の請求項２及び請求項６の発明に対応している。
実施例２の発明は、前述したように、アーク加工中に加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、ＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００４７】
実施例２の発明を実施するためのアーク加工電源装置の回路構成は、前述した図５に示す外部出力回路ＯＰが以下に説明する図１０の回路構成となること以外は図５と同一である。
図１０は、実施例２に対応する外部出力回路ＯＰの回路構成を示すブロック図である。通信インターフェース回路Ｉ／Ｆは、加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって形成される図５で前述した記憶信号Ｍｃを、ＦＡネットワークを介して送信するための外部出力信号Ｏｐを出力する。この外部出力信号Ｏｐは、ＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータＰＣに送信される。品質管理者は、パーソナルコンピュータＰＣによってこれらの受信信号群の解析を行い加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。この解析方法の一例としては、加工異常信号Ａｒの発生原因に対応した出力電圧波形及び出力電流波形の基準パターンと、上記の受信信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形とを比較することによって発生原因を判別する方法がある。
【００４８】
［実施例３］
以下に説明する実施例３の発明は、出願時の請求項３及び請求項７の発明に対応している。
実施例３の発明は、アーク加工電源装置ＰＳ及び産業用のロボットマニュピュレータＲＭ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置ＲＣを使用するアーク加工作業において、
前述したように、アーク加工中に加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを、上記のロボット制御装置ＲＣに送信して、それらの送信された信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別するアーク加工状態監視方法である。
【００４９】
実施例３の発明を実施するためのアーク加工電源装置の回路構成は、前述した図５に示す外部出力回路ＯＰが以下に説明する図１１の回路構成となること以外は図５と同一である。
図１１は、実施例３に対応する外部出力回路ＯＰの回路構成を示すブロック図である。通信インターフェース回路Ｉ／Ｆは、加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadによって形成される図５で前述した記憶信号Ｍｃを、上記のロボット制御装置ＲＣに送信するための外部出力信号Ｏｐを出力する。ロボット制御装置ＲＣは、予め組み込まれた解析ソフトウェアによってこれらの受信信号群の解析を行い加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。
この解析方法の一例としては、前述したように、加工異常信号Ａｒの発生原因に対応した出力電圧波形及び出力電流波形の基準パターンと、上記の受信信号群によって形成される出力電圧波形及び出力電流波形とを比較することによって発生原因を判別する方法がある。そして、ロボット制御装置ＲＣは、上記のパターン比較によって判別した発生原因をディスプレイ等に表示することができる。
【００５０】
［実施例４］
以下に説明する実施例４は、出願時の請求項４及び請求項８の発明に対応している。
実施例４の発明は、図２で前述したように、加工異常信号Ａｒが、電圧検出信号Ｖｄ又は電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して出力する加工異常信号Ａｒである実施例１乃至実施例３のアーク加工状態監視方法である。
【００５１】
実施例４の発明を実施するためのアーク加工電源装置の回路構成は、前述した図５、図１０及び図１１と同一である。なお、実施例４に対応する図５に示す加工異常判別回路ＡＲの回路構成の一例は、前述した図２と同一である。
【００５２】
［実施例５］
以下に説明する実施例５の発明は、出願時の請求項９の発明に対応している。
実施例５の発明は、溶接ワイヤを予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆ［ｍ／分］で送給して溶接する消耗電極ガスシールドアーク溶接において、前述した図５の実施例１とは下記の２点が異なり、それ以外は同一である。
【００５３】
▲１▼ 実施例１では、出力電圧検出信号Ｖｄ又は出力電流検出信号Ｉｄの一方又は両方を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力するのに対して、実施例５では、上記の両検出信号Ｖｄ又はＩｄに加えてワイヤ送給速度検出信号Ｗｄの少なくとも１つ以上を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒを出力する。
【００５４】
▲２▼ 実施例１では、サンプリング周期Ｔｓごとに上記の電圧検出信号Ｖｄ及び電流検出信号ＩｄをＡ／Ｄ変換して順番に記憶し、アーク加工中に上記の加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでの時系列の上記の両Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及びＩadによって形成される上記時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。これに対して実施例５では、サンプリング周期Ｔｓごとに上記の両検出信号Ｖｄ及びＩｄに加えてワイヤ送給速度検出信号ＷｄをＡ／Ｄ変換して順番に記憶し、アーク加工中に上記の加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstでの時系列の上記の３つのＡ／Ｄ変換信号Ｖad及びＩad及びＷadによって形成される上記時点ｔstから前の一定期間Ｔｍ中の出力電圧波形及び出力電流波形及びワイヤ送給速度波形によって上記の加工異常信号Ａｒの発生原因を判別する。以下、この実施例５に対応するアーク加工電源装置について説明する。
【００５５】
図１２は、実施例５の消耗電極ガスシールドアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、前述した図５と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、同図を参照して、点線で示す図５とは異なる回路ブロックである、加工異常判別回路ＡＲ、ワイヤ送給モータＭ、ワイヤ送給速度検出回路ＷＤ、送給速度Ａ／Ｄ変換回路ＷＡＤ、記憶処理回路ＭＣ及びリンブバッファメモリＲＢＭについて説明する。
【００５６】
ワイヤ送給モータＭは、溶接ワイヤを予め設定したワイヤ送給速度Ｗｆで送給する。ワイヤ送給速度検出回路ＷＤは、上記のワイヤ送給速度Ｗｆを検出してワイヤ送給速度検出信号Ｗｄを出力する。この検出方法としては、ワイヤ送給モータＭの電機子電圧を検出する方法、エンコーダによる方法、タコジェネレータによる方法等が慣用されている。加工異常判別回路ＡＲは、図５で前述した電圧検出信号Ｖｄ及び電流検出信号Ｉｄに加えて上記のワイヤ送給速度検出信号Ｗｄを入力として、アーク加工状態の異常発生を判別して、加工異常信号Ａｒを出力する。このとき異常発生の判別は、上記の３つの検出信号の少なくとも１つ以上を入力として行う。
【００５７】
送給速度Ａ／Ｄ変換回路ＷＡＤは、上記のワイヤ送給速度検出信号Ｗｄを図５で前述したようにサンプリング周期ＴｓごとにＡ／Ｄ変換して、送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを出力する。記憶処理回路ＭＣは、加工異常信号Ａｒが出力されていないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は、図５で前述した電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadに加えて上記の送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗｄを、サンプリング周期Ｔｓごとに後述のリングバッファメモリＲＢＭに順番に記憶する記憶処理を行う。一方、加工異常信号Ａｒが出力されたとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は、上記の記憶処理を停止して、停止時点で上記のリングバッファメモリＲＢＭに記憶されている時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad、電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを記憶信号Ｍｃとして出力する。リングバッファメモリＲＢＭは、予め設定した最大記憶数Ｎmax組の上記の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad、電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉad及び送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを記憶することができる容量のメモリである。
【００５８】
【発明の効果】
実施例１乃至４の発明のアーク加工状態監視方法では、アーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstから前の一定期間（記憶期間Ｔｍ）中の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadを記憶して、それらの信号群によって形成する出力電圧波形及び出力電流波形を形成することができるので、加工異常信号Ａｒの発生原因を判別することができる。そのために、異常発生原因に対応した対策を取ることができるので、アー加工状態が安定化して被加工物の品質が常に良好になる。
特に、実施例２の発明では、上記の記憶された信号群をパーソナルコンピュータＰＣによって詳細に解析することができるので、異常発生原因の判別精度が高くなる。
さらに、実施例３の発明では、上記の記憶された信号群をロボット制御装置ＲＣによって解析して異常発生原因を判別すると共に、その判別結果をディスプレイ等に表示することができるので、品質管理者へ迅速かつ的確に異常発生原因を通知することができる。
さらに、実施例５の発明では、アーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号Ａｒが出力された時点ｔstから前の一定期間（記憶期間Ｔｍ）中の時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号Ｖad及び電流Ａ／Ｄ変換信号Ｉadに加えて送給速度Ａ／Ｄ変換信号Ｗadを記憶して、それらの信号群によって出力電圧波形及び出力電流波形に加えてワイヤ送給速度波形を形成すことができるので、異常発生原因をより的確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のアーク加工電源装置のブロック図
【図２】加工異常判別回路のブロック図
【図３】従来装置のタイミングチャート
【図４】磁気吹きによるアーク切れ発生時の従来装置のタイミングチャート
【図５】実施例１のアーク加工電源装置のブロック図
【図６】リングバッファメモリのメモリ構成図
【図７】加工異常信号が発生した時点でのリングバッファメモリのメモリ構成図
【図８】実施例１の効果を説明するための電圧・電流波形図
【図９】実施例１の別の効果を説明するための電圧・電流波形図
【図１０】実施例２の外部出力回路のブロック図
【図１１】実施例３の外部出力回路のブロック図
【図１２】実施例５のアーク加工電源装置のブロック図
【符号の説明】
１ 溶接用ワイヤ
２ 被加工物
３ アーク
４ 加工トーチ
５ａ 送給装置の送給ロール
ＡＣ 商用電源
ＡＲ 加工異常判別回路
Ａｒ 加工異常信号
ＣＰ コンパレータ
Ｃｐ 電流通電信号
ＤＶ ドライブ回路
Ｄｖ ドライブ信号
ＥＡ 誤差増幅回路
Ｅａ 誤差増幅信号
ＦＦ フリップフロップ回路
Ｉ／Ｆ 通信インターフェ―ス回路
ＩＡＤ 電流Ａ／Ｄ変換回路
Ｉad 電流Ａ／Ｄ変換信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＮＶ 出力制御回路
Ｉth しきい値信号
Ｉｗ 出力電流
Ｍ ワイヤ送給モータ
ＭＣ 記憶処理回路
Ｍｃ 記憶信号
Ｎmax 最大記憶数
ＯＤ オフディレイ回路
Ｏｄ オフディレイ信号
ＯＰ 外部出力回路
Ｏｐ 外部出力信号
ＰＳ アーク加工電源装置
Ｒ リセット端子
ＲＢＭ リングバッファメモリ
ＲＣ ロボット制御装置
ＲＭ ロボットマニュピュレータ
ＲＳ リセット回路
Ｒｓ リセット信号
Ｓ セット端子
Ｔｄ 遅延時間
Ｔｍ 記憶期間
Ｔｓ サンプリング周期
ｔst 記憶処理停止時点
ＶＡＤ 電圧Ａ／Ｄ変換回路
Ｖad 電圧Ａ／Ｄ変換信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＳ 電圧設定回路
Ｖｓ 電圧設定信号
Ｖｗ 出力電圧
ＷＡＤ 送給速度Ａ／Ｄ変換回路
Ｗad 送給速度Ａ／Ｄ変換信号
ＷＤ ワイヤ送給速度検出回路
Ｗｄ ワイヤ送給速度検出信号
Ｗｆ ワイヤ送給速度
Claims (9)
- アーク加工電源装置の出力電圧及び出力電流を検出すると共に、それらの検出信号を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号を出力することによって被加工物の品質不良の発生を監視するアーク加工状態監視方法において、
予め設定したサンプリング周期ごとに前記電圧検出信号をＡ／Ｄ変換した電圧Ａ／Ｄ変換信号及び前記電流検出信号をＡ／Ｄ変換した電流Ａ／Ｄ変換信号を順番に記憶して、その記憶数が予め設定した最大記憶数に達した以後は一番先に記憶した前記両信号に替えて最新の前記両信号を上書き記憶する記憶処理を繰り返して行い、アーク加工中に前記加工異常信号が出力されると前記記憶処理を停止して、その記憶処理停止時点での時系列の前記電圧Ａ／Ｄ変換信号及び前記電流Ａ／Ｄ変換信号によって形成される前記記憶処理停止時点から前の一定期間中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが前記加工異常信号の発生原因を判別するアーク加工状態監視方法。 - 記憶処理停止時点での時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号及び電流Ａ／Ｄ変換信号を、ＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータに送信して、それらの送信された信号群によって形成される前記記憶処理停止時点から前の一定期間中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが加工異常信号の発生原因を判別する請求項１のアーク加工状態監視方法。
- アーク加工電源装置及び産業用のロボットマニュピュレータ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置を使用するアーク加工作業において、
記憶処理停止時点での時系列の電圧Ａ／Ｄ変換信号及び電流Ａ／Ｄ変換信号を、前記ロボット制御装置に送信して、それらの送信された信号群によって形成される前記記憶処理停止時点から前の一定期間中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが加工異常信号の発生原因を判別する請求項１のアーク加工状態監視方法。 - 加工異常信号が、電圧検出信号又は電流検出信号の一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して出力される前記加工異常信号である請求項１又は請求項２又は請求項３のアーク加工状態監視方法。
- アーク加工電源装置の出力電圧及び出力電流を検出すると共に、それらの検出信号を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号を出力することによって加工物の品質不良の発生を監視するアーク加工電源装置において、
出力電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、出力電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出回路と、前記電圧検出信号又は前記電流検出信号の一方又は両方を入力として加工異常信号を出力する加工異常判別回路と、
予め設定したサンプリング周期ごとに前記電圧検出信号をＡ／Ｄ変換して電圧Ａ／Ｄ変換信号を出力する電圧Ａ／Ｄ変換回路と、前記サンプリング周期ごとに前記電流検出信号をＡ／Ｄ変換して電流Ａ／Ｄ変換信号を出力する電流Ａ／Ｄ変換回路と、予め設定した最大記憶数のメモリ容量を有するリングバッファメモリと、前記サンプリング周期ごとに前記電圧Ａ／Ｄ変換信号及び前記電流Ａ／Ｄ変換信号を前記リングバッファメモリに順番に記憶してその記憶数が前記最大記憶数に達した以後は一番先に記憶した前記両信号に替えて最新の前記両信号を上書き記憶する記憶処理を繰り返して行いアーク加工中に前記加工異常信号が入力された時点で前記記憶処理を停止する記憶処理回路と、前記記憶処理停止時点で前記リングバッファメモリに記憶されている時系列の前記電圧Ａ／Ｄ変換信号及び前記電流Ａ／Ｄ変換信号を外部出力信号としてアーク加工電源装置の外部に出力する外部出力回路とから構成されて、前記外部出力信号によって形成される前記記憶処理停止時点から前の一定期間中の出力電圧波形及び出力電流波形によってオペレータが前記加工異常信号の発生原因を判別するアーク加工電源装置。 - 外部出力回路が、外部出力信号をＦＡネットワークを介してパーソナルコンピュータに送信するための通信インターフェース回路である請求項５のアーク加工電源装置。
- アーク加工電源装置及び産業用のロボットマニュピュレータ及び両者との間で制御信号を送受信するロボット制御装置を使用するアーク加工作業において、
外部出力回路が、外部出力信号を前記ロボット制御装置に送信するための通信インターフェース回路である請求項５のアーク加工電源装置。 - 加工異常判別回路が、電圧検出信号又は電流検出信号の一方又は両方を入力としてアーク加工中のアーク切れ発生を判別して加工異常信号を出力する前記加工異常判別回路である請求項５又は請求項６又は請求項７のアーク加工電源装置。
- アーク加工電源装置の出力電圧及び出力電流並びにワイヤ送給速度を検出すると共に、それらの検出信号を入力としてアーク加工状態の異常発生を判別して加工異常信号を出力することによって被加工物の品質不良の発生を監視する消耗電極ガスシールドアーク溶接のアーク加工状態監視方法において、
予め設定したサンプリング周期ごとに前記電圧検出信号をＡ／Ｄ変換した電圧Ａ／Ｄ変換信号及び前記電流検出信号をＡ／Ｄ変換した電流Ａ／Ｄ変換信号及び前記ワイヤ送給速度検出信号をＡ／Ｄ変換した送給速度Ａ／Ｄ変換信号を順番に記憶して、その記憶数が予め設定した最大記憶数に達した以後は一番先に記憶した前記３つの信号に替えて最新の前記３つの信号を上書き記憶する記憶処理を繰り返して行い、アーク加工中に前記加工異常信号が出力されると前記記憶処理を停止して、その記憶処理停止時点での時系列の前記電圧Ａ／Ｄ変換信号及び前記電流Ａ／Ｄ変換信号及び前記送給速度Ａ／Ｄ変換信号によって形成される前記記憶処理停止時点から前の一定期間中の出力電圧波形及び出力電流波形及びワイヤ送給速度波形によってオペレータが前記加工異常信号の発生原因を判別するアーク加工状態監視方法。
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