JP6765037B2 - Welding equipment and welding method - Google Patents
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Description
本開示は、溶接装置および溶接方法に関する。特に、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接装置およびTIG溶接方法に関し、TIG溶接トーチに取り付けられた電極の交換に関する。 The present disclosure relates to welding equipment and welding methods. In particular, it relates to a TIG (Tungsten Inert Gas) welding apparatus and a TIG welding method, and relates to replacement of electrodes attached to a TIG welding torch.
まず、従来のTIG溶接装置及びTIG溶接方法について説明する。図4は、従来の溶接トーチ910と研磨装置920の側面図である。研磨装置920により、溶接トーチ910の電極の先端が研磨される。 First, a conventional TIG welding apparatus and a TIG welding method will be described. FIG. 4 is a side view of the
図4に示すように、従来の溶接トーチ910は、シリンダ911と、電極912と、溶接ワイヤを供給するためコンジット913およびワイヤガイド914と、を有する。また、従来の研磨装置920は、複数の研磨棒921と回転ボディ922とを有する。そして、溶接トーチ910の電極912が消耗されると、複数の研磨棒921を回転させて電極912の先端を研磨する。従来の溶接トーチ910では、一定の溶接回数や溶接時間が経過した後、電極912を交換している(例えば、特許文献1参照)。 As shown in FIG. 4, the
本開示の溶接装置は、溶接トーチと、溶接制御部と、高周波電圧印加部と、電流検出部と、計測部と、判定部と、を有する。 The welding apparatus of the present disclosure includes a welding torch, a welding control unit, a high frequency voltage application unit, a current detection unit, a measurement unit, and a determination unit.
溶接トーチは、TIG溶接に用いられる電極を有する。 The welding torch has electrodes used for TIG welding.
溶接制御部は、制御信号を発信する。 The welding control unit transmits a control signal.
高周波電圧印加部は、制御信号を受信し、電極と母材との間に高周波電圧を印加する。 The high frequency voltage application unit receives the control signal and applies a high frequency voltage between the electrode and the base material.
電流検出部は、電極と母材との間のアーク電流を検出する。計測部は、高周波電圧が印加されてから、アーク電流が検出されるまでにかかる遅延時間を計測する。 The current detection unit detects the arc current between the electrode and the base material. The measuring unit measures the delay time required from the application of the high frequency voltage to the detection of the arc current.
判定部は、計測部から遅延時間のデータを受信し、遅延時間が所定時間以上かどうかを判定する。 The determination unit receives the delay time data from the measurement unit and determines whether the delay time is equal to or longer than a predetermined time.
本開示の溶接方法は、
母材と電極との間に高周波電圧を印加する第1の工程と、
母材と電極との間に流れるアーク電流を検出する第2の工程と、
第1の工程から第2の工程までの遅延時間を測定する第3の工程と、
遅延時間が所定時間以上かどうかを判定する第4の工程と、
を有する。The welding method of the present disclosure is
The first step of applying a high frequency voltage between the base metal and the electrode,
The second step of detecting the arc current flowing between the base metal and the electrode,
A third step of measuring the delay time from the first step to the second step, and
A fourth step of determining whether the delay time is equal to or longer than a predetermined time, and
Have.
従来、一定の溶接回数や溶接時間が経過した後、電極912を交換していた。しかし、TIG溶接に用いられる電極の消耗は、溶接回数や溶接時間以外にも、母材の材質や溶接条件(溶接電流や溶接電圧)などによって大きく左右される。そのため、従来の電極消耗の判断方法では、電極の交換が早すぎて電極交換のために余計な費用と時間がかかったり、電極の交換が遅すぎて溶接品質(溶接の仕上がり)が低下する場合がある。本開示は、溶接の電極の消耗を正確に判断することで、電極を最適な時期に研磨または交換できる。そのため、電極交換のための余計な費用と時間がかからず、かつ、溶接品質が高い溶接装置及び溶接方法を提供できる。 Conventionally, the
(実施の形態1)
図1は、実施の形態に係る溶接装置1(アーク溶接装置)の概略図である。図2は、実施の形態に係る溶接装置1のアークスタートの回数と、高周波電圧の印加からアーク移行までにかかる時間と、の関係を示すグラフである。図1および図2を用いて、本開示の実施の形態に係る溶接装置1におけるTIG溶接に用いられる電極17を交換する時期を自動的に検出する方法について説明する。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view of a welding device 1 (arc welding device) according to an embodiment. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the number of arc starts of the
図1に示すように、溶接装置1は、溶接制御部10と、高周波電圧印加部11と、電流検出部12と、計測部13と、判定部14と、を有する。 As shown in FIG. 1, the
溶接制御部10は、制御信号(溶接出力命令)を、信号線S31を介して、高周波電圧印加部11に送信し、高周波電圧印加部11を制御する。また、溶接制御部10は、高周波タイミング信号を、信号線S34を介して、計測部13に送信する。さらに、溶接制御部10は、電流検出部12で検出された溶接電流を示す信号と、判定部14から出力した判定信号と、を受信する。ここで、高周波タイミング信号とは、高周波出力のタイミングを示す信号である。言い替えれば、高周波タイミング信号とは、制御信号の発信を示す信号である。 The
高周波電圧印加部11は、溶接制御部10から、信号線S31を介して、制御信号を受信する。そして、高周波電圧印加部11は、制御信号に基づいて、溶接トーチに高周波電圧を印加する。 The high frequency
電流検出部12は、溶接電流(アーク電流)を示す信号を検出する。そして、電流検出部12は、その検出した信号を、信号線S32を介して溶接制御部10に送信する。また、電流タイミング信号(検出したアーク電流が流れ始めるタイミングを示す信号)を、信号線S33を介して、計測部13に送信する。 The
計測部13は、溶接制御部10から高周波タイミング信号(高周波出力のタイミングを示す信号)と、電流検出部12から電流タイミング信号(アーク電流が流れ始めるタイミングを示す信号)と、を受信する。そして、計測部13は、高周波タイミング信号を受信してから電流タイミング信号を受信するまでにかかる遅延時間を計測する。また、計測した遅延時間のデータを信号線S35を介して、判定部14に送信する。本実施の形態では、アーク電流が検出されたタイミングを、アーク電流が流れ始めるタイミングとしている。 The
判定部14は、計測部13からの遅延時間のデータを受信する。そして、判定部14は、遅延時間が所定時間以上であるかどうかを判定する。ここで、判定部14は、判定した結果を信号線S36を介して溶接制御部10に送信してもよい。そして、遅延時間が所定時間以上の場合、判定部14から受け取った判定結果に基づいて、溶接制御部10は、制御信号を高周波電圧印加部11に送信するのを停止してもよい。 The
以上のような構成により、溶接装置1の溶接制御部10は、制御信号(溶接出力命令)を高周波電圧印加部11に送信し、並びに、高周波出力の高周波タイミング信号を計測部13に送信する。また、高周波電圧印加部11によって、TIG溶接に用いられる電極17を有するトーチ15と、母材16との間に高周波電圧が印加される。この高周波電圧により空気の絶縁破壊が発生し、トーチ15と、母材16と、の間に電流が流れ始めてアーク放電に移行する。アーク放電に移行すると、電流検出部12は、アーク電流を検出し、電流タイミング信号(アーク電流が流れ始めるタイミングを示す信号)を計測部13に送信する。計測部13は、高周波電圧が印加されてからアーク電流が検出されるまでの遅延時間を測定し、判定部14に送信する。判定部14は、遅延時間が所定時間以上であるかどうかを判定し、遅延時間が所定時間以上であれば、アラーム信号を出力し、溶接制御部10に送信する。溶接制御部10は、アラーム信号を受信したら、アラーム(警報)を出力させる。ここで、判定部14は、警報を発するための信号を警報装置に送信してもよい。また、警報装置は、溶接装置1に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。あるいは、遅延時間が所定時間以上の場合、判定部14は、点灯や点滅などのための信号を点灯装置に送信してもよい。ここで、点灯装置は、溶接装置1に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。また、計測部13と判定部14は一体に構成されていてもよい。さらに、判定部14あるいは、溶接制御部10が、警報装置あるいは点灯装置と一体に構成されていてもよい。以上の構成により、作業者は電極17の消耗を知ることができる。
With the above configuration, the
次に、図2を用いて、本実施の形態に係る電極17(溶接電極)を交換する時期を自動的に検出する方法について説明する。 Next, a method of automatically detecting the time to replace the electrode 17 (welded electrode) according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図2は、実施の形態に係る溶接装置1のアークスタートの回数(横軸)と、高周波電圧が印加されてからアーク移行までにかかる時間(縦軸)と、の関係を示すグラフである。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the number of arc starts (horizontal axis) of the
図2に示すように、アークスタートの回数が増えることによって、高周波電圧が印加されてからアーク移行までにかかる遅延時間が長くなる傾向がある。これは、電極17が消耗されるからである。図2において、アークスタート回数がn1(例えば1回目)の場合、遅延時間はt1であり、例えば50msである。また、アークスタート回数がnn(例えばn回目)の場合、遅延時間はt2となり、例えば100msとなる。遅延時間が長くなっているということは、つまり、高周波を出力してもアークスタートしにくくなっているということであり、電極17が消耗されていると判断される。すなわち、電極17の消耗は、高周波タイミング信号を受信してから電流タイミング信号を受信するまでにかかる遅延時間の長さにより判断できる。実際には、例えば、遅延時間t2を、遅延時間t1より大きいある一定値(例えば100ms)に設定しておく。そして、アークスタートの回数が増えることによって、アークスタートがn回目で遅延時間がt2を超えた場合、電極17が消耗されて交換する時期であると判断できる。 As shown in FIG. 2, as the number of arc starts increases, the delay time from the application of the high frequency voltage to the arc transition tends to increase. This is because the electrode 17 is consumed. In FIG. 2, when the number of arc starts is n1 (for example, the first time), the delay time is t1, for example, 50 ms. When the number of arc starts is nn (for example, the nth time), the delay time is t2, for example, 100 ms. The fact that the delay time is long means that it is difficult to start the arc even if a high frequency is output, and it is determined that the electrode 17 is worn out. That is, the wear of the electrode 17 can be determined by the length of the delay time required from the reception of the high frequency timing signal to the reception of the current timing signal. Actually, for example, the delay time t2 is set to a certain constant value (for example, 100 ms) larger than the delay time t1. Then, as the number of arc starts increases, when the arc start is the nth time and the delay time exceeds t2, it can be determined that the electrode 17 is consumed and it is time to replace it.
以上の構成により、本実施形態の溶接方法は、電極の消耗度合を自動的に検出し、タクトタイムの短縮と、溶接品質の向上と、を両立して最適な電極を交換するタイミングを検出できる。 With the above configuration, the welding method of the present embodiment automatically detects the degree of electrode wear, and can detect the optimum electrode replacement timing while achieving both shortening of tact time and improvement of welding quality. ..
(実施の形態2)
図3は、実施の形態に係る溶接装置1(アーク溶接装置)と、ロボット2の概略図である。本開示の実施形態に係る溶接装置1と、ロボット2と、を接続し、ロボットを用いて溶接を行う場合、電極交換タイミングを自動的に検出する方法について、図2および図3を用いて説明する。(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic view of the welding device 1 (arc welding device) and the
溶接装置1は、実施の形態1と同じ構成を有し、さらにロボット2を有する。ロボット2は、ロボット制御部20と、マニピュレータ部21と、を有する。 The
溶接装置1の溶接制御部10は、実施の形態1と同じ機能を果たす。それに加え、溶接制御部10は、信号線S37を介して、判定部14から受信したアラーム信号をロボット2のロボット制御部20に送信する。また、溶接装置1の高周波電圧印加部11と、電流検出部12と、計測部13と、判定部14とは、実施の形態1と同じ機能を果たす。 The
ロボット制御部20は、信号線S37を介して、溶接制御部10から出力したアラーム信号を受信する。また、ロボット制御部20は、信号線S38を介して、マニピュレータ部21に制御信号を送信し、マニピュレータ部21の動作を制御する。また、マニピュレータ部21は、接続機構部M41を介して、トーチ15を装着し、トーチ15を移動させる。 The
以上のような構成により、溶接装置1は、実施の形態1と同じ機能を果たす。それに加え、溶接装置1の溶接制御部10は、判定部14から出力したアラーム信号を受信し、そのアラーム信号をロボット2のロボット制御部20に送信する。ロボット制御部20は、アラーム信号を受信したら、アラーム(警報)を出力させる。 With the above configuration, the
また、実施の形態1と同様に、判定部14は、警報を発するための信号を警報装置に送信してもよい。あるいは、遅延時間が所定時間以上の場合、警報としての、点灯や点滅などのための信号を点灯装置に送信してもよい。したがって、判定部14は、直接的または間接的に警報を発するための信号を出力する。 Further, as in the first embodiment, the
ここで、警報装置および/あるいは点灯装置は、溶接装置1に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。また、計測部13と判定部14は一体に構成されていてもよい。さらに、判定部14あるいは、溶接制御部10が、警報装置あるいは点灯装置と一体に構成されていてもよい。以上の構成により、作業者は電極17の消耗を知ることができる。 Here, the alarm device and / or the lighting device may or may not be included in the
本実施の形態に係る電極交換のタイミングを自動的に検出する方法は、実施の形態1と同様である。 The method for automatically detecting the timing of electrode replacement according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
本開示の溶接装置および溶接方法は、TIG溶接に用いられる電極の消耗を正確に判断することで、電極を最適な時期に研磨または交換できる。そのため、電極交換のための余計な費用と時間がかからず、かつ、溶接品質を高くでき、産業上有用である。 The welding apparatus and welding method of the present disclosure can polish or replace the electrodes at the optimum time by accurately determining the wear of the electrodes used for TIG welding. Therefore, it does not require extra cost and time for electrode replacement, and the welding quality can be improved, which is industrially useful.
1 溶接装置
2 ロボット
10 溶接制御部
11 高周波電圧印加部
12 電流検出部
13 計測部
14 判定部
15 トーチ
16 母材
17 電極
20 ロボット制御部
21 マニピュレータ部
910 溶接トーチ
911 シリンダ
912 電極
913 コンジット
914 ワイヤガイド
920 研磨装置
921 研磨棒
922 回転ボディ
S31〜S38 信号線
M41 接続機構部1
Claims (9)
制御信号を発信する溶接制御部と、
前記制御信号を受信し、前記電極と母材との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加部と、
前記電極と前記母材との間のアーク電流を検出する電流検出部と、
前記高周波電圧が印加されてから、前記アーク電流が検出されるまでにかかる遅延時間を計測する計測部と、
前記計測部から前記遅延時間のデータを受信し、前記遅延時間が所定時間以上かどうかを判定する判定部と、を備え、
前記計測部は、
前記溶接制御部から、前記制御信号の発信を示す高周波タイミング信号を受信した時点を、前記高周波電圧が印加された時点とし、
前記電流検出部から、前記アーク電流の検出を示す電流タイミング信号を受信した時点を、前記アーク電流が検出された時点とし、
前記高周波タイミング信号を受信してから、前記電流タイミング信号を受信するまでにかかる時間を前記遅延時間とする、
溶接装置。 A welding torch with electrodes used for TIG welding,
Welding control unit that transmits control signals and
A high-frequency voltage application unit that receives the control signal and applies a high-frequency voltage between the electrode and the base material,
A current detection unit that detects an arc current between the electrode and the base material,
A measuring unit that measures the delay time required from the application of the high-frequency voltage to the detection of the arc current.
A determination unit that receives data of the delay time from the measurement unit and determines whether or not the delay time is equal to or longer than a predetermined time is provided.
The measuring unit
The time when the high frequency timing signal indicating the transmission of the control signal is received from the welding control unit is defined as the time when the high frequency voltage is applied.
The time when the current timing signal indicating the detection of the arc current is received from the current detection unit is defined as the time when the arc current is detected.
The time required from receiving the high-frequency timing signal to receiving the current timing signal is defined as the delay time.
Welding equipment.
請求項1記載の溶接装置。 The welding device according to claim 1, wherein the determination unit transmits a signal for issuing an alarm to the alarm device when the delay time is equal to or longer than a predetermined time.
請求項1記載の溶接装置。 The welding device according to claim 1, wherein the determination unit transmits a signal for lighting to the lighting device when the delay time is equal to or longer than a predetermined time.
請求項1記載の溶接装置。 The welding apparatus according to claim 1, wherein the determination unit transmits a determination result of determining whether or not the delay time is equal to or longer than a predetermined time to the welding control unit.
請求項4記載の溶接装置。 The welding control unit stops transmitting the control signal to the high frequency voltage application unit based on the determination result received from the determination unit.
The welding apparatus according to claim 4 .
請求項1記載の溶接装置。 The welding apparatus according to claim 1, wherein the measuring unit and the determining unit are integrally configured.
前記母材と前記電極との間に流れるアーク電流を検出する第2の工程と、
前記第1の工程から前記第2の工程までの遅延時間を測定する第3の工程と、
前記遅延時間が所定時間以上かどうかを判定する第4の工程と、を備え、
前記遅延時間は、前記高周波電圧が印加された時点から前記アーク電流が検出された時点までである
溶接方法。 The first step of applying a high frequency voltage between the base metal and the electrode,
The second step of detecting the arc current flowing between the base material and the electrode, and
A third step of measuring the delay time from the first step to the second step, and
A fourth step of determining whether the delay time is equal to or longer than a predetermined time is provided.
The delay time is from the time when the high frequency voltage is applied to the time when the arc current is detected .
さらに備える
請求項7記載の溶接方法。 When the delay time is equal to or longer than the predetermined time, the fifth step of issuing an alarm is performed.
Further prepare
The welding method according to claim 7 .
さらに備える
請求項7記載の溶接方法。 When the delay time is equal to or longer than the predetermined time, the fifth step of lighting up is performed.
Further prepare
The welding method according to claim 7 .
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