JPH01293975A - 溶接異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サブマージアーク溶接などのような自動アー
ク溶接中の溶接異常監視に関わる。

〔従来の技術〕

溶接作業の省人化、自動化には安定した溶接品質を維持
するため、溶接状態の監視技術が必要であり、各種アー
ク溶接分野でもこの開発が積極的に行われている。例え
ば、特開昭６１−６３３６５号公報や、特開昭６１−１
１５６７８号公報などでは、溶接電流信号をＡ／Ｄ変換
してマイクロコンピュータに取り込み、一定回数上下限
値を超えた場合に異常表示させる方法が提案されている
。しかしながら、サブマージマーク溶接などでは、溶接
異常によって引き起こされる溶接欠陥は、溶接電流のみ
でなく、溶接電圧、溶接速度によっても溶接ビート品質
は大きく左右される。特に、完全定電流特性溶接電源を
使用してサブマージアーク溶接を行った場合、アーク点
弧せずに溶接ワイヤが母材に突っ込んだ状態であっても
、溶接電流は設定値が出力されるので、溶接電流値のみ
から溶接異常を検知することは困難である。また、特開
昭６１−２４５９７１号公報では溶接電流のほか、溶接
電圧、溶接速度信号の測定値を設定値と比較して、設定
値になるよう補正制御する方法が示されているが、異常
を監視する手段については明確にされていない。

このように、不十分な溶接監視技術のまま、サブマージ
アーク溶接を省人化して溶接を行った場合、溶接異常が
発生してもそのまま溶接され、不良品を大量に製造して
しまうことがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上述した問題点を解決するため、サブマージア
ーク溶接をはじめとするアーク溶接において、溶接中の
異常を検知し、予想される溶接欠陥とその対策を表示す
ることにより、連続した溶接欠陥発生を防止せんとする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために、本発明は直流または交流の溶接電流・電圧
値の信号及び回転速度を電気信号に変換した溶接速度信
号をそれぞれスムージングするための交流電流トランス
ジューサーと交流電圧トランジスユーサーと、ローパス
フィルターを有する増幅器からなる信号変換装置と、該
信号変換装置からの信号群をアナログ／デジタル変換す
るＡ／Ｄ変換器と、あらかじめ設定した上下限値と前記
Ａ／Ｄ変換器でデジタル変換した各信号を比較し限界値
を超えた信号の発生回数をカウントして異常を判別する
データ処理装置と、異常の有無、異常によって発生が予
想される溶接欠陥の種類、及び異常を回復するための対
策を表示する装置と、異常発生位置を記憶する装置とか
ら構成されることを特徴とする溶接異常検知装置を提供
するものである。

〔作用〕

上述した構成を用いて溶接を行なうことにより、確実に
溶接異常が検知され、複数台の溶接装置を監視する作業
者は、直ちに異常の種類、及びそれに対する適確な対策
を講することによって、連続して不由品を発生させるこ
とがなくなり、省人化しても十分な品質レベルを維持す
ることができる。

〔実施例〕

一３＝ 本発明をタンデムサブマージアーク溶接法に適用した一
実施例について、図面を引用して説明する。

第１図は本発明装置を装備した溶接装置全体の構成図、
第２図はＡ／Ｄ変換データを判別しその結果を表示する
手段を示す流れ図である。

第１図において、直流溶接電源１の出カケープルの途中
に分流器２を設け、該分流器の出力はローパスフィルタ
ーを有する増幅器３に接続している。また、この直流電
源と溶接ヘット４を共用する交流電源５．及び独立の交
流電源６の出カケープル途中には変流器７，８が付設さ
れ、それらの出力端子には、それぞれ交流電流トランス
ジューサー９，１０が接続しである。そして、使用する
溶接電源に応じてケーブル、増幅器または交流電流トラ
ンスジューサー出力端子の切り換えを行って溶接する。

一方、溶接電圧としては溶接ワイヤ給電点１１゜１２と
母材１３との間の電圧が取り出される。この溶接電圧の
信号は、直流溶接電源を使用して溶接する場合にはロー
パスフィルターを有する増幅器１８に、交流溶接電源を
使用する場合には、交流電圧トランスジューサー１９．
２０に印加する。また、溶接速度の信号は、母材上にセ
ットされたタコメータ１７の出力電圧として取り出し、
増幅器２１に印加して電圧レベルを調整する。なおここ
で、１４は溶接ヘッド、１５はフラックス、１６はアー
クを示す。

つぎに、溶接が開始されると、これらの信号はＡ／Ｄ変
換＠２２で逐次デジタル変換され、マイクロコンピュー
タ２３に取り込まれる。そして、このデジタルデータは
後述する手段によって溶接異常の判別がなされ、その結
果に応して表示装置２４゜２５に異常発生箇所、予想さ
れる溶接欠陥種類及び異常への対策法が表示される。

第２図はＡ／Ｄ変換したデータを判別し、溶接異常など
の情報を表示する手段を示す流れ図であり、同図におい
て、あらかじめ、異常値と判断される溶接速度、及び各
電極の溶接電流、溶接電圧の上下限値と、この値がある
回数連続して越えたときに異常と判定するための異常認
識値が設定されている。そしてまず、溶接速度データ採
取し、データ採取速度から溶接スタート位置からの距離
として溶接位置を求めておく。つぎに溶接速度が上下限
値を超えているか否かを判別し、超えている場合には、
それぞれの異常、及び予想される溶接欠陥異常を回復す
る対策を表示する。例えば、溶接速度上限異常の場合に
は、溶接欠陥として溶込み不足及びアンダカソ１〜が予
想され、対策としては溶接速度制御回路及びブレーキ装
置の点検などがあげられる。一方、下限異常の場合には
溶込み過大（溶は落ち）や余盛過剰が発生する。対策と
しては上述のほか、レール上の異物や移動台車と他の物
体との擦れなどの点検が必要となる。

つぎに、第１電極から順次溶接電流、溶接電圧データを
採取し、溶接速度異常を判別したと同様な手段で溶接電
流、溶接電圧異常を判別・表示する。こ九らの作業を溶
接終了まで繰り返して実行する。そして、最後に溶接異
常が発生した溶接ビート位置を第１図に示す記憶装置２
６に保存する。

溶接電流上限異常が生した場合、予測される溶接欠陥は
溶込み過大（溶は落ち）、余盛過剰が表示され、対策と
してワイヤ送給制御回路及び溶接電源出力制御部の点検
が表示される。一方、下限異常が生じた場合には、溶込
み不足、アンダカットなどの溶接欠陥が表示され、対策
として上述の項目に加え、ワイヤ送給部のローラ加圧不
足によるワイヤスリップ、溶接チップ劣化による接触不
良などについても点検するよう表示される。また、溶接
電圧上限異常が生した場合にはアークが消弧しているこ
とも考えられ、溶込み不足やアンダカソト、ビード止端
のふらつきなどが表示され、その対策としては、溶接電
流下限異常で述べたものと同様な点検をすることが表示
される。さらに、溶接電圧下限異常の場合には、ワイヤ
が母材に突っ込んでアークが消弧し、短絡していること
が考えられるので、異常の種類として溶は込み不足、ア
ンダカツト及び幅狭ビードが表示され、対策としてワイ
ヤ送給制御、溶接電圧検知回路などの点検項目が表示さ
れる。なお、ここで検知した溶接異常は、上述した点検
項目のトラブルによって発生するものばかりではなく、
短時間内の溶接現象の変化で生したものも含まれている
。したがって、これらの対策の実施を異常が表示される
毎に行なう必要はないが、異常表示の発生頻度が多い場
合は、上述した点検項目のトラブルによって発生してい
る可能性が高く、点検を行なう必要がある。

本発明においてＡ／Ｄ変換器の前に交流電流トランスジ
ューサー及び交流電圧トランスジューサーを設置した理
由は以下のとおりである。すなわち、一般に用いられる
交流溶接電源の溶接電流及び溶接電圧のＩｈ号は、商用
周波数（５０／６０　Ｈｚ）の周期で周期的にレベル変
動する交流信号であり、これらを直接Ａ／Ｄ変換器を介
してコンピュータに取り込むと、ある一定区間のデータ
を演算し、平均化処理を行った後でなければ、異常値で
あるかどうか判断することができず、処理すべきデータ
処理の内容が膨大となり、リアルタイ１１処理を行わし
めるには非常に高速な処理機能を有したハードウニアシ
ステ１１が必要となり、装置が高価なものとなる。しか
しながら、本発明では、前述のように交流電流、電圧ト
ランスジューサー、即ち交流／直流変換器を用いるので
、商用周波数の溶接電流及び溶接電圧の信号を直流電圧
に変換した信号をＡ／Ｄ変換器に入力することによって
、平均化処理が不要となり、データ採取時間が大幅に減
少でき、安価な汎用のマイクロコンピュータでリアルタ
イム処理が可能である。

一方、直流溶接電源の場合の電流波形は、高調波成分の
多い波形であり、安定した溶接が行われていてもその瞬
時値変動はかなり大きく、このままコンピュータに取り
込んだ場合、交流波形の場合と同様に平均化処理が必要
となる。これを避けるため、本発明では直流の溶接電流
及び溶接電圧のデータを採取するにあたってＡ／Ｄ変換
器の前に遮断周波数が１０Ｈｚ前後のローパスフィルタ
ーを有する増幅器３を設置してデータのスムージングを
行っている。

以上のような構成を用いて溶接データを採取し、溶接異
常を判別してその異常表示、予測される溶接欠陥、及び
その異常を回復するための点検項目を表示することによ
って、作業者は、必要に応じてそれらの点検・整備を行
い、装置を正常状態に復帰させ、不良品発生を最小限に
抑えることができる。

なお、本例ではタンデムサブマージアーク溶接について
述へたが、３電極以上の多電極溶接においても使用電極
に対応して本発明装置を組み込めば同様な効果が得られ
ることはいうまでもない。

また、本発明の異常データ判別で用いる溶接速度。

各電極溶接電流・電圧の上下限値、及び異常認識値は溶
接条件によって適宜規定される値であるが、溶接電流下
限値及び異常認識値の一例について示すと第３図の如く
となる。すなわち、第３図は設定溶接電流値と実際の溶
接電流値とのずれを横軸に、縦軸にはその継続時間をと
り、溶接欠陥（アンダカット）との関係を示したもので
ある。同図において、白部は溶接欠陥なし、黒部は溶接
欠陥ありを示し溶接電流値が設定電流値から３０ＯＡよ
り大きく、かつ、その継続時間が０．３秒以上であると
きに溶接欠陥が多発していることがわかる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明の直流または交流の溶接電流・
電圧値の信号２回転速度を電気信号に変換した溶接速度
信号をそれぞれスムージングするための交流電流トラン
スジューサーと交流電圧トランスジューサー、及びロー
パスフィルターを有する増幅器からなる信号変換装置と
、該信号変換装置からの信号群をアナログ・デジタル変
換するＡ／Ｄ変換器と、あらかじめ設定した上下限値と
前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル変換した各信号を比較し、
限界値を超えた信号の発生回数をカウントして異常を判
別するデータ処理装置と、異常表示。

及び異常によって発生が予想される溶接欠陥の種類、異
常を回復するための対策を表示する装置と、異常発生位
置を記憶する装置とから構成することを特徴とする溶接
異常検知装置をアーク溶接装置に付加して溶接を行なう
ことにより、複数台の溶接装置を監視する作業者は溶接
異常と点検項目を直ちに確認して、必要に応じてこれら
の点検・整備を迅速に行うことができ、溶接不良品発生
を最出限にとどめることができる。また、記憶装置に保
存した予想される溶接欠陥の発生位置のデータを出力す
ることによって、後の検査工程ではその欠陥発生部位置
を重点的に調査すればよく、工程の短縮化も期待でき、
本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明をタンプ１１サブマージアーク溶接法
に適用した一実施例の構成を示すブロック図、第２図は
Ａ／Ｄ変換したデータを判別し溶接異常などの情報を表
示する手段を示す流れ図、第３図は溶接条件によって適
宜規定される溶接電流下限値、及び異常認識値に関する
一例を示すグラフである。 １：直流溶接電源　　　　　２：分流器３：ローパスフ
ィルターを有する増幅器４：溶接ヘッド　　　　　６，
５：交流溶接電源７．８：変流器 ９．１０：交流電流トランスジューサー１１．１２７ワ
イヤ給電点　　　１３：母材１４：溶接ヘッド　　　　
　　１５：フラックス１６：アーク　　　　　　　　１
７：タコメータ１８：ローパスフィルターを有する増幅
器１９．２０：交流電圧トランスジューサー２１：増幅
器　　　　　　　　２２：Ａ／Ｄ変換器２３：マイクロ
コンピュータ ２４：溶接異常箇所表示装置 ２５：溶接欠陥種類及び対策表示装置 ２６：記憶装置 特許出願人　新日本製鐵株式合札 代理人　弁理士　杉　信　　　興

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流または交流の溶接電流・電圧値の信号と回転速度を
   電気信号に変換した溶接速度信号をそれぞれスムージン
   グするための交流電流トランスジューサー及び交流電圧
   トランジューサーと、ローパスフィルターを有する増幅
   器からなる信号変換装置と、該信号変換装置からの信号
   群をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、あら
   かじめ設定した上下限値と前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル
   変換した各信号を比較し限界値を超えた信号の発生回数
   をカウントして異常を判別するデータ処理装置と、異常
   の有無、異常によって発生が予想される溶接欠陥の種類
   、及び異常を回復するための対策を表示する装置と、異
   常発生位置を記憶する装置とから構成されることを特徴
   とする溶接異常検知装置。