JPH0461748B2 - - Google Patents

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61−115678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ユータに
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
よつ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・溶接速度によつても溶接ビー
ド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
つた場合、アーク点弧せずに溶接ワイヤが母材に
突つ込んだ状態であつても、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つた場
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ユーサーと交流電圧トラ
ンジユーサーと、ローパスフイルターを有する増
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
常によつ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ずることによつて、
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〕

本発明をタンダ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の出力ケーブ
ルの途中に分流器２を設け、該分流器の出力はロ
ーパスフイ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ツド４を共用す
る交流電源５、及び独立の交流電源６の出力ケー
ブル途中には変流器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ユー
サー９，１０が接続してある。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
流トランスジユーサー出力端子の切り換えを行つ
て溶接する。

一方、溶接電圧としては溶接ワイヤ給電点１
１，１２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イルターを有す
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ユーサー１９，２０に印
加する。また、溶接速度の信号は、母材上にセツ
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は溶接ヘツド、１５はフラ
ツクス、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変換器２２で遂次デジタル変換され、マイ
クロコンピユータ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つて溶接
異常の判別がなされ、その結果に応じて表示装置
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、溶接速度データを採取
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
度が上下限値を越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ツトが予想され、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（溶け落ち）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。これ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
ード位置を第１図に示す記憶装置２６に保存す
る。

溶接電流上限異常が生じた場合、予測される溶
接欠陥は溶込み過大（溶け込み）、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、アンダカツ
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、ワイヤ給送部のローラ加圧不足によ
るワイヤスリツプ、溶接チツプ劣化による接触不
良などについて点検するよう表示される。また、
溶接電圧上限異常が生じ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
ツト、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
つ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け込み不足、
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つて発
生するものばかりではなく、短時間内の溶接現象
の変化で生じたものも含まれている。したがつ
て、これらの対策の実施を異常が表示される毎に
行なう必要がないが、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つて発
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
ランスジユーサー及び交流電圧トランスジユーサ
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
び溶接電圧の信号は、商用周波数（50／60Hz）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ユータ
に取り込むと、ある一定区間のデータを演算し、
平均化処理を行つた後でなければ、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、リアルタイム処理を
行わしめるためには非常に高速な処理機能を有し
たハードウエアシステムが必要となり、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、電圧トランスジユーサー、
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つ
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ユ
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
まコンピユ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つてＡ／Ｄ変換器の前
に庶断周波数が10Hz前後のローパスフイルターを
有する増幅器３を設置してデータのスムージング
を行つている。

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つて、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
について述べたが、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つて適宜規定される値であ
るが、溶接電流下限値及び異常識値の一例につい
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
（アンダカツト）との関係を示したものである。
同図において、白印は溶接欠陥なし、黒印は溶接
欠陥ありを示し溶接電流値が設定電流値から
300A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、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ユーサーと交流電圧ト
ランスジユーサー、及びローパスフイルターを有
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、及び異常によつ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
生を最小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つて、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、本発明をタンデムサブマージアーク
溶接法に適用した一実施例の構成を示すブロツク
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図は溶接条件によつ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
フイルターを有する増幅器、４：溶接ヘツド、
６，５：交流溶接電源、７，８：変流器、９，１
０：交流電流トランスジユーサー、１１，１２：
ワイヤ給電点、１３：母材、１４：溶接ヘツド、
１５：フラツクス、１６：アーク、１７：タコメ
ータ、１８：ローパスフイルターを有する増幅
器、１９，２０：交流電流トランスジユーサー、
２１：増幅器、２２：Ａ／Ｄ変換器、２３：マイ
クロコンピユータ、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、２
６：記憶装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   ジユーサー及び交流電圧トランジユーサーと、ロ
   ーパスフイ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、異常によつて発生が予想
   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。