JPH09314333A - Ｇｔａ溶接の電極寿命判定装置 - Google Patents
Ｇｔａ溶接の電極寿命判定装置Info
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- JPH09314333A JPH09314333A JP13161796A JP13161796A JPH09314333A JP H09314333 A JPH09314333 A JP H09314333A JP 13161796 A JP13161796 A JP 13161796A JP 13161796 A JP13161796 A JP 13161796A JP H09314333 A JPH09314333 A JP H09314333A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶接前後に、光学的手段を用いて電極形状を画
像情報として取り込み画像処理手段により電極寿命を判
断する際に、明瞭な電極先端画像が得られ、溶接条件に
影響を与えないで正確に電極寿命の判断ができるＧＴＡ
溶接の電極寿命判定装置。 【解決手段】溶接電極４と４５°〜７０°をなす方向よ
り電極先端部を観察する光学的手段５と、光学的手段５
を用いて電極先端部を観察する際に電極先端部の背景と
なる被溶接材面を被溶接材１の垂直方向よりスポット的
に照明する手段６と、光学的手段により取り込んだ画像
を処理して電極の寿命を判定する手段８を具備したＧＴ
Ａ溶接の電極寿命判定装置。
像情報として取り込み画像処理手段により電極寿命を判
断する際に、明瞭な電極先端画像が得られ、溶接条件に
影響を与えないで正確に電極寿命の判断ができるＧＴＡ
溶接の電極寿命判定装置。 【解決手段】溶接電極４と４５°〜７０°をなす方向よ
り電極先端部を観察する光学的手段５と、光学的手段５
を用いて電極先端部を観察する際に電極先端部の背景と
なる被溶接材面を被溶接材１の垂直方向よりスポット的
に照明する手段６と、光学的手段により取り込んだ画像
を処理して電極の寿命を判定する手段８を具備したＧＴ
Ａ溶接の電極寿命判定装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＧＴＡ溶接の自動溶
接装置に適用される溶接電極の寿命判定装置に関する。
接装置に適用される溶接電極の寿命判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＴＡ溶接は溶接対象物の被溶接材料と
タングステン等からなる溶接電極間にアークを発生さ
せ、そのアーク熱で被溶接材料を溶かして溶接する方法
である。溶接電極は溶接を進めている間に、先端部の消
耗あるいは溶接金属等が付着して汚染される。消耗量及
び汚染量が多くなると良好な溶接ができなくなるので溶
接電極を交換する必要がある。
タングステン等からなる溶接電極間にアークを発生さ
せ、そのアーク熱で被溶接材料を溶かして溶接する方法
である。溶接電極は溶接を進めている間に、先端部の消
耗あるいは溶接金属等が付着して汚染される。消耗量及
び汚染量が多くなると良好な溶接ができなくなるので溶
接電極を交換する必要がある。
【０００３】従来、自動溶接装置では、溶接装置に電極
の使用可能時間を覚えさせておき、この時間が来たら強
制的に交換する方法及びオペレータが常に監視し、交換
する必要があるときは溶接装置側に指示を出し交換させ
るか、装置を止めオペレータが交換する方法等が採られ
ていた。
の使用可能時間を覚えさせておき、この時間が来たら強
制的に交換する方法及びオペレータが常に監視し、交換
する必要があるときは溶接装置側に指示を出し交換させ
るか、装置を止めオペレータが交換する方法等が採られ
ていた。
【０００４】前者の方法では電極の使用可能時間の設定
が難しく安全を見込むと使用可能時間の設定は実際の使
用可能時間より短く設定する必要があるため交換電極本
数を多く準備しなければならず装置構成的に問題があ
る。また後者の方法は、オペレータが常時監視していな
ければならず作業能率に問題がある。
が難しく安全を見込むと使用可能時間の設定は実際の使
用可能時間より短く設定する必要があるため交換電極本
数を多く準備しなければならず装置構成的に問題があ
る。また後者の方法は、オペレータが常時監視していな
ければならず作業能率に問題がある。
【０００５】特開平5−200556 号公報には、上記の問題
を解決するために、溶接電流をパルス的に低電流にし、
アーク光を軽減させて赤熱した電極先端の撮像画像を取
り込み画像処理して電極寿命を判断する方法が記載され
ている。特開平5−200556 号公報に記載の方法は、溶接
に影響のない範囲で溶接電流をパルス状にする必要があ
り、使用条件が限定される。
を解決するために、溶接電流をパルス的に低電流にし、
アーク光を軽減させて赤熱した電極先端の撮像画像を取
り込み画像処理して電極寿命を判断する方法が記載され
ている。特開平5−200556 号公報に記載の方法は、溶接
に影響のない範囲で溶接電流をパルス状にする必要があ
り、使用条件が限定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】自動溶接の場合のオペ
レータによる溶接電極の交換作業を分析したところ、溶
接電極の交換は、被溶接材と電極の溶着等の特別な場合
を除いて、所定の溶接長を溶接している時に中断して交
換することは行われていない。溶接電極の交換は、溶接
開始前あるいは溶接後に電極形状を観察し、次の溶接上
問題が生じると思われる場合に交換作業を行っている。
本発明は溶接電極の電極交換作業の自動化を目的とし
て、溶接前後に、ＣＣＤカメラ等の光学的手段を用いて
電極形状を画像情報として取り込み画像処理手段により
電極寿命を判断する際に、明瞭な電極先端画像が得ら
れ、且つ溶接条件等に影響を与えないで正確に電極寿命
の判断ができるＧＴＡ溶接の電極寿命判定装置を提供す
ることにある。
レータによる溶接電極の交換作業を分析したところ、溶
接電極の交換は、被溶接材と電極の溶着等の特別な場合
を除いて、所定の溶接長を溶接している時に中断して交
換することは行われていない。溶接電極の交換は、溶接
開始前あるいは溶接後に電極形状を観察し、次の溶接上
問題が生じると思われる場合に交換作業を行っている。
本発明は溶接電極の電極交換作業の自動化を目的とし
て、溶接前後に、ＣＣＤカメラ等の光学的手段を用いて
電極形状を画像情報として取り込み画像処理手段により
電極寿命を判断する際に、明瞭な電極先端画像が得ら
れ、且つ溶接条件等に影響を与えないで正確に電極寿命
の判断ができるＧＴＡ溶接の電極寿命判定装置を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、被溶接材とタ
ングステンを主成分とする溶接電極間にアークを発生さ
せて溶接を行うＧＴＡ溶接装置において、溶接電極と４
５°〜７０°をなす方向より電極先端部を観察するＣＣ
Ｄカメラ等の光学的手段と、前記ＣＣＤカメラ等の光学
的手段を用いて前記溶接電極先端部を観察する際に前記
溶接電極先端部の背景となる被溶接材面を被溶接材の垂
直方向よりスポット的に照明する照明手段と、前記ＣＣ
Ｄカメラ等の光学的手段により取り込んだ画像を処理し
て電極の寿命を判定する手段を具備したことを特徴とす
る。
ングステンを主成分とする溶接電極間にアークを発生さ
せて溶接を行うＧＴＡ溶接装置において、溶接電極と４
５°〜７０°をなす方向より電極先端部を観察するＣＣ
Ｄカメラ等の光学的手段と、前記ＣＣＤカメラ等の光学
的手段を用いて前記溶接電極先端部を観察する際に前記
溶接電極先端部の背景となる被溶接材面を被溶接材の垂
直方向よりスポット的に照明する照明手段と、前記ＣＣ
Ｄカメラ等の光学的手段により取り込んだ画像を処理し
て電極の寿命を判定する手段を具備したことを特徴とす
る。
【０００８】溶接電極は溶接電極への溶接電流の給電，
電極の冷却及び溶接部にシールドガスを供給する溶接ト
ーチに取り付けられている。
電極の冷却及び溶接部にシールドガスを供給する溶接ト
ーチに取り付けられている。
【０００９】スポット的に照明する照明手段はファイバ
を用いて伝送された照明を用いることが好ましい。ま
た、スポット照明から照射される光束が電極先端部にか
からないように設置される。また、スポット照明から照
射される光束が電極先端部にかかる場合は溶接電極を取
り付けた溶接トーチと照明の間に遮光板を設けても良
い。
を用いて伝送された照明を用いることが好ましい。ま
た、スポット照明から照射される光束が電極先端部にか
からないように設置される。また、スポット照明から照
射される光束が電極先端部にかかる場合は溶接電極を取
り付けた溶接トーチと照明の間に遮光板を設けても良
い。
【００１０】ＣＣＤカメラ等の光学的手段と照明手段の
配置は溶接電極に対し相対するように設けることが好ま
しい。
配置は溶接電極に対し相対するように設けることが好ま
しい。
【００１１】本発明の装置は、ＣＣＤカメラ等の光学的
手段で撮像する溶接電極先端部の背景となる被溶接材面
を強調的に照明するので、電極の背景部が均一で明るく
撮像されるので、電極形状が強調されて撮像される。こ
のため、ＣＣＤカメラ等の光学的手段で電極形状を明瞭
に認識できるため、高精度の電極判定が可能となる。電
極寿命の判定は、使用前の電極形状と、溶接後の電極形
状を比較し、電極先端消耗量と電極側面への溶接金属等
付着量等を測定し、予め実験等で求めた電極使用可能限
界値の設定値と比較することにより行う。また、上記電
極先端消耗量と電極側面の付着量の測定を電極先端部の
平行部からテーパ部にかわる両方の位置（肩）を基準と
して溶接前後の電極形状を重ね合わせることにより行う
ようにすることにより、再現良く電極先端消耗量と電極
側面の付着量の測定ができ、高精度で且つ、再現性の高
い電極判定を行うことができる。溶接開始前の所定形状
に研削した溶接電極先端部の形状は、使用前の電極形状
を直接ＣＣＤカメラ等の光学的手段で撮像して得られた
電極画像を用いても、電極径と電極先端部の角度を用い
て創成した電極画像を用いてもよい。
手段で撮像する溶接電極先端部の背景となる被溶接材面
を強調的に照明するので、電極の背景部が均一で明るく
撮像されるので、電極形状が強調されて撮像される。こ
のため、ＣＣＤカメラ等の光学的手段で電極形状を明瞭
に認識できるため、高精度の電極判定が可能となる。電
極寿命の判定は、使用前の電極形状と、溶接後の電極形
状を比較し、電極先端消耗量と電極側面への溶接金属等
付着量等を測定し、予め実験等で求めた電極使用可能限
界値の設定値と比較することにより行う。また、上記電
極先端消耗量と電極側面の付着量の測定を電極先端部の
平行部からテーパ部にかわる両方の位置（肩）を基準と
して溶接前後の電極形状を重ね合わせることにより行う
ようにすることにより、再現良く電極先端消耗量と電極
側面の付着量の測定ができ、高精度で且つ、再現性の高
い電極判定を行うことができる。溶接開始前の所定形状
に研削した溶接電極先端部の形状は、使用前の電極形状
を直接ＣＣＤカメラ等の光学的手段で撮像して得られた
電極画像を用いても、電極径と電極先端部の角度を用い
て創成した電極画像を用いてもよい。
【００１２】本発明のＧＴＡ溶接の電極寿命判定装置
は、被溶接材とタングステンを主成分とする電極間にア
ークを発生させて溶接を行うＧＴＡ溶接装置において、
電極と４５°〜７０°をなす方向より電極先端部形状を
観察するＣＣＤカメラ等の光学的手段と、ＣＣＤカメラ
等の光学的手段により取り込んだ画像を処理する画像処
理装置を有し、電極先端部形状の画像を、溶接終了直後
のアーク光が消弧し、電極先端部が赤熱した状態が残っ
ている間に取り込み画像処理して電極寿命の判定を行う
ことを特徴とするものである、溶接終了直後のアーク光
が消弧し、電極先端部が赤熱した状態が残っている間に
電極形状を取り込み画像処理して電極寿命の判定を行う
ので、アーク光等の画像ノイズ及び溶接条件等に影響を
及ぼされることなく、明確な電極画像を撮像することが
できるので高精度で且つ、再現性の高い電極判定を行う
ことができる。
は、被溶接材とタングステンを主成分とする電極間にア
ークを発生させて溶接を行うＧＴＡ溶接装置において、
電極と４５°〜７０°をなす方向より電極先端部形状を
観察するＣＣＤカメラ等の光学的手段と、ＣＣＤカメラ
等の光学的手段により取り込んだ画像を処理する画像処
理装置を有し、電極先端部形状の画像を、溶接終了直後
のアーク光が消弧し、電極先端部が赤熱した状態が残っ
ている間に取り込み画像処理して電極寿命の判定を行う
ことを特徴とするものである、溶接終了直後のアーク光
が消弧し、電極先端部が赤熱した状態が残っている間に
電極形状を取り込み画像処理して電極寿命の判定を行う
ので、アーク光等の画像ノイズ及び溶接条件等に影響を
及ぼされることなく、明確な電極画像を撮像することが
できるので高精度で且つ、再現性の高い電極判定を行う
ことができる。
【００１３】
（形態１）図１に本発明の実施例の電極寿命判定装置を
有するＧＴＡ溶接装置の構成を示す。被溶接材１と溶接
トーチ３が溶接機２に接続されている。溶接トーチ３に
はタングステンを主成分とする材料からなる溶接電極４
が取り付けられている。この溶接電極４と被溶接材１の
間にアークを発生させ、アーク熱により被溶接材１を溶
融し溶接ビード９を形成して溶接を行う。図示していな
いがアーク中には、適宜ワイヤ等が送給される。また、
電極４，アーク及び溶融金属はアルゴンガス等のガスに
よりシールドされている。本実施例の溶接は、被溶接材
に開先を形成し、この開先内を溶接により埋める多層盛
溶接とし、電極寿命の判定は、各層を形成する前後に行
った。溶接電極先端部はＣＣＤカメラ５で撮像され、撮
像された電極画像は画像処理装置８に送られる。ＣＣＤ
カメラ５は溶接トーチ３と一体になって動作するように
取り付けられている。溶接電極先端部の形状を明瞭に撮
像するために照明装置６が取り付けられている。照明装
置６は照明電源７に接続されている。溶接電極先端部の
形状を明瞭に撮像するためには、溶接電極４，ＣＣＤカ
メラ５及び照明装置６の位置関係が重要である。図２は
本発明実施例の溶接電極，ＣＣＤカメラ及び照明装置の
位置関係図である。溶接電極４，ＣＣＤカメラ５及び照
明装置６は溶接線上に配置されている。また、ＣＣＤカ
メラ５は、電極と６０°の角度をなす方向より電極の先
端部を撮像するように配置されている。ＣＣＤカメラ５
と電極４のなす角度は、４５°以下であると電極先端消
耗量と電極側面の付着量の変化が小さいので高精度の判
定ができない。また、CCDカメラと電極のなす角度が７
０°を越えると電極画像の背景となる部分を均一に照明
するのが難しくなる。このため、ＣＣＤカメラと電極の
なす角度は、４５°〜７０°の範囲が望ましい。
有するＧＴＡ溶接装置の構成を示す。被溶接材１と溶接
トーチ３が溶接機２に接続されている。溶接トーチ３に
はタングステンを主成分とする材料からなる溶接電極４
が取り付けられている。この溶接電極４と被溶接材１の
間にアークを発生させ、アーク熱により被溶接材１を溶
融し溶接ビード９を形成して溶接を行う。図示していな
いがアーク中には、適宜ワイヤ等が送給される。また、
電極４，アーク及び溶融金属はアルゴンガス等のガスに
よりシールドされている。本実施例の溶接は、被溶接材
に開先を形成し、この開先内を溶接により埋める多層盛
溶接とし、電極寿命の判定は、各層を形成する前後に行
った。溶接電極先端部はＣＣＤカメラ５で撮像され、撮
像された電極画像は画像処理装置８に送られる。ＣＣＤ
カメラ５は溶接トーチ３と一体になって動作するように
取り付けられている。溶接電極先端部の形状を明瞭に撮
像するために照明装置６が取り付けられている。照明装
置６は照明電源７に接続されている。溶接電極先端部の
形状を明瞭に撮像するためには、溶接電極４，ＣＣＤカ
メラ５及び照明装置６の位置関係が重要である。図２は
本発明実施例の溶接電極，ＣＣＤカメラ及び照明装置の
位置関係図である。溶接電極４，ＣＣＤカメラ５及び照
明装置６は溶接線上に配置されている。また、ＣＣＤカ
メラ５は、電極と６０°の角度をなす方向より電極の先
端部を撮像するように配置されている。ＣＣＤカメラ５
と電極４のなす角度は、４５°以下であると電極先端消
耗量と電極側面の付着量の変化が小さいので高精度の判
定ができない。また、CCDカメラと電極のなす角度が７
０°を越えると電極画像の背景となる部分を均一に照明
するのが難しくなる。このため、ＣＣＤカメラと電極の
なす角度は、４５°〜７０°の範囲が望ましい。
【００１４】照明装置６は、電極４と平行方向で、且つ
被溶接材１の垂直方向より、ＣＣＤカメラ５で撮像され
る電極先端部の背景となる被溶接材１上面（Ａ部）を明
るく照明するように配置されている。そのため、照明装
置６の位置は、電極を中心としてＣＣＤカメラと反対の
位置に配置されている。また、照明装置６の先端には、
集光レンズが取り付けられスポット的に、ＣＣＤカメラ
５で撮像される電極先端部の背景となる被溶接材上面を
照明している。電極形状判定時の被溶接材の溶接ビード
９表面と電極先端の距離は３mm〜１５mmとし、この間で
電極画像の背景となる部分を均一に照明するように照明
装置６は設定されている。
被溶接材１の垂直方向より、ＣＣＤカメラ５で撮像され
る電極先端部の背景となる被溶接材１上面（Ａ部）を明
るく照明するように配置されている。そのため、照明装
置６の位置は、電極を中心としてＣＣＤカメラと反対の
位置に配置されている。また、照明装置６の先端には、
集光レンズが取り付けられスポット的に、ＣＣＤカメラ
５で撮像される電極先端部の背景となる被溶接材上面を
照明している。電極形状判定時の被溶接材の溶接ビード
９表面と電極先端の距離は３mm〜１５mmとし、この間で
電極画像の背景となる部分を均一に照明するように照明
装置６は設定されている。
【００１５】画像処理装置８では、ＣＣＤカメラ５によ
り撮像された溶接電極画像を取り込み、図３に示す電極
画像から電極先端消耗量Ｈ及び付着量Ｂを計測する。こ
の計測値と予め設定されたこれらの値の限界値とを比較
し、計測値が限界値の設定値を越えたら溶接機２側に電
極交換指令を送る。溶接機２側ではこの指令を受けて溶
接電極４を交換する。以下、図４，図５を用いて電極先
端消耗量及び付着量の計測方法を説明する。図４に示す
ようにＣＣＤカメラ５で撮影した溶接電極画像を画像入
力装置１０で取り込み画像メモリ１１に記憶させる。画
像メモリ１１のデータは輪郭抽出処理回路１２に送られ
る。輪郭抽出処理回路１２では、溶接電極の輪郭像が形
成される。次に、照合判定処理回路１３で図５に示すよ
うに溶接開始前の初期画像１６と溶接後に取り込んだ入
力画像１６とを電極の肩を基準に重ね合わせ、その差よ
り電極先端消耗量及び付着量を計測する。この計測値と
データファイルにメモリされている電極使用可能限界値
とを比較し電極が次の層の溶接に使用できるかどうかの
判定を行う。同一電極を用いて繰り返し溶接を行う場合
は、一番最初に溶接開始前に入力した画像が初期画像と
なる。判定結果は、溶接機制御装置１５に送られ、電極
４が使用可能の場合、引き続き溶接が行われる。電極４
が使用不可と判定された場合は電極４を交換し、溶接を
続ける。
り撮像された溶接電極画像を取り込み、図３に示す電極
画像から電極先端消耗量Ｈ及び付着量Ｂを計測する。こ
の計測値と予め設定されたこれらの値の限界値とを比較
し、計測値が限界値の設定値を越えたら溶接機２側に電
極交換指令を送る。溶接機２側ではこの指令を受けて溶
接電極４を交換する。以下、図４，図５を用いて電極先
端消耗量及び付着量の計測方法を説明する。図４に示す
ようにＣＣＤカメラ５で撮影した溶接電極画像を画像入
力装置１０で取り込み画像メモリ１１に記憶させる。画
像メモリ１１のデータは輪郭抽出処理回路１２に送られ
る。輪郭抽出処理回路１２では、溶接電極の輪郭像が形
成される。次に、照合判定処理回路１３で図５に示すよ
うに溶接開始前の初期画像１６と溶接後に取り込んだ入
力画像１６とを電極の肩を基準に重ね合わせ、その差よ
り電極先端消耗量及び付着量を計測する。この計測値と
データファイルにメモリされている電極使用可能限界値
とを比較し電極が次の層の溶接に使用できるかどうかの
判定を行う。同一電極を用いて繰り返し溶接を行う場合
は、一番最初に溶接開始前に入力した画像が初期画像と
なる。判定結果は、溶接機制御装置１５に送られ、電極
４が使用可能の場合、引き続き溶接が行われる。電極４
が使用不可と判定された場合は電極４を交換し、溶接を
続ける。
【００１６】（形態２）次に本発明の第２の実施例を説
明する。図６は本発明の実施例の溶接電極，ＣＣＤカメ
ラ及び照明装置の位置関係図である。溶接電極４，ＣＣ
Ｄカメラ５及び照明装置６は溶接線上に配置されてい
る。また、ＣＣＤカメラ５は、電極と６０°の角度をな
す方向より電極の先端部を撮像するように配置されてい
る。照明装置６は、電極４と平行方向で、且つ被溶接材
１の垂直方向より、ＣＣＤカメラ５で撮像される電極先
端部の背景となる被溶接材１上面（Ａ部）を明るく照明
するように配置されている。照明光が溶接電極４に当た
ると電極の輪郭形状を明瞭に認識するのが困難になる。
このため、溶接電極４と照明装置６の間に遮光板１８を
設け、照明光が溶接電極に直接当たらないように構成し
ている。遮光板には、セラミック板を用いた。
明する。図６は本発明の実施例の溶接電極，ＣＣＤカメ
ラ及び照明装置の位置関係図である。溶接電極４，ＣＣ
Ｄカメラ５及び照明装置６は溶接線上に配置されてい
る。また、ＣＣＤカメラ５は、電極と６０°の角度をな
す方向より電極の先端部を撮像するように配置されてい
る。照明装置６は、電極４と平行方向で、且つ被溶接材
１の垂直方向より、ＣＣＤカメラ５で撮像される電極先
端部の背景となる被溶接材１上面（Ａ部）を明るく照明
するように配置されている。照明光が溶接電極４に当た
ると電極の輪郭形状を明瞭に認識するのが困難になる。
このため、溶接電極４と照明装置６の間に遮光板１８を
設け、照明光が溶接電極に直接当たらないように構成し
ている。遮光板には、セラミック板を用いた。
【００１７】（形態３）図７は本発明の第３の実施例の
溶接電極寿命判定装置の構成図である。溶接トーチ３に
はタングステンを主成分とする材料からなる溶接電極４
が取り付けられている。この溶接電極４と被溶接材１の
間にアークを発生させ、アーク熱により被溶接材１を溶
融し溶接ビード９を形成して溶接を行う。ＣＣＤカメラ
５は、溶接電極の先端部を撮像するように配置されてい
る。ＣＣＤカメラ５の前部にはフィルタ１９が取り付け
られている。ＣＣＤカメラ５によって撮像された電極先
端部の画像は画像処理装置８によって取り込まれ、図３
に示す電極先端消耗量及び付着量が計測されるととも
に、計測値と予め設定された値が比較処理され、電極寿
命が判定される。ＣＣＤカメラ５によって撮像された電
極先端部画像の画像処理装置８への取り込みは、図８に
示すように溶接終了後のアークが消弧した直後に行われ
る。溶接電極は、溶接終了後のアークが消弧した後も、
しばらくの間赤熱した状態にあるため、この状態で、溶
接電極から放射される赤外光を利用して電極画像を撮像
すれば、アーク光及び溶融池から放射される放射線の影
響を受けることなく明瞭な電極画像が得られる。電極画
像の取り込みは、溶接終了後500ｍｓ以内で行われる。
ＣＣＤカメラ５の前部に取り付けたフィルタ１９は、90
0ｎｍ以上の光のみ透過する赤外線フィルタを用いた。
可視光を透過しないので、電極のみ強調して撮像するこ
とができる。電極先端消耗量及び付着量の計測及び判定
は、図４，図５と同様な装置及び処理アルゴリズムで行
った。なお、溶接電極は自動研削装置を用いて先端を所
定テーパ形状に加工したものを使用し、初期画像１６
は、電極の直径と先端のテーパ角度を入力し画像処理装
置内で電極形状を作成した画像を用いている。
溶接電極寿命判定装置の構成図である。溶接トーチ３に
はタングステンを主成分とする材料からなる溶接電極４
が取り付けられている。この溶接電極４と被溶接材１の
間にアークを発生させ、アーク熱により被溶接材１を溶
融し溶接ビード９を形成して溶接を行う。ＣＣＤカメラ
５は、溶接電極の先端部を撮像するように配置されてい
る。ＣＣＤカメラ５の前部にはフィルタ１９が取り付け
られている。ＣＣＤカメラ５によって撮像された電極先
端部の画像は画像処理装置８によって取り込まれ、図３
に示す電極先端消耗量及び付着量が計測されるととも
に、計測値と予め設定された値が比較処理され、電極寿
命が判定される。ＣＣＤカメラ５によって撮像された電
極先端部画像の画像処理装置８への取り込みは、図８に
示すように溶接終了後のアークが消弧した直後に行われ
る。溶接電極は、溶接終了後のアークが消弧した後も、
しばらくの間赤熱した状態にあるため、この状態で、溶
接電極から放射される赤外光を利用して電極画像を撮像
すれば、アーク光及び溶融池から放射される放射線の影
響を受けることなく明瞭な電極画像が得られる。電極画
像の取り込みは、溶接終了後500ｍｓ以内で行われる。
ＣＣＤカメラ５の前部に取り付けたフィルタ１９は、90
0ｎｍ以上の光のみ透過する赤外線フィルタを用いた。
可視光を透過しないので、電極のみ強調して撮像するこ
とができる。電極先端消耗量及び付着量の計測及び判定
は、図４，図５と同様な装置及び処理アルゴリズムで行
った。なお、溶接電極は自動研削装置を用いて先端を所
定テーパ形状に加工したものを使用し、初期画像１６
は、電極の直径と先端のテーパ角度を入力し画像処理装
置内で電極形状を作成した画像を用いている。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ＣＣＤカメラ等の光学
的手段と照明手段の位置関係の適性化等により、鮮明な
電極先端画像が得られるようにし、溶接の前後に電極先
端の画像を認識し寿命の判定を行う。このため、アーク
光等の画像ノイズ及び溶接条件等に影響を及ぼされるこ
となく、明瞭な電極画像を撮像することができるので高
精度で且つ、再現性の高い電極判定を行うことができ
る。
的手段と照明手段の位置関係の適性化等により、鮮明な
電極先端画像が得られるようにし、溶接の前後に電極先
端の画像を認識し寿命の判定を行う。このため、アーク
光等の画像ノイズ及び溶接条件等に影響を及ぼされるこ
となく、明瞭な電極画像を撮像することができるので高
精度で且つ、再現性の高い電極判定を行うことができ
る。
【図１】本発明の第１の実施例の溶接電極寿命判定装置
のブロック図。
のブロック図。
【図２】本発明の第１の実施例の溶接電極，ＣＣＤカメ
ラ及び照明装置の位置関係の説明図。
ラ及び照明装置の位置関係の説明図。
【図３】電極先端消耗量及び付着量の説明図。
【図４】本発明の実施例の電極形状画像処理装置のブロ
ック図。
ック図。
【図５】本発明の実施例の電極先端消耗量及び付着量の
計測方法の説明図。
計測方法の説明図。
【図６】本発明の第２の実施例の溶接電極，ＣＣＤカメ
ラ及び照明装置の位置関係の説明図。
ラ及び照明装置の位置関係の説明図。
【図７】本発明の第３の実施例の溶接電極寿命判定装置
の説明図。
の説明図。
【図８】本発明の第３の実施例の電極画像取り込みのタ
イミングの説明図。
イミングの説明図。
１…被溶接材、２…溶接機、３…溶接トーチ、４…溶接
電極、５…ＣＣＤカメラ、６…照明装置、７…照明電
源、８…画像処理装置、９…溶接ビード。
電極、５…ＣＣＤカメラ、６…照明装置、７…照明電
源、８…画像処理装置、９…溶接ビード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正宏 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 上原 壮夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 日野 英司 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (8)
- 【請求項１】被溶接材とタングステンを主成分とする電
極間にアークを発生させて溶接を行うＧＴＡ溶接装置に
おいて、電極と４５°〜７０°をなす方向より電極先端
部を観察する光学的手段と、前記光学的手段を用いて前
記電極先端部を観察する際に前記電極先端部の背景とな
る被溶接材面を被溶接材の垂直方向よりスポット的に照
明する照明手段と、前記光学的手段により取り込んだ画
像を処理して電極の寿命を判定する手段を具備したこと
を特徴とするＧＴＡ溶接の電極寿命判定装置。 - 【請求項２】前記光学的手段と照明手段を電極に対し相
対する位置に設ける請求項１に記載のＧＴＡ溶接の電極
寿命判定装置。 - 【請求項３】電極寿命の判定を電極先端消耗量と電極側
面への溶接金属等付着量により行う請求項１に記載のＧ
ＴＡ溶接の電極寿命判定装置。 - 【請求項４】電極先端消耗量と電極側面の付着量の測定
を電極先端部の平行部からテーパ部にかわる両方の位置
を基準として溶接前後の電極形状を重ね合わせることに
より行う請求項３に記載のＧＴＡ溶接の電極寿命判定装
置。 - 【請求項５】電極先端消耗量と電極側面の付着量の測定
を、電極径と電極先端部の角度を用いて創成した電極画
像と、溶接後の電極形状を比較して行う請求項３に記載
のＧＴＡ溶接の電極寿命判定装置。 - 【請求項６】前記溶接電極と照明手段の間に遮光板を設
けた請求項１に記載のＧＴＡ溶接の電極寿命判定装置。 - 【請求項７】被溶接材とタングステンを主成分とする電
極間にアークを発生させて溶接を行うＧＴＡ溶接装置に
おいて、電極と４５°〜７０°をなす方向より電極先端
部形状を観察するＣＣＤカメラ等の光学的手段と、前記
光学的手段により取り込んだ画像を処理する画像処理装
置を有し、前記電極先端部形状の画像を、溶接終了直後
のアーク光が消弧し、電極先端部が赤熱した状態が残っ
ている間に取り込み画像処理して電極寿命の判定を行う
ことを特徴とするＧＴＡ溶接の電極寿命判定装置。 - 【請求項８】電極寿命の判定を電極先端消耗量と電極側
面への溶接金属等付着量により行う請求項７に記載のＧ
ＴＡ溶接の電極寿命判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13161796A JPH09314333A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Ｇｔａ溶接の電極寿命判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13161796A JPH09314333A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Ｇｔａ溶接の電極寿命判定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314333A true JPH09314333A (ja) | 1997-12-09 |
Family
ID=15062258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13161796A Pending JPH09314333A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Ｇｔａ溶接の電極寿命判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09314333A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014023721A1 (de) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur standzeitbeurteilung einer wolfram-elektrode |
| JP2015150575A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 日本特殊陶業株式会社 | 非消耗電極式アーク溶接機における電極の消耗量の測定方法、及びこの測定方法を含むグロープラグの製造方法 |
| EP3957427A1 (de) * | 2020-08-20 | 2022-02-23 | FRONIUS INTERNATIONAL GmbH | Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer nichtabschmelzenden schweisselektrode einer automatisierten lichtbogenschweissvorrichtung |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP13161796A patent/JPH09314333A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2022038210A1 (de) | 2020-08-20 | 2022-02-24 | Fronius International Gmbh | VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ÜBERWACHUNG EINER NICHTABSCHMELZENDEN SCHWEIßELEKTRODE EINER AUTOMATISCHEN LICHTBOGENSCHWEIßVORRICHTUNG |
| US11813705B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-14 | Fronius International Gmbh | Method and apparatus for monitoring a non-melting welding electrode of an automatic arc welding apparatus |
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