JPS58107273A - 溶接ア−ク検出方法及び装置 - 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】 本発明は、溶接速度を自動的に測定する場合等に好適な
溶接アーク検出方法及び装置に関する。

一般に、溶接構造物の品質を確保するためには、適正な
設計及び施工計画を行うと同時に、それらが割面どおり
実施されているか否かをチェックする必要がある。施工
計画に規定されている諸条件中でも、電流、電圧、溶接
速度及び入熱量等は規定値を外れると溶接欠陥を発生し
たり、又特定の鋼種では継手性能が劣化したりするので
、きびしくチェックする必要がある。

ところで、上記の溶接速度を自動的に測定するには、定
められた区間における溶接開始と、溶接終了とを検出し
、この開始から終了までの時間で上記区間の距離を割れ
ばよい。

上記溶接の開始及び終了を検出するものとして、例えば
、■上記区間の始端と終端とに投光器と受光器とよりな
る検出器をそれぞれ設置し、これら投光器と受光器との
間を溶接ホルダーが通過するようになし、該ホルダーの
通過によって受光器への光が跡絶えるようにしたもの、
■上記始端と終端に設置されたリミットスイッチを上記
溶接ホルダーにより操作するもの、■始端と終端に設置
されたフォトダイオード又はフォトトランジスタによシ
溶接アーク光を検出するもの、■始端と終端に設置され
た熱電対により母材温度のピーク値を検出するもの、等
が考えられる。しかしながら、■の投光器と受光器とは
開先を挾んで設置する必要があり、このため、溶接者が
左手を被溶接物にのせて溶接する場合には障害になシ、
■の場合は溶接ホルダーがリミットスイッチのばねの刀
に邪魔されて溶接欠陥が入りやすくなり、■のものでは
溶接アーク光が放射状の高照度であるため、感知範囲が
広くなって計測精度が悪くなり、更にアークストライク
、バックステップをも検出して誤まった計測をすること
がある。又、■のものでは熱電対を溶接線に近接させな
いと、明確なピーク温度の検出ができない。上記熱電対
を溶接線に近接させると、熱電対の着脱保持部分は開先
内部にまではみ出す状態となり、溶接熱によって破損さ
れるおそれがあり、かつ溶接作業の障害にもなる。

本発明は上記に鑑み表されたものであり、上記した区間
の始端で放射状のアーク光を検出し、この検出時点よシ
連れて、例えば時間計測の作動開始を指令し、区間の終
端でもアーク光の検出より遅れて作動終了を指令し、以
って作動の開始及び終了が上記区間の始端及び終端にで
きるだけ近くなり得るようにしたものである。

以下に、本発明の方法を適用した溶接アーク検出装置を
第１図乃至第８図について詳細に説明する。第１図及び
第２図におい゛て、１ａ、１ｂは被溶接材であり、これ
らの被溶接材１ａ、１ｂの開先２を溶接ホルダー５から
のアーク４が周知の如く矢印入方向に行して溶接が行々
われる。５ａ。

５ｂは検出器であり、第６図に検出器５ａについて示し
た拡大断面でも分るように、フォトトランジスタ等より
彦る受光素子６と、該受光素子を外部より保護する第１
の保護筒７と、該保護筒の外縁で前半分にかぶさる第２
の保護筒８とにより構成され、上記保護筒７，８はそれ
ぞれの先端に上記開先２の方向と直角を々すスリン）９
．１０が形成されている。これらの検出器５ａ、５ｂは
前記した定められた区間の始端と終端とにおいて上記被
浴接材１ａ、１ｂと固定の関係に設置されている。上記
の受光素子６は電線１１を介して第４図にも示すように
固定抵抗１２、可変抵抗１５、電源端子１４及び出力端
子１５に接続されている。

上記した検出装置では溶接作業により周知の如く溶接ア
ーク４が開先６に沿って矢印Ａの方向に移動するときに
、該溶接アークが検出器５ａと５ｂとの近傍に至ったと
きＫＸ溶接アーク４からのアーク光が前記スリン）９．
１０を介して受光素子６に至り、これにより出力端子１
５の電圧■が高くなつで、上目ピアーク光が検出される
。第５図は受光素子６への光の照度に対する上記電圧■
の関係を、可変抵抗１３の抵抗値Ｒｅをパラメータとし
て示したものであり、照度が徐々に増しても電圧Ｖは、
あるところで急に高くなって、いわゆるスイッチング作
用のあることが分り、又電圧Ｖが急に高くなる照度は抵
抗値Ｒｅによって変ることが分る。第６図は上記溶接ア
ーク４と検出器（例えば５ａ）の設置位置間の距離Ｘに
対する前記電圧Ｖを示すものであり、０であった該電圧
Ｖは溶接アーク４が検出器５ａの設置位置の前後数置の
範囲に至ると電源電圧Ｖｃｃに達することが分る。この
ように電圧ＶがＶｃｃとなる範囲は、例えは第１図及び
第２図に示す１．．１．のようになり、これは前記した
ように溶接アーク４が放射状で高照度の光源であるため
に生ずる現象である。

上記のように、検出器５　ａ　、５ｂの設置位置を中心
として距離ｔ、の範囲に溶接アーク４が至ったときに電
圧ＶがＶｃｃになると、上記検出器５ａ。

ことに々す、検出器５ａ、５ｂが始端と終端とに設置さ
れた区間（距離Ｌｏ）の始端、終端の検出とは異なるも
のとなる。

上記検出器５ａ、５ｂのそれぞれの電圧■は、第７図に
示すように電源（交流又は直流）１６がらのスイッチ１
７ｍ、１７ｂを介した電圧として等測的に表わすことが
できる。即ち電圧Ｖが０はスイッチ１７ａ、１７ｂの開
放に、又電圧ＶがＶｃｃはスイッチ１７ａ、１７ｂの閉
成に相当する。これらのスイッチ１７ａ　、１７ｂを経
た電圧は第１の遅延リレーの励磁コイル１８ａ１第２の
遅延リレーの励磁コイル１８ｂに印加され、これにより
コイル１８ａ　、１８ｂに励磁電流が流れると、後述の
遅延時間後に、第１の遅延リレーの常開接点１９ａが閉
成され、第２の遅延リレーの常閉接点１９ｂが開放され
る。上記接点１９ａが閉成されると第６のリレーの励磁
コイル２ｏには接点１９ｂを介した励磁電流が流れ、そ
の常開接点２１が閉成される。これにより、接点１９ａ
の開放にょってもコイル２０には励磁電流が流れ、第６
のリレーは自己保持の状態となる。この自己保持状態に
おいて、接点１９ｂが開放されると、上記自己保持が解
け、元の状態に戻る。符号２２は自己保持回路を示す。

この自己保持の期間中は前記のように、例えば時間を計
測するように適宜の装置が作動される。

上記の如く、検出器５ａ、５ｂの出力電圧Ｖに応じて第
１の遅延リレー又は第２の遅延リレーを動作させること
により、第８図のＡにも示す如く、検出器５ａの出力電
圧Ｖが０からＶＣＣになると、Ｂのように遅延時間ｔ＆
後開放されていた接点１９ａが閉成され、Ｅに示すよう
に第６のリレー（計測指令リレー）の接点２１も開放か
ら閉成状態となり第６のリレーは自己保持される。又、
Ｃに示すように、検出器５ｂの出力電圧Ｖが０からｖｅ
ｃになると、Ｄのように遅延時間ｔａ後に、閉成されて
いた接点１９ｂが開放され、第６のリレーの自己保持が
解けて、Ｅのように接点２１が開放される。

第８図Ａの符号ａは、アークストライク、バックステッ
プによる検出器５ａの出力電圧Ｖを示すものであり、こ
の電圧Ｖは時間がｔｂと、遅延リレーの遅延時間よりは
短く、従って接点１９ａは閉成されない。これに比して
、前記浴接アーク４による検出器５ａ、５ｂからの出力
′重圧Ｖは、その期間ｔｃが遅延時間ｔ＆より充分に長
く、接点１９ａ。

１９ｂが動作される。

上記遅延リレーの遅延時間ｔａは、例えば浴接アーク４
が第２図において距離ｔａだけ移動する時間に相当し、
従って第５のリレーが励磁されている時間ｔｄは溶接ア
ーク４が距離り、だけ移動する時間に相当する、このた
め、第６のリレーの励磁されている時間ｔｄは、検出器
５ａ　、５ｂが始端、終端に設置された前記区間の距離
り。だけ溶接アーク４が移動する時間に極近づけること
ができる。

このように、本発明では、アーク光の放射状の広がりに
よる検出誤差分を実質上補償することができる。

上記実施例では、スリン）９．１０を有する保護筒７，
８を用いたが、これの効果について説明する。第９図は
前記可変抵抗１６の抵抗値Ｒｅと保護筒の形状とを種々
変えた組合せを示すものであり、この組合せ毎に実験を
行ガつた。尚、保護筒の先端から被溶接材までの距離は
１９０ＩｌｌＩＫとした。

この第９図に示す条件で、平板上に溶接を行い、開先方
向（Ｘ軸）とその直角方向に溶接アークをそれぞれ移動
した。そのときの感知範囲は第１０図のようになった。

即ち、最も検知しやすい組合せ／Ｉ６１では、その範囲
が１０×１０ｃｒｎと広く、抵抗値Ｒｅを０にした組合
せＡ２、及び抵抗値Ｒｅを適度にし、遮光カバーにピン
ホールを設けた組合せ４５ではＸ方向、Ｙ方向とも感知
範囲は狭くなった。遮光カバーにスリットを設けた組合
せＡ４では、Ｘ方向の感知範囲は狭くなったが、Ｙ方向
は組合せＩ６１と大差がない。前記第５図でも説明した
２枚のスリン）９．１０を有する組合せ扁５では組合扁
４と同様の傾向であるが、Ｘ方向の感知範囲がより狭く
なっている。

次に、第１１図に示す開先に溶接した実験で、各バス毎
のＸ方向感知範囲を第１２図に示す。組つているが、９
バス目と１１パス目は全く感知していない１、これは、
開先の表層バスでは振り分は溶接となり、各バス毎に開
先線直角方向（Ｙ方向）に溶接アーク位置が変化してお
シ、組合せＡ２、屋５ではＹ方向感知範囲も狭くするた
め、全く感知できないことがある。これに比し組合せ扁
４、扁５では、Ｙ方向感知範囲が広いので、感知しない
現象はなく、特に組合せ扁５は範囲１．も一層狭くなる
ことが分る。

尚、以上に述べた説明では、第７図のように、接点を有
するリレーを用いた例を挙げたが、無接点リレー、シー
ケンスコントローラ、集積回路等を用いることもできる
のは述べるまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃、至第４図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第１図は正面図、第２図は側面図、第６図は要部の
拡大断面図、第４図は回路図である。 第５図及び第６図は第１図乃至第４図のものの特性図、
第７図は本発明の一実施例を示すものであり、第４図と
は異なる部分の回路図、第８図は本発明の上記一実施例
の動作を示すタイムチャート、第９図は上記−実施例の
ものと、他のものとを比較するための、実験条件を示す
図、第１０図は第９図の条件に基づく実験結果を示す図
、第１１図は第９図の条件に更に加える実験条件を示す
拡大正面図、第１２図は第９図及び第１１図の条件に基
づく実験結果を示すグラフである。 １ａ、１ｂ：被溶接材、２：開先、５：溶接ホルダー、
４：溶接アーク、５ａ、５ｂ：検出器。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第８図 第９図 第１０図　　　　　　第１１図 第１２１’。 ！Ｘ：又軟

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接開始部に設けた第１のアーク光検出器によシ
   アーク光が検出されるのに応じて作動の開始を指令し、
   溶接終了部に設けた第２のアーク光検出器によシアーク
   光が検出されるのに応じて作動の終了を指令するに際し
   て、上記第１のアーク光検出器によりアーク光を検出し
   た時点より遅れて作動の開始を指令し、かつ第２のアー
   ク光検出器によりアーク光を検出した時点より遅れて作
   動の終了を指令することを特徴とする溶接アーク検出方
   法。
2. （２）溶接開始部に設けた第１のアーク検出器によりア
   ーク光が検出されるのに応じて作動の開始を指令し、溶
   接終了部に設けた第２のアーク光検出器によりアーク光
   が検出されるのに応じて作動の終了を指令する溶接アー
   ク検出装置において、上記第１のアーク光検出器により
   アーク光が検出されることによシ該検出の時点より遅れ
   て動作する第１の遅延リレーと、上記第２のアーク光検
   出器によりアーク光が検出されることにより該検出より
   遅れて動作する第２の遅延リレーとを備え、第１の遅延
   リレーの動作により上記した作動を開始し、第２の遅延
   リレーの動作により上記した作動を終了するようにした
   ことを特徴とする溶接アーク検出装置。
3. （３）溶接開始部に設けた第１のアーク光検出器により
   アーク光が検出されるのに応じて作動の開始を指令し、
   溶接終了部に設けた第２のアーク光検出器によりアーク
   光が検出されるのに応じて作動の終了を指令する溶接ア
   ーク検出装置において、上記第１のアーク光検出器によ
   りアーク光が検出されることによシ該検出の時点より遅
   れて動作する第１の遅延リレーと、上記第２のアーク光
   検出器によシアーク光が検出されることにより該検出よ
   り遅れて動作する第２の遅延リレーと、上記第１の遅延
   リレーの常開接点を介して供給される励磁電流により励
   磁される第６のリレーとを備え、該第５のリレーはその
   励磁により自身の常開接点によって自己保持されるよう
   になされ、かつ上記第２の遅延リレーの常閉接点を介し
   て上記自己保持用の励磁電流が第３のリレーへ供給され
   るようになされ、該第５のリレーの励磁によシ上記した
   作動を開始し、消勢により上記した作動を終了するよう
   にしてなることを特徴とする溶接アーク検出装置。