JPS6134904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、手動または半自動等によつて溶接ホ
ルダまたは溶接トーチを移動させた場合の、溶接
入熱を測定する溶接入熱測定装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来から、溶接部への溶接入熱量が溶接結果を
左右する重要な因子であることが知られている。
一般にアーク電圧をE1（volt）、溶接電流をI1
(A)、溶接速度をV1（cm/sec）、被溶接物への電気
的入力をP1（kw）、単位長当たりの入熱量をＱ
（Kilo-Joule/cm）、定数をK1とすれば、 Ｑ＝K1（P1／V1）＝K1（E1I1）／V1 ………(1) が成立する。この(1)式は、場合によつては更に簡
単に表現することができる。

例えば、定電流特性の溶接電源を使用して手溶
接をする場合には、溶接電流I1(A)は略一定値を有
するので、定数K2とすれば、 Ｑ＝K2（E1／V1） ………(2) が成立する。

また、定電圧特性の溶接電源を使用して半自動
溶接をする場合には、アーク電圧E1（volt）は略
一定であるので定数をK3とすれば、 Ｑ＝K3（I1／V1） ………(3) が成立する。

従来自動アーク溶接法においては、自動走行台
車の走行速度を検出すれば溶接速度V1に対応し
た信号Ｖを容易に得ることができるため、自動溶
接機における入熱測定及びその測定値による制御
はすでに提案されている。

［従来の技術の問題点］ しかしながら手動溶接及び半自動溶接において
は、自動走行台車が無く人為的に溶接トーチを溶
接線沿つて移動させるため、溶接速度V1を検出
することができない。したがつて従来、手溶接ま
たは半自動溶接においては、入熱を簡易、迅速且
つ正確に測定する装置を得ることは極めて困難で
あつた。

本発明の目的は、上記に鑑み、手溶接、半自動
溶接等のアーク溶接において、アークが任意の期
間中に移動した距離における平均溶接入熱を求め
る溶接入熱測定装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するため、実施例
を示す第１図及び第２図に示されるように、被溶
接物１の溶接線１ａに沿つて溶接電極２から発生
したアーク３を移動させながら溶接するアーク溶
接装置の溶接入熱を、被溶接物１と溶接電極２と
の間に供給される溶接電力を検出して該溶接電力
に対応する溶接電力信号Ｐから測定する溶接入熱
測定装置において、特に本発明では、アーク３の
移動距離に対応する溶接長信号Ｌを設定する溶接
長設定器１０及び入力される入力電圧及び入力電
流から入力電力に対応する電力信号を出力する電
力演算器５を備えて溶接電力信号Ｐを溶接長信号
Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／Ｌを出力する電力
検出回路１１と、電力検出信号Ｐ／Ｌに対応する
周波数のパルス信号を出力する変換器６と、パル
ス信号の数Ｎを計数するカウンタ７と、カウンタ
の計数値をリセツトするリセツト回路８と、カウ
ンタ７の計数値ΣＮに対応する信号を表示する表
示器９とを設けている。

［発明の作用］ 本発明は、手溶接または半自動溶接等におい
て、アークが任意の期間中に移動した距離［cm］
を溶接するために要した時間をＴ［sec］とすれ
ば、その距離内における平均の溶接入熱Ｑ［Kilo
−Ｊｏｕｌｅ／cm］は、定数K4とすれば、∫^Ｔ _ｐVdt＝
Ｌ
であるので、 と表すことができる。本発明は上記(4)式に基づい
て溶接入熱を測定する装置である。

［実施例］ 以下図面を参照して、本発明の溶接入熱測定装
置の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、同
図において１は被溶接物、１ａは溶接線、２は溶
接線１ａにそつてアーク３を発生させながら移動
する溶接電極、４は溶接電源、５は変流器５ａか
ら得られる溶接電流に対応する電流信号Ｉとアー
ク電圧に対応する電圧信号Ｅを後述する溶接長設
定器１０で設定した信号Ｌにて除算した信号Ｅ／
Ｌとを入力として、被溶接物１と溶接電極２との
間に供給される溶接電力に対応する溶接電力信号
Ｐを信号Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／Ｌを出力
するする電力演算器である。６は電力検出回路の
出力信号Ｐ／Ｌに対応する周波数のパルス信号を
出力する変換器（例えば電圧周波数変換器）、７
は変換器６の出力パルス信号数Ｎを計数するカウ
ンタ、８はカウンタ７の計数値をリセツトするリ
セツト回路、９はカウンタ７の計数値ΣＮに対応
する信号を表示する表示器である。１０は、アー
クの移動距離に対応する溶接長信号Ｌを設定する
溶接長設定器であり、本実施例では、溶接電圧を
検出する回路に挿入されてアークの移動距離に対
応して電圧ＥをＬで除算した信号Ｅ／Ｌを発生す
る。１１は、溶接長設定器１０と電力演算器５と
から構成されて、電力検出信号Ｐ／Ｌを出力する
電力検出回路である。

上記実施例の動作についてに説明すると、リセ
ツト回路８は例えば、押ボタンスイツチからな
り、溶接開始前にこの押ボタンスイツチを押すこ
とによりカウンタ７をリセツトしておく。溶接機
を駆動してアークを発生し、アーク３を溶接線１
ａに沿つて移動させると、溶接電流I1に対応する
電流信号Ｉとアーク電圧E1に対応する電圧信号
Ｅを溶接長設定器１０の溶接長信号Ｌで除算した
信号Ｅ／Ｌとがそれぞれ電力演算器５に入力さ
れ、溶接電力に対応した電力検出信号Ｐ／Ｌ（例
えば電圧信号）が該電力演算器５から変換器６へ
出力される。変換器６はこの信号Ｐ／Ｌの大きさ
（例え電圧値）に略比例した周波数のパルス信号
を出力し、カウンタ７はこのパルス信号の数Ｎの
計数を開始し、溶接中計数を継続する。溶接を終
了すると電力演算器５に入力される溶接電流に対
応した電流信号Ｉが零となるため、カウンタ７は
計数を中止して、そのときの計数値ΣＮを保持
し、表示器９は計数値ΣＮに対応する信号を表示
する。この計数値ΣＮは、前記(4)式の溶接長当た
りの平均溶接入熱を示している。

次にアークの移動距離（即ち溶接長）に対応す
る溶接長信号Ｌを設定する溶接長設定器１０の設
定方法と使用時の動作について説明する。今アー
クの移動距離Lo＝１［cm］における全入熱が999
［Kilo−Joule］であつたとする。この場合例えば
第１図のように溶接長設定器を可変抵抗器とし、
その摺動端子１０ａを図示したＡの位置に設定し
たときに、表示器９としてのデイジタル表示器の
表示値が99.9［Kilo-Joule/cm］になるようにし
ておく。一方、可変抵抗器１０にはアークの移動
距離すなわち溶接長１〜10［cm］を右から左へ目
盛つておく。これらの目盛は回路の直線性又は非
直線性の特性に合せて設けられる。

溶接長Lo＝１［cm］における最大入熱は通常
100［Kilo−Joule］未満であると考えられてい
る。従つて、上記のように表示値の最大値を99.9
［Kilo-Joule/cm］とした場合通常の測定であれ
ば溶接長の単位長当りの電力の積算値に対応する
出力によつてデイジタル表示器９が表示最大値を
オーバすることはない。いま回路特性が直線性を
有するものであれば、実際の測定において、溶接
長Ｌが例えばＬ＝５cmとすると、摺動端子１０ａ
を前述したＡの位置の略1/5のＢの位置に設定す
る。このとき被溶接物１と溶接電極２とに供給さ
れた電力の積算値が400［Kilo−Joule］であつた
とすれば、電力演算器５は、（Ｅ／Ｌ）Ｉ＝Ｐ／
Ｌ、すなわち80［Kilo−Joule］に相当する信号
を出力する。

変換器６は電力演算器５の電力検出信号Ｐ／Ｌ
に対応する周波数のパルス信号を出力する。カウ
ンタ７は、この変換器６から出力されるパルス信
号の数Ｎを計数し、デイジタル表示器９はカウン
タ７の計数値ΣＮに対応する信号、すなわち80
［Kilo-Joule/cm］を表示する。同様にして溶接
長がＬ＝10［cm］の場合には可変抵抗器の摺動端
子１０ａの位置を前述したＡの位置の略1/10のＣ
の位置に設定する。このとき電力の積算値が900
［Kilo−Joule］に相当する入熱であつたとする
と、電力演算器５の出力信号Ｐ／Ｌは、90［Kilo
−Joule］に相当する入熱に対応するので、デイ
ジタル表示器９は90［Kilo-Joule/cm］を表示す
る。

第２図は本発明の他の実施例を示したもので、
この実施例では溶接長設定器１０が固定抵抗器と
切換スイツチとから構成され、電力演算器５の出
力側に挿入されて電力検出回路１１が構成されて
いる。その他の点は第１図の実施例と同様であ
る。従つて、本実施例では電力演算器５から溶接
電力に対応する溶接電力信号Ｐが出力され、該信
号が溶接長設定器１０により除算されて電力検出
回路１１から電力検出信号Ｐ／Ｌが変換器へ入力
される。したがつて変換器６の入力信号は第１図
の場合と同様に溶接電力信号Ｐを溶接長に対応す
る信号Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／Ｌとなる。
以後の動作は第１図の場合と同様であるので省略
する。

第１図及び第２図に示した実施例のように本発
明においては変換器６の入力として溶接電力信号
Ｐを溶接長に対応する信号Ｌで除算した電力検出
信号Ｐ／Ｌを用いるので、変換器６及びカウンタ
７の容量が小さくて済む利点がある。また上記実
施例によれば、変換器６とカウンタ７以後の回路
の設置場所が離れており且つ周囲の溶接電流通電
回路に極めて大きな溶接電流が流れて生じる誘導
電圧の影響を、電力検出回路１１から出力される
電力検出信号Ｐ／Ｌの線路が受けるような場合に
特に有利である。即ち、電力検出回路１１で検出
した溶接電力に対応する電力検出信号Ｐ／Ｌを変
換器６によりパルス信号に変換するので、該パル
ス信号を離れた位置にあるカウンタ７に線路を介
して送る場合にも、たとえ溶接電流の通電により
線路に誘導電圧が加わつたとしても、誘導電圧と
パルス信号との分離は容易に行うことができるた
め、溶接入熱の測定を正確に行うことができる。
更に上記実施例によれば、変換器６から出力され
るパルス信号をカウンタで計数して該計数値をデ
ジタル表示器９により表示するので、ノイズによ
り信号が変化を受けた場合でも、簡単な構成でノ
イズの影響を除去することができる上、検出値の
認識が容易になる利点がある。

尚上記第図に示した実施例においては、溶接長
設定器１０を、アーク電圧検出回路に挿入してい
るが、溶接電流検出回路に挿入して電流信号Ｉを
信号Ｌで除算するようにしてもよい。このように
しても、電力演算器５から出力される信号は、
（EI）／Ｌ＝Ｐ／Ｌとなる。

上記第１図及び第２図に示した各実施例では、
変流器５ａから得た溶接電流値に対応する電流信
号Ｉとアーク電圧値に対応する電圧信号Ｅとを電
力検出回路１１の入力として電力検出信号Ｐ／Ｌ
を得ているが、この電力検出回路１１の構成は適
宜に変形することができる。例えば、定電流特性
を有する溶接電源を用いて手溶接をする場合は、
溶接電流値に対応する電流信号Ｉが略一定である
ので、アーク電圧に対応する電圧信号Ｅが瞬時電
力値に対応する溶接電力信号Ｐとなる。また溶接
電源４に溶接電流設定器が存在する場合には、こ
の設定器の出力信号に対応する信号を溶接電流に
対応する電流信号Ｉとして用いてもよい。逆に、
定電圧特性を有する溶接電源を用いて半自動溶接
を行う場合には、アーク電圧値に対応した電圧信
号Ｅが略一定であるので、瞬時電力値に対応する
溶接電力信号Ｐは、溶接電流に対応する電流に対
応する電流信号Ｉとなる。

また溶接電源４にアーク電圧設定器が存在する
場合には、アーク電圧に対応する電圧信号Ｅとし
てこの設定器の出力信号に対応する信号を用いて
もよい。

さらに、溶接電流に対応する電流信号Ｉとして
は、溶接電流の通電回路に近接した漏洩磁束をコ
イルで検出してその出力信号を用いたり、溶接回
路に発出するジユール熱を熱電対で検出してその
出力信号を用いるのでができる。そしてアーク電
圧に対応する電圧信号Ｅが一定でない場合には、
これらの信号とアーク電圧に対応する信号または
アーク電圧設定器の出力信号に対応した信号とを
組合せることにより瞬時電力値に対応する溶接電
力信号Ｐを得ることができる。

第１図及び第２図に示した表示器９としては、
デジタル表示器を用いたが、この表示器としては
プリンターを使用したり、Ａ／Ｄ変換器とメータ
とを使用したりすることもできる。

尚本発明は、手動または半自動溶接の外、自動
溶接の入熱測定にも適用できるのは匁論である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、従来溶接入熱
の測定が困難であつた手動またま半自動溶接等に
おける溶接入熱を迅速且つ容易に測定することが
できる。特に、本発明によれば変換器の入力とし
て、被溶接物と溶接電極との間に供給される溶接
電力に相当する溶接電力信号Ｐを溶接長に相当す
る信号Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／Ｌを用いる
ので、変換器及びカウンタの容量を小さくするこ
とができる。また本発明によれば、電力検出信号
Ｐ／Ｌを変換器によりパルス信号に変換するの
で、変換器とカウンタ以後の回路との設置場所の
距離を離すような場合に、線路に周囲の溶接電流
通電回路に流れる大きな溶接電流によつて生じる
誘導電圧が加わつても、容易に誘導電圧とパルス
信号との分離を行うことができるため、溶接入熱
の測定を正確に行うことができる。更に本発明に
よれば、変換器から出力されるパルス信号をカウ
ンタで計数して該計数値を表示器により表示する
ので、ノイズにより信号が変化を受けた場合で
も、簡単な構成でノイズの影響を除去することが
できる上、測定値の識別が容易になる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接入熱測定装置の一実施例
を示す構成図であり、第２図は本発明の他の実施
例を示す構成図である。 １……被溶接物、１ａ……溶接線、２……溶接
電極、３……アーク、４……溶接電源、５……電
力演算器、６……変換器、７……カウンタ、８…
…リセツト回路、９……表示器、１０……溶接長
設定器、１１……電力検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被溶接物の溶接線に沿つて溶接電極から発生
   したアークを移動させながら溶接するアーク溶接
   装置の溶接入熱を、前記被溶接物と前記溶接電極
   との間に供給される溶接電力を検出して該溶接電
   力に対応する溶接電力信号Ｐから測定する溶接入
   熱測定装置において、 前記アークの移動距離に対応する溶接長信号Ｌ
   を設定する溶接長設定器及び入力される入力電圧
   及び入力電流から入力電力に対応する電力信号を
   出力する電力演算器を備えて前記溶接電力信号Ｐ
   を前記溶接長信号Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／
   Ｌを出力する電力検出回路と、 前記電力検出信号Ｐ／Ｌに対応する周波数のパ
   ルス信号を出力する変換器と、前記パルス信号の
   数Ｎを計数するカウンタと、前記カウンタの計数
   値をリセツトするリセツト回路と、前記カウンタ
   の計数値ΣＮに対応する信号を表示する表示器と
   を具備したことを特徴とする溶接入熱測定装置。 ２ 前記電力検出回路は、前記被溶接物と前記溶
   接電極との間に供給される電流及び電圧に相当す
   る電流信号または電圧信号を前記溶接長信号Ｌで
   除算し、前記電力演算器が前記電力検出信号Ｐ／
   Ｌを出力することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の溶接入熱測定装置。 ３ 前記電力検出回路は、前記被溶接物と前記溶
   接電極との間に供給される電流及び電圧に相当す
   る電流信号及び電圧信号を前記電力演算器の入力
   として前記溶接電力信号Ｐを得て、該溶接電力信
   号Ｐを前記溶接長設定器の前記溶接長信号Ｌで除
   算することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の溶接入熱測定装置。