WO2018012586A1 - 溶接システム - Google Patents

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    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B23K9/1043—Power supply characterised by the electric circuit

Definitions

  • the present invention relates to a welding system.
  • TIG welding Tungsten Inert Gas welding
  • GTAW Gas Tungsten Arc welding
  • plasma arc welding Non-consumable electrode type gas shielded arc welding is used.
  • GMAW Gas Metal Arc Arc welding
  • MIG welding Metal Inert Gas welding
  • MAG welding Metal Active Gas welding
  • carbon dioxide arc welding is also used.
  • the consumable electrode type gas shielded arc welding is also referred to as semi-automatic arc welding because the welding is performed manually while the filler wire serving as the consumable electrode is automatically fed.
  • a welding torch In these welding methods, generally, a welding torch is used, an arc is generated between the electrode and the work piece (base material), and the work piece is melted by the heat of the arc to form a molten pool (pool). While forming, welding is performed. Further, during welding, shielding gas is released from a torch nozzle surrounding the periphery of the electrode, and welding is performed while shielding the atmosphere (air) with this shielding gas.
  • the melting of the base material by the arc and the feeding of the filler wire to the molten pool can be separated and controlled separately.
  • the base material can be melted by a stable arc from the tungsten electrode (non-consumable electrode), high-quality welding can be performed.
  • the conventional remote control has a drawback that it is not easy to use because the feeding speed of the filler wire cannot be variably adjusted during welding.
  • the speed setting of the filler wire is fixed to three conditions of “start”, “main welding”, and “crater”.
  • the feeding speed of the filler wire cannot be changed in the middle according to the width of the gap. For this reason, there exists a possibility that a bead may melt away when the wide clearance is reached. On the other hand, when the narrow gap is reached, the feeding speed of the filler wire cannot be lowered, and the back bead may not come out. In addition, in the over-welding of the fixed pipe, it is desired to increase the feeding speed of the filler wire, but even if the point at which the speed is desired to be increased is reached, the feeding speed of the filler wire cannot be changed.
  • the welding operator must operate the remote control while holding a welding torch while wearing a leather glove, while finely operating the volume switch provided on the remote control, and the filler wire feed speed It is very difficult to adjust.
  • the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and an object thereof is to provide a welding system including a remote controller suitable for manually adjusting the feeding speed of the filler wire.
  • the present invention provides the following welding system.
  • a welding power supply for supplying a welding current to the welding torch;
  • a wire feeding device for feeding a filler wire to the welding torch or a filler guide attached to the welding torch;
  • a remote control for manually adjusting the feeding speed of the filler wire;
  • a control device for controlling the welding power supply device and the wire feeding device;
  • the remote control has a sensor and outputs a signal corresponding to a load applied to the sensor to the control device,
  • the said control apparatus controls the said wire feeding apparatus so that the said filler wire may be fed with the feeding speed set according to the output intensity of the said signal,
  • the welding system characterized by the above-mentioned.
  • the control device controls the welding power supply device so as to supply a welding current set in accordance with a feeding speed of the filler wire to the welding torch (1) ) Welding system.
  • the remote controller has a no-reaction interval in which the signal is not output until the load applied to the sensor exceeds a certain value from zero.
  • the described welding system (5) The welding system according to (4), wherein the remote controller has a function of adjusting the no-reaction section.
  • the control power supply device and the wire feeding device perform the terminal processing for ending the welding when the output intensity of the signal decreases to a certain value during welding.
  • the sensor is a pressure-sensitive sensor.
  • the remote controller is attached to the welding torch integrally or separately and is operated by a hand operating the welding torch.
  • the described welding system (12) The welding system according to any one of (1) to (10), wherein the remote controller is operated separately from a hand that operates the welding torch.
  • a consumable electrode type or non-consumable electrode type welding torch A welding power supply for supplying a welding current to the welding torch;
  • a wire feeding device for feeding a filler wire to the welding torch or a filler guide attached to the welding torch;
  • a remote control for manually adjusting the feeding speed of the filler wire;
  • a control device for controlling the welding power supply device and the wire feeding device;
  • the remote control has a wire feed stop switch, and can stop the wire feed during welding.
  • a consumable electrode type or non-consumable electrode type welding torch a consumable electrode type or non-consumable electrode type welding torch; A welding power supply for supplying a welding current to the welding torch; A wire feeding device for feeding a filler wire to the welding torch or a filler guide attached to the welding torch; A remote control for manually adjusting the feeding speed of the filler wire; A control device for controlling the welding power supply device and the wire feeding device; The remote control has a wire feeding start switch, and the welding system can arbitrarily start feeding a wire during welding.
  • the wire feed start switch has a function of adjusting an amount of a signal output when the switch is pressed.
  • a welding system including a remote controller suitable for manually adjusting the feeding speed of the filler wire.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the welding system 10.
  • the welding system 10 of this embodiment schematically includes a welding torch 20, a wire feeding device 30, a welding power source device 40, a remote controller 50, and a control device 60.
  • the welding torch 20 is a non-contact type welding torch (TIG welding torch) that is generally used conventionally, and includes a non-consumable electrode 21 that generates an arc with the workpiece (base material) S; And a torch nozzle 22 that discharges a shielding gas toward a molten pool (pool) of the workpiece S generated by the arc.
  • TOG welding torch non-contact type welding torch
  • the welding torch 20 has a torch switch 23 for switching operation on / off (ON / OFF).
  • the torch switch 23 is electrically connected to the control device 60 via the torch switch cable 24.
  • the wire feeding device 30 has a filler guide 31 attached to the welding torch 20, and feeds the filler wire W from the tip of the filler guide 31 toward the molten pool of the workpiece S.
  • the wire feeding device 30 is electrically connected to the control device 60 via the control cable 32.
  • the welding power supply device 40 is a DC and / or AC TIG welding power supply device that has been generally used conventionally, and is connected to the welding torch 20 via the welding cable 41 to the welding torch 20. Supply power and shield gas. Further, the welding power supply device 40 is electrically connected to the control device 60 via the control cable 42.
  • the cooling method of the welding torch 20 may be either a water cooling type or an air cooling type.
  • a cooling device chloriller
  • the welding torch 20 can be cooled by circulation of cooling water (coolant).
  • the non-consumable electrode 21 is electrically connected to the minus ( ⁇ ) terminal side via the welding cable 41, and is welded to the plus (+) terminal side via the base material side cable 43.
  • the object S is electrically connected.
  • the remote controller 50 is for manually adjusting the feeding speed of the filler wire W, and has a sensor 51 attached to the welding torch 20.
  • the sensor 51 is a strain gauge and is electrically connected to the control device 60 via the control cable 52. That is, the strain gauge is used to amplify a weak voltage generated by the force applied to the sensor 51 by the welding operator with the amplifier, and the voltage is used for controlling the wire supply speed.
  • the control device 60 controls the wire feeding device 30 and the welding power supply device 40. Via the remote controller 50 and the control device 60, it is possible to adjust the welding current, the feeding speed of the filler wire W, which will be described later, and the like at the hand of the welding operator in accordance with the welding conditions.
  • an arc is generated between the workpiece S and the non-consumable electrode 21 using the welding torch 20, and the workpiece S is melted by the heat of the arc.
  • welding is performed while forming a molten pool (pool).
  • the shielding gas is discharged from the torch nozzle 22 surrounding the non-consumable electrode 21, and welding is performed while the atmosphere (air) is blocked by this shielding gas.
  • the shielding gas for example, an inert gas such as argon or helium can be used alone or in combination with a plurality of inert gases.
  • hydrogen, nitrogen, or the like can be added to the shield gas.
  • oxidizing gas since oxidizing gas is not used, the oxidation of the bead formed in a to-be-welded object can be reduced, and wettability can also be improved.
  • the filler wire W is automatically fed toward the molten pool of the workpiece S, and welding is performed while the filler wire W is melted in the arc.
  • the filler wire W is automatically fed, there is no need to simultaneously supply the filler material and the operation of the welding torch 20 with the left and right hands, and it is stable and stable even without skilled skills. It is possible to perform welding work easily.
  • a signal corresponding to the load applied to the sensor 51 is output to the control device 60 via the control cable 52, and the output intensity of this signal is set.
  • the control device 60 controls the wire feeding device 30 by the control signal via the control cable 32 so as to feed the filler wire W at the feeding speed set accordingly.
  • the load applied to the sensor 51 is proportional to the force applied to the sensor 51 when the welding operator grips the welding torch 20, and the sensor 51 is the force (load) for gripping the welding torch 20.
  • a signal with an intensity corresponding to is output.
  • the first requirement for the sensor 51 of this embodiment is insensitive response. Further, it is necessary that the operation lower limit value of the sensor 51 can be set freely.
  • thick leather gloves are always used to protect the welding operator. Therefore, since the welding torch 20 is gripped and operated with a hand wearing leather gloves, a sensitive feeling like a bare hand cannot be expected.
  • a signal corresponding to the gripping force is output after a gripping force (load) exceeding a certain level is applied to the sensor 51.
  • the filler wire W is required to be fed at a feeding speed corresponding to the output intensity of this signal.
  • the sensor 51 that detects the force applied to the sensor 51 and converts the applied force into an electrical signal and outputs the same as the strain gauge described above is suitable for the present invention.
  • the sensor 51 having such a function is not necessarily limited to the above-described strain gauge, and other sensors such as an optical sensor and a pressure sensor may be used.
  • an optical sensor it is necessary to devise a sensor so that a protective device such as a leather glove is erroneously sensed in an emergency, which will be described later, and a situation that cannot be properly determined as an emergency occurs.
  • the relationship between the load applied to the sensor 51 and the output signal is shown in FIG.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 is the load applied to the sensor 51, that is, the force for gripping the sensor 51.
  • the vertical axis of the graph shown in FIG. 2 represents the intensity of the signal output from the sensor 51.
  • the remote controller 50 has a function of adjusting the output intensity of the signal according to the load applied to the sensor 51.
  • the remote controller 50 has a no-reaction interval (play) in which no signal is output until the load applied to the sensor 51 exceeds a certain value from 0 (no load), and further has a function of adjusting this play. is doing.
  • Graphs A and B shown in FIG. 2 indicate the force (lower limit value of the operation of the sensor 51) F 1 and F from when the welding operator grips the welding torch 20 until the signal is actually output from the sensor 51, respectively. 2 and the output intensity of the signal according to the force applied to the sensor 51.
  • Such a setting is suitable when the feeding speed of the filler wire W needs to be adjusted relatively large. More specifically, it is particularly suitable for welding under the welding conditions such as reverse welding such as temporary welding and butt welding among the main welding.
  • graph B when a relatively large force F 2 is not applied does not operate the sensor 51, even if the force applied to the sensor 51 is increased, and represents a case of setting so that the output signal does not change significantly .
  • This setting is suitable when fine adjustment is required for the feeding speed of the filler wire W. More specifically, the present welding is suitable for welding under welding conditions with a relatively high deposition rate.
  • the filler wire W is fed at a feeding speed set in advance according to the output intensity of this signal. Therefore, it is possible to arbitrarily adjust how much the feeding speed of the filler wire W changes according to the force of gripping the sensor 51. Moreover, it is possible to arbitrarily adjust the non-reaction interval (play) from when the sensor 51 is gripped until the sensor 51 reacts.
  • control device 60 controls the welding power supply device 40 so as to supply the welding current set according to the feeding speed of the filler wire W to the welding torch 20. It may be.
  • the control device 60 controls the welding power supply device 40 so that the most suitable welding current is supplied to the welding torch 20 according to the feeding speed of the filler wire W. Thus, it is possible to further improve the welding conditions.
  • control device 60 causes the wire feeding device 30 and the welding power supply device 40 to stop welding when the output intensity of the signal decreases beyond a certain speed. You may make it control.
  • the second requirement required for the sensor 51 of the present embodiment is safety. Since welding is performed at a high temperature and under a high current, if a safety problem arises and the welding operator releases the welding torch 20, it is necessary to judge the emergency and stop the welding immediately and reliably. is there.
  • the strain gauge and the pressure sensitive sensor used as the sensor 51 of the present embodiment take the safety measures described above because the signal output from the sensor 51 is surely reduced when the welding operator releases the welding torch 20. Very suitable on.
  • the control device 60 when the output intensity of a signal falls to a fixed value during welding, the control device 60 performs the terminal processing for ending the welding, so that the wire feeding device 30 is used. Further, the welding power supply device 40 may be controlled.
  • terminal processing means adjusting the welding current and the feeding speed of the filler wire W or changing the supply condition of the shield gas so that craters or the like are not generated at the welded portion at the end of welding.
  • the filler wire W reduces or stops the welding current step by step. And the like, such as temporarily stopping the supply of the gas, changing the supply conditions and gas composition of the shield gas, and the like.
  • a strain gauge is used as the sensor 51 of the present embodiment.
  • a pressure-sensitive sensor can be used as the sensor 51. That is, when the welding operator applies a force to the sensor 51, the resistance value of the pressure-sensitive sensor changes, and the change is captured as a change in current value, which can be used to control the wire supply speed.
  • the type of sensor and the physical quantity (current, voltage, resistance value, etc.) to be used are not limited as long as the welding worker senses the force, operation, movement, etc. applied to the sensor 51.
  • the welding system 10 of the present embodiment includes the remote controller 50 suitable for manually adjusting the feeding speed of the filler wire W described above, and the filler is used during welding using the remote controller 50. It is possible to variably adjust the feeding speed of the wire W, stop welding in an emergency, or perform terminal processing after welding.
  • the remote controller 50 is not limited to the configuration in which the sensor 51 is separately attached to the welding torch 20 described above, and the sensor 51 may be configured to be integrally attached to the welding torch 20.
  • the remote controller 50 may be integrated into the welding torch 20.
  • the welding torch 20 instead of the torch switch 23, it is possible to incorporate a function for switching on / off (ON / OFF) the operation of the welding torch 20 into the remote controller 50.
  • the filler wire W is fed at a feeding speed corresponding to the gripping force by increasing the gripping force of the welding operator by the welding operator.
  • the welding operator reduces the force with which the welding torch 20 is gripped, so that the welding torch 20 is turned off after the termination process described above.
  • the remote controller 50 is not limited to the configuration operated by the hand of the welding operator holding the welding torch 20, and may be configured to be operated separately from the hand operating the welding torch 20. For example, by operating the sensor 51 with a remote controller 50 held in the hand opposite to the hand that operates the welding torch 20, or by stepping on the sensor 51 of the remote controller 50 installed separately from the welding torch 20 with a foot. It is also possible to operate.
  • the sensor 51 outputs a signal in accordance with the force (load) for gripping the welding torch 20 described above.
  • the sensor 51 has a button shape and the force to press the sensor 51 is used. It is also possible to adopt a configuration in which the sensor 51 outputs a signal in response to the above.
  • the sensor 51 used in the remote controller 50 may have a function of adjusting the amount of signal output from the sensor 51.
  • the amount of signal refers to the number of signals that are large or within a unit time.
  • a pressure sensor and an analog variable resistor or a digital variable resistor can be combined. With this combination, even if the force applied to the pressure sensitive center (gripping force) is the same, the feeding speed of the wire W can be adjusted by adjusting the magnitude of the signal output from the sensor. As shown in FIG.
  • the sensor 51 when the sensor 51 includes a device 51 ′ that adjusts the amount of the signal output from the sensor 51, the adjusted signal is output to the control device 60 via the control cable 52, and the control device 60 outputs a control signal to the wire supply device 30 via the control cable 32 based on the adjusted signal. That is, the wire supply speed is controlled based on the adjusted amount of signal.
  • the wire feed is stopped by the wire feed stop switch provided in the remote controller 50, or the wire feed start switch provided in the remote control is used. You may start paying.
  • a signal from the wire supply stop switch or the wire supply start switch is output to the control device 60 via the control cable 52, and the control device 60 supplies the wire in response to this signal. Start or stop supplying wire to the device.
  • the wire feed stop switch wire supply stop
  • the wire feed start switch wire supply start
  • the wire feed stop switch and the wire feed start switch when the wire feed stop switch and the wire feed start switch are pressed, a function for adjusting the amount of signal sent to the control device is added, and the wire feed stop switch and the wire feed start are added. It is good also as a specification which can adjust a wire feeding speed, when a switch is pushed.
  • the control device 60 outputs the control signal to the wire supply device according to this signal, and the wire supply speed is adjusted based on the control signal.
  • the welding system to which the present invention is applied is not limited to the one applied to the TIG welding described above, but, for example, MAG welding or MIG welding using a consumable electrode type welding torch.
  • the present invention can be applied to other welding systems.

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Abstract

フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するのに適したリモコンを備えた溶接システムを提供することを目的とし、消耗電極式又は非消耗電極式の溶接用トーチ（２０）と、溶接用トーチ（２０）に溶接電流を供給する溶接用電源装置（４０）と、溶接用トーチ（２０）又は溶接用トーチに取り付けられたフィラーガイド（３１）にフィラーワイヤー（Ｗ）を送給するワイヤー送給装置（３０）と、フィラーワイヤー（Ｗ）の送給速度を手動で調整するリモコン（５０）と、溶接用電源装置（４０）及びワイヤー送給装置（３０）を制御する制御装置（６０）とを備え、リモコン（５０）は、センサー（５１）を有して、このセンサー（５１）に加わる負荷に応じた信号を制御装置（６０）に出力し、制御装置（６０）は、信号の出力強度に応じて設定された送給速度でフィラーワイヤー（Ｗ）を送給するように、ワイヤー送給装置（３０）を制御する溶接システムを提供する。

Description

溶接システム
　本発明は、溶接システムに関する。
　例えば、金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被溶接物）の溶接には、従来よりＴＩＧ溶接(Tungsten Inert Gas welding)又はプラズマアーク溶接等のＧＴＡＷ(Gas Tungsten Arc welding)と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。
　また、ＭＩＧ溶接(Metal Inert Gas welding)、ＭＡＧ溶接(Metal Active Gas welding)又は炭酸ガスアーク溶接等のＧＭＡＷ(Gas Metal Arc welding)と呼ばれる消耗電極式のガスシールドアーク溶接も用いられている。なお、消耗電極式のガスシールドアーク溶接は、消耗電極となるフィラーワイヤーの送給を自動で行いながら、溶接を手動で行うため、半自動アーク溶接とも呼ばれている。
　これらの溶接方法では、一般に溶接用トーチを使用し、電極と被溶接物（母材）との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら、溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むトーチノズルからシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
　また、これらの溶接方法では、開先やすみ肉を溶接する際に、所定の脚長やのど厚を確保するため、溶加材であるフィラーワイヤーを供給して、不足する溶接金属を補うことが行われている。
　例えば、ＴＩＧ溶接では、アークによる母材の溶融と溶融池へのフィラーワイヤーの送給とを切り離して別々に制御することができる。これにより、タングステン電極（非消耗電極）からの安定したアークにより、母材を溶かし込むことができるため、高品質の溶接を行うことが可能である。
　ところで、溶接作業を行う現場では、溶接作業者が溶接機から離れた場所で溶接を行うことも多い。このため、溶接作業者の手元まで延長されたリモコンや、溶接用トーチに一体に組み込まれたリモコンなどを用いて、溶接電流やフィラーワイヤーの送給速度などを溶接条件に合わせて、溶接作業者の手元で調整することが行われている（例えば、特許文献１～３を参照。）。
　しかしながら、従来のリモコンでは、溶接中にフィラーワイヤーの送給速度を可変に調整することができないため、使い勝手が悪いといった欠点がある。例えば、フィラーワイヤーの速度設定は、「スタート」、「本溶接」、「クレータ」の３つの条件に固定されている。
　したがって、開先の隙間にむらがある場合、隙間の幅に合わせてフィラーワイヤーの送給速度を途中で変更することができない。このため、広い隙間に到達した時点で、ビードが溶け落ちしてしまうおそれがある。逆に、狭い隙間に到達した時点で、フィラーワイヤーの送給速度を下げることができずに、裏ビードが出なくなるおそれがある。また、固定管のオーバー溶接では、フィラーワイヤーの送給速度を上げたいが、速度を上げたいポイントに到達しても、フィラーワイヤーの送給速度を変更することができない。
　さらに、溶接作業者は、皮手袋をした状態で溶接用トーチを持ったまま、リモコンを操作しなければならず、リモコンに設けられたボリュームスイッチなどを細かく操作しながら、フィラーワイヤーの送給速度を調整するといったことは非常に困難である。
特開２０１５－２０２４９８号公報 特開平１０－５２７５５号公報 特許第５００１５３６号公報
　本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するのに適したリモコンを備えた溶接システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の溶接システムを提供する。
（１）　消耗電極式又は非消耗電極式の溶接用トーチと、
　前記溶接用トーチに溶接電流を供給する溶接用電源装置と、
　前記溶接用トーチ又は前記溶接用トーチに取り付けられたフィラーガイドにフィラーワイヤーを送給するワイヤー送給装置と、
　前記フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するリモコンと、
　前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御する制御装置とを備え、
　前記リモコンは、センサーを有して、このセンサーに加わる負荷に応じた信号を前記制御装置に出力し、
　前記制御装置は、前記信号の出力強度に応じて設定された送給速度で前記フィラーワイヤーを送給するように、前記ワイヤー送給装置を制御することを特徴とする溶接システム。
（２）　前記制御装置は、前記フィラーワイヤーの送給速度に応じて設定された溶接電流を前記溶接用トーチに供給するように、前記溶接用電源装置を制御することを特徴とする前記（１）に記載の溶接システム。
（３）　前記リモコンは、前記センサーに加わる負荷に応じた信号の出力強度を調整する機能を有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の溶接システム。
（４）　前記リモコンは、前記センサーに加わる負荷が０から一定の値を超えるまで間、前記信号を出力しない無反応区間を有することを特徴とする前記（１）～（３）の何れかに記載の溶接システム。
（５）　前記リモコンは、前記無反応区間を調整する機能を有することを特徴とする前記（４）に記載の溶接システム。
（６）　前記制御装置は、溶接中に前記信号の出力強度が一定の値まで低下したときに、溶接を終了するための端末処理を行うように、前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御することを特徴とする前記（１）～（５）の何れかに記載の溶接システム。
（７）　前記制御装置は、前記信号の出力強度が一定の速度を超えて減少したときに、溶接を停止するように、前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御することを特徴とする前記（１）～（６）の何れかに記載の溶接システム。
（８）　前記センサーが歪みゲージであることを特徴とする前記（１）～（７）の何れかに記載の溶接システム。
（９）　前記センサーが感圧センサーであることを特徴とする前記（１）～（７）の何れかに記載の溶接システム。
（１０）　前記センサーは、センサーから出力される信号の量を調整する機能を有することを特徴とする前記（１）～（７）の何れかに記載の溶接システム。　
（１１）　前記リモコンは、前記溶接用トーチに一体又は別体に取り付けられて、前記溶接用トーチを操作する手により操作されることを特徴とする前記（１）～（１０）の何れかに記載の溶接システム。
（１２）　前記リモコンは、前記溶接用トーチを操作する手とは別に操作されることを特徴とする前記（１）～（１０）の何れか記載の溶接システム。
（１３）　消耗電極式又は非消耗電極式の溶接用トーチと、
　前記溶接用トーチに溶接電流を供給する溶接用電源装置と、
　前記溶接用トーチ又は前記溶接用トーチに取り付けられたフィラーガイドにフィラーワイヤーを送給するワイヤー送給装置と、
　前記フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するリモコンと、
　前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御する制御装置とを備え、
　前記リモコンは、ワイヤー送給停止のスイッチを有して、溶接中にワイヤー送給を停止できることを特徴とする溶接システム。
（１４）　消耗電極式又は非消耗電極式の溶接用トーチと、
　前記溶接用トーチに溶接電流を供給する溶接用電源装置と、
　前記溶接用トーチ又は前記溶接用トーチに取り付けられたフィラーガイドにフィラーワイヤーを送給するワイヤー送給装置と、
　前記フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するリモコンと、
　前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御する制御装置とを備え、
　前記リモコンは、ワイヤー送給開始のスイッチを有して、溶接中に任意にワイヤーが送給を開始できることを特徴とする溶接システム。
（１５）　前記ワイヤー送給開始のスイッチにはスイッチが押された際、出力される信号の量を調整する機能を有することを特徴とする前記（１４）に記載の溶接システム。
　以上のように、本発明によれば、フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するのに適したリモコンを備えた溶接システムを提供することが可能である。
本発明の一実施形態に係る溶接システムの構成を示す模式図である。 センサーに加わる負荷と出力される信号との関係を示すグラフである。 センサーから出力される信号から緊急時と判断する場合を説明するためのグラフである。 センサーから出力される信号から溶接終了と判断する場合を説明するためのグラフである。 ワイヤー送給速度の制御を説明するための図であり、センサーと、制御装置と、ワイヤー供給装置との関係を示す図である。 ワイヤー送給速度の制御を説明するための図であり、センサーが出力される信号の量を調整する機能を有する場合を示す図である。 ワイヤー送給速度の制御を説明するための図であり、リモコンがワイヤー送給停止のスイッチを有して、溶接中にワイヤー送給を停止できる場合、またはリモコンがワイヤー送給開始のスイッチを有して、溶接中に任意にワイヤーが送給を開始できる場合を示す図である。 ワイヤー送給速度の制御を説明するための図であり、ワイヤー送給開始のスイッチが、スイッチが押された際、出力される信号の量を調整する装置を具備する場合を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　本発明の一実施形態として、例えば図１に示す溶接システム１０について説明する。なお、図１は、溶接システム１０の構成を示す模式図である。
　本実施形態の溶接システム１０は、図１に示すように、溶接用トーチ２０と、ワイヤー送給装置３０と、溶接用電源装置４０と、リモコン５０と、制御装置６０とを概略備えている。
　溶接用トーチ２０は、従来より一般に使用されている非接触式の溶接トーチ（ＴＩＧ溶接用トーチ）であり、被溶接物（母材）Ｓとの間でアークを発生させる非消耗電極２１と、アークによって生じた被溶接物Ｓの溶融池（プール）に向かってシールドガスを放出するトーチノズル２２とを有している。
　また、溶接用トーチ２０は、作動のオン／オフ(ＯＮ／ＯＦＦ)を切り替えるトーチスイッチ２３を有している。トーチスイッチ２３は、トーチスイッチケーブル２４を介して制御装置６０と電気的に接続されている。
　ワイヤー送給装置３０は、溶接用トーチ２０に取り付けられたフィラーガイド３１を有し、フィラーガイド３１の先端から被溶接物Ｓの溶融池に向かってフィラーワイヤーＷを送給する。ワイヤー送給装置３０は、制御ケーブル３２を介して制御装置６０と電気的に接続されている。
　溶接用電源装置４０は、従来より一般に使用されている直流式及び／又は交流式のＴＩＧ溶接用電源装置であり、溶接用トーチ２０と溶接ケーブル４１を介して接続されて、溶接用トーチ２０への電力並びにシールドガスの供給を行う。また、溶接用電源装置４０は、制御ケーブル４２を介して制御装置６０と電気的に接続されている。
　なお、溶接用トーチ２０の冷却方式については、水冷式と空冷式の何れであってもよい。水冷式の場合は、冷却装置（チラー）を設けて、冷却水（冷却液）の循環により溶接用トーチ２０を冷却することができる。
　溶接用電源装置４０では、マイナス(－)端子側に溶接ケーブル４１を介して非消耗電極２１が電気的に接続され、且つ、プラス(＋)端子側に母材側ケーブル４３を介して被溶接物Ｓが電気的に接続されている。
　リモコン５０は、フィラーワイヤーＷの送給速度を手動で調整するものであり、溶接用トーチ２０に取り付けられたセンサー５１を有している。センサー５１は、歪みゲージであり、制御ケーブル５２を介して制御装置６０と電気的に接続されている。つまり、ひずみゲージを用い、溶接作業者がセンサー５１に加えた力によって生じる微弱な電圧を増幅器によって増幅し、その電圧をワイヤー供給速度の制御に利用するものである。
　制御装置６０は、ワイヤー送給装置３０及び溶接用電源装置４０を制御するものである。リモコン５０および制御装置６０を介して、溶接条件に合わせて後述する溶接電流やフィラーワイヤーＷの送給速度などを、溶接作業者の手元で調整することが可能となっている。
　以上のような構成を有する溶接システム１０では、溶接用トーチ２０を用いて、被溶接物Ｓと非消耗電極２１との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物Ｓを溶かして溶融池（プール）を形成しながら溶接が行われる。
　また、溶接中は、非消耗電極２１の周囲を囲むトーチノズル２２から、シールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。なお、シールドガスとしては、例えばアルゴンやヘリウムといった不活性ガスを単体若しくは複数の不活性ガスを混合して用いることができる。さらに、このシールドガスに水素や窒素等を添加することも可能である。本発明では、酸化性ガスを使用しないため、被溶接物に形成されるビードの酸化を低減でき、濡れ性も改善できる。
　さらに、溶接中は、被溶接物Ｓの溶融池に向かってフィラーワイヤーＷを自動で送給し、アーク中でフィラーワイヤーＷを溶融させながら溶接が行われる。本発明では、フィラーワイヤーＷが自動で送給されるため、左右の手で溶加材の供給と溶接用トーチ２０の操作を同時に行うといった必要がなく、熟練技術を持たなくても、安定且つ容易に溶接作業を行うことが可能である。
　ところで、本実施形態の溶接システム１０では、図５Ａに示されるように、センサー５１に加わる負荷に応じた信号を、制御ケーブル５２を介して、制御装置６０に出力し、この信号の出力強度に応じて設定された送給速度でフィラーワイヤーＷを送給するように、制御装置６０が、制御ケーブル３２を介して、制御信号によってワイヤー送給装置３０を制御する。
　ここで、センサー５１に加わる負荷は、溶接作業者が溶接用トーチ２０を握ったときにセンサー５１に加わる力に比例するものであり、センサー５１は、この溶接用トーチ２０を握る力（負荷）に応じた強度の信号を出力する。
　本実施形態のセンサー５１に求められる第一の要件は、鈍感な応答性である。また、センサー５１の動作下限値を自由に設定できることが必要である。本発明が対象とする溶接分野では、溶接作業者を保護するため、必ず厚手の皮手袋を使用する。したがって、皮手袋をした手で溶接用トーチ２０を握って操作するため、素手のような敏感な感覚は期待できない。
　また、溶接開始時に、センサーに皮手袋が触れた途端に敏感に反応するようなセンサーでは、フィラーワイヤーＷの送給速度を調整することは困難である。むしろ、溶接開始時に、皮手袋をした手で溶接用トーチ２０を握り始めてから、実際にセンサー５１から信号が出力されるまでの間に、信号を出力しない無反応区間（いわゆる遊び）を有することが好ましいが、電気抵抗の強弱を制御する感圧センサーを用いた場合は、無反応期間を設けなくてもよい。
　すなわち、溶接用トーチ２０に取り付けられたセンサー５１を意識的に指で押す又は握り始めてから、ある一定以上の握る力（負荷）がセンサー５１に加わった後に、その握る力に応じた信号が出力され、この信号の出力強度に応じた送給速度でフィラーワイヤーＷが送給されることが求められる。
　したがって、本発明には、上述した歪みゲージのように、センサー５１に加えられた力を検出し、その加えられた力を電気信号に変換して出力するセンサー５１が適している。また、そのような機能を有するセンサー５１であれば、上述した歪みゲージに必ずしも限定されるものでなく、例えば光学センサーや感圧センサーなどの他のセンサーを用いてもよい。但し、光学センサーを用いる場合、後述する緊急時に、皮手袋等の防護具を誤って感知し、緊急時と適切に判断できない事態が生じないようにセンサーを工夫する必要がある。
　ここで、センサー５１に加わる負荷と出力される信号との関係を図２に示す。なお、図２に示すグラフの横軸は、センサー５１に加わる負荷、すなわち、センサー５１を握る力である。一方、図２に示すグラフの縦軸は、センサー５１から出力される信号の強度である。
　リモコン５０は、センサー５１に加わる負荷に応じた信号の出力強度を調整する機能を有している。また、リモコン５０は、センサー５１に加わる負荷が０（無負荷）から一定の値を超えるまで間、信号を出力しない無反応区間（遊び）を有し、さらに、この遊びを調整する機能を有している。
　図２中に示すグラフＡ，Ｂは、それぞれ溶接作業者が溶接用トーチ２０を握ってから、実際にセンサー５１から信号が出力されるまでの力（センサー５１の動作下限値）Ｆ１，Ｆ２と、そのセンサー５１に加わる力に応じた信号の出力強度を表している。
　このうち、グラフＡは、比較的小さな力Ｆ１が加わることによって、センサー５１からの信号の出力が開始され、センサー５１に加わる力が増加するのに伴って、比較的大きい信号が出力されるように設定した場合を表している。
　このような設定は、フィラーワイヤーＷの送給速度を比較的大きく調整する必要がある場合に適している。より具体的には、本溶接の中でも特に仮止め溶接や突合せ溶接などの裏波溶接といった溶接条件で溶接を行う場合に適している。
　一方、グラフＢは、比較的大きな力Ｆ２が加わらないとセンサー５１が作動せず、センサー５１に加わる力が増加しても、信号の出力が大きく変化しないように設定した場合を表している。
　このような設定は、フィラーワイヤーＷの送給速度に微調整が必要な場合に適している。より具体的には、本溶接の中でも比較的高溶着率の溶接条件で溶接を行う場合に適している。
　本実施形態の溶接システム１０では、センサー５１から出力される信号に基づいて、この信号の出力強度に応じて予め設定された送給速度でフィラーワイヤーＷを送給する。したがって、センサー５１を握る力に応じて、フィラーワイヤーＷの送給速度がどの程度変化するかについては、任意に調整することが可能である。また、センサー５１を握ってからセンサー５１が反応するまでの無反応区間（遊び）についても、任意に調整することが可能である。
　また、本実施形態の溶接システム１０では、フィラーワイヤーＷの送給速度に応じて設定された溶接電流を溶接用トーチ２０に供給するように、制御装置６０が溶接用電源装置４０を制御するようにしてもよい。
　実際の溶接では、フィラーワイヤーＷの送給速度と溶接電流とのバランスが重要となる。本実施形態の溶接システム１０では、フィラーワイヤーＷの送給速度に応じて、最も適した溶接電流が溶接用トーチ２０に供給されるように、制御装置６０が溶接用電源装置４０を制御することで、溶接条件を更に改善することが可能である。
　また、本実施形態の溶接システム１０では、信号の出力強度が一定の速度を超えて減少したときに、溶接を停止するように、制御装置６０がワイヤー送給装置３０及び溶接用電源装置４０を制御するようにしてもよい。
　本実施形態のセンサー５１に求められる第二の要件は、安全性である。溶接は高温、高電流下で行われるため、安全上の問題が生じて、溶接作業者が溶接用トーチ２０を離した場合、緊急時と判断して、直ちに且つ確実に溶接を停止させる必要がある。
　ここで、緊急時と判断する場合について、図３に示すグラフを参照しながら説明する。
　例えば、溶接作業者が意識的に又は無意識に溶接用トーチ２０を離した場合、センサー５１から出力される信号が急に低下する。したがって、このセンサー５１から出力される信号の減少率（信号の減少量／時間）が一定の値を超えた場合、緊急事態が発生したと判断して、溶接用トーチ２０に供給される溶接電流及びフィラーワイヤーＷの送給を直ちに停止することができる。
　本実施形態のセンサー５１として用いられる歪みゲージや感圧センサーは、溶接作業者が溶接用トーチ２０を離した場合、センサー５１から出力される信号が確実に減少するため、上述した安全対策を施す上で非常に適している。
　また、本実施形態の溶接システム１０では、溶接中に信号の出力強度が一定の値まで低下したときに、溶接を終了するための端末処理を行うように、制御装置６０がワイヤー送給装置３０及び溶接用電源装置４０を制御するようにしてもよい。
　ここで、端末処理とは、溶接終了時に、溶接部分にクレータ等が発生しないように、溶接電流やフィラーワイヤーＷの送給速度を調整したり、シールドガスの供給条件を変更したりすることを言う。具体的に、この端末処理は、溶接条件(母材の材質、溶接方法等)によって、その内容は変わるため、特に限定されないものの、例えば、溶接電流を段階的に減少・停止させる、フィラーワイヤーＷの送給だけを一時的に停止させる、シールドガスの供給条件やガス組成を変更するなどの処理を挙げることができる。
　ここで、溶接終了と判断する場合について、図４に示すグラフを参照しながら説明する。例えば、溶接中にセンサー５１から出力される信号が一定の値Ｅまで低下した場合、溶接作業が終了したと判断して、フィラーワイヤーＷの送給速度や溶接用トーチ２０に供給される溶接電流について、上述した端末処理を自動的に行うことができる。
　本実施形態のセンサー５１として、歪みゲージを用いた場合を説明した。しかし、センサー５１として、感圧センサーを用いられることも可能である。つまり、溶接作業者がセンサー５１に力を加えることにより感圧センサーの抵抗値が変化し、その変化を電流値の変化として捕らえ、それをワイヤ供給速度の制御に利用することができる。つまり、溶接作業者がセンサー５１に加えた力、操作、動き等を感知する物あれば、センサーの種類、利用する物理量（電流、電圧、抵抗値等）は限定されない。
　以上のように、本実施形態の溶接システム１０は、上述したフィラーワイヤーＷの送給速度を手動で調整するのに適したリモコン５０を備えており、このリモコン５０を用いて、溶接中にフィラーワイヤーＷの送給速度を可変に調整したり、緊急時に溶接を停止したり、溶接後に端末処理をしたりすることが可能である。
　なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、上記リモコン５０は、上述した溶接用トーチ２０にセンサー５１が別体に取り付けられた構成に限らず、センサー５１が溶接用トーチ２０に一体に取り付けられた構成とすることも可能である。
　すなわち、上記リモコン５０は、溶接用トーチ２０に一体に組み込まれた構成であってもよい。例えば、溶接用トーチ２０では、上記トーチスイッチ２３の代わりに、上記リモコン５０に溶接用トーチ２０の作動のオン／オフ(ＯＮ／ＯＦＦ)を切り替える機能を組み込むことが可能である。
　この場合、先ず、溶接用作業者が溶接用トーチ２０を握ることによって、溶接用トーチ２０の作動がオン（ＯＮ）となる。但し、この状態では、上述したセンサー５１の動作下限値以下であるため、フィラーワイヤーＷの送給が開始されることはない。
　次に、この状態から、溶接用作業者が溶接用トーチ２０を握る力を強めることによって、この握る力に応じた送給速度でフィラーワイヤーＷが送給される。そして、溶接終了時に、溶接用作業者が溶接用トーチ２０を握る力を弱めることによって、上述した終端処理の後に、溶接用トーチ２０の作動がオフ（ＯＦＦ）となる。
　また、上記リモコン５０は、溶接作業者の溶接用トーチ２０を握る手により操作される構成に限らず、溶接用トーチ２０を操作する手とは別に操作される構成であってもよい。例えば、溶接用トーチ２０を操作する手とは反対側の手に持ったリモコン５０によってセンサー５１を操作したり、溶接用トーチ２０とは別に設置されたリモコン５０のセンサー５１を足で踏むことにより操作したりするといったことも可能である。
　また、上記リモコン５０では、上述した溶接用トーチ２０を握る力（負荷）に応じてセンサー５１が信号を出力する構成となっているが、例えばセンサー５１をボタン状とし、このセンサー５１を押す力に応じてセンサー５１が信号を出力する構成とすることも可能である。
　また、上記リモコン５０に用いるセンサー５１は、センサー５１から出力される信号の量を調整する機能を有しても良い。ここで、信号の量とは、信号自体の大きな又は単位時間内の信号の数を言う。例えば、感圧センサーとアナログ式可変抵抗器又はデジタル式可変抵抗器と組み合わせることが出来る。この組み合わせによって、感圧センターに加える力（握る力）が同じでも、センサーから出力される信号の大きさを調整することによって、ワイヤーＷの送給速度を調整することが出来る。図５Ｂに示すように、センサー５１がセンサー５１から出力される信号の量を調整する装置５１’を具備する場合、調整された信号が制御ケーブル５２を介して制御装置６０に出力され、制御装置６０は調整された信号をもとに、制御ケーブル３２を介して制御信号をワイヤー供給装置３０に出力する。つまり、調整された信号の量をもとに、ワイヤー供給速度が制御される。
　本発明の実施例として、溶接中に、前記リモコン５０に設けられた、ワイヤー送給停止スイッチによって、ワイヤー送給を停止したり、前記リモコンに設けられた、ワイヤー送給開始スイッチによって、ワイヤー送給を開始したりしても良い。この場合、図５Ｃに示されるように、ワイヤー供給停止スイッチまたはワイヤー供給開始スイッチからの信号を、制御ケーブル５２を介して、制御装置６０に出力し、この信号に応じて制御装置６０がワイヤー供給装置へのワイヤーの供給を開始または停止する。
　つまり、ワイヤー送給速度自体を調整する代わりに、ワイヤー送給停止スイッチ（ワイヤー供給停止）、ワイヤー送給開始スイッチ（ワイヤー供給開始）を交互に用いる事によって、単位時間当たりに供給するワイヤー量を調整し、実質的にワイヤー送給速度自体を調整しても良い。
　また、この実施例において、ワイヤー送給停止スイッチ、ワイヤー送給開始スイッチが押された場合、制御装置に送られる信号の量を調整する機能を付加し、ワイヤー送給停止スイッチ、ワイヤー送給開始スイッチが押された際、ワイヤー送給速度が調整できる仕様としても良い。この場合、図５Ｄに示されるように、ワイヤー供給停止スイッチまたはワイヤー供給開始スイッチからの信号を信号の量を調整する装置５１’にて調整した後、調整された量の信号を、制御ケーブル５２を介して、制御装置６０に出力し、この信号に応じて制御装置６０がワイヤー供給装置に制御信号を出力し、これをもとにワイヤ供給速度が調整される。
　また、本発明を適用した溶接システムは、上述したＴＩＧ溶接に適用したものに限定されるものではなく、それ以外にも、例えば、消耗電極式の溶接用トーチを用いたＭＡＧ溶接やＭＩＧ溶接などの溶接システムにも、本発明を適用することが可能である。
１０…溶接システム　２０…溶接用トーチ　３０…ワイヤー送給装置　４０…溶接用電源装置　５０…リモコン　５１…センサー　５１’…信号量を調整する装置　６０…制御装置　Ｓ…被溶接物　Ｗ…フィラーワイヤー

Claims (15)

  1. 　消耗電極式又は非消耗電極式の溶接用トーチと、
    　前記溶接用トーチに溶接電流を供給する溶接用電源装置と、
    　前記溶接用トーチ又は前記溶接用トーチに取り付けられたフィラーガイドにフィラーワイヤーを送給するワイヤー送給装置と、
    　前記フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するリモコンと、
    　前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御する制御装置とを備え、
    　前記リモコンはセンサーを有して、このセンサーに加わる負荷に応じた信号を前記制御装置に出力し、
    　前記制御装置は、前記信号の出力強度に応じて設定された送給速度で前記フィラーワイヤーを送給するように、前記ワイヤー送給装置を制御することを特徴とする溶接システム。
  2. 　前記制御装置は、前記フィラーワイヤーの送給速度に応じて設定された溶接電流を前記溶接用トーチに供給するように、前記溶接用電源装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の溶接システム。
  3. 　前記リモコンは、前記センサーに加わる負荷に応じた信号の出力強度を調整する機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接システム。
  4. 　前記リモコンは、前記センサーに加わる負荷が０から一定の値を超えるまで間、前記信号を出力しない無反応区間を有することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の溶接システム。
  5. 　前記リモコンは、前記無反応区間を調整する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の溶接システム。
  6. 　前記制御装置は、溶接中に前記信号の出力強度が一定の値まで低下したときに、溶接を終了するための端末処理を行うように、前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御することを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の溶接システム。
  7. 　前記制御装置は、前記信号の出力強度が一定の速度を超えて減少したときに、溶接を停止するように、前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御することを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の溶接システム。
  8. 　前記センサーが歪みゲージであることを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の溶接システム。
  9. 　前記センサーが感圧センサーであることを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の溶接システム。
  10. 前記センサーは、センサーから出力される信号の量を調整する機能を有することを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の溶接システム。　
  11. 　前記リモコンは、前記溶接用トーチに一体又は別体に取り付けられて、前記溶接用トーチを操作する手により操作されることを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載の溶接システム。
  12. 　前記リモコンは、前記溶接用トーチを操作する手とは別に操作されることを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載の溶接システム。
  13. 　消耗電極式又は非消耗電極式の溶接用トーチと、
    　前記溶接用トーチに溶接電流を供給する溶接用電源装置と、
    　前記溶接用トーチ又は前記溶接用トーチに取り付けられたフィラーガイドにフィラーワイヤーを送給するワイヤー送給装置と、
    　前記フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するリモコンと、
    　前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御する制御装置とを備え、
    　前記リモコンは、ワイヤー送給停止のスイッチを有して、溶接中にワイヤー送給を停止できることを特徴とする溶接システム。
  14. 　消耗電極式又は非消耗電極式の溶接用トーチと、
    　前記溶接用トーチに溶接電流を供給する溶接用電源装置と、
    　前記溶接用トーチ又は前記溶接用トーチに取り付けられたフィラーガイドにフィラーワイヤーを送給するワイヤー送給装置と、
    　前記フィラーワイヤーの送給速度を手動で調整するリモコンと、
    　前記溶接用電源装置及び前記ワイヤー送給装置を制御する制御装置とを備え、
    　前記リモコンは、ワイヤー送給開始のスイッチを有して、溶接中に任意にワイヤーが送給を開始できることを特徴とする溶接システム。
  15. 　前記ワイヤー送給開始のスイッチは、スイッチが押された際、出力される信号の量を調整する機能を有することを特徴とする請求項１４に記載の溶接システム。
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