WO2021149570A1 - 溶接装置 - Google Patents

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WO2021149570A1
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welding
time
predetermined
current
delay time
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憲和 大崎
英樹 井原
健太 玉川
宏太 堀江
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/067—Starting the arc
    • B23K9/0672—Starting the arc without direct contact between electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode

Definitions

  • the present disclosure relates to a welding apparatus that performs welding by generating an arc between a tungsten electrode and an object to be welded.
  • the welding apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a high-frequency voltage application unit that applies a high-frequency voltage between a tungsten electrode and an object to be welded, a current detection unit that detects a welding current, and the high-frequency voltage application unit to the high-frequency voltage application unit.
  • a high-frequency voltage application unit that applies a high-frequency voltage between a tungsten electrode and an object to be welded
  • a current detection unit that detects a welding current
  • the high-frequency voltage application unit to the high-frequency voltage application unit.
  • the delay time from the start of the start operation to the detection of the welding current by the current detection unit is acquired, and when the delay time is equal to or longer than a predetermined time, the warning device is used. It is equipped with a control unit that executes predetermined abnormal processing such as outputting a warning.
  • the present disclosure has been made in view of this point, and the purpose of the present disclosure is to prevent the execution of abnormal treatment due to temporary factors other than wear and dirt of the tungsten electrode.
  • One aspect of the present disclosure is a welding apparatus that generates an arc between a tungsten electrode and an object to be welded to perform welding, and is a high-frequency voltage that applies a high-frequency voltage between the tungsten electrode and the object to be welded.
  • the welding output circuit unit that controls the welding current
  • the current detection unit that detects the welding current equal to or higher than a predetermined current threshold
  • the high frequency voltage application unit At the time of the start operation of starting the application of the high frequency voltage to the application unit, the welding output circuit unit that controls the welding current, the current detection unit that detects the welding current equal to or higher than a predetermined current threshold, and the high frequency voltage application unit.
  • the delay time from the execution of the start operation to the detection of the welding current by the current detection unit is acquired, and it is determined whether or not the delay time at the time of a plurality of start operations before this time satisfies a predetermined time condition.
  • it is characterized by including a control unit that executes a predetermined abnormal time
  • whether or not to execute the abnormal time processing is determined based on the delay time at the time of a plurality of start operations, and therefore, as in Patent Document 1, based on the delay time at the time of one start operation. Compared to the case of determination, it is difficult to execute the abnormal treatment due to temporary factors other than wear and dirt of the tungsten electrode.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a welding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing output waveforms of a welding instruction signal, a gas supply signal, a high frequency voltage application signal, and a current detection signal when the switch is switched from the off state to the on state.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating processing by the control unit when the switch is switched from the off state to the on state.
  • FIG. 4 is a graph illustrating a plurality of delay times acquired by the control unit of the welding apparatus according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 1 shows a welding apparatus 10 according to an embodiment of the present disclosure.
  • This welding device 10 generates TIG (Tungsten Inert Gas) welding by generating an arc A between the tungsten electrode 21 provided on the welding torch 20 and the base metal 30 as a welding object.
  • the welding device 10 includes an input circuit unit 11, a gas control device 12, a high frequency voltage application unit 13, a welding output circuit unit 14, a current detection unit 15, a display data storage unit 16, and an output.
  • a display unit 17 as a unit, a control unit 18, and a delay time storage unit 19 are provided.
  • the input circuit unit 11 outputs a welding instruction signal S1 indicating an on / off state of the switch 22 provided on the welding torch 20.
  • the gas control device 12 When the output of the gas supply signal S2 is started by the control unit 18, the gas control device 12 causes the welding torch 20 to start injecting the shield gas to the base material 30.
  • the shield gas for example, argon gas is used.
  • the gas control device 12 is connected to the welding torch 20 via a gas hose 23.
  • the high frequency voltage application unit 13 applies a high frequency high voltage between the tungsten electrode 21 and the base material 30 when the high frequency voltage application signal S3 is output by the control unit 18.
  • the welding output circuit unit 14 controls the welding voltage and the welding current based on the welding control signal S4 output by the control unit 18.
  • the welding output circuit unit 14 is electrically connected to the welding torch 20 via the welding output cable 24.
  • the current detection unit 15 detects a welding current equal to or higher than a predetermined current threshold value. As a specific operation, the current detection unit 15 outputs the current detection signal S5 when the welding current exceeds the current threshold value.
  • the display data storage unit 16 stores image data of an image to be output and displayed on the display unit 17.
  • the image data to be stored includes the image data of the first to fourth warning images as output.
  • the first warning image displays the phrase "the electrodes are getting dirty”
  • the second warning image displays the phrase "the electrodes may be worn and the arc may not start.”
  • the warning image of 3 displays the words “The electrodes are worn and dirty. It is recommended to polish them.”
  • the warning image of 4 shows "Polished or replaced the electrodes.” Please display the words "Please.”
  • the display unit 17 is, for example, a display, and outputs and displays an image based on the image data stored in the display data storage unit 16.
  • the control unit 18 controls the AC output mode that outputs the welding control signal S4 to the welding output circuit unit 14 so that the welding voltage and the welding current become AC, and the welding output circuit so that the welding voltage and the welding current become direct current. Control of the DC output mode that outputs the welding control signal S4 to the unit 14 is selectively executed.
  • the control unit 18 outputs the high frequency voltage application signal S3 at the timing t2, so that the high frequency high voltage is applied to the high frequency voltage application unit 13.
  • the start operation for starting the application is executed.
  • the control unit 18 acquires a delay time Tl (see FIG. 2) from the start of the start operation to the start of detection of the welding current equal to or higher than the current threshold value by the current detection unit 15. Then, it is stored in the delay time storage unit 19.
  • the delay time Tl at the time of the start operation is referred to a plurality of times including the current time stored in the delay time storage unit 19, and whether or not the delay time Tl at the time of the plurality of times of the start operation satisfies a predetermined time condition. It is determined whether or not, and when the delay time Tl at the time of the plurality of start operations satisfies the time condition, the abnormal time processing is executed.
  • the time condition is that the delay time Tl at the time of the start operation of a plurality of recently set times includes a delay time Tl exceeding a predetermined time threshold value of 2 or more and a first number N1 or more.
  • the time condition is stored in the control unit 18.
  • the control unit 18 changes the time condition by changing the time threshold value according to a predetermined setting condition.
  • the setting conditions are the command value of the welding current, the flow rate of the shield gas, the tip angle of the tungsten electrode 21, the impurity concentration of the tungsten electrode 21, the diameter of the tungsten electrode 21, and which mode is the AC output mode or the DC output mode. Is.
  • the abnormality processing is a process of outputting and displaying any of the first to fourth warning images on the display unit 17 based on the image data stored in the display data storage unit 16. Specifically, among the delay time Tl at the time of the start operation of a plurality of recent set times, the number LN of the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold value is equal to or larger than the first number N1 and the predetermined second number. When the number is less than N2, the error processing is a process of outputting and displaying the first warning image on the display unit 17.
  • the second number N2 is a value larger than the first number N1.
  • the number LN of the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold value is the second number N2 or more and the predetermined third number. If it is less than N3, the abnormal time processing is a processing for outputting and displaying the second warning image on the display unit 17.
  • the third number N3 is a value larger than the second number N2.
  • the number of delay time Tl exceeding the predetermined time threshold value is the third number N3 or more, and the predetermined fourth number N4. If it is less than, the abnormal time processing is a processing for displaying the output of the third warning image on the display unit 17.
  • the fourth number N4 is a value larger than the third number N3. Further, when the number of delay time Tl exceeding a predetermined time threshold is greater than or equal to the fourth number N4 among the delay time Tl in the start operation of a plurality of recent set times, the abnormal time processing is performed. This is a process of outputting and displaying the warning image of No. 4 on the display unit 17.
  • the time threshold value and the first to fourth numbers N1 to N4 are set to appropriate values by experiments in advance.
  • the set number of times is set to 100 times, and the first to fourth numbers N1 to N4 are set to 10, 20, 30, and 40 pieces in order, but the set number of times is set. If the number of times is larger than the first to fourth numbers N1 to N4, the number of times may be set to a number other than 100 times, and the relationship of the following formula 1 is also established for the first to fourth numbers N1 to N4. If so, it may be set to another number.
  • the control unit 18 sets the welding current as a predetermined hot start set current value from the detection of the welding current equal to or higher than the current threshold by the current detection unit 15 until a predetermined hot start period Th (see FIG. 2) elapses. Therefore, the welding output circuit unit 14 is controlled by the welding control signal S4.
  • control unit 18 The function of the control unit 18 is realized by a CPU (Central Processing Unit) and a storage device.
  • CPU Central Processing Unit
  • the delay time storage unit 19 stores the delay time Tl from the start of the start operation to the start of detection of the welding current equal to or greater than the current threshold value by the current detection unit 15.
  • the input circuit unit 11 outputs the welding instruction signal S1 indicating the on state.
  • the control unit 18 starts the output of the gas supply signal S2, and the gas control device 12 starts the injection of the shield gas to the base metal 30 to the welding torch 20.
  • the control unit 18 outputs the high frequency voltage application signal S3 at the timing t2, whereby the high frequency voltage application unit 13 is described.
  • the start operation for starting the application of a high frequency high voltage is executed.
  • the control unit 18 acquires and stores the delay time Tl from the start of the start operation to the detection of the welding current equal to or greater than the current threshold value by the current detection unit 15. Further, the control unit 18 has a welding output circuit so that the welding current becomes a predetermined hot start set current value from the detection of the welding current equal to or higher than the current threshold value by the current detection unit 15 until a predetermined hot start period Th elapses.
  • the unit 14 is controlled.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating detailed processing executed by the control unit 18 when the switch 22 is switched from the off state to the on state.
  • the control unit 18 supplies gas in S101.
  • the output of the signal S2 is started.
  • the control unit 18 waits for a predetermined preflow time Tp to elapse from the start of output of the gas supply signal S2 in S101. Then, when a predetermined preflow time Tp elapses from the start of output of the gas supply signal S2 in S101, the control unit 18 applies a high frequency high voltage by outputting the high frequency voltage application signal S3 in S103. The start operation to be started by the unit 13 is executed.
  • control unit 18 acquires the delay time Tl from the start of the start operation in S103 to the detection of the welding current equal to or greater than the current threshold value by the current detection unit 15, and stores it in the delay time storage unit 19. ..
  • the control unit 18 refers to the delay time Tl at the time of the latest 100 start operations stored in the delay time storage unit 19, and sets the delay time Tl at the time of these recent 100 start operations. It is determined whether or not the time condition that the delay time Tl exceeding a predetermined time threshold is included in the first number N1, that is, 10 or more is satisfied. If the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold is not included in the first number N1 or more and the time condition is not satisfied, the process proceeds to S106, while the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold is the first number N1. If the above is included and the time condition is satisfied, the process proceeds to S107.
  • control unit 18 does not execute the error processing.
  • the control unit 18 refers to the delay time Tl at the time of the latest 100 start operations stored in the delay time storage unit 19, and among the delay time Tl at the time of the latest 100 start operations, a predetermined value. It is determined whether or not the number LN of the delay time Tl exceeding the time threshold value of is less than the second number N2, that is, 20 pieces. If the number LN of the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold is less than the second number N2, the process proceeds to S108, while the number LN of the delay time exceeding the predetermined time threshold is the second number N2 or more. If, the process proceeds to S109.
  • control unit 18 executes a process of outputting and displaying a first warning image displaying the phrase "the electrodes are getting dirty" on the display unit 17 as an abnormality processing.
  • the control unit 18 refers to the delay time Tl at the time of the latest 100 start operations stored in the delay time storage unit 19, and among the delay time Tl at the time of the latest 100 start operations, a predetermined value. It is determined whether or not the number LN of the delay time exceeding the time threshold value of is less than the third number N3, that is, 30 pieces. If the number LN of the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold value is less than the third number N3, the process proceeds to S110, while the number LN of the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold value is the third number N3. If the above is the case, the process proceeds to S111.
  • control unit 18 executes a process of outputting and displaying a second warning image displaying the phrase "the electrodes may be worn and the arc may not start" on the display unit 17 as an abnormality processing.
  • the control unit 18 refers to the delay time Tl stored in the delay time storage unit 19 at the time of the latest 100 start operations, and among the delay time Tl at the time of the recent 100 start operations, the control unit 18 refers to the delay time Tl. It is determined whether or not the number LN of the delay time exceeding the predetermined time threshold is the fourth number N4, that is, less than 40. If the number LN of the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold value is less than the fourth number N4, the process proceeds to S112, while the number LN of the delay time Tl exceeding the predetermined time threshold value is the fourth number N4. If the above is the case, the process proceeds to S113.
  • control unit 18 outputs and displays a third warning image displaying the words "The electrodes are worn and dirty. It is recommended to polish them.” , Execute as processing in case of abnormality.
  • control unit 18 executes a process of outputting and displaying a fourth warning image displaying the phrase "Please polish or replace the electrodes" on the display unit 17 as an abnormality processing.
  • the delay time Tl becomes long.
  • the control unit 18 executes the abnormal time processing, and the display unit 17 displays the first to fourth warning images, so that the operator Recognizes wear or dirt on the tungsten electrode 21, and can take measures such as polishing or replacing the tungsten electrode 21. Therefore, it is possible to prevent the time required for arc start from becoming too long or the arc start from becoming impossible due to the wear or dirt of the tungsten electrode 21.
  • the time condition is that the delay time Tl in the current start operation exceeds a predetermined threshold value TH (see FIG. 4), and the current start operation and the delay time Tl exceed the threshold value TH.
  • the number of start operations executed between the previous start operation and the previous start operation is less than a predetermined reference number.
  • the reference number of times is set to 20, but the reference number of times may be set to another number of times.
  • the abnormal time processing is always a process of outputting and displaying the first warning image on the display unit 17.
  • the control unit 18 does not output and display the first warning image on the display unit 17.
  • the control unit 18 outputs and displays the first warning image on the display unit 17.
  • the abnormality processing is always the processing of outputting and displaying the first warning image on the display unit 17.
  • the time condition is determined by the first condition that the delay time Tl in the start operation of this time exceeds a predetermined first time threshold value, and the delay time Tl in the start operation of a plurality of recent set times including this time.
  • the second condition that the delay time Tl exceeding the second time threshold is included in a predetermined reference number or more, and the delay time Tl in the start operation of this time exceeds the predetermined third time threshold, and the start operation of this time ,
  • At least one of the third conditions that the number of start operations executed between the delay time Tl and the previous start operation exceeding the third time threshold value is less than a predetermined reference number is satisfied. Is.
  • the first to third time threshold values are set so as to satisfy the following equation 2.
  • the abnormality processing is a processing for always outputting and displaying the first warning image on the display unit 17.
  • the time condition is that the variance of the delay time Tl at the time of the start operation of a plurality of recent set times is equal to or more than a predetermined value.
  • the number of times of setting is set to, for example, 100 times.
  • the abnormality processing may be a process of selecting one of the first to fourth warning images and displaying the output according to the value of the variance.
  • the control unit 18 changes the hot start set current value to a larger value instead of the process of displaying the output of any of the first to fourth warning images on the display unit 17.
  • the process is executed as an error process.
  • the tungsten electrode 21 can be warmed faster.
  • the hot start set current value is increased to such an extent that the tungsten electrode 21 is not excessively consumed.
  • the time condition is not limited to the conditions shown in the above-described embodiment and the modified examples 1 to 4, and may be set to other appropriate conditions by experiment.
  • the time condition is such that the output value when the delay time in the multiple start operations before this time is input to the predetermined function satisfies the predetermined numerical condition.
  • the time condition when the delay time at the time of a plurality of start operations before this time is input to the artificial intelligence (AI), the output of the artificial intelligence may satisfy a predetermined condition.
  • AI artificial intelligence
  • the processing at the time of abnormality is a processing for increasing the hot start set current value, but it may be a processing for prolonging the afterflow time in which the shield gas is continuously released after the welding is completed. It may be a process of changing other parameters such as the output frequency during operation in the AC output mode.
  • control unit 18 may execute both a process of increasing the hot start set current value and a process of displaying a warning image as an output on the display unit 17 as an abnormality processing.
  • abnormality processing is not limited to the processing of outputting the image to the display unit 17, and may be the processing of outputting the sound to the audio output device.
  • control unit 18 determines the command value of the welding current, the flow rate of the shield gas, the tip angle of the tungsten electrode 21, the impurity concentration of the tungsten electrode 21, the diameter of the tungsten electrode 21, and the AC output mode and DC output.
  • the time condition was changed according to the six setting conditions of which mode of the mode, but the time condition can be changed according to only a part of at least one of these six setting conditions. You may. Moreover, the time condition may not be changed.
  • the welding apparatus of the present disclosure can suppress the execution of an abnormal treatment due to a temporary factor other than wear and dirt of the tungsten electrode, and generates an arc between the tungsten electrode and the object to be welded to perform welding. It is useful as a welding device.

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Abstract

タングステン電極（２１）と母材（３０）との間にアーク（Ａ）を発生させて溶接を行う溶接装置（１０）において、タングステン電極（２１）と母材（３０）との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加部（１３）と、溶接電流を制御する溶接出力回路部（１４）と、所定の電流閾値以上の溶接電流を検出する電流検出部（１５）と、高周波電圧印加部（１３）に高周波電圧の印加を開始させるスタート動作時に、スタート動作の実行から、電流検出部（１５）による溶接電流の検出までの遅れ時間を取得し、今回以前の複数回のスタート動作時における遅れ時間が所定の時間条件を満たすか否かを判定し、これら遅れ時間が時間条件を満たした場合に所定の異常時処理を実行する制御部（１８）とを設ける。

Description

溶接装置
　本開示は、タングステン電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行う溶接装置に関する。
　特許文献１に開示された溶接装置は、タングステン電極と溶接対象物との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加部と、溶接電流を検出する電流検出部と、前記高周波電圧印加部に前記高周波電圧の印加を開始させるスタート動作時に、当該スタート動作の開始から、前記電流検出部による前記溶接電流の検出までの遅れ時間を取得し、当該遅れ時間が所定時間以上である場合に、警告装置に警告を出力させる等の所定の異常時処理を実行する制御部とを備えている。
国際公開第２０１７／１６９４０９号
　しかし、上記特許文献１では、スタート動作時の遅れ時間が１回だけ所定時間以上になった場合でも、異常時処理を実行するので、タングステン電極の損耗及び汚れ以外の一時的な要因で異常時処理が実行されやすい。
　本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タングステン電極の損耗及び汚れ以外の一時的な要因で異常時処理が実行されるのを抑制することにある。
　本開示の一態様は、タングステン電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行う溶接装置であって、前記タングステン電極と前記溶接対象物との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加部と、溶接電流を制御する溶接出力回路部と、所定の電流閾値以上の前記溶接電流を検出する電流検出部と、前記高周波電圧印加部に前記高周波電圧の印加を開始させるスタート動作時に、当該スタート動作の実行から、前記電流検出部による前記溶接電流の検出までの遅れ時間を取得し、今回以前の複数回のスタート動作時における前記遅れ時間が所定の時間条件を満たすか否かを判定し、前記遅れ時間が前記時間条件を満たした場合に所定の異常時処理を実行する制御部とを備えていることを特徴とする。
　この態様によると、異常時処理を実行するか否かを、複数回のスタート動作時における遅れ時間に基づいて判定するので、特許文献１のように１回のスタート動作時における遅れ時間に基づいて判定する場合に比べ、タングステン電極の損耗及び汚れ以外の一時的な要因で異常時処理が実行されにくい。
　本開示によれば、タングステン電極の損耗及び汚れ以外の一時的な要因で異常時処理が実行されるのを抑制できる。
図１は、本開示の実施形態に係る溶接装置の概略構成を示す図である。 図２は、スイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたときの溶接指示信号、ガス供給信号、高周波電圧印加信号、及び電流検出信号の出力波形を示す図である。 図３は、スイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたときの制御部による処理を説明するフローチャートである。 図４は、実施形態の変形例１に係る溶接装置の制御部によって取得される複数の遅れ時間を例示するグラフである。
　以下、本開示の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態）
　図１は、本開示の実施形態に係る溶接装置１０を示す。この溶接装置１０は、溶接トーチ２０に設けられたタングステン電極２１と溶接対象物としての母材３０との間にアークＡを発生させてＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接を行う。具体的には、溶接装置１０は、入力回路部１１と、ガス制御装置１２と、高周波電圧印加部１３と、溶接出力回路部１４と、電流検出部１５と、表示データ記憶部１６と、出力部としての表示部１７と、制御部１８と、遅れ時間記憶部１９とを備えている。
　入力回路部１１は、溶接トーチ２０に設けられたスイッチ２２のオンオフ状態を示す溶接指示信号Ｓ１を出力する。
　ガス制御装置１２は、制御部１８によりガス供給信号Ｓ２の出力が開始されると、シールドガスの母材３０への噴射を溶接トーチ２０に開始させる。シールドガスとしては、例えばアルゴンガスが用いられる。ガス制御装置１２は、溶接トーチ２０にガスホース２３を介して接続されている。
　高周波電圧印加部１３は、制御部１８により高周波電圧印加信号Ｓ３が出力されているときに、タングステン電極２１と母材３０との間に高周波の高電圧を印加する。
　溶接出力回路部１４は、制御部１８により出力される溶接制御信号Ｓ４に基づいて、溶接電圧及び溶接電流を制御する。溶接出力回路部１４は、溶接出力ケーブル２４を介して溶接トーチ２０に電気的に接続されている。
　電流検出部１５は、所定の電流閾値以上の溶接電流を検出する。具体的な動作としては、電流検出部１５は、溶接電流が前記電流閾値を超えたときに電流検出信号Ｓ５を出力する。
　表示データ記憶部１６は、表示部１７に出力表示させる画像の画像データを記憶している。記憶する画像データには、出力としての第１～第４の警告画像の画像データが含まれる。第１の警告画像は、「電極が汚れてきています。」という文言を表示し、第２の警告画像は、「電極が損耗しアークスタートしない可能性があります。」という文言を表示し、第３の警告画像は、「電極の損耗および汚れが大きくなっています。研磨することをお勧めします。」という文言を表示し、第４の警告画像は、「電極の研磨または交換をして下さい。」という文言を表示するものである。
　表示部１７は、例えばディスプレイであり、表示データ記憶部１６に記憶された画像データに基づく画像を出力表示する。
　制御部１８は、溶接電圧及び溶接電流が交流となるように溶接出力回路部１４に溶接制御信号Ｓ４を出力する交流出力モードの制御と、溶接電圧及び溶接電流が直流となるように溶接出力回路部１４に溶接制御信号Ｓ４を出力する直流出力モードの制御とを選択的に実行する。
　また、制御部１８は、溶接トーチ２０のスイッチ２２がオフ状態からオン状態に切り替えられ、入力回路部１１により出力される溶接指示信号Ｓ１がオフ状態を示す信号からオン状態を示す信号に切り替わると、ガス供給信号Ｓ２の出力を開始する。
　また、制御部１８は、ガス供給信号Ｓ２の出力開始から所定のプリフロー時間Ｔｐが経過すると、タイミングｔ２で、高周波電圧印加信号Ｓ３を出力することにより、高周波電圧印加部１３に高周波の高電圧の印加を開始させるスタート動作を実行する。そして、制御部１８は、このスタート動作時に、当該スタート動作の開始から、前記電流検出部１５により前記電流閾値以上の溶接電流の検出が開始されるまでの遅れ時間Ｔｌ（図２参照）を取得し、遅れ時間記憶部１９に記憶させる。そして、遅れ時間記憶部１９に記憶された今回を含む複数回の前記スタート動作時における遅れ時間Ｔｌを参照し、これら複数回の前記スタート動作時における遅れ時間Ｔｌが所定の時間条件を満たすか否かを判定し、当該複数回の前記スタート動作時における遅れ時間Ｔｌが時間条件を満たした場合に異常時処理を実行する。
　時間条件は、最近の複数の設定回数のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌに、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌが、２以上の第１の個数Ｎ１以上含まれることである。時間条件は、制御部１８が記憶している。なお、制御部１８は、所定の設定条件に応じて前記時間閾値を変更することにより、前記時間条件を変更する。設定条件は、溶接電流の指令値、シールドガスの流量、タングステン電極２１の先端角度、タングステン電極２１の不純物濃度、タングステン電極２１の直径、及び交流出力モードと直流出力モードのいずれのモードであるかである。
　異常時処理は、表示データ記憶部１６に記憶された画像データに基づいて、第１～第４の警告画像のいずれかを表示部１７に出力表示させる処理である。詳しくは、最近の複数の設定回数のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌのうち、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第１の個数Ｎ１以上であって、かつ所定の第２の個数Ｎ２未満である場合には、異常時処理は、第１の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理となる。第２の個数Ｎ２は、第１の個数Ｎ１よりも大きい値である。また、最近の複数の設定回数のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌのうち、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第２の個数Ｎ２以上であって、かつ所定の第３の個数Ｎ３未満である場合には、異常時処理は、第２の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理となる。第３の個数Ｎ３は、第２の個数Ｎ２よりも大きい値である。また、最近の複数の設定回数のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌのうち、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数が、第３の個数Ｎ３以上であって、かつ所定の第４の個数Ｎ４未満である場合には、異常時処理は、第３の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理となる。第４の個数Ｎ４は、第３の個数Ｎ３よりも大きい値である。また、最近の複数の設定回数のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌのうち、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数が、第４の個数Ｎ４以上である場合には、異常時処理は、第４の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理となる。なお、時間閾値、第１～第４の個数Ｎ１～Ｎ４は、予め実験により適当な値に設定される。
　本実施形態では、前記設定回数は、１００回に設定され、第１～第４の個数Ｎ１～Ｎ４は、順に１０個、２０個、３０個、４０個に設定されるが、設定回数は、第１～第４の個数Ｎ１～Ｎ４よりも大きい回数であれば、１００回以外の回数に設定してもよく、第１～第４の個数Ｎ１～Ｎ４も、以下の式１の関係が成立すれば、他の個数に設定してもよい。
　第１の個数Ｎ１＜第２の個数Ｎ２＜第３の個数Ｎ３＜第４の個数Ｎ４・・・（式１）
　また、制御部１８は、電流検出部１５による前記電流閾値以上の溶接電流の検出から所定のホットスタート期間Ｔｈ（図２参照）が経過するまで、前記溶接電流が所定のホットスタート設定電流値となるように、溶接制御信号Ｓ４により溶接出力回路部１４を制御する。
　制御部１８の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び記憶装置によって実現される。
　遅れ時間記憶部１９は、スタート動作の開始から、電流検出部１５により前記電流閾値以上の溶接電流の検出が開始されるまでの遅れ時間Ｔｌを記憶する。
　ここで、スイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたときの溶接装置１０の動作の例を図２のタイミングチャートを参照して説明する。
　まず、タイミングｔ１で、作業者が溶接トーチ２０のスイッチ２２をオンすると、入力回路部１１がオン状態を示す溶接指示信号Ｓ１を出力する。これに応じて、制御部１８がガス供給信号Ｓ２の出力を開始し、ガス制御装置１２が、シールドガスの母材３０への噴射を溶接トーチ２０に開始させる。その後、制御部１８によるガス供給信号Ｓ２の出力開始から所定のプリフロー時間Ｔｐが経過すると、タイミングｔ２で、制御部１８が、高周波電圧印加信号Ｓ３を出力することにより、高周波電圧印加部１３に前記高周波の高電圧の印加を開始させるスタート動作を実行する。その後、高周波電圧印加部１３により印可される高周波電圧によりタングステン電極２１と母材３０との間の絶縁が破壊されてアークＡが発生し、溶接電流が流れ、タイミングｔ３で、電流検出部１５が所定の電流閾値以上の溶接電流を検出する。そして、制御部１８が、スタート動作の開始から、電流検出部１５による前記電流閾値以上の溶接電流の検出までの遅れ時間Ｔｌを取得して記憶する。また、制御部１８は、電流検出部１５による前記電流閾値以上の溶接電流の検出から所定のホットスタート期間Ｔｈが経過するまで、溶接電流が所定のホットスタート設定電流値となるように溶接出力回路部１４を制御する。
　図３は、スイッチ２２がオフ状態からオン状態に切り替えられたときに制御部１８により実行される詳細な処理を説明するフローチャートである。
　スイッチ２２がオフ状態からオン状態に切り替えられ、入力回路部１１により出力される溶接指示信号Ｓ１がオフ状態を示す状態からオン状態を示す状態に切り替わると、Ｓ１０１において、制御部１８は、ガス供給信号Ｓ２の出力を開始する。
　次に、Ｓ１０２において、制御部１８は、Ｓ１０１におけるガス供給信号Ｓ２の出力開始から所定のプリフロー時間Ｔｐが経過するのを待つ。そして、Ｓ１０１におけるガス供給信号Ｓ２の出力開始から所定のプリフロー時間Ｔｐが経過すると、Ｓ１０３において、制御部１８は、高周波電圧印加信号Ｓ３を出力することにより、高周波の高電圧の印加を高周波電圧印加部１３に開始させるスタート動作を実行する。
　次に、Ｓ１０４において、制御部１８は、Ｓ１０３におけるスタート動作の開始から、電流検出部１５による前記電流閾値以上の溶接電流の検出までの遅れ時間Ｔｌを取得し、遅れ時間記憶部１９に記憶させる。
　そして、Ｓ１０５において、制御部１８は、遅れ時間記憶部１９に記憶された最近の１００回分のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌを参照し、これら最近の１００回分のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌに、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌが、第１の個数Ｎ１、すなわち１０個以上含まれるという時間条件が満たされているか否かを判定する。所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌが、第１の個数Ｎ１以上含まれず、時間条件が満たされない場合には、Ｓ１０６に進む一方、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌが、第１の個数Ｎ１以上含まれ、時間条件が満たされる場合には、Ｓ１０７に進む。
　Ｓ１０６では、制御部１８は、異常時処理を実行しない。
　Ｓ１０７では、制御部１８は、遅れ時間記憶部１９に記憶された最近の１００回分のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌを参照し、これら最近の１００回分のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌのうち、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第２の個数Ｎ２、すなわち２０個未満であるか否かを判定する。所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第２の個数Ｎ２未満である場合には、Ｓ１０８に進む一方、所定の時間閾値を超える遅れ時間の個数ＬＮが、第２の個数Ｎ２以上である場合には、Ｓ１０９に進む。
　Ｓ１０８では、制御部１８は、「電極が汚れてきています。」という文言を表示する第１の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理を、異常時処理として実行する。
　Ｓ１０９では、制御部１８は、遅れ時間記憶部１９に記憶された最近の１００回分のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌを参照し、これら最近の１００回分のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌのうち、所定の時間閾値を超える遅れ時間の個数ＬＮが、第３の個数Ｎ３、すなわち３０個未満であるか否かを判定する。所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第３の個数Ｎ３未満である場合には、Ｓ１１０に進む一方、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第３の個数Ｎ３以上である場合には、Ｓ１１１に進む。
　Ｓ１１０では、制御部１８は、「電極が損耗しアークスタートしない可能性があります。」という文言を表示する第２の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理を、異常時処理として実行する。
　Ｓ１１１では、制御部１８は、遅れ時間記憶部１９に記憶された最近の１００回分のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌを参照し、これら最近の１００回分のスタート動作時における前記遅れ時間Ｔｌのうち、所定の時間閾値を超える遅れ時間の個数ＬＮが、第４の個数Ｎ４、すなわち４０個未満であるか否かを判定する。所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第４の個数Ｎ４未満である場合には、Ｓ１１２に進む一方、所定の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌの個数ＬＮが、第４の個数Ｎ４以上である場合には、Ｓ１１３に進む。
　Ｓ１１２では、制御部１８は、「電極の損耗および汚れが大きくなっています。研磨することをお勧めします。」という文言を表示する第３の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理を、異常時処理として実行する。
　Ｓ１１３では、制御部１８は、「電極の研磨または交換をして下さい。」という文言を表示する第４の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理を、異常時処理として実行する。
　一般に、タングステン電極２１が損耗するか又は汚れると、アーク放電状態に移行しにくくなり、高周波電圧の発生から溶接電流が流れ始めるまでの時間、すなわち遅れ時間Ｔｌが長くなる。本実施形態では、遅れ時間Ｔｌが時間閾値を超える頻度が高くなったときに制御部１８が異常時処理を実行し、表示部１７が第１～第４の警告画像を表示するので、作業者は、タングステン電極２１の消耗又は汚れを認識し、タングステン電極２１の研磨や交換等の対策を施せる。したがって、タングステン電極２１の消耗又は汚れにより、アークスタートにかかる時間が長くなり過ぎたり、アークスタートできなくなるのを抑制できる。
　また、異常時処理を実行するか否かを、複数回のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌに基づいて判定するので、特許文献１のように１回のスタート動作時における遅れ時間に基づいて判定する場合に比べ、タングステン電極２１の損耗及び汚れ以外の一時的な要因で異常時処理が実行されにくい。したがって、タングステン電極２１に対して不必要な研磨や交換が行われるのを抑制できる。
　（実施形態の変形例１）
　本実施形態の変形例１では、時間条件が、今回のスタート動作における遅れ時間Ｔｌが所定の閾値ＴＨ（図４参照）を超え、かつ今回のスタート動作と、遅れ時間Ｔｌが前記閾値ＴＨを超える前回のスタート動作との間に実行されたスタート動作の回数が、所定の基準回数未満となることである。本変形例１では、基準回数は２０回に設定されるが、基準回数は、他の回数に設定してもよい。また、常に、異常時処理が、第１の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理となる。
　例えば、図４の例では、Ｓ１回目のスタート動作、Ｓ２（＝Ｓ１＋８６）回目のスタート動作、及びＳ３（＝Ｓ２＋１９）回目のスタート動作で、遅れ時間Ｔｌが閾値ＴＨを超えている。この場合、Ｓ２回目のスタート動作時には、今回のスタート動作と、遅れ時間Ｔｌが閾値ＴＨを超える前回のスタート動作、すなわちＳ１回目のスタート動作との間に実行されるスタート動作の回数ＮＵ１が、２０回以上の８５回であり、時間条件が満たされない。したがって、制御部１８は、第１の警告画像を表示部１７に出力表示させない。
　一方、Ｓ３回目のスタート動作時には、今回のスタート動作と、遅れ時間Ｔｌが閾値ＴＨを超える前回のスタート動作、すなわちＳ２回目のスタート動作との間に実行されるスタート動作の回数ＮＵ２が、２０回未満の１８回であり、時間条件が満たされる。したがって、制御部１８は、第１の警告画像を表示部１７に出力表示させる。
　その他の構成及び動作は、上記実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　（実施形態の変形例２）
　本実施形態の変形例２でも、常に、異常時処理が、第１の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理となる。
　また、時間条件が、今回のスタート動作における遅れ時間Ｔｌが所定の第１の時間閾値を超えるという第１条件、今回を含む最近の複数の設定回数のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌに、所定の第２の時間閾値を超える遅れ時間Ｔｌが、所定の基準個以上含まれるという第２条件、及び今回のスタート動作における遅れ時間Ｔｌが所定の第３の時間閾値を超え、かつ今回のスタート動作と、遅れ時間Ｔｌが第３の時間閾値を超える前回のスタート動作との間に実行されるスタート動作の回数が、所定の基準回数未満となるという第３条件のうちの少なくとも１つの条件を満たすことである。そして、第１～第３の時間閾値は、以下の式２を満たすように設定される。
　第１の時間閾値＞第２の時間閾値＞第３の時間閾値・・・（式２）
　その他の構成及び動作は、上記実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　（実施形態の変形例３）
　本実施形態の変形例３でも、異常時処理が、常に第１の警告画像を表示部１７に出力表示させる処理となる。
　また、時間条件が、最近の複数の設定回数のスタート動作時における遅れ時間Ｔｌの分散が所定値以上となることである。設定回数は、例えば、１００回に設定される。タングステン電極２１の損耗及び汚れが少ない場合には、遅れ時間Ｔｌは比較的一定となるので、前記分散は小さくなるが、タングステン電極２１の損耗及び汚れが多くなるに従って前記分散は大きくなるので、前記分散に基づいてタングステン電極２１の損耗及び汚れを推定できる。
　その他の構成及び動作は、上記実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　なお、異常時処理を、前記分散の値に応じて、第１～第４の警告画像からいずれかを選択して出力表示させる処理としてもよい。
　（実施形態の変形例４）
　本実施形態の変形例４では、制御部１８が、第１～第４の警告画像のいずれかを表示部１７に出力表示させる処理に代えて、ホットスタート設定電流値をより大きい値に変更する処理を、異常時処理として実行する。これにより、タングステン電極２１をより速く温めることができる。なお、ホットスタート設定電流値は、タングステン電極２１を消耗させ過ぎない程度に大きくされる。
　その他の構成及び動作は、上記実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　（その他の変形例）
　なお、時間条件は、上記実施形態及びその変形例１～４に示した条件に限らず、実験により他の適当な条件に設定してもよい。上記実施形態及びその変形例１～４では、時間条件を、今回以前の複数回のスタート動作時における遅れ時間を所定の関数に入力したときの出力値が所定の数値条件を満たすこととした。しかし、時間条件を、今回以前の複数回のスタート動作時における遅れ時間を人工知能（ＡＩ：Artificial Intelligence）に入力したときに当該人工知能の出力が所定の条件を満たすこととしてもよい。
　また、上記実施形態の変形例４では、異常時処理を、ホットスタート設定電流値を大きくする処理としたが、溶接終了後にシールドガスを放出し続けるアフターフロー時間を長くする処理としてもよいし、交流出力モードでの動作中における出力の周波数等、他のパラメータを変更する処理としてもよい。
　また、制御部１８が、異常時処理として、ホットスタート設定電流値を大きくする処理と、警告画像を表示部１７に出力表示させる処理の両方を実行するようにしてもよい。
　また、異常時処理は、画像を表示部１７に出力させる処理に限らず、音声を音声出力装置に出力させる処理であってもよい。
　また、上記実施形態では、制御部１８が、溶接電流の指令値、シールドガスの流量、タングステン電極２１の先端角度、タングステン電極２１の不純物濃度、タングステン電極２１の直径、及び交流出力モードと直流出力モードのいずれのモードであるかの６つの設定条件に応じて時間条件を変更したが、これら６つの設定条件のうち、少なくとも１つ一部の設定条件だけに応じて時間条件を変更できるようにしてもよい。また、時間条件が変更されないようにしてもよい。
　本開示の溶接装置は、タングステン電極の損耗及び汚れ以外の一時的な要因で異常時処理が実行されるのを抑制でき、タングステン電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行う溶接装置として有用である。
１０　　　溶接装置
１３　　　高周波電圧印加部
１４　　　溶接出力回路部
１５　　　電流検出部
１７　　　表示部（出力部）
１８　　　制御部
２１　　　タングステン電極
３０　　　母材（溶接対象物）
Ａ　　　アーク
Ｔｌ　　　遅れ時間
Ｔｈ　　　ホットスタート期間
Ｎ１　　　第１の個数
Ｎ２　　　第２の個数
Ｎ３　　　第３の個数
Ｎ４　　　第４の個数
ＮＵ１，ＮＵ２　　　回数

Claims (7)

  1. 　タングステン電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行う溶接装置であって、
    　前記タングステン電極と前記溶接対象物との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加部と、
    　溶接電流を制御する溶接出力回路部と、
    　所定の電流閾値以上の前記溶接電流を検出する電流検出部と、
    　前記高周波電圧印加部に前記高周波電圧の印加を開始させるスタート動作時に、当該スタート動作の実行から、前記電流検出部による前記溶接電流の検出までの遅れ時間を取得し、今回以前の複数回のスタート動作時における前記遅れ時間が所定の時間条件を満たすか否かを判定し、前記遅れ時間が前記時間条件を満たした場合に所定の異常時処理を実行する制御部とを備えていることを特徴とする溶接装置。
  2. 　請求項１に記載の溶接装置において、
    　前記時間条件は、所定の複数の設定回数のスタート動作時における前記遅れ時間に、所定の時間閾値を超える遅れ時間が、２以上の所定個数以上含まれることであることを特徴とする溶接装置。
  3. 　請求項１に記載の溶接装置において、
    　前記時間条件は、今回のスタート動作における前記遅れ時間が所定の閾値を超え、かつ今回のスタート動作と、前記遅れ時間が前記所定の閾値を超える前回のスタート動作との間に実行されたスタート動作の回数が、所定の基準回数未満となることであることを特徴とする溶接装置。
  4. 　請求項１に記載の溶接装置において、
    　前記時間条件は、前記複数回のスタート動作時における前記遅れ時間の分散が所定値以上となることであることを特徴とする溶接装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の溶接装置において、
    　前記時間条件は、前記溶接電流の指令値、シールドガスの流量、前記タングステン電極の先端角度、前記タングステン電極の不純物濃度、前記タングステン電極の直径、及び交流出力モードと直流出力モードのいずれのモードであるかのうちの少なくとも１つの設定条件に基づいて、変更されることを特徴とする溶接装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の溶接装置において、
    　前記制御部は、前記電流検出部による前記溶接電流の検出から所定のホットスタート期間が経過するまで、前記溶接電流が所定のホットスタート設定電流値となるように前記溶接出力回路部を制御するものであり、
    　前記異常時処理は、前記ホットスタート設定電流値をより大きい値に変更する処理であることを特徴とする溶接装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の溶接装置において、
    　所定の出力を行う出力部をさらに備え、
    　前記異常時処理は、前記出力部に前記所定の出力を行わせることであることを特徴とする溶接装置。
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