WO2021215152A1 - 溶接機の制御方法 - Google Patents

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WO2021215152A1
WO2021215152A1 PCT/JP2021/011061 JP2021011061W WO2021215152A1 WO 2021215152 A1 WO2021215152 A1 WO 2021215152A1 JP 2021011061 W JP2021011061 W JP 2021011061W WO 2021215152 A1 WO2021215152 A1 WO 2021215152A1
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WO
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welding
torch
unit
amount
rotation
Prior art date
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PCT/JP2021/011061
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English (en)
French (fr)
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龍之介 柴垣
直仁 杉山
宏太 堀江
健太 玉川
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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Priority to JP2022516890A priority patent/JPWO2021215152A1/ja
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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
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • 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
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • 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
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • 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
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for controlling a welding machine, particularly a method for controlling a welding machine having a welding torch of a type manually operated by a welding operator.
  • the welding operator needs to move to the power supply device and change the conditions in order to change the welding conditions.
  • the remote control cable is short, it may not be possible to bring the remote control to the welded part of the workpiece, and in order to change the welding conditions, it is necessary to move to the remote control and change the conditions.
  • the detection value of the acceleration sensor is changed by moving the welding torch in one direction or tapping the welding torch.
  • a configuration is disclosed in which the welding conditions are changed according to the number of such changes.
  • Patent Documents 1 and 3 a method of selecting a parameter to be changed from the welding conditions is not disclosed. Further, when the amount of change becomes large, the welding torch is moved and tapped many times, so that the troublesome operation is not eliminated.
  • the present disclosure has been made in view of this point, and an object thereof is to provide a method for controlling a welding machine that can reduce the operational burden on a welding operator when changing welding conditions.
  • the welding machine control method is a method for controlling a welding machine having a welding torch to which at least an angular velocity sensor is attached, and the welding conditions of the welding machine can be changed.
  • the condition change step of changing the value of a specific parameter among the welding conditions according to the rotation amount, and the operation of the first operation unit after the condition change step. It is characterized in that at least a condition determination step for confirming the change of the welding condition is provided by releasing the above.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an arc welder according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the appearance of the welding torch.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the internal structure of the welding torch.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a functional block of a power supply device and a welding torch.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for changing the welding current.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the appearance of the welding torch according to the first modification.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a functional block of a power supply device and a welding torch according to the second modification.
  • the arc welder 10 (hereinafter, may be simply referred to as a welder 10) includes a power supply device 20, a wire feeding device 30, and a welding torch 60. Further, shield gas, for example, CO 2 gas is supplied from the gas cylinder 80 to the welding torch 60 via the gas hose 81 and the wire feeding device 30. The shield gas is supplied by adjusting the pressure and flow rate of the shield gas with a flow rate regulator (not shown) so as to have predetermined values.
  • the gas hose 81 is housed inside the torch cable 41, and the power cable 40 and the control cable 50, which will be described later, are also housed inside the torch cable 41.
  • a power cable 40 is connected to one of the output terminals 21 and a work cable 42 is connected to the other, and power for welding is supplied from the power cable 40 to the welding torch 60.
  • a welding current is supplied to the welding wire 70 that is housed in the torch cable 41 and is connected to the welding torch 60 and passes through the welding torch 60 via a welding tip (not shown).
  • the power supply device 20 is configured to send a control signal for controlling the wire feeding speed and the welding current flowing through the welding wire 70 to the wire feeding device 30. The function of the power supply device 20 and the internal functional block configuration will be described later.
  • the wire feeding device 30 includes a wire feeding mechanism (not shown) and a motor 31 for driving the wire feeding mechanism, and causes the welding wire 70 to move at a predetermined speed in response to a control signal from the power supply device 20. It is fed toward the work (welding object) W. Further, the shield gas supplied from the gas cylinder 80 is supplied to the welding torch 60. The shield gas may be directly supplied to the welding torch 60 via the flow rate regulator.
  • the control cable 50 is connected to the power supply device 20 and the wire feeding device 30, and as described above, sends a control signal for controlling the wire feeding speed of the welding wire 70, and various devices provided on the welding torch 60. It is configured to send and receive various signals between the power supply device 20 and the power supply device 20. Further, the driving power of various devices provided on the welding torch 60 is supplied via the control cable 50. Further, the control cable 50 is configured to send an operation signal of the torch switch 64 that determines the start / stop of welding to the power supply device 20.
  • the welding torch 60 has a torch body 61, a torch holder 63, a torch switch (first operation unit) 64, and a head 62. Further, the welding torch 60 holds the welding wire 70 inside, and the welding wire 70 is fed from the tip of the head 62 toward the work W.
  • a display unit 100 and an operation unit 200 are arranged on the torch holder 63, and the display unit 100 is composed of a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display, for example.
  • the display unit 100 displays various indications such as welding conditions. The function of the operation unit 200 will be described later.
  • a sensor unit 300 is attached to the inside of the torch holder 63, and is electrically connected to a control cable 50 passing through the torch cable 41 via wiring 65.
  • a torch switch (first operation unit) 64 is attached to the torch holder 63, and the torch switch 64 is also electrically connected to the control cable 50 passing through the torch cable 41 via the wiring 66.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of a functional block of a power supply device and a welding torch.
  • the control cable 50 is connected to the power supply device 20 and the welding torch 60 via the wire feeding device 30.
  • the welding torch 60 is provided with a display unit 100, an operation unit (second operation unit) 200, and a sensor unit 300.
  • the operation unit (second operation unit) 200 is composed of devices such as operation buttons (not shown), and is operated by a welding operator to provide various devices provided on the welding torch 60, for example, a display unit 100. Output the operation signal. For example, by operating the operation unit 200, a predetermined screen is displayed on the display unit 100. Further, the display / non-display of the display unit 100 can be switched by the operation of the operation unit 200. Further, by operating the operation unit 200, a light emitting device (not shown) such as an LED provided on the torch holder 63 may be turned on.
  • the operation unit 200 outputs an operation signal to the control unit 400 of the power supply device 20, for example, the welding control unit 430.
  • the welding conditions can be changed.
  • the operation buttons, operation keys, etc. corresponding to the specific parameters of the welding conditions in the operation unit 200, the specific parameters can be changed.
  • the display unit 100 is a touch panel, the functions of the operation unit 200 can be integrated into the display unit 100, and the operation unit 200 can be omitted.
  • the sensor unit 300 includes an acceleration sensor 310, an angular velocity sensor 320, and a signal processing unit 330 that processes the outputs of the acceleration sensor 310 and the angular velocity sensor 320, and these are one of them. It is a device integrated in a package.
  • the acceleration sensor 310 and the angular velocity sensor 320 are sensors that detect changes in acceleration or angular velocity in three axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis shown in FIG. 2) orthogonal to each other in the three-dimensional space. That is, the sensor unit 300 is a so-called 6-axis sensor.
  • the signal processing unit 330 is composed of an IC or an LSI.
  • the sensor unit 300 detects the acceleration and angular velocity in each axial direction of the welding torch 60 and their changes. These values are detected at predetermined time intervals. Further, the rotation angle of the welding torch 60 in each axial direction is obtained based on the acceleration or the angular velocity in each axial direction. The rotation angle is calculated by the calculation unit 410 described later, for example, based on the value detected by the angular velocity sensor 320.
  • the sensor unit 300 has a tip of the welding torch 60 due to a change in acceleration and angular velocity in each axial direction and a difference in position between the sensor unit 300 and the tip of the head 62 which is the tip of the welding torch 60. Detects movement speed and movement.
  • the signal processing unit 330 receives the analog output signals of the acceleration sensor 310 and the angular velocity sensor 320, and performs noise filtering, signal amplification, or digitization processing of the analog output signal.
  • the acceleration sensor 310, the angular velocity sensor 320, and the signal processing unit 330 are integrated in one package, but each may be separately prepared and mounted on the printed circuit board.
  • the power supply device 20 is provided with a control unit 400 and a storage unit 500, and the control unit 400 has at least a calculation unit 410, a determination unit 420, and a welding control unit 430.
  • the storage unit 500 stores welding conditions, for example, a set voltage and a set current, and a wire feeding speed corresponding thereto. Further, the storage unit 500 sequentially stores the angular velocity and acceleration in each axial direction of the welding torch 60 detected by the angular velocity sensor 320 at predetermined time intervals.
  • the storage unit 500 is a condition change table (not shown) in which the rotation amount around each axis of the welding torch 60 described later and the change amount of a specific parameter of the welding condition selected by the operation unit 200 are associated with each other. Is being saved.
  • the control unit 400 is a functional block realized by executing predetermined software on a microcomputer or LSI, and the same applies to the calculation unit 410, the determination unit 420, and the welding control unit 430 included in the control unit 400.
  • the calculation unit 410, the determination unit 420, and the welding control unit 430 may be mounted on different LSIs.
  • the welding control unit 430 calls a desired condition from a plurality of welding conditions stored in advance in the storage unit 500 according to an operation of a welding operator or the like. Further, the welding control unit 430 determines the wire feeding speed of the welding wire 70 fed from the wire feeding device 30 and the welding output, that is, the welding current flowing through the welding wire 70 and welding according to the called welding conditions. Control the voltage.
  • the welding control unit 430 makes the called welding condition changeable by the operation of the operation unit 200.
  • the welding current condition called to the welding control unit 430 can be set by operating an operation button or an operation key (not shown) corresponding to the welding current in the operation unit 200. It can be changed.
  • the calculation unit 410 executes various calculation processes based on the signal output from the signal processing unit 330 of the sensor unit 300, that is, the value detected by the acceleration sensor 310 and the angular velocity sensor 320. For example, the speed and runout width of the tip of the welding torch 60, the posture of the welding torch 60, and the like are calculated. Further, the calculation unit 410 calculates the rotation angle around each axis of the welding torch 60 based on the value detected by the angular velocity sensor 320. Further, the calculation unit 410 calculates the amount of rotation of the welding torch 60 around each axis based on the rotation angle of the welding torch 60 around each axis.
  • the amount of rotation around each axis is the difference between the rotation angles around each axis between the time point T1 and the time point T2 when a predetermined time has elapsed from the time point T1.
  • the rotation amount around the Y axis AR Y (hereinafter, simply referred to as rotation amount AR Y) described.
  • the rotation amount AR Y of the Y-axis direction in the present embodiment is the difference in the Y-axis about the rotational angle between the point immediately after rotated and the time just before rotating the welding torch 60.
  • Determination unit 420 determines whether or not on the basis of the rotation amount AR Y operation signal and the Y-axis calculated in the operation unit 410 of the torch switch 64, to change the actual welding conditions.
  • the welding conditions changed in this case are specific parameters selected by the operation of the operation unit 200. More specifically, the determination unit 420, a state torch switch 64 is operated, and when the rotation amount AR Y is a certain amount or more, the welding conditions are changed.
  • the welding controller 430 in response to the rotation amount AR Y, it invokes the corresponding condition change table from the storage unit 500, among the welding conditions, changing the value of certain parameters.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the procedure for changing the welding conditions, and here, the procedure for changing the welding current will be described.
  • step S1 the operation unit 200 is operated (step S1) to make the welding conditions changeable (step S2). Further, the operation button or the operation key corresponding to the welding current provided in the operation unit 200 is operated to select the welding current as a changeable parameter (step S3). By executing step S3, the welding conditions may be changed and the welding current may be selected as a parameter.
  • step S4 the welding operator operates the torch switch 64 (step S4), and the determination unit 420 determines whether or not the torch switch 64 is ON based on the operation signal of the torch switch 64 (step S5). ). If the determination result in step S5 is negative, the torch switch 64 may not be operated correctly. Therefore, the process returns to step S4 and the torch switch 64 is operated again.
  • step S5 determines a whether a predetermined amount or more (step S7).
  • step S7 the amount of rotation AR Y, based on the rotational speed detected by the angular velocity sensor 320, it is calculated by the arithmetic unit 410. Further, this result is input to the determination unit 420, compared with the above-mentioned quantitative quantity, and step S7 is executed.
  • the display unit 100 may display the result.
  • step S7 If the determination result in step S7 is negative, the current value of the welding current is not changed, so the process returns to step S6 and the welding torch 60 is rotated again. On the other hand, if the determination result is affirmative in step S7, in accordance with the amount of rotation AR Y, the current value of the welding current is changed (step S8).
  • welding control unit 430 and compares the actual rotation amount AR Y and condition change table retrieved from the storage unit 500, determines the change amount of the welding current.
  • the amount of current changed in this case is often smaller than the original value. For example, when the original set value of the welding current is 200 A, the amount of change is often several A or less.
  • an appropriate range is determined in advance condition change table ing. For example, in the range of the rotation amount AR Y is 10 to 30 degrees are set such welding current increases 1A. By doing so, it is possible to reduce errors when setting condition changes due to camera shake or erroneous operation.
  • the sensor unit 300 detects the rotation direction of the welding torch 60, the operation of increasing / decreasing the change amount can be easily performed. For example, in the Y-axis direction shown in FIG. 2, when the welding torch 60 rotates clockwise in the direction in which the base of the welding torch 60, that is, the tip of the welding torch 60 is viewed from the side to which the torch cable 41 is connected, the change is made. As the amount increases and the welding torch 60 rotates counterclockwise, the amount of change is reduced.
  • step S9 the amount of change in the welding current is confirmed (step S9), and it is determined whether or not the desired amount of change is obtained (step S10).
  • Steps S9 and S10 are performed by the welding operator. For example, by displaying the change amount on the display unit 100, the welding operator visually recognizes and determines the change amount. If the determination result in step S10 is negative, the process returns to step S6 and the subsequent steps are executed.
  • step S10 determines whether the welding current condition is confirmed. If the determination result in step S10 is affirmative, the operation of the torch switch 64 is canceled (step S11). As a result, the change in the welding current condition is confirmed (step S12).
  • the method for controlling the welding machine is a method for controlling the welding machine 10 having a welding torch 60 to which at least the angular velocity sensor 320 is attached.
  • the condition change standby step (step S2) for making the welding condition of the welding machine 10 changeable and the torch switch (first operation unit) 64 provided on the welding torch 60 are operated ().
  • Step S4) and a torch rotation step (step S6) for rotating the welding torch 60 around the Y axis are provided.
  • the rotation amount AR Y of the welding torch 60 in the torch rotation step is a predetermined amount or more, depending on the amount of rotation AR Y, among the welding conditions, the value of a particular parameter, the current of the welding current in this embodiment.
  • At least a condition change step (step S8) for changing the value and a condition determination step (step S12) for confirming the change of the welding condition by releasing the operation of the torch switch 64 after the condition change step are provided.
  • the welding conditions can be changed by a simple method of rotating the welding torch 60 around the Y axis while operating the torch switch 64.
  • the number of times and the amount of operation of the welding torch 60 can be reduced, and the operation load of the welding operator can be reduced.
  • the range in which the welding torch 60 is moved can be reduced, problems such as the welding torch 60 colliding with nearby equipment can be avoided, and the work safety of the welding operator can be improved.
  • Rotation amount AR Y is preferably determined based on the rotation angle obtained from the detection value of the angular velocity sensor 320.
  • the change amount of the welding conditions are not particularly limited thereto.
  • the rotation amount AR Z in the case of rotating the welding torch 60 to the rotation amount AR X and Z-axis when rotated around the X-axis.
  • the calculation accuracy is further improved by correcting the detected value of the angular velocity sensor 320 by using the detected value of the acceleration sensor 310. Specifically, even when there is no change in the angle, an event may occur in which the detected value of the angular velocity sensor 320 is output in a minute amount. This is because the integral value of the angular velocity is used to calculate the angle. As a result, even if there is no actual angle change, a phenomenon (drift) that is a calculation result of whether the angle is changing may occur due to the influence of this minute detected value. Therefore, by correcting the detected value of the angular velocity sensor 320 using the detected value of the acceleration sensor 310, it is possible to further improve the calculation accuracy.
  • drift a phenomenon that is a calculation result of whether the angle is changing
  • a method using a complementary filter, a Kalman filter, or the like is useful.
  • the welding operator When the welding operator operates the welding torch 60, it is easiest to rotate it around the Y axis. Further, when the welding torch 60 is rotated around the X-axis or the Z-axis, it is easily affected by the length and weight of the welding torch 60, but the rotation around the Y-axis is not easily affected by this. That is, it becomes easy to adjust the amount of parameter change.
  • the welding operator can select the parameter to be changed and set the parameter change amount only by the operation at hand.
  • the convenience of the operation required for changing the welding conditions can be improved.
  • the operational burden on the welding operator can be reduced.
  • the control method of the welding machine 10 of the present embodiment further includes an operation determination step (step S5) for determining whether or not the torch switch 64 has been operated after the condition change standby step.
  • step S5 an operation determination step for determining whether or not the torch switch 64 has been operated after the condition change standby step.
  • the welding conditions are not changed and the work W can be prevented from being welded under conditions different from the desired conditions. .. Further, since it is possible to prevent the arc from being generated under unintended conditions, the work safety of the welding operator can be improved.
  • a specific parameter in this case, the amount of change in the welding current on the display unit 100 provided on the welding torch 60.
  • the welder can easily visually confirm whether or not the parameter change amount is a desired value.
  • the welding conditions can be reliably changed to a desired value.
  • an acceleration sensor 310 and an angular velocity sensor 320 are attached, the welding torch 60 having the welding torch 60 is electrically connected to the welding torch 60, and the welding torch 60 is used for welding. It includes at least a power supply device 20 for supplying electric power.
  • the power supply device 20 has a control unit 400 and a storage unit 500, and the control unit 400 has at least a calculation unit 410, a determination unit 420, and a welding control unit 430.
  • the acceleration sensor 310 detects the acceleration of the welding torch 60 at predetermined time intervals
  • the angular velocity sensor 320 detects the angular velocity of the welding torch 60 at predetermined time intervals.
  • the calculation unit 410 calculates the amount of rotation before and after rotating the welding torch 60 while the torch switch 64 is operated, based on the detected value of the angular velocity sensor 320.
  • the storage unit 500 stores the welding conditions of the work W having a plurality of parameters. Further, the storage unit 500 stores a condition change table in which the change amount of a specific parameter under the welding condition and the rotation amount of the welding torch 60 are associated with each other.
  • Determination unit 420 determines whether or not on the basis of the rotation amount AR Y operation signal and the Y-axis calculated in the operation unit 410 of the torch switch 64, to change the welding conditions.
  • Welding control unit 430 the determination result of the determination unit 420 affirmative case, it calls the condition change table corresponding from the storage unit 500, to change welding conditions in accordance with the rotation amount AR Y.
  • the welding conditions can be easily changed as described above. That is, it is possible to improve the convenience of the operation of the welding operator required to change the welding conditions. In addition, the operational burden on the welding operator can be reduced. The work safety of welders can be improved.
  • the welding torch 60 has at least a display unit 100 and an operation unit 200.
  • the operation unit 200 is operated to bring the welding conditions into a state in which the power supply device 20 can be changed. It also makes certain parameters of the welding conditions changeable.
  • the welding operator can select the parameter to be changed and set the parameter change amount only by the operation at hand.
  • the convenience of the operation required for changing the welding conditions can be improved.
  • the operational burden on the welding operator can be reduced.
  • the display unit 100 is preferably configured to display the amount of change in the parameter to be changed while the welding conditions are being changed.
  • the welding operator can easily visually confirm whether or not the parameter change amount is a desired value. As a result, the welding conditions can be reliably changed to a desired value.
  • FIG. 6 shows a schematic view of the appearance of the welding torch according to this modified example.
  • the same reference numerals are given to the same parts as those in the embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • the welding torch 60 shown in FIG. 6 is different from the display unit 100 shown in FIG. 2 in that the display unit 140 is composed of the first to third display units 110, 120, 130.
  • the first display unit 110 is provided at the same position as the display unit 100 shown in FIG.
  • the second display unit 120 is provided at a position of the torch holder 63 rotated about 30 degrees clockwise from the first display unit 110 in the Y-axis direction.
  • the third display unit 130 is provided at a position of the torch holder 63 rotated about 30 degrees counterclockwise from the first display unit 110 in the Y-axis direction.
  • the welding operator when the welding torch 60 is rotated clockwise around the Y axis, the welding operator can visually recognize the second display unit 120. On the other hand, when rotated in the counterclockwise direction, the welding operator can visually recognize the third display unit 130.
  • the welding operator may find it difficult to see the screen of the display unit 100. Therefore, it is difficult to confirm whether or not the change amount of the welding current is a desired value.
  • the rotation direction of the welding torch 60 can be changed. Even when it changes, the welding operator can easily visually confirm whether or not the change amount of the welding current is a desired value, and the welding condition can be surely changed to a desired value.
  • the configuration shown in this modification is suitable when determining the increase or decrease of parameters according to the rotation direction of the welding torch 60.
  • the welding torch 60 is rotated clockwise around the Y axis, and the amount of increase can be visually recognized on the second display unit 120.
  • the welding torch 60 is rotated clockwise in the Y-axis direction, and the amount of the reduction can be visually recognized on the third display unit 130.
  • the rotation direction of the welding torch 60 around the Y axis is limited to only one direction in order to determine the amount of parameter change. be able to.
  • either the second display unit 120 or the third display unit 130 may be provided according to the limited rotation direction.
  • the arrangement relationship between the first to third display units 110, 120, and 130 is not particularly limited to the relationship shown in this modification.
  • the second display unit 120 may be provided at a position rotated about 45 degrees around the Y axis from the first display unit 110.
  • it may be provided at a position rotated by about 90 degrees.
  • the second display unit 120 and the third display unit 130 do not have to be in a format for displaying a screen like a liquid crystal panel.
  • an indicator system in which LEDs are arranged may be used, and the number of LEDs to be lit may be changed according to the amount of parameter change. Further, the emission color of the LED may be changed between the second display unit 120 and the third display unit 130. You can easily check whether the parameter value is increasing or decreasing.
  • FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of a functional block of a power supply device and a welding torch according to this modified example.
  • the configuration shown in FIG. 7 is different from the configuration shown in FIG. 4 in that the welding torch 60 is provided with a calculation unit 610, a determination unit 620, and a storage unit 500.
  • the functions of the calculation unit 610 and the determination unit 620 are the same as the functions of the calculation unit 410 and the determination unit 420 shown in FIG.
  • a communication unit 630 is provided in the welding torch 60, and the signal is transmitted from the communication unit 630 to the welding control unit 430 of the control unit 400. It is sent as an isolated signal.
  • the welding torch 60 it is possible to accurately calculate the acceleration and angular velocity of the welding torch 60 in each axial direction and the amount of rotation around each axis.
  • the torch cable 41 including the control cable 50 is very long, if the output signal of the sensor unit 300 is small, the signal propagating through the control cable 50 and input to the control unit 400 becomes blunt, and the welding torch 60 has a large roundness. It may be difficult to accurately calculate the acceleration and angular velocity in each axial direction.
  • the signal bluntness in the control cable 50 can be eliminated, and the acceleration and angular velocity in each axial direction of the welding torch 60 can be determined. As a result, the amount of rotation of the welding torch 60 around each axis can be accurately calculated.
  • the signal processing unit 330 may be integrated with the calculation unit 410 and the determination unit 420.
  • the communication unit 630 may be a functional block for transmitting and receiving wireless signals. In that case, a wireless communication unit (not shown) is provided in the power supply device 20, and a signal is exchanged between the communication unit 630 and the wireless communication unit.
  • the so-called consumable electrode type arc welder 10 using the welding wire 70 has been described as an example, but the arc welder 10 is used as a non-consumable electrode type arc welder such as TIG. May be good.
  • the wire feeding device 30 since the wire feeding device 30 is not required, power is supplied directly from the power supply device 20 to the welding torch 60 via the power cable 40. Further, a welding rod or a filler metal feeding device may be arranged instead of the wire feeding device 30. Further, the welding torch 60 is directly connected to the power supply device 20 by the control cable 50.
  • the control method of the welding machine of the present disclosure is useful because it can reduce the operational burden on the welding operator when changing the welding conditions, and can improve the convenience and safety of the operation.
  • Arc welder 20
  • Power supply device 30
  • Wire feeder 31
  • Motor 40
  • Power cable 41
  • Torch cable 42
  • Work cable 50
  • Control cable 60
  • Welding torch (first operation unit) 61
  • Torch body 62
  • Head 63
  • Torch holder 64
  • Torch switch 70
  • Welding wire 80
  • Gas cylinder 81
  • Gas hose 100
  • Display unit 110 1st display unit 120 2nd display unit 130 3rd display unit 200
  • Operation unit (2nd operation unit)
  • Sensor unit 310
  • Accelerometer 320
  • Angular velocity sensor 330
  • Signal processing unit 400
  • Control unit 410,610 Calculation unit 420,620 Judgment unit 500
  • Storage unit 630
  • Communication unit W work (welding object)

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Abstract

角速度センサが少なくとも取り付けられた溶接トーチを有する溶接機の溶接条件を変更可能な状態にする条件変更スタンバイステップと、溶接トーチに設けられたトーチスイッチを操作した状態で、Ｙ軸回りに溶接トーチを回転させるトーチ回転ステップと、トーチ回転ステップにおける溶接トーチの回転量が一定量以上である場合に、回転量に応じて、溶接条件のうちの特定のパラメータの値を変更する条件変更ステップと、条件変更ステップの後に、トーチスイッチの操作を解除することで、溶接条件の変更を確定させる条件確定ステップと、を備えている。

Description

溶接機の制御方法
　本開示は、溶接機の制御方法、特に溶接作業者が手動で操作するタイプの溶接トーチを有する溶接機の制御方法に関する。
　従来、溶接作業者が手動で操作する溶接トーチに加速度センサ等のセンサを取り付けて、センサからの出力信号に基づいてアーク溶接を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１～４参照）。
特開２０１３－０６６９０６号公報 特開２０１８－０２０３６７号公報 国際公開第２０１９／２０２８５４号 国際公開第２０１８／０２５５８４号
　ところで、手動で溶接トーチを操作するアーク溶接においては、電源装置と溶接トーチとの間をトーチケーブルで接続する構成が一般的である。この場合、溶接条件の設定や変更は、電源装置に設けられた入力部または電源装置に接続されたリモコンを用いることが多い。
　しかし、電源装置の入力部を用いる場合、溶接作業者は、溶接条件を変更するために、電源装置まで移動して条件変更を行う必要がある。また、リモコンのケーブルが短いと、リモコンをワークの溶接個所まで持っていけない場合があり、溶接条件を変更するために、リモコンまで移動して条件変更を行う必要がある。
　このような煩わしさを解消するために、例えば、特許文献１，３には、溶接トーチを一方向に沿って移動させたり、溶接トーチをタップしたりすることで、加速度センサの検出値を変化させ、この変化の回数に応じて溶接条件の変更を行う構成が開示されている。
　しかし、特許文献１，３に開示された従来の構成では、溶接条件のうち変更したいパラメータを選択する方法は開示されていない。また、変更量が大きくなると、何度も溶接トーチを移動させたり、タップしたりするため、操作の煩わしさは解消されない。
　本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、溶接条件を変更するにあたって、溶接作業者の操作負担を軽減可能な溶接機の制御方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本開示に係る溶接機の制御方法は、角速度センサが少なくとも取り付けられた溶接トーチを有する溶接機の制御方法であって、前記溶接機の溶接条件を変更可能な状態にする条件変更スタンバイステップと、前記溶接トーチに設けられた第１操作部を操作した状態で、所定の軸回りに前記溶接トーチを回転させるトーチ回転ステップと、前記トーチ回転ステップにおける前記溶接トーチの回転量が一定量以上である場合に、前記回転量に応じて、前記溶接条件のうち、特定のパラメータの値を変更する条件変更ステップと、前記条件変更ステップの後に、前記第１操作部の操作を解除することで、前記溶接条件の変更を確定させる条件確定ステップと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
　本開示によれば、溶接条件を変更するにあたって、溶接作業者の操作負担を軽減できる。また、操作の利便性及び安全性の向上が図れる。
図１は、一実施形態に係るアーク溶接機の構成を示す模式図である。 図２は、溶接トーチの外観を示す模式図である。 図３は、溶接トーチの内部構造を示す模式図である。 図４は、電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図である。 図５は、溶接電流の変更手順を示すフローチャートである。 図６は、変形例１に係る溶接トーチの外観を示す模式図である。 図７は、変形例２に係る電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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）
　［アーク溶接機の構成及び溶接トーチの構成］
　図１は、本実施形態に係るアーク溶接機の構成の模式図を示す。図２は、溶接トーチの外観の模式図を、図３は、溶接トーチの内部構造の模式図をそれぞれ示す。
　図１に示すように、アーク溶接機１０（以下、単に溶接機１０と呼ぶことがある）は、電源装置２０とワイヤ送給装置３０と溶接トーチ６０とを備えている。また、ガスボンベ８０からガスホース８１及びワイヤ送給装置３０を介してシールドガス、例えば、ＣＯ２ガスが溶接トーチ６０に供給されている。なお、シールドガスの圧力及び流量が所定の値になるように、図示しない流量調整器で調整され、シールドガスが供給される。なお、ガスホース８１はトーチケーブル４１の内部に収容されており、後述する電力ケーブル４０と制御ケーブル５０も同様にトーチケーブル４１の内部に収容されている。
　電源装置２０は、出力端子２１の一方に電力ケーブル４０が、他方にワークケーブル４２がそれぞれ接続されており、電力ケーブル４０から溶接トーチ６０に溶接用の電力が供給される。具体的には、トーチケーブル４１内に収容されて溶接トーチ６０に接続された電力ケーブル４０及び図示しない溶接用チップを介して溶接トーチ６０内を通る溶接ワイヤ７０に溶接電流が供給される。また、電源装置２０は、ワイヤ送給装置３０に対してワイヤ送給速度や溶接ワイヤ７０を流れる溶接電流を制御するための制御信号を送るように構成されている。電源装置２０の機能及び内部の機能ブロック構成については後で述べる。
　ワイヤ送給装置３０は、ワイヤ送給機構（図示せず）とワイヤ送給機構を駆動するモータ３１とで構成され、電源装置２０からの制御信号に応じて、溶接ワイヤ７０を所定の速度でワーク（溶接対象物）Ｗに向けて送給する。また、ガスボンベ８０から供給されたシールドガスを溶接トーチ６０に供給する。なお、シールドガスは、流量調整器を介して溶接トーチ６０に直接供給されるようにしてもよい。
　制御ケーブル５０は、電源装置２０とワイヤ送給装置３０とに接続され、前述したように、溶接ワイヤ７０のワイヤ送給速度を制御する制御信号を送るとともに、溶接トーチ６０に設けられた各種デバイスと電源装置２０との間で各種信号の授受を行うように構成されている。また、制御ケーブル５０を介して、溶接トーチ６０に設けられた各種デバイスの駆動電力が供給される。また、制御ケーブル５０は、溶接の開始／停止を決定するトーチスイッチ６４の操作信号を電源装置２０に送るように構成されている。
　図２，３に示すように、溶接トーチ６０は、トーチ本体６１とトーチホルダ６３とトーチスイッチ（第１操作部）６４とヘッド６２とを有している。また、溶接トーチ６０は、内部に溶接ワイヤ７０を保持しており、溶接ワイヤ７０は、ヘッド６２の先端からワークＷに向けて送給される。
　図２，３に示すように、トーチホルダ６３には、表示部１００と操作部２００とが配置されており、表示部１００は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスで構成される。表示部１００は、溶接条件等の各種表示を行う。操作部２００の機能については後で述べる。
　また、図３に示すように、トーチホルダ６３の内部にはセンサ部３００が取り付けられており、配線６５を介してトーチケーブル４１内を通る制御ケーブル５０に電気的に接続されている。また、トーチホルダ６３には、トーチスイッチ（第１操作部）６４が取り付けられており、トーチスイッチ６４も配線６６を介してトーチケーブル４１内を通る制御ケーブル５０に電気的に接続されている。トーチスイッチ６４を操作することで、溶接開始状態、つまり、ワイヤ送給装置３０が作動し、溶接ワイヤ７０に溶接電流が流れるＯＮ状態と、溶接停止状態、つまり、溶接電流の供給が停止し、ワイヤ送給装置３０も停止するＯＦＦ状態とが切り替えられる。
　［電源装置及び溶接トーチの機能ブロック構成］
　図４は、電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図を示す。なお、図示しないが、前述したように、制御ケーブル５０は、ワイヤ送給装置３０を介して、電源装置２０と溶接トーチ６０とに接続されている。
　図２～４に示すように、溶接トーチ６０には、表示部１００と操作部（第２操作部）２００とセンサ部３００とが設けられている。
　操作部（第２操作部）２００は、例えば、操作ボタン（図示せず）等のデバイスで構成され、溶接作業者の操作により、溶接トーチ６０に設けられた各種デバイス、例えば、表示部１００に操作信号を出力する。例えば、操作部２００を操作することで、表示部１００に所定の画面が表示される。また、表示部１００の表示／非表示を操作部２００の操作により切り替えることができる。また、操作部２００を操作することで、トーチホルダ６３に設けられたＬＥＤ等の発光デバイス（図示せず）を点灯させてもよい。
　また、操作部２００は、電源装置２０の制御部４００、例えば、溶接制御部４３０に操作信号を出力する。後で詳述するように、操作部２００を操作することで、溶接条件が変更可能な状態となる。また、操作部２００のうち、溶接条件の特定のパラメータに対応した操作ボタンや操作キー等を操作することで、特定のパラメータが変更可能な状態となる。なお、表示部１００がタッチパネルである場合は、操作部２００の機能は表示部１００に集約でき、操作部２００を省略できる。
　図４に示すように、センサ部３００は、加速度センサ３１０と角速度センサ３２０と、これら加速度センサ３１０と角速度センサ３２０の出力を信号処理する信号処理部３３０とで構成されるともに、これらが１つのパッケージ内に集積されたデバイスである。なお、加速度センサ３１０と角速度センサ３２０とは、三次元空間の互いに直交する３軸（図２に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度または角速度の変化をそれぞれ検出するセンサである。つまり、センサ部３００は、いわゆる６軸センサである。また、信号処理部３３０は、ＩＣまたはＬＳＩで構成されている。センサ部３００は、溶接トーチ６０における各軸方向の加速度及び角速度及びその変化を検出する。これらの値は所定の時間間隔毎に検出される。また、各軸方向の加速度または角速度に基づいて、溶接トーチ６０の各軸方向の回転角度が求められる。回転角度は、例えば、角速度センサ３２０での検出値に基づいて、後で述べる演算部４１０で算出される。
　また、センサ部３００は、各軸方向の加速度及び角速度の変化と、予め定められたセンサ部３００と溶接トーチ６０の先端であるヘッド６２の先端との位置の差とから溶接トーチ６０の先端の移動速度や動きを検出する。
　信号処理部３３０は、加速度センサ３１０及び角速度センサ３２０のアナログ出力信号を受け取って、ノイズのフィルタリングや信号増幅あるいはアナログ出力信号のデジタル化処理を行ったりする。なお、本実施形態では、加速度センサ３１０と角速度センサ３２０と信号処理部３３０とを１つのパッケージ内に集積しているが、それぞれを別個に準備してプリント基板に実装するようにしてもよい。
　一方、電源装置２０には、制御部４００と記憶部５００とが設けられており、制御部４００は、演算部４１０と判定部４２０と溶接制御部４３０とを少なくとも有している。
　記憶部５００は、溶接条件、例えば、設定電圧や設定電流、またこれに対応するワイヤ送給速度を保存する。また、記憶部５００は、所定の時間間隔毎に角速度センサ３２０で検出された溶接トーチ６０の各軸方向の角速度や加速度を順次保存する。
　また、記憶部５００は、後で述べる溶接トーチ６０の各軸回りの回転量と操作部２００で選択された溶接条件の特定のパラメータの変更量とが関連付けられた条件変更テーブル（図示せず）を保存している。
　制御部４００は、マイクロコンピュータやＬＳＩ上で所定のソフトウェアを実行して実現される機能ブロックであり、これに含まれる演算部４１０と判定部４２０と溶接制御部４３０も同様である。なお、演算部４１０と判定部４２０と溶接制御部４３０とが、それぞれ別のＬＳＩ上に実装されていてもよい。
　制御部４００のうち、溶接制御部４３０は、記憶部５００に予め記憶された複数の溶接条件から、溶接作業者の操作等にしたがって、所望の条件を呼び出す。また、溶接制御部４３０は、呼び出された溶接条件にしたがって、ワイヤ送給装置３０から送給される溶接ワイヤ７０のワイヤ送給速度や、溶接出力、つまり、溶接ワイヤ７０に流れる溶接電流や溶接電圧を制御する。
　また、溶接制御部４３０は、操作部２００の操作により、呼び出された溶接条件を変更可能な状態にする。例えば、溶接電流を変更したい場合は、操作部２００のうち、溶接電流に対応する操作ボタンまたは操作キー（図示せず）等を操作することで、溶接制御部４３０に呼び出された溶接電流条件を変更可能な状態にできる。
　演算部４１０は、センサ部３００の信号処理部３３０から出力された信号、つまり、加速度センサ３１０や角速度センサ３２０での検出値に基づいて、各種演算処理を実行する。例えば、溶接トーチ６０の先端の速度や振れ幅や溶接トーチ６０の姿勢等を算出する。また、演算部４１０は、角速度センサ３２０での検出値に基づいて、溶接トーチ６０の各軸回りの回転角度を算出する。さらに、演算部４１０は、溶接トーチ６０の各軸回りの回転角度に基づいて、溶接トーチ６０の各軸回りの回転量を算出する。ここで、各軸回りの回転量とは、ある時点Ｔ１と時点Ｔ１から所定の時間が経過した時点Ｔ２との間の各軸回りの回転角度の差分である。以降の説明では、Ｙ軸回りの回転量ＡＲＹ（以下、単に回転量ＡＲＹという）について述べる。また、本実施形態におけるＹ軸回りの回転量ＡＲＹは、溶接トーチ６０を回転させる直前の時点と回転させた直後の時点との間のＹ軸回りの回転角度の差分である。
　判定部４２０は、トーチスイッチ６４の操作信号と演算部４１０で算出されたＹ軸回りの回転量ＡＲＹとに基づいて、実際に溶接条件を変更するか否かを判定する。この場合に変更される溶接条件は、操作部２００の操作により選択された特定のパラメータである。具体的には、判定部４２０は、トーチスイッチ６４が操作された状態で、かつ回転量ＡＲＹが一定量以上である場合に、溶接条件が変更される。具体的には、溶接制御部４３０は、回転量ＡＲＹに応じて、記憶部５００から対応する条件変更テーブルを呼び出して、溶接条件のうち、特定のパラメータの値を変更する。
　［溶接条件変更手順］
　図５は、溶接条件の変更手順を示すフローチャートであり、ここでは、溶接電流の変更手順について述べる。
　まず、操作部２００を操作して（ステップＳ１）、溶接条件を変更可能な状態にする（ステップＳ２）。さらに、操作部２００に設けられた溶接電流に対応する操作ボタンまたは操作キー等を操作して、変更可能なパラメータとして溶接電流を選択する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３を実行することで、溶接条件を変更可能な状態にするとともに、パラメータとして溶接電流を選択するようにしてもよい。
　次に、溶接作業者がトーチスイッチ６４を操作し（ステップＳ４）、判定部４２０は、トーチスイッチ６４の操作信号に基づいて、トーチスイッチ６４がＯＮになっているか否かを判断する（ステップＳ５）。ステップＳ５での判断結果が否定的であれば、トーチスイッチ６４が正しく操作されていない可能性があるため、ステップＳ４に戻って、再度、トーチスイッチ６４を操作する。
　一方、ステップＳ５での判断結果が肯定的であれば、溶接作業者は、溶接トーチ６０をＹ軸回りに回転させる（ステップＳ６）。判定部４２０は、ステップＳ６における溶接トーチ６０の回転量ＡＲＹが一定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、前述したように、回転量ＡＲＹは、角速度センサ３２０で検出された回転速度に基づいて、演算部４１０で算出される。また、この結果が、判定部４２０に入力されて、前述の一定量と比較され、ステップＳ７が実行される。なお、ステップＳ５での判断結果を溶接作業者に報知するために、例えば、表示部１００に当該結果を表示させてもよい。
　ステップＳ７での判定結果が否定的であれば、溶接電流の電流値の変更はされないため、ステップＳ６に戻って、再度、溶接トーチ６０を回転させる。一方、ステップＳ７での判定結果が肯定的であれば、回転量ＡＲＹに応じて、溶接電流の電流値が変更される（ステップＳ８）。
　具体的には、溶接制御部４３０が、記憶部５００から呼び出した条件変更テーブルと実際の回転量ＡＲＹとを照合して、溶接電流の変更量を決定する。なお、この場合に変更される電流量は、もとの値に対して小さいことが多い。例えば、溶接電流のもとの設定値が２００Ａである場合に、変更量は数Ａ以下となることが多い。
　また、回転量ＡＲＹに応じて、溶接電流の電流値を線形に変更するわけではなく、例えば、電流量を１Ａだけ増加させる場合の回転量として、適当な範囲が予め条件変更テーブルに定められている。例えば、回転量ＡＲＹが１０度～３０度の範囲で、溶接電流が１Ａ増加するように設定されている。このようにすることで、手振れや誤操作による条件変更設定時のエラーを低減できる。
　また、センサ部３００が溶接トーチ６０の回転方向を検知することで、変更量の増減操作を簡便に行うことができる。例えば、図２に示すＹ軸方向において、溶接トーチ６０の根元、つまり、トーチケーブル４１が接続された側から溶接トーチ６０の先端を見る方向において、時計回り方向に溶接トーチ６０が回転すると、変更量が増加し、反時計回り方向に溶接トーチ６０が回転すると、変更量が減少するようにする。
　次に、溶接電流の変更量を確認し（ステップＳ９）、所望の変更量になっているか否かを判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ９，Ｓ１０は溶接作業者によって行われ、例えば、表示部１００に変更量を表示することで、溶接作業者がこれを視認して判断する。ステップＳ１０での判定結果が否定的であれば、再度、ステップＳ６に戻って、以降のステップを実行する。
　一方、ステップＳ１０での判定結果が肯定的であれば、トーチスイッチ６４の操作を解除する（ステップＳ１１）。これにより、溶接電流の条件変更が確定する（ステップＳ１２）。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係る溶接機の制御方法は、角速度センサ３２０が少なくとも取り付けられた溶接トーチ６０を有する溶接機１０の制御方法である。
　この制御方法は、溶接機１０の溶接条件を変更可能な状態にする条件変更スタンバイステップ（ステップＳ２）と、溶接トーチ６０に設けられたトーチスイッチ（第１操作部）６４を操作した状態で（ステップＳ４）、Ｙ軸回りに溶接トーチ６０を回転させるトーチ回転ステップ（ステップＳ６）と、を備えている。
　また、トーチ回転ステップにおける溶接トーチ６０の回転量ＡＲＹが一定量以上である場合に、回転量ＡＲＹに応じて、溶接条件のうち、特定のパラメータの値、本実施形態では溶接電流の電流値を変更する条件変更ステップ（ステップＳ８）と、条件変更ステップの後に、トーチスイッチ６４の操作を解除することで、溶接条件の変更を確定させる条件確定ステップ（ステップＳ１２）と、を少なくとも備えている。
　本実施形態によれば、トーチスイッチ６４を操作しつつ、溶接トーチ６０をＹ軸回りに回転させるという簡便な方法で、溶接条件を変更できる。このことにより、溶接作業者にとって、溶接条件の変更に要する操作の利便性を向上できる。また、特許文献１，３に開示された従来の構成に比べて、溶接トーチ６０を動かす回数や操作量を少なくでき、溶接作業者の操作負担を軽減できる。また、溶接トーチ６０を動かす範囲を小さくできるため、近くにある設備等に溶接トーチ６０が衝突する等の不具合を回避でき、溶接作業者の作業安全性の向上が図れる。
　回転量ＡＲＹは、角速度センサ３２０での検出値から得られた回転角度に基づいて求められるのが好ましい。
　例えば、加速度センサ３１０及び角速度センサ３２０のそれぞれの検出値を用いて溶接トーチ６０のＹ軸回りの角度を算出し、当該角度をそのまま用いて、溶接条件を変更することも考えられる。しかし、この場合の角度は、重力方向を基準とし、これに対する傾きとして求められる。よって、例えば、傾斜地等で溶接作業を行う場合であっても、平地で溶接作業を行う場合であっても、同じ変更量を得るためには、同じ角度となるように溶接トーチ６０を操作しなければならない。しかし、これらの場合、実際の溶接トーチ６０の回転量が異なるため、所望の変更量に合わせるための操作に手間がかかってしまう。
　また、加速度センサ３１０の検出値のみから角度を算出し、その変化量から回転量を求めることも可能であるが、重力加速度以外の加速度が発生している場合は誤差が大きくなる。
　一方、本実施形態によれば、前述の回転量ＡＲＹに応じて、溶接条件の変更量を設定するため、溶接作業者の姿勢や作業環境に関わらず、同じ操作量で所望の変更量に合わせることができ、溶接条件の変更に要する操作の利便性を向上できる。
　なお、本実施形態では、Ｙ軸回りの回転量ＡＲＹに応じて、溶接条件の変更量を設定したが、特にこれに限定されない。例えば、溶接トーチ６０をＸ軸回りに回転させた場合の回転量ＡＲＸやＺ軸回りに回転させた場合の回転量ＡＲＺを用いてもよい。
　なお、加速度センサ３１０の検出値を用いて、角速度センサ３２０の検出値を補正することで、さらに算出精度は高まる。具体的には、角度の変化がない場合であっても、角速度センサ３２０の検出値が微小に出力される事象が発生しうる。これは角度の演算に角速度の積分値を使用するためである。この結果、実際の角度変化はなくとも、この微小な検出値の影響により、角度が変化しているかの演算結果となる現象（ドリフト）が生じうる。そこで加速度センサ３１０の検出値を用いて角速度センサ３２０の検出値を補正することで、さらに算出精度を高めることが可能である。補正方法としては、相補フィルタやカルマンフィルタなどを用いる方法が有用である。例えば、相補フィルタによる補正として、「補正後の角度＝加速度センサ３１０の検出値による角度×ｋ＋角速度センサ３２０の検出値による角度×（１－ｋ）」といった式（ここでｋは０以上１以下の係数）を用いることが考えられる。
　なお、溶接作業者が溶接トーチ６０を操作する場合、Ｙ軸回りに回転させるのが最も回しやすい。また、Ｘ軸回りやＺ軸回りに溶接トーチ６０を回転させると、溶接トーチ６０の長さや重量の影響を受けやすいが、Ｙ軸回りの回転はこの影響を受けにくい。つまり、パラメータの変更量の調整が容易となる。
　条件変更スタンバイステップでは、溶接トーチ６０に設けられた操作部（第２操作部）２００を操作することで、溶接機１０の溶接条件を変更可能な状態にする。また、その場合、特定の操作ボタンまたは操作キー等を操作することで、これに対応する特定のパラメータ、本実施形態では溶接電流を変更可能な状態にするのが好ましい。
　このようにすることで、溶接作業者は、変更したいパラメータの選択とパラメータの変更量の設定とを手元での操作のみにより行うことができる。このことにより、溶接条件の変更に要する操作の利便性を向上できる。また、溶接作業者の操作負担を軽減できる。
　本実施形態の溶接機１０の制御方法は、条件変更スタンバイステップの後に、トーチスイッチ６４が操作されたか否かを判断する操作判断ステップ（ステップＳ５）をさらに備えている。操作判断ステップにおいて、トーチスイッチ６４が操作されたと判断した場合に、条件変更ステップを実行可能な状態にする。
　このようにすることで、例えば、溶接作業者が意図せずに溶接トーチ６０を回したとしても、溶接条件が変更されず、所望の条件と異なる条件でワークＷが溶接されるのを防止できる。また、意図しない条件でアークが発生するのを防止できるため、溶接作業者の作業安全性の向上が図れる。
　条件変更ステップの実行中に、特定のパラメータ、この場合は溶接電流の変更量を溶接トーチ６０に設けられた表示部１００に表示させるのが好ましい。
　このようにすることで、溶接作業者は、パラメータの変更量が所望の値になっているか否かを容易に目視で確認できる。このことにより、溶接条件を所望の値に確実に変更できる。
　また、本実施形態に係る溶接機１０は、加速度センサ３１０及び角速度センサ３２０が取り付けられ、溶接トーチ６０を有する溶接トーチ６０と、溶接トーチ６０と電気的に接続され、溶接トーチ６０に溶接用の電力を供給する電源装置２０とを少なくとも備えている。
　電源装置２０は、制御部４００と記憶部５００とを有し、制御部４００は、演算部４１０と判定部４２０と溶接制御部４３０とを少なくとも有している。
　加速度センサ３１０は、所定の時間間隔毎に溶接トーチ６０の加速度を検出し、角速度センサ３２０は、所定の時間間隔毎に溶接トーチ６０の角速度を検出する。
　演算部４１０は、角速度センサ３２０の検出値に基づいて、トーチスイッチ６４が操作された状態で溶接トーチ６０を回転させる前後の回転量を算出する。
　記憶部５００は、複数のパラメータを有するワークＷの溶接条件を保存する。また、記憶部５００は、溶接条件における特定のパラメータの変更量と溶接トーチ６０の回転量とが対応付けられた条件変更テーブルを保存する。
　判定部４２０は、トーチスイッチ６４の操作信号と演算部４１０で算出されたＹ軸回りの回転量ＡＲＹとに基づいて、溶接条件を変更するか否かを判定する。
　溶接制御部４３０は、判定部４２０での判定結果が肯定的な場合、記憶部５００から対応する条件変更テーブルを呼び出し、回転量ＡＲＹに応じて溶接条件を変更する。
　本実施形態の溶接機１０によれば、前述した通り、簡便に溶接条件を変更できる。つまり、溶接条件の変更に要する溶接作業者の操作の利便性を向上できる。また、溶接作業者の操作負担を軽減できる。溶接作業者の作業安全性の向上が図れる。
　また、溶接トーチ６０は、表示部１００と操作部２００とを少なくとも有している。
　操作部２００は、操作されることで、電源装置２０において、溶接条件を変更可能な状態にする。また、溶接条件のうちの特定のパラメータを変更可能な状態にする。
　操作部２００をこのように構成することで、溶接作業者は、変更したいパラメータの選択とパラメータの変更量の設定とを手元での操作のみにより行うことができる。このことにより、溶接条件の変更に要する操作の利便性を向上できる。また、溶接作業者の操作負担を軽減できる。
　表示部１００は、溶接条件の変更中に、変更されるパラメータの変更量を表示するように構成されるのが好ましい。
　表示部１００をこのように構成することで、溶接作業者は、パラメータの変更量が所望の値になっているか否かを容易に目視で確認できる。このことにより、溶接条件を所望の値に確実に変更できる。
　＜変形例１＞
　図６は、本変形例に係る溶接トーチの外観の模式図を示す。なお、図６及び後で述べる図７において、実施形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図６に示す溶接トーチ６０は、表示部１４０が、第１～第３表示部１１０，１２０，１３０で構成されている点で、図２に示す表示部１００と異なる。
　第１表示部１１０は、図２に示す表示部１００と同じ位置に設けられている。一方、第２表示部１２０は、トーチホルダ６３において、第１表示部１１０からＹ軸回りに時計回り方向に約３０度回転した位置に設けられている。第３表示部１３０は、トーチホルダ６３において、第１表示部１１０からＹ軸回りに反時計回り方向に約３０度回転した位置に設けられている。
　図６に示すように、溶接トーチ６０をＹ軸回りに時計回り方向に回転させた場合、溶接作業者は、第２表示部１２０を視認することができる。一方、反時計回り方向に回転させた場合、溶接作業者は、第３表示部１３０を視認することができる。
　図２に示す溶接トーチ６０をＹ軸回りに所定量以上回転させると、溶接作業者は、表示部１００の画面が見づらくなってしまうことがある。このため、溶接電流の変更量が所望の値になっているか否かを確認するのが難しくなる。
　一方、本変形例によれば、パラメータである溶接電流の変更量を第２表示部１２０または第３表示部１３０に表示させることで、溶接作業者は、溶接電流の変更量が所望の値になっているか否かを容易に目視で確認できる。このことにより、溶接条件を所望の値に確実に変更できる。
　また、本変形例に示すように、トーチホルダ６３の外周に沿って、第１表示部１１０を挟んで、第２表示部１２０と第３表示部１３０を設けることで、溶接トーチ６０の回転方向が変わる場合にも、溶接作業者は、溶接電流の変更量が所望の値になっているか否かを容易に目視で確認でき、溶接条件を所望の値に確実に変更できる。
　前述したように、溶接トーチ６０の回転方向に応じて、パラメータの増減を決定する場合等は、本変形例に示す構成は好適である。溶接電流を増加させたい場合に、溶接トーチ６０をＹ軸回りに時計回り方向に回転させると、その増加量を第２表示部１２０で視認できる。反対に溶接電流を減少させたい場合に、溶接トーチ６０をＹ軸回りに時計回り方向に回転させると、その減少量を第３表示部１３０で視認できる。
　なお、例えば、変更したいパラメータとその増減方向を、操作部２００を操作して決定する場合、パラメータの変更量を決めるために、溶接トーチ６０のＹ軸回りの回転方向を一方向のみに限定することができる。このような場合は、限定された回転方向に応じて、第２表示部１２０または第３表示部１３０のいずれかが設けられていればよい。
　なお、第１～第３表示部１１０，１２０，１３０の間の配置関係は、本変形例に示した関係に特に限定されない。例えば、第２表示部１２０は、第１表示部１１０からＹ軸回りに４５度程度回転した位置に設けられていてもよい。あるいは、９０度程度回転した位置に設けられていてもよい。第３表示部１３０についても同様である。
　なお、第２表示部１２０及び第３表示部１３０は、液晶パネルのように画面表示を行う形式でなくてもよい。例えば、ＬＥＤを並べたインジケータ方式とし、パラメータの変更量に応じて、点灯するＬＥＤの個数を変えるようにしてもよい。また、第２表示部１２０及び第３表示部１３０とでＬＥＤの発光色を変えるようにしてもよい。パラメータの値を増加させているのか減少させているのかを容易に確認できる。
　＜変形例２＞
　図７は、本変形例に係る電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図を示す。
　図７に示す構成は、溶接トーチ６０に演算部６１０や判定部６２０や記憶部５００を設けられている点で、図４に示す構成と異なる。なお、演算部６１０や判定部６２０の機能は、図４に示す演算部４１０や判定部４２０の機能と同じである。
　また、センサ部３００の出力信号を電源装置２０に設けられた制御部４００に送るにあたって、溶接トーチ６０に通信部６３０が設けられ、通信部６３０から制御部４００の溶接制御部４３０に当該信号が絶縁信号として送られる。
　本変形例によれば、実施形態に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、簡便に溶接条件を変更できる。また、溶接条件の変更に要する溶接作業者の操作の利便性を向上できる。また、溶接作業者の操作負担を軽減できる。溶接作業者の作業安全性の向上が図れる。
　さらに、本変形例によれば、溶接トーチ６０の各軸方向の加速度や角速度や各軸回りの回転量を正確に算出することができる。制御ケーブル５０を含むトーチケーブル４１が非常に長くなる場合、センサ部３００の出力信号が小さいと、制御ケーブル５０を伝搬して制御部４００に入力される信号のなまりが大きくなり、溶接トーチ６０の各軸方向の加速度や角速度を正確に算出することが難しくなることがある。このような場合に、溶接トーチ６０に、演算部６１０や判定部６２０や記憶部５００を設けることで、制御ケーブル５０での信号のなまりを無くし、溶接トーチ６０の各軸方向の加速度や角速度、ひいては溶接トーチ６０の各軸回りの回転量を正確に算出することができる。
　なお、信号処理部３３０に演算部４１０や判定部４２０を組み込んで一体化してもよい。また、通信部６３０を無線信号を送受信する機能ブロックとしてもよい。その場合は、電源装置２０に図示しない無線通信部を設けて、通信部６３０とこの無線通信部との間で信号の授受が行われる。
　なお、本願明細書において、溶接ワイヤ７０を用いた、いわゆる消耗電極式のアーク溶接機１０を例に取って説明したが、アーク溶接機１０を、ＴＩＧ等の非消耗電極式のアーク溶接機としてもよい。ただし、その場合は、ワイヤ送給装置３０は不要となるので、電源装置２０から電力ケーブル４０を介して直接、溶接トーチ６０に電力が供給される。また、ワイヤ送給装置３０の代わりに溶接棒または溶加材送給装置を配置してもよい。また、溶接トーチ６０は、制御ケーブル５０により、電源装置２０と直接に接続される。
　本開示の溶接機の制御方法は、溶接条件を変更するにあたって、溶接作業者の操作負担を軽減でき、また、操作の利便性及び安全性の向上が図れるため有用である。
１０　　アーク溶接機
２０　　電源装置
３０　　ワイヤ送給装置
３１　　モータ
４０　　電力ケーブル
４１　　トーチケーブル
４２　　ワークケーブル
５０　　制御ケーブル
６０　　溶接トーチ（第１操作部）
６１　　トーチ本体
６２　　ヘッド
６３　　トーチホルダ
６４　　トーチスイッチ
７０　　溶接ワイヤ
８０　　ガスボンベ
８１　　ガスホース
１００，１４０　表示部
１１０　第１表示部
１２０　第２表示部
１３０　第３表示部
２００　操作部（第２操作部）
３００　センサ部
３１０　加速度センサ
３２０　角速度センサ
３３０　信号処理部
４００　制御部
４１０，６１０　演算部
４２０，６２０　判定部
５００　記憶部
６３０　通信部
Ｗ　　　ワーク（溶接対象物）

Claims (5)

  1. 　角速度センサが少なくとも取り付けられた溶接トーチを有する溶接機の制御方法であって、
    　前記溶接機の溶接条件を変更可能な状態にする条件変更スタンバイステップと、
    　前記溶接トーチに設けられた第１操作部を操作した状態で、所定の軸回りに前記溶接トーチを回転させるトーチ回転ステップと、
    　前記トーチ回転ステップにおける前記溶接トーチの回転量が一定量以上である場合に、前記回転量に応じて、前記溶接条件のうち、特定のパラメータの値を変更する条件変更ステップと、
    　前記条件変更ステップの後に、前記第１操作部の操作を解除することで、前記溶接条件の変更を確定させる条件確定ステップと、を少なくとも備えたことを特徴とする溶接機の制御方法。
  2. 　請求項１に記載の溶接機の制御方法において、
    　前記条件変更スタンバイステップでは、前記溶接トーチに設けられた第２操作部を操作することで、前記溶接機の溶接条件を変更可能な状態にすることを特徴とする溶接機の制御方法。
  3. 　請求項２に記載の溶接機の制御方法において、
    　前記条件変更スタンバイステップでは、前記溶接トーチに設けられた前記第２操作部を操作することで、前記特定のパラメータを変更可能な状態にすることを特徴とする溶接機の制御方法。
  4. 　請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶接機の制御方法において、
    　前記回転量は、前記角速度センサでの検出値から得られた回転角度に基づいて求められることを特徴とする溶接機の制御方法。
  5. 　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶接機の制御方法において、
    　前記所定の軸は、前記溶接トーチの長手方向に延びる軸であることを特徴とする溶接機の制御方法。
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