JPH11123548A - アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法及び安定性判 定装置 - Google Patents
アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法及び安定性判 定装置Info
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- JPH11123548A JPH11123548A JP28974097A JP28974097A JPH11123548A JP H11123548 A JPH11123548 A JP H11123548A JP 28974097 A JP28974097 A JP 28974097A JP 28974097 A JP28974097 A JP 28974097A JP H11123548 A JPH11123548 A JP H11123548A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アーク溶接終端処理部の溶接現象の安定性の
良否を迅速に判定し、溶接品質不良品の流出を防止す
る。 【解決手段】 検出手段７，８で夫々溶接電流と溶接電
圧を検出してアナログ信号を作る。各アナログ信号をＡ
／Ｄコンバータ９でサンプリングしてデジタル信号にす
る。これらのデジタル信号に基づき、ＣＰＵ１０で１周
期毎のアーク期間の溶接電流積分値標準偏差、１周期毎
の短絡期間の溶接電流積分値標準偏差、１周期毎のアー
ク／短絡時間比率の標準偏差の３項目の内任意の１又は
２項目以上を演算し、それぞれに対応する基準値との差
が１つでも許容範囲を越えたら溶接が不安定または不良
と判定して表示する。
良否を迅速に判定し、溶接品質不良品の流出を防止す
る。 【解決手段】 検出手段７，８で夫々溶接電流と溶接電
圧を検出してアナログ信号を作る。各アナログ信号をＡ
／Ｄコンバータ９でサンプリングしてデジタル信号にす
る。これらのデジタル信号に基づき、ＣＰＵ１０で１周
期毎のアーク期間の溶接電流積分値標準偏差、１周期毎
の短絡期間の溶接電流積分値標準偏差、１周期毎のアー
ク／短絡時間比率の標準偏差の３項目の内任意の１又は
２項目以上を演算し、それぞれに対応する基準値との差
が１つでも許容範囲を越えたら溶接が不安定または不良
と判定して表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極式ガスシ
ールドアーク溶接に関し、終端処理部の溶接現象の不安
定性に起因して発生する溶接品質不良の流出防止を目的
とし、アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法及び
判定装置に関するものである。
ールドアーク溶接に関し、終端処理部の溶接現象の不安
定性に起因して発生する溶接品質不良の流出防止を目的
とし、アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法及び
判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】消耗電極式ガスシールドアーク溶接で
は、溶接電源の出力制御が制御素子の進歩によりサイリ
スタ方式からインバータ方式に変化し、制御速度が３０
０Ｈｚから１５〜６０ＫＨｚへと約５０〜２００倍も高
速化され、溶接電流の波形制御ができるようになり、ア
ークスタート性能の向上、高速溶接での溶接現象の安定
性向上やスパッタの発生量低減及びアークスタート性向
上のための溶接ワイヤ先端球状塊の径小化が可能とな
り、溶接現象の安定性が改善されつつある。
は、溶接電源の出力制御が制御素子の進歩によりサイリ
スタ方式からインバータ方式に変化し、制御速度が３０
０Ｈｚから１５〜６０ＫＨｚへと約５０〜２００倍も高
速化され、溶接電流の波形制御ができるようになり、ア
ークスタート性能の向上、高速溶接での溶接現象の安定
性向上やスパッタの発生量低減及びアークスタート性向
上のための溶接ワイヤ先端球状塊の径小化が可能とな
り、溶接現象の安定性が改善されつつある。
【０００３】しかし終端処理部の溶接品質は、ワイヤ送
給機構の慣性によって種々の異常現象が発生し易く、溶
接ロボット等による自動溶接ラインの大きな問題となっ
ていた。この終端処理部の溶接現象安定性の良否判定
は、一般に作業者や技術者が終端処理部の溶接ビード外
観の均一性を目視することにより行っていた。
給機構の慣性によって種々の異常現象が発生し易く、溶
接ロボット等による自動溶接ラインの大きな問題となっ
ていた。この終端処理部の溶接現象安定性の良否判定
は、一般に作業者や技術者が終端処理部の溶接ビード外
観の均一性を目視することにより行っていた。
【０００４】しかし目視による定性的な判定のため、微
小な異常の場合の判定には個人差があり、インラインで
の判定に統一的な基準を求めることは困難であった。
小な異常の場合の判定には個人差があり、インラインで
の判定に統一的な基準を求めることは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】現状では終端処理部の
溶接現象安定性をリアルタイムで且つ定量的に監視する
方法はなく、溶接現象の安定化対策として定期的にワイ
ヤ送給経路を清掃したり、ワイヤコンジットケーブルを
交換したり、コンタクトチップを交換したり、あるいは
溶接品質異常が生じてからこれらの対策を実施してい
た。本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、終端処理部の溶接現象を正確に捉え、溶接現象の
安定性の良否を迅速に判定する方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
溶接現象安定性をリアルタイムで且つ定量的に監視する
方法はなく、溶接現象の安定化対策として定期的にワイ
ヤ送給経路を清掃したり、ワイヤコンジットケーブルを
交換したり、コンタクトチップを交換したり、あるいは
溶接品質異常が生じてからこれらの対策を実施してい
た。本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、終端処理部の溶接現象を正確に捉え、溶接現象の
安定性の良否を迅速に判定する方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、短絡とアークを交互に繰り返し
ながら溶接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の
終端処理部アーク溶接安定性を判定するに際し、溶接ワ
イヤと被溶接材間の溶接電圧を検出する電圧検出手段
と、溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流を検出す
る電流検出手段を用いて出力されるアナログ出力信号を
所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換して演
算手段に入力し、終端処理部の溶接安定性の程度をあら
わす次の３項目、 （ａ）１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏
差 σ（∫ＩAnｄｔ） （ｂ）１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差 σ（∫ＩSnｄｔ） （ｃ）１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差 σ（ＴAn／ＴSn） の内任意の１又は２項目以上を演算し、それぞれに対応
する基準値と比較して、何れか１つでも基準値との差が
予め設定した許容範囲を越えたときに終端処理部の溶接
が不安定または不良であると判定することを特徴とする
アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法である。
に、請求項１の発明は、短絡とアークを交互に繰り返し
ながら溶接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の
終端処理部アーク溶接安定性を判定するに際し、溶接ワ
イヤと被溶接材間の溶接電圧を検出する電圧検出手段
と、溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流を検出す
る電流検出手段を用いて出力されるアナログ出力信号を
所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換して演
算手段に入力し、終端処理部の溶接安定性の程度をあら
わす次の３項目、 （ａ）１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏
差 σ（∫ＩAnｄｔ） （ｂ）１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差 σ（∫ＩSnｄｔ） （ｃ）１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差 σ（ＴAn／ＴSn） の内任意の１又は２項目以上を演算し、それぞれに対応
する基準値と比較して、何れか１つでも基準値との差が
予め設定した許容範囲を越えたときに終端処理部の溶接
が不安定または不良であると判定することを特徴とする
アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法である。
【０００７】そして、請求項２の発明は、短絡とアーク
を交互に繰り返しながら溶接をする消耗電極式ガスシー
ルドアーク溶接の終端処理部アーク溶接安定性判定装置
であって、溶接ワイヤと被溶接材間の溶接電圧を検出す
る電圧検出手段と、溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶
接電流を検出する電流検出手段と、両手段からのアナロ
グ出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
と、該コンバータからのデジタル信号を基に、 （ａ）１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏
差 σ（∫ＩAnｄｔ） （ｂ）１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差 σ（∫ＩSnｄｔ） （ｃ）１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差 σ（ＴAn／ＴSn） の３項目の内任意の１又は２項目以上を演算する演算手
段と、演算手段からの演算結果を予め設定された基準値
と比較し、基準値との差が許容範囲内か否かを判定する
比較器と、比較器の出力を表示する表示器とからなるこ
とを特徴とするアーク溶接終端処理部の溶接安定性判定
装置である。
を交互に繰り返しながら溶接をする消耗電極式ガスシー
ルドアーク溶接の終端処理部アーク溶接安定性判定装置
であって、溶接ワイヤと被溶接材間の溶接電圧を検出す
る電圧検出手段と、溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶
接電流を検出する電流検出手段と、両手段からのアナロ
グ出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
と、該コンバータからのデジタル信号を基に、 （ａ）１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏
差 σ（∫ＩAnｄｔ） （ｂ）１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差 σ（∫ＩSnｄｔ） （ｃ）１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差 σ（ＴAn／ＴSn） の３項目の内任意の１又は２項目以上を演算する演算手
段と、演算手段からの演算結果を予め設定された基準値
と比較し、基準値との差が許容範囲内か否かを判定する
比較器と、比較器の出力を表示する表示器とからなるこ
とを特徴とするアーク溶接終端処理部の溶接安定性判定
装置である。
【０００８】
【作用】終端処理部におけるアーク放電が安定して形成
されないことに起因して発生する溶接現象安定性の程度
を１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏差、
１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差、１周
期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差の３項目の内任
意の１又は２項目以上をそれぞれ演算し定量値として表
示し、それぞれに対応する基準値と比較し、各定量値の
何れか１つでも基準値との差が予め設定した許容範囲を
越えたときに溶接現象が不安定であると判定する。こう
することで、溶接ワイヤへの給電不良や送給抵抗増加等
による溶接現象不安定性による溶接品質異常を正確かつ
確実に検知する。
されないことに起因して発生する溶接現象安定性の程度
を１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏差、
１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差、１周
期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差の３項目の内任
意の１又は２項目以上をそれぞれ演算し定量値として表
示し、それぞれに対応する基準値と比較し、各定量値の
何れか１つでも基準値との差が予め設定した許容範囲を
越えたときに溶接現象が不安定であると判定する。こう
することで、溶接ワイヤへの給電不良や送給抵抗増加等
による溶接現象不安定性による溶接品質異常を正確かつ
確実に検知する。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例のブロック図である。図中の１は溶接電源で所定の
電流・電圧を溶接ワイヤ２、被溶接材５間に印加させ、
溶接ワイヤ２は被溶接材５を溶接するために送給ローラ
３によって所定の速度で送給される。４はコンタクトチ
ップ、６は溶接電流を測定するための分流器、７は溶接
ワイヤと被溶接材を流れる溶接電流を検出する電流検出
回路、８は溶接ワイヤと被溶接材間の溶接電圧を検出す
る電圧検出回路、９は両検出回路７，８からの各アナロ
グ出力信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号
に変換するＡ／Ｄコンバータ、１７は演算及び出力装置
で両検出回路７，８とＡ／Ｄコンバータ９を含む。
を図面の実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例のブロック図である。図中の１は溶接電源で所定の
電流・電圧を溶接ワイヤ２、被溶接材５間に印加させ、
溶接ワイヤ２は被溶接材５を溶接するために送給ローラ
３によって所定の速度で送給される。４はコンタクトチ
ップ、６は溶接電流を測定するための分流器、７は溶接
ワイヤと被溶接材を流れる溶接電流を検出する電流検出
回路、８は溶接ワイヤと被溶接材間の溶接電圧を検出す
る電圧検出回路、９は両検出回路７，８からの各アナロ
グ出力信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号
に変換するＡ／Ｄコンバータ、１７は演算及び出力装置
で両検出回路７，８とＡ／Ｄコンバータ９を含む。
【００１０】本装置１７は溶接電圧、溶接電流を測定し
てデジタル変換し、１周期毎のアーク期間溶接電流積分
値の標準偏差及び短絡期間溶接電流積分値の標準偏差、
また１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差を算出
するために種々の演算をしてその演算結果を予め設定さ
れた基準値と比較し、基準値との差が許容範囲内か否か
の比較を行うＣＰＵ１０、それらの演算データを表示及
び印刷するＣＲＴ１１（ディスプレイ）及びプリンター
１５、プログラム及び演算に必要な種々のデータを格納
するメモリ（ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３）及び測定に必要
な定数及びその他のデータを入力するキーボード１４、
さらに溶接電流積分値異常、アーク／短絡時間比率異常
等の異常信号を表示する表示器１６から構成される。
てデジタル変換し、１周期毎のアーク期間溶接電流積分
値の標準偏差及び短絡期間溶接電流積分値の標準偏差、
また１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差を算出
するために種々の演算をしてその演算結果を予め設定さ
れた基準値と比較し、基準値との差が許容範囲内か否か
の比較を行うＣＰＵ１０、それらの演算データを表示及
び印刷するＣＲＴ１１（ディスプレイ）及びプリンター
１５、プログラム及び演算に必要な種々のデータを格納
するメモリ（ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３）及び測定に必要
な定数及びその他のデータを入力するキーボード１４、
さらに溶接電流積分値異常、アーク／短絡時間比率異常
等の異常信号を表示する表示器１６から構成される。
【００１１】次に本発明による終端処理部の溶接現象安
定性判定方法について説明する。はじめに終端処理部の
アーク放電状態解析実行の概略処理フローを図２に示
す。まずサンプリング速度、トリガーレベル、アーク・
短絡判定電圧をキーボード１４により入力しＣＰＵ１０
内に設定し、溶接を開始させる。溶接電圧がトリガーレ
ベルに達すると溶接電圧・電流の入力を開始し測定回数
が、設定回数に達するまでデータをＲＡＭ１３内に格納
する。所定数のサンプリングが完了すると、ＲＯＭ１２
内に格納されているプログラムを実施することにより、
各種の演算を行う。
定性判定方法について説明する。はじめに終端処理部の
アーク放電状態解析実行の概略処理フローを図２に示
す。まずサンプリング速度、トリガーレベル、アーク・
短絡判定電圧をキーボード１４により入力しＣＰＵ１０
内に設定し、溶接を開始させる。溶接電圧がトリガーレ
ベルに達すると溶接電圧・電流の入力を開始し測定回数
が、設定回数に達するまでデータをＲＡＭ１３内に格納
する。所定数のサンプリングが完了すると、ＲＯＭ１２
内に格納されているプログラムを実施することにより、
各種の演算を行う。
【００１２】ここで各種の演算は、演算データの誤判定
を防ぐため演算区間の設定をキーボード１４より入力で
きるようになっている。つまりアークスタート時及び定
常部を演算区間から外せるようになっている。演算が完
了すると各種の演算結果をそれぞれに対応する基準値と
比較して、各定量値の何れか１つでも基準値との差が予
め設定した許容範囲を越えたときに溶接現象が不安定で
あるとして、溶接電流積分値異常、アーク／短絡時間比
率異常等の異常信号の出力が行われ、ビード形状不揃
い、アンダーカット、溶け落ち等の溶接品質異常の判定
を行う。また、アーク放電が安定して形成された場合は
ＯＫ信号を出力する。
を防ぐため演算区間の設定をキーボード１４より入力で
きるようになっている。つまりアークスタート時及び定
常部を演算区間から外せるようになっている。演算が完
了すると各種の演算結果をそれぞれに対応する基準値と
比較して、各定量値の何れか１つでも基準値との差が予
め設定した許容範囲を越えたときに溶接現象が不安定で
あるとして、溶接電流積分値異常、アーク／短絡時間比
率異常等の異常信号の出力が行われ、ビード形状不揃
い、アンダーカット、溶け落ち等の溶接品質異常の判定
を行う。また、アーク放電が安定して形成された場合は
ＯＫ信号を出力する。
【００１３】次に図２内サブルーチン１のアーク期間溶
接電流積分値の演算について説明する。図３はアーク期
間溶接電流積分値標準偏差演算処理を行うサブルーチン
の詳細である。アーク期間溶接電流積分値標準偏差の演
算は、Ｔ1 時間タイムアップ後から、設定時間Ｔ2 まで
の溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流と溶接電圧
をサンプリングし、ｎ周期目の溶接電圧がＶａ以上に到
達した時間から溶接電流の測定を開始し、Ｖａ以下に下
がった時間までのアーク期間の溶接電流積分値を演算
し、その後にその積分値の標準偏差を演算する。なお、
判別電圧Ｖａ及びＴ 1 ，Ｔ2 時間の設定は自由に変更で
きるようになっている。
接電流積分値の演算について説明する。図３はアーク期
間溶接電流積分値標準偏差演算処理を行うサブルーチン
の詳細である。アーク期間溶接電流積分値標準偏差の演
算は、Ｔ1 時間タイムアップ後から、設定時間Ｔ2 まで
の溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流と溶接電圧
をサンプリングし、ｎ周期目の溶接電圧がＶａ以上に到
達した時間から溶接電流の測定を開始し、Ｖａ以下に下
がった時間までのアーク期間の溶接電流積分値を演算
し、その後にその積分値の標準偏差を演算する。なお、
判別電圧Ｖａ及びＴ 1 ，Ｔ2 時間の設定は自由に変更で
きるようになっている。
【００１４】このアーク期間溶接電流積分値は、図６に
示すように１周期毎のアーク期間溶接電流波形とそのア
ーク時間によって囲まれる面積∫ＩAnｄｔを表し、その
標準偏差σ（∫ＩAnｄｔ）はアーク期間の溶接電流とア
ーク時間のバラツキを同時に表す。この溶接電流積分値
の標準偏差が大きくなると言うことは、短絡現象がほと
んど継続する瞬間アークや短絡に至らない長期アーク現
象の発生等により溶滴移行現象が不安定であると言うこ
とで、この標準偏差が低いほど溶滴移行現象が安定して
いることを示す。
示すように１周期毎のアーク期間溶接電流波形とそのア
ーク時間によって囲まれる面積∫ＩAnｄｔを表し、その
標準偏差σ（∫ＩAnｄｔ）はアーク期間の溶接電流とア
ーク時間のバラツキを同時に表す。この溶接電流積分値
の標準偏差が大きくなると言うことは、短絡現象がほと
んど継続する瞬間アークや短絡に至らない長期アーク現
象の発生等により溶滴移行現象が不安定であると言うこ
とで、この標準偏差が低いほど溶滴移行現象が安定して
いることを示す。
【００１５】ここでサンプリングノイズやチャタリング
等による標準偏差の変化を低減するため１ｍｓｅｃ以内
のアーク現象は短絡時間として演算する。この溶接電流
積分値標準偏差を基準値と比較して、基準値との差が予
め設定した許容範囲を越えたときアーク期間溶接電流積
分値異常として異常信号を出力する。
等による標準偏差の変化を低減するため１ｍｓｅｃ以内
のアーク現象は短絡時間として演算する。この溶接電流
積分値標準偏差を基準値と比較して、基準値との差が予
め設定した許容範囲を越えたときアーク期間溶接電流積
分値異常として異常信号を出力する。
【００１６】次に図２内サブルーチン２の短絡期間溶接
電流積分値の演算について説明する。図４は短絡期間溶
接電流積分値標準偏差演算処理を行うサブルーチンの詳
細である。短絡期間溶接電流積分値標準偏差の演算は、
定常溶接測定開始時間であるＴ1 時間タイムアップ後か
ら、定常溶接測定終了時間である設定時間Ｔ2 までの溶
接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流と溶接電圧をサ
ンプリングし、ｎ周期目の溶接電圧Ｖ（ｎ）がアーク・
短絡判定電圧Ｖａ以下に到達した時間から溶接電流の測
定を開始し、Ｖａ以上に上がった時間までの短絡期間の
溶接電流積分値を演算し、その後にその積分値の標準偏
差を演算する。なお、判定電圧Ｖａ及びＴ1，Ｔ2時間の
設定は任意に変更できるようになっている。
電流積分値の演算について説明する。図４は短絡期間溶
接電流積分値標準偏差演算処理を行うサブルーチンの詳
細である。短絡期間溶接電流積分値標準偏差の演算は、
定常溶接測定開始時間であるＴ1 時間タイムアップ後か
ら、定常溶接測定終了時間である設定時間Ｔ2 までの溶
接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流と溶接電圧をサ
ンプリングし、ｎ周期目の溶接電圧Ｖ（ｎ）がアーク・
短絡判定電圧Ｖａ以下に到達した時間から溶接電流の測
定を開始し、Ｖａ以上に上がった時間までの短絡期間の
溶接電流積分値を演算し、その後にその積分値の標準偏
差を演算する。なお、判定電圧Ｖａ及びＴ1，Ｔ2時間の
設定は任意に変更できるようになっている。
【００１７】この短絡時間溶接電流積分値は、図６に示
すように１周期毎の短絡期間の溶接電流波形とその短絡
時間によって囲まれる面積∫ＩSnｄｔを表し、その標準
偏差σ（∫ＩSnｄｔ）は短絡期間の溶接電流と短絡時間
のバラツキを同時に表す。
すように１周期毎の短絡期間の溶接電流波形とその短絡
時間によって囲まれる面積∫ＩSnｄｔを表し、その標準
偏差σ（∫ＩSnｄｔ）は短絡期間の溶接電流と短絡時間
のバラツキを同時に表す。
【００１８】この標準偏差が大きくなると言うことは、
溶滴移行がほとんど行われない瞬間短絡や短絡現象が解
放されない長期短絡の発生により短絡現象が不安定であ
るということで、この標準偏差が低いほど短絡現象が安
定し溶滴移行が周期的に行われていることを示す。
溶滴移行がほとんど行われない瞬間短絡や短絡現象が解
放されない長期短絡の発生により短絡現象が不安定であ
るということで、この標準偏差が低いほど短絡現象が安
定し溶滴移行が周期的に行われていることを示す。
【００１９】ここでサンプリングノイズやチャタリング
等による標準偏差の変化を低減するため１ｍｓｅｃ以内
の短絡現象はアーク時間として演算する。この短絡期間
溶接電流積分値標準偏差を基準値と比較して、基準値と
の差が予め設定した許容範囲を越えたとき短絡期間溶接
電流標準偏差異常として異常信号を出力する。
等による標準偏差の変化を低減するため１ｍｓｅｃ以内
の短絡現象はアーク時間として演算する。この短絡期間
溶接電流積分値標準偏差を基準値と比較して、基準値と
の差が予め設定した許容範囲を越えたとき短絡期間溶接
電流標準偏差異常として異常信号を出力する。
【００２０】次に図２内サブルーチン３のアーク／短絡
時間比率の標準偏差の演算について説明する。図５はこ
のアーク／短絡時間比率の標準偏差演算処理を行うサブ
ルーチンの詳細である。アーク／短絡時間比率の標準偏
差の演算はＴ1 時間タイムアップ後から、設定時間Ｔ2
までの溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流と溶接
電圧をサンプリングし、ｎ周期目の溶接電圧Ｖ（ｎ）が
Ｖａ以上に到達した時間からアーク時間ＴAnの測定を開
始し、Ｖａ以下に下がった時間までのアーク時間と、ｎ
周期目の溶接電圧Ｖ（ｎ）がＶａ以下に到達した時間か
ら短絡時間ＴSnの測定を開始し、Ｖａ以上に上がった時
間までの短絡時間を測定し、アーク／短絡時間比率を演
算し、その後に１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準
偏差σ（ＴAn／ＴSn）を演算する。
時間比率の標準偏差の演算について説明する。図５はこ
のアーク／短絡時間比率の標準偏差演算処理を行うサブ
ルーチンの詳細である。アーク／短絡時間比率の標準偏
差の演算はＴ1 時間タイムアップ後から、設定時間Ｔ2
までの溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接電流と溶接
電圧をサンプリングし、ｎ周期目の溶接電圧Ｖ（ｎ）が
Ｖａ以上に到達した時間からアーク時間ＴAnの測定を開
始し、Ｖａ以下に下がった時間までのアーク時間と、ｎ
周期目の溶接電圧Ｖ（ｎ）がＶａ以下に到達した時間か
ら短絡時間ＴSnの測定を開始し、Ｖａ以上に上がった時
間までの短絡時間を測定し、アーク／短絡時間比率を演
算し、その後に１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準
偏差σ（ＴAn／ＴSn）を演算する。
【００２１】このアーク／短絡時間比率標準偏差が大き
くなると言うことは瞬間アーク、長期アーク及び瞬間短
絡、長期短絡等の発生による溶滴移行現象が不安定であ
るということで、この標準偏差が低いほど溶滴移行現象
が安定していることを示す。このアーク／短絡時間比率
の標準偏差を基準値と比較して、基準値との差が予め設
定した許容範囲を越えたときアーク／短絡時間比率異常
として異常信号を出力する。
くなると言うことは瞬間アーク、長期アーク及び瞬間短
絡、長期短絡等の発生による溶滴移行現象が不安定であ
るということで、この標準偏差が低いほど溶滴移行現象
が安定していることを示す。このアーク／短絡時間比率
の標準偏差を基準値と比較して、基準値との差が予め設
定した許容範囲を越えたときアーク／短絡時間比率異常
として異常信号を出力する。
【００２２】以上のように溶接品質異常の監視をアーク
スタート部及び定常溶接部を除いた終端処理部だけ行う
こととしたのは、溶接終端部の処理は溶接ワイヤが特有
の時定数で減衰し、その惰走分を溶融させるため溶接現
象が不安定になりがちで、定常溶接部の判定基準では判
定ができないためである。したがって、本実施例によれ
ば終端処理部において溶接現象が安定して形成された場
合は、前記異常信号が出力されることはない。このため
自動及び半自動アーク溶接装置において終端処理部にお
ける溶接現象の不安定状態を異常信号の出力により、作
業者や技術者が容易に検知可能となり、異常処理等の適
切な処理を施すことにより不良品の流出を確実に防止す
ることができる。
スタート部及び定常溶接部を除いた終端処理部だけ行う
こととしたのは、溶接終端部の処理は溶接ワイヤが特有
の時定数で減衰し、その惰走分を溶融させるため溶接現
象が不安定になりがちで、定常溶接部の判定基準では判
定ができないためである。したがって、本実施例によれ
ば終端処理部において溶接現象が安定して形成された場
合は、前記異常信号が出力されることはない。このため
自動及び半自動アーク溶接装置において終端処理部にお
ける溶接現象の不安定状態を異常信号の出力により、作
業者や技術者が容易に検知可能となり、異常処理等の適
切な処理を施すことにより不良品の流出を確実に防止す
ることができる。
【００２３】図７はアーク溶接中の各段階（イ）〜
（チ）における溶滴の移行現象と、溶接電圧波形及び溶
接電流波形を説明する図である。
（チ）における溶滴の移行現象と、溶接電圧波形及び溶
接電流波形を説明する図である。
【００２４】
【発明の効果】上述のように請求項１の終端処理部の溶
接安定性判定方法によれば、溶接電流及び溶接電圧を所
定の時間にわたって（ａ）〜（ｃ）までの任意の１又は
２項目以上を演算し、それぞれに対応する基準値と比較
し、各定量値の何れか１つでも基準値との差が予め設定
した許容範囲を越えたときに、終端処理部の溶接現象が
不安定または不良であると言うことをリアルタイムに判
定できるという利点がある。また溶接異常発生時の自動
回復処理の電源制御信号を出力するための指標としてこ
れらのデータが有効に活用できるという効果も有する。
接安定性判定方法によれば、溶接電流及び溶接電圧を所
定の時間にわたって（ａ）〜（ｃ）までの任意の１又は
２項目以上を演算し、それぞれに対応する基準値と比較
し、各定量値の何れか１つでも基準値との差が予め設定
した許容範囲を越えたときに、終端処理部の溶接現象が
不安定または不良であると言うことをリアルタイムに判
定できるという利点がある。また溶接異常発生時の自動
回復処理の電源制御信号を出力するための指標としてこ
れらのデータが有効に活用できるという効果も有する。
【００２５】さらに請求項２の溶接安定性判定装置によ
れば、溶接中に終端処理部の溶接安定性をリアルタイム
に且つ正確で定量的に監視することができ、溶接品質不
良品の流出を確実に防止可能にする利点がある。
れば、溶接中に終端処理部の溶接安定性をリアルタイム
に且つ正確で定量的に監視することができ、溶接品質不
良品の流出を確実に防止可能にする利点がある。
【図１】本発明の終端処理部溶接安定性判定装置の一実
施例の全体構成を示すブロック図である。
施例の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の解析実行フローチャートである。
【図３】アーク期間溶接電流積分値標準偏差演算処理を
行うサブルーチンである。
行うサブルーチンである。
【図４】短絡期間溶接電流積分値標準偏差演算処理を行
うサブルーチンである。
うサブルーチンである。
【図５】アーク／短絡時間比率標準偏差演算処理を行う
サブルーチンである。
サブルーチンである。
【図６】アーク溶接中の溶滴の移行現象、溶接電圧波形
及び溶接電流波形の説明図である。
及び溶接電流波形の説明図である。
１ 溶接電源 ２ 溶接ワイヤ ４ コンタクトチップ ５ 被溶接材 ６ 分流器 ７ 溶接電流検出回路 ８ 溶接電圧検出回路 ９ Ａ／Ｄコンバータ １０ ＣＰＵ １６ 表示器 １７ 演算及び出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 太郎 愛知県豊田市小坂本町３−126−１ サフ ィニアＭＩ602
Claims (2)
- 【請求項１】 短絡とアークを交互に繰り返しながら溶
接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の終端処理
部アーク溶接安定性を判定するに際し、溶接電極（以下
溶接ワイヤと称す）と被溶接材間の溶接電圧を検出する
電圧検出手段と、溶接ワイヤと被溶接材間を流れる溶接
電流を検出する電流検出手段を用いて出力されるアナロ
グ出力信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号
に変換して演算手段に入力し、終端処理部の溶接安定性
の程度をあらわす次の３項目、 （ａ）１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏
差 σ（∫ＩAnｄｔ） （ｂ）１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差 σ（∫ＩSnｄｔ） （ｃ）１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差 σ（ＴAn／ＴSn） の内任意の１又は２項目以上を演算し、それぞれに対応
する基準値と比較して、何れか１つでも基準値との差が
予め設定した許容範囲を越えたときに終端処理部の溶接
が不安定または不良であると判定することを特徴とする
アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法。 - 【請求項２】 短絡とアークを交互に繰り返しながら溶
接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の終端処理
部アーク溶接安定性判定装置であって、溶接ワイヤと被
溶接材間の溶接電圧を検出する電圧検出手段と、溶接ワ
イヤと被溶接材間を流れる溶接電流を検出する電流検出
手段と、両手段からのアナログ出力信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄコンバータと、該コンバータからのデ
ジタル信号を基に、 （ａ）１周期毎のアーク期間の溶接電流積分値の標準偏
差 σ（∫ＩAnｄｔ） （ｂ）１周期毎の短絡期間の溶接電流積分値の標準偏差 σ（∫ＩSnｄｔ） （ｃ）１周期毎のアーク／短絡時間比率の標準偏差 σ（ＴAn／ＴSn） の３項目の内任意の１又は２項目以上を演算する演算手
段と、演算手段からの演算結果を予め設定された基準値
と比較し、基準値との差が許容範囲内か否かを判定する
比較器と、比較器の出力を表示する表示器とからなるこ
とを特徴とするアーク溶接終端処理部の溶接安定性判定
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28974097A JP3898812B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法及び安定性判定装置 |
| US09/175,564 US6031203A (en) | 1997-10-22 | 1998-10-20 | Method and apparatus for determining stability of arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28974097A JP3898812B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法及び安定性判定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11123548A true JPH11123548A (ja) | 1999-05-11 |
| JP3898812B2 JP3898812B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=17747154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28974097A Expired - Fee Related JP3898812B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | アーク溶接終端処理部の溶接安定性判定方法及び安定性判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3898812B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001138050A (ja) * | 1999-11-15 | 2001-05-22 | Nas Toa Co Ltd | アーク溶接装置の監視方法及びアーク溶接装置 |
| JP2003053547A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | 電極チップ摩耗状態の判定装置及び判定方法 |
| JP4642267B2 (ja) * | 2001-04-26 | 2011-03-02 | 中央精機株式会社 | パルスアーク溶接の溶接安定性判定装置 |
-
1997
- 1997-10-22 JP JP28974097A patent/JP3898812B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001138050A (ja) * | 1999-11-15 | 2001-05-22 | Nas Toa Co Ltd | アーク溶接装置の監視方法及びアーク溶接装置 |
| JP4642267B2 (ja) * | 2001-04-26 | 2011-03-02 | 中央精機株式会社 | パルスアーク溶接の溶接安定性判定装置 |
| JP2003053547A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | 電極チップ摩耗状態の判定装置及び判定方法 |
| JP4703910B2 (ja) * | 2001-08-10 | 2011-06-15 | 中央精機株式会社 | 電極チップ摩耗状態の判定装置及び判定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3898812B2 (ja) | 2007-03-28 |
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