(57)【要約】【課題】溶接作業者がそれぞれの技量に適合した溶接作業条件で溶接作業を行うことを可能にする溶接作業条件導出装置を提供する。【解決手段】溶接部の溶接を行う溶接作業者の技量を示す複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータが記録されたデータベース５１と、技量レベルを含む入力情報が入力される入力部５２と、入力部５２に入力された技量レベルに対応するデータをデータベース５１から取得して溶接作業条件を導出する導出部５３と、を備える溶接作業条件導出装置５０。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半自動溶接機によって溶接される溶接部の溶接作業条件を導出する装置であって、
前記溶接部の溶接を行う溶接作業者の技量を示す複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータが記録されたデータベースと、
前記技量レベルを含む入力情報が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記技量レベルに対応する前記データを前記データベースから取得して前記溶接作業条件を導出する導出部と、を備えることを特徴とする溶接作業条件導出装置。
【請求項２】
前記入力情報は、前記溶接作業者によって溶接される溶接部の仕様を含み、
前記導出部は、前記入力部に入力された前記溶接部の仕様と前記データとに基づいて前記溶接作業条件を導出することを特徴とする請求項１に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項３】
前記入力情報は、前記溶接作業者に関する作業者情報を含み、
前記導出部は、前記入力部に入力された前記作業者情報と前記データとに基づいて前記溶接作業条件を導出することを特徴とする請求項１に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項４】
前記導出部は、前記半自動溶接機の仕様に基づいて前記溶接作業条件を導出することを特徴とする請求項１に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項５】
前記溶接部の仕様は、母材の材料、継手形状、開先形状、およびビード形状を含むことを特徴とする請求項２に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項６】
前記作業者情報は、前記溶接作業者の身長または腕の長さを含むことを特徴とする請求項３に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項７】
前記導出部は、前記入力部に入力された前記身長または前記腕の長さと前記データとに基づいて、前記溶接作業者の溶接時の動作モデルを算出することを特徴とする請求項６に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項８】
前記動作モデルは、前記溶接作業者の腕と手首の動きを含むことを特徴とする請求項７に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項９】
前記溶接作業者の溶接時の動作を測定して動作情報を取得する動作情報取得部と、
前記動作モデルと前記動作情報との比較に基づく比較情報を算出する動作比較部と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項１０】
前記半自動溶接機の仕様は、溶接電圧と、設定溶接電流またはワイヤ送給速度と、を含むことを特徴とする請求項４に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項１１】
前記導出部によって導出された前記溶接作業条件を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接作業条件導出装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の溶接作業条件導出装置を備えることを特徴とする溶接電源装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の溶接作業条件導出装置を備えることを特徴とする溶接技術習得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接作業条件導出装置、溶接電源装置、および溶接技術習得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＲＦＩＤタグを用いた溶接作業管理・記録システムに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。この従来のシステムは、データベースと、ＲＦＩＤタグ登録手段と、情報端末と、ネットワークを備えている。前記データベースは、溶接部の溶接番号と、溶接方法に関する情報を含む溶接条件データを含む第１の溶接条件情報を記憶する。
【０００３】
前記ＲＦＩＤタグ登録手段は、溶接部用ＲＦＩＤタグを識別するＲＦＩＤタグ識別情報を少なくとも含む第２の溶接条件情報を溶接前にあらかじめ溶接部用ＲＦＩＤタグに記憶させる。かつ、前記ＲＦＩＤタグ登録手段は、前記第２の溶接条件情報を前記データベースの特定の前記溶接番号を含む第１の溶接条件情報と関係付ける。
【０００４】
前記情報端末は、溶接対象物の当該前記溶接部近傍または当該前記溶接部の溶接作業指示書に貼付された前記溶接部用ＲＦＩＤタグから前記第２の溶接条件情報を読み出す。また、前記情報端末は、読み出された前記第２の溶接条件情報にもとづいてその表示部に前記溶接条件データを表示する。ネットワークは、情報端末とデータベースとを接続可能に結ぶ。
【０００５】
前記情報端末は、溶接部の溶接作業を始める前に、溶接作業者に対して、当該溶接部に対する前記溶接条件データを確認させることを可能とする。また、前記情報端末は、溶接作業者によって前記情報端末の入力操作部から入力された前記溶接条件データに関する記録を、前記ネットワークを介して前記データベースに溶接記録情報として記憶させる（同文献、請求項１等を参照）。
【０００６】
前記溶接条件データは、被溶接材の材質、被溶接材の肉厚、溶接方法、溶接棒の種類（材質）、溶接棒の棒径、溶接時の電流、予熱温度、シールドガスの種類、シールドガスの流量、溶接後熱処理の保持温度、溶接後熱処理の温度保持時間、溶接後熱処理の加熱・冷却速度、要求される溶接資格ごと対応して設定された溶接資格コードを含む（同文献、段落００２２等を参照）。
【０００７】
この従来のシステムによれば、溶接部の溶接条件を確認しやすく、また、溶接記録を溶接作業現場で入力でき、溶接作業のヒューマンエラーを低減または防止できる（同文献、段落００１０等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５９１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記従来のＲＦＩＤタグを用いた溶接作業管理・記録システムは、溶接部の溶接作業を始める前に、溶接作業者に対して、当該溶接部に対する前記溶接条件データを確認させることを可能とする。しかし、最近は、熟練した技量の高い溶接作業者が減少しており、比較的に経験の浅い溶接作業者が多くなっている。そのため、指定された溶接作業条件が溶接作業者の技量に適合していない場合には、溶接作業条件に適合した溶接作業を行うことが困難になる場合がある。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、溶接作業者がそれぞれの技量に適合した溶接作業条件で溶接作業を行うことを可能にする溶接作業条件導出装置、ならびに、それを備えた溶接電源装置および溶接技術習得装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明の溶接作業条件導出装置は、半自動溶接機によって溶接される溶接部の溶接作業条件を導出する装置であって、前記溶接部の溶接を行う溶接作業者の技量を示す複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータが記録されたデータベースと、前記技量レベルを含む入力情報が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記技量レベルに対応する前記データを前記データベースから取得して前記溶接作業条件を導出する導出部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように、本発明の溶接作業条件導出装置のデータベースには、溶接作業者の技量を示す複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータが記録されている。このようなデータベースを備えた溶接作業条件導出装置によって溶接作業条件を導出して特定の溶接部を溶接するには、まず、入力部に対して当該溶接部の溶接を行う溶接作業者の溶接の技量を示す技量レベルを含む入力情報を入力する。
【００１３】
入力部に技量レベルを含む入力情報が入力されると、導出部は、データベースに記録された複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータの中から、入力された技量レベルに対応するデータを取得して溶接作業条件を導出する。これにより、熟練した技量レベルの高い溶接作業者や、経験が浅く技量レベルの低い溶接作業者に対し、各自の技量レベルに対応した溶接作業条件を導出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶接作業者がそれぞれの技量に適合した溶接作業条件で溶接作業を行うことが可能な溶接作業条件導出装置ならびに、それを備えた溶接電源装置および溶接技術習得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】半自動溶接機の概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】図１の溶接電源装置（溶接技術習得装置）の概略構成を示すブロック図。
【図３】図１の溶接電源装置の出力特性の一例を示すグラフ。
【図４】図１の溶接電源装置の設定溶接電流と出力溶接電流との関係を示すグラフ。
【図５】図１の半自動溶接機の溶接速度とワイヤ突出し長さとの関係を示すグラフ。
【図６】図１の表示部の表示画面の一例を示す画像図。
【図７】図６の図解領域に表示される溶接部の仕様の一例を示す画像図。
【図８】図６の図解領域に表示される溶接部の仕様の一例を示す画像図。
【図９】図６の図解領域に表示される動作モデルの一例を示す画像図。
【図１０】図１の溶接作業条件導出装置による溶出作業条件導出方法を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の溶接作業条件導出装置ならびにそれを備えた溶接電源装置および溶接技術習得装置の実施の形態の一例を説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る溶接電源装置２０（溶接技術習得装置３０）を備えた半自動溶接機１００の概略構成を示すブロック図である。半自動溶接機１００は、たとえば、溶接作業を行う溶接作業者によって使用され、溶接が行われる溶接対象物Ｏの溶接個所である溶接部ＷＰに、半自動アーク溶接を行うための機器である。半自動溶接機１００は、たとえば、溶接トーチ１０と、溶接電源装置２０（溶接技術習得装置３０）と、送給装置４０とを備えている。
【００１８】
溶接トーチ１０は、たとえば、溶接ガンと称される場合もあり、溶接作業者が手に持って使用する部分である。溶接トーチ１０の先端の筒状の溶接ノズル１１は、図示を省略するが、たとえば、溶接材のワイヤＷと溶接トーチ１０との間を電気的に絶縁する絶縁体と、ワイヤＷに接触してワイヤＷに電流を流すコンタクトチップと、シールドガスＳＧを噴出させる噴出孔とを有している。溶接トーチ１０は、使用前の状態で、溶接ノズル１１の内部の絶縁体から、ワイヤＷをコンタクトチップ距離で突出させている。
【００１９】
本実施形態の溶接電源装置２０は、半自動溶接機１００用の電源装置であり、溶接トーチ１０、送給装置４０、および溶接対象物Ｏに電力を供給する。また、溶接電源装置２０は、たとえば、シールドガスＳＧが充填された図示を省略するボンベ等に接続されている。溶接電源装置２０は、たとえば、溶接トーチ１０や送給装置４０を制御して、溶接材のワイヤＷの供給速度やシールドガスＳＧの供給量を制御する。詳細については後述するが、本実施形態の溶接電源装置２０は、溶接作業条件導出装置５０を備えることを特徴とし、溶接作業者に対する溶接作業の習得および技量の向上を支援する溶接技術習得装置３０としての機能も備えている。
【００２０】
送給装置４０は、たとえば、円筒状のボビン４１にコイル状に巻回された溶接材のワイヤＷを引き出し、溶接トーチ１０と送給装置４０とを接続するホース４２を通して、ワイヤＷを溶接トーチ１０に送給する。ワイヤＷは、たとえば、溶接対象物Ｏと同一の金属を主成分とした溶接ワイヤである。また、送給装置４０は、溶接電源装置２０から供給されたシールドガスＳＧを、ワイヤＷの送給に用いられるホース４２を通して溶接トーチ１０に供給する。
【００２１】
図２は、図１に示す溶接電源装置２０の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の溶接電源装置２０は、主に、溶接作業条件導出装置５０と、出力制御部２１と、表示部２２とを備えている。本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、データベース５１と、入力部５２と、導出部５３とを備えている。
【００２２】
データベース５１は、たとえば、メモリやハードディスクなどの記憶装置によって構成され、溶接部ＷＰの溶接を行う溶接作業者の技量を示す複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータが記録されている。
【００２３】
技量レベルは、たとえば、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards：日本工業規格）、ＷＥＳ（Welding Engineering Society：溶接協会）などの検定試験規格に基づく資格の級別であってもよい。また、技量レベルは、たとえば、溶接部ＷＰの品質や溶接に要する時間など、溶接作業者の技量を評価するための任意の評価項目に基づいて設定された等級であってもよい。すなわち、高い技量レベルは、溶接作業者の技量が高いことを示し、低い技量レベルは、溶接作業者の技量が低いことを示す。
【００２４】
データベース５１に記録された複数の溶接作業に関するデータは、たとえば、溶接法、溶加材、シールドガス、溶接電源、およびトーチ運棒動作の各種のデータのうち、一種以上のデータを含むことができる。ここで、溶接法は、たとえば、マグ溶接、ティグ溶接とマグ溶接との組合せ、またはセルフシールドアーク溶接などの溶接法の種別である。溶加材は、たとえば、溶接トーチ１０に送給されるワイヤＷの種類である。
【００２５】
シールドガスは、たとえば、アルゴンや炭酸ガスなどのシールドガスＳＧの種別である。溶接電源は、たとえば、溶接時に溶接電源装置２０において設定される設定溶接電流、溶接時に溶加材であるワイヤＷおよび溶接対象物Ｏである母材に流れる出力溶接電流、溶接部ＷＰにかかる溶接電圧などを含む。トーチ運棒動作は、たとえば、溶接速度、ワイヤ突出し長さ、トーチ角度などを含む。
【００２６】
入力部５２は、たとえば、キーボード、タッチパネル、音声認識などにより、溶接作業者の技量レベルを含む入力情報を入力可能に構成されている。入力部５２に入力される入力情報は、溶接作業者の技量レベルの他に、溶接作業者によって溶接される溶接部ＷＰの仕様を含むことができる。溶接部ＷＰの仕様は、たとえば、溶接対象物Ｏである母材の材料、継手形状、開先形状、およびビード形状を含む。また、溶接部ＷＰの仕様は、母材の厚さ、溶接姿勢、パスの順序、裏あての有無、ワイヤ径、開先角度、ルート間隔、ルート面の寸法、シールドガスの流量などを含んでもよい。なお、溶接姿勢は、たとえば、下向（Ｆ）、立向（Ｖ）、横向（Ｈ）などの種別である。
【００２７】
入力部５２に入力される入力情報は、たとえば、技量レベルに加え、または、技量レベルおよび溶接部ＷＰの仕様に加えて、溶接作業者に関する作業者情報を含んでもよい。作業者情報は、たとえば、溶接作業者の身長または腕の長さ、利き腕などを含むことができる。また、作業者情報は、たとえば、氏名、所属、国籍、性別、年齢、個人識別番号、その他の溶接作業者の個人情報を含んでもよい。
【００２８】
導出部５３は、たとえば、中央演算処理装置などの演算部、メモリやハードディスクなどの記憶部、および記憶部に記録されたデータやプログラムなどによって構成される。導出部５３は、入力部５２に入力された技量レベルに対応する溶接作業に関するデータをデータベース５１から取得して溶接作業条件を導出する。導出部５３によって導出される溶接作業条件は、たとえば、データベース５１に記録された溶接作業に関するデータと同様に、溶接法、溶加材、シールドガス、溶接電源、トーチ運棒動作、トーチ角度、およびワイヤ突出し長さの各種の条件のうち、一種以上の条件を含むことができる。
【００２９】
導出部５３は、入力部５２に入力される入力情報が溶接部ＷＰの仕様を含む場合や、データベース５１から取得する溶接作業に関するデータが溶接部ＷＰの仕様を含む場合に、溶接部ＷＰの仕様とデータベース５１から取得したデータとに基づいて、溶接作業条件を導出することができる。具体的には、導出部５３は、たとえば、母材の厚さ、溶接姿勢、パスの順序、裏あての有無、ワイヤ径、開先角度、ルート間隔、ルート面の寸法、シールドガスの流量などの溶接部ＷＰの仕様に基づいて、溶接法、溶加材、シールドガス、溶接電源、トーチ運棒動作、トーチ角度、溶接速度およびワイヤ突出し長さなどの溶接作業条件を導出することができる。
【００３０】
導出部５３は、入力部５２に入力される入力情報が溶接作業者に関する作業者情報を含む場合や、データベース５１から取得する溶接作業に関するデータが作業者情報を含む場合に、作業者情報とデータベース５１から取得したデータとに基づいて溶接作業条件を導出することができる。具体的には、導出部５３は、たとえば、溶接作業者の身長または腕の長さ、利き腕、その他の個人情報に基づいて、トーチ運棒動作などの溶接作業条件を導出することができる。
【００３１】
導出部５３は、入力情報が溶接作業者の身長または腕の長さを含む場合や、データベース５１から取得する溶接作業に関するデータが溶接作業者の身長または腕の長さを含む場合に、その溶接作業者の身長または腕の長さとデータベース５１から取得した溶接作業に関するデータとに基づいて、溶接作業者の溶接時の動作モデルを算出してもよい。このような動作モデルは、たとえば、熟練した技量レベルの高い溶接技術者の動作を解析することによって作成することができる。動作モデルは、たとえば、溶接作業者の腕と手首の動きをモデル化した動作モデルを含むことができる。
【００３２】
導出部５３は、たとえば、データベース５１から取得した溶接作業に関するデータやその他の情報に加えて、半自動溶接機１００の仕様に基づいて溶接作業条件を導出してもよい。半自動溶接機１００の仕様は、たとえば、溶接時に溶接電源装置２０において設定される溶接電圧を含み、設定溶接電流またはワイヤ送給速度、およびトーチ径などを含むことができる。
【００３３】
図３は、溶接電源装置２０の出力特性の一例を示すグラフであり、半自動溶接機１００による溶接時に溶接電源装置２０において設定される設定溶接電流［Ａ］とワイヤ送給速度［ｍ／ｍｉｎ］との関係を示している。ワイヤ送給速度は、設定溶接電流に応じて決定される。すなわち、設定溶接電流とワイヤ送給速度は、たとえば、一方が増加すれば他方も増加し、一方が減少すれば他方も減少する正比例の関係にある。
【００３４】
導出部５３は、たとえば、図３に示すような半自動溶接機１００の仕様である溶接電源装置２０の設定溶接電流とワイヤ送給速度との関係に基づいて、トーチ運棒動作に含まれる溶接速度、ワイヤ突出し長さなどの溶接作業条件を導出することができる。
【００３５】
図４は、半自動溶接機１００による溶接時に、溶接電源装置２０において設定される設定溶接電流［Ａ］と、ワイヤＷおよび溶接対象物Ｏである母材に流れる出力溶接電流［Ａ］との関係を示すグラフである。半自動溶接機１００による溶接時に溶接電源装置２０において設定される設定溶接電流が一定であっても、ワイヤＷおよび溶接対象物Ｏである母材に流れる出力溶接電流は、ワイヤ突出し長さの変動などによる電気抵抗の変動によって変動する。
【００３６】
すなわち、ワイヤ突出し長さが増加すれば、ワイヤＷの電気抵抗が増加して出力溶接電流は減少する。また、ワイヤ突出し長さが減少すれば、ワイヤＷの電気抵抗が減少して出力溶接電流は増加する。ワイヤ突出し長さは、溶接作業者が溶接トーチ１０の先端の溶接ノズル１１と溶接対象物Ｏである母材との距離を増減させることによって、増減させることができる。
【００３７】
導出部５３は、たとえば、図４に示すような半自動溶接機１００の仕様である溶接電源装置２０の設定溶接電流と、ワイヤＷおよび母材に流れる出力溶接電流との関係に基づいて、溶接作業条件を導出することができる。具体的には、導出部５３は、たとえば、図４に示すように、設定溶接電流の値に応じた適切な出力溶接電流の値の範囲Ｒ１を設定し、トーチ運棒動作に含まれるワイヤ突出し長さなどの溶接作業条件を導出することができる。
【００３８】
図５は、半自動溶接機１００による溶接速度［ｃｍ／ｍｉｎ］とワイヤ突出し長さ［ｍｍ］との関係の一例を示すグラフである。たとえば、溶接対象物Ｏの溶接部ＷＰに対する入熱量は、溶接部ＷＰに流れる出力溶接電流と、溶接部ＷＰにかかる溶接電圧と、溶接トーチ１０の先端の移動速度に関係する溶接速度によって定まる。溶接部ＷＰの品質を管理するためには、入熱量を管理する必要がある。
【００３９】
導出部５３は、たとえば、導出した設定溶接電流に応じて、図５に示すように、最適な溶接速度とワイヤ突出し長さを溶接作業条件の推奨条件Ｃ１として導出することができる。また、導出部５３は、たとえば、導出した設定溶接電流に応じて、図５に示すように、溶接速度とワイヤ突出し長さの許容範囲を、溶接作業条件の許容範囲Ｒ２として導出することができる。
【００４０】
導出部５３は、たとえば、溶接技術者の技量レベルに応じて、溶接速度を設定することができる。具体的には、導出部５３は、たとえば、溶接技術者の技量レベルが所定のレベル以下である場合に、図５に示す溶接作業条件の許容範囲Ｒ２内で、推奨条件Ｃ１およびそれよりも低い溶接速度の範囲を溶接作業条件として導出することができる。一方、導出部５３は、たとえば、溶接技術者の技量レベルが所定のレベル以上である場合に、図５に示す溶接作業条件の許容範囲Ｒ２内で、推奨条件およびそれよりも高い溶接速度の範囲を溶接作業条件として導出することができる。
【００４１】
図１および図２示す例において、溶接電源装置２０は、前述のように、溶接作業条件導出装置５０に加えて、出力制御部２１と表示部２２とを備えている。なお、溶接電源装置２０において、表示部２２は任意の構成であり、省略することも可能である。
【００４２】
出力制御部２１は、たとえば、溶接作業条件導出装置５０によって導出された溶接作業条件に応じて、溶接電源装置２０によって出力する電力、シールドガスＳＧ、および画像信号などを制御する。出力制御部２１は、溶接電源装置２０を制御して、たとえばケーブル２３，２４，４３を介して溶接トーチ１０および溶接対象物Ｏに供給される電力を制御する。また、出力制御部２１は、溶接電源装置２０を制御して、たとえばホース２５，４２を介して溶接トーチ１０に供給されるシールドガスＳＧを制御する。また、出力制御部２１は、信号線を介して接続された表示部２２に、画像信号を出力する。
【００４３】
なお、溶接作業条件導出装置５０、溶接電源装置２０、または溶接技術習得装置３０が、図示を省略する音声出力部を備える場合に、出力制御部２１は、音声出力部に対して信号線を介して音声信号を出力するようにしてもよい。また、溶接電源装置２０または溶接技術習得装置３０が表示部２２を備えるのではなく、溶接作業条件導出装置５０が表示部２２を備えるようにしてもよい。
【００４４】
すなわち、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、導出部５３によって導出された溶接作業条件を表示する表示部２２を備えていてもよい。この場合、信号線を介して導出部５３と表示部２２を接続し、導出部５３から表示部２２へ画像信号を出力することができる。表示部２２は、たとえば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの画像表示装置によって構成することができる。なお、表示部２２は、溶接作業条件導出装置５０の入力部５２として、画面にタッチパネルを備えていてもよい。
【００４５】
図６は、表示部２２の表示画面２２ａの一例を示す画像図である。表示部２２は、たとえば、表示画面２２ａの一部に、タッチパネルによる入力部５２を備えている。表示部２２は、入力部５２の入力項目として、たとえば、母材の材質５２ａ、継手形状５２ｂ、板組合せ５２ｃ、開先形状５２ｄ、ビード形状５２ｅなどの溶接部ＷＰの仕様に加えて、溶接作業者の技量レベルを入力するための技量レベル５２ｆの項目を有している。
【００４６】
図６に示す例において、表示部２２の表示画面２２ａは、たとえば、入力部５２に隣接して、溶接作業条件導出装置５０によって導出された溶接作業条件を表示するための条件表示領域２２ｂを有している。条件表示領域２２ｂは、たとえば、最上部に図解領域２２ｃを有し、その下方に項目表示領域２２ｄを有している。図解領域２２ｃは、たとえば、溶接部ＷＰの仕様、条件範囲、動作などを示す図やグラフを切り替えて表示するようにしてもよいし、これらを並べて表示するようにしてもよい。項目表示領域２２ｄは、たとえば、溶接法２２ｅ、溶加材２２ｆ、シールドガス２２ｇ、溶接電源２２ｈ、トーチ運棒動作２２ｉなど、溶接作業条件の各項目を並べて表示することができる。
【００４７】
図７および図８は、図６に示す表示部２２の図解領域２２ｃに表示される溶接部ＷＰの仕様の一例を示す画像図である。表示部２２は、図解領域２２ｃに、溶接部ＷＰの仕様として、たとえば、Ｔ継手や突合せ継手などの溶接継手、トーチ径Ｄ１、ワイヤ突出し長さＬ１、継手形状寸法、母材Ｍ１，Ｍ２の板厚Ｔ１，Ｔ２、およびトーチ角度θなどを図示することができる。継手形状寸法は、たとえば、開先角度α、突合部寸法Ｒ、ルート間隔Ｇなどを含む。ワイヤ突出し長さＬ１は、初期状態では、コンタクトチップ距離である。また、図解領域２２ｃは、溶接部ＷＰの仕様として、溶接部ＷＰの溶け込み、ビード形状などを図示してもよい。
【００４８】
図７に示すように、図解領域２２ｃは、たとえば、溶接部ＷＰの仕様に含まれる溶接継手がＴ継手である場合に、トーチ径Ｄ１などの半自動溶接機１００の仕様に基づいて導出部５３によって導出された溶接部ＷＰの溶接に適したトーチ角度θとワイヤ突出し長さＬ１を図示することができる。また、図８に示すように、図解領域２２ｃは、たとえば、溶接部ＷＰの仕様に含まれる溶接継手が突合せ継手である場合に、開先角度α、突合部寸法Ｒ、突合せ方向の開先幅Ｗ１、板厚方向の開先幅Ｗ２、ワイヤ突出し長さＬ１、トーチ径Ｄ１などを図示することができる。
【００４９】
図９は、図６に示す表示部２２の図解領域２２ｃに表示される動作である動作モデルの一例を示す画像図である。前述のように、導出部５３によって溶接作業者の溶接時の動作モデルが算出される場合には、図９に示すように、表示部２２の図解領域２２ｃに溶接作業者の溶接時の動作モデルＭを図示することができる。動作モデルＭは、前述のように、たとえば、熟練した技量レベルの高い溶接技術者の動作を解析することによって作成することができる。動作モデルＭは、たとえば、溶接作業者の腕と手首の動きをモデル化した動作モデルを含むことができる。
【００５０】
より具体的には、本実施形態の溶接電源装置２０、溶接技術習得装置３０、または溶接作業条件導出装置５０は、たとえば図１に示すように、溶接作業者の溶接時の動作を測定して動作情報を取得する動作情報取得部６０を備えることができる。また、溶接電源装置２０、溶接技術習得装置３０、または溶接作業条件導出装置５０は、動作モデルＭと動作情報との比較に基づく比較情報を算出する動作比較部７０を備えることができる。動作比較部７０は、たとえば、算出した比較情報を表示部２２に表示させることができる。
【００５１】
動作情報取得部６０は、特に限定されないが、たとえば、ビデオカメラや赤外線カメラなどの撮像装置、その撮像装置を用いたモーションキャプチャー装置や視線カメラ、または、超音波測定装置や慣性センサなどの各種のセンサを用いることができる。動作比較部７０は、たとえば、前述の溶接作業条件導出装置５０の導出部５３と同様に、中央演算処理装置などの演算部、メモリやハードディスクなどの記憶部、および記憶部に記録されたデータやプログラムなどによって構成される。したがって、図２に示す導出部５３に動作比較部７０としての機能を付加してもよい。
【００５２】
表示部２２の図解領域２２ｃに表示する動作モデルＭは、図９に示すように、溶接作業者と溶接対象物Ｏとの位置関係、溶接作業者の身体の移動方向Ａ１、溶接作業者による溶接部ＷＰの確認方向Ａ２などを示す構成とすることができる。溶接作業時の溶接作業者の動作が複雑になる場合は、たとえば、溶接部ＷＰを溶接するときの溶接トーチ１０の先端の軌跡を示すようにしてもよい。
【００５３】
動作モデルＭの作成には、実際の溶接技術者の動作をトレースしたデータなどから位置や方向などの情報を抽出して用いることが考えられる。しかし、溶接対象物Ｏにおける溶接線の長さが短ければ腕の可動範囲内で作業が可能となるし、溶接線の長さが長くても直線状である場合など単調であれば、溶接トーチ１０の移動方向はそれに平行な直線的な動作になる。このように、動作モデルＭを作成して溶接作業者に示すのに必要な情報の程度は、溶接部ＷＰの仕様によって異なる。そのため、動作モデルＭを作成するのに必要なデータの取得方法は特に限定されず、適切に情報が得られる方法を選択してデータを取得すれば良い。
【００５４】
以下、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０ならびにそれを備えた溶接電源装置２０および溶接技術習得装置３０の作用について説明する。図１０は、図１および図２に示す溶接作業条件導出装置５０による溶出作業条件導出方法Ｓ１００を示すフロー図である。
【００５５】
前述のように、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、半自動溶接機１００によって溶接される溶接部ＷＰの溶接作業条件を導出する装置である。溶接作業条件導出装置５０は、主にデータベース５１と、入力部５２と、導出部５３と、を備える。データベース５１は、溶接部ＷＰの溶接を行う溶接作業者の技量を示す複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータが記録されている。入力部５２は、溶接作業者の技量レベルを含む入力情報が入力される。導出部５３は、入力部５２に入力された技量レベルに対応するデータをデータベース５１から取得して溶接作業条件を導出する。
【００５６】
このように、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０のデータベース５１には、溶接作業者の技量を示す複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータが記録されている。このようなデータベース５１を備えた溶接作業条件導出装置５０によって溶接作業条件を導出して特定の溶接部ＷＰを溶接するには、まず、図１０に示すように、情報入力工程Ｓ１０において、入力部５２に対して溶接部ＷＰの溶接を行う溶接作業者の溶接の技量を示す技量レベルを含む入力情報を入力する。
【００５７】
情報入力工程Ｓ１０において、入力部５２に技量レベルを含む入力情報が入力されると、図１０に示すように、溶接作業条件導出工程Ｓ２０が行われる。溶接作業条件導出工程Ｓ２０において、導出部５３は、データベース５１に記録された複数の技量レベルに対応する複数の溶接作業に関するデータの中から、入力された技量レベルに対応するデータを取得して溶接作業条件を導出する。これにより、熟練した技量レベルの高い溶接作業者や、経験が浅く技量レベルの低い溶接作業者に対し、各自の技量レベルに対応した溶接作業条件を導出することができる。
【００５８】
溶接作業条件導出工程Ｓ２０において、溶接作業条件を導出されると、図１０に示すように、溶接作業条件出力工程Ｓ３０が行われる。溶接作業条件出力工程Ｓ３０において、導出部５３は、たとえば、図２に示すように、出力制御部２１を介して表示部２２に導出した溶接作業条件を表示させることができる。
【００５９】
より具体的には、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０、溶接電源装置２０、または溶接技術習得装置３０は、前述のように、導出部５３によって導出された溶接作業条件を表示する表示部２２を備えることができる。これにより、表示部２２によって溶接作業者に溶接作業条件を視覚的に表示することができ、溶接作業者による溶接作業条件の理解をより深め、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６０】
すなわち、表示部２２によって、溶接部ＷＰの仕様として図６から図８に示すような画像を表示したり、条件範囲として図５に示すようなグラフを表示したり、動作として図９に示すような動作モデルＭを表示することができる。これにより、溶接作業者は、溶接対象物Ｏである母材と溶接トーチ１０との位置関係を適切に把握し、溶接トーチ１０の運棒動作で溶接速度やワイヤ突出し長さＬ１を適切に制御することができ、溶接部ＷＰの入熱量が管理され、溶接品質が向上する。
【００６１】
したがって、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０によれば、溶接作業者がそれぞれの技量に適合した溶接作業条件で溶接作業を行うことが可能になる。なお、導出部５３は、表示部２２に溶接作業条件を表示させる代わりに、または、表示部２２に溶接作業条件を表示させるのと併せて、音声出力部から溶接作業条件を音声や警告音などによって出力してもよい。この場合、音声出力部によって、たとえば、溶接作業条件が条件範囲内であることを音声で案内したり、溶接作業条件が条件範囲外である場合に警告音を発したりすることができる。
【００６２】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、前述のように、入力部５２に入力される入力情報として、溶接作業者によって溶接される溶接部ＷＰの仕様を含むことができる。この場合、導出部５３は、前述のように、入力部５２に入力された溶接部ＷＰの仕様とデータベース５１から取得したデータとに基づいて溶接作業条件を導出する。これにより、溶接作業者の技量レベルに加えて、溶接部ＷＰの仕様に応じた溶接作業条件を導出することができる。すなわち、個々の溶接部ＷＰの特性に合わせた溶接作業条件を導出することで、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０において、前述のように、入力部５２に入力される溶接部ＷＰの仕様が、母材の材料、継手形状、開先形状、およびビード形状を含む場合には、これらの情報を導出部５３が導出する溶接作業条件に反映させることができる。これにより、個々の溶接部ＷＰのより詳細な特性に合わせたより詳細な溶接作業条件を導出することができ、溶接作業者による溶接作業条件の理解を深め、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６４】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、前述のように、入力部５２に入力される入力情報として、溶接作業者に関する作業者情報を含むことができる。この場合、導出部５３は、入力部５２に入力された作業者情報とデータベース５１から取得したデータとに基づいて溶接作業条件を導出する。これにより、溶接作業者の技量レベルに加えて、作業者情報に応じた溶接作業条件を導出することができる。すなわち、溶接作業者の個人の特性に合わせた溶接作業条件を導出することで、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６５】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０において、前述のように、入力部５２に入力される作業者情報が、溶接作業者の身長または腕の長さを含む場合には、これらの情報を導出部５３が導出する溶接作業条件に反映させることができる。これにより、各々の溶接作業者の身体的特徴に合わせたより詳細な溶接作業条件を導出することができ、溶接作業者による溶接作業条件の履行をより円滑かつ容易にして、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、前述のように、導出部５３によって、入力部５２に入力された身長または腕の長さと、データベース５１から取得したデータとに基づいて、溶接作業者の溶接時の動作モデルＭを算出することができる。これにより、溶接作業者が、各々の身体的特徴に合わせて作成された動作モデルＭを確認して、溶接作業条件をイメージすることができる。これにより、溶接作業者による溶接作業条件の理解をより深め、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６７】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、前述のように、導出部５３によって算出された動作モデルＭに溶接作業者の腕と手首の動きを含むことができる。これにより、経験の浅い技量レベルの低い溶接作業者であっても、導出部５３によって導出された溶接作業条件を実現するための理想的な腕や手首の角度や動かし方をイメージして学習することができる。これにより、溶接作業者による溶接作業条件の理解をより深め、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６８】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、前述のように、導出部５３が、半自動溶接機１００の仕様に基づいて溶接作業条件を導出することができる。この場合、導出部５３は、半自動溶接機１００の仕様と、データベース５１から取得したデータとに基づいて溶接作業条件を導出する。これにより、溶接作業者の技量レベルに加えて、半自動溶接機１００の仕様に応じた溶接作業条件を導出することができる。すなわち、半自動溶接機１００の仕様に合わせた溶接作業条件を導出することで、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００６９】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、前述のように、導出部５３が、半自動溶接機１００の仕様に基づいて溶接作業条件を導出する場合に、半自動溶接機１００の仕様が、溶接電圧と、設定溶接電流またはワイヤ送給速度と、を含むことができる。これにより、導出部５３によって、半自動溶接機１００の設定溶接電流、溶接電圧、およびワイヤ送給速度に合わせた溶接作業条件を導出することができ、溶接部ＷＰの品質をより向上させることができる。
【００７０】
また、本実施形態の溶接作業条件導出装置５０は、前述のように、溶接作業者の溶接時の動作を測定して動作情報を取得する動作情報取得部と、算出された動作モデルＭと取得された動作情報との比較に基づく比較情報を算出して表示部２２に表示させる動作比較部と、を備えることができる。これにより、たとえば、算出された動作モデルＭと取得された動作情報との間の差が所定範囲内である場合に、表示部２２や音声出力部によって、溶接作業者に、正しい動作が行われていることを伝達することができる。また、算出された動作モデルＭと取得された動作情報との間の差が所定範囲を超えた場合に、表示部２２や音声出力部によって、溶接作業者に、動作の修正が必要であることを伝達することができる。
【００７１】
また、本実施形態の溶接電源装置２０および溶接技術習得装置３０は、前述の溶接作業条件導出装置５０を備えている。そのため、本実施形態の溶接電源装置２０によれば、溶接作業者がそれぞれの技量に適合した溶接作業条件で溶接作業を行うことが可能になる。
【００７２】
また、本実施形態の溶接技術習得装置３０によれば、経験が浅く技量レベルの低い溶接作業者に対し、各自の技量レベルに対応した溶接作業条件を導出し、経験を積ませることで、溶接作業者に溶接技術を習得させることができる。特に、前述のように、溶接作業条件導出装置５０が図１から図９を用いて説明したような構成を備える場合には、溶接作業者が溶接作業条件をイメージすることができ、溶接作業者による溶接作業条件の理解をより深め、溶接技術の習得を促進させることができる。
【００７３】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７４】
２０    溶接電源装置
２２    表示部
３０    溶接技術習得装置
５１    データベース
５２    入力部
５３    導出部
５０    溶接作業条件導出装置
６０    動作情報取得部
７０    動作比較部
１００  半自動溶接機
Ｍ      動作モデル
ＷＰ    溶接部
【図１】
2020108894.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020108894.tif 000008
【図７】
2020108894.tif 000009
【図８】
2020108894.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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