(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、
前記溶接機における溶接条件を設定する制御部に設けられ、
前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器と、
を備えることを特徴とする表示器を備えた溶接機。
【請求項２】
前記ビード重なり量表示器は、前記演算した結果のビードの重なり量に応じて針が揺動するアナログメータであることを特徴とする請求項１記載の表示器を備えた溶接機。
【請求項３】
溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、
前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器とを備え、
前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記ウィービング速度を増加させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記ウィービング速度を減少させるよう前記溶接機を操作することを特徴とする表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法。
【請求項４】
溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、
前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器とを備え、
前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記溶接速度を減少させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記溶接速度を増加させるよう前記溶接機を操作することを特徴とする表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法。
【請求項５】
溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、
前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器とを備え、
前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記ウィービング速度を増加させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記ウィービング速度を減少させるよう前記溶接機を操作し、
さらに、前記ウィービング速度の操作後も、前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記溶接速度を減少させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記溶接速度を増加させるよう前記溶接機を操作することを特徴とする表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示器を備えた溶接機及びこれを用いた溶接方法であり、詳しくは、溶接ビードの重なり量を表示する表示器を備えた溶接機とその溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層盛り溶接や肉盛り溶接などの比較的広い範囲のビードを要する溶接を行う場合には、溶接トーチ先端をウィービング動作させることが一般的である。なお、ウィービング動作とは、溶接トーチ先端を溶接線を中心に溶接線方向に対して垂直な方向に往復運動させることをいう。
このようにウェービング動作を行う溶接では、例えばトーチ先端を往復させる速度であるウィービング速度と、溶接線方向に沿った溶接速度とが一定であっても、溶接対象の開先幅、即ちウィービング幅が変わると、溶接ビードの重なり量（オシレートピッチ）は変化する。
【０００３】
このようなウィービング動作を行う溶接において、一対の配管を結合する際に、ＣＣＤカメラにより撮影した開先部分の画像を画像処理してワークの開先中央位置と開先幅を認識し、当該開先中央位置と開先幅に基づき、溶接トーチによる溶接位置及びオシレート幅を算出して、溶接を行う自動溶接機がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５８００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された自動溶接機のように、開先中央位置と開先幅から溶接トーチによる溶接位置及びオシレート幅を定めることができても、溶接の結果生じるビードの重なり量を正確に把握することはできない。
また、半自動溶接や手動溶接の場合、ビードの重なり量は作業者の技能に依存するところが大きい。ビードの重なり量は、ウィービング幅、ウィービング速度、及び溶接速度の影響を受け、経験の浅い作業者等にはビードの重なり量を一定にするのは困難である。ビードの重なり量が一定でなければ、融合不良やアンダカット、オーバラップ等が発生するために溶接の品質が低下し、美観も損ねるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、作業者の経験に関わらず、容易にビードの重なり量を一定にでき、溶接品質を向上させることのできる表示器を備えた溶接機及びこれを用いた溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１の表示器を備えた溶接機では、溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、前記溶接機における溶接条件を設定する制御部に設けられ、前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器と、を備えることを特徴としている。
また、請求項２の表示器を備えた溶接機では、請求項１において前記ビード重なり量表示器は、前記演算した結果のビードの重なり量に応じて針が揺動するアナログメータであることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法では、溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器とを備え、前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記ウィービング速度を増加させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記ウィービング速度を減少させるよう前記溶接機を操作することを特徴としている。
【０００９】
請求項４の表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法では、溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器とを備え、前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記溶接速度を減少させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記溶接速度を増加させるよう前記溶接機を操作することを特徴としている。
【００１０】
請求項５の表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法では、溶接トーチ先端を溶接線の略垂直方向に往復させてビードを重ねつつ該溶接線に沿って溶接を行う溶接機と、前記溶接機の溶接線方向に進む速度である溶接速度、前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に往復する幅であるウィービング幅、及び前記溶接トーチが溶接線の略垂直方向に進む速度であるウィービング速度からビードの重なり量を逐次演算して、その結果及びその結果と溶着対象に応じたビードの重なり量の適正範囲との関係を監視可能に表示するビード重なり量表示器とを備え、前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記ウィービング速度を増加させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記ウィービング速度を減少させるよう前記溶接機を操作し、さらに、前記ウィービング速度の操作後も、前記ビード重なり量表示器の表示が、前記適正範囲を上回った場合には、前記溶接速度を減少させるよう前記溶接機を操作し、前記適正範囲を下回った場合には、前記溶接速度を増加させるよう前記溶接機を操作することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段を用いる本発明の請求項１及び２の表示器を備えた溶接機によれば、溶接機と、溶接速度、ウィービング幅、及びウィービング速度からビードの重なり量を演算して、結果を表示するビード重なり量表示器とを備える。
このように、ビードの重なり量を演算して表示するビードの重なり量表示器を備えることで、ビードの重なり量の変動を容易に察知することができ、ビードの重なり量の変動に応じた溶接作業を行うことができる。
【００１２】
また、ビード重なり量表示器は、溶接機における溶接条件を設定する制御部に設けられていることで、ビードの重なり量の変動を察知して、即座に制御部にてビードの重なり量の変動に応じた操作を行うことができる。
以上のことから、作業者の経験に関わらず、容易にビードの重なり量を一定にでき、溶接品質を向上させることができる。
【００１３】
請求項３の表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法によれば、溶接速度、ウィービング幅、ウィービング速度に基づきビードの重なり量を演算して表示するビード重なり量表示器を備えた溶接機において、ビード重なり量表示器の表示が、所定の適正範囲を上回った場合には、ウィービング速度を増加させるよう操作し、所定の適正範囲を下回った場合には、ウィービング速度を減少させるよう操作する。
【００１４】
このように、ビード重なり量が適正範囲から外れた場合に、ウィービング速度を操作することで、適切なビード重なり量で溶接を行うことができる。
これにより、作業者の経験に関わらず、容易にビードの重なり量を一定にでき、溶接品質を向上させることができる。
請求項４の表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法によれば、溶接速度、ウィービング幅、ウィービング速度に基づきビードの重なり量を演算して表示するビード重なり量表示器を備えた溶接機において、ビード重なり量表示器の表示が、所定の適正範囲を上回った場合には、溶接速度を減少させるよう操作し、所定の適正範囲を下回った場合には、溶接速度を増加させるよう操作する。
【００１５】
このように、ビード重なり量が適正範囲から外れた場合に、溶接速度を操作することで、適切なビード重なり量で溶接を行うことができる。
これにより、作業者の経験に関わらず、容易にビードの重なり量を一定にでき、溶接品質を向上させることができる。
請求項５の表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法によれば、溶接速度、ウィービング幅、ウィービング速度に基づきビードの重なり量を演算して表示するビード重なり量表示器を備えた溶接機において、ビード重なり量表示器の表示が、所定の適正範囲から外れた場合には、まずはウィービング速度を操作し、当該ウィービング速度操作後も所定の適正範囲から外れる場合には、次に溶接速度を操作する。
【００１６】
このように、ビード重なり量が適正範囲から外れた場合に、ウィービング速度を増加させた上で、溶接速度減少させることで、ビード重なり量を確実に適正範囲に収めることができる。
これにより、作業者の経験に関わらず、容易にビードの重なり量を一定にでき、溶接品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る表示器を備えた溶接機の概略構成図である。
【図２】本発明に係る表示器を備えた溶接機の概略上面視図である。
【図３】オシレートピッチのメータ表示を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係る表示器を備えた溶接機の概略構成図が示されている。
図１に示す溶接機１は、所謂半自動アーク溶接機であり、一対の平板の母材２ａ、２ｂに対し下向き突き合せ溶接を行うものである。
詳しくは、母材２ａ、２ｂ間を跨いで台車１０が載置されている。当該台車１０はモータ駆動により、母材２ａ、２ｂ間の開先中央を通る溶接線上に沿って走行可能である。台車１０上にはトーチ支持機構１２を介して溶接トーチ１４が設けられている。トーチ支持機構１２は、モータ駆動により溶接トーチ１４を上下方向及び溶接線に対して垂直をなす幅方向に揺動可能に支持している。
【００１９】
溶接トーチ１４にはホース１６を介して、図示しないワイヤ送給装置から溶接ワイヤ１４ａが送り込まれるとともに、図示しないボンベからシールドガスが供給されるよう構成されている。
また、溶接トーチ１４及び台車１０は溶接制御装置１８（制御部）と電気的に接続されている。
【００２０】
溶接制御装置１８は、溶接トーチ１４や台車１０に供給する電力等の電源管理を行うとともに、溶接ワイヤの送給量やシールドガス供給量、溶接トーチ１４及び台車１０の作動等を制御する機能を有している。
当該溶接制御装置１８の正面パネル１８ａには、電流メータ２０、電圧メータ２２、溶接速度メータ２４、オシレートピッチメータ２６等の各種表示器類が設けられている。また、当該正面パネル１８ａには、溶接トーチ１４へ供給する電力の電流値及び電圧値を設定する電流操作部２８及び電圧操作部３０、台車１０の走行速度を設定する溶接速度操作部３２、トーチ支持機構１２による溶接トーチ１４の幅方向における揺動の往復幅（以下、ウィービング幅という）を設定するウィービング幅操作部３４、溶接トーチ１４の幅方向の揺動速度（以下、ウィービング速度という）を設定するウィービング速度操作部３６等の各種操作部が設けられている。
【００２１】
各種メータ類は、検出される値に応じて針が揺動するアナログメータであり、それぞれ検出される値に応じた目盛りが付されている。
溶接トーチ１４に実際に供給される電流値を表示する電流メータ２０、同じく電圧値を表示する電圧メータ２２、台車１０の実際の走行速度を表示する溶接速度メータ２４はそれぞれ従来からある一般のメータを用いており、詳しい説明は省略する。
【００２２】
以下、オシレートピッチメータ２６について詳しく説明する。
図２には、本発明に係る表示器を備えた溶接機の概略上面視図が示されており、図３にはオシレートピッチのメータ表示を示す図が示されている。なお、図２では説明をわかりやすくするため開先幅を大きく示している。
図２に示すように、溶接線方向に進む溶接の速度、即ち台車１０の走行速度を溶接速度ｖとし、溶接トーチ１４先端が幅方向に揺動する往復幅をウィービング幅Wwとし、溶接トーチ１４先端が幅方向に揺動する速度をウィービング速度Ｗｖとし、溶接トーチ１４先端の揺動が一往復して形成されるビードの重なり量をオシレートピッチＰとする。
【００２３】
溶接制御装置１８は、台車１０の走行速度を検出することで求められる溶接速度ｖ、トーチ支持機構１２における溶接トーチ１４の揺動幅及び揺動速度を検出して求められるウィービング幅Ｗｗ、及びウィービング速度Ｗｖ情報を取得する。
溶接制御装置１８は、これら取得した溶接速度ｖ、ウィービング幅Ｗｗ、ウィービング速度Ｗｖを下記式（１）に基づいて演算し、オシレートピッチＰを算出する。
【００２４】
Ｐ＝（Ｗｗ／Ｗｖ）×ｖ・・・（式１）
オシレートピッチメータ２６は、図３に示すように、当該溶接制御装置１８において算出されたオシレートピッチＰの値に応じた位置に針が振れるよう構成されている。
以下このように構成された本発明に係る表示器を備えた溶接機を用いた溶接方法について説明する。
【００２５】
まず、作業者は溶接開始時に、開先幅に合わせてウィービング幅操作部３４を操作してウィービング幅Ｗｗを設定する等、各種操作部を操作し溶接対象に応じた初期条件を設定して、溶接を開始する。溶接開始後、図３に示すようにオシレートピッチメータ２６にて、オシレートピッチＰの値が溶接対象に応じた適正範囲内にあるか否かを監視する。なお、当該適正範囲は、溶接対象に応じて予め設定されている。
【００２６】
オシレートピッチＰが適正範囲にある場合には溶接条件を維持し、適正範囲から外れた場合にはオシレートピッチＰの調整作業を行う。
当該調整作業における操作としては、まず比較的調整幅が狭くオシレートピッチＰの微調整が可能なウィービング速度Ｗｖを調整すべくウィービング速度操作部３６を操作する。
具体的には、オシレートピッチメータ２６の値が適正範囲を上回った場合には、ウィービング速度操作部３６を操作してウィービング速度Ｗｖの設定値を増加させる。このようにウィービング速度Ｗｖを増加させ溶接トーチ１４の揺動速度を速めることでビードを薄くし、オシレートピッチＰを減少させる。
【００２７】
一方、オシレートピッチメータ２６の値が適正範囲を下回った場合には、ウィービング速度操作部３６を操作してウィービング速度Ｗｖの設定値を減少させる。このように、ウィービング速度Ｗｖを減少させ溶接トーチ１４の揺動速度を遅くすることでビードを厚くし、オシレートピッチＰを増加させる。
さらに、ウィービング速度Ｗｖによる調整後もオシレートピッチＰが適正範囲に入らない場合には、比較的調整幅が広く、オシレートピッチＰを大幅に調整可能な溶接速度ｖを調整すべく溶接速度操作部３２を操作する。
【００２８】
具体的には、オシレートピッチメータ２６の値が適正範囲を上回った場合には、溶接速度操作部３２を操作して溶接速度ｖの設定値を減少させる。このように、溶接速度ｖを減少させ、台車１０の走行速度を遅くすることで溶接線方向への進行を遅らせ、オシレートピッチＰを減少させる。特にウィービング速度Ｗｖを増加させた上で、溶接速度ｖを減少させることで、オシレートピッチＰを確実に減少させることができる。
【００２９】
一方、オシレートピッチメータ２６の値が適正範囲を下回った場合には、溶接速度操作部３２を操作して溶接速度ｖの設定値を増加させる。このように、溶接速度ｖを増加させ、台車１０の走行速度を速くすることで溶接線方向への進行を速め、オシレートピッチＰを増加させる。特にウィービング速度Ｗｖを減少させた上で、溶接速度ｖを増加させることで、オシレートピッチＰを確実に増加させることができる。
【００３０】
以上のように、溶接機１の溶接制御装置１８にビードの重なり量を逐次演算して表示するオシレートピッチメータ２６を設けることで、オシレートピッチＰの変動を容易に察知することができ、当該オシレートピッチＰの変動に応じた操作を溶接制御装置１８にて即座に行うことができる。
オシレートピッチメータ２６においてオシレートピッチＰが適正範囲から外れた場合には、適正範囲を上回ったか下回ったかに応じて、ウィービング速度Ｗｖ、溶接速度ｖを操作することで、容易にオシレートピッチＰを適正範囲内に修正することができる。
【００３１】
また、オシレートピッチＰの調整作業において、まず調整幅が狭いウィービング速度Ｗｖの調整を行い、その後に調整幅の広い溶接速度ｖを調整することで、溶接作業の安定性を図りつつ、確実にオシレートピッチを適正範囲に収めることができる。
このようにビードの重なり量を表示するオシレートピッチメータ２６のメータ表示に応じた操作を行うことで、作業者の経験に関わらず、容易にビードの重なり量を一定にでき、溶接品質を向上させることができる。
【００３２】
以上で本発明に係る表示器を備えた溶接機及びこれを用いた溶接方法の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、下向き溶接を例にしたが溶接姿勢は下向きに限られるものではなく、立向き、上向き、横向き等であっても構わない。
上記実施形態では、アーク溶接を例にしたが、溶接手法はこれに限られるものではなく、ウィービング動作によりビードを重ねる溶接手法であれば本発明を適用可能である。
【００３３】
また、ウィービング幅の方向は開先幅方向に限られず、例えば狭開先で奥行方向にウィービングする構成でも適用可能である。
上記実施形態では、設定値に応じて作動する半自動溶接機にオシレートピッチメータを設けているが、半自動溶接機に限られるものでなく、例えば手動溶接機にも適用可能である。なお、手動溶接の場合には、溶接制御装置の操作部の操作ではなく、オシレートピッチメータの表示に応じて作業者の力加減を操作する。
【００３４】
また、上記実施形態では、溶接トーチ１４はトーチ支持機構１２により揺動することで溶接線の垂直方向に往復する構成であるが、揺動ではなく溶接トーチが溶接線の垂直方向に平行移動して往復する構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００３５】
１  溶接機
２ａ、２ｂ  母材
１０  台車
１２  トーチ支持機構
１４  溶接トーチ
１８  溶接制御装置（制御部）
２６  オシレートピッチメータ
３２  溶接速度操作部
３４  ウィービング幅操作部
３６  ウィービング速度操作部
【図１】
0005532209.tif 000002
【図２】
0005532209.tif 000003
【図３】
0005532209.tif 000004