(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドガスの突流を抑制するためのガス流量制御手段を有し、外部からの信号入力または予め作成された教示データに基づいたタイミングでシールドガスの出力を開始または停止させるアーク溶接装置において、
シールドガスの出力開始から出力停止までのガスＯＮ経過時間および出力停止から出力開始までのガスＯＦＦ間隔時間を計測する計測手段と、
前記ガスＯＮ経過時間とシールドガスの節約量との関係を予め定めたガス節約量特性テーブルを、前記ガスＯＦＦ間隔時間毎に複数記憶した記憶手段と、
計測したガスＯＦＦ間隔時間に応じて複数のガス節約量特性テーブルの中からいずれか１つを選択するテーブル選択手段と、
選択したガス節約量特性テーブルに前記ガスＯＮ経過時間を入力し、シールドガスの１出力毎の節約量を算出するガス節約量算出手段と、
前記節約量を積算した節約効果値を算出する効果値算出手段と、
前記節約効果値を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項２】
前記選択手段は、計測したガスＯＦＦ間隔時間に応じたガス節約量特性テーブルが存在しない場合は、存在している複数のガス節約量特性テーブルを補間演算することにより新たなガス節約量特性テーブルを作成して選択することを特徴とする請求項１記載のアーク溶接装置。
【請求項３】
前記ガス流量制御手段は、外部からの信号入力によりシールドガスの出力、停止および流量調整を行うマスフローコントローラであることを特徴とする請求項２記載のアーク溶接装置。
【請求項４】
前記節約効果値は、前記節約量の積算値に予め定めたガス単価を乗じて得られる低減金額を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接装置。
【請求項５】
前記ガス単価は、前記教示データを作成するためのティーチペンダントによって変更可能であることを特徴とする請求項４記載のアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接を行うための改良されたアーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式または非消耗電極式のガスシールドアーク溶接では、アークおよび溶融池に対して炭酸ガス、アルゴンガス等のシールドガスを噴出して大気から遮蔽し、大気が溶接雰囲気内に侵入することを防ぐ必要がある。シールドガスは、その流量が一定の許容範囲内に収まっていることが重要である。ガス流量が少ない場合は、大気が溶接雰囲気内に侵入することによってアークの状態が不安定になるために、ブローホールが発生したり、スパッタが大量に発生したりする。逆にガス流量が多すぎる場合は、乱流が発生するためにシールド不良となったり、溶け込み不足などが生じたりすることがある。この結果、溶接ビードの外観が悪化し、溶接不良となることがある。
【０００３】
電磁弁の開閉制御によってシールドガスを出力または停止する一般的なアーク溶接装置においては、電磁弁を開いた時、すなわち溶接を開始する際に必要なプリフロー処理中に、過大な流量のシールドガスが出力される。この現象を以下では突流と表現する。突流は、配管長、配管径、圧力、ガスＯＦＦ間隔時間、設定流量等によって、そのピーク流量および継続時間が異なるため、シールドガスの出力を開始してから流量が許容範囲に収まるまでの時間も異なる。以下に一例を示す。なお、上記したガスＯＦＦ間隔時間とは、シールドガスを停止してから次に出力開始するまでの間隔時間を意味する。
【０００４】
図７は、シールドガスの突流の様子を説明するための図である。同図は、設定流量を１５リットル／分とした場合に、シールドガスの出力を開始してから、ガス流量が時間の経過とともにどのように変化するかを示している。横軸は、シールドガスの出力を開始してからの経過時間（以下では、ガスＯＮ経過時間という）であり、縦軸は、そのときのガス流量である。また、同図（ａ）はガスＯＦＦ間隔時間が４秒のときの流量変化を示している。同様に、同図（ｂ）は３秒、同図（ｃ）は２秒、同図（ｄ）は１秒、同図（ｅ）は０．５秒のときの流量変化をそれぞれ示している。同図に示すように、電磁弁を開いてしばらくの間は、突流によって過剰な流量のシールドガスが出力され、時間の経過とともに、ガス流量設定器で定められた設定流量（同図では１５リットル／分）に近づく。
【０００５】
上述したように、従来は、突流の発生により過剰な流量のシールドガスが噴出されるために、シールドガスが無駄に消費されてしまうという問題があった。この問題に対し、近年では、省エネルギー、エコロジー、経費削減等の観点から、シールドガスの消費量（以下では、単にガス消費量という）を節約したいという要望が非常に大きくなっている。
【０００６】
上記問題を解決するための技術が、特許文献１および２に開示されている。特許文献１には、オリフィス等の機械的なガス流量制御手段を備えた溶接装置が開示されている（以下、従来技術１という）。特許文献２には、ガス流量制御手段としてマスフローコントローラを用いて、ガス流量を動的に制御するガス加工装置が開示されている（以下、従来技術２という）。従来技術１および２によれば、溶接開始部における突流を抑えるためのガス流量制御手段を備えることによって、ガス消費量を節約することができるという効果を奏している。
【０００７】
しかしながら、上記従来技術１および２では、ガス消費量を節約したことは理解できるものの、その節約効果を把握する術がない。すなわち、設備を導入することによって、例えば、どの程度の金額低減効果があったのかを容易に知ることができない。この点、特許文献３に、電力、ガス、油、水道等の各設備の使用状況をモニタする測定機器を備え、過去の実績値と比較することによってエネルギーの消費量あるいは金額を算出することができるエネルギーコントロールシステムが開示されている（以下、従来技術３という）。この従来技術３によれば、エネルギーの消費量または金額が算出されることによって、エネルギーの節約効果を把握することができるという効果を奏している。
【０００８】
上記した従来技術１〜３を総合すると以下のようになる。アーク溶接装置に、シールドガスの流量制御を行うためのガス流量制御手段（オリフィス等を用いた調整機構、動的制御が可能なマスフローコントローラ等）を導入することによって、ガス消費量を節約することができる。そして、ガス流量制御手段を導入したことによるシールドガスの節約効果（以下では、単に節約量という）を把握するためには、使用状況をモニタするためのガス流量測定器をさらに導入してガス消費量を測定し、ガス流量制御手段を導入する前の消費量と導入した後の消費量とを比較して節約量を算出すればよいことになる。しかしながら、従来技術を総合しても後述する課題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３２６６７７号公報
【特許文献２】特開平８−２００６３４号公報
【特許文献３】特開２００３−５０６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８は、シールドガスの節約量の考え方について説明するための図である。同図は、上述した図７と同様に、設定流量を例えば１５リットル／分とした場合に、ガスＯＮ経過時間に応じてガス流量がどのように変化するかを示している。同図（ａ）において、波形Ｈａは、電磁弁１つのみでシールドガスの出力を行ったときのガス消費量（過去のガス消費量）の波形を示している。波形Ｈｂは、ガス流量制御手段として、上述した従来技術１の調整機構を導入したとき（現在のガス消費量）の波形を示している。斜線部で示した領域は、波形Ｈａおよび波形Ｈｂの各々の消費量（積分値）の差、すなわちシールドガスの節約量Ｇｓａである。
【００１１】
一方、同図（ｂ）において、波形Ｈａは同図（ａ）と同一である。波形Ｈｃは、ガス流量制御手段として、上述した従来技術２のマスフローコントローラによってガス流量が制御されたときの波形を示している。斜線部で示した領域は、波形Ｈａおよび波形Ｈｃの各々の消費量（積分値）の差、すなわちシールドガスの節約量Ｇｓｂである。
【００１２】
シールドガスの節約量を把握するためには、過去のガス消費量（波形Ｈａ）と現在のガス消費量（波形Ｈｂまたは波形Ｈｃ）とを比較することが必要である。この比較を行うには、ガス流量測定器を用いて、ガス流量制御手段の導入前および導入後のそれぞれのガス消費量を計測する必要がある。このために、非常に工数の係る作業となってしまうという課題を有している。
【００１３】
また、上述した突流は、定常状態になるまでの過渡現象であるため、高精度のガス流量測定器を用いなければガス流量を測定することができない。高精度のガス流量測定器は高価であるために、導入することによりコストアップに繋がるという課題も有している。
【００１４】
そこで、本発明は、ガス流量制御手段を導入した場合に得られるシールドガスの節約効果を、特別な測定機器を使用しなくても簡単に把握することができるアーク溶接装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明は、
シールドガスの突流を抑制するためのガス流量制御手段を有し、外部からの信号入力または予め作成された教示データに基づいたタイミングでシールドガスの出力を開始または停止させるアーク溶接装置において、
シールドガスの出力開始から出力停止までのガスＯＮ経過時間および出力停止から出力開始までのガスＯＦＦ間隔時間を計測する計測手段と、
前記ガスＯＮ経過時間とシールドガスの節約量との関係を予め定めたガス節約量特性テーブルを、前記ガスＯＦＦ間隔時間毎に複数記憶した記憶手段と、
計測したガスＯＦＦ間隔時間に応じて複数のガス節約量特性テーブルの中からいずれか１つを選択するテーブル選択手段と、
選択したガス節約量特性テーブルに前記ガスＯＮ経過時間を入力し、シールドガスの１出力毎の節約量を算出するガス節約量算出手段と、
前記節約量を積算した節約効果値を算出する効果値算出手段と、
前記節約効果値を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接装置である。
【００１６】
第２の発明は、前記選択手段は、計測したガスＯＦＦ間隔時間に応じたガス節約量特性テーブルが存在しない場合は、存在している複数のガス節約量特性テーブルを補間演算することにより新たなガス節約量特性テーブルを作成して選択することを特徴とする第１の発明に記載のアーク溶接装置である。
【００１７】
第３の発明は、前記ガス流量制御手段は、外部からの信号入力によりシールドガスの出力、停止および流量調整を行うマスフローコントローラであることを特徴とする第２の発明に記載のアーク溶接装置である。
【００１８】
第４の発明は、前記節約効果値は、前記節約量の積算値に予め定めたガス単価を乗じて得られる低減金額を含むことを特徴とする第１〜第３のいずれかの発明に記載のアーク溶接装置である。
【００１９】
第５の発明は、前記ガス単価は、前記教示データを作成するためのティーチペンダントによって変更可能であることを特徴とする第４の発明に記載のアーク溶接装置である。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、シールドガスの出力開始から出力停止までのガスＯＮ経過時間および出力停止から出力開始までのガスＯＦＦ間隔時間を計測し、これらの時間とガス節約量特性テーブルとの関係に基づいてシールドガスの１出力毎の節約量を算出し、この節約量を積算した節約効果値を算出して表示手段に表示するようにしている。このことによって、ガス流量制御手段を導入した場合に得られるシールドガスの節約効果を、特別な測定機器を使用しなくても簡単に把握することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、計測したガスＯＦＦ間隔時間に応じたガス節約量特性テーブルが存在しない場合は、存在している複数のガス節約量特性テーブルを補間演算することにより新たなガス節約量特性テーブルを作成するようにしている。ガス節約量特性テーブルは、ガスＯＦＦ間隔時間のパターンに応じて予め作成しておくべきものであるため、節約量を精度良く算出するためには、ガスＯＦＦ間隔時間を相当数想定し、実験によって予め定めておく必要がある。第２の発明では、ガス節約量特性テーブルが存在しない場合は、すでに存在しているテーブルに基づいて新たなテーブルを作成するようにしてたことによって、ガス節約量特性テーブルを相当数記憶しておかなくても、第１の発明が奏する効果を発揮することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、ガス流量制御手段として、外部からの信号入力によりシールドガスの出力、停止および流量調整を行うマスフローコントローラを用いるようにしている。オリフィス等の機構的な手段は、突流が小さくなるように抑制する効果を有しているものの、突流の発生自体を完全に抑制することはできない。また、ガス流量が所望値となるように制御することができない。これに対し、マスフローコントローラは、外部からの設定流量信号によって非常にきめ細やかな流量制御が可能となっている。第３の発明では、マスフローコントローラを用いるようにしたことによって、第１および第２の発明が奏する効果に加えて、より一層、シールドガスを節約することができる。
【００２３】
第４の発明によれば、シールドガスの単位量あたりの金額であるガス単価を予め記憶しておき、算出した節約量の積算値にガス単価を乗ずることによって、低減金額を表示するようにしている。このことによって、第１〜第３の発明が奏する効果に加えて、シールドガスの節約による効果を金額によって把握することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、ガス単価をティーチペンダントによって変更可能としたことによって、第４の発明が奏する効果に加えて、ガス単価の変動に容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係るアーク溶接装置の構成図である。
【図２】本発明に係るロボットコントローラの内部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ガス節約量特性テーブルの一例を示すグラフである。
【図４】シールドガスの出力開始処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】シールドガスの出力停止処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態２に係るアーク溶接装置の構成図である。
【図７】ガスの突流の様子を説明するための図である。
【図８】シールドガスの節約量を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
図１は、本発明に係るアーク溶接装置１の構成図である。同図に示すように、アーク溶接装置１は、マニピュレータ１４、ティーチペンダント１５、ロボットコントローラ１６および溶接電源３によって大略構成される。
【００２８】
同図において、マニピュレータ１４は、ワーク２に対してアーク溶接を自動で行うものであり、複数のアーム部および手首部と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（いずれも図示せず）とによって構成されている。このマニピュレータ１４の上アームの先端部分には、溶接トーチ７が取り付けられている。溶接トーチ７は、ワイヤリール（図示せず）に巻回された直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１３を、ワーク２上の教示された溶接線に導くためのものである。
【００２９】
ティーチペンダント１５は、溶接加工を行う区間の各教示点、溶接条件（溶接電流、溶接電圧溶接速度、ガス流量設定値等）を教示データＤｗとして入力したり、後述するガス節約量特性テーブルＧｔおよびガス単価Ｋｇ等を予め設定したりするためのものであり、これらはロボットコントローラ１６に入力される。また、ティーチペンダント１５の操作により、シールドガスの出力確認を行うこともできる。より具体的には、ティーチペンダント１５に備えられたガス確認ボタン（図示せず）を押下することにより、ガス出力操作信号Ｇｏがロボットコントローラ１６に入力される。また、このティーチペンダント１５は、表示手段としても機能するものであり、後述する節約効果値としての総節約量Ｇｓｔ、総低減金額Ｋｔおよび教示データ単位の節約量Ｇｓｐを表示することによって、オペレータに節約効果を知らしめる。
【００３０】
ロボットコントローラ１６は、ティーチペンダント１５から入力された教示データＤｗを解釈し、解釈結果に基づいた所定のタイミングで、動作制御信号Ｍｃをマニピュレータ１４に出力する。同様に、溶接制御信号Ｗｓ、ガス出力信号Ｍｇおよびガス流量設定信号Ｍｓを溶接電源３に出力する。また、ティーチペンダント１５から入力されたガス出力操作信号Ｇｏに基づき、ガス出力信号Ｍｇを溶接電源３に出力する。ロボットコントローラ１６は、計測手段、記憶手段、テーブル選択手段、ガス節約量算出手段および効果値算出手段に相当する。
【００３１】
溶接電源３は、ロボットコントローラ１６からの溶接制御信号Ｗｓを入力として、溶接トーチ７とワーク２との間の電力供給を行う。さらに、ガス出力信号Ｍｇおよびガス流量設定信号Ｍｓを入力として、後述するマスフローコントローラ３１に対し、シールドガスを出力または停止させたり、シールドガスの流量を設定するための指令信号を出力する。
【００３２】
マスフローコントローラ３１は、溶接電源３と接続されており、溶接電源３からの入力に応じて、シールドガスを出力または停止させる。また、予め設定されたガス流量設定値となるよう、ガスシリンダ３０から供給されるシールドガスの流量を調整する。
【００３３】
図２は、ロボットコントローラ１６の内部構成を示す機能ブロック図である。ロボットコントローラ１６は、マイクロコンピュータおよび各種メモリ等によって構成されており、より詳細には、主制御部２１、ハードディスク２２、軌道計画部２３、一時的な計算領域としてのＲＡＭ８、計時を行うためのタイマ９、バッファ２４、サーボ制御部２５、サーボ駆動部２６、現在位置監視部２７および溶接制御部２８を備えている。
【００３４】
記憶手段としてのハードディスク２２は不揮発性メモリであり、教示データＤｗ、ガス節約量特性テーブルＧｔおよびガス単価Ｋｇが予め記憶されているとともに、算出した総節約量Ｇｓｔ、総低減金額Ｋｔおよび教示データ単位の節約量Ｇｓｐが記憶される。ガス節約量特性テーブルＧｔとは、シールドガスの出力開始から出力停止までのガスＯＮ経過時間と、シールドガスの節約量との関係が予め定められたデータのことであり、シールドガスの出力停止から出力開始までのガスＯＦＦ間隔時間毎にモデル化されて複数記憶されている。総節約量Ｇｓｔは、アーク溶接装置１全体におけるシールドガスの総節約量である。総低減金額Ｋｔは、上記総節約量Ｇｓｔを金額換算した値である。教示データ単位の節約量Ｇｓｐは、教示データＤｗ単位におけるシールドガスの節約量である。ガス節約量特性テーブルＧｔ、総節約量Ｇｓｔ、総低減金額Ｋｔおよび教示データ単位の節約量Ｇｓｐの詳細については後述する。
【００３５】
主制御部２１は、ハードディスク２２に格納されている教示データＤｗを教示ステップごとに読み出し、その内容を解析する。例えば、主制御部２１は、教示データＤｗに含まれている移動命令（座標、速度情報等のデータからなる）を読み出し、それを軌道計画部２３に通知する。さらに、ガス出力を開始および終了するタイミングを求めて、軌道計画部２３に通知する。
【００３６】
また、主制御部２１は、節約効果値としての総節約量Ｇｓｔ、総低減金額Ｋｔおよび教示データ単位の節約量Ｇｓｐの算出処理を行ったり、これらを表示するための表示出力信号Ｄｃをティーチペンダント１５に出力したりする。
【００３７】
軌道計画部２３は、主制御部２１から送られる各種の移動命令をバッファ２４に格納するものである。この移動命令には、ガス出力・停止のタイミング等も付与されている。また、軌道計画部２３は、バッファ２４に格納された移動命令を読み出し、それに基づいて溶接トーチ７の軌道計画を立案して、マニピュレータ１４の各モータの回転角、回転速度等の情報をサーボ制御部２５に対して通知する。
【００３８】
バッファ２４は、いわゆる先入れ先出し（ＦＩＦＯ：first-in first-out）用のメモリからなり、軌道計画部２３から送られた移動命令を格納するものである。
【００３９】
サーボ制御部２５は、軌道計画部２３から送られる軌道計画に基づいて、マニピュレータ１４の各モータを回転駆動すべく駆動信号をサーボ駆動部２６に送るものである。また、サーボ制御部２５は、図示しないエンコーダからの出力を取得して、現在位置監視部２７にその情報を送るものである。
【００４０】
サーボ駆動部２６は、サーボ制御部２５からの指令に基づいて各モータに対して動作制御信号Ｍｃを出力するものである。
【００４１】
現在位置監視部２７は、マニピュレータ１４の各モータに設けられた図示しないエンコーダからの検出信号により、溶接トーチ７の現在位置を監視するものである。
【００４２】
溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からの各種命令を適切な処理タイミングで溶接電源３に出力することで、溶接トーチ７による溶接およびシールドガスの噴出を行わせるものである。より具体的には、溶接制御部２８は、現在位置監視部２７から指定された処理タイミングで溶接電源３に対してシールドガスを噴出させるために必要な、ガス出力信号Ｍｇおよびガス流量設定信号Ｍｓを出力する。また、溶接制御部２８は、現在位置監視部２７からの溶接制御命令に基づいて溶接電源３によって溶接が行われるための溶接制御信号Ｗｓを出力する。また、溶接制御部２８は、シールドガスの出力開始または出力停止のタイミングで、ガス節約量の算出に必要なガスＯＮ経過時間、ガスＯＦＦ間隔時間の計時を行うよう、タイマ９に指令する。
【００４３】
次に、アーク溶接装置１の動作について説明する。
【００４４】
ロボットコントローラ１６に起動信号が入力されると主制御部２１が教示データＤｗを解釈して軌道計画等の演算を行い、演算結果に基づいてマニピュレータ１４の各モータに動作制御信号Ｍｃを出力するとともに、溶接電源３に溶接制御信号Ｗｓ、ガス出力信号Ｍｇ、ガス流量設定信号Ｍｓ等を出力する。この結果、溶接トーチ７が溶接開始位置へ到達し、ガス流量設定値に応じたシールドガスが出力される。溶接を開始した後は、溶接終了位置まで溶接トーチ７を移動させてから溶接を終了し、アフターフロー制御を行ってシールドガスの出力を停止する。また、ティーチペンダント１５からガス出力操作信号Ｇｏが入力されたときは、溶接制御部２８がガス出力信号Ｍｇを溶接電源３に出力する。この結果、溶接トーチ７からシールドガスが出力される。ガス出力操作信号Ｇｏの入力が解除されたときは、ガス出力信号ＭｇをＯＦＦにする。この結果、シールドガスの出力が停止する。
【００４５】
上述したように、本発明のアーク溶接装置１は、教示データＤｗに基づいた所定のタイミングでシールドガスの出力および停止を行う。また、ガス出力操作信号Ｇｏに基づいた任意のタイミングでシールドガスの出力および停止を行う。そして、本発明では、シールドガスの出力および停止の際に節約量の算出処理を行う。以下、節約量の算出方法について詳細に説明する。
【００４６】
まず、ガス節約量特性テーブルＧｔについて説明する。ガス節約量特性テーブルＧｔは、ハードディスク２２に予め記憶されている。
【００４７】
図３は、ガス節約量特性テーブルＧｔの一例を示すグラフである。ガス節約量特性テーブルＧｔは、図８で説明した波形Ｈａおよび波形Ｈｂ（あるいは、波形Ｈａおよび波形Ｈｃ）を各々積分して、その差分をガス節約量とみなし、ガスＯＮ経過時間を時間軸としてモデル化したものである。横軸はガスＯＮ経過時間［秒］を示し、縦軸はガスＯＮ経過時間に応じたガス節約量［リットル］を示している。
【００４８】
同図において、波形Ｘａ〜Ｘｃは、ガスＯＦＦ間隔時間が１秒、２秒、４秒のときの波形をそれぞれ示している。すでに上述したが、ガス流量は、配管長、配管径、圧力、ガスＯＦＦ間隔時間、設定流量等によって、そのピーク流量および継続時間が異なる。より詳細には、図７で説明したように、突流時のピーク流量は、配管長、配管径、圧力の他、特にガスＯＦＦ間隔時間に大きく左右される。一方、突流の継続時間は、設定流量に大きく左右される。設定流量が小さい場合は、突流のピーク流量と設定流量の差が大きいため、収束までに時間がかかる（突流の継続時間が長くなる）。設定流量が大きい場合は、突流のピーク流量と設定流量の差が小さいため、収束時間は早くなる（突流の継続時間が短くなる）。すなわち、節約量は、ガスＯＦＦ間隔時間および設定流量に左右される。
【００４９】
配管長、配管径および圧力は、溶接施工環境が変わらない限り、一定の定数として扱うことができる。さらに、マスフローコントローラ３１により設定流量を溶接部位に応じて変更しない場合は、設定流量をも定数として扱うことができる。すなわち、ガスＯＦＦ間隔時間のみを変数として取り扱うことができる。そこで、図３に示すように、ガス節約量特性テーブルＧｔを、変数であるガスＯＦＦ間隔時間毎に複数作成しておく。
【００５０】
マスフローコントローラ３１により設定流量を溶接部位に応じて変更する場合は、ガスＯＦＦ間隔時間および設定流量を変数として取り扱う。すなわち、ガスＯＦＦ間隔時間毎に複数作成したガス節約量特性テーブルＧｔのセットを、さらに設定流量毎に作成しておく。
【００５１】
上記ガスＯＦＦ間隔時間は、所定間隔（図示するように例えば１秒）刻みとし、さらには最大値を定めておくとよい。後述することになるが、ガス節約量を算出するための過程において、複数用意したガス節約量特性テーブルＧｔの中から、計測したガスＯＦＦ間隔時間に応じたいずれか１つを選択することになる。ガスＯＦＦ間隔時間を所定間隔刻みとし、この所定間隔毎にテーブル化しておくことによって、計測したガスＯＦＦ間隔時間に応じたテーブルが存在しない場合は、存在しているテーブルを補間演算することにより新たな作成することが可能となる。さらに、上記ガス節約量特性テーブルＧｔは、ティーチペンダント１５によって修正したり、溶接施工環境に応じて任意に作成することができるように構成しておくことが望ましい。
【００５２】
次に、図４および図５を参照して、ガス節約量特性テーブルＧｔを使ってガス節約量を算出する処理について説明する。この処理はロボットコントローラ１６の上述した各部が行う。シールドガスの出力・停止制御は、教示データＤｗに基づくタイミング、またはティーチペンダント１５からのガス出力操作信号Ｇｏに基づくタイミングで実行されるものであるが、タイミングがどちらであっても、処理自体に大きな差異はない。したがって、以下では、上記タイミングを特に区別することなく説明する。
【００５３】
図４は、シールドガスの出力開始処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ１１において、溶接制御部２８は、ガス出力信号Ｍｇを溶接電源３に出力する。このことによって、シールドガスの出力が開始される。
【００５５】
ステップＳ１２において、タイマ９によりガスＯＮ経過時間Ｔｏｎの計測を開始する。この計測は、後述するステップＳ２２（図５参照）でシールドガスの出力を停止するまで継続する。
【００５６】
ステップＳ１３において、タイマ９によるガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔの計測を終了し、その値を取得してＲＡＭ８に記憶する。ガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔの計測を終了する理由は、後述するステップＳ２５（図５参照）において、シールドガスの出力停止後にガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔの計測が開始されているからである。
【００５７】
以上の処理によって、ガス節約量の算出に必要なガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔが取得される。
【００５８】
図５は、シールドガスの出力停止処理の流れを説明するためのフローチャートである。この処理の中で、ガス節約量を算出する。
【００５９】
ステップＳ２１において、溶接制御部２８は、ガス出力信号ＭｇをＯＦＦにして溶接電源３に出力する。このことによって、シールドガスの出力が停止される。
【００６０】
ステップＳ２２において、タイマ９によるガスＯＮ経過時間Ｔｏｎの計測を終了し、その値を取得してＲＡＭ８に記憶する。
【００６１】
ステップＳ２３において、主制御部２１は、上記ステップＳ１３で取得したガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔに応じて、複数のガス節約量特性テーブルＧｔの中から、いずれか１つを選択する。また、設定流量を溶接部位によって変更する場合は、予め設定されたガス流量設定値およびガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔに応じて選択する。このとき、ガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔまたはガス流量設定値に応じたテーブルが存在しない場合は、近接して存在しているテーブルを２つ選択し、補間演算することにより新たに作成して選択するようにすれば良い。
【００６２】
ステップＳ２４において、主制御部２１は、選択したガス節約量特性テーブルＧｔに、上記ステップＳ２２で取得したガスＯＮ経過時間Ｔｏｎを入力し、シールドガスの１出力毎の節約量Ｇｓを算出する。ここで、図３を再度参照して、シールドガスの１出力毎の節約量を算出する例を説明する。例えば、ガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔが２．０秒であった場合は、図３の波形Ｘｂが選択される。そして、ステップＳ２２で取得したガスＯＮ経過時間Ｔｏｎが１．５秒であったときは、この値を横軸に入力し、波形Ｘｂとの交点を求めて縦軸のガス節約量を算出する。この例では、シールドガスの１出力毎の節約量Ｇｓは、０．３５リットルとなる。
【００６３】
図５に戻り、ステップＳ２５において、ガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔの計測を開始する。なお、このステップＳ２５と、上述したステップＳ２３〜Ｓ２４は、逆でも良い。
【００６４】
ステップＳ２６において、シールドガスの出力が行われたのが、教示データの再生中であったか否かを判定する。Ｎｏの場合（すなわち、ティーチペンダント１５からのガス出力操作信号Ｇｏによるガス出力であった場合）は、ステップＳ２８に移行する。Ｙｅｓの場合は、ステップＳ２７に移行する。
【００６５】
ステップＳ２７において、教示データ単位の節約量Ｇｓｐを更新する。すなわち、ステップＳ２４で算出したシールドガスの１出力毎の節約量Ｇｓを、現在の節約量Ｇｓｐに加算する。
【００６６】
ステップＳ２８において、シールドガスの総節約量を更新する。すなわち、ステップＳ２４で算出したシールドガスの１出力毎の節約量Ｇｓを、現在の総節約量Ｇｓｔに加算する。
【００６７】
ステップＳ２９において、シールドガスの総節約量Ｇｓｔを金額換算した総低減金額Ｋｔを更新する。すなわち、シールドガスの１出力毎の節約量Ｇｓにガス単価Ｋｇを乗算した値を、現在の総低減金額Ｋｔに加算する。
【００６８】
以上の処理によって、シールドガスの節約量が算出される。この後は、算出した節約効果値（総節約量Ｇｓｔ、総低減金額Ｋｔおよび教示データ単位の節約量Ｇｓｐ）を、ティーチペンダント１５に出力表示する。出力表示するタイミングは、教示データＤｗの再生が完了したとき、またはオペレータによりティーチペンダント１５が操作されて節約効果値の表示要求があったとき、あるいはその両方のタイミングとすればよい。
【００６９】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１との相違は、シールドガスの出力制御手段としてガス電磁弁１９を、ガス流量制御手段としてオリフィス等の調整機構を使用した点である。
【００７０】
図６は、本発明の実施形態２に係るアーク溶接装置の構成図である。以下、実施形態１との相違部分について説明する。同図において、ガス電磁弁１９は、溶接電源３と接続されており、溶接電源３からの入力に応じて電磁弁を開閉作動する。溶接電源３は、ロボットコントローラ１６からのガス出力信号Ｍｇを入力として、ガス電磁弁１９に対し、シールドガスを出力または停止させるための指令信号を出力する。ガス流量制御手段に相当する調整機構２０は、例えば、従来技術２に開示されているオリフィス、チューブまたはチャンバ等である。
【００７１】
上記のように構成した実施形態２においても、実施形態１と同様に、シールドガスの節約量を算出することが可能である。すなわち、図８（ａ）で示した節約量Ｇｓａを算出するためのガス節約量特性テーブルＧｔを予め記憶しておき、シールドガスの出力開始時に図４で説明した処理を行い、出力停止時に図５で説明した処理を行うことによって、容易にシールドガスの節約量を算出し、オペレータに節約効果を知らしめることができる。
【００７２】
以上説明したように、シールドガスの出力開始から出力停止までのガスＯＮ経過時間Ｔｏｎおよび出力停止から出力開始までのガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔを計測し、これらの時間とガス節約量特性テーブルＧｔとの関係に基づいてシールドガスの１出力毎の節約量Ｇｓを算出し、この節約量を積算した節約効果値（総節約量Ｇｓｔ、総低減金額Ｋｔおよび教示データ単位の節約量Ｇｓｐ）を算出して、表示手段であるティーチペンダント１５に表示するようにしている。このことによって、ガス流量調整手段（マスフローコントローラ３１、調整機構２０等）を導入した場合に得られるシールドガスの節約効果を、特別な測定機器を使用しなくても簡単に把握することができる。
【００７３】
また、ガス節約量特性テーブルＧｔは、ガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔのパターンに応じて予め作成しておくべきものであるため、節約量を精度良く算出するためには、ガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔを相当数想定し、実験によって予め定めておく必要がある。計測したガスＯＦＦ間隔時間Ｔｉｎｔに応じたガス節約量特性テーブルＧｔが存在しない場合は、存在している複数のガス節約量特性テーブルＧｔを補間演算することにより新たなガス節約量特性テーブルＧｔを作成するようにしている。このことによって、ガス節約量特性テーブルＧｔを相当数記憶しておかなくても、上記効果を発揮することができる。
【００７４】
また、実施形態１では、ガス流量制御手段として、外部からの信号入力によりシールドガスの出力、停止および流量調整を行うマスフローコントローラ３１を用いるようにしている。オリフィス等の機構的な手段は、突流が小さくなるように抑制する効果を有しているものの、突流自体の発生を完全に抑制することはできない。また、ガス流量が所望値となるように制御することができない。これに対し、マスフローコントローラ３１は、外部からの設定流量信号によって非常にきめ細やかな流量制御が可能となっている。すなわち、マスフローコントローラ３１を用いることによって、より一層、シールドガスを節約することができる。
【００７５】
また、シールドガスの単位量あたりの金額であるガス単価Ｋｇを予め記憶しておき、算出した総節約量Ｇｓｔにガス単価Ｋｇを乗ずることによって、総低減金額Ｋｔを表示するようにしている。このことによって、シールドガスの節約による効果を金額によって把握することができる。
【００７６】
また、ガス単価Ｋｇをティーチペンダント１５によって変更可能としたことによって、ガス単価の変動に容易に対応することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１    アーク溶接装置
２    ワーク
３    溶接電源
７    溶接トーチ
８    ＲＡＭ
９    タイマ
１３  溶接ワイヤ
１４  マニピュレータ
１５  ティーチペンダント
１６  ロボットコントローラ
１９  ガス電磁弁
２０  調整機構
２１  主制御部
２２  ハードディスク
２３  軌道計画部
２４  バッファ
２５  サーボ制御部
２６  サーボ駆動部
２７  現在位置監視部
２８  溶接制御部
３０  ガスシリンダ
３１  マスフローコントローラ
Ｄｃ  表示出力信号
Ｄｗ  教示データ
Ｇｏ  ガス出力操作信号
Ｇｓ  節約量
Ｇｓａ  節約量
Ｇｓｂ  節約量
Ｇｓｐ  教示データ単位の節約量
Ｇｓｔ  総節約量
Ｇｔ  ガス節約量特性テーブル
Ｈａ  波形
Ｈｂ  波形
Ｈｃ  波形
Ｈｃ  表示出力信号
Ｋｇ  ガス単価
Ｋｔ  総低減金額
Ｍｃ  動作制御信号
Ｍｇ  ガス出力信号
Ｍｓ  ガス流量設定信号
Ｔｉｎｔ  間隔時間
Ｔｏｎ  経過時間
Ｗｓ  溶接制御信号
Ｘａ  波形
Ｘｂ  波形
Ｘｃ  波形
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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