(57)【要約】【課題】溶接作業者がアーク発生中に一定周期のウィービング、フィラーワイヤ挿入操作等の手動操作を行うときに、手動操作に応じてアーク発生部を鮮明に目視できるようにすること。【解決手段】アーク３を発生させる溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する溶接電源ＰＳと、アーク光から目を保護する遮光パネルＧＰを装着した保護面ＨＧとを供えたアーク溶接装置において、手動操作の周期Ｔｒを設定する手動操作周期設定部ＴＲと、この設定された手動操作周期Ｔｒに同期して遮光パネルＧＰの光透過率ＧＣを変化させる透過率制御部ＧＣと、を新たに設ける。これにより、手動操作周期Ｔｒに同期して遮光パネルＧＰの暗度がアーク発生部を最も目視しやすい状態に変化するので、的確な手動操作が可能となる。【選択図】  図１
2014121730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に給電する溶接トーチと、前記電極と母材との間にアークを発生させる溶接電流及び溶接電圧を出力する溶接電源と、アーク光から溶接作業者の目を保護する遮光パネルを装着した保護面と、を供えたアーク溶接装置において、
手動操作の周期を設定する手動操作周期設定部と、この設定された手動操作周期に同期して前記遮光パネルの光透過率を変化させる透過率制御部と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項２】
前記溶接電流の通電を判別する通電判別部をさらに備え、前記透過率制御部は、前記溶接電流の通電が判別された時点から所定期間が経過した以降に前記設定された手動操作周期に同期して前記遮光パネルの光透過率を変化させる、
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】
前記溶接電流の通電を判別する通電判別部をさらに備え、前記保護面に加速度センサを設け、前記透過率制御部は、前記溶接電流の通電が判別された後に、前記加速度センサからの加速度信号の絶対値が最初に予め定めた基準値以上になった時点以降に前記設定された手動操作周期に同期して前記遮光パネルの光透過率を変化させる、
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４】
前記手動操作がウィービング操作である、
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】
前記手動操作がフィラーワイヤ挿入操作である、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極と母材との間にアークを発生させる溶接電流及び溶接電圧を出力する溶接電源と、アーク光から溶接作業者の目を保護する遮光パネルを装着した保護面とを供えたアーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接作業者が手動でアーク溶接を行う場合、アーク光から目を保護するために遮光パネルを装着した保護面を使用する。遮光パネルは、光の透過率を小さくしたフィルタであり、この遮光パネルによってアーク発生部を目視で確認しながら溶接を行うことができる。溶接電流の大きさによってアーク光の強度が異なるので、光透過率が異なる複数の遮光パネルを用意しておき、溶接電流値に応じて遮光パネルを取り換えて使用する。アークが点弧するまでは遮光パネルによってほとんど溶接部を見ることはできないので、アークが点弧するまでは保護面を目の前から退避させておき、アークが点弧すると目の前に構えるという煩雑な操作を行う必要がある。
【０００３】
特許文献１の発明は、紫外線センサによってアーク光の発生を検出し、保護メガネ（保護面）の光透過率を変化させるものである。すなわち、紫外線センサがアーク光を検出していないとき（アーク点弧前のとき）は、光透過率を大きくして周囲が目視できるようにしている。そして、紫外線センサがアーク光を検出すると、光透過率が小さくなり暗転し、アーク光を遮光してアーク発生部が目視できるようにしている。光透過率の変化は、液晶パネルによって行う。この液晶パネルに基準以上の電圧を印加すると光透過率が大きくなり、電圧が印加されていないときは光透過率が最小となる。印加する電圧値に応じて光透過率を無段階に調整することができる。
【０００４】
特許文献２の発明は、溶接状態を検出し、この溶接状態に応じて保護シールド（遮光パネル）の光透過率を変化させるものである。すなわち、溶接電流の大きさ、短絡状態又はアーク発生状態のとき、交流アーク溶接の電極プラス極性又は電極マイナス極性のとき、パルスアーク溶接のピーク期間又はベース期間のときに、光透過率を変化させる。これにより、溶接状態を鮮明に目視できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１５９２７２号公報
【特許文献２】特許第４９６１４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献２によって、溶接状態に適した光透過率に遮光パネルを変化させることができる。ところで、溶接作業者は、アーク発生中に、ウィービング操作、フィラーワイヤ挿入操作等の手動操作を行う場合がある。このような手動操作を行う前の溶接状態には変化がないために、手動操作の前に遮光パネルの光透過率を変化させて適正化することはできない。例えば、ウィービング操作において、溶接トーチがウィービングの中心位置にあるときと、両端位置にあるときとでは、目視するのに適正な光透過率は異なっている。また、ウィービング操作は一定の周期で行う必要があるが、一定周期を保持するには熟練した技量が必要となる。
【０００７】
同様に、非消耗電極アーク溶接において、手動操作によってフィラーワイヤを一定周期で溶融池に挿入する場合には、フィラーワイヤを挿入しないときと挿入するときとでは、目視するのに適した光透過率は異なっている。また、フィラーワイヤ挿入操作は一定の周期で行う必要があるが、一定周期を保持するには熟練した技量が必要となる。
【０００８】
そこで、本発明は、溶接作業者がアーク発生中に一定周期の手動操作を行うときに、手動操作に適した光透過率に遮光パネルを変化させることができ、かつ、一定周期の手動操作をガイド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する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、電極に給電する溶接トーチと、前記電極と母材との間にアークを発生させる溶接電流及び溶接電圧を出力する溶接電源と、アーク光から溶接作業者の目を保護する遮光パネルを装着した保護面と、を供えたアーク溶接装置において、
手動操作の周期を設定する手動操作周期設定部と、この設定された手動操作周期に同期して前記遮光パネルの光透過率を変化させる透過率制御部と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記溶接電流の通電を判別する通電判別部をさらに備え、前記透過率制御部は、前記溶接電流の通電が判別された時点から所定期間が経過した以降に前記設定された手動操作周期に同期して前記遮光パネルの光透過率を変化させる、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記溶接電流の通電を判別する通電判別部をさらに備え、前記保護面に加速度センサを設け、前記透過率制御部は、前記溶接電流の通電が判別された後に、前記加速度センサからの加速度信号の絶対値が最初に予め定めた基準値以上になった時点以降に前記設定された手動操作周期に同期して前記遮光パネルの光透過率を変化させる、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、前記手動操作がウィービング操作である、
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である。
【００１３】
請求項５の発明は、前記手動操作がフィラーワイヤ挿入操作である、
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である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、遮光パネルの光透過率の変化にガイドされて、溶接作業者はウィービング操作、フィラーワイヤ挿入操作等の手動操作を行うことができる。このために、熟練した溶接作業者でなくても、手動操作の周期の変動を抑制することができる。さらに、遮光パネルの光透過率が大きいときに、所定の手動操作を行うことによって、溶接品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアーク溶接装置のブロック図である。
【図２】図１のアーク溶接装置の各信号のタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係るアーク溶接装置のブロック図である。
【図４】図３のアーク溶接装置の各信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３に係るアーク溶接装置のブロック図である。
【図６】図５のアーク溶接装置の各信号のタイミングチャートである。
【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実施の形態について説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接装置のブロック図である。同図は、溶接作業者がアーク発生中に手動操作としてウィービング操作を行う場合である。同図は、アーク溶接装置が非消耗電極アーク溶接装置の場合であるが、消耗電極アーク溶接装置の場合も同様である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００１８】
溶接電源ＰＳは、一般的な定電流特性を有する非消耗電極アーク溶接用の溶接電源であり、後述する溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、設定された溶接電流Ｉｗを出力する。溶接トーチ４の先端に装着されたタングステン等の電極１と母材２との間に溶接電流Ｉｗが通電するアーク３が発生し、溶接電圧Ｖｗが印加する。アークを点弧させるために、高周波高電圧が溶接電圧Ｖｗに重畳されるが、この高周波高電圧発生回路については、図示は省略する。
【００１９】
トーチスイッチＳＴは、溶接トーチ４に設けられており、溶接作業者がオンするとＨｉｇｈレベルになる溶接開始信号Ｓｔを出力する。この溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、溶接電源ＰＳは起動される。
【００２０】
溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。通電判別回路ＣＤは、この電流検出信号Ｉｄを入力として、この値が予め定めたしきい値以上になるとＨｉｇｈレベルとなる通電判別信号Ｃｄを出力する。しきい値は、溶接電流Ｉｗが通電していることを判別できるように１Ａ程度に設定される。通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルであるときは、アーク３が発生しているときである。
【００２１】
ウィービング周期設定回路ＴＲは、予め定めたウィービング周期設定信号Ｔｒを出力する。ウィービング周期設定信号Ｔｒは、継手形状、溶接部のギャップ長、溶接速度等に応じて、溶接作業者が手動で適正値に設定する。この回路は、半固定抵抗器及び表示器を備えた回路として実現しても良い。また、直接数字を入力するようにしても良い。
【００２２】
透過率制御回路ＧＣは、上記の通電判別信号Ｃｄ及び上記のウィービング周期設定信号Ｔｒを入力として、通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（アーク点弧前）のときは予め定めた第１透過率設定値Ｇ１となる透過率制御信号Ｇｃを出力し、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（アーク発生）に変化すると予め定めた第３透過率設定値Ｇ３となる透過率制御信号Ｇｃを出力し、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（アーク発生）に変化した時点から予め定めた初期期間Ｔｓが経過した後はウィービング周期設定信号Ｔｒによって定まるウィービング周期Ｔに同期して予め定めた第２透過率設定値Ｇ２と上記の第３透過率設定値Ｇ３とが交互に切り換わる透過率制御信号Ｇｃを出力する。ウィービング周期Ｔと透過率制御信号Ｇｃとの同期の方法については、図２で詳述する。Ｇ１＞Ｇ２＞Ｇ３である。透過率設定値が小さいほど、遮光パネルＧＰの光透過率は小さくなり、暗くなる。第１透過率設定値Ｇ１は、アークが発生していない状態で溶接部が目視できるように設定される。第３透過率設定値Ｇ３は、アーク発生中に目を傷めない範囲で溶接部を目視できるように設定される。第２透過率設定値Ｇ２は、第３透過率設定値Ｇ３よりも光透過率を大きくして、アーク発生中の溶接部がより鮮明に目視できるように設定される。これは、溶接トーチがウィービングの端部に位置しているときに、溶接部をより鮮明に目視できるようにして、ビードの端部が揃ったビードを形成しやすくするためである。
【００２３】
保護面ＨＧは、遮光パネルＧＰを装着しており、溶接作業者の目をアーク光から保護する。遮光パネルＧＰは、上記の透過率制御信号Ｇｃを入力として、透過率制御信号Ｇｃによって定まる光透過率に制御される。遮光パネルＧＰは、従来技術と同様に、印加される電圧値によって光透過率を複数段階に変化させることができる液晶パネルを用いる。
【００２４】
上記の溶接電流検出回路ＩＤ、上記の通電判別回路ＣＤ、上記のウィービング周期設定回路ＴＲ及び上記の透過率制御回路ＧＣを、上記の溶接電源ＰＳに内蔵しても良い。また、これらの回路を別の独立した透過率制御器に内蔵しても良い。
【００２５】
図２は、図１で上述したアーク溶接装置の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｃ）は通電判別信号Ｃｄを示し、同図（Ｄ）は透過率制御信号Ｇｃを示す。以下、同図を参照して説明する。
【００２６】
時刻ｔ０において、溶接作業者がトーチスイッチＳＴをオンすると、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源ＰＳが起動されて、電極１と母材２との間に無負荷電圧値の溶接電圧Ｖｗ（図示は省略）が印加し、アーク３を点弧するための高周波高電圧（図示は省略）が溶接電圧Ｖｗに重畳する。同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、同図（Ｃ）に示す通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベルであるので、第１透過率設定値Ｇ１になっている。透過率制御信号Ｇｃは、その設定値の大小を３段階の高さによって表すことにする。保護面ＨＧの遮光パネルＧＰの光透過率は大きくなっており、アークが発生していない状態で溶接部が目視できる状態である。
【００２７】
時刻ｔ１において、アーク３が点弧すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始し、同図（Ｃ）に示すように、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは第３透過率設定値Ｇ３に変化する。これにより、保護面ＨＧの遮光パネルＧＰは、目を痛めることなくアーク発生中に溶接部が目視できる状態になる。ここで、同図（Ａ）に示す溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化する時刻ｔ０において、透過率制御信号Ｇｃを第３透過率設定値Ｇ３に変化させるようにしても良い。これは、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、いつアークが点弧するかが不定であるので、前もって遮光パネルＧＰを暗転させておくためである。
【００２８】
同図（Ｃ）に示す通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルに変化した時刻ｔ１から予め定めた初期期間Ｔｓが経過した時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、時刻ｔ２から所定期間中は第２透過率設定値Ｇ２に変化し、その後は第３透過率設定値Ｇ３に戻る。時刻ｔ２以降の時刻ｔ３及び時刻ｔ４においても、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、それぞれの時刻から上記の所定期間中は第２透過率設定値Ｇ２に変化し、その後は第３透過率設定値Ｇ３に戻る。時刻ｔ２〜ｔ３の期間及び時刻ｔ３〜ｔ４の期間は、ウィービング周期設定信号Ｔｒによって設定されたウィービング周期Ｔの半周期となる。すなわち、時刻ｔ２以降の期間中は、ウィービング周期Ｔの半周期ごとに、第２透過率設定値Ｇ２と第３透過率設定値Ｇ３とを交互に繰り返している。第２透過率設定値Ｇ２のときは、第３透過率設定値Ｇ３のときよりも溶接部をより鮮明に目視することができるので、ウィービングの端部を揃えることが容易にできる。さらに、この光透過率の周期的な変化にガイドされて、溶接トーチ４のウィービングを行えば、その周期を略一定に保持することが容易になる。
【００２９】
ここで、ウィービング周期Ｔ＝２秒、所定期間＝０．４秒に設定した場合、遮光パネルＧＰは、０．４秒間は第２透過率設定値Ｇ２となり、０．６秒間は第３透過率設定値Ｇ３となる。上記の所定期間は、溶接部の端部を目視することができ、かつ、遮光パネルＧＰの光透過率の変化が追従することができる時間に設定される。
【００３０】
上記の初期期間Ｔｓは、アーク３が点弧されてから溶接トーチ４を停止している期間であり、この初期期間Ｔｓが経過すると溶接トーチ４の進行及びウィービング操作を開始することになる。この初期期間Ｔｓは、継手形状に応じて適正値に設定され、０〜５秒程度である。Ｔｓ＝０のときは、アーク３が点弧すると、直ぐに溶接トーチ４の進行及びウィービング操作を開始する場合である。
【００３１】
上記においては、ウィービング周期Ｔの半周期ごとに光透過率を変化させる場合を例示したが、周期Ｔごとに変化させるようにしても良い。溶接作業者は、この光透過率の変化をガイドとして溶接トーチ４のウィービング操作を行うことになる。ウィービング周期Ｔごとに光透過率が変化する場合には、溶接トーチ４のウィービング操作の１周期がこの光透過率の変化と一致するようにすれば良い。半周期ごとに光透過率が変化する場合には、ウィービング操作の右端及び左端がこの光透過率の変化と一致するようにすれば良い。
【００３２】
上述した実施の形態１に係るアーク溶接装置は、手動操作（ウィービング操作）の周期を設定する手動操作周期設定部（ウィービング周期設定回路ＴＲ）と、この設定された手動操作周期に同期して遮光パネルの光透過率を変化させる透過率制御部（透過率制御回路ＧＣ）とを備えている。遮光パネルの光透過率の変化にガイドされて、溶接作業者は溶接トーチのウィービング操作を行うことができる。このために、熟練した溶接作業者でなくても、溶接トーチのウィービング操作の周期の変動を抑制することができる。さらに、遮光パネルの光透過率が大きいときに、溶接トーチをウィービングの端部に位置させる所定の手動操作を行えば、溶接部をより鮮明に目視することができるので、ビードの端部を揃えることができるという溶接品質の向上を容易に図ることができる。
【００３３】
［実施の形態２］
アーク発生中に周期的に行う手動操作が、実施の形態１の発明ではウィービング操作であったが、実施の形態２の発明ではフィラーワイヤ挿入操作である点が異なる。フィラーワイヤ挿入操作とは、非消耗電極アーク溶接において、溶接作業者がフィラーワイヤを手動で周期的にアーク発生部に挿入する操作である。以下、実施の形態２の発明について、図面を参照して説明する。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態２に係るアーク溶接装置のブロック図である。同図は、溶接作業者がアーク発生中に手動操作としてフィラーワイヤ挿入操作を行う場合である。同図は上述した図１と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は省略する。同図は、フィラーワイヤ５を追加し、図１のウィービング周期設定回路ＴＲをフィラーワイヤ挿入周期設定回路ＴＲ２に置換し、図１の透過率制御回路ＧＣを第２透過率制御回路ＧＣ２に置換したものである。以下、同図を参照して、これらのブロックについて説明する。
【００３５】
フィラーワイヤ５は、手動によってアーク３中に挿入される。フィラーワイヤ挿入周期設定回路ＴＲ２は、予め定めたフィラーワイヤ挿入周期設定信号Ｔｒを出力する。フィラーワイヤ挿入周期設定信号Ｔｒは、継手形状、溶接部のギャップ長、溶接速度等に応じて、溶接作業者が手動で適正値に設定する。この回路は、半固定抵抗器及び表示器を備えた回路として実現しても良い。また、直接数字を入力するようにしても良い。
【００３６】
第２透過率制御回路ＧＣ２は、通電判別信号Ｃｄ及び上記のフィラーワイヤ挿入周期設定信号Ｔｒを入力として、通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（アーク点弧前）のときは予め定めた第１透過率設定値Ｇ１となる透過率制御信号Ｇｃを出力し、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（アーク発生）に変化すると予め定めた第３透過率設定値Ｇ３となる透過率制御信号Ｇｃを出力し、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（アーク発生）に変化した時点から予め定めた初期期間Ｔｓが経過した後はフィラーワイヤ挿入周期設定信号Ｔｒによって定まるフィラーワイヤ挿入周期Ｔに同期して予め定めた第２透過率設定値Ｇ２と上記の第３透過率設定値Ｇ３とが交互に切り換わる透過率制御信号Ｇｃを出力する。フィラーワイヤ挿入周期Ｔと透過率制御信号Ｇｃとの同期の方法については、図４で詳述する。第１透過率設定値Ｇ１〜第３透過率設定値Ｇ３の各値は、上述した実施の形態１と同様である。
【００３７】
図４は、図３で上述したアーク溶接装置の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｃ）は通電判別信号Ｃｄを示し、同図（Ｄ）は透過率制御信号Ｇｃを示す。同図は、上述した図２と対応しており、時刻ｔ２までの動作は同一であるので、説明は省略する。以下、同図を参照して、時刻ｔ２以降の動作について説明する。
【００３８】
同図（Ｃ）に示す通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルに変化した時刻ｔ１から予め定めた初期期間Ｔｓが経過した時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、時刻ｔ２から所定期間中は第２透過率設定値Ｇ２に変化し、その後は第３透過率設定値Ｇ３に戻る。時刻ｔ２以降の時刻ｔ３及び時刻ｔ４においても、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、それぞれの時刻から上記の所定期間中は第２透過率設定値Ｇ２に変化し、その後は第３透過率設定値Ｇ３に戻る。時刻ｔ２〜ｔ３の期間及び時刻ｔ３〜ｔ４の期間は、フィラーワイヤ挿入周期設定信号Ｔｒによって設定されたフィラーワイヤ挿入周期Ｔとなる。すなわち、時刻ｔ２以降の期間中は、フィラーワイヤ挿入周期Ｔごとに、第２透過率設定値Ｇ２と第３透過率設定値Ｇ３とを交互に繰り返している。第２透過率設定値Ｇ２のときは、第３透過率設定値Ｇ３のときよりも溶接部をより鮮明に目視することができるので、フィラーワイヤを適正な位置に的確に挿入することが容易になる。さらに、この光透過率の周期的な変化にガイドされて、フィラーワイヤの挿入を行えば、その周期を略一定に保持することが容易になる。
【００３９】
ここで、フィラーワイヤ挿入周期Ｔ＝１秒、所定期間＝０．４秒に設定した場合、遮光パネルＧＰは、０．４秒間は第２透過率設定値Ｇ２となり、０．６秒間は第３透過率設定値Ｇ３となる。上記の所定期間は、フィラーワイヤの挿入位置を目視することができ、かつ、遮光パネルＧＰの光透過率の変化が追従することができる時間に設定される。
【００４０】
溶接作業者は、この光透過率の変化をガイドとしてフィラーワイヤ挿入操作を行うことになる。すなわち、溶接作業者は、光透過率が第２透過率設定値Ｇ２になり、溶接部がより鮮明に目視できるようになったときにフィラーワイヤを挿入すれば良い。
【００４１】
上述した実施の形態２に係るアーク溶接装置は、手動操作（フィラーワイヤ挿入操作）の周期を設定する手動操作周期設定部（フィラーワイヤ挿入周期設定回路ＴＲ２）と、この設定された手動操作周期に同期して遮光パネルの光透過率を変化させる透過率制御部（第２透過率制御回路ＧＣ２）とを備えている。遮光パネルの光透過率の変化にガイドされて、溶接作業者はフィラーワイヤ挿入操作を行うことができる。このために、熟練した溶接作業者でなくても、フィラーワイヤ挿入操作の周期の変動を抑制することができる。さらに、遮光パネルの光透過率が大きいときに、フィラーワイヤを挿入するという所定の手動操作を行えば、溶接部をより鮮明に目視することができるので、フィラーワイヤを適正位置に的確に挿入することができ、溶接品質の向上を容易に図ることができる。
【００４２】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係るアーク溶接装置のブロック図である。同図は、溶接作業者がアーク発生中に手動操作としてウィービング操作を行う場合である。同図は、アーク溶接装置が非消耗電極アーク溶接装置の場合であるが、消耗電極アーク溶接装置の場合も同様である。同図は上述した図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図１に移動判別回路ＭＤを追加し、図１の透過率制御回路ＧＣを第３透過率制御回路ＧＣ３に置換し、図１の保護面ＨＧに加速度センサＤＳを追加したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
【００４３】
移動判別回路ＭＤは、通電判別信号Ｃｄ及び後述する加速度センサＤＳからの加速度信号Ｄｓを入力として、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（アーク発生）に変化した後に、加速度信号Ｄｓの絶対値が最初に予め定めた基準値以上になるとＨｉｇｈレベルに変化する移動判別信号Ｍｄを出力する。加速度センサＤＳは、後述するように保護面ＨＧに設けられており、保護面ＨＧを動かすと正負の加速度信号Ｄｓが出力される。上記の基準値は、保護面ＨＧが略停止した状態にあるか又は動いている状態にあるかを判別することができる値に設定される。この移動判別信号Ｍｄについては、図６で詳述する。
【００４４】
第３透過率制御回路ＧＣ３は、通電判別信号Ｃｄ、ウィービング周期設定信号Ｔｒ及び上記の移動判別信号Ｍｄを入力として、通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（アーク点弧前）のときは予め定めた第１透過率設定値Ｇ１となる透過率制御信号Ｇｃを出力し、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（アーク発生）に変化すると予め定めた第３透過率設定値Ｇ３となる透過率制御信号Ｇｃを出力し、移動判別信号ＭｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点から後はウィービング周期設定信号Ｔｒによって定まるウィービング周期Ｔに同期して予め定めた第２透過率設定値Ｇ２と上記の第３透過率設定値Ｇ３とが交互に切り換わる透過率制御信号Ｇｃを出力する。ウィービング周期Ｔと透過率制御信号Ｇｃとの同期の方法については、図２の説明と同様である。図１と同様に、Ｇ１＞Ｇ２＞Ｇ３である。
【００４５】
保護面ＨＧには、遮光パネルＧＰが装着されており、溶接作業者の目をアーク光から保護すると共に、加速度センサＤＳが設けられており、保護面ＨＧが動くと正負の加速度信号Ｄｓが出力される。
【００４６】
図６は、図５で上述したアーク溶接装置の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｃ）は通電判別信号Ｃｄを示し、同図（Ｄ）は透過率制御信号Ｇｃを示し、同図（Ｅ）は加速度信号Ｄｓを示し、同図（Ｆ）は移動判別信号Ｍｄを示す。同図は上述した図２と対応しており、時刻ｔ２以降の動作については同様であるので、説明は省略する。以下、同図を参照して説明する。
【００４７】
時刻ｔ０において、溶接作業者が溶接トーチ４を溶接開始位置に停止させた状態でトーチスイッチＳＴをオンすると、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源ＰＳが起動されて、電極１と母材２との間に無負荷電圧値の溶接電圧Ｖｗ（図示は省略）が印加し、アーク３を点弧するための高周波高電圧（図示は省略）が溶接電圧Ｖｗに重畳する。同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、同図（Ｃ）に示す通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベルであるので、第１透過率設定値Ｇ１になっている。透過率制御信号Ｇｃは、その設定値の大小を３段階の高さによって表すことにする。保護面ＨＧの遮光パネルＧＰの光透過率は大きくなっており、アークが発生していない状態で溶接部が目視できる状態である。また、時刻ｔ０においては、保護面ＨＧも略停止した状態にあるので、同図（Ｅ）に示すように、加速度信号Ｄｓは略０となっている。
【００４８】
時刻ｔ１において、アーク３が点弧すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始し、同図（Ｃ）に示すように、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは第３透過率設定値Ｇ３に変化する。これにより、保護面ＨＧの遮光パネルＧＰは、目を痛めることなくアーク発生中に溶接部が目視できる状態になる。ここで、同図（Ａ）に示す溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化する時刻ｔ０において、透過率制御信号Ｇｃを第３透過率設定値Ｇ３に変化させるようにしても良い。これは、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、いつアークが点弧するかが不定であるので、前もって遮光パネルＧＰを暗転させておくためである。
【００４９】
溶接作業者は、時刻ｔ１にアークが点弧しても、溶融池が適度に形成されるまでは溶接トーチ４を停止させた状態に保持する。そして、溶接作業者は、溶融池が適度に形成されたと判断すると、保護面ＨＧを左右に振るように動かす。これに応動して、同図（Ｅ）に示すように、加速度信号Ｄｓは、時刻ｔ２の少し前から時刻ｔ２の少し後まで正負に振動した波形となる。この振動波形はその絶対値が上述した基準値以上となっているので、同図（Ｆ）に示すように、移動判別信号Ｍｄが時刻ｔ２においてＨｉｇｈレベルに変化する。そして、この移動判別信号ＭｄがＨｉｇｈレベルに変化した時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、時刻ｔ２から所定期間中は第２透過率設定値Ｇ２に変化し、その後は第３透過率設定値Ｇ３に戻る。時刻ｔ２以降の時刻ｔ３及び時刻ｔ４においても、同図（Ｄ）に示すように、透過率制御信号Ｇｃは、それぞれの時刻から上記の所定期間中は第２透過率設定値Ｇ２に変化し、その後は第３透過率設定値Ｇ３に戻る。時刻ｔ２から溶接トーチ４の溶接線に沿った移動が開始される。同時に、保護面ＨＧも溶接トーチ４の移動に伴って略一定の速度での移動が開始される。したがって、同図（Ｅ）に示すように、加速度信号Ｄｓは時刻ｔ２で振動した後は略０となる。
【００５０】
上記の溶接作業者が保護面ＨＧを左右に振るように動かす操作は、ウィービングをいまから開始するので、光透過率の周期的な変化を開始させるためのスイッチの役割りをしている。上記では、左右に振ると表現したが、上下又は前後に振るように動かしても良い。要するに、加速度信号Ｄｓの絶対値が基準値以上になる動かし方であれば良い。また、上記では、アークが点弧されて溶融池が適度に形成されたタイミングで保護面ＨＧを左右に振る操作をした場合を例示したが、溶融池が適度に形成されて溶接トーチ４を溶接線に沿って所定距離だけ移動させた後に、この操作を行うようにしても良い。要するに、溶接作業者がウィービングを開始すべきと判断したときに、この操作を行えば良い。
【００５１】
上記においては、アーク発生中に周期的に行う手動操作がウィービング操作である場合を説明したが、実施の形態２のフィラーワイヤ挿入操作である場合も同様である。この場合には、図３に対して図５と等価の変更を行い、図４に対して図６と等価の変更を行えば良い。
【００５２】
上述した実施の形態３に係るアーク溶接装置は、溶接電流の通電を判別する通電判別部を備え、保護面に加速度センサＤＳを新たに設けている。アーク溶接装置の透過率制御部（第３透過率制御回路ＧＣ３）は、溶接電流の通電が判別された後に、加速度センサＤＳからの加速度信号Ｄｓの絶対値が最初に予め定めた基準値以上になった時点以降に設定された手動操作周期に同期して遮光パネルの光透過率を変化させる。これにより、実施の形態１及び２の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、溶接作業者がアークが点弧された後に、ウィービング操作、フィラーワイヤ挿入操作等の周期的な手動操作を開始すべきと判断した時点で、保護面を左右等に振るように動かす操作をすることによって、遮光パネルの光透過率の周期的な変化を開始させることができる。このために、スイッチを新たに設けてオン／オフさせることなく、所望のタイミングで遮光パネルの光透過率の周期的な変化を開始させることができる。この結果、作業性が向上する。
【００５３】
上記においては、透過率制御信号Ｇｃを遮光パネルに有線で出力する場合であるが、無線で通信するようにしても良い。この場合には、遮光パネルの光透過率を変化させるための電池を保護面に設ける必要がある。また、上記においては、加速度信号Ｄｓを第３透過率制御回路ＧＣ３に有線で出力する場合であるが、無線で通信するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１            電極
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
５            フィラーワイヤ
ＣＤ            通電判別回路
Ｃｄ            通電判別信号
ＤＳ            加速度センサ
Ｄｓ            加速度信号
Ｇ１            第１透過率設定値
Ｇ２            第２透過率設定値
Ｇ３            第３透過率設定値
ＧＣ            透過率制御回路
Ｇｃ            透過率制御信号
ＧＣ２            第２透過率制御回路
ＧＣ３            第３透過率制御回路
ＧＰ            遮光パネル
ＨＧ            保護面
ＩＤ            溶接電流検出回路
Ｉｄ            電流検出信号
Ｉｗ            溶接電流
ＭＤ            移動判別回路
Ｍｄ            移動判別信号
ＰＳ            溶接電源
ＳＴ            トーチスイッチ
Ｓｔ            溶接開始信号
Ｔ            ウィービング周期／フィラーワイヤ挿入周期
ＴＲ            ウィービング周期設定回路
Ｔｒ            ウィービング／フィラーワイヤ挿入周期設定信号
ＴＲ２            フィラーワイヤ挿入周期設定回路
Ｔｓ            初期期間
Ｖｗ            溶接電圧
【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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