(57)【要約】【課題】  多層溶接において、溶接パス間温度が設定値以下になってからしか溶接施工ができない溶接電源を提供する。【解決手段】  本発明は、外部からの起動信号Ｓｔに従ってアーク溶接に適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する出力制御回路ＰＭと、溶接部の温度を計測して温度計測信号Ｔｄを出力する温度センサＴＤと、多層溶接の溶接パス間温度を設定して溶接パス間温度設定信号Ｔｒを出力する溶接パス間温度設定回路ＴＲと、温度判定を開始させるための判定開始スイッチＳＷと、溶接停止中に、前記判定開始スイッチＳＷがオンされたときの前記温度計測信号Ｔｄの値が前記溶接パス間温度設定信号Ｔｒの値以下であり、かつ、それ以降に前記起動信号Ｓｔがオンされたときにのみ、前記出力制御回路ＰＭからの出力を開始させて溶接を行えるようにする温度判定回路ＨＣと、を備えた溶接電源ＰＳである。【選択図】図１
2008006454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの起動信号に従ってアーク溶接に適した溶接電圧及び溶接電流を出力する出力制御回路と、
溶接部の温度を計測して温度計測信号を出力する温度センサと、
多層溶接の溶接パス間温度を設定して溶接パス間温度設定信号を出力する溶接パス間温度設定回路と、
温度判定を開始させるための判定開始スイッチと、
溶接停止中に、前記判定開始スイッチがオンされたときの前記温度計測信号の値が前記溶接パス間温度設定信号の値以下であり、かつ、それ以降に前記起動信号がオンされたときにのみ、前記出力制御回路からの出力を開始させて溶接を行えるようにする温度判定回路と、
を備えたことを特徴とする溶接電源。
【請求項２】
前記温度センサを複数個備えた、ことを特徴とする請求項１記載の溶接電源。
【請求項３】
前記温度計測信号の値を表示する表示器を備えた、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶接電源。
【請求項４】
前記判定開始スイッチを前記温度センサと一体化して設けた、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の溶接電源。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層溶接における溶接パス間温度が設定値以下まで低下したことを判定する機能を有し、健全な溶接を行うための溶接電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築鉄骨溶接施工においては、溶接部の健全性確保が強く求められる。例えば、日本建築学会制定の鉄骨工事技術指針では、入熱４０kJ/cm以下、溶接パス間温度３５０℃以下であることが溶接時の熱管理の目安とされており、しばしばこの指針が溶接施工に義務づけられることがある。このうち、溶接入熱は、溶接電流、溶接電圧及び溶接速度を設定することである程度の管理が施工現場で容易に行える。しかし、溶接パス間温度は、溶接ビードの温度を計測する必要があり、溶接作業者が表面温度計等の計測機器を携帯しながら施工することになる。このために、施工現場では、温度計測工程のし忘れが発生したり、計測温度が基準値以下であることを溶接作業者が判定できない場合もあり、品質管理上問題であった。
【０００３】
このような問題に対して、特許文献１に開示されている従来技術１では、赤外線温度センサが計測する鋼板温度が、溶接パス間温度設定値より低いと溶接可能を意味する青ランプが点灯し、高いと溶接不可を意味する赤ランプが点灯する。さらに、従来技術１では、鋼板温度が溶接パス間温度設定値より高いと開閉弁が開弁してノズルから吐出する冷却空気により溶接部を強制冷却し、鋼板温度が溶接パス間温度設定値以下になると開閉弁を閉弁して強制冷却を停止するようにした装置を提案している。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている従来技術２では、開先端から所定位置を越えた複数位置におけるパス溶接開始温度を、パス間温度検出手段によって順次計・記録するパス間温度管理方法が提案されている。これら従来技術１，２共に温度判定を容易にする効果がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５９３７号公報
【特許文献２】特開２００５−４６８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術では、溶接パス間温度を管理する装置が溶接機器とは連動しない別の独立した装置であるために、温度計測値が溶接パス間温度設定値を越えていて管理装置から警告が出ていても溶接施行を行うことができ、品質管理上問題であった。さらに、管理装置を設置するのに時間がかかるために、煩雑な施行現場では管理装置の設置を徹底することは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明では、溶接部の温度計測値が溶接パス間温度設定値以下になるまでは溶接を禁止することができ、温度判定部の設置にも手間がかからない溶接電源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、外部からの起動信号に従ってアーク溶接に適した溶接電圧及び溶接電流を出力する出力制御回路と、
溶接部の温度を計測して温度計測信号を出力する温度センサと、
多層溶接の溶接パス間温度を設定して溶接パス間温度設定信号を出力する溶接パス間温度設定回路と、
温度判定を開始させるための判定開始スイッチと、
溶接停止中に、前記判定開始スイッチがオンされたときの前記温度計測信号の値が前記溶接パス間温度設定信号の値以下であり、かつ、それ以降に前記起動信号がオンされたときにのみ、前記出力制御回路からの出力を開始させて溶接を行えるようにする温度判定回路と、
を備えたことを特徴とする溶接電源である。
【０００９】
第２の発明は、前記温度センサを複数個備えた、ことを特徴とする第１の発明記載の溶接電源である。
【００１０】
第３の発明は、前記温度計測信号の値を表示する表示器を備えた、ことを特徴とする第１又は第２の発明記載の溶接電源である。
【００１１】
第４の発明は、前記判定開始スイッチを前記温度センサと一体化して設けた、ことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載の溶接電源である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、溶接停止中に溶接部の温度計測値が溶接パス間温度設定値以下になったことを温度判定によって確認しない限り、次の溶接を行うことができない。このために、溶接施工において、温度判定のし忘れ、判定ミスを防止することができるので、確実な品質管理を行うことができる。さらに、温度判定処理部が溶接電源に内臓されているので、追加の設置を行う必要がなく、施工効率を低下させることがない。さらに、判定操作は温度計測センサを溶接部に配置して判定開始スイッチをオンするだけであり、溶接作業者にとってとても使い勝手がよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００１５】
出力制御回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する起動制御信号Ｓtcに従ってインバータ、サイリスタ位相制御等の出力制御を行い、溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。溶接ワイヤ１は、送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって、溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間でアーク３が発生して溶接が行われる。
【００１６】
温度計測プローブＴＤは、温度センサが装着されており、溶接部の温度を計測して、温度計測信号Ｔｄを出力する。溶接パス間温度設定回路ＴＲは、溶接パス間温度の上限ととなる基準値を設定して、溶接パス間温度設定信号Ｔｒを出力する。判定開始スイッチＳＷは、温度判定を開始させるためのスイッチであり、オンすると判定開始信号Ｓｗが出力（Ｈｉｇｈレベル）される。温度比較回路ＣＭは、上記の判定開始信号ＳｗがＨｉｇｈレベルに変化した時点での、上記の温度計測信号Ｔｄの値と上記の溶接パス間温度設定信号Ｔｒの値とを比較して、Ｔｄ≦ＴｒのときはＨｉｇｈレベルに変化する温度比較信号Ｃｍを出力すると共に、温度表示信号Ｄｐを出力する。この温度比較信号Ｃｍは、溶接が停止するとリセット（Ｌｏｗレベル）される。表示器ＤＰは、この温度表示信号Ｄｐを入力として、上記の判定時点での温度計測信号Ｔｄ及び溶接パス間温度設定信号Ｔｒの値を表示する。
【００１７】
温度判定回路ＨＣは、外部からの起動信号ＳｔがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化した時点において、上記の温度比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルであるときはＨｉｇｈレベルに変化し、温度比較信号ＣｍがＬｏｗレベルのときはＬｏｗレベルを継続する起動制御信号Ｓtcを出力する。すなわち、溶接停止中に温度比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベル（Ｔｄ≦Ｔｒ）のときのみ、起動信号Ｓｔが許可されて、溶接を開始することができる。
【００１８】
図２は、上述した溶接電源ＰＳにおける各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は起動信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は判定開始信号Ｓｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は温度比較信号Ｃｍの時間変化を示し、同図（Ｄ）は起動制御信号Ｓtcの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００１９】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＳｔがＬｏｗレベルに変化し、同図（Ｄ）に示すように、起動制御信号ＳtcがＬｏｗレベルに変化すると、出力制御回路ＰＭは出力制御を停止するので溶接が停止する。溶接停止中の時刻ｔ２において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化するが、同図（Ｃ）に示すように、温度比較信号ＣｍがＬｏｗレベルであるので、同図（Ｄ）に示すように、起動制御信号ＳtcはＬｏｗレベルのままであり、溶接は停止のままである。
【００２０】
時刻ｔ３において、温度計測プローブＴＤを溶接部の所定位置に配置して判定開始スイッチＳＷをオンすると、同図（Ｂ）に示すように、判定開始信号ＳｗがＨｉｇｈレベルになり、溶接部の温度計測値Ｔｄと溶接パス間温度設定値Ｔｒとの比較を行う。この時点ではＴｄ＞Ｔｒであるので、同図（Ｃ）に示すように、温度比較信号ＣｍはＬｏｗレベルのままである。時刻ｔ４において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化するが、時刻ｔ２のときと同様に、同図（Ｃ）に示す温度比較信号ＣｍがＬｏｗレベルであるので、同図（Ｄ）に示すように、起動制御信号ＳtcはＬｏｗレベルのままであり、溶接は停止したままである。
【００２１】
時刻ｔ５において、溶接部に温度計測プローブＴＤを配置して判定開始スイッチＳＷをオンすると、同図（Ｂ）に示すように、判定開始信号ＳｗがＨｉｇｈレベルになり、温度計測値Ｔｄと溶接パス間温度設定値Ｔｒとを比較する。この時点で、Ｔｄ≦Ｔｒとなるので、同図（Ｃ）に示すように、温度比較信号ＣｍはＨｉｇｈレベルになる。時刻ｔ６において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化すると、同図（Ｃ）に示すように、温度比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルであるので、同図（Ｄ）に示すように、起動制御信号ＳtcはＨｉｇｈレベルに変化し、溶接が開始する。時刻ｔ７において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＳｔがＬｏｗレベルに変化すると、同図（Ｃ）に示すように、温度比較信号ＣｍはＬｏｗレベルにリセットされ、同図（Ｄ）に示すように、起動制御信号ＳtcはＬｏｗレベルに変化し、溶接が終了する。
【００２２】
上述した実施の形態によれば、溶接停止中に溶接部の温度計測値Ｔｄが溶接パス間温度設定値Ｔｒ以下になったことを温度判定によって確認しない限り次の溶接を行うことができない。このために、溶接施工において温度判定のし忘れ、判定ミスを防止することができるので、確実な品質管理を行うことができる。さらに、温度判定部が溶接電源に内臓されているので、追加の設置を行う必要がなく、施工効率を低下させることがない。さらに、操作は温度計測プローブＴＤを溶接部に配置して判定開始スイッチをオンするだけであり、溶接作業者にとってとても使いやすい。さらに、判定結果が表示されるので、溶接部の温度計測値Ｔｄの確認及び溶接パス間温度設定値Ｔｒの確認を行うことができる。
【００２３】
上記の実施の形態においては、温度計測プローブＴＤが１つの場合を例示したが、複数個設けてももよい。この場合には、溶接部の複数箇所の温度計測値Ｔｄを一度に収集して、溶接パス間温度設定値Ｔｒと比較して判定することで、より正確に溶接パス間温度を管理することができる。また、上記の判定開始スイッチＳＷは、溶接電源のフロントパネル部、温度計測プローブ又は溶接トーチに設けることができる・また、温度センサをを溶接トーチに装着して、温度計測プローブＴＤを溶接トーチと一体としてもよい。上記の表示器ＤＰから音声によって判定結果を通告するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶接電源のブロック図である。
【図２】図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
５            送給ロール
ＣＭ            温度比較回路
Ｃｍ            温度比較信号
ＤＰ            表示器
Ｄｐ            温度表示信号
ＨＣ            温度判定回路
Ｉｗ            溶接電流
ＰＭ            出力制御回路
ＰＳ            溶接電源
Ｓｔ            起動信号
Ｓtc            起動制御信号
ＳＷ            判定開始スイッチ
Ｓｗ            判定開始信号
ＴＤ            温度計測プローブ
Ｔｄ            温度計測信号
ＴＲ            溶接パス間温度設定回路
Ｔｒ            溶接パス間温度設定信号
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＭ            送給モータ
【図１】
2008006454.tif 000003
【図２】
2008006454.tif 000004