(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーク電流の通電とベース電流の通電とを繰り返してアーク溶接する溶接装置であって、
前記ベース電流の通電期間を判別してベース期間信号を出力するベース期間判別部と、
前記ベース期間信号に同期して溶接作業者の口唇の動きを撮像し、画像データを出力する画像撮像手段と、
前記画像データから前記口唇の動きを認識する口唇認識部と、
前記認識された口唇の動きに基づいて溶接条件設定信号を出力する溶接条件設定部と、
前記溶接条件設定信号を入力として溶接負荷に供給される出力を制御する溶接電源と、を備えた
ことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記ベース期間信号に同期して前記口唇認識部が認識した口唇認識信号を前記溶接条件設定部に通信する通信部をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記口唇認識部は、前記ベース期間信号に同期して前記画像データから前記口唇の動きを認識する、
ことを特徴とする請求項２に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピーク電流の通電とベース電流の通電とを繰り返してアーク溶接する溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ピーク電流の通電とベース電流の通電とを繰り返してアーク溶接するパルスアーク溶接が広く使用されている。パルスアーク溶接には、消耗電極である溶接ワイヤを送給して行う消耗電極式パルスアーク溶接と、非消耗電極を使用して行う非消耗電極式パルスアーク溶接とがある。ピーク電流は３００〜６００Ａ程度の大電流値に設定され、ベース電流は３０〜１００Ａ程度の小電流値に設定される。パルスアーク溶接では、ピーク電流の通電による大きな入熱と、ベース電流の通電による小さな入熱との熱サイクルを繰り返すことによって、高効率の溶接が可能となる。
【０００３】
溶接作業者は、片手で溶接トーチを操作し、もう一方の手で保護面を把持して溶接を行う。溶接作業者が溶接電流、溶接電圧等の溶接条件を調整するときには、一旦溶接を中断し、手元にある条件設定器のツマミを調整して行うことが一般的である。しかし、これでは、最適な溶接条件に調整するまでには、何度も溶接を中断しなければならず、長い時間が必要となる。このために、溶接を行いながら溶接条件の調整が可能な溶接トーチ(例えば、特許文献１参照)が販売されている。この溶接トーチには、溶接条件を調整するツマミが設けられている。溶接作業者は、溶接を行いながら、このツマミを調整して、溶接条件を調整する。しかしながら、複雑で、かつ、微妙なトーチ操作を行いながら、ツマミを調整するには、熟練した技量が必要である。未熟練作業者がこの溶接トーチを使いこなすことは困難であった。
【０００４】
また、特許文献２の発明では、口唇の動きを光学的手段で読み取り、対象物に対して指令を与える装置が開示されている。このような装置を、上述したパルスアーク溶接に適用すれば、溶接作業者は口唇の動きによって溶接条件を調整することが可能となる。この方法では、両手には追加の操作が不要であるので、未熟練作業者であっても簡単に使いこなすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２０２４９８号公報
【特許文献２】特開２００４−２４８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、パルスアーク溶接では、３００Ａを超える大電流値のピーク電流が通電する。このために、非常に強い磁界がアーク発生部の周囲空間に形成される。特許文献２の発明のように、口唇の動きをＣＣＤカメラ等の撮像手段によって撮像するときに、強い磁界から影響を受けて、画像データに大きなノイズが重畳する問題があった。この結果、口唇の動きを正しく認識することができないために、溶接電源に対して溶接条件の調整を行うことができなかった。
【０００７】
そこで、本発明では、パルスアーク溶接において、溶接中に溶接作業者の口唇の動きを撮像し、撮像された画像データに基づいて溶接電源に対する溶接条件の調整を行うことができる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】
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
ピーク電流の通電とベース電流の通電とを繰り返してアーク溶接する溶接装置であって、
前記ベース電流の通電期間を判別してベース期間信号を出力するベース期間判別部と、
前記ベース期間信号に同期して溶接作業者の口唇の動きを撮像し、画像データを出力する画像撮像手段と、
前記画像データから前記口唇の動きを認識する口唇認識部と、
前記認識された口唇の動きに基づいて溶接条件設定信号を出力する溶接条件設定部と、
前記溶接条件設定信号を入力として溶接負荷に供給される出力を制御する溶接電源と、を備えた
ことを特徴とする溶接装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、前記ベース期間信号に同期して前記口唇認識部が認識した口唇認識信号を前記溶接条件設定部に通信する通信部をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、前記口唇認識部は、前記ベース期間信号に同期して前記画像データから前記口唇の動きを認識する、
ことを特徴とする請求項２に記載の溶接装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、パルスアーク溶接のベース期間に同期して溶接作業者の口唇の動きを画像撮像手段によって撮像し、画像データから口唇の動きを認識し、認識した結果に基づいて溶接条件を調整することができる。撮像は、溶接電流が小電流値であるベース期間に同期して行われるために、画像データにノイズが重畳することを抑制することができる。このために、溶接作業者の口唇の動きを正しく認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る溶接装置のブロック図である。
【図２】カメラＣＭの撮像タイミングを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る溶接装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【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】
［実施の形態１］
実施の形態１の発明では、口唇認識部ＭＤ、溶接条件設定部ＷＣが溶接電源ＰＳの近傍又は電源内に設けられている場合である。カメラＣＭは、保護面の内側に設けられている。したがって、カメラＣＭは、アーク発生部の近くに位置することになる。この結果、カメラＣＭは、溶接電流Ｉｗの通電による磁界からのノイズを受けやすいことになる。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１に係る溶接装置のブロック図である。同図は、消耗電極式パルスアーク溶接のための溶接装置の場合である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００１６】
ワイヤ送給機ＦＤは、溶接電源ＰＳのプラス出力端子と接続され、溶接ワイヤ１を送給するための送給モータ(図示は省略)を内蔵している。溶接トーチＷＴは、ワイヤ送給機ＦＤに接続されて、電力、溶接ワイヤ１及びシールドガスをアーク発生部に供給する。溶接トーチＷＴは、溶接作業者によって把持される。溶接トーチＷＴから送給された溶接ワイヤ１と母材２との間にアーク３が発生する。母材２は、溶接電源ＰＳのマイナス出力端子と接続される。溶接ワイヤ１と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。
【００１７】
ベース期間判別部ＳＴＢは溶接電流Ｉｗを検出し、検出された値がしきい値未満のときはベース期間であると判別してＨｉｇｈレベルとなるベース期間信号Ｓtbを出力する。しきい値は、例えば１５０Ａに設定される。
【００１８】
カメラＣＭは、上記のベース期間信号Ｓtbを入力として、ベース期間信号ＳtbがＨｉｇｈレベルであるときに同期して、溶接作業者の口唇の動きを撮像し、画像データＣｍを出力する。カメラＣＭの内部では、撮像タイミング信号Ｃmaが生成されて、撮像タイミング信号Ｃmaが短時間Ｈｉｇｈレベルとなると撮像が行われる。カメラＣＭは、例えばＣＣＤカメラである。カメラＣＭは、溶接作業者の口唇の動きを撮像できるように、保護面(図示は省略)の内側に設けられている。カメラＣＭが、画像撮像手段に相当する。
【００１９】
口唇認識部ＭＤは、上記の画像データＣｍを入力として、画像データＣｍから口唇の動きを認識して、口唇認識信号Ｍｄを出力する。
【００２０】
溶接条件設定部ＷＣは、上記の口唇認識信号Ｍｄに基づいて溶接条件設定信号Ｗｃを出力する。溶接条件設定信号Ｗｃは、例えば溶接電流設定信号Ｉｒ、溶接電圧設定信号Ｖｒ等である。
１）口唇認識信号Ｍｄが「あ」に対応した信号であり、この状態が所定時間継続するごとに、溶接電流設定信号Ｉｒの値を所定値だけ増加させる。
２）口唇認識信号Ｍｄが「い」に対応した信号であり、この状態が所定時間継続するごとに、溶接電流設定信号Ｉｒの値を所定値だけ減少させる。
３）口唇認識信号Ｍｄが「う」に対応した信号であり、この状態が所定時間継続するごとに、溶接電圧設定信号Ｖｒの値を所定値だけ増加させる。
４）口唇認識信号Ｍｄが「え」に対応した信号であり、この状態が所定時間継続するごとに、溶接電圧設定信号Ｖｒの値を所定値だけ減少させる。
【００２１】
溶接電源ＰＳは、上記の溶接条件設定信号Ｗｃを入力として、溶接負荷に供給される出力を制御する。溶接条件設定信号Ｗｃに含まれる溶接電流設定信号Ｉｒに基づいて溶接ワイヤ１の送給速度(溶接電流Ｉｗ)が設定される。溶接条件設定信号Ｗｃに含まれる溶接電圧設定信号Ｖｒに基づいて溶接電圧Ｖｗが設定される。
【００２２】
図２は、カメラＣＭの撮像タイミングを示す図である。同図(Ａ)は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図(Ｂ)はベース期間信号Ｓtbの時間変化を示し、同図(Ｃ)は撮像タイミング信号Ｃmaの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００２３】
同図(Ａ)に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間中はピーク電流が通電し、時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間中はベース電流が通電する。同図(Ｂ)に示すように、ベース期間信号Ｓtbは、溶接電流Ｉｗがしきい値未満となる、時刻ｔ２〜ｔ３の間Ｈｉｇｈレベルとなる。同図(Ｃ)に示すように、撮像タイミング信号Ｃmaは、ベース期間信号ＳtbがＨｉｇｈレベルに変化した時刻ｔ２から所定時間だけ遅延した時刻ｔ２１に短時間Ｈｉｇｈレベルとなる。時刻ｔ２１は、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時刻である。同図(Ｃ)に示す撮像タイミング信号ＣmaがＨｉｇｈレベルに変化すると、カメラＣＭは撮像する。
【００２４】
このように、カメラＣＭの撮像タイミングを、ベース期間とすることによって、弱い磁界の下で撮像することができるので、画像データＣｍへのノイズの重畳を抑制することができる。
【００２５】
以下、実施の形態１の発明の作用効果について説明する。溶接作業者が溶接トーチＷＴを操作しながら溶接しているときに、溶接電流Ｉｗを増加させたいと思った場合には、「あ」と発音する形に口唇を動かす。保護面の内側に設けられているカメラＣＭが、ベース期間に同期して口唇の動きを連続的に撮像している。口唇認識部ＭＤは、画像データＣｍから口唇の動きが「あ」であることを認識して、「あ」に対応した口唇認識信号Ｍｄを出力する。溶接条件設定部ＷＣは、口唇認識信号Ｍｄを入力として、溶接電流設定信号Ｉｒを増加させる。溶接電源ＰＳは、溶接電流設定信号Ｉｒが増加されると、溶接ワイヤ１の送給速度を加速させて、溶接電流Ｉｗを増加させる。同様に、溶接作業者が、「い」と所定時間発音すれば、溶接電流Ｉｗは所定値だけ減少する。「う」と発音すると、溶接電圧Ｖｗが増加し、「え」と発音すれば溶接電圧Ｖｗが減少する。
【００２６】
上述した実施の形態１によれば、パルスアーク溶接のベース期間に同期して溶接作業者の口唇の動きを画像撮像手段によって撮像し、画像データから口唇の動きを認識し、認識した結果に基づいて溶接条件を調整することができる。撮像は、溶接電流が小電流値であるベース期間に同期して行われるために、画像データにノイズが重畳することを抑制することができる。このために、口唇の動きを正しく認識することができる。
【００２７】
「実施の形態２」
実施の形態２の発明では、溶接条件設定部ＷＣが溶接電源ＰＳの近傍又は電源内に設けられている場合である。この結果、口唇認識部ＭＤと溶接条件設定部ＷＣとの間が５〜５０ｍ程度離れている。このために、口唇認識信号Ｍｄを溶接条件設定部ＷＣまで通信するための通信部ＣＳが追加されている。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態２に係る溶接装置のブロック図である。同図は、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、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１の口唇認識部ＭＤを第２口唇認識部ＭＤ２に置換し、図１に通信部ＣＳ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。
【００２９】
第２口唇認識部ＭＤ２は、上記の画像データＣｍ及び上記のベース期間信号Ｓtbを入力として、ベース期間信号ＳtbがＨｉｇｈレベルであるときに同期して、画像データＣｍから口唇の動きを認識して、口唇認識信号Ｍｄを出力する。
【００３０】
通信部ＣＳは、上記のベース期間信号Ｓtb及び上記の口唇認識信号Ｍｄを入力として、ベース期間信号ＳtbがＨｉｇｈレベルであるときに同期して、上記の口唇認識信号Ｍｄを溶接条件設定部ＷＣに通信する。通信は、無線通信でも良いし、有線通信でも良い。
【００３１】
上述した実施の形態２によれば、口唇認識信号Ｍｄを通信によって溶接条件設定部ＷＣに入力するようにしている。実施の形態２では、ベース期間判別部ＳＴＢ、カメラＣＭ、第２口唇認識部ＭＤ２及び通信部ＣＳがアーク発生部の近傍に設けられており、溶接条件設定部ＷＣが溶接電源ＰＳの近傍又は電源内に設けられている場合である。このような形態の場合には、第２口唇認識部ＭＤ２及び／又は通信部ＣＳが磁界の影響を受けて誤動作するおそれがある。このために、実施の形態２では、第２口唇認識部ＭＤ２及び／又は通信部ＣＳは、磁界の影響が小さいベース期間に同期して動作するようにしている。この結果、誤動作を抑制することができる。
【００３２】
上述した実施の形態においては、消耗電極式パルスアーク溶接装置の場合について説明したが、非消耗電極式パルスアーク溶接装置についても同様である。上述した実施の形態においては、溶接条件として溶接電流及び溶接電圧の場合について説明したが、これら以外にも以下のパラメータを含めても良い。溶接の起動／停止、ピーク期間の時間長さ、ベース期間の時間長さ、ピーク電流値、ベース電流値等である。
【符号の説明】
【００３３】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
ＣＭ            カメラ
Ｃｍ            画像データ
Ｃma           撮像タイミング信号
ＣＳ            通信部
ＦＤ            ワイヤ送給機
Ｉｒ            溶接電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ＭＤ            口唇認識部
Ｍｄ            口唇認識信号
ＭＤ２            第２口唇認識部
ＰＳ            溶接電源
ＳＴＢ            ベース期間判別部
Ｓtb            ベース期間信号
Ｖｒ            溶接電圧設定信号
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＣ            溶接条件設定部
Ｗｃ            溶接条件設定信号
ＷＴ            溶接トーチ
ＷＬ           リアクトル
【図１】
0006660067.tif 000002
【図２】
0006660067.tif 000003
【図３】
0006660067.tif 000004