(57)【要約】【課題】手溶接支援装置や手溶接訓練装置には、複雑で高価なシステムは知られているが、使い勝手が悪く実用的でなかった。【解決手段】アーク１４の長さが溶接の良否を決定する。アーク１４の長さが光学情報とよく相関することから、光学情報をアーク情報取得手段２３で取得し、これを基準アーク長さと比較し、現実のアーク長さが基準アーク長さから外れているか否かをレシーバなどの音声発生手段２６で発生することで、溶接士１５に伝達する。溶接士１５は音声指示に基づいて溶接トーチ１２の位置を修正する。【効果】装置が簡便であり、安価であるため、手溶接支援装置や手溶接訓練装置の普及を促すことができる。この結果、未熟練溶接士でも熟練者並みの溶接品質を維持させることができ、未熟練溶接士の訓練を実施することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶する基準アーク長さ記憶手段と、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するアーク情報取得手段と、このアーク情報取得手段からの情報と前記基準アーク長さ記憶手段に記憶させた基準アーク長さ情報とを比較する比較手段と、この比較手段で求めた情報差を音情報に変換する音情報変換手段と、この音情報に対応した音声を発生する音声発生手段と、からなることを特徴とする手溶接支援装置。
【請求項２】
前記アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする請求項１記載の手溶接支援装置。
【請求項３】
前記音情報変換手段は、前記情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の手溶接支援装置。
【請求項４】
前記音情報変換手段は、前記情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の手溶接支援装置。
【請求項５】
前記音情報変換手段は、前記情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の手溶接支援装置。
【請求項６】
前記音情報変換手段は、前記情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の手溶接支援装置。
【請求項７】
前記アーク情報取得手段は、防護面に付設することを特徴とする請求項１記載の手溶接支援装置。
【請求項８】
溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶するステップと、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するステップと、この相関する情報と前記基準アーク長さ情報とを比較するステップと、この比較で求めた情報差を音情報に変換するステップと、この音情報に対応した音声を発生するステップと、を含み、
溶接士に、溶接中のアーク長さが基準アーク長さから外れているか否か、並びに外れているときにはその程度を音声で知らせることで、注意を促すことを特徴とする手溶接支援方法。
【請求項９】
前記アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする請求項８記載の手溶接支援方法。
【請求項１０】
前記情報差を音情報に変換するステップでは、前記情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の手溶接支援方法。
【請求項１１】
前記情報差を音情報に変換するステップでは、前記情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の手溶接支援方法。
【請求項１２】
前記情報差を音情報に変換するステップは、前記情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の手溶接支援方法。
【請求項１３】
前記音情報変換手段は、前記情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項記載の手溶接支援方法。
【請求項１４】
溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶する基準アーク長さ記憶手段と、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するアーク情報取得手段と、このアーク情報取得手段からの情報と前記基準アーク長さ記憶手段に記憶させた基準アーク長さ情報とを比較する比較手段と、この比較手段で求めた情報差を音情報に変換する音情報変換手段と、この音情報に対応した音声を発生する音声発生手段と、からなることを特徴とする手溶接訓練装置。
【請求項１５】
前記アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする請求項１４記載の手溶接訓練装置。
【請求項１６】
前記音情報変換手段は、前記情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の手溶接訓練装置。
【請求項１７】
前記音情報変換手段は、前記情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の手溶接訓練装置。
【請求項１８】
前記音情報変換手段は、前記情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする請求項１６又は請求項１７記載の手溶接訓練装置。
【請求項１９】
前記音情報変換手段は、前記情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項記載の手溶接訓練装置。
【請求項２０】
前記アーク情報取得手段は、防護面に付設することを特徴とする請求項１４記載の手溶接訓練装置。
【請求項２１】
溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶するステップと、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するステップと、この相関する情報と前記基準アーク長さ情報とを比較するステップと、この比較で求めた情報差を音情報に変換するステップと、この音情報に対応した音声を発生するステップと、を含み、
溶接士に、溶接中のアーク長さが基準アーク長さから外れているか否か、並びに外れているときにはその程度を音声で知らせることで、注意を促すことを特徴とする手溶接訓練方法。
【請求項２２】
前記アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする請求項２１記載の手溶接訓練方法。
【請求項２３】
前記情報差を音情報に変換するステップでは、前記情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする請求項２１又は請求項２２記載の手溶接訓練方法。
【請求項２４】
前記情報差を音情報に変換するステップでは、前記情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする請求項２１又は請求項２２記載の手溶接訓練方法。
【請求項２５】
前記情報差を音情報に変換するステップは、前記情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする請求項２３又は請求項２４記載の手溶接訓練方法。
【請求項２６】
前記音情報変換手段は、前記情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする請求項２１〜２５のいずれか１項記載の手溶接訓練方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手溶接訓練装置、手溶接訓練方法、手溶接訓練装置及び手溶接訓練方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、溶接の自動化が進む反面、多品種少量生産では不可避的に手溶接箇所が残り、又、開発のスピード化に伴って試作の機会が増加するが、試作は手溶接に依存する。この様な理由から手溶接を必要とする場面がむしろ増加しつつある。一方、溶接熟練者は減少傾向にあり、未熟練者の訓練若しくは未熟練者でも熟練者並みの溶接を可能にする手溶接支援技術並びに手溶接訓練技術が必要となる。
【０００３】
以上の要望に応えるために、例えば特開２００１−７１１４０公報「手溶接支援装置、手溶接支援方法、手溶接訓練装置、および手溶接訓練方法」が提案されている。
同公報段落番号［００３５］第２行〜第５行の記載「・・・溶接施工が行われる際に溶接士ＰＳの溶接施工状態に関する情報を計測する溶接士動作計測装置１０１および溶接環境計測装置１０２・・・」、同［００３６］第１行〜第５行の記載「動作計測装置１０１は、・・・中略・・・保護手袋１１０や保護マスク１０８に組み込まれる動作計測センサ１２１（ＣＣＤカメラ１２１ａおよび位置・方位センサ１２１ｂ等）と、・・・」から、同公報の発明は、溶接士ＰＳの動作を多数のセンサで監視し、溶接士ＰＳの動作が目標動作に沿っていることを確認することを主体とした技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の技術は、溶接士の動作を多数のセンサで検出し、この検出データを解析するため、手溶接訓練装置は複雑で高価なものとなる。処理すべきデータが多量であるため、処理時間がかかり、溶接士の動作に対して時間遅れが発生しやすい。これを避けるためには演算速度の大きな大型の処理装置が不可欠となり、手溶接訓練装置の大型化及び複雑化は避けられない。
【０００５】
加えて、センサ類を内蔵するために保護手袋や保護マスクが重くなるが、溶接士にとって保護手袋や保護マスクが重くなると負担が増加し、好ましくない。
そこで、本発明の目的は、より簡便な装置及び方法で手溶接支援や手溶接訓練を行うことができる技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の手溶接支援装置は、溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶する基準アーク長さ記憶手段と、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するアーク情報取得手段と、このアーク情報取得手段からの情報と基準アーク長さ記憶手段に記憶させた基準アーク長さ情報とを比較する比較手段と、この比較手段で求めた情報差を音情報に変換する音情報変換手段と、この音情報に対応した音声を発生する音声発生手段と、からなることを特徴とする。
【０００７】
溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接を実行する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
そのための装置は簡単であり、特に溶接士はイヤホーンやレシーバ程度の機器を身につければよく、これらの機器が作業性を損なう虞はない。
【０００８】
請求項２の手溶接支援装置では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。この結果、手溶接支援装置のコストを下げることができる。
【０００９】
請求項３の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００１０】
請求項４の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００１１】
請求項５の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００１２】
請求項６の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【００１３】
請求項７の手溶接支援装置では、アーク情報取得手段は、防護面に付設することを特徴とする。
防護面は当然アークに臨む。この様な防護面にアーク情報取得手段、例えば照度センサを取付ければ、より確実にアーク情報を取得させることができる。
【００１４】
請求項８の手溶接支援方法は、溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶するステップと、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するステップと、この相関する情報と基準アーク長さ情報とを比較するステップと、この比較で求めた情報差を音情報に変換するステップと、この音情報に対応した音声を発生するステップと、を含み、
溶接士に、溶接中のアーク長さが基準アーク長さから外れているか否か、並びに外れているときにはその程度を音声で知らせることで、注意を促すことを特徴とする。
【００１５】
溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接を実行する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
【００１６】
請求項９の手溶接支援方法では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。
【００１７】
請求項１０の手溶接支援方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００１８】
請求項１１の手溶接支援方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００１９】
請求項１２の手溶接支援方法では、情報差を音情報に変換するステップは、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００２０】
請求項１３の手溶接支援方法では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【００２１】
請求項１４の手溶接訓練装置は、溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶する基準アーク長さ記憶手段と、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するアーク情報取得手段と、このアーク情報取得手段からの情報と基準アーク長さ記憶手段に記憶させた基準アーク長さ情報とを比較する比較手段と、この比較手段で求めた情報差を音情報に変換する音情報変換手段と、この音情報に対応した音声を発生する音声発生手段と、からなることを特徴とする。
【００２２】
溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接の訓練を実施する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
【００２３】
請求項１５の手溶接訓練装置では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。この結果、手溶接訓練装置のコストを下げることができる。
【００２４】
請求項１６の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００２５】
請求項１７の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００２６】
請求項１８の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００２７】
請求項１９の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【００２８】
請求項２０の手溶接訓練装置では、アーク情報取得手段は、防護面に付設することを特徴とする。
防護面は当然アークに臨む。この様な防護面にアーク情報取得手段、例えば照度センサを取付ければ、より確実にアーク情報を取得させることができる。
【００２９】
請求項２１の手溶接訓練方法は、溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶するステップと、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するステップと、この相関する情報と基準アーク長さ情報とを比較するステップと、この比較で求めた情報差を音情報に変換するステップと、この音情報に対応した音声を発生するステップと、を含み、
溶接士に、溶接中のアーク長さが基準アーク長さから外れているか否か、並びに外れているときにはその程度を音声で知らせることで、注意を促すことを特徴とする。
【００３０】
溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接を実行する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
【００３１】
請求項２２の手溶接訓練方法では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。
【００３２】
請求項２３の手溶接訓練方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００３３】
請求項２４の手溶接訓練方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００３４】
請求項２５の手溶接訓練方法では、情報差を音情報に変換するステップは、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００３５】
請求項２６の手溶接訓練方法では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明の手溶接支援装置の構成図であり、手溶接支援装置１０は溶接母材１１に溶接トーチ１２を臨ませ、溶接機１３からの給電を受けてアーク１４を発生させるところの溶接士１５を支援する装置である。
【００３７】
具体的には、手溶接支援装置１０は、溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定められた基準アーク長さ情報をキーボードやバーコードリーダなどの入力手段２１により入力し記憶する基準アーク長さ記憶手段２２と、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するアーク情報取得手段２３と、このアーク情報取得手段２３からの情報と基準アーク長さ記憶手段２２に記憶させた基準アーク長さ情報とを比較する比較手段２４と、この比較手段２４で求めた情報差を音情報に変換する音情報変換手段２５と、この音情報に対応した音声を発生する音声発生手段２６と、からなることを特徴とする。
【００３８】
なお、アーク情報取得手段２３は、防護面２８に付設することもできる。防護面２８は常にアーク１４を指向するため、アーク１４の光学情報を得るのに好適であり、アーク情報取得手段２３を別の移動手段で移動させる必要もない。
【００３９】
前記アーク長さによく相関する情報は、溶接電圧に代表される電気的情報、アークに伴って発生する溶接音、アーク光からの光学情報などがある。そのうちで、アーク光からの光学情報を例に以下説明する。
なお、光学情報は、アーク光の照度（全スペクトルにおける照度）、照度の変動、スペクトル分布、スペクトル強度などが挙げられるが、その内で照度は入手容易な照度センサで簡単に計測することができ、発明を実施する上で実施費用の高騰化を抑えることがきる。
【００４０】
図２（ａ）〜（ｃ）はＴＩＧ溶接実験装置及び得られた相関グラフを示す図であり、（ａ）に示す通り、電極２７と溶接母材１１との間に架かるアーク１４をアーク情報取得手段２３としての照度センサで計測することができる実験装置をつくり、アーク長と照度（ルクス、ｌｘ）との相関を調べた。
【００４１】
実験条件は次の通りである。
母材：ステンレス板（ＳＵＳ　３１６Ｌ）
電極の種類：タングステン
電極の径：１．６ｍｍ
電極の突出し長：６ｍｍ
電極の先端角度：３０゜
電極と照度計の距離：１５０ｍｍ
溶接機：ＴＩＧ溶接機
溶接電流：（ｂ）では４０Ａ、（ｃ）では８１．２５Ａ
【００４２】
（ｂ）は溶接電流を４０ＡとしてＴＩＧ溶接を実施したときのアーク長さと照度の関係をプロットしたものであり、アーク長０．２５ｍｍのときに照度は７３１ルクス、アーク長１．０ｍｍのときに照度は２１２５ルクス、アーク長３．０ｍｍのときに照度は６２８９ルクスであって、傾きが正の一次関数になることが判明した。
【００４３】
（ｃ）は溶接電流を８１．２５ＡとしてＴＩＧ溶接を実施したときのアーク長さと照度の関係をプロットしたものであり、アーク長０．２５ｍｍのときに照度は０．２００６×１０４ルクス、アーク長１．０ｍｍのときに照度は０．４６×１０４ルクス、アーク長３．０ｍｍのときに照度は１．２６４９×１０４ルクスであって、傾きが正の一次関数になることが判明した。
【００４４】
（ｂ），（ｃ）から、母材がＳＵＳ３１６Ｌで電極−照度計間の距離を１５０ｍｍに保ち、溶接電流を一定に保てば、照度をパラメータとしてアーク長を管理することができることが分かった。
そこで、このルールが他の材料や他の溶接法にも適用できるか否かを調べた。
【００４５】
図３はＭＩＧ溶接実験装置を示す図であり、溶接トーチ１２に通した消耗電極（ワイヤ）２９と溶接母材１１との間に架かるアーク１４に光ファイバ２３ａの先端を臨ませ、この光ファイバ２３ａの基部にアーク情報取得手段としての照度センサ２３を取付け、この照度センサ２３でアーク光の照度を計測することができる実験装置をつくり、溶接母材１１から溶接トーチ１２までの高さ（トーチ高さ）と照度（ルクス、ｌｘ）との相関を調べた。
【００４６】
実験条件は次の通りである。
母材：６ｍｍのアルミニウム板又は１２ｍｍのステンレス鋼板
電極の径：１．２ｍｍ
電極と照度計の距離：６５ｍｍ
溶接機：ＭＩＧ溶接機
溶接電流：２００Ａ
溶接電圧：２５Ｖ（アルミニウム板）又は２８Ｖ（ステンレス鋼板）
溶接速度：６００ｍｍ／分
【００４７】
図４（ａ），（ｂ）はＭＩＧ溶接実験装置で得られた相関グラフを示す。
（ａ）は、アルミニウム板でＭＩＧ溶接を行ったところ、トーチ高さが７．５ｍｍのときに照度は５６．５ルクス、トーチ高さが１９ｍｍのときに照度は４１．５ルクス、トーチ高さが２２．５ｍｍのときに照度は３４．９ルクスとなり、傾きが負の一次関数になった。
【００４８】
（ｂ）は、ステンレス鋼板でＭＩＧ溶接を行ったところ、トーチ高さが１０ｍｍのときに照度は７５ルクス、トーチ高さが１９ｍｍのときに照度は５８ルクス、トーチ高さが２２．５ｍｍのときに照度は５２ルクスとなり、傾きが負の一次関数になった。
【００４９】
以上の図２（ｂ），（ｃ）及び図４（ａ），（ｂ）から、ＴＩＧ溶接にあってはアーク長さと照度とに良好な相関関係が有り、ＭＩＧ溶接にあってはトーチ高さと照度とに良好な相関関係が有り、これらの相関関係は、母材の種類毎に決まる。
【００５０】
従って、溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により基準アーク長さを一義的に定めることができる。
【００５１】
図１に戻って、比較手段２４に、図右から基準アーク長さ情報を取込み、図左から光学情報を取込み、比較手段２４で両情報の差（情報差）を演算する。そして、この情報差を音情報変換手段２５に送る。
この音情報変換手段２５は、変換後の音情報を音声発生手段２６に送る。音声発生手段２６は音情報を音声に変換する手段であり、レシーバ、イヤーホーン、スピーカがその例である。
【００５２】
レシーバなどの音声発生手段２６から溶接士１５の耳に次図以降で説明する音声を伝えさせるべく、音声情報変換手段２５で情報を変換する。
【００５３】
図５は本発明に係る情報差と音量の関係を示す制御グラフを示し、横軸は図１の比較手段２４で出力する「情報差」、縦軸は図１の音声発生手段２６から発する音声の「音量」を表す。
横軸中央の「０」は、情報差がゼロであって、溶接中のアーク長さは、基準長さに合致する若しくはよ近似することに相当する。このときには音量は小さくする。
横軸の左右端に近づくほど、情報差が大きくなり、このときには音量は比例的に増加させる。
図１において、溶接士１５は、音声発生手段２６から聞こえる音量が小さくなる様にトーチ高さを調整すればよい。
【００５４】
図６は本発明に係る情報差とパルス音ピッチの関係を示す制御グラフを示し、横軸は図１の比較手段２４で出力する「情報差」、縦軸は図１の音声発生手段２６から発する音声の「パルス音のピッチ」を表す。
横軸中央の「０」は、情報差がゼロであって、溶接中のアーク長さは、基準長さに合致する若しくはよ近似することに相当する。このときには音のピッチは大きくする。ピッチが大きければ、耳障り感は小さくなる。
【００５５】
横軸の左右端に近づくほど、情報差が大きくなり、このときには音のピッチは比例的に小さくする。ピッチが小さいと耳障り感が増す。
図１において、溶接士１５は、音声発生手段２６から聞こえる音のピッチが大きくなる様にトーチ高さを調整すればよい。
【００５６】
図７は図５の改良図、図８は図６の改良図であり、両図ともに、情報差が±Ｌの領域では「無音」にすることにした。人の耳は常時、音を聞き続けると、いわゆる耳が馬鹿になり、聴覚異常（音の識別能力が低下すること）を招くことが知られている。また、連続して音を聞き続けることは、聴覚疲労を招く。この点、図７、８の様に無音の領域を設ければ、聴覚異常や聴覚疲労を回避することができる。
【００５７】
図９は本発明に係る情報差の方向を説明するグラフであり、溶接中のアーク長さが＋側に外れる場合と、−側に外れる場合があり、特に溶接作業に不慣れな訓練工にあっては外れの方向を的確に識別することは困難である。
そこで、一例として、横軸中央の「０」より右の領域では高周波音、左の領域では低周波音を溶接士へ伝達する。具体的には、横軸の下方に表示したとおりに最も左は「プ・プ・プ・プ・」（・は休止を示す。以下同じ）の如く低周波音で小ピッチのパルス音、「０」よりすぐ左では「プ・・・プ・・・プ・・・」の如く低周波音で大ピッチのパルス音、「０」よりすぐ右では「ピ・・・ピ・・・ピ・・・」の如く高周波音で大ピッチのパルス音、最も右は「ピ・ピ・ピ・ピ・」の如く高周波音で小ピッチのパルス音を発生させる。
【００５８】
これにより、溶接士は外れ方向を容易に認識することができるため、的確に溶接トーチを移動することができる。
なお、外れ方向の表示はパルス音の背景に「上（又は下）に外れています。上（又は下）に外れています。・・・繰り返す・・・」の音声を重ねることでもよい。
従って、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報は、各種の音情報から選択すればよく、本実施例に限定するものではない。
【００５９】
以上、手溶接支援装置の構成及び作用を説明したが、手溶接支援方法を整理すると次の通りになる。
溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶するステップと、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するステップと、この相関する情報と前記基準アーク長さ情報とを比較するステップと、この比較で求めた情報差を音情報に変換するステップと、この音情報に対応した音声を発生するステップと、を含み、
溶接士に、溶接中のアーク長さが基準アーク長さから外れているか否か、並びに外れているときにはその程度を音声で知らせることで、注意を促すことを特徴とする。
【００６０】
溶接士はレシーバなどから伝達される音声を参考に溶接トーチの操作を行えばよい。この結果、未熟練工であっても熟練工並みの高い品質の溶接を行うことが可能となる。すなわち、未熟練工であっても良質の溶接がなせるように支援することのできる発明を以上に説明した。
【００６１】
加えて、この手溶接支援装置をそのままで、若しくは一部構成を修正することで、溶接士の訓練装置にすることができる。この訓練装置に関する説明を次に行う。
【００６２】
図１０は本発明に係る手溶接訓練装置の構成図である。大部分は図１と重複するが再度説明する。手溶接訓練装置３０は溶接母材１１に溶接トーチ１２を臨ませ、溶接機１３からの給電を受けてアーク１４を発生させるところの溶接士１５を訓練する装置である。
【００６３】
具体的には、手溶接訓練装置３０は、溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定められた基準アーク長さ情報をキーボードやバーコードリーダなどの入力手段２１により入力し記憶する基準アーク長さ記憶手段２２と、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するアーク情報取得手段２３と、このアーク情報取得手段２３からの情報と基準アーク長さ記憶手段２２に記憶させた基準アーク長さ情報とを比較する比較手段２４と、この比較手段２４で求めた情報差を音情報に変換する音情報変換手段２５と、この音情報に対応した音声を発生する音声発生手段２６と、からなることを特徴とする。
【００６４】
訓練装置であるから、成績評価のためにデータを収録するデータ記録手段３１及び情報差の外部表示手段３２を付設することが望ましい。
特に、外部表示手段３２は、赤、橙、緑からなる３色ランプとし、比較手段２４で比較し、出力した情報差が許容できる程度に小さいときに緑、これを超えたときに橙、更に大きく超えたときに赤を点灯させるようにすれば、指導員は訓練中の溶接士の技量や成績をオンタイムに知ることができ、溶接士へ迅速な助言指導を行うことができる。
【００６５】
上記手溶接訓練装置３０を用いた手溶接訓練方法は次の通りである。
溶接母材の板厚や材質や溶接の種類やトーチの径などの溶接条件により定まる基準アーク長さ情報を記憶するステップと、溶接中のアーク長さによく相関する情報を取得するステップと、この相関する情報と基準アーク長さ情報とを比較するステップと、この比較で求めた情報差を音情報に変換するステップと、この音情報に対応した音声を発生するステップと、を含み、
溶接士に、溶接中のアーク長さが基準アーク長さから外れているか否か、並びに外れているときにはその程度を音声で知らせることで、注意を促すことを特徴とする。
【００６６】
溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接を実行する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
【００６７】
尚、本発明は、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、被覆アーク溶接、炭酸ガスアーク溶接、炭素アーク溶接に代表される各種のアーク手溶接の支援又は訓練に適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の手溶接支援装置によれば、溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接を実行する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
そのための装置は簡単であり、特に溶接士はイヤホーンやレシーバ程度の機器を身につければよく、これらの機器が作業性を損なう虞はない。
【００６９】
請求項２の手溶接支援装置では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。この結果、手溶接支援装置のコストを下げることができる。
【００７０】
請求項３の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００７１】
請求項４の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００７２】
請求項５の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００７３】
請求項６の手溶接支援装置では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【００７４】
請求項７の手溶接支援装置では、アーク情報取得手段は、防護面に付設することを特徴とする。
防護面は当然アークに臨む。この様な防護面にアーク情報取得手段、例えば照度センサを取付ければ、より確実にアーク情報を取得させることができる。
【００７５】
請求項８の手溶接支援方法によれば、溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接を実行する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
【００７６】
請求項９の手溶接支援方法では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。
【００７７】
請求項１０の手溶接支援方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００７８】
請求項１１の手溶接支援方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００７９】
請求項１２の手溶接支援方法では、情報差を音情報に変換するステップは、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００８０】
請求項１３の手溶接支援方法では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【００８１】
請求項１４の手溶接訓練装置によれば、溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接の訓練を実施する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
【００８２】
請求項１５の手溶接訓練装置では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。この結果、手溶接訓練装置のコストを下げることができる。
【００８３】
請求項１６の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００８４】
請求項１７の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００８５】
請求項１８の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００８６】
請求項１９の手溶接訓練装置では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【００８７】
請求項２０の手溶接訓練装置では、アーク情報取得手段は、防護面に付設することを特徴とする。
防護面は当然アークに臨む。この様な防護面にアーク情報取得手段、例えば照度センサを取付ければ、より確実にアーク情報を取得させることができる。
【００８８】
請求項２１の手溶接訓練方法によれば、溶接士は、音声発生手段からの音声を聞きながら溶接を実行する。すなわち、溶接中のアーク長さが基準から外れたことを音声により知った溶接士はアーク長さを基準長さに修正することができる。
【００８９】
請求項２２の手溶接訓練方法では、アーク長さによく相関する情報は、アーク光からの光学情報であることを特徴とする。
光学情報は照度センサなどで容易に取得することができる。
【００９０】
請求項２３の手溶接訓練方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほど音量が高まる音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど大きな音声を溶接士へ伝達する。
【００９１】
請求項２４の手溶接訓練方法は、情報差を音情報に変換するステップでは、情報差が大きいほどピッチが小さくなるパルス的音情報を発することを特徴とする。
基準長さからのずれが大きいほど小ピッチのパルス音声を溶接士へ伝達する。
【００９２】
請求項２５の手溶接訓練方法では、情報差を音情報に変換するステップは、情報差が一定値を超えるまでは音情報を発しないことを特徴とする。
常時、音声を溶接士に伝達すると、溶接士の耳に負担が掛かること、又は耳が音に慣れて音声識別能力が低下することが考えられる。そこで、本発明では基準長さからのずれが小さいときには無音にすることにした。
【００９３】
請求項２６の手溶接訓練方法では、音情報変換手段は、情報差の正負を識別する正負識別音情報を含む音情報を発することを特徴とする。
基準長さに対し＋側にずれているか、−側にずれているかを溶接士に伝達する。溶接士はこれにより、溶接トーチの位置修正をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の手溶接支援装置の構成図
【図２】ＴＩＧ溶接実験装置及び得られた相関グラフを示す図
【図３】ＭＩＧ溶接実験装置を示す図
【図４】ＭＩＧ溶接実験装置で得られた相関グラフ
【図５】本発明に係る情報差と音量の関係を示す制御グラフ
【図６】本発明に係る情報差とパルス音ピッチの関係を示す制御グラフ
【図７】図５の改良図
【図８】図６の改良図
【図９】本発明に係る情報差の方向を説明するグラフ
【図１０】本発明に係る手溶接訓練装置の構成図
【符号の説明】
１０…手溶接支援装置、１１…溶接母材、１２…溶接トーチ、１３…溶接機、１４…アーク、１５…溶接士、２１…入力手段、２２…基準アーク長さ記憶手段、２３…アーク情報取得手段、２４…比較手段、２５…音情報変改手段、２６…音声発生手段、２８…防護面、３０…手溶接訓練装置、３１…データ記録手段、３２…外部表示手段。
【図１】
2004090041.tif 000003
【図２】
2004090041.tif 000004
【図３】
2004090041.tif 000005
【図４】
2004090041.tif 000006
【図５】
2004090041.tif 000007
【図６】
2004090041.tif 000008
【図７】
2004090041.tif 000009
【図８】
2004090041.tif 000010
【図９】
2004090041.tif 000011
【図１０】
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