(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤと被溶接材との間に溶接電圧を印加して前記溶接ワイヤからの溶滴を前記被溶接材上に移行させると共に、前記溶接ワイヤの溶滴移行による消耗分を補給して連続的にアーク溶接を行う消耗電極式ガスシールドアーク溶接に於いて、
前記被溶接材に印加される溶接電圧及び該被溶接材に給電される溶接電流より、該被溶接材に投入された入熱量を検出する入熱量検出手段と、
前記被溶接材に対する溶接時間を検出する溶接時間検出手段と、
前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタの重量を検出するスパッタ飛散重量検出手段と、
前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタにより消失した熱量を補正する熱量補正手段と、
前記入熱量検出手段と溶接時間検出手段の検出値及び前記熱量補正手段の補正値に基づいて有効入熱量を演算する有効入熱量演算手段と、
前記有効入熱量演算手段の出力値を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接品質評価装置。
【請求項２】
溶接ワイヤと被溶接材との間に溶接電圧を印加して前記溶接ワイヤからの溶滴を前記被溶接材上に移行させると共に、前記溶接ワイヤの溶滴移行による消耗分を補給して連続的にアーク溶接を行う消耗電極式ガスシールドアーク溶接に於いて、
前記溶接ワイヤの送給重量を検出するワイヤ送給重量検出手段と、
前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタの重量を検出するスパッタ飛散重量検出手段と、
前記ワイヤ送給重量検出手段及びスパッタ飛散重量検出手段の各検出値に基づいて前記被溶接材に溶着した前記溶接ワイヤの溶着効率を演算する溶着効率演算手段と、
前記溶着効率演算手段の出力値を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接品質評価装置。
【請求項３】
溶接ワイヤと被溶接材との間に溶接電圧を印加して前記溶接ワイヤからの溶滴を前記被溶接材上に移行させると共に、前記溶接ワイヤの溶滴移行による消耗分を補給して連続的にアーク溶接を行う消耗電極式ガスシールドアーク溶接に於いて、
前記溶接ワイヤの送給重量を検出するワイヤ送給重量検出手段と、
前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタの重量を検出するスパッタ飛散重量検出手段と、
前記ワイヤ送給重量検出手段及びスパッタ飛散重量検出手段の各検出値に基づいて前記被溶接材に溶着した前記溶接ワイヤの溶着重量を演算する溶着重量演算手段と、
前記溶着重量演算手段の出力値を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段と、
を備えたことを特徴とするアーク溶接品質評価装置。
【請求項４】
請求項１記載の有効入熱量演算手段の出力値を前記被溶接材の溶融断面積に変換する第１変換ダイヤグラムにより前記溶融断面積を演算し、該溶融断面積を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とするアーク溶接品質評価装置。
【請求項５】
請求項３記載の溶着重量演算手段の出力値を前記被溶接材の溶着断面積に変換する第２変換ダイヤグラムにより前記溶着断面積を演算し、該溶着断面積を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とするアーク溶接品質評価装置。
【請求項６】
請求項４記載の溶融断面積から請求項５記載の溶着断面積を差引いて有効断面積を演算し、該有効断面積を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とするアーク溶接品質評価装置。
【請求項７】
請求項１から６記載の有効入熱量、溶着重量、溶融断面積、溶着断面積及び有効断面積を溶接期間に於ける平均値で演算し、それぞれの平均値を最適溶接状態時の平均値で設定された該当基準値と比較して該当基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか記載のアーク溶接品質評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接の品質評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消耗電極式ガスシールドアーク溶接（以下、単にアーク溶接と呼ぶ）に於ける溶接品質の良否判定は、溶接後の溶接ビード外観の均一性や形状及びスパッタの付着量を作業者が目視観察して判定していた。しかし、何れも目視による定性的な判定であるため個人差があり、目視判定の結果から溶接品質の良否を的確に判定することは困難であった。
【０００３】
上記の問題を解決するため、特開平１０−１３７９３８号公報（第１の従来技術）では、消耗電極（以下、溶接ワイヤと呼ぶ）の送給速度と送給量の状況から、アーク溶接の溶接品質の良否を間接的に判定するアーク溶接監視装置が提案されている。
【０００４】
また、特開平９−５７４４２号公報（第２の従来技術）では、アーク溶接の溶接品質に関連する多数の特性値をそれぞれのセンサで検出し、各センサの検出結果からアーク溶接作業が設定された条件で行われているかどうかを判定するアーク溶接監視装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の従来技術（特開平１０−１３７９３８号公報）は、▲１▼溶接ワイヤが最適量で溶着したか否かの判定、▲２▼溶接後の接合強度を確保するために必要な被溶接材の溶込み量が得られたか否かの判定、▲３▼アーク溶接時にスパッタとしてどれだけ無駄に飛散したかの判定等は、溶接ワイヤの送給速度と送給量だけから判断することは困難であるため、アーク溶接に於ける溶接品質を的確に判定することができないという問題がある。
【０００６】
一方、上記第２の従来技術（特開平９−５７４４２号公報）は、アーク溶接の溶接品質に関連する多数の特性値を溶接電流・電圧センサ、ガス残圧センサ、ワイヤ残量センサなど複数のセンサで検出し、それ等の検出結果より溶接品質を判定しているため、シールドガス残圧や溶接ワイヤ残量などの連続的変動傾向が判断できるものの、アーク途切れ現象等溶接中に於いて瞬間的な変動があった場合の溶接品質の判定は困難であり、アーク溶接に於ける溶接品質の判定に対して誤判定を招く恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、アーク溶接に於ける溶接品質の良否が的確に判定されると共に、溶接品質の判定に対して誤判定を生じることのないアーク溶接の品質評価装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、次の技術的手段を用いるものである。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明は、溶接ワイヤと被溶接材との間に溶接電圧を印加して前記溶接ワイヤからの溶滴を前記被溶接材上に移行させると共に、前記溶接ワイヤの溶滴移行による消耗分を補給して連続的にアーク溶接を行う消耗電極式ガスシールドアーク溶接に於いて、前記被溶接材に印加される溶接電圧及び該被溶接材に給電される溶接電流より、該被溶接材に投入された入熱量を検出する入熱量検出手段と、前記被溶接材に対する溶接時間を検出する溶接時間検出手段と、前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタの重量を検出するスパッタ飛散重量検出手段と、前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタにより消失した熱量を補正する熱量補正手段と、前記入熱量検出手段と溶接時間検出手段の検出値及び前記熱量補正手段の補正値に基づいて有効入熱量を演算する有効入熱量演算手段と、前記有効入熱量演算手段の出力値を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項１の発明は、被溶接材に対するスパッタ飛散による損失熱量を補正した有効入熱量が溶接品質の判定精度と深い関係があるとの知見に基づいている。最適溶接時の有効入熱量を予め基準値として設定しておき、この基準値と有効入熱量演算手段の出力値とを比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定するのである。
【００１１】
請求項２の発明は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接に於いて、前記溶接ワイヤの送給重量を検出するワイヤ送給重量検出手段と、前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタの重量を検出するスパッタ飛散重量検出手段と、前記ワイヤ送給重量検出手段及びスパッタ飛散重量検出手段の各検出値に基づいて前記被溶接材に溶着した前記溶接ワイヤの溶着効率を演算する溶着効率演算手段と、前記溶着効率演算手段の出力値を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この請求項２の発明は、ワイヤ送給重量からスパッタ飛散重量を差引いた重量をワイヤ送給重量で除した溶着効率が、溶接品質判定精度と深い関係があるとの知見に基づいている。最適溶接時の溶着効率を予め基準値として設定しておき、この基準値と溶着重量演算手段の出力値とを比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定するのである。
【００１３】
請求項３の発明は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接に於いて、前記溶接ワイヤの送給重量を検出するワイヤ送給重量検出手段と、前記被溶接材の溶接期間に飛散したスパッタの重量を検出するスパッタ飛散重量検出手段と、前記ワイヤ送給重量検出手段及びスパッタ飛散重量検出手段の各検出値に基づいて前記被溶接材に溶着した前記溶接ワイヤの溶着重量を演算する溶着重量演算手段と、前記溶着重量演算手段の出力値を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
この請求項３の発明は、ワイヤ送給重量からスパッタ飛散重量を差引いたワイヤ溶着重量が、溶接品質判定精度と深い関係があるとの知見に基づいている。最適溶接時の溶着重量を予め基準値として設定しておき、この基準値と溶着重量演算手段の出力値とを比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定するのである。
【００１５】
請求項４の発明は、有効入熱量演算手段の出力値を前記被溶接材の溶融断面積に変換する第１変換ダイヤグラムにより溶融断面積を演算し、該溶融断面積を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項４の発明は、有効入熱量が前記被溶接材の溶融断面積とほぼ比例関係にあるとの知見に基づいている。溶融断面積は溶込み深さと共に溶接品質の良否と深い関係があるので、最適溶接時の溶融断面積に対応する有効入熱量を予め基準値として設定しておき、この基準値と有効入熱量演算手段の出力値とを比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定するのである。
【００１７】
請求項５の発明は、溶着重量演算手段の出力値を前記被溶接材の溶着断面積に変換する第２変換ダイヤグラムにより前記溶着断面積を演算し、該溶着断面積を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この請求項５の発明は、溶着重量が被溶接材の溶着断面積とほぼ比例関係にあるとの知見に基づいている。溶着断面積は溶接品質の良否と深い関係があるので、最適溶接時の溶着断面積に対応する溶着重量を予め基準値として設定しておき、この基準値と溶着重量演算手段の出力値とを比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定するのである。
【００１９】
請求項６の発明は、溶融断面積から溶着断面積を差引いて有効断面積を演算し、該有効断面積を基準値と比較して基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１から６のアーク溶接品質評価装置において、有効入熱量、溶着重量、溶融断面積、溶着断面積及び有効断面積を溶接期間に於ける平均値で演算し、それぞれの平均値を最適溶接状態時の平均値で設定された該当基準値と比較して該当基準値からの乖離度により溶接品質の良否を判定する溶接品質判定手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
溶接品質を最もよく表す指標として溶込み深さと脚長で表される図７のハッチング部の断面積がある。この部分の断面積を有効断面積と称す。この有効断面積は被溶接材内部の溶込み部分の断面積であって、溶融断面積から溶着断面積を除いたものである。単位時間当たりの有効入熱量を様々に変えた実験により得られた溶融断面積〜有効入熱量関係曲線から、有効入熱量を被溶接材の溶融断面積に変換する第１変換ダイヤグラムが作成される。また、単位時間当たりの溶着重量を様々に変えた実験により得られた溶着断面積〜溶着重量関係曲線から、溶着重量を被溶接材の溶着断面積に変換する第２変換ダイヤグラムが作成される（図８及び図９参照）。これら変換ダイヤグラムから得られた溶融断面積と溶着断面積の差が有効断面積ということになる。
【００２２】
ただし、有効入熱量と溶着重量は溶接期間の間で細かな変動があるので、これらの瞬間的な値に基づいて演算すると溶接品質良の場合の基準値と必ずしも一致しない場合がある。そこで、有効入熱量と溶着重量、それにこれらを基に演算される溶融断面積、溶着断面積及び有効断面積の各値は、溶接期間に於ける平均値で演算する方が実態とよく整合して現実的である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を図１乃至図９に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るアーク溶接品質評価装置の概略を示す構成図である。
【００２４】
図１に於いて、１は消耗電極式ガスシールドアーク溶接装置（以下、単にアーク溶接装置と言う）、２は溶接電源装置、３は重ね隅肉溶接部を有する被溶接材、４は溶接電極たる溶接ワイヤである。溶接電源装置２はインバータ方式で出力制御する高速制御型であって、溶接電流と溶接電圧の波形制御が可能なものである。
【００２５】
溶接ワイヤ４は、溶接ワイヤ４をコイル状に巻回したワイヤ供給パック７から供給され、送給ローラ６を介して所定の速度で繰出された溶接ワイヤ４の先端部が、溶接トーチのコンタクトチップ５によって保持された状態で被溶接材３方向に送給されるようになっている。
【００２６】
図２は本発明のアーク溶接品質評価装置１０の基本構成を示すブロック図である。同図で８は入熱量検出手段であって、この入熱量検出手段は、図３の溶接電圧検出回路４１で検出した電圧積分値と溶接電流検出回路４２で検出した電流積分値それぞれを乗じた全入熱量を演算する。また１１は溶接時間検出手段であって、溶接開始から溶接終了までの時間ｔ［ｓｅｃ］を計測する。
【００２７】
１６はスパッタ飛散重量検出手段であって、溶接後にスパッタを捕集してその重量を計測して求めるか、あるいは（溶接前の被溶接材３重量）＋（使用した溶接ワイヤ４の重量）−（溶接後の被溶接材３重量）の計算により求めることができる。１７は熱量補正手段であって、スパッタ飛散重量に基づいてスパッタにより損失した熱量を演算する。
【００２８】
１２は有効入熱量演算手段であって、入熱量検出手段８、溶接時間検出手段１１及び熱量補正手段１７の各出力値に基づいて、１つの被溶接材３に投入された総熱量を演算する。すなわち、全入熱量からスパッタとして飛散した無効な熱量を除いたものが有効入熱量演算手段１２の演算結果となる。有効入熱量演算手段１２は単位時間当りの単位有効入熱量も同時に演算する。
【００２９】
１３は第１変換ダイヤグラムであって、単位有効入熱量を溶融断面積に変換する。この第１変換ダイヤグラム１３は、具体的には図９に示すように、横軸に単位有効入熱量、縦軸に溶融断面積をとり、両者の相関関係をグラフ化したもので、この関係が関数として図３のＲＯＭ３１内に格納される。１４は溶融断面積演算手段であって、第１変換ダイヤグラムを利用して単位有効入熱量から溶融断面積を演算する。溶融断面積は、図７で示す（Ｓｃ）部分の面積のことで、溶着断面積（Ｓａ）と、被溶接材３が溶融した有効断面積（Ｓｂ）の和である。
【００３０】
１５はワイヤ送給重量検出手段であって、送給ローラ６の直後位置に配設したレーザセンサにより溶接ワイヤ４の送給量（長さ）を直接計測し、これにワイヤの単位長さ当りの重量を掛けて１つの被溶接材３の溶接ビード毎のワイヤ送給重量を検出する。ワイヤ送給量（長さ）はコンジットケーブル（図１の送給ローラ６とコンタクトチップ５間に配設されるもので図示省略）内に余裕スペースがあるため、正確にはコンタクトチップ５の直前位置で検出するのが望ましいが、溶接トーチの近傍ではスペース上の問題からセンサを設置することが困難なため、送給ローラ６の直後に配置したレーザセンサ（図示省略）で計測する。なお、ワイヤ送給量（長さ）の検出方法としては、送給ローラ６を駆動するワイヤ送給モータ（図示せず）のパルス信号より検出する方法もあるが、送給ローラ６とのスリップ分が誤差となる可能性があるため、前記のように非接触のレーザセンサ方式とした。
【００３１】
１８は溶着重量演算手段であって、ワイヤ送給重量検出手段１５により演算されるワイヤ送給重量から、スパッタ飛散重量検出手段１６により演算されるスパッタ飛散の重量分を減算する演算を行う。この演算で得られた溶着重量は、被溶接材へ実際に付加された溶着重量であり、この溶着重量を基準値と比較することにより溶接安定性を判定することができる。この溶着重量が多いほど、スパッタによる飛散が少なくアーク現象が効率的で安定していることを示す。なお、溶着重量演算手段１８と共に、或いは溶着重量演算手段１８に代えて、ワイヤ送給重量からスパッタ飛散重量を減算した重量をワイヤ送給重量で除することにより溶着効率を演算する溶着効率演算手段を設けてもよい。この溶着効率は溶着重量と同じように基準値と比較することにより溶接安定性を判定することができる。溶着重量演算手段１８は溶着重量を演算すると同時に、単位溶接時間当りに被溶接材３に溶着するワイヤ重量（単位溶着重量）を演算する。
【００３２】
１９は第２変換ダイヤグラムであって、具体的には図８に示すように、横軸に単位溶着重量、縦軸に溶着断面積をとり、両者の相関関係をグラフ化したもので、この関係が関数として図３のＲＯＭ３１内に格納される。２０は溶着断面積演算手段であって、第２変換ダイヤグラムを利用して単位溶着重量から溶着断面積を演算する。溶着断面積は、図７で表す（Ｓａ）部分の面積のことで、被溶接材３の表面上に盛上った凝固溶滴による断面積を表す。
【００３３】
なお、図８及び図９のグラフ化に際して行った実験条件は以下の通りである。
【００３４】
溶接法：炭酸ガスアーク溶接法
溶接施工法：重ね隅肉溶接
溶接電流：３００〜４１０Ａ
溶接速度：６０ｃｍ／ｍｉｎ
２１は有効断面積演算手段であって、溶融断面積演算手段１４によって演算された溶融断面積から、溶着断面積演算手段２０によって演算された溶着断面積を減算して有効断面積を演算する。
【００３５】
２２は溶接品質判定手段であって、有効断面積演算手段２１で演算された有効断面積を基準値と比較して溶接品質の良否を判定する。２８は警報手段であって、溶接品質判定手段２２で溶接品質不良と判定された場合に、音響的又は視覚的手段によって溶接品質の不良を報知し、溶接品質不良の被溶接材３が後工程に流れるのを防止する。
【００３６】
上述のアーク溶接装置１に於けるアーク溶接品質評価装置１０の基本回路を、図３のブロック図に基づいて説明する。同図に於いて、３０はプロセッシングユニット（CPU）、３１はリード・オンリー・メモリ（ROM）、３２はランダム・アクセス・メモリ（RAM）、３３は入力インターフェース、３４は出力インターフェース、３５はキーボード・ディスプレイ・プリンター等の周辺機器、３６は以上の要素を収納したコントローラ、４０はＡ／Ｄコンバータ、４１は溶接電圧検出回路、４２は溶接電流検出回路、４３はワイヤ送給量検出回路、４４は溶接前重量検出回路、４５は溶接後重量検出回路、４６は溶接時間検出回路、４７は警報手段２８を駆動する駆動回路である。
【００３７】
溶接電圧検出回路４１はコンタクトチップ５と被溶接材３間の溶接電圧を検出し、また溶接電流検出回路４２は被溶接材３に接続されて溶接電流を検出する。これら溶接電圧検出回路４１と溶接電流検出回路４２によって入熱量検出手段８が構成される。
【００３８】
また、溶接前重量検出回路４４と溶接後重量検出回路４５によりスパッタ飛散重量検出手段１６が構成され、ワイヤ送給量検出回路４３によってワイヤ送給重量検出手段１５が構成され、溶接時間検出回路４６によって溶接時間検出手段１１が構成される。
【００３９】
次に、溶接性の良否を判定するためのフローチャートを図４〜図６に基づき説明する。図４は概略フローチャートを示し、図５、６は詳細フローチャートを示す。これらフローチャートを実行するための判定プログラムは、図３のメモリ（ＲＯＭ）３１に格納されている。図４から分かるように、溶接開始によりサンプリングが開始され（ステップ１０１，１０２）、溶接終了によりサンプリングが終了し（ステップ１０３，１０４）、その後、ワイヤ送給重量及びスパッタ飛散重量より溶着重量、溶着断面積、溶融断面積、有効断面積が順次演算され（ステップ１０５〜１０８）、これらの演算値はそれぞれしきい値と比較されて両者の乖離度により溶接性の良否が判定され（ステップ１０９）、乖離度が基準値よりも大きい場合は異常信号が出力される（ステップ１１０）。
【００４０】
次に、サンプリング開始から溶着重量・溶着断面積を演算するまでのフローチャートを図５に基づき説明する。図５から分かるように、先ず溶接前の被溶接材重量を測定する(ステップ２０１)。次に溶接電流・溶接電圧のサンプリングが開始され(ステップ２０２)、通電が開始されているか否かが判定され  (ステップ２０３)、開始されていればワイヤ送給量の測定を開始する(ステップ２０４)。次に、タイムアップしているか否かが判定され(ステップ２０５)、タイムアップしていればワイヤ線径からワイヤ送給量（重量）が演算され(ステップ２０６)、次に溶接後の被溶接材重量を測定し(ステップ２０７)、被溶接材の前後重量差よりスパッタ飛散重量を演算する(ステップ２０８)。前記ワイヤ送給重量とスパッタ飛散重量より溶着重量を演算する(ステップ２０９)。溶接時間から単位溶着重量を演算し(ステップ２１０)、第２変換ダイヤグラムにより単位溶着重量から溶着断面積を演算する(ステップ２１１)。
【００４１】
図６は、サンプリング開始から有効入熱量、溶融断面積及び有効断面積を演算するまでのフローチャートで、先ず溶接電流、溶接電圧のサンプリングが開始され（ステップ３０１）、通電が開始されているか否かが判定され（ステップ３０２）、開始されていれば溶接期間の溶接電流、溶接電圧の測定を開始する（ステップ３０３）。次に、タイムアップしているか否かが判定され（ステップ３０４）、タイムアップしていれば溶接期間の溶接電流、溶接電圧の測定を終了する（ステップ３０５）。次いで溶接期間の電流積分値、電圧積分値が演算され（ステップ３０６、３０７）、続いてそれぞれの積より全入熱量が演算され（ステップ３０８）、全入熱量からスパッタとして飛散した無効な熱量を差引いて有効入熱量が演算され（ステップ３０９）、溶接時間より単位有効入熱量が演算され（ステップ３１０）、第１変換ダイヤグラムにより単位有効入熱量から溶融断面積が演算され（ステップ３１１）、次いで前記溶着断面積より有効断面積を演算する（ステップ３１２）。
【００４２】
上述の要領により演算された各重要特性の値は、それぞれ基準値と比較して溶接安定性の良否が判定され、「否」と判定された場合には、警報が発せられる。この場合には、後工程に溶接不良品が流出しないように溶接ラインの稼働が直ちに停止されると共に、溶接装置の異常箇所の点検と調整が行われ、処置が完了すれば溶接ラインが再稼働される。
【００４３】
従来のアーク溶接時の溶接現象の安定性良否判定は、溶接後のビード外観の目視による判定であったため、アーク途切れによる溶接ビードくびれや長期短絡等による過大スパッタ飛散発生等による溶接不安定さの定性的な判定や、溶接ビード外観均一性の定性的な判定は可能であるが、被溶接材内部まで含めた判定は、定性的にも定量的にも困難であった。さらに溶着断面積平均値、溶融断面積平均値、有効断面積平均値等による定量的な溶接品質の判定は、溶接ビードを数カ所切断・研磨し、エッチングしないとほとんど不可能であるが、被溶接材の溶接部を切断する必要があるため、正確な被溶接材内部の品質判定は、実質的に不能の状態であった。
【００４４】
これに対して本発明は、被溶接材３の溶接前後重量差とワイヤ送給重量よりスパッタ飛散による飛散重量を演算し、損失重量を基準に単位時間当りに被溶接材３に投入される単位有効入熱量から溶融断面積を演算すると共に、単位時間当りに被溶接材３に溶着される溶滴重量である単位溶着重量から溶着断面積を演算し、これら溶融断面積と溶着断面積から有効断面積を演算し、これを基準値と比較して溶接部内部まで含めた溶接品質を判定するようにしている。従って、被溶接材の溶接部を切断することなくその内部構造の適否を判定することができる。なお、単位有効入熱量や単位溶着重量は、溶接期間に於ける平均値を用いる。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では有効断面積を基準値と比較して溶接品質を判定したが（請求項６参照）、有効入熱量、溶着重量、溶融断面積、又は溶着断面積又は有効断面積を溶接期間に於ける平均値で演算し、演算されたそれぞれの平均値を、最適溶接条件で溶接したときの対応する各基準値と比較して溶接品質を判定してもよい（請求項７参照）。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のアーク溶接品質評価装置は、次の効果を奏する。
【００４７】
請求項１に記載の発明によれば、スパッタにより消失した熱量が補正手段により補正されるから、アーク溶接による被溶接材の有効入熱量が正確に求められ、溶接品質の良否を高精度に評価することができる。
【００４８】
請求項２に記載の発明によれば、被溶接材に対する溶着効率から溶接品質の良否を評価することができる。
【００４９】
請求項３に記載の発明によれば、被溶接材に対するワイヤの溶着重量から溶接品質の良否を評価することができる。
【００５０】
請求項４に記載の発明によれば、有効入熱量を溶融断面積に変換して溶接品質の良否を評価することができる。
【００５１】
請求項５に記載の発明によれば、溶着重量を溶着断面積に変換して溶接品質の良否を評価することができる。
【００５２】
請求項６に記載の発明によれば、溶融断面積と溶着断面積から演算した有効断面積に基づいて溶接品質の良否を評価することができる。
【００５３】
請求項７に記載の発明によれば、有効入熱量、溶着重量、溶融断面積、溶着断面積及び有効断面積を、溶接期間に於ける平均値で演算して各基準値と比較して溶接品質の良否を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るアーク溶接品質評価装置の概略を示す構成図である。
【図２】  図１のアーク溶接品質評価装置の基本構成を示すブロック図である。
【図３】  図１のアーク溶接品質評価装置の基本回路を示すブロック図である。
【図４】  重要特性の概略処理を示すフローチャートである。
【図５】  溶着重量・溶着断面積演算に関するフローチャートである。
【図６】  有効入熱量・溶融断面積・有効断面積演算に関するフローチャートである。
【図７】  溶着断面積・溶融断面積・有効断面積を示す模式図である。
【図８】  実験で得られた単位溶着重量−溶着断面積関係曲線に基づく第２変換ダイヤグラム。
【図９】  実験で得られた単位有効入熱量−溶融断面積関係曲線に基づく第１変換ダイヤグラム。
【符号の説明】
１     アーク溶接装置
２     溶接電源装置
３     被溶接材
４     溶接ワイヤ
５     コンタクトチップ
６     送給ローラ
７     ワイヤ供給パック
８     入熱量検出手段
１０   アーク溶接品質評価装置
１１   溶接時間検出手段
１２   有効入熱量演算手段
１３   第１変換ダイヤグラム
１４   溶融断面積演算手段
１５   ワイヤ送給重量検出手段
１６   スパッタ飛散重量検出手段
１７   熱量補正手段
１８   溶着重量演算手段
１９   第２変換ダイヤグラム
２０   溶着断面積演算手段
２１   有効断面積演算手段
２２   溶接品質判定手段
２８   警報手段
３０   プロセッシングユニット（CPU）
３１   リード・オンリー・メモリ（ROM）
３２   ランダム・アクセス・メモリ（RAM）
３３   入力インターフェース
３４   出力インターフェース
３５   周辺機器
３６   コントローラ
４０   Ａ／Ｄコンバータ
４１   溶接電圧検出回路
４２   溶接電流検出回路
４３   ワイヤ送給量検出回路
４４   溶接前重量検出回路
４５   溶接後重量検出回路
４６   溶接時間検出回路
４７   警報手段２８を駆動する駆動回路
【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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【図９】
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