(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極とチップを設けた溶接トーチと、前記チップと前記電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、前記電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、前記パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、前記パイロットアーク用電源および前記メインアーク用電源の出力調整を行う出力調整器と、前記パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器からの算出結果と予め記憶している判定基準値とに基づいて前記チップあるいは前記電極の状態を判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器とを備えたプラズマ溶接装置。
【請求項２】
判定器は、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、変化量算出器の結果の該当する判定区間に従って、判定を行う請求項１記載のプラズマ溶接装置。
【請求項３】
電極とチップを設けた溶接トーチと、前記チップと前記電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、前記電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、前記パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、前記パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し前記変化量算出器の結果の該当する判定区間に従って判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器と、前記パイロットアーク用電源と前記メインアーク用電源の出力調整を行い前記判定器の結果によりパイロットアーク電流を調整する出力調整器とを備え、前記電源制御器は前記パイロット期間中であっても前記判定器の結果により前記パイロットアーク用電源を停止するプラズマ溶接装置。
【請求項４】
電極とチップを設けた溶接トーチと、前記チップと前記電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、前記電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、前記パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、前記パイロットアーク用電源および前記メインアーク用電源の出力調整を行う出力調整器と、前記パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器の出力の時間変化を算出する変化量差分算出器と、この変化量差分算出器からの算出結果と予め記憶している判定基準値とに基づいて前記チップあるいは前記電極の状態を判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器とを備えたプラズマ溶接装置。
【請求項５】
判定器は、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、変化量算出器の結果の該当する判定区間に従って、判定を行う請求項４記載のプラズマ溶接装置。
【請求項６】
電極とチップを設けた溶接トーチと、前記チップと前記電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、前記電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、前記パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、前記パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器の出力の時間変化を算出する変化量差分算出器と、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、前記変化量差分算出器の結果の該当する判定区間に従って判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器と、前記パイロットアーク用電源と前記メインアーク用電源の出力調整を行い、前記判定器の結果によりパイロットアーク電流を調整する出力調整器とを備え、前記電源制御器は前記パイロット期間中であっても前記判定器の結果により前記パイロットアーク用電源を停止するプラズマ溶接装置。
【請求項７】
電極とチップを設けた溶接トーチと、前記チップと前記電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、前記電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、前記パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、前記パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器の出力の時間変化を算出する変化量差分算出器と、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、前記変化量差分算出器の結果の該当する判定区間に従って判定する判定器と、前記パイロットアーク用電源と前記メインアーク用電源の出力調整を行い、前記判定器の結果によりパイロットアーク電流を調整する出力調整器とを備え、前記電源制御器は前記パイロット期間中であっても前記判定器の結果により前記パイロットアーク用電源を停止するプラズマ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生産ラインにおいて、溶接工程の自動化、無人化率を上げることで、生産性の向上ならびにコストの削減等を図ってきた。溶接工程の自動化、無人化を実現するための重要な条件の一つに溶接装置を含む機器のメンテナンスが挙げられるが、より一層の自動化、無人化率の向上のためには、メンテナンスの時期を的確に把握しなければならない。
【０００３】
特許第１９１００２４号によれば、パイロットアーク消弧後の加工時でのノズル−電極間電圧の増減又は変動を検知し、その検知信号に基づきノズル内に配設した電極の異常検出を行い、切断不良の低減及び装置無人化を図っていた。
【０００４】
図１５は従来の構成を示している。図においてＡ１は利得調整機能が付設された電圧調整器、Ａ２は利得調整機能が付設されたアイソレーションアンプ、Ａ３は増幅器、またＳＷはスイッチである。この例では、電極が消耗限界付近に達すると増幅器Ａ３の出力である差電圧Ｖｍが異常予告基準電圧Ｖｘ以上となる。この結果比較器Ｃ３からラッチ回路を介して検出信号を異常予告出力回路に出力し、パイロットランプＰＬ及びブザーＢを鳴らして監視者に異常予告を知らせる。その後電極が破損した場合は差電圧Ｖｍが上限基準電圧Ｖｈと下限基準電圧Ｖｌの範囲を超える。この結果比較器Ｃｌ、Ｃ２からラッチ回路を介して検出信号を異常出力回路に出力し、パイロットランプＰＬの点灯と共にプラズマ電源制御回路をオフし、プラズマ切断装置Ａを停止させる。
【０００５】
しかしながらこの従来の技術では、ノズル−電極間電圧の上昇によって異常予告を行い、電圧の変動幅が一定レべル以上あるいは一定レベル以下になれば異常出力を行うので、同一溶接内にノズル−電極間電圧が異常予告レべルに達し異常予告出力を行った直後に電極が破損した場合などは、異常予告自体がまったく意味をなさないことになってしまう等の問題がある。つまり従来の技術は電極の異常または使用限界を検出するに留まっているといえる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術をプラズマアーク溶接機に適応させようとするとチップ−電極間電圧の増減又は変動を検知し、電極の異常を検出する方法は電極の寿命を検出するのに有効な手段である。
【０００７】
しかし、交換後のチップ−電極間電圧を一定と仮定しているが、異なるチップ径が設定されたり、あるいはチップ−電極間距離がばらついたり、プラズマガス流量の設定が変わる等トーチ設定条件によって、従来例の目的とする電極異常以外でもチップ−電極間電圧が変化してしまい、トーチ設定条件の変化によって異常検出が不安定になり、電極のメンテナンス時期を誤る可能性がある。また電極の異常予告が、電極が異常状態にいたる過程でのどのタイミングで行われるか不確定であるため交換の作業効率が高いとはいえない。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップの異常を知ることができるプラズマ溶接装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のプラズマ溶接装置は、電極とチップを設けた溶接トーチと、チップと電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、パイロットアーク用電源およびメインアーク用電源の出力調整を行う出力調整器と、パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器からの算出結果と予め記憶している判定基準値とに基づいてチップあるいは電極の状態を判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器とを備えたものである。
【００１０】
請求項１記載のプラズマ溶接装置によれば、パイロットアーク電圧が極点の移動等で変動し、電極あるいはチップが消耗するにしたがって、その変動量が大きくなることに着目し、１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を逐次算出することで、上記設定条件において電極の寿命を検出することができる。したがって、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップの異常を知ることができ、これらのメンテナンス時期を知ることができる。また電極寿命についても、電極およびチップの状態を逐次算出または予測し作業者並びに監視者に提供するので、電極およびチップの交換タイミングを正確に把握でき、作業効率のより一層の向上を図ることができる。
【００１１】
請求項２記載のプラズマ溶接装置は、請求項１において、判定器が、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、変化量算出器の結果の該当する判定区間に従って、判定を行うものである。
【００１２】
請求項２記載のプラズマ溶接装置によれば、請求項１と同様な効果のほか、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００１３】
請求項３記載のプラズマ溶接装置は、電極とチップを設けた溶接トーチと、チップと電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し変化量算出器の結果の該当する判定区間に従って判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器と、パイロットアーク用電源とメインアーク用電源の出力調整を行い判定器の結果によりパイロットアーク電流を調整する出力調整器とを備え、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止するものである。
【００１４】
請求項３記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができ、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、変動量による判定を用いることにより電極あるいはチップがある程度消耗した場合、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ極点のふらつきを押えることでパイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項４記載のプラズマ溶接装置は、電極とチップを設けた溶接トーチと、チップと電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、パイロットアーク用電源およびメインアーク用電源の出力調整を行う出力調整器と、パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器の出力の時間変化を算出する変化量差分算出器と、この変化量差分算出器からの算出結果と予め記憶している判定基準値とに基づいてチップあるいは電極の状態を判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器とを備えたものである。
【００２２】
請求項４記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップの異常を知ることができる。
【００２３】
請求項５記載のプラズマ溶接装置は、請求項４において、判定器が、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、変化量算出器の結果の該当する判定区間に従って、判定を行うものである。
【００２４】
請求項５記載のプラズマ溶接装置によれば、請求項４と同様な効果のほか、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００２５】
請求項６記載のプラズマ溶接装置は、電極とチップを設けた溶接トーチと、チップと電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器の出力の時間変化を算出する変化量差分算出器と、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、変化量差分算出器の結果の該当する判定区間に従って判定する判定器と、この判定器の結果を表示する表示器と、パイロットアーク用電源とメインアーク用電源の出力調整を行い、判定器の結果によりパイロットアーク電流を調整する出力調整器とを備え、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果により前記パイロットアーク用電源を停止するものである。
【００２６】
請求項６記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができ、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、変動量による判定を用いることにより電極あるいはチップがある程度消耗した場合、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ極点のふらつきを押えることでパイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００３３】
請求項７記載のプラズマ溶接装置は、電極とチップを設けた溶接トーチと、チップと電極の間に定電流電力を供給するパイロットアーク用電源と、電極と母材との間に電力を供給するメインアーク用電源と、パイロットアーク用電源のみを起動するパイロット期間を設けた電源制御器と、パイロット期間中のパイロットアーク電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力から１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を算出する変化量算出器と、この変化量算出器の出力の時間変化を算出する変化量差分算出器と、予め複数の判定基準値を記憶し、それらの判定基準値で区切られた複数の判定区間を有し、変化量差分算出器の結果の該当する判定区間に従って判定する判定器と、パイロットアーク用電源とメインアーク用電源の出力調整を行い、判定器の結果によりパイロットアーク電流を調整する出力調整器とを備え、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止するものである。
【００３４】
請求項７記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができ、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、変動量による判定を用いることにより電極あるいはチップがある程度消耗した場合、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ極点のふらつきを押えることでパイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以上のように構成した発明の実施の形態を示す。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。本発明の第１の実施の形態でのプラズマ溶接装置は、電極１５とチップ１６を設けた溶接トーチ１とパイロットアーク用電源２およびメインアーク用電源３のＯＮ、ＯＦＦ等の制御を行う電源制御器４を有しており、パイロットアーク用電源２によってチップ１６と電極１５の間に定電流電力を供給し、パイロットアークを発生させる。パイロットアーク発生に至らせるプロセスには電極１５とチップ１６を接触させる方法や高周波を印加する方法があるがここでは特に限定するものではない。パイロットアークは本溶接への移行を容易にするためのもので、本溶接期間以外は常時点弧するものである。これをパイロット期間と称する。その後、溶接を開始する段階になると、メインアーク用電源３によって電極１５と母材１７との間に電力を供給し、本溶接状態にする。本溶接にアークが移行すれば、パイロットアーク用電源２を停止し、定電流電力の供給を停止する。溶接が終了すれば、メインアーク用電源３を停止し、再びパイロットアーク用電源２によってチップ１６と電極１５の間に定電流電力を供給し、パイロットアークを発生させる。なお、パイロットアーク電流値とメインアーク電流値の出力調整は出力調整器５によって行われる。
【００３９】
以上が本発明の第１の実施の形態でのプラズマ溶接装置の溶接シーケンスの概要である。上記溶接シーケンスを繰り返していくと電極１５あるいはチップ１６は徐々に消耗していく。この時チップ１６−電極１５間で発生するパイロットアーク電圧は電極１５あるいはチップ１６が消耗するに従い上昇し、また変動するようになる。この変動幅は電極１５の消耗が進むにつれ大きくなりやがてはパイロットアークが続かなくなり無負荷電圧が発生するようになる。
【００４０】
このように構成されたプラズマ溶接機において、電圧検出器６でパイロット期間のパイロットアーク電圧を検出し、変化量算出器７は検出されたパイロットアーク電圧波形の単位時間内の最大値と最小値を取り入れ式１に代入し変化量を算出する。
【００４１】
＜式１＞
Ｆｖ＝Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ
ここで、Ｆｖは変化量（特に単位は定めない）、Ｖｍａｘはパイロットアーク電圧最大値、Ｖｍｉｎはパイロットアーク電圧最小値である。
【００４２】
判定器８は変動量を作業者並びに監視者等が取り決めた定義、例えば電極１５およびチップ１６の消耗状態を示す用語等に変換し出力したり、予め判定基準となる値を記憶しており、変化量算出器７からの算出結果が判定基準値以上になった単位時間内の合計時間がある一定以上になった場合に電極１５およびチップ１６の異常状態の出力を行う等の判断手段を有する。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６の異常を知ることが出来る。
【００４３】
このように第１の実施の形態は、一連の溶接シーケンスにパイロット期間を設けており、パイロット期間中は電極−チップ間にパイロットアーク用に設けられた電源により電力を供給することでパイロットアークを発生させ、溶接期間中は電極−チップ間に溶接用に設けられた電源により電力を供給し、かつパイロットアーク用に設けられた電源による電力の供給を停止させるように構成している。
【００４４】
パイロットアーク電圧が極点の移動等で変動し、電極あるいはチップが消耗するにしたがって、その変動量が大きくなることに着目し、パイロットアーク電圧の変化量を逐次算出することで、上記設定条件において電極の寿命を検出することができる。但し、従来の技術での変動の検出とは電極が破損した場合のみ、パイロットアーク電圧の変動幅を検出するものであり、本発明の変動量は、電極のまたはチップの消耗過程においての極点の移動等で発生するパイロットアーク電圧の変動値を示しているので、２者が全く別のコンセプトから成り立っていることは明らかである。
【００４５】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態の判定器８について示す。構成は図１と同様である。また、溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６、変化量算出器７は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、予め複数の判定基準値２０〜２２を記憶し、それらの判定基準値２０〜２２で区切られた複数の判定区間を有し、これらを比較手段２３〜２５で比較しており、変化量算出器７からの算出結果が該当する判定区間内であれば、その判定区間が表す電極１５およびチップ１６の状態を出力する。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。
【００４６】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００４７】
（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態を示す。図３の溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、電圧検出器６、変化量算出器７は図１と、判定器８は図２と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８の出力結果が、電極１５およびチップ１６の破損が近いことを表す場合は、電源制御器４によってパイロットアーク用電源２からの電力供給を停止させる。また、出力調整器５は、判定器８の出力結果が、パイロットアークの不安定を表す場合は、出力調整器５によって、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ、極点のふらつきを押さえることで、パイロットアークの安定を図る。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。
【００４８】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６のメンテナンス時期を的確に知ることができると同時に電力供給を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、パイロットアーク電流をチップ１６及び電極１５の状態に応じて増加させることにより、パイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００４９】
（実施の形態４）
図４は本発明の第４の実施の形態を示す。図４の溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５は図１と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。電圧検出器６でパイロット期間のパイロットアーク電圧を検出し、電流検出器１０でシャント２７を介してパイロットアーク電流を検出し、アーク長算出器１１は電圧検出器６が検出し出力したパイロットアーク電圧と電流検出器１０が検出し出力したパイロットアーク電流を式２に代入しアーク長を算出する。
【００５０】
＜式２＞
Ｌ＝〔｛Ｖ−（ａ＋ｂ・Ｉ）｝・Ｉ−ｃ〕／ｄ
Ｌはアーク長、Ｖはパイロットアーク電圧、Ｉはパイロットアーク電流、ａ〜ｄは定数である。
【００５１】
アーク長変化量算出器１２は、アーク長算出器１１の算出したアーク長の時間的変化を算出する。判定器８は変動量を作業者並びに監視者等が取り決めた定義、例えば電極およびチップの消耗状態を示す用語等に変換し出力したり、予め判定基準となる値を記憶しており、アーク長変化量算出器１２からの算出結果が判定基準値以上になった単位時間内の合計時間がある一定以上になった場合に電極１５およびチップ１６の異常状態の出力を行う等の判断手段を有する。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極あるいはチップの状態を知らせる。
【００５２】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６の異常を知ることが出来る。
【００５３】
（実施の形態５）
図５は本発明の第５の実施の形態の判定器８について示す。構成は図４と同様である。また、溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６は第１の実施の形態と、またシャント２７、電流検出器１０、アーク長算出器１１、アーク長変化量算出器１２は第４の実施の形態と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、予め複数の基準値３０〜３２を記憶し、それらの基準値で区切られた複数の判定区間を有しており、アーク長変化量算出器１２からの算出結果を比較手段３３〜３５で基準値３０〜３２と比較し、算出結果が該当する判定区間内であれば、その判定区間が表す電極１５およびチップ１６の状態を出力する。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極あるいはチップの状態を知らせる。
【００５４】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６のメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００５５】
（実施の形態６）
図６は本発明の第６の実施の形態を示す。図６の溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６は図１と、シャント２７、電流検出器１０、アーク長算出器１１、アーク長変化量算出器１２は図４と、また判定器８は図５と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。第６の実施の形態では、パイロット期間中、判定器８の出力結果が、電極１５およびチップ１６の破損が近いことを表す場合は、電源制御器４によってパイロットアーク用電源２からの電力供給を停止させる。また、出力調整器５は、判定器８の出力結果が、パイロットアークの不安定を表す場合は、出力調整器５によって、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ、極点のふらつきを押さえることで、パイロットアークの安定を図る。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。
【００５６】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができると同時に電力供給を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、パイロットアーク電流をチップ１６及び電極１５の状態に応じて増加させることにより、パイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００５７】
（実施の形態７）
図７は本発明の第７の実施の形態を示す。図７の溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６、変化量算出器７は図１と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、変化量差分算出器１３は、変化量算出器７が算出した前回の変化量と今回の変化量との差分の絶対値を式３より算出する。
【００５８】
＜式３＞
Ｆｖｓｕｂ＝｜Ｆｖｌ−Ｆｖ２｜
ここで、Ｆｖｓｕｂは変化量の差分、Ｆｖｌは前回算出した変化量、Ｆｖ２は今回算出した変化量である。
【００５９】
判定器８は変動量を作業者並びに監視者等が取り決めた定義、例えば電極１５およびチップ１６の消耗状態を示す用語等に変換し出力したり、予め判定基準となる値を記憶しており、変化量差分算出器１３からの算出結果が判定基準値以上になった単位時間内の合計時間がある一定以上になった場合に電極１５およびチップ１６の異常状態の出力を行う等の判断手段を有する。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。
【００６０】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップの異常を知ることが出来る。
【００６１】
（実施の形態８）
図８は本発明の第８の実施の形態の判定器８について示す。構成は図７と同様である。また、溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、予め複数の基準値４０〜４２を記憶し、それらの基準値４０〜４２で区切られた複数の判定区間を有しており、変化量差分算出器１３からの算出結果を比較手段４３〜４５で基準値４０〜４２と比較して算出結果が該当する判定区間内であれば、その判定区間が表す電極１５およびチップ１６の状態を出力する。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。
【００６２】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６のメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００６３】
（実施の形態９）
図９は本発明の第９の実施の形態を示す。図９の溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６は図１と、変化量差分算出器１３は図７と、また判定器８は図８と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、予め複数の基準値４０〜４２を記憶し、それらの基準値４０〜４２で区切られた複数の判定区間を有しており、変化量差分算出器１３からの算出結果を比較手段４３〜４５で基準値４０〜４２と比較して算出結果が該当する判定区間内であれば、その判定区間を表す電極１５およびチップ１６の状態を出力する。判定器８の出力結果が、電極１５およびチップ１６の破損が近いことを表す場合は、電源制御器４によってパイロットアーク用電源２からの電力供給を停止させる。また、出力調整器５は、判定器８の出力結果が、パイロットアークの不安定を表す場合は、出力調整器５によって、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ、極点のふらつきを押さえることで、パイロットアークの安定を図る。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。
【００６４】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６のメンテナンス時期を的確に知ることができると同時に電力供給を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、パイロットアーク電流をチップ１６及び電極１５の状態に応じて増加させることにより、パイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００６５】
（実施の形態１０）
図１０は本発明の第１０の実施の形態を示す。図１０の溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６、変化量算出器７は図１と、また変化量差分算出器１３は図７と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は予め変化量算出器７の結果について判定を行うための判定の基準となる値である変化量判定基準値と変化量差分算出器１３の結果について判定を行うための基準となる値である変化量差分判定基準値とを記憶しており、変化量算出器７からの算出結果と変化量差分算出器１３からの算出結果を複合して判定する。例えば、交換前の電極１５およびチップ１６での変化量算出器７の算出結果Ｆｖａと交換後の電極１５およびチップ１６での変化量算出器７の算出結果Ｆｖｂが同一でも、ＦｖａおよびＦｖｂを算出した時点での変化量差分算出器１３の算出結果が異なる場合、電極の状態は同一ではないことなどから判定を行う。それを示す例を下記（判定結果差異の例１）に示す。これはある時点の変化量が同一でも変化量の差分が大きい方がメンテナンス時期が近いことを示している。例として交換前の電極１５およびチップ１６と交換後の電極１５およびチップ１６について述べたが、同一の電極１５およびチップ１６でも同様の判定を行う。
【００６６】
例えば、ある時点での電極１５およびチップ１６の変化量算出器７の算出結果をＦｖｃと置き、判定基準をＦｖｒｅｆとし、Ｆｖｃが算出された時点での変化量差分算出器１３の算出結果をＦｖｓｕｂ ｃとすると、ＦｖｒｅｆからＦｖｃの差をＦｖｓｕｂ ｃで割ると電極１５およびチップ１６のパイロットアーク電圧の変化量がＦｖｒｅｆに達するまでの時間が求められる。この時間を用いて判定を行う。それを示す例を下記（判定結果差異の例２）に示す。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極あるいはチップの状態を知らせる。以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００６７】
（判定結果差異の例１）
条件１：Ｆｖａ＝Ｆｖｂ
条件２：Ｆｖｓｕｂ ａ＞Ｆｖｓｕｂ＿ｂ
判定結果の差異：交換前の電極１５およびチップ１６の方が同一変化量の場合メンテナンス時期が近い状態
Ｆｖａ：交換前電極およびチップでの変化量算出器７の算出結果
Ｆｖｂ：交換後電極およびチップでの変化量算出器７の算出結果
Ｆｖｓｕｂ ａ：交換前電極およびチップでの変化量差分算出器１３の算出結果
Ｆｖｓｕｂ ｂ：交換後電極およびチップでの変化量差分算出器１３の算出結果
（判定結果差異の例２）
ＦｖｒｅｆとＦｖｃの差をＦｖｓｕｂ ｃで割った時の時間をｔｌと置き、仮にＦｖｓｕｂ ｃ−１で割った時の時間をｔ２と置く。
【００６８】
Ｆｖｓｕｂ ｃ＞Ｆｖｓｕｂ ｃ−１であれば
ｔｌ＜ｔ２となり、
パイロットアーク電圧の変化量がＦｖｒｅｆに達する時間つまり電極１５およびチップ１６が寿命を迎える時間が異なる。これは電極１５およびチップ１６の状態が異なることを意味する。
【００６９】
Ｆｖｃ：ある時点での電極１５およびチップ１６での変化量算出器７の算出結果Ｆｖｒｅｆ：判定基準値Ｆｖｓｕｂ ｃ：Ｆｖｃが算出された時点での電極１５およびチップ１６での変化量差分算出器１３の算出結果Ｆｖｓｕｂｃ−１：Ｆｖｓｕｂ ｃを置き換えたもの
（実施の形態１１）
図１１は本発明の第１１の実施の形態の判定器８について示す。構成は図１０と同様である。溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６、変化量算出器７は図１と、また変化量差分算出器１３は図７と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、変化量算出器７からの算出結果と変化量差分算出器１３の算出結果とを積算手段５０により積算し、その積算結果を積算結果の判定手段５１で判定し、積算結果から電極１５およびチップ１６の状態を出力する。変化量差分算出器１３の算出結果を変化量算出器７の算出結果の重み付けの値と考えると、この２つのパラメータを積算することで、電極およびチップの状態を表すことができる。また、積算することによって、第１０の実施の形態のように別々に行っていた２つのパラメータの判定を一元的に行えるようになる。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６のメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００７０】
（実施の形態１２）
図１２は本発明の第１２の実施の形態の判定器８について示す。構成は図１０と同様である。溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６、変化量算出器７は図１と、また変化量差分算出器１３は図７と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、変化量算出器７の算出結果と変化量差分算出器１３の算出結果とから、ファジィ推論の手段によって電極１５およびチップ１６の状態を出力する。ファジィ推論は電極１５およびチップ１６の状態をメンバーシップ関数として、変化量算出器７の算出結果と変化量差分算出器１３の算出結果よりメンバーシップ値、つまり現在の電極１５およびチップ１６の状態を求める。なお、メンバーシップ関数は予め用意するものとする。
【００７１】
判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極１５あるいはチップ１６の状態を知らせる。
【００７２】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６のメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００７３】
（実施の形態１３）
図１３は本発明の第１３の実施の形態を示す。図１３の溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６、変化量算出器７は図１と、また変化量差分算出器１３は図７と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、予め複数の基準値を記憶し、それらの基準値で区切られた複数の判定区間を有しており、変化量算出器７の算出結果と変化量差分算出器１３の算出結果から導き出された値、例えば図１１または図１２で判定器８に入力する値が該当する判定区間内であれば、その判定区間を表す電極１５およびチップ１６の状態を出力する。判定器８の出力結果が、電極およびチップの破損が近いことを表す場合は、電源制御器４によってパイロットアーク用電源２からの電力供給を停止させる。また、出力調整器５は、判定器８の出力結果が、パイロットアークの不安定を表す場合は、出力調整器５によって、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ、極点のふらつきを押さえることで、パイロットアークの安定を図る。判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極あるいはチップの状態を知らせる。
【００７４】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極１５およびチップ１６のメンテナンス時期を的確に知ることができると同時に電力供給を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、パイロットアーク電流をチップ１６及び電極１５の状態に応じて増加させることにより、パイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００７５】
（実施の形態１４）
図１４は本発明の第１４の実施の形態の判定器８について示す。構成は図１０と同様であり、溶接トーチ１、パイロットアーク用電源２、メインアーク用電源３、電源制御器４、出力調整器５、電圧検出器６、変化量算出器７は図１と、また変化量差分算出器１３は図７と同様であるため説明を省略する。また、通常の溶接シーケンスに関しても基本的に第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。パイロット期間中、判定器８は、変化量算出器７の算出結果と変化量差分算出器１３の算出結果とから、ファジィ推論によって電極１５およびチップ１６の交換までの時間を出力する。時間の推論は電極１５およびチップ１６の交換までの時間をメンバーシップ関数として、変化量算出器７の算出結果と変化量差分算出器１３の算出結果とからメンバーシップ値、つまり現在の電極１５およびチップ１６の交換までの時間を求める。なお、メンバーシップ関数は予め用意するものとする。
【００７６】
判定器８の結果は表示器９によって表示し、作業者並びに監視者に電極あるいはチップの交換までの時間を知らせる。
【００７７】
以上のような構成により、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップの交換までの時間を的確に知ることができる。
【００７８】
【発明の効果】
請求項１記載のプラズマ溶接装置によれば、パイロットアーク電圧が極点の移動等で変動し、電極あるいはチップが消耗するにしたがって、その変動量が大きくなることに着目し、１つのパイロット期間における単位時間内のパイロットアーク電圧の最大値とパイロットアーク電圧の最小値との差分を逐次算出することで、上記設定条件において電極の寿命を検出することができる。したがって、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップの異常を知ることができ、これらのメンテナンス時期を知ることができる。また電極寿命についても、電極およびチップの状態を逐次算出または予測し作業者並びに監視者に提供するので、電極およびチップの交換タイミングを正確に把握でき、作業効率のより一層の向上を図ることができる。
【００７９】
請求項２記載のプラズマ溶接装置によれば、請求項１と同様な効果のほか、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００８０】
請求項３記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができ、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、変動量による判定を用いることにより電極あるいはチップがある程度消耗した場合、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ極点のふらつきを押えることでパイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００８４】
請求項４記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップの異常を知ることができる。
【００８５】
請求項５記載のプラズマ溶接装置によれば、請求項４と同様な効果のほか、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができる。
【００８６】
請求項６記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができ、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、変動量による判定を用いることにより電極あるいはチップがある程度消耗した場合、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ極点のふらつきを押えることでパイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【００９０】
請求項７記載のプラズマ溶接装置によれば、トーチ設定条件等に左右されずに電極およびチップのメンテナンス時期を的確に知ることができ、電源制御器はパイロット期間中であっても判定器の結果によりパイロットアーク用電源を停止することで溶接品質の低下および装置の破損等を防ぐことができる。また、変動量による判定を用いることにより電極あるいはチップがある程度消耗した場合、パイロットアークの状態に応じてパイロットアーク電流を増加させ極点のふらつきを押えることでパイロットアークの安定性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態によるプラズマ溶接装置の部分構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態によるプラズマ溶接装置の部分構成図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態によるプラズマ溶接装置の部分構成図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図１１】本発明の第１１の実施の形態によるプラズマ溶接装置の部分構成図である。
【図１２】本発明の第１２の実施の形態によるプラズマ溶接装置の部分構成図である
【図１３】本発明の第１３の実施の形態によるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図１４】本発明の第１４の実施の形態によるプラズマ溶接装置の部分構成図である。
【図１５】従来例を説明する構成図である。
【符号の説明】
１  溶接トーチ
２  パイロットアーク用電源
３  メインアーク用電源
４  シーケンス制御器
５  出力調整器
６  電圧検出器
７  変化量算出器
８  判定器
９  表示器
１０  電流検出器
１１  アーク長算出器
１２  アーク長変化量算出器
１３  変化量差分算出器
１５  電極
１６  チップ
【図１】
0004509252.tif 000002
【図２】
0004509252.tif 000003
【図３】
0004509252.tif 000004
【図４】
0004509252.tif 000005
【図５】
0004509252.tif 000006
【図６】
0004509252.tif 000007
【図７】
0004509252.tif 000008
【図８】
0004509252.tif 000009
【図９】
0004509252.tif 000010
【図１０】
0004509252.tif 000011
【図１１】
0004509252.tif 000012
【図１２】
0004509252.tif 000013
【図１３】
0004509252.tif 000014
【図１４】
0004509252.tif 000015
【図１５】
0004509252.tif 000016