(57)【要約】【課題】  アークスタートにおける不良発生の傾向を適切に把握することが可能なアークスタート良否判定方法を提供すること。【解決手段】  消耗電極ガスシールドアーク溶接におけるアークスタート良否判定方法であって、複数回の溶接において、それぞれのアークスタートにおける良否判定、および不良であった場合の不良の種類判定の結果に基づき、良好なスタートの回数、不良であった場合の各種類の回数を自動的に累積させる。このような構成により、ある溶接条件を設定すると、たとえばティーチペンダントＴＰの表示によって、その溶接条件においてどのような種類の不良がどのような比率で発生しているかを定量的に把握することが可能である。【選択図】  図７
2012091221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極ガスシールドアーク溶接におけるアークスタート良否判定方法であって、
複数回の溶接において、それぞれのアークスタートにおける良否判定、および不良であった場合の不良の種類判定の結果に基づき、良好なスタートの回数、不良であった場合の各種類の回数を自動的に累積させることを特徴とする、アークスタートの良否判定方法。
【請求項２】
上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた判定期間中の長期短絡の回数、長期アーク切れの回数、および溶接電圧移動平均値のバラツキ値を算出し、上記長期短絡の回数、長期アーク切れの回数、および溶接電圧移動平均値のバラツキ値によって上記不良の種類判定を行う、請求項１に記載のアークスタートの良否判定方法。
【請求項３】
上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた判定期間中のあらかじめ定めた長期アーク期間判別値よりも長く続く長期アーク期間の発生回数を算出し、上記長期アーク期間の発生回数によっても上記不良の種類判定を行う、請求項２に記載のアークスタートの良否判定方法。
【請求項４】
上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた判定期間中のあらかじめ定めた、上記長期アーク期間判別値よりも短い中期アーク期間判別値よりも長く続く中期アーク期間の発生回数を算出し、上記中期アーク期間の発生回数によっても上記不良の種類判定を行う、請求項３に記載のアークスタートの良否判定方法。
【請求項５】
上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた時間よりも長い時間短絡が続く初期長期短絡発生を検出し、上記初期長期短絡発生によっても上記不良の種類判定を行う、請求項２ないし４のいずれかに記載のアークスタートの良否判定方法。
【請求項６】
上記不良の発生比率があらかじめ定めた基準比率を超えた場合に、溶接パラメータを自動的に調整する溶接パラメータ自動調整モードを有する、請求項１ないし５のいずれかに記載のアークスタートの良否判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極ガスシールドアーク溶接におけるアークスタートの良否の判定方法に関し、特に、溶接電圧・電流波形によってアークスタートの良否を自動判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極ガスシールドアーク溶接において、アークスタートは過渡的な現象であり、定常溶接状態と比べて不良な状態が発生しやすい。アークスタートにおいてどのような不良が発生しているか、あるいは良好な状態であるのか、を判定することは適切な溶接を行うのに重要である。特許文献１には、アークスタートの良否の判定方法を自動的に行う方法が開示されている。この判定方法においては、長期短絡の回数、長期アーク切れの回数、溶接電圧移動平均値のバラツキを、あらかじめ定めた基準値と比較することによって良否の判定を行っている。
【０００３】
しかしながら、常に適切な溶接を行うには、アークスタートにおける不良な状態を減少させていくことが重要である。しかも、アークスタートにおける不良な状態は、まったく同じ条件で溶接を行ったとしても、毎回発生するとは限らない。特許文献１に開示された良否判定方法においては、ある１回の溶接においてどのような不良が発生するかを把握できるだけである。同じ条件で溶接を繰り返した場合に、他のどのような不良が発生しうるかは把握しえない。このようなことでは、常に適切な溶接を行うための処置を効果的に行うことが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２６３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、アークスタートにおける不良発生の傾向を適切に把握することが可能なアークスタート良否判定方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるアークスタート良否判定方法は、消耗電極ガスシールドアーク溶接におけるアークスタート良否判定方法であって、複数回の溶接において、それぞれのアークスタートにおける良否判定、および不良であった場合の不良の種類判定の結果に基づき、良好なスタートの回数、不良であった場合の各種類の回数を自動的に累積させることを特徴としている。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた判定期間中の長期短絡の回数、長期アーク切れの回数、および溶接電圧移動平均値のバラツキ値を算出し、上記長期短絡の回数、長期アーク切れの回数、および溶接電圧移動平均値のバラツキ値によって上記不良の種類判定を行う。
【０００８】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた判定期間中のあらかじめ定めた長期アーク期間判別値よりも長く続く長期アーク期間の発生回数を算出し、上記長期アーク期間の発生回数によっても上記不良の種類判定を行う。
【０００９】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた判定期間中のあらかじめ定めた、上記長期アーク期間判別値よりも短い中期アーク期間判別値よりも長く続く中期アーク期間の発生回数を算出し、上記中期アーク期間の発生回数によっても上記不良の種類判定を行う。
【００１０】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記不良の種類判定においては、アークスタート開始時点からあらかじめ定めた時間よりも長い時間短絡が続く初期長期短絡発生を検出し、上記初期長期短絡発生によっても上記不良の種類判定を行う。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記不良の発生比率があらかじめ定めた基準比率を超えた場合に、溶接パラメータを自動的に調整する溶接パラメータ自動調整モードを有する。
【００１２】
このような構成によれば、溶接を繰り返し行った場合に、そのアークスタートの良否判定結果が自動的に累積される。したがって、溶接を行う者は、ある溶接条件を設定すると、その溶接条件においてどのような種類の不良がどのような比率で発生しているかを定量的に把握することが可能である。
【００１３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る溶接装置の構成図である。
【図２】本発明に係るアークスタート良否判定方法を示す電圧波形図である。
【図３】本発明に係るアークモニタ装置のブロック図である。
【図４】本発明に係るバラツキ値算出回路のブロック図である。
【図５】本発明に係るアークスタートの良否の判定処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る判定記憶装置を示すブロック図である。
【図７】ティーチペンダントにおける表示画面例を示す図である。
【図８】追加の項目を含むアークスタート良否判定方法を説明するための電圧および電流波形図である。
【図９】追加の項目を行うためのアークモニタ装置のブロック図である。
【図１０】追加の項目を含むティーチペンダントにおける表示画面例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１は、消耗電極ガスシールドアーク溶接装置の一例を示している。本実施形態の溶接装置Ａは、溶接電源装置ＰＳ、電圧検出器ＶＤ、電流検出器ＩＤ、アークモニタ装置ＡＭ、判定記憶装置ＪＭ、溶接トーチ４、および送給ロール５を備えている。
【００１７】
溶接トーチ４は、溶接ワイヤ１が挿通されるものであり、溶接ワイヤ１を母材２の溶接個所に導くためのものである。溶接トーチ４は、給電チップ４ａを有している。給電チップ４ａには、溶接ワイヤ１が摺動する。送給ロール５は、溶接ワイヤ１を送給するものであり、ワイヤ送給モータＷＭによって駆動される。
【００１８】
溶接電源装置ＰＳは、溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗを出力する。溶接電源装置ＰＳの＋極は、給電チップ４ａに接続されており、−極は、母材２に接続されている。これにより、溶接ワイヤ１と母材２との間にアーク３が発生する。また、溶接電源装置ＰＳからは、ワイヤ送給モータＷＭに対して送給制御信号Ｆｃが送られる。送給制御信号Ｆｃは、溶接ワイヤ１の送給を制御するため信号である。
【００１９】
図２は、溶接装置Ａによるアークスタートにおいて不良な状態となったときの電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧の移動平均値Ｖｒａの時間変化を示す。溶接装置Ａにおいては、後述する構成とされたアークモニタ装置ＡＭによって、下記の３つの項目を判定する。
【００２０】
（１）長期短絡の回数Ｎｓ
同図（Ａ）に示すように、溶接電圧Ｖｗと予め定めた短絡判別値Ｖｔ１とを比較して、Ｖｗ≦Ｖｔ１のときを短絡期間Ｔｓとして判別する。そして、この短絡期間Ｔｓが予め定めた長期短絡判別値Ｔｓｔよりも長いときを長期短絡として判別する。時刻ｔ１のアークスタート開始時点から予め定めた判定期間Ｔｊ中に上記の長期短絡が発生した回数Ｎｓを計数する。判定期間Ｔｊは、アークスタートが定常状態に収束する時間である数ｓ程度に設定する。
【００２１】
（２）長期アーク切れの回数Ｎｎ
同図（Ａ）に示すように、溶接電圧Ｖｗと予め定めたアーク切れ判別値Ｖｔ２とを比較して、Ｖｗ≧Ｖｔ２のときをアーク切れ期間Ｔｎとして判別する。そして、このアーク切れ期間Ｔｎが予め定めた長期アーク切れ判別値Ｔｎｔよりも長いときを長期アーク切れとして判別し、上記の判定期間Ｔｊ中に長期アーク切れが発生した回数Ｎｎを計数する。
【００２２】
（３）溶接電圧移動平均値Ｖｒａのバラツキ値Ｂｄ
同図（Ｂ）に示す溶接電圧移動平均値Ｖｒａは、同図（Ａ）に示す溶接電圧Ｖｗの移動平均値を算出したものである。平滑時の時定数に相当する移動平均期間は、判定期間Ｔｊ（数ｓ）よりも短く、１０ｍｓ〜２００ｍｓ程度に設定する。これは、短絡期間およびアーク期間の不規則性を定量化するためである。すなわち、移動平均期間が長すぎると平滑されて不規則性を判別することができなくなり、逆に移動平均期間が短すぎると不規則でない場合も変動幅が大きいためにやはり不規則性を判別することができなくなる。
【００２３】
溶接電圧移動平均値Ｖｒａのバラツキ値Ｂｄによって、短絡期間とアーク期間との不規則性を判別することができる。このバラツキ値Ｂｄとして、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧移動平均値Ｖｒａの最大変動幅Ｗｐｐを採用することができる。さらには、溶接電圧移動平均値Ｖｒａが、予め定めた移動平均値適正範囲Ｗｖｒ外となる範囲外時間Ｔｖｒを判定期間Ｔｊ中合算した範囲外時間合算値Ｓｔｖを採用することもできる。
【００２４】
上述した（１）長期短絡の回数Ｎｓ、（２）長期アーク切れの回数Ｎｎ、および（３）溶接電圧移動平均値Ｖｒａのバラツキ値Ｂｄによってアークスタートの良否判定を行うことができる。判定基準は、種々な溶接条件に応じて変化するが、例えば、判定期間Ｔｊ＝３ｓにおいてＮｓ≧３かつＮｎ≧２かつＷｐｐ≧４Ｖのときはアークスタートは不良であると判定することができる。
【００２５】
このような判定を実現するために、溶接装置Ａには以下の構成が適用されている。
【００２６】
図１に示すように、電圧検出器ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する。電流検出器ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する。
【００２７】
アークモニタ装置ＡＭは、図３に示された構成とされている。アークモニタ装置ＡＭには、電圧検出信号Ｖｄおよび電流検出信号Ｉｄが入力される。判定期間タイマ回路ＴＪは、電流検出信号Ｉｄを入力として、判定期間信号Ｔｊを出力する。判定期間信号Ｔｊは、溶接ワイヤ１が母材２に接触して溶接電流Ｉｗが通電を開始するアークスタート開始時点から予め定めた一定時間だけＨｉｇｈレベルとなる。
【００２８】
第１の比較回路ＣＰ１は、電圧検出信号Ｖｄと予め定めた短絡判別値Ｖｔ１とを比較して、Ｖｄ≦Ｖｔ１のときにＨｉｇｈレベルとなる短絡期間信号Ｔｓを出力する。第２の比較回路ＣＰ２は、短絡期間信号Ｔｓと予め定めた長期短絡判別値Ｔｓｔとを比較して、Ｔｓ≧ＴｓｔのときにＨｉｇｈレベルとなる長期短絡期間信号ＬＴｓを出力する。長期短絡回数計数回路ＮＳは、判定期間信号ＴｊがＨｉｇｈレベルの間に長期短絡期間信号ＬＴｓがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと変化する回数を計数して長期短絡回数信号Ｎｓを出力する。
【００２９】
第３の比較回路ＣＰ３は、電圧検出信号Ｖｄと予め定めたアーク切れ判別値Ｖｔ２とを比較して、Ｖｄ≧Ｖｔ２のときにＨｉｇｈレベルとなるアーク切れ期間信号Ｔｎを出力する。第４の比較回路ＣＰ４は、アーク切れ期間信号Ｔｎと予め定めた長期アーク切れ判別値Ｔｎｔとを比較して、Ｔｎ≧ＴｎｔのときにＨｉｇｈレベルとなる長期アーク切れ期間信号ＬＴｎを出力する。長期アーク切れ発生回数計数回路ＮＮは、判定期間信号ＴｊがＨｉｇｈレベルの間に上記の長期アーク切れ期間信号ＬＴｎがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと変化する回数を計数して長期アーク切れ発生回数信号Ｎｎを出力する。
【００３０】
溶接電圧移動平均値算出回路ＶＲＡは、電圧検出信号Ｖｄを入力として、予め定めた移動平均期間Ｔｒａによって移動平均値を算出して、溶接電圧移動平均値信号Ｖｒａを出力する。バラツキ値算出回路ＢＤは、溶接電圧移動平均値信号Ｖｒａを入力として、図２に示した最大変動幅Ｗｐｐ、範囲外時間合算値Ｓｔｖ等のバラツキ値信号Ｂｄを出力する。
【００３１】
アークスタート判定回路ＡＳＪは、長期短絡回数信号Ｎｓ、長期アーク切れ発生回数信号Ｎｎおよびバラツキ値信号Ｂｄを入力として、予め定めた判定基準に従ってアークスタートの良否判定を行う。
【００３２】
図４は、範囲外時間合算値Ｓｔｖを算出する場合のバラツキ値算出回路ＢＤのブロック図である。第５の比較回路ＣＰ５は、溶接電圧移動平均値信号Ｖｒａと予め定めた移動平均値適正範囲Ｗｖｒとを比較して、範囲外のときはＨｉｇｈレベルとなる範囲外時間信号Ｔｖｒを出力する。合算回路ＳＵＭは、判定期間信号ＴｊがＨｉｇｈレベルの間の上記の範囲外時間信号Ｔｖｒの合算を行い、範囲外時間合算値信号Ｓｔｖをバラツキ値信号Ｂｄとして出力する。
【００３３】
図５は、アークスタート判定回路ＡＳＪによるアークスタートの良否の判定処理を示すフローチャートである。同図は、判定処理の一例である。以下、同図を参照して説明する。
【００３４】
ステップＳＴ１において、長期短絡回数Ｎｓが予め定めた基準回数Ｎｓｔ以上であり、かつ、範囲外時間合算値Ｓｔｖが予め定めた第１の基準時間Ｔｔ１以上で予め定めた第２の基準時間Ｔｔ２未満であり、かつ、長期アーク切れ発生回数Ｎｎが予め定めた基準回数Ｎｎｔ以上であるかを判定して、ＹＥＳならばステップＳＴ２へ進みアークスタートを「やや不良」と判定し、ＮＯならばステップＳＴ３へ進む。
【００３５】
ステップＳＴ３において、範囲外時間合算値Ｓｔｖが上記の第２の基準時間Ｔｔ２以上であるかを判定して、ＹＥＳならばステップＳＴ４に進みアークスタートを「不良」と判定し、ＮＯならば「良好」と判定する。アークスタート判定回路ＡＳＪは、判定結果を判定結果信号Ａｓｊとして出力する。
【００３６】
図６は、溶接装置Ａの判定記憶装置ＪＭの構成を示している。判定記憶装置ＪＭは、判定累積回路ＪＡ、溶接条件設定回路ＷＣ、および溶接パラメータ調整回路ＴＧを有している。
【００３７】
溶接条件設定回路ＷＣは、溶接電圧Ｖｗ、溶接電流Ｉｗ、および溶接速度ＷＶを設定し、これらの情報を溶接条件設定信号Ｗｃとして溶接電源装置ＰＳへと送る。また、溶接条件設定信号Ｗｃは、溶接パラメータ調整回路ＴＧ、判定累積回路ＪＡにも送られる。溶接条件設定回路ＷＣは、たとえば溶接トーチ４を保持するロボットの制御装置に内蔵されていてもよい。
【００３８】
判定累積回路ＪＡは、アークモニタ装置ＡＭから判定結果信号Ａｓｊを受ける。判定結果信号Ａｓｊは、判定の対象となった溶接のアークスタートが良好であったか、不良であったか、また不良であった場合その種類が上述した（１）〜（３）のいずれであったかという情報を含んでいる。判定累積回路ＪＡは、正常スタートの回数である正常スタート回数Ｃｒ０、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１、長期アーク切れ発生スタート回数Ｃｒ２、および電圧バラツキ発生スタート回数Ｃｒ３を変数として保持している。判定累積回路ＪＡは、判定結果信号Ａｓｊに基づき、対象となった溶接のアークスタートが良好であった場合には正常スタート回数Ｃｒ０に１を加算し、短絡不良であった場合には長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１に１を加算し、長期アーク切れ発生スタート不良であった場合には長期アーク切れ発生スタート回数Ｃｒ２に１を加算し、電圧バラツキ発生スタート不良であった場合には電圧バラツキ発生スタート回数Ｃｒ３に１を加算する。
【００３９】
次いで、判定累積回路ＪＡは、累積された正常スタート回数Ｃｒ０、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１、長期アーク切れ発生スタート回数Ｃｒ２、および電圧バラツキ発生スタート回数Ｃｒ３を、たとえば判定記憶装置ＪＭに接続されたティーチペンダントＴＰに送る。この場合、判定累積回路ＪＡは、たとえば溶接トーチ４を保持するロボットの制御装置に内蔵されていてもよい。図７に示すように、ティーチペンダントＴＰには、判定結果累積画面が表示される。この画面には、正常スタート、長期短絡発生スタート、長期アーク切れ発生スタート、電圧バラツキ発生スタートそれぞれの累積回数が表示される。
【００４０】
また、判定累積回路ＪＡは、長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、および電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３を保持している。長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、および電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３は、使用者によってあらかじめ定められた比率であり、それまでの累積溶接回数に占める各不良項目の比率として許されると思われる大きさである。判定累積回路ＪＡは、正常スタート回数Ｃｒ０、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１、長期アーク切れ発生スタート回数Ｃｒ２、および電圧バラツキ発生スタート回数Ｃｒ３から、累積溶接回数における長期短絡発生スタート、長期アーク切れ発生スタート、電圧バラツキ発生スタートのそれぞれの比率を算出する。そして、それぞれの比率が長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、および電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３を超えるか否かを判定する。いずれかの比率が、長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、および電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３を超える場合、たとえば、図７に示す判定結果累積画面において、該当する項目が強調表示される。この強調表示がなされているときに、使用者が所定のアイコン（図示略）に触れると、該当する項目のアークスタート不良を抑制するためのガイダンスが表示される。なお、所定の累積溶接回数を超えるまでは、長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、および電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３との比率比較を行わない構成としてもよい。
【００４１】
正常スタート回数Ｃｒ０、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１、長期アーク切れ発生スタート回数Ｃｒ２、および電圧バラツキ発生スタート回数Ｃｒ３の累積は、同様あるいは類似と判断された溶接条件のグループごとになされる。たとえば、判定累積回路ＪＡは、溶接電流Ｉｗ、溶接電圧Ｖｗ、および溶接速度ＷＶの設定値によって定められる溶接条件グループを保持している。溶接電流Ｉｗの設定範囲が０〜４００Ａである場合、５０Ａごとに区分される。溶接電圧Ｖｗの設定範囲が１０〜５０Ｖである場合、５Ｖごとに区分される。溶接速度ＷＶの設定範囲が０〜２５０ｃｍ／ｍｉｎである場合、５０ｃｍ／ｍｉｎごとに区分される。したがって、溶接条件設定回路ＷＣにおいて溶接条件を決定すると、その溶接条件（溶接電流Ｉｗ、溶接電圧Ｖｗ、溶接速度ＷＶ）に該当する溶接条件グループの累積結果がティーチペンダントＴＰに表示される。
【００４２】
さらに、判定累積回路ＪＡは、長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、および電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３との比率比較結果を判定累積信号Ｊａとして溶接パラメータ調整回路ＴＧに送る。
【００４３】
溶接パラメータ調整回路ＴＧには、溶接条件設定信号Ｗｃと判定累積信号Ｊａとが入力される。溶接パラメータ調整回路ＴＧは、長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、および電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３を超える比率の項目があった場合、溶接電源装置ＰＳに対して溶接パラメータ調整信号Ｔｇを送る。この溶接パラメータ調整信号Ｔｇが送られると、溶接装置Ａは、溶接パラメータ自動調整モードをとる。
【００４４】
溶接パラメータ自動調整モードについて、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１が比較的多いために、長期短絡発生スタートの比率が長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１を超えた場合を例に説明する。長期短絡発生スタートの不良が発生する原因としては、アーク中に成長した溶滴が短絡した時の短絡電流の増加の割合が小さいことが挙げられる。短絡電流の増加の割合が小さいと、短絡した溶滴に対するピンチ力が不足し、溶滴が母材２から離れない。これにより、アークの再点弧が遅れてしまう。この短絡時間が長くなると、溶接ワイヤ１が溶融池に突っ込んでしまうなど溶融バランスを崩す原因となる。このため、長期短絡発生スタートの不良を抑制するには、短絡電流の増加割合を大きくすることが有効である。そのための方策としては、電子リアクトル値を少なくすることが有効であることが、発明者らの試験によって判明している。
【００４５】
したがって、溶接パラメータ調整回路ＴＧからは、溶接電源装置ＰＳに対して電子リアクトル値を一定割合で小さくするように、溶接パラメータ調整信号Ｔｇによって指示がなされる。この指示によって溶接電源装置ＰＳにおいては、電子リアクトル値が一定割合で小さく設定される。この状態のパラメータで、その後の溶接を繰り返し実施する。その結果、長期短絡発生スタートの比率が長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１を超えない状態となれば、溶接パラメータ自動調整モードは完了する。一方、長期短絡発生スタートの比率が長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１を超える状態が継続していると、溶接パラメータ調整回路ＴＧは、さらに電子リアクトル値を小さくするよう、溶接電源装置ＰＳに対して指示を送る。この繰り返しによって、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１が抑制される。
【００４６】
溶接パラメータの調整は、溶接パラメータ自動調整モードによる場合のほか、使用者の判断によってマニュアル操作で行われてもよい。たとえば、長期短絡発生スタートの比率は長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１を超えていないが、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１が相対的に多い場合、使用者の判断により、たとえば電子リアクトル値の調整がなされる。
【００４７】
次に、本実施形態のアークスタート良否判定方法の作用について説明する。
【００４８】
本実施形態によれば、溶接を繰り返し行った場合に、そのアークスタートの良否判定結果が自動的に累積される。この溶接の繰り返しは、アークスタートの良否判定を主目的としたテスト溶接でもよいし、実際の溶接であってもよい。どのような溶接が行われたとしても、溶接電流Ｉｗ、溶接電圧Ｖｗ、溶接速度ＷＶなどの溶接条件ごとに区分されて、アークスタートの良否判定結果が累積される。したがって、溶接装置Ａの使用者は、ある溶接条件を設定すると、ティーチペンダントＴＰの表示によって、その溶接条件においてどのような種類の不良がどのような比率で発生しているかを定量的に把握することが可能である。
【００４９】
溶接パラメータ自動調整モードによれば、その時に高い頻度で生じているアークスタートの不良が、自動的に抑制されうる。この調整作業は、使用者の熟練度には左右されない。上述した例は、長期短絡発生スタートの比率が高い場合に電子リアクトル値を小さくするものであるが、本発明における溶接パラメータ自動調整モードにおいては、さまざまなアークスタートの不良に対して想定される溶接パラメータの調整を適宜設定することができる。
【００５０】
以下、溶接装置Ａにおいてさらに追加の項目についてアークスタート良否判定方法を行う場合について説明を行う。なお、以下の説明において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００５１】
図８は、溶接装置Ａによるアークスタートにおける電圧波形図および電流波形図である。同図（Ａ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を簡略に示すものであり、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示している。アークモニタ装置ＡＭは、上述した（１）〜（３）の項目に加え、下記の３つの項目を判定する。
【００５２】
（４）長期アーク発生回数Ｎａ１
図８（Ａ）に示すように、溶接電圧Ｖｗが短絡判別値Ｖｔ１とアーク切れ判別値Ｖｔ２の間にある期間をアーク期間Ｔａとして判別する。そして、このアーク期間Ｔａが予め定めた長期アーク期間判別値Ｔａｔ１よりも長いときを長期アークとして判別する。上述の判定期間Ｔｊ中に上記の長期アークが発生した回数Ｎａ１を計数する。
【００５３】
（５）中期アーク発生回数Ｎａ２
上記のアーク期間Ｔａが予め定めた長期アーク期間判別値Ｔａｔ１よりも短く、中期アーク期間判別値Ｔａｔ２よりも長いときを中期アークとして判別する。上述の判定期間Ｔｊ中に上記の中期アークが発生した回数Ｎａ２を計数する。
【００５４】
（６）初期長期短絡発生Ｓｓ
図８（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始した直後に生じる短絡期間を初期短絡期間Ｔｓｓと判別する。この初期短絡期間Ｔｓｓが予め定めた初期短絡期間判別値Ｔｓｓ１よりも長いときを初期長期短絡発生Ｓｓとして判別する。
【００５５】
アーク期間Ｔａが長い場合には、溶接ビードの外観の不良等の溶接欠陥が発生する可能性が高くなるため、不良とすることが品質管理上望ましい場合がある。そのような場合、上述したアークスタート良否判定方法に（４）長期アーク発生回数Ｎａ１および（５）中期アーク発生回数Ｎａ２の項目を加える。
【００５６】
初期短絡期間Ｔｓｓが長い場合、溶接スタート時点からアーク３が点弧せずに短絡が継続し、ビート始端部に欠損が生じるという問題が生じている可能性が高くなる。一方、短絡期間Ｔｓが長期化した場合にはビードが細くなる傾向が見られるため、初期短絡期間Ｔｓｓが長い場合には短絡期間Ｔｓが長い場合と分けて判定するほうが望ましい場合がある。このような場合、上述したアークスタート良否判定方法に（６）初期長期短絡発生Ｓｓの項目を加える。
【００５７】
上述した（１）〜（３）の項目だけではなく、（４）長期アーク発生回数Ｎａ１、（５）中期アーク発生回数Ｎａ２、および（６）初期長期短絡発生Ｓｓを加えることにより、より精密なアークスタート良否判定を行うことができる。たとえば、長期短絡判別値Ｔｓｔを１０ｍｓとしてときに、アーク期間Ｔａが８０ｍｓとなり、直後の短絡期間３ｍｓとなったとする。この場合、アーク期間Ｔａが長すぎ、溶接ビードの外観不良が生じる可能性が高いが、（１）〜（３）の項目だけで判定を行った場合には不良と判断されない。長期アーク期間判別値Ｔａｔ１を６０ｍｓ、中期アーク期間判別値Ｔａｔ２を４０ｍｓとして（４）長期アーク発生回数Ｎａ１および（５）中期アーク発生回数Ｎａ２を判定項目に加えることでこの場合も不良として検出することができる。
【００５８】
このような判定を実現するために、アークモニタ装置ＡＭは図９に示された構成とされている。アークモニタ装置ＡＭには、電圧検出信号Ｖｄおよび電流検出信号Ｉｄが入力される。
【００５９】
アーク期間判定回路ＴＡは、短絡期間信号Ｔｓおよびアーク切れ期間信号Ｔｎを入力とし、双方がＬｏｗレベルである間だけＨｉｇｈレベルとなるアーク期間信号Ｔａを出力する。第６の比較回路ＣＰ６では、アーク期間信号Ｔａを受信してアーク期間信号ＴａがＨｉｇｈレベルである時間を計測する。その計測時間が予め定められた長期アーク期間判別値Ｔａｔ１を超えてからアーク期間信号ＴａがＬｏｗレベルに切り替わるまでの間、第６の比較回路ＣＰ６はＨｉｇｈレベルとなる長期アーク信号ＬＴａ１を出力する。長期アーク発生回数計数回路ＮＡ１は、判定期間信号ＴｊがＨｉｇｈレベルの間に長期アーク信号ＬＴａ１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと変化する回数を計数して長期アーク発生回数信号Ｎａ１を出力する。
【００６０】
第７の比較回路ＣＰ７では、アーク期間信号Ｔａを受信してアーク期間信号ＴａがＨｉｇｈレベルである時間を計測する。その計測時間が予め定められた中期アーク期間判別値Ｔａｔ２を超えてからアーク期間信号Ｔａが切り替わるまでの間、第７の比較回路ＣＰ７はＨｉｇｈレベルとなる中期アーク信号ＬＴａ２を出力する。中期アーク発生回数計数回路ＮＡ２は、判定期間信号ＴｊがＨｉｇｈレベルの間に中期アーク信号ＬＴａ２がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと変化する回数を計数する。さらに、中期アーク発生回数計数回路ＮＡ２は、長期アーク発生回数信号Ｎａ１を受信し、計数した回数から長期アーク発生回数を引いた値を算出して中期アーク発生回数信号Ｎａ２を出力する。
【００６１】
初期長期短絡検出回路ＳＳは、判定期間信号ＴｊがＨｉｇｈレベルとなってから電流検出信号Ｉｄが減少に転じるまでの初期短絡期間Ｔｓｓが予め定めた初期短絡期間判別値Ｔｓｓ１を超えたときにＨｉｇｈレベルとなる初期長期短絡発生信号Ｓｓを出力する。初期長期短絡発生信号Ｓｓは、判定期間信号ＴｊがＬｏｗレベルとなったときにはＬｏｗレベルに切り替わる。
【００６２】
アークスタート判定回路ＡＳＪは、長期短絡回数信号Ｎｓ、長期アーク切れ発生回数信号Ｎｎおよびバラツキ値信号Ｂｄに加えて、長期アーク発生回数信号Ｎａ１、中期アーク発生回数信号Ｎａ２および初期長期短絡発生信号Ｓｓを入力として、予め定めた判定基準に従ってアークスタートの良否判定を行う。
【００６３】
なお、Ｔｓｔ≧Ｔｓｓ１の条件下において図５における処理を行うと、長期短絡回数Ｎｓのうちに初期短絡期間Ｔｓｓが含まれることになる。初期長期短発生信号ＳｓがＨｉｇｈレベルの場合に長期短絡回数Ｎｓから１引いた回数を用いて予め定めた基準回数Ｎｓｔとの比較を行うようにすることでより厳格な良否判定を行うことができる。
【００６４】
アークスタート判定回路ＡＳＪは、初期長期短絡発生信号ＳｓがＨｉｇｈレベルとなったときには、「不良」と判定する。長期アーク発生回数Ｎａ１が予め定めた基準回数以上である場合にも「不良」と判定する。長期アーク発生回数Ｎａ１が予め定めた基準回数以下であり、中期アーク発生回数が予め定めた基準回数以上である場合には「やや不良」と判定する。
【００６５】
判定累積回路ＪＡは、上述の構成に加えて、長期アーク発生スタート回数Ｃｒ４、中期アーク発生スタート回数Ｃｒ５、および初期長期短絡発生スタート回数Ｃｒ６を変数として保持するものとする。判定累積回路ＪＡは、判定結果信号Ａｓｊに基づき、対象となった溶接のアークスタートが良好であった場合には正常スタート回数Ｃｒ０に１を加算し、長期アーク発生による不良であった場合には長期アーク発生スタート回数Ｃｒ４に１を加算し、中期アーク発生によるスタート不良であった場合には中期アーク発生スタート回数Ｃｒ５に１を加算し、初期長期短絡発生による不良であった場合には初期長期短絡発生スタート回数Ｃｒ６に１を加算する。
【００６６】
次いで、判定累積回路ＪＡは、累積された長期アーク発生スタート回数Ｃｒ４、中期アーク発生スタート回数Ｃｒ５、および初期長期短絡発生スタート回数Ｃｒ６もティーチペンダントＴＰに送る。図１０に示すように、ティーチペンダントＴＰが表示する判定結果累積画面にこれらの回数も表示されることになる。
【００６７】
また、判定累積回路ＪＡは、長期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ４、中期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ５、および初期長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ６をさらに保持している。長期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ４、中期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ５、および初期長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ６は、使用者によってあらかじめ定められた比率であり、それまでの累積溶接回数に占める各不良項目の比率として許されると思われる大きさである。判定累積回路ＪＡは、正常スタート回数Ｃｒ０、長期短絡発生スタート回数Ｃｒ１、長期アーク切れ発生スタート回数Ｃｒ２、電圧バラツキ発生スタート回数Ｃｒ３、長期アーク発生スタート基準回数Ｃｒ４、中期アーク発生スタート基準回数Ｃｒ５、および初期長期短絡発生スタート基準回数Ｃｒ６から、累積溶接回数における長期短絡発生スタート、長期アーク切れ発生スタート、電圧バラツキ発生スタート、長期アーク発生スタート、中期アーク発生スタート、初期長期短絡発生スタートのそれぞれの比率を算出する。そして、それぞれの比率が長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ１、長期アーク切れ発生スタート基準比率Ｃｓ２、電圧バラツキ発生スタート基準比率Ｃｓ３、長期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ４、中期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ５、および初期長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ６を超えるか否かを判定する。長期アーク発生スタート、中期アーク発生スタート、初期長期短絡発生スタートのいずれかの比率が長期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ４、中期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ５、および初期長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ６を超える場合、ティーチペンダントＴＰが表示する判定結果累積画面において、該当する項目が強調表示される。この強調表示がなされているときに、使用者が所定のアイコン（図示略）に触れると、該当する項目のアークスタート不良を抑制するためのガイダンスが表示される。これらの項目においても、所定の累積溶接回数を超えるまでは、長期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ４、中期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ５、および初期長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ６との比率比較を行わない構成としてもよい。
【００６８】
長期アーク発生スタート回数Ｃｒ４、中期アーク発生スタート回数Ｃｒ５、および初期長期短絡発生スタート回数Ｃｒ６の累積も、同様あるいは類似と判断された溶接条件のグループごとになされる。さらに、判定累積回路ＪＡは、長期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ４、中期アーク発生スタート基準比率Ｃｓ５、および初期長期短絡発生スタート基準比率Ｃｓ６との比率比較結果も判定累積信号Ｊａに加えて溶接パラメータ調整回路ＴＧに送る。
【００６９】
本発明に係るアークスタート良否判定方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００７０】
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
５ａ  給電チップ
Ａ  溶接装置
ＡＪ  溶接状態判定回路
ＡＭ  アークモニタ装置
ＡＳＪ  アークスタート判定回路
Ａｓｊ  判定結果信号
ＢＤ  バラツキ値算出回路
Ｂｄ  溶接電圧移動平均値Ｖｒａのバラツキ値（信号）
ＣＰ１  第１の比較回路
ＣＰ２  第２の比較回路
ＣＰ３  第３の比較回路
ＣＰ４  第４の比較回路
ＣＰ５  第５の比較回路
ＣＰ６  第６の比較回路
ＣＰ７  第７の比較回路
Ｃｒ０  正常スタート回数
Ｃｒ１  長期短絡発生スタート回数
Ｃｒ２  長期アーク切れ発生スタート回数
Ｃｒ３  電圧バラツキ発生スタート回数
Ｃｒ４  長期アーク発生スタート回数
Ｃｒ５  中期アーク発生スタート回数
Ｃｒ６  初期長期短絡発生スタート回数
Ｃｓ１  長期短絡発生スタート基準比率
Ｃｓ２  長期アーク切れ発生スタート基準比率
Ｃｓ３  電圧バラツキ発生スタート基準比率
Ｃｓ４  長期アーク発生スタート基準比率
Ｃｓ５  中期アーク発生スタート基準比率
Ｃｓ６  初期長期短絡発生スタート基準比率
Ｆｃ  送給制御信号
ＩＤ  電流検出器
Ｉｄ  電流検出信号
Ｉｗ  溶接電流
ＪＡ  判定累積回路
Ｊａ  判定累積信号
ＪＭ  判定記憶装置
ＬＴｎ  長期アーク切れ期間信号
ＬＴｓ  長期短絡期間信号
ＬＴａ１  長期アーク信号
ＬＴａ２  中期アーク信号
ＮＮ  長期アーク切れ発生回数計数回路
Ｎｎ  長期アーク切れ発生回数（信号）
Ｎｎｔ、Ｎｓｔ  基準回数
ＮＳ  長期短絡回数計数回路
Ｎｓ  長期短絡回数（信号）
ＮＡ１  長期アーク発生回数計数回路
ＮＡ２  中期アーク発生回数計数回路
Ｎａ１  長期アーク発生回数（信号）
Ｎａ２  中期アーク発生回数（信号）
ＰＳ  溶接電源装置
ＳＴ１〜５  ステップ
ＳＵＭ  合算回路
Ｓｔｖ  範囲外時間合算値（信号）
ＳＳ  初期長期短絡検出回路
Ｓｓ  初期長期短絡発生（信号）
ＴＡ  アーク期間判定回路
Ｔａ    アーク期間（信号）
ＴＧ  溶接パラメータ調整回路
Ｔｇ  溶接パラメータ調整信号
ＴＪ  判定期間タイマ回路
Ｔｊ  判定期間（信号）
Ｔｎ  アーク切れ期間（信号）
Ｔｎｔ  長期アーク切れ判別値
Ｔｒａ  移動平均期間
Ｔｓ  短絡期間（信号）
Ｔｓｔ  長期短絡判別値
Ｔｔ１  第１の基準時間
Ｔｔ２  第２の基準時間
Ｔｖｒ  範囲外時間（信号）
Ｔａｔ１  長期アーク期間判別値
Ｔａｔ２  中期アーク期間判別値
Ｔｓｓ  初期短絡期間（信号）
Ｔｓｓ１  初期短絡期間判別値
ＶＤ  電圧検出器
Ｖｄ  電圧検出信号
ＶＲＡ  溶接電圧移動平均値算出回路
Ｖｒａ  溶接電圧移動平均値（信号）
Ｖｔ１  短絡判別値
Ｖｔ２  アーク切れ判別値
Ｖｗ  溶接電圧
ＷＣ  溶接条件設定回路
Ｗｃ  溶接条件設定信号
Ｗｉ  電流適正範囲
ＷＭ  ワイヤ送給モータ
Ｗｐｐ  溶接電圧移動平均値の最大変動幅
ＷＶ  溶接速度
Ｗｖ  電圧適正範囲
Ｗｖｒ  移動平均値適正範囲
【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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【図１０】
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