(57)【要約】【課題】溶接線の位置毎のばらつきを考慮して溶接条件管理を行い、溶接品質を向上させるとともに、溶接条件管理に付随する溶接電力管理により、合わせて省エネルギー化を実現すること。【解決手段】本発明の溶接管理装置は、溶接対象材１の溶接条件を設定する溶接条件設定手段２０と、アーク溶接機１０の出力を計測する溶接出力計測手段３１と、溶接対象材１の溶接位置情報を取得する溶接位置情報取得手段３２と、溶接条件設定手段２０で設定された溶接条件と溶接出力計測手段３１による出力の計測結果と溶接位置情報取得手段３２で取得された溶接位置情報とに基づいて溶接対象材１の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する溶接結果判定手段４０とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象材をアーク溶接機で溶接する作業を管理する溶接管理装置であって、
前記溶接対象材の溶接条件を設定する溶接条件設定手段と、
前記アーク溶接機の出力を計測する溶接出力計測手段と、
前記溶接対象材の溶接位置情報を取得する溶接位置情報取得手段と、
前記溶接条件設定手段で設定された前記溶接条件と前記溶接出力計測手段による前記出力の計測結果と前記溶接位置情報取得手段で取得された前記溶接位置情報とに基づいて前記溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する溶接結果判定手段と
を備えたことを特徴とする溶接管理装置。
【請求項２】
前記溶接位置情報取得手段が、前記溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧の波形に基づいて前記溶接位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の溶接管理装置。
【請求項３】
前記溶接位置情報取得手段が、前記波形の変動分から得られる情報に基づいて溶接速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の溶接管理装置。
【請求項４】
前記溶接位置情報取得手段が、位置検出センサからのデータに基づいて前記溶接位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の溶接管理装置。
【請求項５】
前記溶接条件設定手段における前記溶接条件として、前記溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の溶接管理装置。
【請求項６】
前記溶接条件設定手段における前記溶接条件として、さらに前記アーク溶接機と、作業を行う作業者と、前記溶接対象材の種類を設定することを特徴とする請求項５に記載の溶接管理装置。
【請求項７】
前記溶接判定手段において、前記溶接位置情報取得手段で取得された前記溶接位置ごとの前記溶接出力計測手段の前記計測結果としての消費電力又は消費電流と溶接速度とに基づいて実入熱量を算出し、設定された前記溶接脚長又は前記溶接金属量から計算される必要入熱量と前記実入熱量とを比較して前記溶接作業の前記結果を判定することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の溶接管理装置。
【請求項８】
前記溶接判定手段の判定を、前記溶接作業の終了後に行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の溶接管理装置。
【請求項９】
溶接対象材をアーク溶接機で溶接する作業を管理する溶接管理方法であって、前記溶接対象材に関し設定された溶接条件と、前記アーク溶接機の出力の計測結果と、前記溶接対象材の溶接位置情報とに基づいて前記溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定することを特徴とする溶接管理方法。
【請求項１０】
前記アーク溶接機の前記出力としての電力、電流、又は電圧の波形に基づいて前記溶接位置情報を取得することを特徴とする請求項９に記載の溶接管理方法。
【請求項１１】
前記溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量から前記溶接条件を設定することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の溶接管理方法。
【請求項１２】
前記アーク溶接機の前記出力の前記計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された前記溶接脚長又は前記溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して前記溶接作業の結果を判定することを特徴とする請求項１１に記載の溶接管理方法。
【請求項１３】
コンピュータにより溶接対象材をアーク溶接機で溶接する作業を管理する溶接管理プログラムであって、
前記コンピュータに、
入力手段による前記溶接対象材の溶接条件を設定する第１ステップと、
前記アーク溶接機の出力を計測する第２ステップと、
前記溶接対象材の溶接位置情報を取得する第３ステップと、
前記第１ステップで入力される前記溶接条件と前記第２ステップによる前記出力の計測結果と前記第３ステップで取得される前記溶接位置情報とに基づいて前記溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する第４ステップと、
前記第４ステップにおける判定結果を出力手段に出力する第５ステップを
実行させることを特徴とする溶接管理プログラム。
【請求項１４】
前記第２ステップにおける前記アーク溶接機の前記出力として計測された電力、電流、又は電圧の波形に基づいて、前記第３ステップにおける前記溶接位置情報を取得することを特徴とする請求項１３に記載の溶接管理プログラム。
【請求項１５】
前記第１ステップにおいて、前記溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を前記溶接条件として設定することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の溶接管理プログラム。
【請求項１６】
前記アーク溶接機の前記出力の前記計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された前記溶接脚長又は前記溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して、前記第４ステップにおける前記溶接作業の前記結果を判定することを特徴とする請求項１５に記載の溶接管理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接機の動作状態から溶接作業の工程管理や省電力化に資する情報を抽出する溶接管理装置、溶接管理方法、及び溶接管理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接条件計測システムでは、溶接トーチの位置情報が含まれていない。溶接条件のばらつきの少ない自動溶接機においては、個々の溶接線全線に渡って溶接条件を一定値として管理可能であるが、溶接工が作業する場合は、1本の溶接線であっても位置毎に溶接条件にばらつきが発生するのは避けられない。よって、溶接工により施工された溶接部の品質判定を行うためには、溶接位置毎に溶接条件を計測・管理する必要がある。
【０００３】
ところで、溶接条件自動計測システム及び溶接条件自動計測記録方法として、電流、電圧、アークタイムと、溶接長、パス間温度から入熱量を算出し、溶接温度と併せて溶接の合否を判定することが提案されている（特許文献１）。
また、溶接モニター装置として、電流検出値、電圧検出値、及び溶接速度設定値から入熱量を演算し、閾値で判別して表示、記憶することが提案されている（特許文献２）。
また、簡易な溶接入熱計測装置として、溶接電力量及び溶接長から溶接入熱を算出し、結果を出力又は電力出力することが提案されている（特許文献３）。
また、自動溶接装置及び溶接技能訓練装置として、被溶接物情報を設定し、最適電流、電圧、溶接速度を含む溶接条件設定値を演算し、温度分布からビードを演算して品質判定を行うことが提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１０７８２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８２６７号公報
【特許文献３】特開２００３−７１５６４号公報
【特許文献４】特開２００１−１７０７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１から特許文献４は、１本の溶接線毎の入熱量は一定として平均値として管理しており、溶接トーチの位置情報も合わせて計測することにより、溶接線上の位置毎の溶接条件の品質判定を可能とするものではない。
従来の計測システムで計測される溶接条件に加えて、溶接トーチの位置情報を含めた溶接条件の計測を行うことで、溶接品質の管理及び省エネルギー化を図ることができる。
【０００６】
そこで、本発明は、溶接線の位置毎のばらつきを考慮して溶接条件管理を行い、溶接品質を向上させるとともに、溶接条件管理に付随する溶接電力管理により、合わせて省エネルギー化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の本発明に対応した溶接管理装置においては、溶接対象材の溶接条件を設定する溶接条件設定手段と、アーク溶接機の出力を計測する溶接出力計測手段と、溶接対象材の溶接位置情報を取得する溶接位置情報取得手段と、溶接条件設定手段で設定された溶接条件と溶接出力計測手段による出力の計測結果と溶接位置情報取得手段で取得された溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する溶接結果判定手段とを備えたことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者が適宜把握できることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【０００８】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の溶接管理装置において、溶接位置情報取得手段が、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧の波形に基づいて溶接位置情報を取得することを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【０００９】
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の溶接管理装置において、溶接位置情報取得手段が、波形の変動分から得られる情報に基づいて溶接速度を算出することを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接速度を算出することができ、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００１０】
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の溶接管理装置において、溶接位置情報取得手段が、位置検出センサからのデータに基づいて溶接位置情報を取得することを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００１１】
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の溶接管理装置において、溶接条件設定手段における溶接条件として、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を設定することを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００１２】
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の溶接管理装置において、溶接条件設定手段における溶接条件として、さらにアーク溶接機と、作業を行う作業者と、溶接対象材の種類を設定することを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、アーク溶接機、作業者、溶接対象材などの状況に応じた作業管理を行うことができる。
【００１３】
請求項７記載の本発明は、請求項５又は請求項６に記載の溶接管理装置において、溶接判定手段において、溶接位置情報取得手段で取得された溶接位置ごとの溶接出力計測手段の計測結果としての消費電力又は消費電流と溶接速度に基づいて実入熱量を算出し、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と実入熱量とを比較して溶接作業の結果を判定することを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００１４】
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７に記載の溶接管理装置において、溶接判定手段の判定を、溶接作業の終了後に行うことを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、溶接作業中のみならず、作業後に管理や解析を行うことができる。
【００１５】
請求項９記載の本発明に対応した溶接管理方法においては、溶接対象材に関し設定された溶接条件と、アーク溶接機の出力の計測結果と、溶接対象材の溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定することを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者が適宜把握できることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００１６】
請求項１０記載の本発明は、請求項９に記載の溶接管理方法において、アーク溶接機の出力としての電力、電流、又は電圧の波形に基づいて溶接位置情報を取得することを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００１７】
請求項１１記載の本発明は、請求項９又は請求項１０に記載の溶接管理方法において、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量から溶接条件を設定することを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００１８】
請求項１２記載の本発明は、請求項１１に記載の溶接管理方法において、アーク溶接機の出力の計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して溶接作業の結果を判定することを特徴とする。請求項１２に記載の本発明によれば、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００１９】
請求項１３記載の本発明に対応した溶接管理プログラムにおいては、コンピュータに、入力手段による溶接対象材の溶接条件を設定する第１ステップと、アーク溶接機の出力を計測する第２ステップと、溶接対象材の溶接位置情報を取得する第３ステップと、第１ステップで入力される溶接条件と第２ステップによる出力の計測結果と第３ステップで取得される溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する第４ステップと、第４ステップにおける判定結果を出力手段に出力する第５ステップを実行させることを特徴とする。請求項１３に記載の本発明によれば、コンピュータによって、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者に適宜把握させることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００２０】
請求項１４記載の本発明は、請求項１３に記載の溶接管理プログラムにおいて、第２ステップにおけるアーク溶接機の出力として計測された電力、電流、又は電圧の波形に基づいて、第３ステップにおける溶接位置情報を取得することを特徴とする。請求項１４に記載の本発明によれば、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００２１】
請求項１５記載の本発明は、請求項１３又は請求項１４に記載の溶接管理プログラムにおいて、第１ステップにおいて、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を溶接条件として設定することを特徴とする。請求項１５に記載の本発明によれば、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００２２】
請求項１６記載の本発明は、請求項１５に記載の溶接管理プログラムにおいて、アーク溶接機の出力の計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して、第４ステップにおける溶接作業の結果を判定することを特徴とする。請求項１６に記載の本発明によれば、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者が適宜把握できることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００２４】
また、溶接位置情報取得手段が、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧の波形に基づいて溶接位置情報を取得する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００２５】
また、溶接位置情報取得手段が、波形の変動分から得られる情報基づいて溶接速度を算出する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接速度を算出することができ、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００２６】
また、溶接位置情報取得手段が、位置検出センサからのデータに基づいて溶接位置情報を取得する場合には、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００２７】
また、溶接条件設定手段における溶接条件として、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を設定する場合には、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００２８】
また、溶接条件設定手段における溶接条件として、さらにアーク溶接機と、作業を行う作業者と、溶接対象材の種類を設定する場合には、アーク溶接機、作業者、溶接対象材などの状況に応じた作業管理を行うことができる。
【００２９】
また、溶接判定手段において、溶接位置情報取得手段で取得された溶接位置ごとの溶接出力計測手段の計測結果としての消費電力又は消費電流と、溶接速度とに基づいて実入熱量を算出し、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と実入熱量とを比較して溶接作業の結果を判定する場合には、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００３０】
また、溶接判定手段の判定を、溶接作業の終了後に行う場合には、溶接作業中のみならず、作業後に管理や解析を行うことができる。
【００３１】
また、溶接対象材に関し設定された溶接条件と、アーク溶接機の出力の計測結果と、溶接対象材の溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する場合には、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者が適宜把握できることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００３２】
また、アーク溶接機の出力としての電力、電流、又は電圧の波形に基づいて溶接位置情報を取得する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００３３】
また、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量から溶接条件を設定する場合には、溶接作業中のみならず、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００３４】
また、アーク溶接機の出力の計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して溶接作業の結果を判定する場合には、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００３５】
また、コンピュータに、入力手段による溶接対象材の溶接条件を設定する第１ステップと、アーク溶接機の出力を計測する第２ステップと、溶接対象材の溶接位置情報を取得する第３ステップと、第１ステップで入力される溶接条件と第２ステップによる出力の計測結果と第３ステップで取得される溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する第４ステップと、第４ステップにおける判定結果を出力手段に出力する第５ステップを実行させる場合には、コンピュータによって、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者に適宜把握させることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００３６】
また、第２ステップにおけるアーク溶接機の出力として計測された電力、電流、又は電圧の波形に基づいて、第３ステップにおける溶接位置情報を取得する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００３７】
また、第１ステップにおいて、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を溶接条件として設定する場合には、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００３８】
また、アーク溶接機の出力の計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して、第４ステップにおける溶接作業の結果を判定する場合には、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態による溶接管理装置を機能実現手段で表したブロック図
【図２】本実施形態による溶接管理装置の滴下する溶融金属量の変動による電流変化の一例を示す図
【図３】同溶接管理装置の電圧と電流との関係を示す図
【図４】本実施形態による溶接管理プログラムの処理手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明の実施形態による溶接管理装置について説明する。
図１は本実施形態による溶接管理装置を機能実現手段で表したブロック図である。
本実施形態による溶接管理装置は、溶接対象材１をアーク溶接機１０で溶接する作業を管理する。
アーク溶接機１０は、ノズル１１と溶接対象材１との間でアークを発生させる。ノズル１１には、ワイヤ１２が連続的に供給される。ワイヤ１２は、ワイヤ供給部１３からワイヤ供給モータ１４によって供給される。
アーク溶接機１０に、又はアーク溶接機１０とは別に、アーク溶接位置を検出する位置検出センサ２を設けている。位置検出センサ２には、アークを検出する光センサを用いることができる。また、位置検出センサ２は、撮像装置を用いた画像データからのアーク溶接位置の検出であってもよい。または、位置検出センサ２としてＧＰＳや加速度センサを用いることもできる。
溶接作業は、作業者がノズル１１を操作することで行われる。
【００４１】
溶接管理装置は、溶接対象材１の溶接条件を設定する溶接条件設定手段２０と、アーク溶接機１０の出力を計測する溶接出力計測手段３１と、溶接対象材１の溶接位置情報を取得する溶接位置情報取得手段３２と、溶接条件設定手段２０で設定された溶接条件と溶接出力計測手段３１による出力の計測結果と溶接位置情報取得手段３２で取得された溶接位置情報とに基づいて溶接対象材１の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する溶接結果判定手段４０を備えている。
【００４２】
溶接出力計測手段３１は、溶接電源３からアーク溶接機１０で消費される電力、電流、又は電圧を計測する。
溶接位置情報取得手段３２は、溶接出力計測手段３１で計測される電力、電流、又は電圧の波形に基づいて溶接位置情報を取得する。
溶接位置情報取得手段３２では、電力、電流、又は電圧の波形の変動分から得られる情報に基づいて溶接速度を算出する。溶接速度を算出することで、溶接位置情報を取得することができる。
溶接位置情報取得手段３２では、溶接出力計測手段３１で計測される電力、電流、又は電圧を用いる代わりに、位置検出センサ２からのデータに基づいて溶接位置情報を取得してもよい。
【００４３】
溶接条件設定手段２０は、入力手段３３により各種の溶接条件が設定される。
溶接条件設定手段２０は、溶接対象材１の溶接脚長を設定する溶接脚長設定手段２２と、溶接対象材１の溶接に必要な金属量を設定する溶接金属量設定手段２３を有する。
さらに、溶接条件設定手段２０は、溶接機設定手段２４、作業を行う作業者設定手段２５、及び溶接対象材１の種類を設定する溶接対象材設定手段２６を有する。
【００４４】
溶接機設定手段２４は、使用するアーク溶接機１０による特性の違いを設定するもので、同一型式でも、使用年数などによる影響を反映するために、アーク溶接機１０毎に設定する。
作業者設定手段２５は、アーク溶接機１０を操作する作業者の熟練度などの個性を設定する。
溶接対象材設定手段２６は、素材の種類や板厚などを設定する。
【００４５】
溶接結果判定手段４０は、実入熱量算出手段４１と、必要入熱量算出手段４２と、入熱量比較手段４３を有する。
実入熱量算出手段４１は、溶接位置情報取得手段３２で取得された溶接位置ごとの溶接出力計測手段３１の計測結果としての消費電力又は消費電流と、溶接速度とに基づいて実入熱量を算出する。ここで、実入熱量は、実際の入熱量である。入熱量Ｑは、溶接線の単位長さ当たりの消費電力であり、溶接電圧をＥ（Ｖ）、溶接電流をＩ（Ａ）、溶接速度をＶ（ｍ／ｓ）とすると、Ｑ＝ＥＩ／Ｖとなる。
【００４６】
必要入熱量算出手段４２は、溶接脚長設定手段２２で設定された溶接脚長、又は溶接金属量設定手段２３で設定された溶接金属量から必要入熱量を算出する。ここで、必要入熱量は、設計によって指定される入熱量である。
入熱量比較手段４３は、実入熱量算出手段４１で算出される必要入熱量と、必要入熱量算出手段４２で算出される実入熱量とを比較する。
【００４７】
さらに、溶接結果判定手段４０は、判定手段４４と判定条件変更手段４５を有する。
入熱量比較手段４３での比較結果は、判定手段４４における溶接対象材１の溶接作業の判定に用いられる。
溶接機設定手段２４、作業者設定手段２５、及び溶接対象材設定手段２６で設定された情報は、判定条件変更手段４５において補正係数が設定され判定条件の変更がなされる。判定条件変更手段４５で設定された補正係数は、判定手段４４における判定に用いる。
【００４８】
判定手段４４での判定結果は、出力手段３４から出力される。
判定手段４４での判定結果は、溶接対象材１の溶接作業中に、溶接対象材１の全溶接作業後に、又は一日の溶接作業後に出力される。
【００４９】
図２に、滴下する溶融金属量の変動による電流変化の一例を示す。
図２中（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、異なるアーク状態、すなわち滴下する溶融金属量の変動によって電流の波形が異なる。溶融金属量の変動は、溶接速度によっても生じる。従って、例えば、勾配・周期・最大値・最小値などの電流の波形の変動分から得られる情報を、例えば、微積分やフーリエ変換などを用いて、総合的に解析することにより、溶接速度を算出することができる。そして、溶接速度を算出することで、溶接位置情報を取得する。また、図２では、１パルス毎に１液滴が落下する状態を示しているが、複数パルス毎に１液滴が落下する場合も、同様に波形変動分から溶接速度情報を解析し、溶接位置情報を取得する。
【００５０】
図３に、電圧と電流との関係を示す。
溶接電源３が定電圧特性を有する場合には、負荷電流と負荷電圧とは、図３に示すような特性曲線で表される。従って、電流の波形の変動分と同様に、電圧の波形の変動分からも、溶接速度を算出することができる。そして、溶接速度を算出することで、溶接位置情報を取得することができる。
【００５１】
本実施形態による溶接管理は、溶接対象材１に関して設定された溶接条件と、アーク溶接機１０の出力の計測結果と、溶接対象材１の溶接位置情報とに基づいて溶接対象材１の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する。
溶接対象材１の溶接位置情報は、アーク溶接機１０の出力としての電力、電流、又は電圧の波形に基づいて取得する。
溶接対象材１に関する溶接条件は、溶接対象材１の溶接脚長、又は溶接金属量から設定する。
そして、溶接作業の結果は、アーク溶接機１０の出力の計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して判定する。
【００５２】
次に、図４に本実施形態による溶接管理プログラムの処理手順を示す。
本実施形態による溶接管理プログラムは、コンピュータに、下記のステップの処理を実行させる。
第１ステップでは、入力手段３３による溶接対象材１の溶接条件を設定する。
第２ステップでは、アーク溶接機１０の出力を計測する。
第３ステップでは、溶接対象材１の溶接位置情報を取得する。
第４ステップでは、第１ステップで入力される溶接条件と第２ステップによる出力の計測結果と第３ステップで取得される溶接位置情報とに基づいて溶接対象材１の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する。
第５ステップでは、第４ステップにおける判定結果を出力手段３４に出力する。
【００５３】
以上のように本実施形態は、溶接対象材の溶接条件を設定する溶接条件設定手段と、アーク溶接機の出力を計測する溶接出力計測手段と、溶接対象材の溶接位置情報を取得する溶接位置情報取得手段と、溶接条件設定手段で設定された溶接条件と溶接出力計測手段による出力の計測結果と溶接位置情報取得手段で取得された溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する溶接結果判定手段を備えたことで、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者が適宜把握できることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００５４】
また本実施形態によれば、溶接結果判定手段が、溶接位置情報取得手段が、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧の波形に基づいて溶接位置情報を取得する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００５５】
また本実施形態によれば、溶接位置情報取得手段が、波形の変動分から得られる情報に基づいて溶接速度を算出する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接速度を算出することができ、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００５６】
また本実施形態によれば、溶接位置情報取得手段が、位置検出センサからのデータに基づいて溶接位置情報を取得する場合には、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００５７】
また本実施形態によれば、溶接条件設定手段における溶接条件として、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を設定する場合には、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００５８】
また本実施形態によれば、溶接条件設定手段における溶接条件として、さらにアーク溶接機と、作業を行う作業者と、溶接対象材の種類を設定する場合には、アーク溶接機、作業者、溶接対象材などの状況に応じた作業管理を行うことができる。
【００５９】
また本実施形態によれば、溶接判定手段において、溶接位置情報取得手段で取得された溶接位置ごとの溶接出力計測手段の計測結果としての消費電力又は消費電流と、溶接速度とに基づいて実入熱量を算出し、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と実入熱量とを比較して溶接作業の結果を判定する場合には、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００６０】
また本実施形態によれば、溶接判定手段の判定を、溶接作業の終了後に行う場合には、溶接作業中のみならず、作業後に管理や解析を行うことができる。
【００６１】
また本実施形態によれば、溶接対象材に関し設定された溶接条件と、アーク溶接機の出力の計測結果と、溶接対象材の溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する場合には、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者が適宜把握できることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００６２】
また本実施形態によれば、アーク溶接機の出力としての電力、電流、又は電圧の波形に基づいて溶接位置情報を取得する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００６３】
また本実施形態によれば、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量から溶接条件を設定する場合には、溶接作業中のみならず、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００６４】
また本実施形態によれば、アーク溶接機の出力の計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して溶接作業の結果を判定する場合には、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００６５】
また本実施形態によれば、コンピュータに、入力手段による溶接対象材の溶接条件を設定する第１ステップと、アーク溶接機の出力を計測する第２ステップと、溶接対象材の溶接位置情報を取得する第３ステップと、第１ステップで入力される溶接条件と第２ステップによる出力の計測結果と第３ステップで取得される溶接位置情報とに基づいて溶接対象材の溶接位置ごとの溶接作業の結果を判定する第４ステップと、第４ステップにおける判定結果を出力手段に出力する第５ステップを実行させる場合には、コンピュータによって、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を、溶接を行う作業者に適宜把握させることで溶接品質が向上し、また適切な溶接条件と実際の施工の差を把握できるため、作業者の技能の早期習熟に役立つとともに、無駄な電力消費を省き、省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【００６６】
また本実施形態によれば、第２ステップにおけるアーク溶接機の出力として計測された電力、電流、又は電圧の波形に基づいて、第３ステップにおける溶接位置情報を取得する場合には、溶接出力計測手段で計測される電力、電流、又は電圧から溶接位置情報を取得でき、溶接対象材の位置毎の溶接入熱量の過不足情報を把握できる。
【００６７】
また本実施形態によれば、第１ステップにおいて、溶接対象材の溶接脚長、又は溶接金属量を溶接条件として設定する場合には、必要入熱量をあらかじめ設定できる。
【００６８】
また本実施形態によれば、アーク溶接機の出力の計測結果としての消費電力と溶接速度とに基づいて算出した実入熱量を、設定された溶接脚長又は溶接金属量から計算される必要入熱量と比較して、第４ステップにおける溶接作業の結果を判定する場合には、溶接品質が向上するとともに省エネルギー化も合わせて図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、作業者の技能の早期習熟に役立つことから溶接訓練用装置としても適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１  溶接対象材
２  位置検出センサ
３  溶接電源
１０  アーク溶接機
２０  溶接条件設定手段
３１  溶接出力計測手段
３２  溶接位置情報取得手段
３３  入力手段
３４  出力手段
４０  溶接結果判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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