(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用電源と溶接トーチとを接続する給電用ケーブルに着脱し得られ且つ溶接用電源により溶接トーチの電極と溶接対象部材との間に印加される溶接電圧を検出する電圧検出手段と、前記の給電用ケーブルに着脱し得られ且つ溶接用電源から電極へ通電される溶接電流を検出する電流検出手段と、ガス送出手段と溶接トーチとを接続するガス供給管に着脱し得られ且つガス送出手段から溶接トーチのガスノズルへ供給される不活性ガス流量を検出するガス流量検出手段と、冷却水送出手段と溶接トーチとを接続する冷却水供給管に着脱し得られ且つ冷却水送出手段から溶接トーチへ供給される冷却水流量を検出する冷却水流量検出手段と、溶接トーチに設けたセンサヘッドに接続されるセンサ用ケーブルに着脱し得られ且つセンサヘッドからの信号に基づき溶接対象部材に対するトーチ距離を検出する距離検出手段と、前記の各検出手段を一体的に収納する筐体と、各検出手段の信号出力端子に信号ケーブルを介して接続され得られ且つ各検出手段からの信号を記録する信号記録手段とを備えてなることを特徴とする溶接信号検知装置。
【請求項２】
各検出手段からの信号に応じて溶接用電源を停止させ得る非常停止手段を備えた請求項１に記載の溶接信号検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶接信号検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電プラント設備あるいは橋梁のような大量生産に対象とならない構造物の構築にあたっては、配管部材や構成部材などの種々の部材を手作業により相互に溶接しているが、近年、熟練した溶接作業者の減少に伴って、上記の構造物の構築に全自動溶接装置を導入することが検討されている。
【０００３】
図２は全自動溶接装置に用いるＴＩＧ溶接トーチの一例であり、このＴＩＧ溶接トーチは、タングステンによって形成された非消耗方式の電極１と、該電極１の基端寄り部分を周方向に取り囲み且つ電極１の前方へ向ってアルゴンガスなどの不活性ガス２を流出させるガスノズル３とを備えており、前記の電極１の先端前方には、溶接材であるフィラーワイヤ４が連続的に送給されるようになっている。
【０００４】
ＴＩＧ溶接トーチにより溶接作業を行う際には、電極１の先端を溶接対象部材５に対峙させたうえ、ガスノズル３から不活性ガス２を流出させて、電極１の先端寄り部分及び溶接対象部材５の電極１に対峙する部分を不活性ガス雰囲気にする。
【０００５】
次いで、電極１及び溶接対象部材５に電圧を印加して、電極１の先端と溶接対象部材５との間にアーク６を発生させるとともに、電極１の先端前方へフィラーワイヤ４を連続的に送給することにより、該フィラーワイヤ４の先端を不活性ガス雰囲気中で溶融させて、溶接対象部材５に溶け込む溶接層７を形成する。
【０００６】
上述したようなアーク溶接では、溶接アーク長（電極１の先端から溶接対象部材５の表面までのアーク６の長さ）が過大になると、溶着不良に起因したアンダーカットやオーバーラップなどが発生したり、過小溶融に起因した溶け込み不良などが発生することになる。
【０００７】
溶接アーク長が過小になると、フィラーワイヤ４の先端が溶接対象部材５の表面の溶融金属に接触してしまう。
【０００８】
電極１と溶接対象部材５との間に印加される溶接電圧や、電極１に通電される溶接電流が過大あるいは過小になると、アンダーカットやオーバーラップに加えて、溶接層７のビード形状不良が発生する。
【０００９】
ガスノズル３に対する不活性ガス２の供給量が過小であると、溶接層７及び電極１が酸化したり、また、電極１から欠落した酸化物が溶接層７に巻き込まれることがある。
【００１０】
すなわち、アーク溶接を全自動で行う場合には、溶接アーク長を検知するための溶接トーチと溶接対象部材５との相対位置の検出手段、溶接電圧の検出手段、溶接電流の検出手段、及び不活性ガス２の供給量の検出手段を設けて、溶接時の諸条件が適切であるか否かを把握する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発電プラント設備や橋梁などの大型の構造物の構築では、それぞれの溶接箇所に対して全自動溶接装置を順次移設することになるため、全自動溶接装置とともに、前述した種々の検出手段を移設しなければならず、取り扱いが煩雑になる。
【００１２】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、全自動溶接装置に付帯する種々の検出手段を容易に移設可能な溶接信号検知装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の溶接信号検知装置では、溶接用電源と溶接トーチとを接続する給電用ケーブルに着脱し得られ且つ溶接用電源により溶接トーチの電極と溶接対象部材との間に印加される溶接電圧を検出する電圧検出手段と、前記の給電用ケーブルに着脱し得られ且つ溶接用電源から電極へ通電される溶接電流を検出する電流検出手段と、ガス送出手段と溶接トーチとを接続するガス供給管に着脱し得られ且つガス送出手段から溶接トーチのガスノズルへ供給される不活性ガス流量を検出するガス流量検出手段と、冷却水送出手段と溶接トーチとを接続する冷却水供給管に着脱し得られ且つ冷却水送出手段から溶接トーチへ供給される冷却水流量を検出する冷却水流量検出手段と、溶接トーチに設けたセンサヘッドに接続されるセンサ用ケーブルに着脱し得られ且つセンサヘッドからの信号に基づき溶接対象部材に対するトーチ距離を検出する距離検出手段と、前記の各検出手段を一体的に収納する筐体と、各検出手段の信号出力端子に信号ケーブルを介して接続され得られ且つ各検出手段からの信号を記録する信号記録手段とを備えている。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の溶接信号検知装置では、本発明の請求項１に記載の溶接信号検知装置の構成に加えて、各検出手段からの信号に応じて溶接用電源を停止させ得る非常停止手段を備えている。
【００１５】
本発明の請求項１あるいは請求項２に記載の溶接信号検知装置のいずれにおいても、電圧検出手段、電流検出手段、ガス流量検出手段、冷却水流量検出手段、並びに溶接トーチの距離検出手段を、溶接トーチへの給電用ケーブル、ガス供給管、冷却水供給管、並びにセンサヘッドへのセンサ用ケーブルに対して着脱可能に構成し、また、各検出手段を同一の筐体に収納して、種々の検出手段の移設を容易にできるようにする。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の溶接信号検知装置では、現時点での各検出手段信号の値に基づき、溶接電圧、溶接電流、不活性ガス流量、冷却水流量及びトーチ距離が許容される値を逸脱した際に、非常停止手段が溶接用電源を停止させ、不適切な状態での溶接作業の続行が抑止する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は本発明の溶接信号検知装置の実施の形態の一例であり、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００１９】
この溶接信号検知装置は、電圧検出手段８、電流検出手段９、ガス流量検出手段１０、冷却水流量検出手段１１、冷却水流通管１２、距離検出手段１３、筐体１４、信号記録手段１５、及び非常停止手段１６を備えている。
【００２０】
電圧検出手段８と電流検出手段９は、溶接用電源１７の端子及び溶接トーチ１８の電極１の端子に、給電用ケーブル１９，２０を介して接続され得るようになっている。
【００２１】
この電圧検出手段８は、溶接用電源１７及び溶接対象部材５との間に印加される溶接電圧Ｖを検出して、溶接電圧信号を出力するように構成され、また、電流検出手段９は、溶接用電源１７から溶接トーチ１８の電極１へ通電される溶接電流Ａを検出して、溶接電流信号を出力するように構成されている。
【００２２】
ガス流量検出手段１０は、不活性ガス充填容器２１に付帯する流量調整弁２２の吐出口及び溶接トーチ１８のガスノズル３の流入口に、ガス供給管２３，２４を介して接続され得るようになっており、不活性ガス充填容器２１からガスノズル３へ供給される不活性ガス流量Ｇを検出して、ガス流量信号を出力するように構成されている。
【００２３】
冷却水流量検出手段１１は、冷却水送出ポンプ２５の吐出口及び溶接トーチ１８の冷却水流入口に、冷却水供給管２６，２７を介して接続され得るようになっており、冷却水送出ポンプ２５から溶接トーチ１８の冷却水流入口へ供給される冷却水流量Ｗを検出して、冷却水流量信号を出力するように構成されている。
【００２４】
冷却水流通管１２は、溶接トーチ１８の冷却水吐出口及び冷却水回収槽（図示せず）に、冷却水回収管２８，２９を介して接続され得るようになっている。
【００２５】
距離検出手段１３は、溶接トーチ１８に装着されたレーザ方式のセンサヘッド３０に、センサ用ケーブル３１を介して接続され得るようになっており、センサヘッド３０からのレーザ光反射信号に基づきトーチ距離Ｌを求めて、トーチ距離信号を出力するように構成されている。
【００２６】
これらの電圧検出手段８、電流検出手段９、ガス流量検出手段１０、冷却水流量検出手段１１、冷却水流通管１２、及び距離検出手段１３は、筐体１４に内装されている。
【００２７】
信号記録手段１５は、上述した電圧検出手段８、電流検出手段９、ガス流量検出手段１０、冷却水流量検出手段１１、及び距離検出手段１３のそれぞれの信号出力端子に、信号用ケーブル３２，３３，３４，３５，３６を介して接続され得るようになっており、各検出手段８，９，１０，１１，１３からの溶接電圧信号、溶接電流信号、ガス流量信号、冷却水流量信号、及びトーチ距離信号を記録するように構成されている。
【００２８】
非常停止手段１６は、信号記録手段１５を経て入力される各検出手段８，９，１０，１１，１３からの信号と予め設定された基準値とを対比して、溶接電圧Ｖ、溶接電流Ａ、不活性ガス流量Ｇ、冷却水流量Ｗ、及びトーチ距離Ｌが許容される値を逸脱したときに、溶接用電源１７及び冷却水送出ポンプ２５を停止させ且つ流量調整弁２２を閉止するように構成されている。
【００２９】
上述した電圧検出手段８及び電流検出手段９と給電用ケーブル１９，２０、溶接用電源１７及び電極１と給電用ケーブル１９，２０、ガス流量検出手段１０とガス供給管２３，２４、流量調整弁２２及びガスノズル３とガス供給管２３，２４、冷却水流量検出手段１１と冷却水供給管２６，２７、冷却水送出ポンプ２５の吐出口及び溶接トーチ１８の冷却水流入口と冷却水供給管２６，２７、冷却水流通管１２と冷却水回収管２８，２９、溶接トーチ１８の冷却水吐出口と冷却水回収管２８、各検出手段８，９，１０，１１，１３の信号出力端子及び信号記録手段１５と信号用ケーブル３２，３３，３４，３５，３６のそれぞれの相互接続手段には、プラグとソケットとからなるコネクタが用いられている。
【００３０】
溶接トーチ１８によって溶接作業を行う際には、溶接用電源１７、流量調整弁２２、冷却水送出ポンプ２５に対して各検出手段８，９，１０，１１を、給電用ケーブル１９、ガス供給管２３、冷却水供給管２６及びこれらに付帯するコネクタにより接続し、冷却水回収槽（図示せず）に対して冷却水流通管１２を、冷却水回収管２９及びこれらに付帯するコネクタにより接続する。
【００３１】
また、電極１、ガスノズル３、溶接トーチ１８の冷却水流入口、センサヘッド３０に対して各検出手段８，９，１０，１１，１３を、給電用ケーブル２０、ガス供給管２４、冷却水供給管２７、センサ用ケーブル３１及びこれらに付帯するコネクタにより接続し、溶接トーチ１８の冷却水吐出口に対して冷却水流通管１２を、冷却水回収管２８及びこれらに付帯するコネクタにより接続する。
【００３２】
更に、信号記録手段１５に対して各検出手段８，９，１０，１１，１３の信号出力端子を、信号用ケーブル３２，３３，３４，３５，３６及びこれらに付帯するコネクタにより接続する。
【００３３】
次いで、溶接作業を開始すると、溶接電圧Ｖ、溶接電流Ａ、不活性ガス流量Ｇ、冷却水流量Ｗ、及びトーチ距離Ｌが、各検出手段８，９，１０，１１，１３によって検出され、各検出手段８，９，１０，１１，１３から信号記録手段１５へ、溶接電圧信号、溶接電流信号、ガス流量信号、冷却水流量信号、及びトーチ距離信号が信号用ケーブル３２，３３，３４，３５，３６を介して出力され、これにより、信号記録手段１５に溶接電圧Ｖ、溶接電流Ａ、不活性ガス流量Ｇ、冷却水流量Ｗ、及びトーチ距離Ｌの経時変化が記録される。
【００３４】
このとき、非常停止手段１６においては、予め設定された基準値に対する現時点での各検出手段８，９，１０，１１，１３からの信号の値が対比され、溶接電圧Ｖ、溶接電流Ａ、不活性ガス流量Ｇ、冷却水流量Ｗ及びトーチ距離Ｌが許容される値を逸脱すると、非常停止手段１６により、溶接用電源１７及び冷却水送出ポンプ２５が停止され且つ流量調整弁２２が閉止されて、不適切な状態での溶接作業の続行が抑止される。
【００３５】
このように、図１に示す溶接信号検知装置においては、電圧検出手段８、電流検出手段９、ガス流量検出手段１０、冷却水流量検出手段１１、並びに距離検出手段１３を、給電用ケーブル１９，２０、ガス供給管２３，２４、冷却水供給管２６，２７、センサヘッド３０のセンサ用ケーブル３１、並びに信号記録手段１５に対してコネクタにより着脱できるようにし、また、各検出手段８，９，１０，１１，１３を同一の筐体１４に収納しているので、各検出手段８，９，１０，１１，１３に対する結線作業あるいは解線作業を簡単にでき、各検出手段８，９，１０，１１，１３の移設を容易に行うことが可能になる。
【００３６】
なお、本発明の溶接信号検知装置は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、ＭＡＧ溶接をはじめとするＴＩＧ溶接以外の他のアーク溶接に本発明を適用すること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の溶接信号検知装置では下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００３８】
（１）  本発明の請求項１あるいは請求項２に記載の溶接信号検知装置のいずれにおいても、電圧検出手段、電流検出手段、ガス流量検出手段、冷却水流量検出手段、並びに溶接トーチの距離検出手段を、溶接トーチへの給電用ケーブル、ガス供給管、冷却水供給管、並びにセンサヘッドへのセンサ用ケーブルに対して着脱できるように構成し、また、各検出手段を同一の筐体に収納しているので、種々の検出手段の移設を容易に行うことが可能になる。
【００３９】
（２）  本発明の請求項２に記載の溶接信号検知装置では、現時点での各検出手段信号の値に基づき、非常停止手段が溶接用電源を停止させるので、不適切な状態での溶接作業の続行が抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接信号検知装置の実施の形態の一例を示す概念図である。
【図２】ＴＩＧ溶接トーチの一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１    電極
３    ガスノズル
５    溶接対象部材
８    電圧検出手段
９    電流検出手段
１０  ガス流量検出手段
１１  冷却水流量検出手段
１３  距離検出手段
１４  筐体
１５  信号記録手段
１６  非常停止手段
１７  溶接用電源
１８  溶接トーチ
１９，２０    給電用ケーブル
２１  不活性ガス充填容器（ガス送出手段）
２２  流量調整弁（ガス送出手段）
２３，２４    ガス供給管
２５  冷却水送出ポンプ（冷却水送出手段）
２６，２７    冷却水供給管
３０  センサヘッド
３１  センサ用ケーブル
Ｖ    溶接電圧
Ａ    溶接電流
Ｇ    不活性ガス流量
Ｗ    冷却水流量
Ｌ    トーチ距離
【図１】
0003906560.tif 000002
【図２】
0003906560.tif 000003