JPH0332471A - 溶接開始時のガスシールド状態の判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ガスシールド溶接におけるがスシールド状
態を判定する方法に関し、アーク電圧を利用して簡単に
判定できるようにし、特に狭隘な箇所や作業者が近付け
ない環境下での溶接開始前のシールド状態の判定に好適
なものである。

［従来の技術］ ガスシールド溶接法の一つである例えばＴＩＧ溶接にお
いては、シールドガスは溶接品質に重大な影響を与える
ので、供給量を常に定められた値に保つとともに、空気
の混入などの健全性についても十分な確認を行った上で
溶接を開始する必要がある。

このようなシールドガスの流量や健全性を確認する方法
としては、シールドガス供給源から溶接トーチに至る配
管経路の途中に流量及び空気の検出器を設置するように
したり、あるいは溶接トーチの付近に酸素検出用などの
センサを設置することが行われている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記の配管経路の途中に流量及び空気の検出
器を設置する場合には、検出器の下流側の状態を検出で
きず、途中からの空気の混入の有無やシールドガスのリ
ークの有無を確認することができないため信頼性に欠け
るという問題がある。

一方、溶接トーチ付近に酸素検出用などのセンサを設置
する場合には、シールドガスノズル直後でシールドガス
の状態を検出でき、直接シールドガスの状態を検出でき
るのであるが、溶接が開始されるとアークによってセン
サなどが高温状態となるため常時設置しておくことがで
きないという問題がある。

特に、作業者が近付けないような狭隘な箇所や作業者が
近付けないような悪環境下での溶接が必要な場合には、
配管経路の途中の広いところや安全な場所に検出器を設
置できるものの溶接トーチ付近に設置できないため、従
来のいずれの方法でも溶接トーチ付近のシールドガスの
状態を十分に確認することができないという問題がある
。

この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、アーク電圧がシールドガス成分の組成に依存し、
シールドガスの流量不足や空気の混入が発生すると、僅
かではあるがアーク電圧が変化するという特性を知見し
、簡単にシールドガスの状態を判定することができる溶
接開始時のガスシールド状態の判定方法を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の
溶接開始時のガスシールド状態の判定方法は、溶接開始
時に空気混入や流量不足などのガスシールド状態を判定
するに際し、一定長、一定電流のテスト用のアークを発
生させ、このアーク周囲にシールドガス供給手段からシ
ールドガスを供給し、シールド不良状態で発生するアー
ク電圧の変化をアーク電圧検出手段で検出しながら正常
なシールド状態であることを示す所定のアーク電圧にな
ったことを確認し、この後シールドガス溶接を開始する
ようにしたことを特徴とするものである。

［作　用］ この溶接開始時のガスシールド状態の判定方法によれば
、従来のようにシールドガスの配管経路の途中や溶接ト
ーチの付近に検出器などを設置すること無く、一定長、
一定電流のテスト用のアークを発生させておき、このア
ークの周囲にシールドガスを供給し、そのアーク電圧を
検出するようにしており、得られたアーク電圧の変化と
、予め実験などで得られた健全状態のシールドガスを供
給したときの所定のアーク電圧との比較からガスシール
ド状態の良否を判定するようにしている。

したがって、アークによる熱影響を受けること無く、溶
接トーチ付近のシールドガスの状態を知ることができる
。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面に基づき具体的に説明
する。

第１図はこの発明の溶接開始時のガスシールド状態の判
定方法の一実施例の判定原理を示すフローチャート、第
２図はこの発明の溶接開始時のガスシールド状態の判定
方法が適用される判定装置のブロック図である。

この溶接開始時のガスシールド状態の判定方法が適応さ
れる判定装置１０では、溶接トーチ１１と母材１２との
間のアーク電圧Ｖがアーク電圧検出器１３で検出される
ようになっており、微少な電圧変化を検出できるととも
に、平均電圧と変動幅を検出でき、ペンレコーダなどで
記録できるようにしである。

このアーク電圧検出器１３で検出されたアーク電圧Ｖは
電圧比較器１４に送られる。

また、この電圧比較器１４には、データメモリ１５から
の信号が入力されるようになっており、電圧比較器１４
からのデータ出力タイミング信号によって記憶されたデ
ータが送り出されるようになっている。

このデータメモリ１５には、予め実験などで求められた
正常シールド時のアーク電圧Ｖｏのデータが記憶されて
おり、実際のアーク電圧Ｖとこの正常アーク電圧Ｖｏが
電圧比較器１４で比較される。

こうして比較された電圧比較器１４からの信号は信号出
力器１６を経て制御機器に送られるようになっており、
この信号によってシールドガス溶接の溶接開始などを制
御する。

次に、このようなシールドガスの判定装置１０の動作と
ともに、ガスシールド状態の判定方法について、第１図
により説明する。

（１）　　まず、ガスシールド状態を判定するため、テ
スト用のアークを発生させるための条件を設定する。

この条件は溶接トーチ１１に発生させるアークによって
一定電流の安定したアークを形成するための条件であり
、母材１２の材質や母材温度、あるいはシールドガスの
種類及び流量によって異なる。

例えば、第３図〜第７図に示す実験結果のように、母材
１２として銅板を用い、シールドガスとしてヘリウムを
５０ｆＩ／分送給する場合には、アーク長を１１とし、
溶接電流を８ＯＡに設定すれば、安定したアークが得ら
れる。

（２）　　こうしてテスト用のアークを発生させるため
の条件を設定した後、テスト用アークを点弧するととも
に、シールドガスを送給する。

（３〉　　そして、このテスト用アークのアーク電圧Ｖ
をアーク電圧検出器１３で検出し、電圧比較器１４に検
出信号を出力する。このアーク電圧検出器１３では、ア
ーク電圧Ｖの平均値とその変動幅が検出されるようにな
っている。

（４）　　この実際のアーク電圧Ｖの検出とともに、電
圧比較器１４からのタイミング信号でデータメモリ１５
からこの場合の溶接条件に対応した正常なアーク電圧ｖ
Ｏを電圧比較器１５に入力させる。

この正常なアーク電圧ｖＯは、例えば第３図に示すよう
に、シールドガスが所定の流量で、空気などの混入が無
い状態では、はとんど変動せず一定の値ｖＯとなり、上
記のテスト用アークの設定条件では、約１８．７５　Ｖ
となる。

〈５）　　次に、実測されたアーク電圧Ｖと正常時のア
ーク電圧ｖＯが電圧比較器１５で比較される。

この電圧比較器１５では、次のようにしてシールド状態
が判定される。

（５−１）まず、正常アーク電圧ＶＯより実測されたア
ーク電圧Ｖの平均電圧が低いか否かを判定する。

これにより、シールドガスの供給量の適否が判定され、
実測されたアーク電圧Ｖの平均電圧が低い場合には、シ
ールドガスの供給不足であると判定される。

すなわち、シールドガスの供給量とアーク電圧との間に
は、例えば第５図及び第７図に示すように、一定の関係
があり、シールドガスの供給量が減少すると、瞬時のア
ーク電圧Ｖの変化は比較的小さい（第５図参照）のに対
し、アーク電圧Ｖの平均値が大巾に減少する（第７図参
照）ことから、シールドガスの供給量の不足が判定でき
るのである。

（５−２）次に、アーク電圧Ｖの平均値が正常のアーク
電圧Ｖｏと同じ場合、あるいは一定の範囲内である場合
には、アーク電圧Ｖの変動幅が比較される。

これにより、アーク電圧Ｖの変動幅が小さい場合には、
シールドガスが適正な状態（流量が適性で空気の混入な
どがない状態）であると判定される。

（５−３）一方、アーク電圧Ｖの変動幅が大きい場合に
は、アーク電圧Ｖの変動の時期が判定対象となる。

このアーク電圧Ｖの変動幅が大きくなる場合は、■；シ
ールドガスの流量が不足する場合と■；シールドガス中
に空気が混入している場合に生じる。

しかし、アーク電圧Ｖの変動幅が大きくなる時期が異な
り、第４図及び第５図に示すように、■のシールドガス
の流量が不足する場合には、アークの点弧直後の変動幅
が大きくなり、■のシールドガス中に空気が混入してい
る場合には、アークの点弧直後の変動幅が小さくなる。

したがって、アーク電圧Ｖの変動幅の小さい時期が点弧
直後であるか否かによって、その原因がシールドガスの
流量不足によるものか、空気の混入によるものかが判定
できるのである。

また、シールドガス中への空気の混入量とアーり電圧Ｖ
の平均値との間には、第６図に示すように、空気の混入
量が増加すると、アーク電圧Ｖの平均値が下がり、特に
混入量が一定値を越えると、アーク電圧の減少幅が大き
くなるという傾向があり、既に説明したテスト用アーク
の設定条件に対しては、空気の混入量が　０．０５Ｎ　
／分をこえるとアーク電圧の減少が大きくなっているこ
とが分かる。

（５−４）このようなシールドガスの判定を繰り返して
行い（５−２）のシールドガスの適正な状態が検出され
、制御装置から信号が発せられた後、所定のガスシール
ド溶接条件に設定し、溶接作業を行う。

以上のように、テスト用アークを発生させ、このアーク
電圧Ｖを検出し、その平均値と変動幅を知ることで、シ
ールドガスの状態が簡単に分かるとともに、アーク熱の
影響を受ける溶接トーチ１１付近にセンサなどを設置す
る必要もなく、直接溶接部分のガスシールド状態が検出
できる。

また、溶接トーチ付近にセンサなどを設ける必要がない
ので、狭隘な箇所でのガスシールド状態も簡単に検出で
きる。

さらに、アーク電圧を検出すれば良いので、作業者が近
付くことができないような悪環境下での溶接の場合にも
、従来のようなシールドガスの配管経路の途中の状態で
なく直接溶接トーチ付近のガスシールド状態を検出でき
る。

なお、上記実施例では、実測されたアーク電圧と比較さ
れる所定アーク電圧として予め行った実験などで得た正
常シールド状態のアーク電圧を用いるようにしたが、多
少精度が低下するが、アーク電圧の変動状態の無い一定
の状態にアーク電圧がなったことを確認するようにして
ガスシールド状態の判定を行うようにしても良い。

また、上記実施例の構成に限らず、この発明の要旨を逸
脱しない範囲で各構成要素を変更しても良いことは言う
までもない。

［発明の効果］ 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明の溶接開始時のガスシールド状態の判定方法によれば
、一定長、一定電流のテスト用のアークを発生させ、こ
のアークの周囲にシールドガスを供給し、そのアーク電
圧を検出して正常状態のアーク電圧と比較してシールド
状態を判定するようにしたので、従来のようにシールド
ガスの配管経路の途中や溶接トーチの付近に検出器など
を設置すること無く、実測したアーク電圧の変化と、予
め実験で得られた健全状態の所定アーク電圧との比較か
らガスシールド状態の良否を簡単に判定することができ
る。

したがって、アークによる熱影響を受けること無く、溶
接トーチ付近のシールドガスの状態を知ることができ、
作業者が近付くことができない狭隘な箇所や悪環境下で
あっても直接供給されるシールドガスの状態を判定でき
、これによって溶接を開始することができる。

また、ガスシールド状態を良好に保つことができるので
、溶接品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の溶接開始時のガスシールド状態の判
定方法の一実施例の判定原理を示すフローチャート、第
２図はこの発明の溶接開始時のガスシールド状態の判定
方法が適用される判定装置のブロック図である。 第３図〜第７図はそれぞれこの発明の溶接開始時のガス
シールド状態の判定方法の判定基準の一例にかかる実験
結果の説明図である。 １０：溶接開始時のガスシールド状態の判定装置、１１
：溶接トーチ、１２：母材、１３：アーク電圧検出器、
１４：電圧比較器、１５：データメモリ、１６：信号出
力器、 Ｖ　：実測したアーク電圧、 ｖｏ：正常ガスシールド状態のアーク電圧。 アーク電、圧 （■） 平すσアーク１ｊ圧 （Ｖ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　溶接開始時に空気混入や流量不足などのガスシールド
   状態を判定するに際し、一定長、一定電流のテスト用の
   アークを発生させ、このアーク周囲にシールドガス供給
   手段からシールドガスを供給し、シールド不良状態で発
   生するアーク電圧の変化をアーク電圧検出手段で検出し
   ながら正常なシールド状態であることを示す所定のアー
   ク電圧になったことを確認し、この後シールドガス溶接
   を開始するようにしたことを特徴とする溶接開始時のガ
   スシールド状態の判定方法。