JPS6134902B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、手動または半自動等によつて溶接ホ
ルダまたは溶接トーチを移動させた場合の、溶接
入熱を測定する溶接入熱測定装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来から、溶接部への溶接入熱量が溶接結果を
左右する重要な因子であることが知られている。
一般にアーク電圧をE1（volt）、溶接電流をI1
(A)、溶接速度をV1（cm/sec）、被溶接物への電気
的入力をP1（kw）、単位長当たりの入熱量をＱ
（Kilo-Joule/cm）、定数をK1とすれば、 Ｑ＝K1（P1／V1）＝K1（E1I1）／V1 ……(1) が成立する。この(1)式は、場合によつては更に簡
単に表現することができる。

例えば、定電流特性の溶接電源を使用して手溶
接をする場合には、溶接電流I1(A)は略一定値を有
するので、定数K2とすれば、 Ｑ＝K2（E1／V1） ……(2) が成立する。

また、定電圧特性の溶接電源を使用して半自動
溶接をする場合には、アーク電圧E1（volt）は略
一定であるので定数をK3とすれば、 Ｑ＝K3（I1／V1） ……(3) が成立する。

従来自動アーク溶接法においては、自動走行台
車の走行速度を検出すれば溶接速度V1に対応し
た信号Ｖを容易に得ることができるため、自動溶
接機における入熱測定及びその測定値による制御
はすでに提案されている。

［従来の技術の問題点］ しかしながら手動溶接及び半自動溶接において
は、自動走行台車が無く人為的に溶接トーチを溶
接線沿つて移動させるため、溶接速度V1を検出
することができない。したがつて従来、手溶接ま
たは半自動溶接においては、入熱を簡易、迅速且
つ正確に測定する装置を得ることは極めて困難で
あつた。

本発明の目的は、上記に鑑み、手溶接、半自動
溶接等のアーク溶接において、アークが任意の期
間中に移動した距離における平均溶接入熱を求め
る溶接入熱測定装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するため、実施例
を示す第１図及び第２図に示されるように、被溶
接物１の溶接線１ａに沿つて溶接電極２から発生
したアーク３を移動させながら溶接するアーク溶
接装置の溶接入熱を、被溶接物１と溶接電極２と
の間に供給される溶接電力を検出して該溶接電力
に対応する溶接電力信号Ｐから測定する溶接入熱
測定装置である。特に本発明では、アーク３の移
動距離に対応する溶接長信号Ｌを設定す溶接長設
定器９及び入力される入力電圧及び入力電流から
入力電力に対応する電力信号を出力する電力演算
器５を備えて溶接電力信号Ｐを溶接長信号Ｌで除
算した電力検出信号Ｐ／Ｌを出力する電力検出回
路１０と、電力検出信号Ｐ／Ｌをアークの移動期
間中積分して∫Ｐ／Ldtなる積分信号を出力する
積分回路６と、積分回路６をリセツトするリセツ
ト回路と、前記積分信号の積分値を表示する表示
器８とを具備したことを特徴とする。

［発明の作用］ 本発明は、手溶接または半自動溶接等におい
て、アークが任意の期間中に移動した距離Ｌ
［cm］を溶接するために要した時間をＴ［sec］と
すれば、その距離内における平均の溶接入熱Ｑ
［kilo-Joule/cm］は、定数K4とすれば、∫^Ｔ _０Vdt
＝Ｌであるので、 と表すことができる。本発明は上記(4)式に基づい
て溶接入熱を測定する装置である。

［実施例］ 以下図面を参照して、本発明の溶接入熱測定装
置の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例と示したもので、同
図において１は被溶接物、１ａは溶接線、２は溶
接線１ａにそつてアーク３を発生させながら移動
する溶接電極、４は溶接電源、５は変流器５ａか
ら得られる溶接電流に対する電流信号とアーク
電圧に対応する電圧信号Ｅを後述する溶接長設定
器９で設定した信号Ｌにて除算した信号Ｅ／Ｌと
を入力として、被溶接物１と溶接電極２との間に
供給される溶接電力に対応する溶接電力信号Ｐを
信号Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／Ｌを出力する
電力演算器である。６は電力演算器５から出力さ
れる電力検出信号Ｐ／Ｌをアークの移動期間中積
分して∫Ｐ／Ldtなる積分信号を出力する積分回
路、７は積分回路６の積分動作をリセツトするリ
セツト回路、８は積分回路６の積分信号の値を表
示する表示器である。９は、アークの移動距離に
対応する溶接長信号Ｌを設定する溶接長設定器で
あり、本実施例では、溶接電圧を検出する回路に
挿入されてアークの移動距離に対応して電圧Ｅを
Ｌで除算した信号Ｅ／Ｌを発生する。１０は、溶
接長設定器９と電力演算器５とから構成されて、
電力検出信号Ｐ／Ｌを出力する電力検出回路であ
る。

上記上記実施例の動作についてに説明すると、
リセツト回路７は例えば、押ボタンスイツチ７ａ
からなり、溶接開始前にこの押ボタンスイツチ７
ａを押すことにより積分回路をリセツトしてお
く。溶接機を駆動してアークを発生し、アーク３
を溶接線１ａに沿つて移動させると、溶接電流I1
に対応する電流信号Ｉ及びアーク電圧E1に対応
する電圧信号Ｅを溶接長設定器９の溶接長信号Ｌ
で除算した信号Ｅ／Ｌがそれぞれ電力演算器５に
入力され、溶接電力に対応した電力検出信号Ｐ／
Ｌ（例えば電圧信号）が該電力演算器５から積分
回路６へ出力される。電力検出信号Ｐ／Ｌが積分
回路６に入力されると、積分回路６は積分動作を
開始し、溶接が行なわれている間継続して積分が
行われる。

溶接が終了すると、電力演算器５に入力される
溶接電流に対応した電流信号Ｉが零になる。従つ
て電力演算器５から出力される電力検出信号Ｐ／
Ｌの値（IE）／Ｌも零となり、積分回路６は積
分動作を中止して、その時の積分値を保持する。
ここでアークが移動した時間をＴすれば、積分回
路６が出力する積分信号の積分値は∫^Ｔ _０Ｐ／Ldt
となり、表示器８はこの積分値を指示する。尚Ｌ
は規定値であるため、表示器８の表示は∫^Ｔ _０
Pdt／Ｌと同じであり、上記(4)式と同じ結果が得
られることが判る。

次にアークの移動距離（即ち溶接長）に対応す
る溶接長信号Ｌを設定する溶接長設定器９の設定
方法と使用時の動作について説明する。今アーク
の移動距離Lo＝１［cm］における全入熱が100
［Kilo−Joule］であつたとする。また溶接長設定
器９を例えば、図示のように可変抵抗器とし、表
示器８として電圧計の原理を用いたメータを使用
するものとする。この場合、溶接長設定器９を構
成する可変抵抗器の摺動子９ａを抵抗器の図示し
たＡの位置（右端の位置）に設定したときに、表
示器８を構成するメータの指示がフルスケールで
100［Kilo-Joule/cm］になるよう目盛つてお
き、100［Kilo-Joule/cm］以下の他の入熱の表
示をも目盛つておく。一方溶接長設定器９を構成
する可変抵抗器にはアークの移動距離即ち溶接長
１〜10［cm］を目盛つておく。これらの目盛は回
路の直線性または非直線性の特性に合わせて設け
られる。

溶接長Lo−１［cm］のときに、電力の積算値
が100［Kilo−Joule］になると、通常の溶接にお
いては、最大の入熱と考えられている。したがつ
て、上記のようにフルスケールを100［Kilo-Jou
ｌｅ／cm］とした場合、通常の測定であれば、溶接
長の単位長当たりの電力の積算値に対応する出力
によつて表示器８としてのメータがスケールオー
バになることはない。

いま回路特性が直線性を有するものとすれば、
実際の測定において溶接長Ｌ＝５［cm］であつた
場合、可変抵抗器の摺動端子９ａの位置を前述し
たＡの位置の略1/5の位置に相当する位置Ｂに設
定する。このとき被溶接物１と溶接電極２とに供
給される電力の積算値が例えば、400［Kilo−
Joule］であつたとすると、電力演算器５が出力
する電力検出信号Ｐ／Ｌは（Ｅ／Ｌ）Ｉ＝400／
５となるので、表示器のメータは80［Kilo-Joul
ｅ／cm］を表示する。また、溶接長Ｌ＝10［cm］の
場合には、可変抵抗器の摺動端子９ａの位置を前
述したＡの位置の略1/10の位置に相当する位置Ｃ
に設定する。このとき電力の積算値が、例えば
900［Kilo−Joule］であつたとすると、電力演算
器５の出力即ち電力検出回路１０の出力はＰ／Ｌ
＝900／10となるので表示器８のメータは90［Kil
ｏ−Ｊｏｕｌｅ／cm］を表示することになる。

このように本実施例においては、積分回路６の
入力として、被溶接物１と溶接電極２との間に供
給される溶接電力に相当する溶接電力信号Ｐを溶
接長に相当する信号Ｌで除算した電力検出信号
Ｐ／Ｌを用いるので、積分回路６の容量を小さく
することができる。即ち、溶接電力信号Ｐを信号
Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／Ｌを積分回路６の
入力とすれば、溶接長さが長くなるほど、積分回
路６に入力される信号が小さくなるため、溶接長
を長くした場合でも、積分回路６の容量を大きく
する必要がない。いいかえれば、溶接長が長くな
つた場合でも、積分回路６が積分する量は略一定
の量である。また本実施例によれば、積分回路６
の容量を小さくできるので、積分回路の直線性の
良い部分を積分動作に使用することができ誤差を
極力小さくすることができる。

尚上記実施例においては、溶接長設定器９を、
アーク電圧検出回路に挿入しているが、溶接電流
検出回路に挿入して電流信号Ｉを信号Ｌで除算す
るようにしてもよい。このようにしても、電力演
算器５から出力される信号は、（EI）／Ｌ＝Ｐ／
Ｌとなる。

また上記実施例では、リセツト回路７として押
ボタンスイツチを用いたが、リセツト回路７とし
ては、タイマの出力信号または次の溶接開始時に
電力演算器５から出力される信号を入力として作
動して、積分回路６をリセツトするリセツト回路
を用いてもよいのは勿論である。

第２図は、本発明の他の実施例を示した構成図
であり、溶接長設定器９が複数の引き出しタツプ
を備えた固定抵抗器と切換スイツチとから構成さ
れており、この溶接長設定器９が電力演算器５の
出力端に設けられて、電力検出回路１０が構成さ
れている。溶接長設定器９の設定動作は、第１図
の可変抵抗器の場合と比べて、段階的になるだけ
で、本質的には変わらない。第２図の実施例のよ
うに、溶接長設定器９を電力演算器５の出力側に
設けて、電力演算部５により溶接電力に対応した
溶接電力信号Ｐを得て、該溶接電力信号Ｐを溶接
長設定器９により設定したＬによつて除算し、電
力検出回路１０から電力検出信号Ｐ／Ｌを得るよ
うにしても、第１図の実施例と同様に積分回路６
の容量を小さくすることができる。

上記第１図及び第２図に示した各実施例では、
変流器５ａから得た溶接電流値に対応する電流信
号Ｉとアーク電圧値に対応する電圧信号Ｅとを電
力検出回路１０の入力として電力検出信号Ｐ／Ｌ
を得ているが、この電力検出回路１０の構成は適
宜に変形することができる。例えば、定電流特性
を有する溶接電源を用いて手溶接をする場合は、
溶接電流値に対応する電流信号が略一定であるの
で、アーク電圧に対応する電圧信号Ｅが瞬時電力
値に対応する溶接電力信号Ｐとなる。また溶接電
源４に溶接電流設定器が存在する場合には、この
設定器の出力信号に対応する信号を溶接電流に対
応する電流信号Ｉとして用いてもよい。逆に、定
電圧特性を有する溶接電源を用いて半自動溶接を
行う場合には、アーク電圧値に対応した電圧信号
Ｅが略一定であるので、瞬時電力値に対応する溶
接電力信号Ｐは、溶接電流に対応する電流に対応
する電流信号Ｉとなる。

また溶接電源４にアーク電圧設定器が存在する
場合には、アーク電圧に対応する電圧信号Ｅとし
てこの設定器の出力信号に対応する信号を用いて
もよい。

さらに、溶接電流に対応する電流信号Ｉとして
は、溶接電流の通電回路に近接した漏洩磁束をコ
イルで検出してその出力信号を用いたり、溶接回
路に発生するジユール熱を熱電対で検出してその
出力信号を用いたりすることができる。そしてア
ーク電圧に対応する電圧信号Ｅが一定でない場合
には、これらの信号をアーク電圧に対応する信号
またはアーク電圧設定器の出力信号に対応した信
号とを組合せることにより瞬時電力値に対応する
溶接電力信号Ｐを得ることができる。

第１図及び第２図に示した表示器８としては、
電圧計の原理を用いたメータの他に、Ａ／Ｄ変換
器を有するデジタル表示器やプリンタ等を用いる
ことができる。

尚本発明は、手動または半自動溶接の外、自動
溶接の入熱測定にも適用できるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、従来溶接入熱
の測定が困難であつた手動または半自動溶接等に
おける溶接入熱を迅速且つ容易に測定することが
できる。特に、本発明によれば積分回路の入力と
して、被溶接物と溶接電極との間に供給される溶
接電力に相当する溶接電力信号Ｐを溶接長に相当
する信号Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／Ｌを用い
るので、積分回路の容量を小さくすることができ
る。また本発明によれば、積分回路の容量を小さ
くできるので、積分回路の直線性の良い部分を積
分動作に使用することができ測定誤差を極力小さ
くすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接入熱測定装置の一実施例
を示す構成図であり、第２図は本発明の他の実施
例を示す構成図である。 １……被溶接物、１ａ……溶接線、２……溶接
電極、３……アーク、４……溶接電源、５……電
力演算器、６……積分回路、７……リセツト回
路、８……表示器、９……溶接長設定器、１０…
…電力検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被溶接物の溶接線に沿つて溶接電極から発生
   したアークを移動させながら溶接するアーク溶接
   装置の溶接入熱を、前記被溶接物と前記溶接電極
   との間に供給される溶接電力を検出して該溶接電
   力に対応する溶接電力信号Ｐから測定する溶接入
   熱測定装置において、 前記アークの移動距離に対応する溶接長信号Ｌ
   を設定する溶接長設定器及び入力される入力電圧
   及び入力電流から入力電力に対応する電力信号を
   出力する電力演算器を備えて前記溶接電力信号Ｐ
   を前記溶接長信号Ｌで除算した電力検出信号Ｐ／
   Ｌを出力する電力検出回路と、 前記電力検出信号Ｐ／Ｌをアークの移動期間中
   積分して∫Ｐ／Ldtなる積分信号を出力する積分
   回路と、前記積分回路をリセツトするリセツト回
   路と、前記積分信号の積分値を表示する表示器と
   を具備したことを特徴とする溶接入熱測定装置。 ２ 前記電力検出回路は、前記被溶接物と前記溶
   接電極との間に供給される電流及び電圧に相当す
   る電流信号または電圧信号を前記溶接長信号Ｌで
   除算し、前記電力演算器が前記電力検出信号Ｐ／
   Ｌを出力することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の溶接入熱測定装置。 ３ 前記電力検出回路は、前記被溶接物と前記溶
   接電極との間に供給される電流及び電圧に相当す
   る電流信号及び電圧信号を前記電力演算器の入力
   として前記溶接電力信号Ｐを得て、該溶接電力信
   号Ｐを前記溶接長設定器の前記溶接長信号Ｌで除
   算することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の溶接入熱測定装置。