JPS6134906B2 - - 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
入熱を測定する方法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Ｉ
１(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（E1 I1）／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
る溶接入熱測定方法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、本発明
の方法を実施する装置を示す第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にそつ
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の入熱測定方法におい
て、溶接開始位置Ａから略溶接線にそつて予め定
めた距離Ｌの位置Ｂにアークを検出するとアーク
信号を出力するアーク光検出器７を配置し、溶接
開始時からアーク光検出器７がアーク信号を発生
するまでの間に被溶接物１と溶接電極２との間に
供給された電力に対応する信号Ｐを予め定めた距
離Ｌにて除算した信号Ｐ／Ｌを積算して、溶接開
始位置Ａからアーク光検出器７が配置された位置
Ｂまでにおける平均の溶接入熱を測定することを
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 _ｐVdt
＝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。

［実施例］ 以下図面を参照して、本発明の溶接入熱測定方
法を説明する。

第１図は本発明の溶接入熱測定方法を実施する
装置の一例を示したもので、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
流に対応する電流信号Ｉとアーク電圧に対応する
電圧信号Ｅ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信号Ｐ
を出力する電力演算器である。７は図の溶接開始
位置Ａから溶接線にそつて予め定めた距離Ｌだけ
離れた位置Ｂに配置されたアーク光検出器であつ
て、アーク光がこの検出器を通過するときにアー
ク信号を出力する。このアーク光検出器７として
はフオトトランジスタ、光電セル等の受光素子が
用いられる。１０は予め定めた距離Ｌに対応して
溶接長を設定するための溶接長設定器で、この設
定器の出力側には供給される瞬時電力に相当する
信号Ｐを距離Ｌで除した信号Ｐ／Ｌが出力され
る。６は溶接長設定器１０の出力信号Ｐ／Ｌを積
分する積分回路、８は積分回路６の積分動作をリ
セツトするリセツト回路で、このリセツト回路は
たとえば押ボタンスイツチPBaからなり、この押
ボタンスイツチを押すことによつてリセツト信号
が出力される。９は積分回路６の出力信号の値を
表示する表示器で、この表示器としてはたとえば
電圧計の原理を用いたメータが用いられる。また
１１は制御用電源、CRCは常開接点CRa及び常
閉接点CRbを有するリレーの励磁コイルで、アー
ク光検出器７がアーク光を受けて導通状態になつ
たときにコイルCRcが励磁されて、接点CRa及び
CRbが動作する。PBbは、押ボタンスイツチPBa
と連動する常閉接点を有する押ボタンスイツチで
ある。

上記の装置において溶接を開始するに当つて
は、先ずリセツト回路８（例えば押ボタンスイツ
チPBa）により積分回路６内の信号をリセツトす
る。また、予め定めた距離Ｌを溶接長設定器１０
に設定する。溶接を開始してアーク３を溶接線１
ａにそつて移動させると、電力演算器５は被溶接
物１及び溶接電極２の間に供給される電力に対応
した信号Ｐを出力する。したがつて溶接長設定器
１０は信号Ｐを入力として信号Ｐ／Ｌを出力し、
積分回路６はこの溶接長設定器１０の出力信号
Ｐ／Ｌを入力として積分を開始する。アーク３が
予め定めた距離Ｌを移動してアークがアーク光検
出器７を配置した溶接線１ａの位置Ｂを通過した
とき、アーク光検出器７は導通状態となり、リレ
ーのコイル、CRcが励磁される。したがつて、そ
の常閉接点CRbが開器となり、積分回路６への入
力信号の供給が停止されるので、積分回路６は最
終の積分値∫Ｐ／Ldtに対応した信号を保持し、
表示器９はその信号に対応した表示すなわち距離
Ｌにおける平均溶接入熱の指示をする。またこの
とき、リレーの常開接点CRaが閉路となり、リレ
ーを自己保持する。アークがアーク検出器７の位
置を通過した後の任意の時期に溶接を休止して、
互いに連動する押ボタンスイツチPBa及びPBbを
押すと、積分回路６の積分信号がリセツトされる
一方、リレーのコイルCRcが非励磁となり、接点
CRa及びCRbが元の状態に復帰する。

第２図は本発明の溶接入熱測定方法を実施する
装置の他の実施例を示したもので、第１図と異な
るのは、積分回路６及びアナログ表示器９の代り
に、溶接長設定器１０の出力信号Ｐ／Ｌを入力と
してこの信号Ｐ／Ｌに対応した周波数のパルス信
号を発生する変換回路１２と、パルス信号数を計
数するカウンタ１３とデイジタル表示器９′とが
設けられている点である。

第２図のように構成すると溶接長設定器１０の
出力信号Ｐ／Ｌがパルス信号に変換されて、その
パルス信号数が計数され、デイジタル表示器９′
は距離Ｌにおける平均溶接入熱を表示する。この
場合、リセツト回路８はカウンタ１３の計数値を
リセツトする。他の動作については第１図と同様
である。なお第２図においてカウンタ１３のかわ
りにパルス信号を積分する積分回路を用い、かつ
表示器の電圧計の原理を用いたものを使用すれば
第１図と同様の動作が得られる。

第１図および第２図において、溶接長設定器１
０は電力演算器５の入力側から積分回路６または
カウンタ１２の入力側までの任意の位置に挿入す
ることができる。本発明においては積分回路また
はカウンタの容量が予め定められた距離Ｌ分の１
で済む利点がある。

さらに予め定める距離Ｌを一定値にしておけば
よい場合には、特に溶接長設定器を設ける必要は
なく、他の回路定数を選定することによつて溶接
長設定器を省略することができる。

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
力演算器５の入力としてこれらの積に相当する信
号Ｐを得ているが、この電力演算器５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Ｉ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、これらの信号と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
信号Ｐを得ることができる。

第１図に示した表示器９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、本発明によれば積算する信号とし
て、被溶接物と溶接電極との間に供給される溶接
電力に相当する信号Ｐを予め定めた距離Ｌで除算
した信号Ｐ／Ｌを用いるので、溶接開始位置から
アーク光が検出された位置までにおける平均の溶
接入熱を測定する場合に、積算に使用する積分回
路またはカウンタ等の容量を小さくすることがで
きる。また本発明によれば、積算に積分回路を用
いる場合に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。更に本発明では、アーク光検出
器がアークを検出してアーク信号を出力するまで
の間だけ積算動作を行うので、正確な測定をする
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の溶接入熱
測定方法を実施するための異なる測定装置の例を
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……アーク光検出
器、８……リセツト回路、９……表示器、１０…
…溶接長設定器、Ｈ……溶接開始位置、Ｂ……ア
ーク光検出器を配置した位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被溶接物の溶接線にそ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
   の入熱測定方法において、溶接開始位置から略溶
   接線にそつて予め定めた距離Ｌの位置にアークを
   検出するとアーク信号を出力するアーク光検出器
   を配置し、溶接開始時から前記アーク光検出器が
   前記アーク信号を発生するまでの間に前記被溶接
   物と前記溶接電極との間に供給された電力に対応
   する信号Ｐを前記予め定めた距離Ｌにて除算して
   得た信号Ｐ／Ｌを積算して、前記溶接開始位置か
   ら前記アーク光検出器が配置された位置までにお
   ける平均の溶接入熱を測定することを特徴とした
   溶接入熱測定方法。 ２ 前記信号Ｐ／Ｌの積算値が入力信号の積分値
   ∫Ｐ／Ldtであ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方法。 ３ 前記信号Ｐ／Ｌの積算値が、入力信号に対応
   した周波数のパルス信号の計数値であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の溶接入熱
   測定方法。 ４ 前記信号Ｐ／Ｌの積算値が、入力信号に対応
   した周波数のパルス信号の積分値であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の溶接入熱
   測定方法。