特許 6077833 溶接用装置およびアーク溶接システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6077833

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】溶接用装置およびアーク溶接システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 10/00 20060101AFI20170130BHJP

   B23K 10/02 20060101ALI20170130BHJP

   B23K 9/29 20060101ALI20170130BHJP

   H05H 1/28 20060101ALI20170130BHJP

   H05H 1/34 20060101ALI20170130BHJP

   H05H 1/36 20060101ALI20170130BHJP

   H05H 1/32 20060101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   B23K10/00 504

   B23K10/02 A

   B23K9/29 F

   B23K10/00 502B

   B23K10/00 503

   H05H1/28

   H05H1/34

   H05H1/36

   H05H1/32

【請求項の数】22

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2012-248956(P2012-248956)

(22)【出願日】2012年11月13日

(65)【公開番号】特開2014-79804(P2014-79804A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年9月16日

(31)【優先権主張番号】特願2012-212302(P2012-212302)

(32)【優先日】2012年9月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100103078

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(74)【代理人】

【識別番号】100115369

【弁理士】

【氏名又は名称】仙波 司

(74)【代理人】

【識別番号】100130650

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 泰光

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(72)【発明者】

【氏名】劉 忠杰

(72)【発明者】

【氏名】中俣 利昭

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０４７５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１１３９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１４０１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０５０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５０６６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２６６９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ １０／００

Ｂ２３Ｋ ９／２９

Ｂ２３Ｋ １０／０２

Ｈ０５Ｈ １／２８

Ｈ０５Ｈ １／３２

Ｈ０５Ｈ １／３４

Ｈ０５Ｈ １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極を囲む溶接ノズルと、前記溶接ノズルを冷却する冷媒を流す冷媒流路と、前記冷媒流路内にて冷媒を循環させる冷媒循環装置と、を用いるアーク溶接方法のための溶接用装置であって、
前記冷媒流路内の冷媒の温度に基づいて、ノズル温度上昇注意信号を生成する注意信号生成回路と、
前記溶接ノズルに対する前記冷媒の冷却能力に関する冷却能力情報を算出する冷却能力情報算出回路と、
前記電極および母材の間の溶接アークから前記溶接ノズルへの入熱率に関する入熱率情報を算出する入熱率情報算出回路と、を更に備え、
前記冷却能力情報算出回路は、前記冷媒流路内の冷媒の温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出し、
前記入熱率情報算出回路は、前記電極および母材との間の溶接電圧の電圧値と、前記電極および前記母材との間に流れる溶接電流の電流値と、に基づいて、前記入熱率情報を算出し、
前記注意信号生成回路は、前記冷却能力情報として算出された単位時間当たりに前記溶接ノズルから前記冷媒に放出可能な熱量が、前記入熱率情報として算出された単位時間あたりに前記溶接ノズルへ溶接アークから入熱する熱量よりも小となったと判断した場合に、前記ノズル温度上昇注意信号を生成する、溶接用装置。

【請求項2】

前記冷媒流路内の冷媒の温度と、前記冷媒流路内の冷媒の流動要素と、に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する温度予測回路を更に備え、
前記注意信号生成回路は、前記温度予測回路によって予測された溶接ノズルの温度に基づき、前記ノズル温度上昇注意信号を生成する、請求項１に記載の溶接用装置。

【請求項3】

前記冷媒流路内の冷媒の温度を検出する第１温度検出機構と、
前記冷媒流路内の冷媒の流動要素を検出する流動要素検出機構と、を更に備え、
前記温度予測回路は、前記第１温度検出機構によって検出された温度と、前記流動要素検出機構によって検出された流動要素と、に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する、請求項２に記載の溶接用装置。

【請求項4】

前記冷媒流路は、前記冷媒循環装置から前記溶接ノズルに向かって冷媒が流れる送路と、前記溶接ノズルから前記冷媒循環装置に向かって冷媒が流れる復路と、を含み、
前記第１温度検出機構は、前記復路内の冷媒の温度を検出する、請求項３に記載の溶接用装置。

【請求項5】

前記冷媒流路内の冷媒の温度を検出する第２温度検出機構を更に備え、
前記第２温度検出機構は、前記送路内の冷媒の温度を検出し、
前記温度予測回路は、前記第２温度検出機構によって検出された温度に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する、請求項４に記載の溶接用装置。

【請求項6】

前記電極および母材に溶接電流を流す電源回路を更に備える、請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の溶接用装置。

【請求項7】

前記電源回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記溶接電流の電流値を減少させる、請求項６に記載の溶接用装置。

【請求項8】

前記電極の周囲に流れる溶接ガスのガス流量を制御する溶接ガス流量制御回路を更に備え、
前記溶接ガス流量制御回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記ガス流量を増加させるための信号を生成する、請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の溶接用装置。

【請求項9】

前記注意信号生成回路は、前記温度予測回路によって予測された溶接ノズルの温度が基準温度を超えると、ノズル温度上昇注意信号を生成する、請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の溶接用装置。

【請求項10】

前記冷媒の流動要素とは、前記冷媒の圧力、あるいは、前記冷媒の流速である、請求項２ないし請求項９のいずれかに記載の溶接用装置。

【請求項11】

前記電源回路を収容する筺体を更に備え、
前記温度予測回路は、前記筺体に支持されている、請求項６に記載の溶接用装置。

【請求項12】

前記冷媒流路は、前記冷媒循環装置から前記溶接ノズルに向かって冷媒が流れる送路と、前記溶接ノズルから前記冷媒循環装置に向かって冷媒が流れる復路と、を含み、
前記冷却能力情報算出回路は、前記送路内の冷媒の温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出する、請求項１に記載の溶接用装置。

【請求項13】

前記送路内の冷媒の温度を検出する送路内冷媒温度検出機構を更に備え、
前記冷却能力情報算出回路は、前記送路内冷媒温度検出機構によって検出された温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出する、請求項１２に記載の溶接用装置。

【請求項14】

前記復路内の冷媒の温度を検出する復路内冷媒温度検出機構を更に備え、
前記冷却能力情報算出回路は、前記復路内冷媒温度検出機構によって検出された温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出する、請求項１２または請求項１３に記載の溶接用装置。

【請求項15】

冷媒循環装置の配置される環境の気温を検出する気温検出機構を更に備え、
前記冷却能力情報算出回路は、前記気温に基づいて、前記冷却能力情報を算出する、請求項１４に記載の溶接用装置。

【請求項16】

前記電極および母材に溶接電流を流す電源回路を更に備える、請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の溶接用装置。

【請求項17】

前記電源回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記溶接電流の電流値を減少させる、請求項１６に記載の溶接用装置。

【請求項18】

前記入熱率情報算出回路は、
前記電流値を減少させる前においては、減少させる前の前記溶接電流の電流値に基づいて、前記入熱率情報を算出し、
前記電流値を減少させた後においては、減少させた後の前記溶接電流の電流値に基づいて、前記入熱率情報を算出する、請求項１７に記載の溶接用装置。

【請求項19】

前記電極の周囲に流れる溶接ガスのガス流量を制御する溶接ガス流量制御回路を更に備え、
前記溶接ガス流量制御回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記ガス流量を増加させるための信号を生成する、請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載の溶接用装置。

【請求項20】

前記溶接ノズルの温度が上昇することをユーザに注意するノズル温度上昇注意情報を報知する報知部を更に備え、
前記報知部は、前記ノズル温度上昇注意信号が生成されると、前記ノズル温度上昇注意情報を報知する、請求項１に記載の溶接用装置。

【請求項21】

前記電源回路を収容する筺体を更に備え、
前記冷却能力情報算出回路は、前記筺体に支持されている、請求項１６に記載の溶接用装置。

【請求項22】

請求項１ないし請求項２１のいずれかに記載の溶接用装置と、前記溶接ノズルと、前記冷媒流路と、前記冷媒循環装置と、を備える、アーク溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接用装置およびアーク溶接システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、アーク溶接方法が知られている（特許文献１参照）。同文献に開示のアーク溶接方法にて用いるトーチ本体は、タングステン電極（電極）と、プラズマノズル（溶接ノズル）と、を備える。プラズマノズルは、タングステン電極を囲んでいる。タングステン電極と母材との間にメインアーク（溶接アーク）を発生させつつ、母材の溶接を行う。

【0003】

アーク溶接を行う際、プラズマノズルにはメインアークにて発生した熱が伝わる。プラズマノズルに伝わった熱は冷媒たる水に伝わり、プラズマノズルが高温となることを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−３００２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

冷媒たる水を循環させるためには冷媒循環装置を用いる。冷媒循環装置の周囲の気温が高い場合や冷媒循環装置の能力が低い場合、プラズマノズルを十分に冷却できない可能性がある。プラズマノズルを十分に冷却できないと、プラズマノズルが溶融してしまい、プラズマノズルが損傷するおそれがある。

【0006】

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、溶接ノズルの溶融を防止するための対処を、容易に行うことができる溶接用装置を提供することをその主たる課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の側面によると、電極および前記電極を囲む溶接ノズルを含むトーチと、前記溶接ノズルを冷却する冷媒を流す冷媒流路と、前記冷媒流路内にて冷媒を循環させる冷媒循環装置と、を用いるアーク溶接方法のための溶接用装置であって、前記冷媒流路内の冷媒の温度に基づいて、ノズル温度上昇注意信号を生成する注意信号生成回路を備える、溶接用装置が提供される。

【0008】

好ましくは、前記冷媒流路内の冷媒の温度と、前記冷媒流路内の冷媒の流動要素と、に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する温度予測回路を更に備え、前記注意信号生成回路は、前記温度予測回路によって予測された溶接ノズルの温度に基づき、前記ノズル温度上昇注意信号を生成する。

【0009】

好ましくは、前記冷媒流路内の冷媒の温度を検出する第１温度検出機構と、前記冷媒流路内の冷媒の流動要素を検出する流動要素検出機構と、を更に備え、前記温度予測回路は、前記第１温度検出機構によって検出された温度と、前記流動要素検出機構によって検出された流動要素と、に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する。

【0010】

好ましくは、前記冷媒流路は、前記冷媒循環装置から前記溶接ノズルに向かって冷媒が流れる送路と、前記溶接ノズルから前記冷媒循環装置に向かって冷媒が流れる復路と、を含み、前記第１温度検出機構は、前記復路内の冷媒の温度を検出する。

【0011】

好ましくは、前記冷媒流路内の冷媒の温度を検出する第２温度検出機構を更に備え、前記第２温度検出機構は、前記送路内の冷媒の温度を検出し、前記温度予測回路は、前記第２温度検出機構によって検出された温度に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する。

【0012】

好ましくは、前記電極および母材に溶接電流を流す電源回路を更に備える。

【0013】

好ましくは、前記電源回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記溶接電流の電流値を減少させる。

【0014】

好ましくは、前記電極の周囲に流れる溶接ガスのガス流量を制御する溶接ガス流量制御回路を更に備え、前記溶接ガス流量制御回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記ガス流量を増加させるための信号を生成する。

【0015】

好ましくは、前記注意信号生成回路は、前記温度予測回路によって予測された溶接ノズルの温度が基準温度を超えると、ノズル温度上昇注意信号を生成する。

【0016】

好ましくは、前記冷媒の流動要素とは、前記冷媒の圧力、あるいは、前記冷媒の流速である。

【0017】

好ましくは、前記電源回路を収容する筺体を更に備え、前記温度予測回路は、前記筺体に支持されている。

【0018】

好ましくは、前記溶接ノズルに対する前記冷媒の冷却能力に関する冷却能力情報を算出する冷却能力情報算出回路を更に備え、前記冷却能力情報算出回路は、前記冷媒流路内の冷媒の温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出し、前記注意信号生成回路は、前記冷却能力情報に基づいて、前記ノズル温度上昇注意信号を生成する。

【0019】

好ましくは、前記冷媒流路は、前記冷媒循環装置から前記溶接ノズルに向かって冷媒が流れる送路と、前記溶接ノズルから前記冷媒循環装置に向かって冷媒が流れる復路と、を含み、前記冷却能力情報算出回路は、前記送路内の冷媒の温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出する。

【0020】

好ましくは、前記送路内の冷媒の温度を検出する送路内冷媒温度検出機構を更に備え、前記冷却能力情報算出回路は、前記送路内冷媒温度検出機構によって検出された温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出する。

【0021】

好ましくは、前記復路内の冷媒の温度を検出する復路内冷媒温度検出機構を更に備え、前記冷却能力情報算出回路は、前記復路内冷媒温度検出機構によって検出された温度に基づいて、前記冷却能力情報を算出する。

【0022】

好ましくは、冷媒循環装置の配置される環境の気温を検出する気温検出機構を更に備え、前記冷却能力情報算出回路は、前記気温に基づいて、前記冷却能力情報を算出する。

【0023】

好ましくは、前記電極および母材の間の溶接アークから前記溶接ノズルへの入熱率に関する入熱率情報を算出する入熱率情報算出回路を更に備え、前記注意信号生成回路は、前記入熱率情報に基づいて、前記ノズル温度上昇注意信号を生成する。

【0024】

好ましくは、前記入熱率情報算出回路は、前記電極および母材との間の溶接電圧の電圧値と、前記電極および前記母材との間に流れる溶接電流の電流値と、に基づいて、前記入熱率情報を算出する。

【0025】

好ましくは、前記電極および母材に溶接電流を流す電源回路を更に備える。

【0026】

好ましくは、前記電源回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記溶接電流の電流値を減少させる。

【0027】

好ましくは、前記入熱率情報算出回路は、前記電流値を減少させる前においては、減少させる前の前記溶接電流の電流値に基づいて、前記入熱率情報を算出し、前記電流値を減少させた後においては、減少させた後の前記溶接電流の電流値に基づいて、前記入熱率情報を算出する。

【0028】

好ましくは、前記電極の周囲に流れる溶接ガスのガス流量を制御する溶接ガス流量制御回路を更に備え、前記溶接ガス流量制御回路は、前記注意信号生成回路から前記ノズル温度上昇注意信号を受けると、前記ガス流量を増加させるための信号を生成する。

【0029】

好ましくは、前記溶接ノズルの温度が上昇することをユーザに注意するノズル温度上昇注意情報を報知する報知部を更に備え、前記報知部は、前記ノズル温度上昇注意信号が生成されると、前記ノズル温度上昇注意情報を報知する。

【0030】

好ましくは、前記電源回路を収容する筺体を更に備え、前記冷却能力情報算出回路は、前記筺体に支持されている。

【0031】

本発明の第２の側面によると、本発明の第１の側面によって提供される溶接用装置と、前記溶接ノズルと、前記冷媒流路と、前記冷媒循環装置と、を備える、アーク溶接システムが提供される。

【0032】

本発明の第３の側面によると、電極および前記電極を囲む溶接ノズルを含むトーチと、前記溶接ノズルを冷却する冷媒を流す冷媒流路と、前記冷媒流路内にて冷媒を循環させる冷媒循環装置と、を用いるアーク溶接方法であって、前記冷媒流路内の冷媒の温度に基いて、ノズル温度上昇注意信号を生成する工程を備える、アーク溶接方法が提供される。

【0033】

好ましくは、前記冷媒流路内の冷媒の温度と、前記冷媒流路内の冷媒の流動要素と、に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する工程を更に備え、前記ノズル温度上昇注意信号を生成する工程においては、前記溶接ノズルの温度を予測する工程において予測された溶接ノズルの温度に基づき、前記ノズル温度上昇注意信号を生成する。

【0034】

好ましくは、前記冷媒流路は、前記冷媒循環装置から前記溶接ノズルに向かって冷媒が流れる送路と、前記溶接ノズルから前記冷媒循環装置に向かって冷媒が流れる復路と、を含み、前記溶接ノズルの温度を予測する工程では、前記冷媒流路内の冷媒の温度として前記復路内の冷媒の温度を用いて、前記溶接ノズルの温度を予測する。

【0035】

好ましくは、前記溶接ノズルの温度を予測する工程では、前記送路内の冷媒の温度に基づき、前記溶接ノズルの温度を予測する。

【0036】

好ましくは、前記ノズル温度上昇注意信号が生成されると、前記電極と母材との間に流れる溶接電流の電流値を減少させる工程を更に備える。

【0037】

好ましくは、前記ノズル温度上昇注意信号が生成されると、前記電極の周囲に流れる溶接ガスのガス流量を増加させる工程を更に備える。

【0038】

好ましくは、前記冷媒の流動要素とは、前記冷媒の圧力、あるいは、前記冷媒の流速である。

【0039】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の第１実施形態にかかるアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態にかかるアーク溶接システムにおけるトーチを主に示す拡大断面図である。

【図3】図１のアーク溶接システムを用いたアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。

【図4】（ａ）は復路内の冷媒の温度と、溶接ノズルの温度との相関関係を模式的に示すグラフであり、（ｂ）は冷媒流路内の冷媒の流動要素と、溶接ノズルの温度との相関関係を模式的に示すグラフであり、（ｃ）は復路内の冷媒の温度と送路内の冷媒の温度との差、および、溶接ノズルの温度の相関関係を模式的に示すグラフである。

【図5】図１に示したアーク溶接システムのうち、溶接アーク用電源の一部構成を具体的に示した図である。

【図6】本発明の第２実施形態にかかるアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。

【図7】図６のアーク溶接システムを用いたアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。

【図8】（ａ）は送路の冷媒の温度と、冷却能力との相関関係を模式的に示し、（ｂ）は復路内の冷媒の温度および気温検出機構に検出された気温の差と、冷却能力との相関関係を模式的に示している。

【図9】図６に示したアーク溶接システムのうち、溶接アーク用電源の一部構成を具体的に示した図である。

【図10】図６に示したアーク溶接システムにおける熱の流れを、白塗りの矢印を用いて、模式的に示した図である。

【図11】本発明の第３実施形態にかかるアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

【0042】

＜第１実施形態＞
図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。

【0043】

図１は、本発明の第１実施形態にかかるアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。

【0044】

同図に示すアーク溶接システムＡ１は、溶接ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク用電源３と、溶接アーク用電源４と、冷媒循環装置６と、冷媒流路７と、溶接ガス供給装置８１と、シールドガス供給装置８２と、を備える。

【0045】

溶接ロボット１は、母材Ｗに対してアーク溶接を自動で行うものである。本実施形態においては、溶接ロボット１は、母材Ｗに対してプラズマアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１は、マニピュレータ１１と、トーチ１２と、を含む。

【0046】

マニピュレータ１１は、たとえば多関節ロボットである。トーチ１２は、マニピュレータ１１の駆動により、上下前後左右に自在に移動できる。図２によく表れているように、トーチ１２は、電極１２１と、溶接ノズル１２２と、シールドガスノズル１２３とを有する。

【0047】

電極１２１は、非消耗電極であり、たとえばタングステンからなる金属棒である。溶接ノズル１２２は筒状の部材である。溶接ノズル１２２は電極１２１を囲んでいる。溶接ノズル１２２はノズル開口１２２ａを有する。ノズル開口１２２ａは、電極１２１の先端の位置する側とは反対側に開放している。

【0048】

溶接ノズル１２２内を溶接ガスＰＧ（プラズマガス）が流れる。溶接ガスＰＧを媒体として、溶接ノズル１２２と電極１２１との間にパイロットアークＰａ１が発生する。パイロットアークＰａ１が発生している際、溶接ノズル１２２と電極１２１との間には、パイロット電流Ｉｐ１が流れる。なお、パイロット電流Ｉｐ１の電流値とは、特に断りのない限り、パイロット電流Ｉｐ１の電流値の絶対値の時間平均値のことを意味する。

【0049】

電極１２１と母材Ｗとの間には、溶接アークＰａ２が発生する。溶接アークＰａ２は、ノズル開口１２２ａに拘束される。溶接アークＰａ２が発生している際、電極１２１と母材Ｗとの間には、溶接電流Ｉｐ２が流れる。溶接電流Ｉｐ２は、母材Ｗの材質に応じて、直流もしくは交流いずれかが選択される。溶接電流Ｉｐ２は、直流のパルス電流である場合もあるし、交流のパルス電流である場合もある。なお、溶接電流Ｉｐ２の電流値とは、特に断りのない限り、溶接電流Ｉｐ２の電流値の絶対値の時間平均値のことを意味する。溶接アークＰａ２が発生している際、電極１２１と母材Ｗとの間には、溶接電圧Ｖｐが印加される。

【0050】

シールドガスノズル１２３は筒状の部材である。シールドガスノズル１２３は溶接ノズル１２２を囲んでいる。シールドガスノズル１２３と溶接ノズル１２２との間を、シールドガスＳＧが流れる。本実施形態とは異なり、トーチ１２は、シールドガスノズル１２３を含んでいなくてもよい。

【0051】

動作制御回路２は、マイクロコンピュータおよびメモリ（ともに図示略）を有している。このメモリには、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。動作制御回路２はロボット移動速度Ｖｒを制御する。ロボット移動速度Ｖｒは、母材Ｗに沿った溶接進行方向Ｄｒにおける、母材Ｗに対する電極１２１の速度である。動作制御回路２は、上記作業プログラム、溶接ロボット１におけるエンコーダからの座標情報、およびロボット移動速度Ｖｒ等に基づき、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｓを送る。溶接ロボット１は動作制御信号Ｍｓを受け、マニピュレータ１１を駆動させ、トーチ１２が、母材Ｗにおける所定の溶接開始位置に移動したり、母材Ｗの面内方向に沿って移動したりする。一方、動作制御回路２は定常溶接開始信号Ｓｓを受ける。

【0052】

パイロットアーク用電源３は、電極１２１と溶接ノズル１２２との間にパイロット電流Ｉｐ１を流す。パイロットアーク用電源３は、パイロット電流Ｉｐ１の電流値を、設定された値となるように制御する。

【0053】

冷媒循環装置６は、冷媒流路７内にて冷媒Ｒｆを循環させるためのものである。冷媒循環装置６は、たとえば、冷媒Ｒｆを流すためのポンプ（図示略）を含む。冷媒Ｒｆは、液体であり、たとえば水である。

【0054】

冷媒流路７は、溶接ノズル１２２を冷却する冷媒Ｒｆを流すためのものである。溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２に伝わった熱は、冷媒Ｒｆに伝わる。冷媒Ｒｆに伝わった熱は、主に、冷媒循環装置６にて冷媒Ｒｆの外部に放出される。冷媒流路７の一部は、パイプによって構成される。図２に示すように、本実施形態において、冷媒流路７の一部は、溶接ノズル１２２によって構成されている。

【0055】

図１、図２、図５に示すように、冷媒流路７は、送路７１および復路７２を含む。送路７１は、冷媒流路７のうち、冷媒循環装置６から溶接ノズル１２２に向かって冷媒Ｒｆが流れる部分である。復路７２は、冷媒流路７のうち、溶接ノズル１２２から冷媒循環装置６に向かって冷媒Ｒｆが流れる部分である。

【0056】

溶接アーク用電源４は、本発明の溶接用装置の一例に相当する。溶接アーク用電源４は、電源回路４１と、電流検出回路４２１と、定常溶接開始判断回路４２２と、温度予測ユニット４３と、基準温度記憶部４３９と、注意信号生成回路４４と、溶接ガス流量制御回路４９１と、シールドガス流量制御回路４９２と、を含む。

【0057】

電源回路４１は、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行う。これにより、電源回路４１は、電極１２１および母材Ｗの間に溶接電流Ｉｐ２を流す。電源回路４１は、溶接電流Ｉｐ２の電流値を、設定された値となるように制御する。すなわち、電源回路４１は定電流制御を行う。電源回路４１は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒ（後述）を受ける。

【0058】

電流検出回路４２１は、電極１２１と母材Ｗとの間に流れる溶接電流Ｉｐ２の電流値を検出するためのものである。電流検出回路４２１は、溶接電流Ｉｐ２の電流値に対応する電流検出信号Ｉｄを送る。

【0059】

定常溶接開始判断回路４２２は、定常溶接を開始すべきか否かを判断する。本実施形態においては、定常溶接開始判断回路４２２は、電流検出信号Ｉｄを受ける。そして、定常溶接開始判断回路４２２は、電流検出信号Ｉｄに基づき（すなわち溶接電流Ｉｐ２の電流値に基づき）、定常溶接を開始すべきか否かを判断する。本実施形態とは異なり、定常溶接開始判断回路４２２は、溶接電圧Ｖｐの印加がされたことに基づき、定常溶接を開始すべきか否かを判断してもよい。定常溶接開始判断回路４２２は、定常溶接を開始すべきと判断すると、定常溶接開始信号Ｓｓを生成する。定常溶接開始判断回路４２２は、生成した定常溶接開始信号Ｓｓを、動作制御回路２に送る。

【0060】

温度予測ユニット４３は、溶接ノズル１２２の温度を予測するためのものである。温度予測ユニット４３は、温度予測回路４３１と、第１温度検出機構４３２と、第２温度検出機構４３３と、流動要素検出機構４３４と、を含む。

【0061】

第１温度検出機構４３２は、温度センサであり、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度を検出するためのものである。図１、図５に示すように、本実施形態では、第１温度検出機構４３２は、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度を検出する。第１温度検出機構４３２は、検出した温度に対応する第１温度信号Ｔｄ１を温度予測回路４３１に送る。

【0062】

第２温度検出機構４３３は、温度センサであり、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度を検出するためのものである。図１、図５に示すように、本実施形態では、第２温度検出機構４３３は、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度を検出する。第２温度検出機構４３３は、検出した温度に対応する第２温度信号Ｔｄ２を温度予測回路４３１に送る。

【0063】

流動要素検出機構４３４は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素を検出するためのものである。本実施形態では、流動要素検出機構４３４は圧力センサであり、流動要素は冷媒Ｒｆの圧力である。本実施形態とは異なり、流動要素検出機構４３４が流速センサであり、流動要素が冷媒Ｒｆの流速であってもよい。本実施形態では、流動要素検出機構４３４は復路７２内の流動要素を検出する。本実施形態とは異なり、流動要素検出機構４３４は送路７１内の流動要素を検出してもよい。流動要素検出機構４３４は、検出した流動要素に対応する流動要素信号Ｐｄを温度予測回路４３１に送る。

【0064】

温度予測回路４３１は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度と、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素と、に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。溶接ノズル１２２の温度とは、溶接ノズル１２２におけるノズル開口１２２ａ近傍の温度である。本実施形態では、温度予測回路４３１は、第１温度検出機構４３２から第１温度信号Ｔｄ１を受け、流動要素検出機構４３４から流動要素信号Ｐｄを受ける。そして、温度予測回路４３１は、第１温度信号Ｔｄ１および流動要素信号Ｐｄに基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。すなわち、温度予測回路４３１は、第１温度検出機構４３２によって検出された冷媒Ｒｆの温度と、流動要素検出機構４３４によって検出された冷媒Ｒｆの流動要素と、に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。

【0065】

本実施形態では更に、温度予測回路４３１は、第２温度検出機構４３３から第２温度信号Ｔｄ２を受ける。そして、温度予測回路４３１は、第１温度信号Ｔｄ１および流動要素信号Ｐｄに加え、第２温度信号Ｔｄ２に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。すなわち、温度予測回路４３１は、第１温度検出機構４３２によって検出された冷媒Ｒｆの温度と、流動要素検出機構４３４によって検出された冷媒Ｒｆの流動要素と、に加え、第２温度検出機構４３３によって検出された冷媒Ｒｆの温度に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。温度予測回路４３１は、予測した溶接ノズル１２２の温度に対応する予測温度信号Ｔａｎを注意信号生成回路４４に送る。

【0066】

温度予測回路４３１による溶接ノズル１２２の温度の予測は、たとえば、テーブルを用いたり、あるいは、連立方程式を用いたりすることにより、行う。温度予測回路４３１による溶接ノズル１２２の温度の予測に、テーブルを用いる場合、たとえば、次の考え方を用いるとよい。

【0067】

図４（ａ）は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素と送路７１内の冷媒Ｒｆの温度とが一定である場合の、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と、溶接ノズル１２２の温度との相関関係を模式的に示している。復路７２内の冷媒Ｒｆの温度が高いほど、溶接ノズル１２２の温度が高くなる傾向にあると考えられる。復路７２内の冷媒Ｒｆの温度が高いことは、溶接ノズル１２２の温度が比較的高いことを意味するからである。

【0068】

図４（ｂ）は、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度と復路７２内の冷媒Ｒｆの温度とが一定である場合の、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素（冷媒Ｒｆの圧力あるいは冷媒Ｒｆの流速）と、溶接ノズル１２２の温度との相関関係を模式的に示している。冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素（冷媒Ｒｆの圧力あるいは冷媒Ｒｆの流速）が大きければ、溶接ノズル１２２の温度は高くなる傾向にあると考えられる。たとえば、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度が９０℃であり、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度が６０℃である条件下において、冷媒Ｒｆの流動要素が大きければ、溶接ノズル１２２の温度は高いと考えられる。冷媒Ｒｆの流動要素が大きければ、溶接ノズル１２２から冷媒Ｒｆに伝わる単位時間当たりの熱量は多く、溶接ノズル１２２から冷媒Ｒｆに伝わる単位時間当たりの熱量が多いことは、溶接ノズル１２２の温度が比較的高いことを意味するからである。

【0069】

図４（ｃ）は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素が一定である場合の、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と送路７１内の冷媒Ｒｆの温度との差、および、溶接ノズル１２２の温度の相関関係を模式的に示している。復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と送路７１内の冷媒Ｒｆの温度との差が大きいほど、溶接ノズル１２２の温度が高いと考えられる。復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と送路７１内の冷媒Ｒｆの温度との差が大きいことは、溶接ノズル１２２から冷媒Ｒｆに多くの熱が伝わったことを意味し、これは、溶接ノズル１２２の温度が比較的高いことを意味するからである。

【0070】

図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した考え方を基に、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度、および冷媒流路７内の流動要素と、溶接ノズル１２２の温度との関係を示すテーブルを、作成するとよい。テーブルは、実際に実験を行い、サーモグラフィで溶接ノズル１２２の温度を計測することにより、作成するとよい。

【0071】

一方、温度予測回路４３１による溶接ノズル１２２の温度の予測を、テーブルを用いずに連立方程式を用いて行う場合には、ナビエ・ストークスの方程式および熱伝導方程式を用いて、溶接ノズル１２２の温度を計算してもよい。

【0072】

基準温度記憶部４３９は、基準温度Ｔｔｈを記憶している。基準温度Ｔｔｈは、予め基準温度記憶部４３９に記憶されていてもよいし、溶接を行うたびに、アーク溶接システムＡ１のユーザが指示してもよい。

【0073】

注意信号生成回路４４は、予測温度信号Ｔａｎを受ける。注意信号生成回路４４は、温度予測回路４３１によって予測された温度（予測温度信号Ｔａｎ）が基準温度Ｔｔｈを超えると、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。注意信号生成回路４４は、生成したノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを、電源回路４１および溶接ガス流量制御回路４９１に送る。

【0074】

図５に示すように、溶接アーク用電源４は、筺体４９９を含んでいる。筺体４９９は、電源回路４１を収容している。本実施形態では、筺体４９９は温度予測回路４３１を支持しており、より具体的には、筺体４９９は温度予測回路４３１を収容している。そして、本実施形態においては、筺体４９９内に、冷媒流路７の一部（送路７１の一部および復路７２の一部）が配置されている。また、筺体４９９は、第１温度検出機構４３２と、第２温度検出機構４３３と、流動要素検出機構４３４と基準温度記憶部４３９と注意信号生成回路４４とを収容している。図示しないが、筺体４９９にはたとえば操作用のパネル（図示略）が取り付けられている。

【0075】

溶接ガス流量制御回路４９１は、溶接ガスＰＧの流量を制御するためのものである。溶接ガス流量制御回路４９１は、溶接ガスＰＧの流量を指示するための溶接ガス流量制御信号Ｓｐｇを送る。溶接ガス流量制御回路４９１は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受ける。

【0076】

シールドガス流量制御回路４９２は、シールドガスＳＧの流量を制御するためのものである。シールドガス流量制御回路４９２は、シールドガスＳＧの流量を指示するためのシールドガス流量制御信号Ｓｓｇを送る。

【0077】

溶接ガス供給装置８１は、溶接ガスＰＧを溶接ノズル１２２の内部に供給するためのものである。溶接ガス供給装置８１は、溶接ガス流量制御回路４９１から受けた溶接ガス流量制御信号Ｓｐｇに基づき、溶接ガスＰＧを供給する。

【0078】

シールドガス供給装置８２は、シールドガスＳＧを溶接ノズル１２２とシールドガスノズル１２３との間に供給するためのものである。シールドガス供給装置８２は、シールドガス流量制御回路４９２から受けたシールドガス流量制御信号Ｓｓｇに基づき、シールドガスＳＧを供給する。

【0079】

次に、図３を更に用いて、アーク溶接システムＡ１を用いたアーク溶接方法について説明する。

【0080】

図３は、アーク溶接システムＡ１を用いたアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。同図では、（ａ）はパイロット電流Ｉｐ１の電流値、（ｂ）は溶接電流Ｉｐ２の電流値、（ｃ）は定常溶接開始信号Ｓｓ、（ｄ）はロボット移動速度Ｖｒ、（ｅ）はノズル温度上昇注意信号Ｓａｒ、（ｆ）は予測温度信号Ｔａｎ、（ｇ）は溶接ガスＰＧの流量のそれぞれの変化状態を示す。

【0081】

時刻ｔ１１において、パイロットアーク用電源３にパイロットアーク電流通電開始信号（図示略）が送られることにより、電極１２１と溶接ノズル１２２との間に、パイロットアークＰａ１が発生する。これにより、同図（ａ）に示すように、パイロット電流Ｉｐ１の通電が開始する。時刻ｔ１１から流れるパイロット電流Ｉｐ１の電流値は、たとえば１〜２０Ａであり、好ましくは５〜２０Ａである。なお、パイロットアークＰａ１の発生（すなわちパイロット電流Ｉｐ１の通電の開始）は、電極１２１と溶接ノズル１２２との間に、高周波であり且つ非常に高い電圧を印加することにより行う。パイロットアークＰａ１を発生させるための当該電圧の周波数は、数ＭＨｚである。パイロットアークＰａ１を発生させるための当該電圧の電圧値は、数ｋＶである。また、同図（ｇ）に示すように、時刻ｔ１１において、溶接ガスＰＧが流れ始める。本実施形態とは異なり、時刻ｔ１１以前に、溶接ガスＰＧが流れ始めてもよい。

【0082】

時刻ｔ１２において、電源回路４１は、電極１２１と母材Ｗとの間に溶接電圧Ｖｐを印加する。溶接電圧Ｖｐの電圧値の絶対値の時間平均値（以下、溶接電圧Ｖｐの絶対値の時間平均値を、適宜、溶接電圧Ｖｐの電圧値と呼ぶ）は、たとえば、２０〜４０Ｖである。電極１２１の先端近傍の空間には、パイロットアークＰａ１によってプラズマ雰囲気が形成されている。そのため、パイロットアークＰａ１に誘発されて、溶接アークＰａ２が電極１２１と母材Ｗとの間に発生する。これにより、同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ１２において、溶接電流Ｉｐ２の通電が開始する。

【0083】

同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ１３において、定常溶接開始判断回路４２２は、溶接電流Ｉｐ２の通電が開始した後に、定常溶接を開始すべきと判断し、定常溶接開始信号Ｓｓを生成する。このように定常溶接開始判断回路４２２は、溶接電流Ｉｐ２が流れている間（溶接アークＰａ２が発生している間）に定常溶接開始信号Ｓｓを生成する。定常溶接開始判断回路４２２は、生成した定常溶接開始信号Ｓｓを動作制御回路２に送る。

【0084】

同図（ｄ）に示すように、時刻ｔ１３において、動作制御回路２は、定常溶接開始信号Ｓｓを受けると、ロボット移動速度Ｖｒを予め定められた速度とするための動作制御信号Ｍｓを溶接ロボット１に送る。これにより、時刻ｔ１３において、溶接進行方向Ｄｒにおける、電極１２１の母材Ｗに対する移動が開始する。すなわち、動作制御回路２は、定常溶接開始信号Ｓｓを受けると、溶接進行方向Ｄｒにおける、電極１２１の母材Ｗに対する移動を開始させる。このようにして、時刻ｔ１３から定常溶接が開始する。

【0085】

時刻ｔ１３以降の定常溶接の際、溶接アークＰａ２の熱が母材Ｗに伝わることにより、母材Ｗの溶接が行われる。一方、溶接アークＰａ２の熱の一部は、溶接ノズル１２２に伝わる。溶接ノズル１２２に伝わった熱は、冷媒流路７を流れる冷媒Ｒｆに伝わる。これにより、溶接ノズル１２２の温度の上昇が抑制されている。アーク溶接システムＡ１の周囲の気温が高い場合や、冷媒循環装置６の能力が低い場合には、溶接ノズル１２２を十分に冷却できず、溶接ノズル１２２の温度が上昇することがある。

【0086】

上述のように、温度予測回路４３１は、逐次、溶接ノズル１２２の温度を予測している。同図（ｆ）に示すように、時刻ｔ１４において、温度予測回路４３１によって予測された溶接ノズル１２２の温度（予測温度信号Ｔａｎ）が基準温度Ｔｔｈを超える。このとき、同図（ｅ）に示すように、注意信号生成回路４４は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成し、電源回路４１および溶接ガス流量制御回路４９１に送る。なお、基準温度Ｔｔｈは、溶接ノズル１２２の融点によって決定される。基準温度Ｔｔｈは、たとえば、溶接ノズル１２２の融点よりも５０℃低い値にするとよい。

【0087】

同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ１４において、電源回路４１は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させる。溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少は、時刻ｔ１５にて終了する。そして、時刻ｔ１５以降、溶接電流Ｉｐ２の電流値は一定となる。

【0088】

時刻ｔ１４以前の溶接電流Ｉｐ２の電流値は、たとえば、１５０〜２００Ａであり、時刻ｔ１５以降の溶接電流Ｉｐ２の電流値の時間平均値は、たとえば、１００〜１５０Ａである。時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５の間の溶接電流Ｉｐ２の電流値の時間平均値の減少値は、たとえば、１０〜５０Ａである。溶接電流Ｉｐ２の電流値の時間平均値を減少させる期間（本実施形態では、時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５）は、たとえば、５〜２０ｓｅｃである。

【0089】

時刻ｔ１４において、溶接ガス流量制御回路４９１は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させるための溶接ガス流量制御信号Ｓｐｇを生成する。そして、溶接ガス流量制御回路４９１は、生成した溶接ガス流量制御信号Ｓｐｇを溶接ガス供給装置８１に送る。これにより、同図（ｇ）に示すように、溶接ガスＰＧのガス流量が増加する。溶接ガスＰＧのガス流量の増加は、時刻ｔ１５にて終了する。そして、時刻ｔ１５以降、溶接ガスＰＧのガス流量は一定となる。本実施形態では、溶接ガスＰＧのガス流量の増加の終了時刻と、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少の終了時刻とが一致する例を示したが、溶接ガスＰＧのガス流量の増加の終了時刻と、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少の終了時刻とは、異なっていてもよい。

【0090】

時刻ｔ１４以前の溶接ガスＰＧのガス流量は、たとえば、０．４〜０．７Ｌ／ｍｉｎであり、時刻ｔ１５以降の溶接ガスＰＧのガス流量は、たとえば、０．７〜１．０Ｌ／ｍｉｎである。時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５の間の溶接ガスＰＧのガス流量の増加量は、たとえば、０．１〜０．３Ｌ／ｍｉｎである。溶接ガスＰＧのガス流量を増加させる期間（本実施形態では、時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５）は、たとえば、５〜２０ｓｅｃである。

【0091】

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

【0092】

本実施形態においては、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する注意信号生成回路４４を備える。冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度は、溶接ノズル１２２の温度を反映した値となっている。よって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の温度を直接計測することなく、溶接ノズル１２２の温度を反映した値を用いてノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成できる。したがって、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを用いることにより、容易に、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処を行うことができる。

【0093】

本実施形態においては、温度予測回路４３１は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度と、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素と、に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。このような構成では、溶接ノズル１２２の温度を直接計測することなく、溶接ノズル１２２の温度を予測することができる。よって、容易に、溶接ノズル１２２の温度を予測することができる。また、本実施形態では、予測された溶接ノズル１２２の温度に基づき、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。このような構成によれば、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒに基づき、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処が可能である。よって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処を、容易に行うことができる。

【0094】

本実施形態においては、温度予測回路４３１は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度と、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素と、に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。このような構成では、溶接ノズル１２２の温度を直接計測することなく、溶接ノズル１２２の温度を予測することができる。よって、容易に、溶接ノズル１２２の温度を予測することができる。また、本実施形態では、注意信号生成回路４４が、温度予測回路４３１によって予測された冷媒Ｒｆの温度が基準温度Ｔｔｈを超えると、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。このような構成によれば、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒに基づき、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処が可能である。よって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処を、容易に行うことができる。

【0095】

本実施形態においては、電源回路４１は、注意信号生成回路４４からノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させる。このような構成によると、溶接アークＰａ２にて発生する単位時間当たりの熱量を減少させることが可能である。よって、溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２に伝わる単位時間当たりの熱量を減少させることができる。したがって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の温度上昇を抑制できる。これにより、溶接ノズル１２２の溶融を防止できる。

【0096】

本実施形態においては、溶接ガス流量制御回路４９１は、注意信号生成回路４４からノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させるための信号を生成する。これにより、溶接ガスＰＧのガス流量が増加する。このような構成によると、溶接アークＰａ２から溶接ガスＰＧに伝わる単位時間当たりの熱量を、増大させることができる。これにより、溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２に伝わる単位時間当たりの熱量を減少させることができる。したがって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の温度上昇を抑制できる。これにより、溶接ノズル１２２の溶融を防止できる。

【0097】

溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させるのみであると、溶接アークＰａ２が細くなり、母材Ｗに形成されるビードの幅が狭くなったり、母材Ｗへの溶け込みが浅くなるおそれがある。本実施形態では、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させ、しかも、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させている。溶接ガスＰＧのガス流量を増加させると、母材Ｗにおけるより広い領域に熱を与えることができ、アーク圧力も増加するので、溶込み深さも増加する。よって、このような構成によると、母材Ｗに形成されるビードの幅が狭くなったり、母材Ｗへの溶け込みが浅くなることを極力回避できる。

【0098】

なお、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少、および、溶接ガスＰＧのガス流量の増加のいずれもを行う必要は必ずしもない。たとえば、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接電流Ｉｐ２の電流値を一定に維持したまま、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させることのみを行なってもよい。あるいは、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接ガスＰＧのガス流量を一定に維持したまま、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させることのみを行なってもよい。更には、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少、および、溶接ガスＰＧのガス流量の増加のいずれをも行わなくてもよい。たとえば、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後、電源回路４１からの出力を一旦停止して、溶接アークＰａ２を消弧し、溶接ノズル１２２を冷却してもよい。

【0099】

本実施形態においては、第１温度検出機構４３２が、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度を検出する。温度予測回路４３１は、第１温度検出機構４３２によって検出された冷媒Ｒｆの温度に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。復路７２内の冷媒Ｒｆの温度は、溶接ノズル１２２の温度を比較的反映した値となる。したがって、このような構成によると、温度予測回路４３１が溶接ノズル１２２の温度をより正確に予測することができる。

【0100】

更に、本実施形態においては、第２温度検出機構４３３が送路７１内の冷媒Ｒｆの温度を検出する。温度予測回路４３１は、第２温度検出機構４３３によって検出された冷媒Ｒｆの温度に基づき、溶接ノズル１２２の温度を予測する。このような構成によれば、図４（ｃ）に示した考え方を用いて、溶接ノズル１２２の温度を予測することが可能となる。したがって、本実施形態によると、温度予測回路４３１が溶接ノズル１２２の温度を更に正確に予測することができる。

【0101】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【0102】

上述の説明では、温度予測回路４３１が、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度と、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素と、に基づいて、溶接ノズル１２２の温度を予測する例を示した。しかしながら、本発明の温度予測回路による溶接ノズルの温度の予測方法は、これに限定されない。本発明の温度予測回路は、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度を用いずに、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素とに基づいて、溶接ノズル１２２の温度を予測してもよい。この場合、図４（ａ）と図４（ｂ）に示した考え方を用いるとよい。この場合、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度は、本発明の第１温度検出機構によって検出でき、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素は、本発明の流動要素検出機構によって検出できる。

【0103】

上述の説明では、溶接用装置（溶接アーク用電源４）が、第１温度検出機構４３２と、第２温度検出機構４３３と、流動要素検出機構４３４と、を含んでいる例を示した。しかしながら、溶接用装置が、第１温度検出機構４３２、第２温度検出機構４３３、流動要素検出機構４３４を含んでいなくてもよい。そして、溶接用装置の外部（たとえば、冷媒循環装置６や、溶接アーク用電源４と冷媒循環装置６との間や、溶接ノズル１２２と溶接アーク用電源４との間）において、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度や、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素を検出してもよい。そして、溶接用装置の外部において検出された、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度と、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの流動要素と、に基いて、溶接用装置が溶接ノズル１２２の温度を予測してもよい。

【0104】

上述の説明では、本発明の溶接用装置が、溶接アーク用電源４である例を示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち本発明の溶接用装置が電源回路４１を含んでいなくてもよい。たとえば、本発明の溶接用装置が、温度予測回路４３１と、基準温度記憶部４３９と、注意信号生成回路４４とのみによって構成されていてもよい。

【0105】

注意信号生成回路４４は、予測温度信号Ｔａｎと基準温度Ｔｔｈとを比較してノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成することに限定されない。たとえば、注意信号生成回路４４は、予測温度信号Ｔａｎの傾きが所定の値を超えたときに、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成してもよい。

【0106】

＜第２実施形態＞
図６〜図９を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。

【0107】

図６に示すアーク溶接システムＡ２は、溶接ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク用電源３と、溶接アーク用電源４と、冷媒循環装置６と、冷媒流路７と、溶接ガス供給装置８１と、シールドガス供給装置８２と、を備える。

【0108】

溶接アーク用電源４を除き、アーク溶接システムＡ２における、溶接ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク用電源３と、冷媒循環装置６と、冷媒流路７と、溶接ガス供給装置８１と、シールドガス供給装置８２とは、アーク溶接システムＡ１における構成と同様であるから、説明を省略する。

【0109】

溶接アーク用電源４は、本発明の溶接用装置の一例に相当する。溶接アーク用電源４は、電源回路４１と、電流検出回路４２１と、定常溶接開始判断回路４２２と、冷却能力情報算出回路４６１と、復路内冷媒温度検出機構４６２と、送路内冷媒温度検出機構４６３と、気温検出機構４６４と、注意信号生成回路４７と、入熱率情報算出回路４８と、溶接ガス流量制御回路４９１と、シールドガス流量制御回路４９２と、を含む。

【0110】

電源回路４１と、電流検出回路４２１と、定常溶接開始判断回路４２２と、溶接ガス流量制御回路４９１と、シールドガス流量制御回路４９２とは、アーク溶接システムＡ１における構成と同様であるから、説明を省略する。

【0111】

復路内冷媒温度検出機構４６２は、温度センサであり、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度を検出するためのものである。図６、図９に示すように、本実施形態では、復路内冷媒温度検出機構４６２は、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度を検出する。復路内冷媒温度検出機構４６２は、検出した温度に対応する復路内冷媒温度信号Ｔｄ６を冷却能力情報算出回路４６１に送る。

【0112】

送路内冷媒温度検出機構４６３は、温度センサであり、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度を検出するためのものである。図６、図９に示すように、本実施形態では、送路内冷媒温度検出機構４６３は、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度を検出する。送路内冷媒温度検出機構４６３は、検出した温度に対応する送路内冷媒温度信号Ｔｄ７を冷却能力情報算出回路４６１に送る。

【0113】

気温検出機構４６４は、気温センサであり、冷媒循環装置６の配置される環境の気温を検出するためのものである。本実施形態では、気温検出機構４６４は、プラズマアーク溶接システムＡ２の配置される環境、具体的には、溶接アーク用電源４の配置される環境（本実施形態では、溶接アーク用電源４と冷媒循環装置６とは同一環境に配置されている）の気温を検出する。気温検出機構４６４は、検出した気温に対応する気温信号Ｔｄ８を冷却能力情報算出回路４６１に送る。

【0114】

冷却能力情報算出回路４６１は冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する。冷却能力情報Ｓｏｕｔは冷却能力Ｑｏｕｔに関する情報である。図１０には、アーク溶接システムＡ２における熱の流れを、白塗りの矢印を用いて、模式的に示している。冷却能力Ｑｏｕｔは、単位時間当たりの、溶接ノズル１２２から冷媒Ｒｆに放出可能な熱量である（図１０参照）。本実施形態では、冷却能力情報Ｓｏｕｔは冷却能力Ｑｏｕｔ自体である。冷却能力情報算出回路４６１は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する。本実施形態においては、冷却能力情報算出回路４６１は、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する。本実施形態においては更に、冷却能力情報算出回路４６１は、復路７２の冷媒Ｒｆの温度と、気温検出機構４６４に検出された気温と、に基づいて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する。冷却能力情報算出回路４６１は、算出した冷却能力情報Ｓｏｕｔを注意信号生成回路４７に送る。

【0115】

冷却能力情報算出回路４６１による冷却能力情報Ｓｏｕｔの算出には、たとえば、次の考え方を用いる。

【0116】

図８（ａ）は、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度以外のパラメータが一定である場合の、送路７１の冷媒Ｒｆの温度と、冷却能力Ｑｏｕｔとの相関関係を模式的に示している。送路７１内の冷媒Ｒｆの温度が高くなると、冷却能力Ｑｏｕｔは小さくなる傾向にあると考えられる。送路７１内の冷媒Ｒｆの温度が高いと、溶接ノズル１２２の温度と送路７１内の冷媒Ｒｆの温度差が小さくなり、溶接ノズル１２２から冷媒Ｒｆに熱が伝わりにくくなるからである。

【0117】

図８（ｂ）は、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度および気温検出機構４６４に検出された気温の差以外のパラメータが一定である場合の、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度および気温検出機構４６４に検出された気温の差と、冷却能力Ｑｏｕｔとの相関関係を模式的に示している。復路７２内の冷媒Ｒｆの温度および気温検出機構４６４に検出された気温の差が大きいと、冷却能力Ｑｏｕｔは大きくなる傾向にあると考えられる。復路７２内の冷媒Ｒｆの温度および気温検出機構４６４に検出された気温の差が大きいと、冷媒Ｒｆから冷媒Ｒｆの外部に放出される単位時間当たりの熱量が大きくなり、その結果、冷却能力Ｑｏｕｔも大きくなりうるからである。

【0118】

図８（ａ）、図８（ｂ）に示した考え方を基に、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度、気温検出機構４６４に検出された気温と、冷却能力Ｑｏｕｔに関する冷却能力情報Ｓｏｕｔ（本実施形態では冷却能力Ｑｏｕｔ）と、の関係を示すテーブルを作成するとよい。このテーブルを作成する際には、冷媒循環装置６の冷却能力特性曲線を考慮するとよい。当該冷却能力特性曲線を用いると、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と気温検出機構４６４に検出された気温とに基づき、冷媒循環装置６の冷却能力を知ることができる。

【0119】

入熱率情報算出回路４８は入熱率情報Ｓｉｎを算出する。入熱率情報Ｓｉｎは溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２への入熱率Ｑｉｎ（図１０参照）に関する。入熱率Ｑｉｎは、単位時間当たりの、溶接ノズル１２２に溶接アークＰａ２から入熱する熱量である。本実施形態では、入熱率情報算出回路４８は、電極１２１および母材Ｗの間の溶接電圧Ｖｐの電圧値と、電極１２１および母材Ｗの間に流れる溶接電流Ｉｐ２の電流値と、に基づいて、入熱率情報Ｓｉｎを算出する。一例として、溶接アークＰａ２にて発生した熱の９５％が母材Ｗに伝わり、溶接アークＰａ２にて発生した熱の５％が溶接ノズル１２２に伝わる場合を想定する。このとき、入熱率情報算出回路４８は、０．０５×（溶接電圧Ｖｐの電圧値）×（溶接電流Ｉｐ２の電流値）を計算して求められる値を、入熱率情報Ｓｉｎとして採用するとよい。溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２に伝わる熱の比率は、５％であることに限定されず、適宜変更できる。

【0120】

注意信号生成回路４７は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。本実施形態では、注意信号生成回路４７は冷却能力情報Ｓｏｕｔを受ける。そして、注意信号生成回路４７は冷却能力情報Ｓｏｕｔに基づいて、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。本実施形態では更に、注意信号生成回路４７は、入熱率情報Ｓｉｎを受ける。そして、注意信号生成回路４７は、入熱率情報Ｓｉｎに基づいて、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。たとえば、注意信号生成回路４７は、冷却能力情報Ｓｏｕｔおよび入熱率情報Ｓｉｎに基づき、冷却能力Ｑｏｕｔ＜入熱率Ｑｉｎとなったと判断した場合に、溶接ノズル１２２の温度が上昇を開始すると判断する。このとき、注意信号生成回路４７は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。注意信号生成回路４７は、生成したノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを、電源回路４１と、溶接ガス流量制御回路４９１とに送る。

【0121】

図９に示すように、溶接アーク用電源４は、筺体４９９を含んでいる。筺体４９９は、電源回路４１を収容している。本実施形態では、筺体４９９は冷却能力情報算出回路４６１を支持しており、より具体的には、筺体４９９は冷却能力情報算出回路４６１を収容している。そして、本実施形態においては、筺体４９９内に、冷媒流路７の一部（送路７１の一部および復路７２の一部）が配置されている。また、筺体４９９は、復路内冷媒温度検出機構４６２と、送路内冷媒温度検出機構４６３と、注意信号生成回路４７と、入熱率情報算出回路４８とを収容している。

【0122】

次に、図７を更に用いて、アーク溶接システムＡ２を用いたアーク溶接方法について説明する。

【0123】

図７は、アーク溶接システムＡ２を用いたアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。同図では、（ａ）はパイロット電流Ｉｐ１の電流値、（ｂ）は溶接電流Ｉｐ２の電流値、（ｃ）は定常溶接開始信号Ｓｓ、（ｄ）はロボット移動速度Ｖｒ、（ｅ）はノズル温度上昇注意信号Ｓａｒ、（ｇ）は溶接ガスＰＧの流量、（ｈ）は（入熱率Ｑｉｎ−冷却能力Ｑｏｕｔ）のそれぞれの変化状態を示す。

【0124】

時刻ｔ２１〜時刻ｔ２４は、第１実施形態における時刻ｔ１１〜時刻ｔ１４と同様であるから、説明を省略する。本実施形態においては、同図（ｈ）に示すように、時刻ｔ２１〜時刻ｔ２４の間、（入熱率Ｑｉｎ−冷却能力Ｑｏｕｔ）は負の値となっている。すなわち、時刻ｔ２１〜時刻ｔ２４の間、溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２へ伝わった熱は、ほとんど溶接ノズル１２２から冷媒Ｒｆへと伝わっていると考えられる。そのため、溶接ノズル１２２の温度は過度には上昇しない。

【0125】

同図（ｈ）に示すように、時刻ｔ２４において、（入熱率Ｑｉｎ−冷却能力Ｑｏｕｔ）が０を超える。すなわち、時刻ｔ２４において、入熱率Ｑｉｎが冷却能力Ｑｏｕｔを超える。入熱率Ｑｉｎが冷却能力Ｑｏｕｔを超えると、溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２に伝わった熱の一部は冷媒Ｒｆに伝わらず、溶接ノズル１２２は十分に冷却されないこととなる。そして、同図（ｅ）に示すように、注意信号生成回路４７は、入熱率Ｑｉｎが冷却能力Ｑｏｕｔを超えたことを溶接ノズル１２２の温度が上昇する兆候と判断する。このとき、注意信号生成回路４７は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成し、電源回路４１と溶接ガス流量制御回路４９１とに送る。

【0126】

同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ２４において、電源回路４１は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させる。溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少は、時刻ｔ２５にて終了する。そして、時刻ｔ２５以降、溶接電流Ｉｐ２の電流値は一定となる。

【0127】

時刻ｔ２４以前の溶接電流Ｉｐ２の電流値は、たとえば、１５０〜２００Ａであり、時刻ｔ２５以降の溶接電流Ｉｐ２の電流値の時間平均値は、たとえば、１００〜１５０Ａである。時刻ｔ２４〜時刻ｔ２５の間の溶接電流Ｉｐ２の電流値の時間平均値の減少値は、たとえば、１０〜５０Ａである。溶接電流Ｉｐ２の電流値の時間平均値を減少させる期間（本実施形態では、時刻ｔ２４〜時刻ｔ２５）は、たとえば、５〜２０ｓｅｃである。

【0128】

時刻ｔ２４において、溶接ガス流量制御回路４９１は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させるための溶接ガス流量制御信号Ｓｐｇを生成する。そして、溶接ガス流量制御回路４９１は、生成した溶接ガス流量制御信号Ｓｐｇを溶接ガス供給装置８１に送る。これにより、同図（ｇ）に示すように、溶接ガスＰＧのガス流量が増加する。溶接ガスＰＧのガス流量の増加は、時刻ｔ２５にて終了する。そして、時刻ｔ２５以降、溶接ガスＰＧのガス流量は一定となる。本実施形態では、溶接ガスＰＧのガス流量の増加の終了時刻と、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少の終了時刻とが一致する例を示したが、溶接ガスＰＧのガス流量の増加の終了時刻と、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少の終了時刻とは、異なっていてもよい。

【0129】

時刻ｔ２４以前の溶接ガスＰＧのガス流量は、たとえば、０．４〜０．７Ｌ／ｍｉｎであり、時刻ｔ２５以降の溶接ガスＰＧのガス流量は、たとえば、０．７〜１．０Ｌ／ｍｉｎである。時刻ｔ２４〜時刻ｔ２５の間の溶接ガスＰＧのガス流量の増加量は、たとえば、０．１〜０．３Ｌ／ｍｉｎである。溶接ガスＰＧのガス流量を増加させる期間（本実施形態では、時刻ｔ２４〜時刻ｔ２５）は、たとえば、５〜２０ｓｅｃである。

【0130】

なお、本実施形態においては、入熱率情報算出回路４８は、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させる前（時刻ｔ２４より前）においては、減少させる前（具体的には、ｔ２２〜時刻ｔ２４の間）の溶接電流Ｉｐ２の電流値に基づいて、入熱率情報Ｓｉｎを算出する。また、入熱率情報算出回路４８は、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させた後（時刻ｔ２５より後）においては、減少させた後（具体的には時刻ｔ２５以降）の溶接電流Ｉｐ２の電流値に基づいて、入熱率情報Ｓｉｎを算出する。本実施形態とは異なり、入熱率情報算出回路４８は、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させる前後において、減少させる前の溶接電流Ｉｐ２の電流値に基いて、入熱率情報Ｓｉｎを算出してもよい。

【0131】

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

【0132】

本実施形態においては、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する注意信号生成回路４７を備える。冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度は、溶接ノズル１２２の温度を反映した値となっている。よって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の温度を直接計測することなく、溶接ノズル１２２の温度を反映した値を用いてノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成できる。したがって、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを用いることにより、容易に、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処を行うことができる。

【0133】

本実施形態においては、溶接ノズル１２２に対する冷媒Ｒｆの冷却能力Ｑｏｕｔに関する冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する冷却能力情報算出回路４６１を更に備える。冷却能力情報算出回路４６１は、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する。注意信号生成回路４７は、冷却能力情報Ｓｏｕｔに基づいて、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成する。このような構成によると、溶接ノズル１２２の温度が上昇する兆候を適切に検出することができる。これにより、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処をより適切に行うことができる。

【0134】

本実施形態においては、電源回路４１は、注意信号生成回路４７からノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させる。このような構成によると、溶接アークＰａ２にて発生する単位時間当たりの熱量を減少させることが可能である。よって、溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２に伝わる単位時間当たりの熱量を減少させることができる。したがって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の温度上昇を抑制できる。これにより、溶接ノズル１２２の溶融を防止できる。

【0135】

本実施形態においては、溶接ガス流量制御回路４９１は、注意信号生成回路４７からノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させるための信号を生成する。これにより、溶接ガスＰＧのガス流量が増加する。このような構成によると、溶接アークＰａ２から溶接ガスＰＧに伝わる単位時間当たりの熱量を、増大させることができる。これにより、溶接アークＰａ２から溶接ノズル１２２に伝わる単位時間当たりの熱量を減少させることができる。したがって、本実施形態によると、溶接ノズル１２２の温度上昇を抑制できる。これにより、溶接ノズル１２２の溶融を防止できる。

【0136】

溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させるのみであると、溶接アークＰａ２が細くなり、母材Ｗに形成されるビードの幅が狭くなったり、母材Ｗへの溶け込みが浅くなるおそれがある。本実施形態では、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させ、しかも、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させている。溶接ガスＰＧのガス流量を増加させると、母材Ｗにおけるより広い領域に熱を与えることができ、アーク圧力も増加するので、溶込み深さも増加する。よって、このような構成によると、母材Ｗに形成されるビードの幅が狭くなったり、母材Ｗへの溶け込みが浅くなることを極力回避できる。

【0137】

本実施形態では、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後（時刻ｔ２４以降）も、溶接を終了することなく、溶接を継続できる。これにより、母材Ｗに形成されるビードの途中に、溶接を再開したことに起因する醜い外観が生じることを、防止できる。

【0138】

なお、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少、および、溶接ガスＰＧのガス流量の増加のいずれもを行う必要は必ずしもない。たとえば、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接電流Ｉｐ２の電流値を一定に維持したまま、溶接ガスＰＧのガス流量を増加させることのみを行なってもよい。あるいは、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接ガスＰＧのガス流量を一定に維持したまま、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させることのみを行なってもよい。更には、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後に、溶接電流Ｉｐ２の電流値の減少、および、溶接ガスＰＧのガス流量の増加のいずれをも行わなくてもよい。たとえば、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後、電源回路４１からの出力を一旦停止して、溶接アークＰａ２を消弧し、溶接ノズル１２２を冷却してもよい。

【0139】

本実施形態においては、冷却能力情報算出回路４６１は、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する。このような構成によれば、図８（ａ）に示した考え方を用いて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出することができる。よって、溶接ノズル１２２の温度が上昇する兆候を適切に検出することができる。これにより、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処をより適切に行うことができる。

【0140】

更に、本実施形態においては、冷却能力情報算出回路４６１は、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と、気温検出機構４６４によって検出された気温とに基いて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出する。このような構成によれば、図８（ｂ）に示した考え方を用いて、冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出することができる。よって、溶接ノズル１２２の温度が上昇する兆候を適切に検出することができる。これにより、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処をより適切に行うことができる。

【0141】

なお、本実施形態においては、入熱率情報算出回路４８は、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させる前（時刻ｔ２４より前）においては、減少させる前（具体的には、ｔ２２〜時刻ｔ２４の間の電流値）の溶接電流Ｉｐ２の電流値に基づいて、入熱率情報Ｓｉｎを算出する。また、入熱率情報算出回路４８は、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させた後（時刻ｔ２５より後）においては、減少させた後（具体的には時刻ｔ２５以降）の溶接電流Ｉｐ２の電流値に基づいて、入熱率情報Ｓｉｎを算出する。溶接電流Ｉｐ２が減少すると、入熱率Ｑｉｎも減少する。そのため、入熱率情報算出回路４８は、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させた後（時刻ｔ２５より後）において、実際の入熱率Ｑｉｎを反映した入熱率情報Ｓｉｎを求めることができる。これにより、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させた後（時刻ｔ２５より後）においても、適切に、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを生成することができる。

【0142】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【0143】

上述の説明では、冷却能力情報算出回路４６１が、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度と、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と、気温検出機構４６４によって検出された気温と、に基づいて、溶接ノズル１２２の温度を予測する例を示した。しかしながら、本発明の冷却能力情報算出回路による冷却能力情報の算出方法は、これに限定されない。本発明の冷却能力情報算出回路は、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度と、気温検出機構４６４によって検出された温度を用いずに、送路７１内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて、冷却能力情報を算出してもよい。この場合、図８（ａ）に示した考え方を用いるとよい。

【0144】

上述の説明では、溶接用装置（溶接アーク用電源４）が、復路内冷媒温度検出機構４６２と、送路内冷媒温度検出機構４６３と、気温検出機構４６４と、を含んでいる例を示した。しかしながら、溶接用装置が、復路内冷媒温度検出機構４６２、送路内冷媒温度検出機構４６３、気温検出機構４６４を含んでいなくてもよい。そして、溶接用装置の外部（たとえば、冷媒循環装置６や、溶接アーク用電源４と冷媒循環装置６との間や、溶接ノズル１２２と溶接アーク用電源４との間）において、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度を検出してもよい。そして、溶接用装置の外部において検出された、冷媒流路７内の冷媒Ｒｆの温度に基いて、溶接用装置が冷却能力情報Ｓｏｕｔを算出してもよい。

【0145】

上述の説明では、冷却能力情報Ｓｏｕｔは冷却能力Ｑｏｕｔ自体である例を示したが、これに限定されない。たとえば、冷却能力情報Ｓｏｕｔが、冷却能力Ｑｏｕｔの８０％の値であってもよい。また、復路７２内の冷媒Ｒｆの温度に基づいて冷却能力Ｑｏｕｔを求める際、復路７２内の冷媒Ｒｆの実際の温度よりも低い値（たとえば実際の温度より５度低い値）の場合の、冷却能力Ｑｏｕｔを、冷却能力情報Ｓｏｕｔとして算出してもよい。

【0146】

上述の説明では、本発明の溶接用装置が、溶接アーク用電源４である例を示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち本発明の溶接用装置が電源回路４１を含んでいなくてもよい。たとえば、本発明の溶接用装置が、冷却能力情報算出回路４６１と、注意信号生成回路４７とのみによって構成されていてもよい。

【0147】

＜第３実施形態＞
図１１を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。

【0148】

同図に示すアーク溶接システムＡ３は、溶接アーク用電源４が報知部４９８を更に備えている点において、アーク溶接システムＡ２と異なる。本実施形態では、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒは、電源回路４１と溶接ガス流量制御回路４９１とには送られず、報知部４９８に送られる。

【0149】

報知部４９８は、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒを受けると、ノズル温度上昇注意情報Ｉｎｆを報知する。ノズル温度上昇注意情報Ｉｎｆは、溶接ノズル１２２の温度上昇についてユーザに注意を喚起するものである。ノズル温度上昇注意情報Ｉｎｆは、たとえば、警報音や、警告ランプの点灯や、画面への警告メッセージの表示である。

【0150】

そして、本実施形態では、ノズル温度上昇注意情報Ｉｎｆが報知されると、アーク溶接システムＡ３のユーザが実際にティーチペンダントを操作して、溶接電流Ｉｐ２の電流値を減少させたり、溶接ガスＰＧの流量を調整したりするとよい。

【0151】

このような構成によっても、上述したのと同様に、容易に、溶接ノズル１２２の溶融を防止するための対処を行うことができる。また、ノズル温度上昇注意信号Ｓａｒが生成された後も、溶接を終了することなく、溶接を継続できる。その結果、母材Ｗに形成されるビードの途中に、溶接を再開したことに起因する醜い外観が生じることを、防止できる。

【0152】

上述の説明では、パイロットアークを発生させて溶接を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。また、母材にキーホールを形成しつつ溶接を行うプラズマキーホール溶接方法にも本発明は有用である。

【0153】

上述の説明では、非消耗電極を用いるプラズマ溶接について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、消耗電極を用いる溶接に、本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0154】

１ 溶接ロボット
１１ マニピュレータ
１２ トーチ
１２１ 電極
１２２ 溶接ノズル
１２２ａ ノズル開口
１２３ シールドガスノズル
２ 動作制御回路
３ パイロットアーク用電源
４ 溶接アーク用電源
４１ 電源回路
４２１ 電流検出回路
４２２ 定常溶接開始判断回路
４３ 温度予測ユニット
４３１ 温度予測回路
４３２ 第１温度検出機構
４３３ 第２温度検出機構
４３４ 流動要素検出機構
４３９ 基準温度記憶部
４４ 注意信号生成回路
４６１ 冷却能力情報算出回路
４６２ 復路内冷媒温度検出機構
４６３ 送路内冷媒温度検出機構
４６４ 気温検出機構
４７ 注意信号生成回路
４８ 入熱率情報算出回路
４９１ 溶接ガス流量制御回路
４９２ シールドガス流量制御回路
４９８ 報知部
４９９ 筺体
６ 冷媒循環装置
７ 冷媒流路
７１ 送路
７２ 復路
８１ 溶接ガス供給装置
８２ シールドガス供給装置
Ａ１，Ａ２，Ａ３ アーク溶接システム
Ｄｒ 溶接進行方向
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉｎｆ ノズル温度上昇注意情報
Ｉｐ１ パイロット電流
Ｉｐ２ 溶接電流
Ｍｓ 動作制御信号
Ｐａ１ パイロットアーク
Ｐａ２ 溶接アーク
Ｐｄ 流動要素信号
ＰＧ 溶接ガス
Ｑｉｎ 入熱率
Ｑｏｕｔ 冷却能力
Ｒｆ 冷媒
Ｓａｒ ノズル温度上昇注意信号
ＳＧ シールドガス
Ｓｉｎ 入熱率情報
Ｓｏｕｔ 冷却能力情報
Ｓｐｇ 溶接ガス流量制御信号
Ｓｓ 定常溶接開始信号
Ｓｓｇ シールドガス流量制御信号
ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５ 時刻
ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３，ｔ２４，ｔ２５ 時刻
Ｔａｎ 予測温度信号
Ｔｄ１ 第１温度信号
Ｔｄ２ 第２温度信号
Ｔｄ６ 復路内冷媒温度信号
Ｔｄ７ 送路内冷媒温度信号
Ｔｄ８ 気温信号
Ｔｔｈ 基準温度
Ｖｐ 溶接電圧
Ｖｒ ロボット移動速度
Ｗ 母材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】