特開 2022-176445 溶接教育スシテム、及び溶接教育コンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022176445

(43)【公開日】2022-11-30

(54)【発明の名称】溶接教育スシテム、及び溶接教育コンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/10 20060101AFI20221122BHJP

   B23K 9/095 20060101ALI20221122BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20221122BHJP

【ＦＩ】

B23K9/10 Z

B23K9/095 515Z

B23K31/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082887

(22)【出願日】2021-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】511280250

【氏名又は名称】デジタルソリューション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100146020

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 善光

(74)【代理人】

【識別番号】100062328

【弁理士】

【氏名又は名称】古田 剛啓

(72)【発明者】

【氏名】上田 寛治

(72)【発明者】

【氏名】橋詰 公太

(72)【発明者】

【氏名】浜広 直樹

(72)【発明者】

【氏名】山根 正登

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA02

4E082AA03

4E082AA04

4E082AA08

4E082EC13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】アーク溶接の実行中の溶接電流値を指導者と訓練者が確認でき、指導者による訓練者への助言を行いスキル習得の早期化を図ることができる溶接教育スシテム等を提供する。
【解決手段】溶接電流を測定する溶接電流測定手段５と、溶接電流測定手段５と有線で接続した、測定アプリケーションをインストールした測定側情報端末２と、画像表示アプリケーションをインストールした、指導者の情報端末３と、画像表示アプリケーションをインストールした、訓練者の情報端末４と、を備え、訓練するアーク溶接に適する設定溶接電流値と実測溶接電流平均値と差を表す所定の画像データに変換させたことにより共通認識でかつ溶接電流の見えないものの見える化実現で指導者は助言しやすくなり訓練者はスキル向上が目で見えるので早期にアーク溶接スキルのコツを習得することができる溶接教育システム１。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーク溶接のスキルを習得したい訓練者と、該訓練者を指導する指導者との間で、通信ネットワークを介したリアルタイム指導を可能とする溶接教育システムであって、
溶接電流を測定する溶接電流測定手段と、
前記溶接電流測定手段と有線で接続した、測定アプリケーションをインストールした測定側情報端末と、
画像表示アプリケーションをインストールした、指導者の情報端末と、
ウェアラブルデバイスと接続し、画像表示アプリケーションをインストールした、訓練者の情報端末と、を備え、
前記測定側情報端末、前記指導者の情報端末及び前記訓練者の情報端末は、無線通信ネットワークを介して接続されており、
前記測定側情報端末の制御部が、前記測定アプリケーションにより、前記溶接電流測定手段に溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定させ、その測定した実測溶接電流値を所定の時間間隔ごとに平均した実測溶接電流平均値を記憶部に記憶させ、
前記指導者の情報端末の制御部が、前記画像表示アプリケーションにより、前記測定側情報端末に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に前記情報端末の、又は、ウェアラブルデバイスを接続した場合はウェアラブルデバイスの表示画面に表示させ、
前記訓練者の情報端末の制御部が、前記画像表示アプリケーションにより、前記測定側情報端末から前記記憶部に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に前記ウェアラブルデバイスの表示画面に表示させることを特徴とする溶接教育シムテム。

【請求項2】

前記測定側情報端末の前記記憶部に記憶した実測溶接電流値又は実測溶接電流平均値を、前記測定側情報端末の電源オフで消去、前記測定側情報端末の電源オフで消去せず前記記憶部に記憶、又は、前記測定側情報端末の前記記憶部に記憶後に別設の記憶サーバーに送信して前記記憶サーバーの記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の溶接教育システム。

【請求項3】

アーク溶接のスキルを習得したい訓練者と、該訓練者を指導する指導者との間で、通信ネットワークを介したリアルタイム指導を可能とする溶接教育コンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、溶接電流を測定する溶接電流測定手段と有線で接続した測定側情報端末の記憶部に記憶される測定アプリケーションプログラム、指導者と訓練者のそれぞれの情報端末の記憶部にそれぞれ記憶される画像表示アプリケーションプログラムからなり、
前記測定側情報端末にインストールされる前記測定アプリケーションプログラムは、前記測定アプリケーションの制御部であるコンピュータに、溶接電流測定手段に溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定させ、その測定した実測溶接電流値を所定の時間間隔ごとに平均した実測溶接電流平均値を記憶部に記憶させ、
前記指導者及び前記訓練者のそれぞれの情報端末にインストールされる前記画像表示アプリケーションプログラムは、前記指導者又は前記訓練者の情報端末の制御部であるコンピュータに、前記測定側情報端末に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に、訓練者の場合にはウェアラブルデバイスの画面に、又は、指導者の場合には情報端末又はウェアラブルデバイスの画面に表示させることを特徴とする溶接教育コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アーク溶接のスキル習得を目指す訓練者の溶接作業を、訓練者と指導者が溶接作業中の評価をリアルタイムで共有化して把握することができ、リアルタイムで指導することができる溶接教育システム、及び溶接教育システムに使用される溶接教育コンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、溶接電流を測定する測定側情報端末と、溶接電圧を測定する溶接電圧測定器と、前記測定側情報端末の測定した溶接電流値及び前記溶接電圧測定器の測定した溶接電圧値を送信する送信機と、前記送信機から送信された溶接電流値及び溶接電圧値を受信する受信機と、前記受信機の受信した溶接電流値及び溶接電圧値を表示する透過液晶ディスプレイを備える溶接条件監視装置が開示されている。

【0003】

特許文献２には、溶接電源と、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）と、前記ＨＵＤに動作可能に接続された制御及び通信回路とを有するコンピュータ化されたアイウェアデバイスと、を含み、前記コンピュータ化されたアイウェアデバイスは、保護溶接用ヘルメットも着用しながら、眼鏡をかけるようにユーザによって装着されるように構成され、かつ、前記溶接電源と無線通信するように構成される、アーク溶接システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－３７５３８号公報

【特許文献2】特表２０１６－５２５９４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の発明は、溶接電流値によって溶接遮光面に取り付けた遮光板の透過率を変化させようとする技術であり、アーク溶接の火花が発生する部分を視認しやすくすることを目的としており、予め設定した設定溶接電流値と実測溶接電流との差をリアルタイムで表示する技術ではなく、特許文献１の発明をアーク溶接作業訓練に当てはめると、溶接後の品質評価から改善すべき課題を見つけて次の溶接作業訓練をすることになるので、アーク溶接のスキル習得ができるまで日数がかかるという問題があった。

【0006】

特許文献２の発明は、アイウェアデバイスに溶接電源と無線通信された情報を表示する技術であり、溶接電源に係る種々のデータは実測値のみを表示することを目的にしており、予め設定した設定溶接電流値と実測溶接電流との差をリアルタイムで表示する技術ではなく、特許文献２の発明をアーク溶接作業訓練に当てはめると、溶接後の品質評価から改善すべき課題を見つけて次の溶接作業訓練をすることになるので、アーク溶接のスキル習得ができるまで日数がかかるという問題があった。

【0007】

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、アーク溶接作業中の実測溶接電流平均値と予め設定された設定溶接電流値とを図表でリアルタイムに容易に比較ができ、かつその比較を指導者と訓練者が共有化できる溶接教育スシテム、及び溶接教育コンピュータプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の溶接教育シムテムは、アーク溶接のスキルを習得したい訓練者と、該訓練者を指導する指導者との間で、通信ネットワークを介したリアルタイム指導を可能とする溶接教育システムであって、溶接電流を測定する溶接電流測定手段と、前記溶接電流測定手段と有線で接続した、測定アプリケーションをインストールした測定側情報端末と、画像表示アプリケーションをインストールした、指導者の情報端末と、ウェアラブルデバイスと接続し、画像表示アプリケーションをインストールした、訓練者の情報端末と、を備え、前記測定側情報端末、前記指導者の情報端末及び前記訓練者の情報端末は、無線通信ネットワークを介して接続されており、前記測定側情報端末の制御部が、前記測定アプリケーションにより、前記溶接電流測定手段に溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定させ、その測定した実測溶接電流値を所定の時間間隔ごとに平均した実測溶接電流平均値を記憶部に記憶させ、前記指導者の情報端末の制御部が、前記画像表示アプリケーションにより、前記測定側情報端末に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に前記情報端末の、又は、ウェアラブルデバイスを接続した場合はウェアラブルデバイスの表示画面に表示させ、前記訓練者の情報端末の制御部が、前記画像表示アプリケーションにより、前記測定側情報端末から前記記憶部に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に前記ウェアラブルデバイスの表示画面に表示させることを特徴とする。

【0009】

請求項２に記載の溶接教育シムテムは、請求項１において、前記測定側情報端末の前記記憶部に記憶した実測溶接電流値又は実測溶接電流平均値を、前記測定側情報端末の電源オフで消去、前記測定側情報端末の電源オフで消去せず前記記憶部に記憶、又は、前記測定側情報端末の前記記憶部に記憶後に別設の記憶サーバーに送信して前記記憶サーバーの記憶部に記憶させることを特徴とする。

【0010】

請求項３に記載の溶接教育コンピュータプログラムは、アーク溶接のスキルを習得したい訓練者と、該訓練者を指導する指導者との間で、通信ネットワークを介したリアルタイム指導を可能とする溶接教育コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、溶接電流を測定する溶接電流測定手段と有線で接続した測定側情報端末の記憶部に記憶される測定アプリケーションプログラム、指導者と訓練者のそれぞれの情報端末の記憶部にそれぞれ記憶される画像表示アプリケーションプログラムからなり、前記測定側情報端末にインストールされる前記測定アプリケーションプログラムは、前記測定アプリケーションの制御部であるコンピュータに、溶接電流測定手段に溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定させ、その測定した実測溶接電流値を所定の時間間隔ごとに平均した実測溶接電流平均値を記憶部に記憶させ、前記指導者及び前記訓練者のそれぞれの情報端末にインストールされる前記画像表示アプリケーションプログラムは、前記指導者又は前記訓練者の情報端末の制御部であるコンピュータに、前記測定側情報端末に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に、訓練者の場合にはウェアラブルデバイスの画面に、又は、指導者の場合には情報端末又はウェアラブルデバイスの画面に表示させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

請求項１～３のいずれかに記載の本発明は、アーク溶接における溶接電流の実測値と、設定された溶接電流値との差を、溶接作業をしながらリアルタイムで画像により目視で容易に視認できるので、指導者の助言を聞きながら、かつアーク溶接の火花の個所を正面に見ながら、設定と実測との差の電流値を横目で見ながら、訓練者が納得して溶接棒の高さ・速度・傾きを修正することができ、修正後の成果も溶接作業しながらリアルタイムで確認できるので、訓練者のやる気を醸成させ、訓練者はアーク溶接技能の早期習得を実現させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の溶接教育シムテムの構成説明図である。

【図2】本発明の、別設の記憶サーバーを設けた場合の溶接教育シムテムの構成説明図である。

【図3】本発明の、指導者の表示画面をウェアラブルデバイスにした場合の溶接教育シムテムの構成説明図である。

【図4】アーク半自動溶接装置の構成説明図である。

【図5】アーク溶接におけるアーク発生状況の説明図である。

【図6】ウェアラブルデバイスの表示画面の画像の例を示す図である。

【図7】ウェアラブルデバイスの表示画面の画像の例を示す図で、（ａ）は実測溶接電流平均値が設定溶接電流値と一致したときの表示例であり、（ｂ）は実測溶接電流平均値が設定溶接電流値未満のときの表示例であり、（ｃ）は実測溶接電流平均値が設定溶接電流値超のときの表示例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

アーク溶接には、母材１１と、溶接棒又は溶接ワイヤ１２との間でアーク９を発生させて母材１１などを溶融させて一体化させる溶接であり、電極が消耗する消耗式電極の被膜アーク溶接、炭酸ガスアーク溶接又はＭＩＧ溶接などがあり、及び、電極は消耗しないで溶接棒や溶加材を溶融させる非消耗式電極のＴＩＧ溶接などがある。一般的には母材１１を陰極にし溶接棒又は溶接ワイヤ１２側を陽極にするが、溶け込み深さ等から母材１１を陽極にし溶接棒又は溶接ワイヤ１２側を陰極にする場合もある。いずれも場合も、溶接品質へ影響を及ぼす溶接条件には、溶接電流、アーク電圧及び溶接速度があるが、母材１１等を溶融させるのに最も関与するのは、母材１１と、溶接棒又は溶接ワイヤ１２１との間に流れる電流によって生じる強い光のアーク９の高熱によって母材１１等を溶融させることから、溶接電流である。

【0014】

前記溶接電流値は、アーク溶接におけるアーク長１４が一定ならが安定し、バラついたら不安定になり、前記アーク長１４が適正範囲より短くなると溶接電流が適正範囲より高くなってオーバーラップや穴あきという溶接品質不良が生じやすくなり、前記アーク長１４が適正範囲より長くなると溶接電流が適正範囲より低くなって溶け込み不良やアンダーカットという溶接品質不良が生じやすくなる。

【0015】

アーク溶接の中で、例えば炭酸ガスアーク半自動溶接は、図４又は図５に示すように、２つの母材１１の突き合わせ溶接をする場合に、作業者が、母材１１にアースの先端の導電部を接触させて溶接電源内在制御ボックス１０のスイッチをオンさせた後に、溶接トーチ７１のグリップ７２をもってチップ・母材間距離１５を少しずつ短くしてアーク９を発生させ、溶接ワイヤ１２と前記母材１１を溶融させながら、進行方向Ｈに前記溶接トーチ７１を移動させる。このとき、ドラム７４に巻かれているワイヤ１２は、送給装置７３により供給ケーブル７５内を貫通させるように移動し、溶接トーチのチップ１３から突き出されている。

【0016】

アーク９が強い光を生じるので、作業する者は裸眼でアーク９を目視することができないことから、アーク９を遮光マスクの遮光ガラスを透過させて見るが、周囲が暗い色で強い光とその光の周縁部しか見ることができないので、作業者はアーク９の大きさに影響が大きいアーク長１４の長さを正確に把握することは困難である。また、図４に示すように、溶接トーチ７１を握った手で、溶接方向Ｈに向けて移動しながら、安定した前記アーク長１４を保持し続けることは、アーク溶接を初めて行う作業者にはとても無理である。

【0017】

また、適する溶接電流は、母材１１の材質や板厚、炭酸ガスやアルゴンガス等の不活性ガスの有無、突き合わせ溶接継手や隅肉溶接継手などによって異なる。

【0018】

そこで、アーク溶接を初めて行う作業者が早期に一人前のスキルを得られやすくさせようと、母材１１や不活性ガスなどが変わっても適正な溶接電流値と実測電流値の差の見える化を実現させる溶接教育システム１、及び溶接教育システムに使用されるコンピュータプログラムを発明した。

【0019】

本発明である溶接教育シムテム１は、図１～図３に示すように、アーク溶接のスキルを習得したい訓練者と、該訓練者を指導する指導者との間で、通信ネットワーク７を介したリアルタイム指導を可能とする溶接教育システム１であって、溶接電流を測定する溶接電流測定手段５と、前記溶接電流測定手段５と有線で接続した、測定アプリケーションをインストールした測定側情報端末２と、画像表示アプリケーションをインストールした、指導者の情報端末３と、ウェアラブルデバイス４０と接続し、画像表示アプリケーションをインストールした、訓練者の情報端末４と、を備え、前記測定側情報端末２、前記指導者の情報端末３及び前記訓練者の情報端末４は、無線通信ネットワーク７を介して接続されており、前記測定側情報端末２の制御部２２が、前記測定アプリケーションにより、前記溶接電流測定手段２に溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定させ、その測定した実測溶接電流値を所定の時間間隔ごとに平均した実測溶接電流平均値を記憶部２４に記憶させ、前記指導者の情報端末３の制御部３３が、前記画像表示アプリケーションにより、前記測定側情報端末２から前記記憶部２４に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に前記情報端末３の表示画面３ａ、又は、ウェアラブルデバイス３０を接続した場合はウェアラブルデバイス３０の表示画面３０ａに表示させ、前記訓練者の情報端末４の制御部４３が、前記画像表示アプリケーションにより、前記測定側情報端末２から前記記憶部２４に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に前記ウェアラブルデバイス４０の表示画面４０ａに表示させる。

【0020】

前記溶接教育シムテム１は、溶接電流測定手段５、測定側情報端末２、指導者の情報端末３、ウェアラブル情報端末４０と接続された、訓練者の情報端末４、を備える。溶接電流測定手段５と測定側情報端末２は有線で接続され、前記測定側情報端末２、指導者の情報端末３、訓練者の情報端末４は、無線の通信ネットワーク７を介して接続される。また、指導者の情報端末４にはウェアラブルデバイス４０を接続した場合又は接続していない場合があり、画像データが表示されればいずれの場合でもよい。

【0021】

また、前記溶接電流測定手段５は、例えば図４に示すように供給ケーブル７５に取り付けるＣＴセンサ５があり、現場で既に使用されている溶接電流が流れる部位、例えば供給ケーブル７５に後付けで追加取付けすることができる。そして、前記溶接電流測定手段５は、測定側情報端末２からの指示により、溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定する。

【0022】

前記測定側情報端末２は、被溶接電流測定対象物の溶接電流を測定する溶接電流測定手段５であるＣＴセンサと有線８で接続され、演算処理部２１、送受信部２３、測定側アプリケーションプログラム及び測定した実測溶接電流平均値を記憶する記憶部２４と、例えばバッテリーである電源部２５と、全体を制御するコンピュータである制御部２２を備えている。

【0023】

前記測定側情報端末２にインストールした測定アプリケーションにより、制御部２２が、送受信部２３に、前記溶接電流測定手段５に溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定させる指示を送信させ、前記溶接電流測定手段５からの所定の時間間隔で測定された溶接電流の瞬時値を受信させ、演算処理部２１に、前記受信した溶接電流値のアナログ入力をデジタルの実測溶接電流値に変換させ、その変換した実測溶接電流値を所定の時間間隔ごとに平均して実測溶接電流平均値を算出させ、記憶部２４に前記実測溶接電流平均値を記憶させる。

【0024】

そして、前記制御部２２は、送受信部２３に、指導者の情報端末３及び訓練者の情報端末４から実測溶接電流平均値の送信指示情報なるリクエスト情報を受信させ、その受信後に指導者の情報端末３及び訓練者の情報端末４に前記記憶部２４に記憶させた実測溶接電流平均値を送信させる。

【0025】

また、前記制御部２２は、前記測定側情報端末２の前記記憶部２４に記憶した実測溶接電流平均値を、前記測定側情報端末２の電源オフで前記記憶部２４から消去、前記測定側情報端末２の電源オフで消去せず前記記憶部２４に記憶、又は、図２に示すように、前記制御部２２により、前記記憶部２４に記憶した前記溶接実測電流平均値を別設の記憶サーバー６に送信して前記記憶サーバー６の記憶部６２に記憶させる。

【0026】

前記測定側情報端末２に設けた記憶部２４の記憶容量が小さい場合は、図１又は図３に示すように、前記制御部２２は、前記測定側情報端末２の前記記憶部２４に記憶した実測溶接電流平均値を、前記測定側情報端末２の電源オフで消去するか、又は、図２に示すように、前記記憶部２４に記憶させた実測溶接電流平均値を別設の記憶サーバー６に送信して前記記憶サーバー６の記憶部６２に記憶させる。一方、測定側情報端末２に設けた記憶部２４の記憶容量が大きい場合は、図１又は図３に示すように、前記制御部２２は、電源オフしても前記記憶部２４に記憶した実測溶接電流平均値をそのまま記憶したままとする。前記記憶サーバー６の記憶部６２又は前記測定側情報端末２の記憶部２４に、前記測定側情報端末２の電源オフでも記憶を維持させた場合は、例えば訓練者の訓練成果の経過をあとで確認することができる。

【0027】

記憶部２４、記憶部３５又は記憶部４５としては、記憶可能なものであればよく、例えばハードディスク、メモリまたはＳＤカードなどがある。

【0028】

指導者の情報端末３は、表示画面３ａ、表示部３１、演算処理部３２、送受信部３４、画像表示アプリケーションプログラムをインストールされ記憶した記憶部３５と、例えばバッテリーである電源部３６と、前記画像表示アプリケーションプログラムにより全体を制御するコンピュータである制御部３３を備えている。また、前記指導者が画像をウェアラブルデバイス３０の表示画面３０ａで見たい場合は、前記情報端末３に前記ウェアラブルデバイス３０を有線又は無線で接続させることもできる。また、指導者の情報端末３としては例えばスマートフォン又はタブレットの携帯タイプがある。

【0029】

前記情報端末３にインストールした画像表示アプリケーションプログラムにより、前記制御部３３は、指導者が設定溶接電流値を入力すると、前記記憶部３５にその入力した設定溶接電流値を記憶させる。そして、前記画像表示アプリケーションプログラムにより、前記制御部３３が、送受信部３４に、前記測定側情報端末２に対して実測溶接電流平均値のリクエストを所定の時間間隔ごとに連続して送信させて、前記測定側情報端末２から送信された実測溶接電流平均値を受信させて前記記憶部３５に記憶させ、演算処理部３２に、受信した前記実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、表示部３１に、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に表示画面に表示させる。前記表示画面は、前記情報端末３の表示画面３ａ、又は、ウェアラブルデバイス３０を接続した場合はウェアラブルデバイス３０の表示画面３０ａとなる。

【0030】

次に、訓練者の情報端末４は、ウェアラブルデバイス３０と有線又は無線で接続され、演算処理部４２、送受信部４４、画像表示アプリケーションプログラムをインストールされ記憶した記憶部４５と、例えばバッテリーである電源部４６と、前記画像表示アプリケーションプログラムにより全体を制御するコンピュータである制御部４３を備えている。また、訓練者の情報端末４としては例えばスマートフォン又はタブレットがある。

【0031】

訓練者は、正面にアーク溶接の時々刻々変化するアーク発生個所を遮光マスクを通して見ながら、かつ横目で時々刻々変化する溶接電流値を前記ウェアラブルデバイス４０の表示画面４０ａで見る。したがって、前記表示画面に表示される画像は瞬時に訓練者が表示内容を読み取れるものにする必要があり、例えば図６に示すように、画像表示アプリケーションプログラムにより、設定溶接電流値を中心に実測溶接電流平均値がどの位置にあるかを図示する表示画面としている。

【0032】

前記情報端末４にインストールした画像表示アプリケーションプログラムにより、前記制御部４３が、訓練者が指導者と打ち合わせた設定溶接電流値を入力すると、前記記憶部４５にその入力した設定溶接電流値を記憶させる。そして、前記画像表示アプリケーションプログラムにより、前記制御部４３が、送受信部４４に、前記測定側情報端末２に対して実測溶接電流平均値のリクエストを所定の時間間隔ごとに連続して送信させて、前記測定側情報端末２から送信された実測溶接電流平均値を受信させて前記記憶部４５に記憶させ、演算処理部４２に、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、表示部４１に、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に表示画面に表示させる。前記表示画面は、接続したウェアラブルデバイス４０の表示画面４０ａとなる。

【0033】

前記ウェアラブルデバイス４０としては、図６に示すような眼鏡型ウェアラブルデバイス８０、スマートグラスまたは網膜投影型ウェアラブルデバイスなどがある。

【0034】

前記測定側情報端末２、指導者の前記情報端末３、訓練者の前記情報端末４は、それぞれ無線通信ネットワーク７を介して接続されている。

【0035】

次に、溶接教育シムテム１の動作について説明する。まず、前記測定側情報端末２、指導者の前記情報端末３、訓練者の前記情報端末４のそれぞれの電源をオンにする。

【0036】

前記測定側情報端末２は、記憶部２４に記憶された測定アプリケーションによる制御をする制御部２２が、被溶接電流測定対象物の溶接電流を測定する溶接電流測定手段５であるＣＴセンサに、前記記憶部２４に記憶させている所定の測定時間間隔、例えば０．００１秒ごとに溶接電流の瞬時値を連続して測定させ、前記演算処理部２１に前記ＣＴセンサからのアナログ入力値をデジタルの溶接電流値に変換させて、所定の時間間隔ごとに、例えば０．１秒ごとに溶接電流値の平均を算出させて、前記演算処理部２１が演算したデータである実測溶接電流平均値を前記記憶部２４に記憶させる。

【0037】

指導者が、これから行うアーク溶接の母材１１の材質や厚さ、不活性ガスの種類、溶け込み量の程度等から、溶接品質が良好になる最適な溶接電流を設定し、訓練者に打ち合わせ時に伝える。そして、指導者は、前記設定溶接電流値を指導者の情報端末３の操作部（図示なし）で入力する。すると、指導者の情報端末３の制御部３３が、画像表示アプリケーションにより、記憶部３５に前記設定溶接電流値を記憶させる。

【0038】

訓練者は前記設定溶接電流値を前記情報端末４の操作部（図示なし）で入力する。すると、訓練者の前記情報端末４の制御部４３が、前記画像表示アプリケーションにより、前記記憶部４５に前記設定溶接電流値を記憶させる。

【0039】

次に、訓練者によりアーク溶接の訓練が開始される。アーク溶接の開始は、図４に示すように、溶接電源内在制御ボックス１０のスイッチをオンさせることにより、訓練者がグリップ７２を握って溶接トーチ７１を、母材１１に近づけてチップ１３から突き出ている溶接ワイヤ１２の先端との間でアーク９を発生させる。そして、図４に示すように、方向Ｈに向けて溶接トーチ７１を移動させていく。このとき、前記グリップ７２にあるスイッチを握ると送給装置７３が作動し、ドラム７４に巻かれた溶接ワイヤ１２が絶え間なく送り出されてくる。

【0040】

よって、図５に示すように、溶接電流値に影響を与えるアーク長１４は、アーク９の高熱により溶接ワイヤ１２が溶融されて短くなり前記アーク長１４は長くなるが、一方供給装置７３で送り出された溶接ワイヤ１２は絶え間なく突き出てくるので前記アーク長１４は短くなる。しかも、前記溶接トーチ７１は訓練者が手で掴んで移動させるため姿勢が安定しないと、母材１１と溶接トーチ７１のチップ１３との間隔は不安定になりアーク長１４が短くなったり長くなったりする。これらのアーク長１４が短くなったり長くなったりして不安定になると溶接電流も不安定になり、アーク９が不安定になって溶接品質がばらつき、アンダーカットやオーバーラップ等の溶接品質不良が発生することになる。

【0041】

そこで、指導者の前記情報端末３及び訓練者の前記情報端末４は、それぞれの制御部３３又は制御部４３により、送受信部３４、４４に、前記測定側情報端末２に対して実測溶接電流平均値のリクエストの送信を所定の時間間隔、例えば０．２秒ごとに行なわせる。そして、前記測定側情報端末２の制御部２２は、送受信部２３が受信した指導者の前記情報端末３及び訓練者の前記情報端末４からのリクエスト情報を受けて、前記送受信部２３に、前記記憶部２４に記憶されている実測溶接電流平均値を指導者の前記情報端末３及び訓練者の前記情報端末４の送受信部３４、４４に送信させる。

【0042】

指導者の前記情報端末３の制御部３３は、送受信部３４に実測溶接電流平均値の情報を受信させて、前記記憶部３５に記憶させ、前記演算処理部３２に前記記憶部３５に記憶させている設定溶接電流値と実測溶接電流平均値との差を、予め定めた所定の画像データに変換させ、表示部３１に変換させた画像データを表示画面に表示させる。前記表示画面は、前記情報端末３にウェアラブルデバイス３０を接続していない場合は前記情報端末３の表示画面３ａとなり、又は、前記情報端末３にウェアラブルデバイス３０を接続している場合は前記ウェアラブルデバイス３０の表示画面３０ａとなる。

【0043】

一方、訓練者の前記情報端末４の制御部４３は、送受信部４４に実測溶接電流平均値の情報を受信させて、前記記憶部４５に記憶させ、前記演算処理部４２に前記記憶部４５に記憶させている設定溶接電流値と実測溶接電流平均値との差を、予め定めた所定の画像データに変換させ、表示部４１に変換させた画像データを、前記情報端末４に接続しているウェアラブルデバイス４０の表示画面４０ａに表示させる。

【0044】

前記画像データとしては、設定溶接電流値と取得した実測溶接電流平均値との差を瞬間的にわかるようにする画像データであればいずれの画像データでもよく、例えば図６に示すように複数の縦長のマークを横方向に列設した画像データがある。前記設定溶接電流値及び前記実測溶接電流平均値と、複数の縦長のマークとの関係は、例えば、設定溶接電流値を決め、前記設定溶接電流値の前後を表示しようとする実績溶接電流平均値の最小値と最大値を決めて、その最小値と最大値との間を縦長のマークの数で等分割する。

【0045】

図６に示すような前記縦長マークの画像データの場合に実測溶接電流平均値を当てはめて説明すると、設定溶接電流値を２００Ａと設定した場合、その２００Ａの前後で最小値を１５５Ａとし最大値を２４５Ａとすると、縦長のマーク数が９本あるので最大値と最小値の間の９０Ａを９本で除算すると前記縦長のマークの間隔は１０Ａずつとなる。すると、中央の縦長のマーク９０は実測溶接電流平均値が１９５Ａ以上～２０５Ａ未満となり、左側の縦長マーク群は実測溶接電流平均値が低い場合を示し、例えば左側の縦長のマーク９１は実測溶接電流平均値が１８５Ａ以上～１９５Ａ未満となり、右側の縦長マーク群は実測溶接電流平均値が高い場合を示し、例えば右側の縦長のマーク９５は実測溶接電流平均値が２０５Ａ以上～２１５Ａ未満となる。他の縦長のマーク９２なども同じように実測溶接電流平均値を割り振っていく。

【0046】

そして、例えば、実測溶接電流平均値が１９５Ａ以上～２０５Ａ未満のときは、図７（ａ）に示すように、真ん中の縦長のマーク９０が、色彩が変わったり点灯表示し、実測溶接電流平均値が設定溶接電流値より低い１７５Ａ以上～１８５Ａ未満のときは、図７（ｂ）に示すように、小さい縦長のマーク９２が、色彩が変わったり点灯表示し、同時に実測溶接電流平均値が低いという注意喚起の矢印型マーク１０１が点滅表示し、実測溶接電流平均値が設定溶接電流値より高い２２５Ａ以上～２３５Ａ未満のときは、図７（ｃ）に示すように、小さい縦長のマーク９７が、色彩が変わったり点灯表示し、同時に実測溶接電流平均値が高いという注意喚起の矢印型マーク１０２が点滅表示するという表示ができる。

【0047】

訓練者は溶接アーク９の方を遮光メガネの付いた遮光マスクを顔の前面に掲げて作業しているので、いかに容易に実測溶接電流平均値が設定溶接電流値と比較してどの位置にあるかを瞬間的に認識できるようにすることは重要な要件である。本発明の溶接教育シムテム１は、文字や数字でなく図で表示することにより溶接作業しながら瞬間的に設定溶接電流値と実測溶接電流平均値の差の大小を認識することができるので、この重要な要件を満足させることができる。

【0048】

表示された画像データを確認した指導者は、訓練者に対して口頭で溶接トーチ７１の高さや傾き、溶接速度等の必要な助言を伝え、聞いた訓練者が改善をするという繰り返しを積み重ねることによりアーク溶接のスキルの向上を早めることができる。このときに訓練者は自分で設定溶接電流値通りにアーク溶接作業しているかを知っているので訓練者の助言を受けやすく、自分の手の動きと設定溶接電流値との相関を肌で感じることができるため、改善すればリアルタイムで満足感を得ることができ正しいアーク溶接作業のコツを短期間で習得することができる。

【0049】

次に、溶接教育コンピュータプログラムについて説明する。溶接教育コンピュータプログラムは、アーク溶接のスキルを習得したい訓練者と、該訓練者を指導する指導者との間で、通信ネットワークを介したリアルタイム指導を可能とする溶接教育コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、溶接電流を測定する溶接電流測定手段と有線で接続した測定側情報端末の記憶部に記憶される測定アプリケーションプログラム、指導者と訓練者のそれぞれの情報端末の記憶部にそれぞれ記憶される画像表示アプリケーションプログラムからなり、前記測定側情報端末にインストールされる前記測定アプリケーションプログラムは、前記測定アプリケーションの制御部であるコンピュータに、溶接電流測定手段に溶接電流の瞬時値を所定の時間間隔ごとに連続して測定させ、その測定した実測溶接電流値を所定の時間間隔ごとに平均した実測溶接電流平均値を記憶部に記憶させ、前記指導者及び前記訓練者のそれぞれの情報端末にインストールされる前記画像表示アプリケーションプログラムは、前記指導者又は前記訓練者の情報端末の制御部であるコンピュータに、前記測定側情報端末に記憶されている実測溶接電流平均値を所定の時間間隔ごとに連続して受信させ、受信した実測溶接電流平均値と、予め設定された設定溶接電流値との比較を表す所定の画像データに変換させ、その画像データを所定の時間間隔ごとに更新させながら連続的に、訓練者の場合にはウェアラブルデバイスの画面に、又は、指導者の場合には情報端末又はウェアラブルデバイスの画面に表示させる。

【0050】

前記コンピュータプログラムは、前記測定アプリケーションプログラム及び前記画像表示アプリケーションプログラムからなり、前記測定アプリケーションプログラムによって前記測定側情報端末２のコンピュータである制御部２２に情報処理を実行させ、前記画像表示アプリケーションプログラムによって指導者の前記情報端末３のコンピュータである制御部３３に情報処理を実行させ、前記画像表示アプリケーションプログラムによって訓練者の前記情報端末４のコンピュータである制御部４３に情報処理を実行させている。

【符号の説明】

【0051】

１ 溶接教育シムテム
２ 測定側情報端末
３ 情報端末
４ 情報端末
５ 溶接電流測定手段
６ 記憶サーバー
７ 通信ネットワーク
８ 有線
９ アーク
１０ 溶接電源内在制御ボックス
１１ 母材
１２ 溶接ワイヤ
１３ チップ
１４ アーク長
１５ チップ・母材間距離
３０ ウェアラブルデバイス
３０ａ 表示画面
４０ ウェアラブルデバイス
４０ａ 表示画面
７０ 炭酸ガス半自動溶接機
７１ 溶接トーチ
７２ グリップ
７３ 送給装置
７４ ドラム
７５ 供給ケーブル
７６ アース
７７ チップ
８０ 眼鏡型ウェアラブルデバイス
Ｈ 方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】