特開 2023-23787 ティグ溶接装置

(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】P2023023787

(43)【公開日】2023-02-16

(54)【発明の名称】ティグ溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20230209BHJP

   B23K 9/167 20060101ALI20230209BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20230209BHJP

【ＦＩ】

B23K9/095 515A

B23K9/167 A

B23K31/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021129616

(22)【出願日】2021-08-06

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(72)【発明者】

【氏名】本田 怜央

(72)【発明者】

【氏名】山田 浩貴

(72)【発明者】

【氏名】中俣 利昭

【テーマコード（参考）】

4E001

【Ｆターム（参考）】

4E001AA03

4E001BB07

(57)【要約】

【課題】電極の消耗度を自動判別して、研磨時期を報知することができるティグ溶接装置を提供すること。

【解決手段】非消耗の電極１と母材２との間にアーク３を発生させて溶接するティグ溶接装置において、アーク３の発生部の画像Ｃｍを撮影するカメラＣＭと、画像Ｃｍから電極１の消耗度を判別する電極消耗度判別部ＨＤ１と、電極消耗度判別部の判別結果Ｈｄ１に基づいて報知する報知部ＡＲと、を備えている。電極消耗度判別部ＨＤ１は、画像Ｃｍからアーク３の形状の面積を検出して電極１の消耗度を判別する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非消耗の電極と母材との間にアークを発生させて溶接するティグ溶接装置において、
前記アークの発生部の画像を撮影するカメラと、
前記画像から前記電極の消耗度を判別する電極消耗度判別部と、
前記電極消耗度判別部の判別結果に基づいて報知する報知部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置。

【請求項2】

前記電極消耗度判別部は、前記画像から前記アークの形状の面積を検出して前記電極の前記消耗度を判別する、
ことを特徴とする請求項１に記載のティグ溶接装置。

【請求項3】

非消耗の電極と母材との間にアークを発生させて溶接するティグ溶接装置において、
前記アークが消弧しているときの前記電極の先端部の画像を撮影するカメラと、
前記画像から前記電極の消耗度を判別する電極消耗度判別部と、
前記電極消耗度判別部の判別結果に基づいて報知する報知部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置。

【請求項4】

前記電極消耗度判別部は、前記画像から前記電極の先端形状の面積を検出して前記電極の前記消耗度を判別する、
ことを特徴とする請求項３に記載のティグ溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非消耗電極の消耗度を判別することができるティグ溶接装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

非消耗の電極と母材との間にアークを発生させて溶接するティグ溶接装置が慣用されている。上記の電極としては、タングステン等が使用される。電極は、先端を鋭角の円錐状に研磨して使用される。これは、電極の先端が鋭角の円錐状であると、アークの硬直性が強くなり安定した溶接状態となるからである。溶接を継続していると、電極の先端が溶融して消耗し、先端角度が次第に大きくなる。電極の消耗が進行すると、アークの硬直性が弱くなり、溶接状態が不安定になりやすい。このために、溶接作業者は、電極先端の形状を観察して、電極の研磨の時期を判断している。

【0003】

特許文献１の発明は、アーク発生部をカメラで撮影し、溶接状態を判別して溶接装置の出力制御に利用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－２３６２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したように、溶接作業者は、電極の先端形状を観察して、研磨の時期を判断している。このために、溶接作業者によって判断基準がばらばらであるので、溶接品質にばらつきが生じるという問題がある。さらには、未熟練作業者にとっては、電極の研磨時期を判断することが難しいという問題もある。

【0006】

そこで、本発明では、電極の消耗度を自動判別して、研磨時期を報知することができるティグ溶接装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
非消耗の電極と母材との間にアークを発生させて溶接するティグ溶接装置において、
前記アークの発生部の画像を撮影するカメラと、
前記画像から前記電極の消耗度を判別する電極消耗度判別部と、
前記電極消耗度判別部の判別結果に基づいて報知する報知部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置である。

【0008】

請求項２の発明は、
前記電極消耗度判別部は、前記画像から前記アークの形状の面積を検出して前記電極の前記消耗度を判別する、
ことを特徴とする請求項１に記載のティグ溶接装置である。

【0009】

請求項３の発明は、
非消耗の電極と母材との間にアークを発生させて溶接するティグ溶接装置において、
前記アークが消弧しているときの前記電極の先端部の画像を撮影するカメラと、
前記画像から前記電極の消耗度を判別する電極消耗度判別部と、
前記電極消耗度判別部の判別結果に基づいて報知する報知部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置である。

【0010】

請求項４の発明は、
前記電極消耗度判別部は、前記画像から前記電極の先端形状の面積を検出して前記電極の前記消耗度を判別する、
ことを特徴とする請求項３に記載のティグ溶接装置である。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るティグ溶接装置によれば、電極の消耗度を自動判別して、研磨時期を報知することができる。この結果、溶接作業者による研磨時期のばらつきをなくし、溶接品質を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係るティグ溶接装置のブロック図である。

【図2】第１電極消耗度判別回路ＨＤ１によるＣＣＤカメラＣＭからの画像データＣｍを処理して電極１の消耗度を判別する方法を示す図である。

【図3】第２電極消耗度判別回路ＨＤ２によるＣＣＤカメラＣＭからの画像データＣｍを処理して電極１の消耗度を判別する方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

【0014】

図１は、本発明の実施の形態に係るティグ溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して、各ブロックについて説明する。

【0015】

溶接電源ＰＳは、一般的なティグ溶接用の溶接電源であり、定電流特性を有する。

【0016】

溶接トーチ４の先端には電極１が取り付けられている。溶接トーチ４及び母材２には溶接電源ＰＳからの出力が供給される。電極１と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電して、アーク３が発生する。

【0017】

ＣＣＤカメラＣＭは、溶接方向前方からアーク発生部が撮影できるように溶接トーチ４に取り付けられており、画像データＣｍを出力する。

【0018】

電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。通電判別回路ＣＤは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、この値が閾値 (１０Ａ程度)以上のときはアーク発生状態にあると判別してＨｉｇｈレベルとなる通電判別信号Ｃｄを出力する。

【0019】

第１電極消耗度判別回路ＨＤ１は、上記の画像データＣｍ及び上記の通電判別信号Ｃｄを入力として、通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル(アーク発生状態)であるときに所定周期ごとに画像データＣｍを処理し、電極１の消耗度が基準状態以上であると判別したときはＨｉｇｈレベルとなる第１電極消耗度判別信号Ｈd1を出力する。所定周期は、例えば６０秒である。画像データＣｍの処理方法については、図２で詳述する。

【0020】

第２電極消耗度判別回路ＨＤ２は、上記の画像データＣｍ及び上記の通電判別信号Ｃｄを入力として、通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベル(アーク消弧状態)に変化するごとに画像データＣｍを処理し、電極１の消耗度が基準状態以上であると判別したときはＨｉｇｈレベルとなる第１電極消耗度判別信号Ｈd2を出力する。画像データＣｍの処理方法については、図３で詳述する。

【0021】

報知回路ＡＲは、上記の第１電極消耗度判別信号Ｈd1及び上記の第２電極消耗度判別信号Ｈd2を入力として、両値の論理和がＨｉｇｈレベルのときは表示灯、ブザー、外部への報知信号の出力等によって外部に報知する。溶接作業者は、この報知によって、電極１の研磨時期が来たことを認識することができる。また、報知信号を、ロボット溶接にあってはロボット制御装置又はネットワークを介して溶接工程を管理しているコンピュータに送信するようにしても良い。

【0022】

図２は、第１電極消耗度判別回路ＨＤ１によるＣＣＤカメラＣＭからの画像データＣｍを処理して電極１の消耗度を判別する方法を示す図である。同図（Ａ）は電極１の先端を鋭角に研磨した直後のアーク発生部の画像であり、同図（Ｂ）は電極１の先端が消耗したときのアーク発生部の画像である。以下、同図を参照して消耗度判別方法について説明する。

【0023】

同図において、電極１の先端部及び母材２はアーク３の光によって見えないので、破線で示している。アーク３の形状については、画像データＣｍから基準値以上の輝度の部分を抽出して、その輪郭を実践で示している。同図（Ａ）の場合のアーク３の形状の面積はＳａとなり、同図（Ｂ）の場合のアーク３の形状の面積はＳｂとなっている。同図（Ａ）は電極１が研磨直後であるので、アーク３はシャープな形状となっている。それに対して、同図（Ｂ）は電極１の先端が消耗しているので、アーク３は広がった形状となっている。そこで、以下の処理によって、電極１の消耗度が基準状態以上になったことを判別する。
１）研磨直後の画像データＣｍからアーク形状面積Ｓａを算出して記憶する。
２）アーク発生中に、周期的に画像データＣｍからアーク形状面積Ｓｂを算出する。
３）Ｓｂ／Ｓａの除算値が基準値以上になると、消耗度が基準状態以上になったと判別する。例えば、基準値は１．２である。

【0024】

図３は、第２電極消耗度判別回路ＨＤ２によるＣＣＤカメラＣＭからの画像データＣｍを処理して電極１の消耗度を判別する方法を示す図である。同図（Ａ）は電極１の先端を鋭角に研磨した直後のアーク消弧時の画像であり、同図（Ｂ）は電極１の先端が消耗したときのアーク消弧時の画像である。以下、同図を参照して消耗度判別方法について説明する。

【0025】

同図において、電極１及び母材２は実線で示し、アーク３は消弧しているので、点線で示している。電極１の先端形状については、画像データＣｍを輝度によって判別して、その輪郭を示している。同図（Ａ）の場合の電極１の先端形状の面積はＳｃとなり、同図（Ｂ）の場合の電極１の先端形状の面積はＳｄとなっている。同図（Ａ）は電極１が研磨直後であるので、先端形状は鋭角な円錐状となっている。それに対して、同図（Ｂ）は電極１の先端が消耗しているので、先端形状は球状となっている。そこで、以下の処理によって、電極１の消耗度が基準状態以上になったことを判別する。
１）研磨直後の画像データＣｍから電極先端形状面積Ｓｃを算出して記憶する。
２）アーク３が消弧するごとに画像データＣｍから電極先端形状面積Ｓｄを算出する。
３）Ｓｄ／Ｓｃの除算値が基準値以上になると、消耗度が基準状態以上になったと判別する。例えば、基準値は１．２である。

【0026】

上述した実施の形態に係るティグ溶接装置は、アークの発生部の画像を撮影するカメラと、画像から前記電極の消耗度を判別する電極消耗度判別部と、前記電極消耗度判別部の判別結果に基づいて報知する報知部と、を備えている。電極消耗度判別部は、画像からアークの形状の面積を検出して電極の消耗度を判別する。電極の消耗が進行するのに伴い、アークは次第に広がった形状になる。そこで、アークの形状の面積を算出して、研磨直後の面積と比較することによって、電極の消耗度を判別することができる。この結果、本実施の形態では、電極の消耗度を自動判別して、研磨時期を報知することができる。

【0027】

また、上述した実施の形態に係るティグ溶接装置は、アークが消弧しているときの電極の先端部の画像を撮影するカメラと、画像から電極の消耗度を判別する電極消耗度判別部と、電極消耗度判別部の判別結果に基づいて報知する報知部と、を備えている。電極消耗度判別部は、画像から電極の先端形状の面積を検出して電極の消耗度を判別する。電極の消耗が進行するのに伴い、電極の先端形状は円錐状から次第に球状へと変化する。そこで、電極の先端形状の面積を算出して、研磨直後の面積と比較することによって、電極の消耗度を判別することができる。この結果、本実施の形態では、電極の消耗度を自動判別して、研磨時期を報知することができる。

【符号の説明】

【0028】

１ 電極
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
ＡＲ 報知回路
ＣＤ 通電判別回路
Ｃｄ 通電判別信号
ＣＭ ＣＣＤカメラ
Ｃｍ 画像データ
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉｗ 溶接電流
ＰＳ 溶接電源
Ｓａ 研磨直後のアーク形状面積
Ｓｂ 消耗後のアーク形状面積
Ｓｃ 研磨直後の電極先端形状面積
Ｓｄ 消耗後の電極先端形状面積
Ｖｗ 溶接電圧

【図1】

【図2】

【図3】