特許 7365544 溶接機及びそれを備えた溶接システム

(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】

(24)【登録日】2023-10-12

(45)【発行日】2023-10-20

(54)【発明の名称】溶接機及びそれを備えた溶接システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20231013BHJP

   B23K 9/173 20060101ALI20231013BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

B23K9/095 501Z

B23K9/173 A

B25J13/00 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021543639

(86)(22)【出願日】2020-07-10

(86)【国際出願番号】 JP2020026984

(87)【国際公開番号】W WO2021044731

(87)【国際公開日】2021-03-11

【審査請求日】2023-01-18

(31)【優先権主張番号】P 2019161455

(32)【優先日】2019-09-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】井原 英樹

(72)【発明者】

【氏名】安 保宇

(72)【発明者】

【氏名】川島 紀之

(72)【発明者】

【氏名】野口 昂裕

(72)【発明者】

【氏名】永野 元泰

【審査官】落合 弘之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１１２６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４５０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２９８６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

Ｂ２３Ｋ ９／１７３

Ｂ２５Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接部と、
データ取得部と、
データ処理部と、
第１記憶部と、
第２記憶部と、を少なくとも有し、
前記データ取得部は、所定のサンプリング周波数で前記溶接部の複数の出力電圧値を順次取得し、
前記第１記憶部は、前記データ取得部で順次取得された複数の前記出力電圧値を保存し、
前記データ処理部は、前記第１記憶部に保存された複数の前記出力電圧値に基づいて、前記溶接部とワークとの間で発生した微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値の少なくとも一方を算出して、算出された微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値の前記少なくとも一方を前記第２記憶部に保存することを特徴とする溶接機。

【請求項2】

請求項１に記載の溶接機において、
前記第１記憶部は、第１一時記憶部と第２一時記憶部と第３一時記憶部とを有し、
前記データ処理部は、前記第１一時記憶部及び前記第２一時記憶部のうちの一方に対し、前記第1一時記憶部及び前記第２一時記憶部のうちの前記一方に保存された複数の前記出力電圧値のデータ量が前記第1一時記憶部及び前記第２一時記憶部のうちの前記一方の容量に達するまで前記データ取得部で順次取得された複数の前記出力電圧値を保存し、前記保存された複数の前記出力電圧値のデータ量が前記第１一時記憶部及び前記第２一時記憶部のうちの前記一方の容量に達した場合は、前記第1一時記憶部及び前記第２一時記憶部のうちの前記一方に保存された複数の前記出力電圧値を前記第３一時記憶部にコピーするとともに、前記データ取得部で取得した前記出力電圧値の保存先を前記第１一時記憶部及び前記第２一時記憶部のうちの他方に切り替えることを特徴とする溶接機。

【請求項3】

請求項２に記載の溶接機において、
前記データ処理部は、前記第１一時記憶部に保存された複数の前記出力電圧値のデータ量が前記第１一時記憶部の容量に達した場合か、または前記第２一時記憶部に保存された複数の前記出力電圧値のデータ量が前記第２一時記憶部の容量に達した場合に、微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値の前記少なくとも一方を算出することを特徴とする溶接機。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶接機において、
第３記憶部と、
表示部と、をさらに有し、
前記第３記憶部は、前記第２記憶部に保存された微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値の前記少なくとも一方に関連付けられた表示用データを保存し、
前記データ処理部は、前記表示用データを前記第３記憶部から呼び出して前記表示部に表示させることを特徴とする溶接機。

【請求項5】

請求項４に記載の溶接機において、
前記溶接部が取り付けられた溶接ロボットと、
前記溶接ロボットの動作を制御するロボット制御部と、をさらに備え、
前記データ処理部は、微小短絡の発生回数が所定値以上となった場合、前記溶接ロボットの制御情報と前記第３記憶部に保存された前記表示用データとを関連付けて、新たに別の表示用データを生成し、前記別の表示用データを前記表示部または前記ロボット制御部に設けられた別の表示部に表示させることを特徴とする溶接機。

【請求項6】

複数の溶接機と、
前記複数の溶接機のそれぞれに接続された中央制御部と、を少なくとも備えた溶接システムであって、
前記複数の溶接機のそれぞれは、請求項４または５に記載の溶接機であって、前記第１記憶部と前記データ処理部とが設けられ、
前記中央制御部に前記第２記憶部と前記第３記憶部とが設けられていることを特徴とする溶接システム。

【請求項7】

請求項６に記載の溶接システムにおいて、
前記中央制御部には別のデータ処理部がさらに設けられ、
前記別のデータ処理部は、前記複数の溶接機のうち一の溶接機において、微小短絡の発生回数が所定値以上となるか、あるいは微小短絡の発生回数の平均値が増加傾向にある場合、微小短絡の発生回数または微小短絡の発生回数の平均値に対応した表示用データを前記第３記憶部から呼び出して前記表示部に表示させることを特徴とする溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消耗電極方式のアーク溶接を行う溶接機及びそれを備えた溶接システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アーク溶接中の各種出力データをモニターして、溶接時に発生した異常の原因究明を行う技術が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、サンプリングしたデータを保存する揮発性の第１記憶部と、サンプリングしたデータの所定時間間隔での平均値を保存する不揮発性の第２記憶部とを設け、異常発生時に第１記憶部に保存したデータを第２記憶部に保存し、異常要因の解析を行う構成が開示されている。

【0004】

特許文献２には、高速周期でデータのサンプリングを行う第１のデータ取得部と、低速周期でデータのサンプリングを行う第２のデータ取得部と、異常が検知された時点での両データの各時点を対応付ける対応付け部を有する構成が開示されている。

【0005】

特許文献３には、複数のデータ記憶領域を設け、異常が検知されない場合は所定の記憶領域に循環的にデータを書き込み、異常が検知された場合は、データを書き込む記憶領域を変更する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１３－０１０１１９号公報

【文献】特開２０１５－１１２６３１号公報

【文献】特開２０１６－０２２５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、消耗電極方式のアーク溶接では、ワークに形成される溶融プールの振動等に起因して、ワークの溶融領域が溶接ワイヤに接触する、いわゆる微小短絡が発生することがある。微小短絡はアーク期間中に非常に短い時間（２ｍｓｅｃ以下）で発生する。微小短絡が発生すると、アークが消滅して再度点弧されたときに、溶融された金属が爆発的に飛散しスパッタとなり、ワークの表面に付着する。

【0008】

通常、このような微小短絡が発生しないように溶接条件を設定するが、溶接中のワークや溶接ワイヤの状態変化によってはスパッタが発生することがある。

【0009】

しかし、特許文献１～３に開示される従来の構成では、データのサンプリング周期が長く、微小短絡の発生を適切に把握することができなかった。

【0010】

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、アーク溶接中の微小短絡の発生回数を把握し、スパッタの発生状態を推定可能な溶接機及びそれを備えた溶接システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明に係る溶接機は、溶接部と、データ取得部と、データ処理部と、第１記憶部と、第２記憶部と、を少なくとも有する。前記データ取得部は、所定のサンプリング周波数で前記溶接部の複数の出力電圧値を順次取得する。前記第１記憶部は、前記データ取得部で順次取得された複数の前記出力電圧値を保存する。前記データ処理部は、前記第１記憶部に保存された複数の前記出力電圧値に基づいて、前記溶接部とワークとの間で発生した微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値の少なくとも一方を算出して、算出された微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値の前記少なくとも一方を前記第２記憶部に保存することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る溶接システムは、複数の溶接機と、前記複数の溶接機のそれぞれに接続された中央制御部と、を少なくとも備えた溶接システムである。前記複数の溶接機のそれぞれは、前記溶接機であって、前記第１記憶部と前記データ処理部とが設けられている。前記中央制御部に前記第２記憶部と第３記憶部とが設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明の溶接機によれば、溶接期間中に発生する微小短絡の発生回数を把握することができる。また、スパッタの発生状態を推定することができる。本発明の溶接システムによれば、溶接機に配置される記憶部を減らすことができ、溶接機の構成を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態１に係るアーク溶接機の構成概略図である。

【図2】第１記憶部及び第２記憶部の概略構成図である。

【図3】微小短絡の検出及び表示手順を示すフローチャートである。

【図4】溶接電圧及び溶接電流の出力波形の一例である。

【図5A】第１メモリの容量が満量になった場合の第１記憶部及び第２記憶部でのデータの流れを示す模式図である。

【図5B】第２メモリの容量が満量になった場合の第１記憶部及び第２記憶部でのデータの流れを示す模式図である。

【図5C】溶接期間終了時の第１記憶部及び第２記憶部でのデータの流れを示す模式図である。

【図6A】表示部に表示されたメッセージの一例である。

【図6B】表示部に表示されたメッセージの一例である。

【図7】変形例１に係るアーク溶接機の構成概略図である。

【図8】変形例２に係る溶接システムの構成概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0016】

（実施形態１）
［アーク溶接機の構成］
図１は、本実施形態に係るアーク溶接機の概略構成図を示し、図２は、第１記憶部及び第２記憶部の概略構成図を示す。

【0017】

図１に示すように、アーク溶接機１０００は、溶接用電源装置１００とワイヤ送給装置２００と溶接トーチ（溶接部）３００とを有している。

【0018】

溶接用電源装置１００は、電力変換部１０と電流／電圧検出部（データ取得部）２０と制御部３０と第１～第３記憶部４０～６０と表示部７０とデータ処理部９０とを有している。また、溶接用電源装置１００は、通信部８０を有している。なお、溶接用電源装置１００は、これら以外の構成部品を有しているが、説明の便宜上、図示及び説明を省略する。

【0019】

電力変換部１０は、図示しない外部電源、例えば、２００Ｖ電源から電力を受け取って、溶接ワイヤ４００に供給するための溶接電圧及び溶接電流に変換する。

【0020】

電流／電圧検出部２０は、所定のサンプリング周波数で、溶接電流の複数の出力電流値を順次検出する。電流／電圧検出部２０は、さらに、所定のサンプリング周波数で、溶接電圧の複数の出力電圧値を順次検出する。

【0021】

制御部３０は、所定のプログラムに従って、電力変換部１０に制御信号を送り、電力変換部１０から溶接ワイヤ４００に出力される溶接電流波形及び溶接電圧波形を制御する。

【0022】

図２に示すように、第１記憶部４０は、第１メモリ（第１一時記憶部）４１と第２メモリ（第２一時記憶部）４２と退避メモリ（第３一時記憶部）４３とを有している。第１メモリ４１と第２メモリ４２と退避メモリ４３とは、いずれもＲＡＭ（Random Access Memory）またはフラッシュメモリで構成されている。本実施形態において、第１メモリ４１と第２メモリ４２とはそれぞれ同じデータ容量に設定されている。退避メモリ４３の容量は第１及び第２メモリ４１，４２の容量と同じかそれ以上の大きさに設定されている。

【0023】

後で述べるように、第１メモリ４１及び第２メモリ４２には、電流／電圧検出部２０で順次検出された溶接電圧の複数の出力電圧値が保存される。また第１メモリ４１及び第２メモリ４２のいずれかで、保存された複数の出力電圧値のデータ量がそれぞれの容量に達した場合、データ処理部９０は、その複数の出力電圧値を退避メモリ４３にコピーする。なお、退避メモリ４３に出力電圧値がコピーされる場合は、前の出力電圧値がすべて消去されてから出力電圧値がコピーされる。あるいは前の出力電圧値に対して次の出力電圧値が上書き保存される。

【0024】

第２記憶部５０は、不揮発性メモリ、例えば、フラッシュメモリや磁気ハードディスク等で構成されている。図２に示すように、第２記憶部５０は複数の記憶領域に分かれている。データ処理部９０で算出された微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値はそれぞれ異なる記憶領域に保存される。また、１回の溶接期間での溶接時間（以下、単に溶接時間という）も第２記憶部５０のうち、微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値と異なる記憶領域に保存される。第２記憶部５０へのデータ保存については後で詳述する。

【0025】

第３記憶部６０は、定型の文字列データが複数保存されている。データ処理部９０は、微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値に応じて、第３記憶部６０から文字列データを読み出して、読み出した文字列データを表示部７０に表示させる。なお、データ処理部９０は、微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値を文字列データに組み込んで表示部７０に表示させるようにしてもよい。

【0026】

表示部７０は、第３記憶部６０から読み出された文字列データを表示する。また、それ以外のデータを表示するようにしてもよい。例えば、設定された溶接電流や溶接電圧と実際に検出された溶接電流や溶接電圧とを時系列で表示するようにしてもよい。また、表示部７０がタッチパネルである場合、溶接用電源装置１００にデータを入力する入力部を兼ねるようにしてもよい。

【0027】

通信部８０は、電流／電圧検出部２０とデータ処理部９０との間でのデータ通信を行う。また、制御部３０と電力変換部１０との間でのデータ通信を行う。また、データ処理部９０と表示部７０との間でのデータ通信を行う。

【0028】

データ処理部９０は、電流／電圧検出部２０で順次検出された複数の出力電流値及び複数の出力電圧値を第１記憶部４０に保存する。データ処理部９０は、さらに、第１記憶部４０に保存された複数の出力電圧値に基づいて、微小短絡の発生回数を算出し、算出された発生回数を第２記憶部５０に保存する。また、データ処理部９０は、１回の溶接期間における単位時間当りの微小短絡の発生回数（以下、発生回数の平均値という）を算出し、算出された発生回数の平均値を第２記憶部５０に保存する。

【0029】

データ処理部９０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成されている。データ処理部９０は、ＣＰＵ上で所定のソフトウエアを実行することで、第１～第３記憶部４０～６０へのデータ保存やデータ読み出しを行う。また、データ処理部９０は、ソフトウエアを実行することで、各種データを算出する。

【0030】

ワイヤ送給装置２００は、溶接用電源装置１００に接続されたパワーケーブルＣ１を介し、トーチケーブルＣ３の内部に収容された溶接ワイヤ４００をワークＷに向けて送給する。このときトーチ先端部（図示せず）にて溶接ワイヤ４００に給電する。なお、溶接ワイヤ４００の送給量、送給速度及び送給方向に関する指令は、制御部３０から制御ケーブルＣ４内の図示しない制御線を介してワイヤ送給装置２００に入力され、その指令に基づいてワイヤ送給装置２００が駆動される。

【0031】

溶接トーチ３００は、トーチケーブルＣ３に接続され、内部で溶接ワイヤ４００を送給可能に保持している。また、シールドガスはガスボンベＧＢからガスホースＣ５およびトーチケーブルＣ３を介し供給される。

【0032】

アーク溶接を行う場合、溶接用電源装置１００の負端子に母材ケーブルＣ２が、正端子にパワーケーブルＣ１がそれぞれ接続される。母材ケーブルＣ２はワークＷに接続される。所定のプログラムに従って、溶接用電源装置１００から溶接ワイヤ４００に溶接電圧及び溶接電流が出力され、溶接ワイヤ４００の先端とワークＷとの間に図示しないアークが発生し、溶接が行われる。

【0033】

［微小短絡の検出及び表示手順］
図３は、微小短絡の検出及び表示手順を示す。図４は、溶接電圧及び溶接電流の出力波形の一例を示す。また、図５Ａは、第１メモリの容量が満量になった場合の第１記憶部及び第２記憶部でのデータの流れを模式的に示す。図５Ｂは、第２メモリの容量が満量になった場合の第１記憶部及び第２記憶部でのデータの流れを模式的に示す。図５Ｃは、溶接期間終了時の第１記憶部及び第２記憶部でのデータの流れを模式的に示す。

【0034】

図３に示すように、電圧／電流検出部２０は、データ処理部９０からの要求に応じて、溶接電圧の出力電圧値をサンプリング周波数ｆｓに基づき取得する（ステップＳ１）。データ処理部９０は、取得された出力電圧値を第１メモリ４１に保存する（ステップＳ２）。例えば、本実施形態では、サンプリング周波数ｆｓを１００ｋＨｚ程度としている。これは、０．０１ｍｓｅｃ程度の周期に相当し、２ｍｓｅｃ以下の周期で発生する微小短絡を検出するのに十分高い周波数である。また、一般的なＣＰＵでの処理速度（数百ＭＨｚ以上）に対して十分に低い周波数である。

【0035】

次に、データ処理部９０は、第１メモリ４１に保存された出力電圧値のデータ量が第１メモリ４１の容量に達しているか、つまり、第１メモリ４１は満量である否かを判定する（ステップＳ３）。データ処理部９０は、その判定結果が否定的であれば、ステップＳ１に戻って、データ取得と第１メモリ４１へのデータ保存を継続する。

【0036】

一方、第１メモリ４１に保存された出力電圧値のデータ量が満量であれば、データ処理部９０は、以降に取得された溶接電圧の出力電圧値を第２メモリ４２に保存する（ステップＳ４）。データ処理部９０は、さらに第１メモリ４１に保存された出力電圧値をすべて退避メモリ４３にコピーしてバックアップする（ステップＳ５）。なお、ステップＳ４，Ｓ５が実行される順番は、図３に示す場合に限られず、例えば、ステップＳ４とステップＳ５とが同時に実行されてもよい。

【0037】

データ処理部９０は、第１メモリ４１に保存された出力電圧値を分析し、微小短絡の発生回数を算出する（ステップＳ６）。図４に示すように、本来、アーク期間では、溶接ワイヤ４００の先端とワークＷとの距離に応じた出力電圧値が検出される。ただし、微小短絡が発生すると、大幅に低下した出力電圧値が検出される。なお、通常の短絡に比べて、微小短絡では溶接ワイヤ４００とワークＷとの間の電気抵抗が高い。そのため、溶接電流の出力電流値は急激に大きくならず、若干変動するのみである。

【0038】

データ処理部９０は、予め設定された溶接条件と溶接電圧の出力電圧値とを比較する。データ処理部９０は、アーク期間として設定されている期間で、所定値以下に溶接電圧の出力電圧値が低下している場合は、微小短絡が発生したと判定し、その回数をカウントする。カウントされた発生回数（ここではＡ回とする）は、第２記憶部５０の第１記憶領域５１と第２記憶領域５２にそれぞれ保存される（ステップＳ７）。

【0039】

図５Ａに示すように、第１記憶領域５１には、第１メモリ４１の出力電圧値を分析して算出される微小短絡の発生回数（Ａ回）が保存される。また、後で述べるように、第２記憶領域５２には、微小短絡の発生回数が加算して保存される。図５Ａでは、第２記憶領域５２には第１記憶領域５１と同じ値が保存される。

【0040】

また、データ処理部９０は、第２記憶部５０の第３記憶領域６３に溶接時間として所定の値を保存する（ステップＳ８）。本実施形態では、所定の値として「１秒」が加算、保存される。なお、この値は、第１メモリ４１に保存される出力電圧値の最大個数を１０，００００個と設定し、サンプリング周期０．０１ｍｓｅｃを乗じた値である。また、この値は、特に本実施形態の値に限定されず、第１メモリ４１や第２メモリ４２の容量、また、サンプリング周波数ｆｓに応じて適宜変更されうる。また、データ分析後、第１メモリ４１の出力電圧値は消去されて、第１メモリ４１は空となる。なお、出力電圧値を消去せずに、次に、第１メモリ４１に出力電圧値が保存される際に、後から入力された出力電圧値が順次、第１メモリ４１に書き込まれるようにしてもよい。

【0041】

以降、ステップＳ９～Ｓ１３は、ステップＳ１～Ｓ５において、第１メモリ４１と第２メモリ４２とが置き換わっただけであり、その処理内容は同様であるため、説明を省略する。

【0042】

データ処理部９０は、第２メモリ４２に保存された出力電圧値を分析して算出された微小短絡の発生回数（ここではＢ回とする）を第２記憶部５０の第２記憶領域５２に加算して保存する（ステップＳ１４）。また、データ処理部９０は、第３記憶領域５３に１秒を加算して保存する（ステップＳ１５）。

【0043】

つまり、図５Ｂに示すように、第２記憶領域５２に保存される値は（Ａ＋Ｂ）となり、第３記憶領域５３に保存される値は２（秒）となる。

【0044】

また、データ処理部９０は、算出された発生回数（Ｂ回）が前回の算出値（Ａ回）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。データ処理部９０は、その判定結果が肯定的（Ｂ＞Ａ）であれば、第１記憶領域５１に保存された値を今回の算出値（Ｂ回）に書き換える（ステップＳ１７）。一方、データ処理部９０は、判定結果が否定的（Ｂ≦Ａ）であれば、書き換えを行わず、次に進む。また、第２メモリ４２に保存された出力電圧値はすべて消去されるか、あるいは、第２メモリ４２に出力電圧値が保存される際に、後から入力された出力電圧値が順次、第２メモリ４２に書き込まれる。

【0045】

データ処理部９０は、溶接期間が終了したか否かを判定する（ステップＳ１８）。データ処理部９０は、溶接期間が終了していなければ、ステップＳ１に戻る。一方、溶接期間が終了していれば、図５Ｃに示すように、データ処理部９０は、微小短絡の発生回数の平均値（Ｃ１＝（Ａ＋Ｂ）／２）を算出する。具体的には、データ処理部９０は、第２記憶領域５２に保存された加算値（＝Ａ＋Ｂ）を第３記憶領域５３に保存された加算値（＝２）で除算する。データ処理部９０は、算出された発生回数の平均値を第２記憶部５０の第４記憶領域６４に保存する（ステップＳ１９）。

【0046】

１回の溶接期間が終了すると、別のワークがセットされて、次のアーク溶接が開始される。各溶接期間において、図３に示すフローが実行され、発生回数の平均値（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・）が順次、第２記憶部５０の第４記憶領域５４に保存される（図５Ｃ参照）。

【0047】

なお、ステップＳ１８の判定は、ステップＳ８の終了後にも行うようにしてもよい。この時点で、溶接期間が終了していれば、ステップＳ９～Ｓ１７をスキップして、ステップＳ１９に進む。また、第１メモリ４１や第２メモリ４２に保存された出力電圧値のデータ量がそれぞれの容量に達しないうちに、溶接期間が終了した場合は、それまでにそれぞれのメモリに保存された出力電圧値に基づいて、微小短絡の発生回数や積算値、また、溶接時間が算出される。さらに、これらに基づいて、発生回数の平均値が算出される。これらの値は、第２記憶部５０の対応する記憶領域にそれぞれ保存される。

【0048】

また、データ処理部９０は、第１記憶領域５１に保存された１回の溶接期間における微小短絡の発生回数の最大値や第４記憶領域５４に保存された各溶接期間における微小短絡の発生回数の平均値を分析し、これらに応じて、第３記憶部６０から文字列データを読み出して、メッセージとして表示部７０に表示させる（ステップＳ２０）。

【0049】

図６Ａ及び図６Ｂは、表示部に表示されたメッセージの一例を示す。具体的には、図６Ａは、１回の溶接期間での短絡溶接の発生回数が許容値を超えている場合の例を示す。図６Ｂは、複数回の溶接で発生回数の平均値が増加している場合の例を示す。

【0050】

例えば、１回の溶接期間で短絡溶接が１００回以上発生しているような場合には、図６Ａに示すように、ワークの外観確認とスパッタの除去を行うようにメッセージを表示部７０に表示する。また、溶接を繰り返し行う毎に、発生回数の平均値が増加している場合には、図６Ｂに示すように、その旨の表示と、ワークや溶接で使用される治具の確認を行うようにメッセージを表示部７０に表示する。溶接作業者は、これらのメッセージを確認して、必要な処置を行う。

【0051】

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るアーク溶接機１０００は、溶接ワイヤ４００を保持する溶接トーチ（溶接部）３００とワイヤ送給装置２００と溶接用電源装置１００とを有している。溶接用電源装置１００は、電流／電圧検出部（データ取得部）２０とデータ処理部９０と第１記憶部４０と第２記憶部５０とを少なくとも有している。

【0052】

溶接用電源装置１００は、溶接トーチ３００に保持された溶接ワイヤ４００に溶接電圧を出力する。電流／電圧検出部２０は、サンプリング周波数ｆｓで溶接電圧の複数の出力電圧値を順次取得する。第１記憶部４０は、電流／電圧検出部２０で順次取得された複数の出力電圧値を保存する。

【0053】

データ処理部９０は、第１記憶部４０に保存された複数の出力電圧値に基づいて、溶接ワイヤ４００とワークＷとの間で発生した微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値を算出して、算出された微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値を第２記憶部５０に保存する。

【0054】

アーク溶接機１０００をこのように構成することで、溶接期間中に発生する微小短絡の発生回数を確実に把握することができる。また、このことにより、溶接期間中のスパッタの発生状態を推定することが可能となる。なお、データ処理部９０は、微小短絡の発生回数及び微小短絡の発生回数の平均値のいずれか一方だけを算出してもよい。

【0055】

第１記憶部４０は、第１メモリ（第１一時記憶部）４１と第２メモリ（第２一時記憶部）４２と退避メモリ（第３一時記憶部）４３とを有している。

【0056】

データ処理部９０は、第１メモリ４１及び第２メモリ４２のうちの一方、例えば、第１メモリ４１に対し、第１メモリ４１に保存された出力電圧値のデータ量が第1メモリ４１の容量に達するまで電流／電圧検出部２０で取得された溶接電圧の出力電圧値を保存する。データ処理部９０は、第１メモリ４１に保存された出力電圧値のデータ量が第１メモリ４１の容量に達した場合は、第１メモリ４１に保存された出力電圧値を退避メモリ４３にコピーする。それとともに、データ処理部９０は、溶接電圧の出力電圧値の保存先を第２メモリ４２に切り替える。また、データ処理部９０は、第２メモリ４２に対し、第２メモリ４２に保存された出力電圧値のデータ量が第２メモリ４２の容量に達するまで電流／電圧検出部２０で取得された溶接電圧の出力電圧値を保存する。データ処理部９０は、第２メモリ４２に保存された出力電圧値のデータ量が第２メモリ４２の容量に達した場合に、第２メモリ４２に保存された出力電圧値を退避メモリ４３にコピーする。それとともに、データ処理部９０は、溶接電圧の出力電圧値の保存先を第１メモリ４１に切り替える。

【0057】

このように、出力電圧値を保存するメモリを交互に切り替えることで、大量の出力電圧値を保存する大容量のメモリを不要とし、第１記憶部４０の内部構成を簡素化できる。また、アーク溶接機１０００のコストを低減できる。

【0058】

また、退避メモリ４３に出力電圧値を都度バックアップコピーすることで、データ処理部９０でのデータ処理時に何らかのトラブルが生じたり、通信部８０等のトラブルで電流／電圧検出部２０とデータ処理部９０とのデータ通信に不具合が生じたりした場合も、微小短絡の発生回数等を後から評価することが可能となる。また、電流／電圧検出部２０で取得された溶接電圧の出力電圧値を途切れることなく第１記憶部４０に保存でき、微小短絡の見落としを防止できる。

【0059】

さらに、データ処理部９０は、第１メモリ４１に保存された出力電圧値のデータ量が第１メモリ４１の容量に達した場合か、または第２メモリ４２に保存された出力電圧値のデータ量が第２メモリ４２の容量に達した場合に、微小短絡の発生回数及びその平均値を算出する。

【0060】

このようにすることで、１回のデータ演算に用いられるデータ量が少なくて済み、データ処理部９０を構成するＣＰＵ等の処理負荷が軽減される。また、保存される出力電圧値のデータ量が、第１メモリ４１または第２メモリ４２の容量に達するまでの間に、データ処理部９０で微小短絡の発生回数等を算出すればよいため、データ処理部９０での処理速度を実用的な範囲とすることができる。このことにより、高価なＣＰＵ等を用いる必要が無くなり、アーク溶接機１０００のコストを低減できる。

【0061】

また、本実施形態のアーク溶接機１０００は、第３記憶部６０と表示部７０とをさらに有している。第３記憶部６０は、第２記憶部５０に保存された微小短絡の発生回数及びその平均値に関連付けられた表示用データを保存している。

【0062】

データ処理部９０は、微小短絡の発生回数及びその平均値に対応した表示用データを第３記憶部６０から呼び出して表示部７０に表示させる。

【0063】

アーク溶接機１０００をこのように構成することで、溶接期間中のスパッタの発生状態を推定することができ、その結果に基づいて、溶接作業者に対して、注意喚起または改善のための作業指示を与えることができる。また、溶接作業者が指示内容に従って溶接条件を変更することで、微小短絡、ひいては、ワークＷに付着するスパッタを低減して、溶接品質を高められる。

【0064】

＜変形例１＞
図７は、本変形例に係るアーク溶接機の構成概略図を示す。なお、図７において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、トーチケーブルＣ３の図示を省略している。

【0065】

本変形例に示すアーク溶接機１１００は、溶接トーチ３００とワイヤ送給装置２００とが取り付けられた溶接ロボット５００と、溶接ロボット５００の動作を制御するロボット制御部６００と、を有している点で、実施形態１に示すアーク溶接機１０００と異なる。なお、ロボット制御部６００は、これに接続され、溶接ロボット５００の移動軌跡を教示するためのティーチングペンダント６１０を含んでおり、ティーチングペンダント６１０には表示パネル（別の表示部）６１１が設けられている。

【0066】

本変形例に示すように、溶接トーチ３００が溶接ロボット５００に取り付けられている場合、アーク溶接時に溶接ロボット５００が移動することで、溶接ワイヤ４００の先端とワークＷとの間の距離は、実施形態１に示す構成よりも変動しやすくなることがある。

【0067】

従って、溶接ロボット５００の動作制御の形態、例えば、制御プログラムの内容によっては、微小短絡が生じやすくなり、その結果、大量のスパッタが発生することがある。

【0068】

一方、本変形例によれば、データ処理部９０は、通信部８０を介してロボット制御部６００とデータ通信可能に構成されている。また、データ処理部９０は、微小短絡の発生回数が所定値以上となった場合、溶接ロボット５００の制御情報と第３記憶部６０に保存された文字列データとを関連付けて、新たに別の文字列データを生成するように構成されている。さらに、データ処理部９０は、別の文字列データを表示部７０に表示させるように構成されている。例えば、制御プログラム番号が３番の場合に、微小短絡の発生回数が所定値以上となるようであれば、表示部７０に「３番のプログラム使用時にスパッタが多く発生しています。」とメッセージを表示させる。

【0069】

このようにすることで、溶接ロボット５００の動作を制御する制御プログラムのうち、特定のプログラムでの不具合をいち早く発見できる。また、溶接作業者等がその不具合を改善することで、ワークＷに付着するスパッタを低減して、溶接品質を高められる。

【0070】

なお、メッセージは、ティーチングペンダント６１０の表示パネル６１１に表示するようにしてもよい。

【0071】

＜変形例２＞
図８は、本変形例に係る溶接システムの概略構成図を示し、具体的には、複数のアーク溶接機１０００に１つの中央制御部７００が接続された溶接システム１２００の構成を示している。なお、図８において、溶接用電源装置１００のそれぞれの内部の図示を省略している。

【0072】

中央制御部７００は、例えば、ワークＷに応じて、各溶接用電源装置１００に溶接電圧や溶接電流を制御するプログラムを送る。また、中央制御部７００は、接続されるアーク溶接機１０００の台数に対応した複数の第２記憶部７２０を有している。また、中央制御部７００は、データ処理部（別のデータ処理部）７１０と第３記憶部７３０とを有している。

【0073】

各溶接用電源装置１００のデータ処理部９０で算出された微小短絡の発生回数及びその平均値は、所定のデータ回線を介して、中央制御部７００に配置された複数の第２記憶部７２０にそれぞれ送られて保存される。一方、各溶接用電源装置１００では第２記憶部５０と第３記憶部６０とが省略されている。

【0074】

微小短絡の発生回数及びその平均値が所定値以上であったり、発生回数の平均値が増加傾向にあったりした場合は、中央制御部７００は、第３記憶部７３０から文字列データを読み出して、対応する溶接機１０００の表示部７０にメッセージを表示させる。

【0075】

溶接システム１２００をこのように構成することで、各アーク溶接機１０００の溶接用電源装置１００に配置される記憶部を減らすことができ、溶接用電源装置１００の構成を簡素化できる。また、１回の溶接期間における微小短絡の発生回数は、データ量が小さく、また、データ送信頻度も低いため、通常のシリアル通信方式で、各データ処理部９０から中央制御部７００にデータ送信できる。

【0076】

なお、各溶接用電源装置１００のデータ処理部９０からは微小短絡の発生回数のみを中央制御部７００に送信し、中央制御部７００のデータ処理部７１０で各アーク溶接機１０００での微小短絡の発生回数の平均値を算出するようにしてもよい。このようにすることで、各溶接用電源装置１００のデータ処理部９０の処理負荷を低減できる。

【0077】

また、メッセージを表示させる表示部７０を中央制御部７００に直接、接続させるようにしてもよい。その場合、アーク溶接機１０００毎に表示部７０を設けるようにしてもよいし、１つの表示部を画面分割して、各分割部とアーク溶接機１０００とを対応付けるようにしてもよい。また、メッセージにアーク溶接機１０００の号機番号を付与した上で、１つの表示部で、都度切り替えてメッセージを表示させるようにしてもよい。

【0078】

なお、実施形態１や各変形例に示した示す各構成要素を適宜組み合わせて、新たな実施形態とすることもできる。例えば、図８に示す溶接システム１２００において、各アーク溶接機１０００が図７に示すように溶接ロボット５００とロボット制御部６００とを有するようにしてもよい。その場合、中央制御部７００から各ロボット制御部６００に溶接ロボット５００の制御プログラムを送るようにしてもよい。

【0079】

なお、実施形態１において、溶接用電源装置１００の内部にデータ処理部９０や第１～第３記憶部４０～６０が配置される例を示したが、溶接用電源装置１００の外部に図示しない演算処理装置を設け、その中にデータ処理部９０や第１～第３記憶部４０～６０を配置するようにしてもよい。また、表示部７０も溶接用電源装置１００と別個に設けるようにしてもよい。

【0080】

また、制御部３０とデータ処理部９０とを別個に設けた例を示したが、これらを一体化して構成してもよい。

【0081】

また、第３記憶部６０に保存されるデータは、文字列データ以外に画像データや音声データを含んでいてもよい。言い換えると、第３記憶部６０には、表示用データが保存されている。このようにすることで、溶接作業者への注意喚起や作業指示をさらに的確に行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明の溶接機は、微小短絡の発生回数を検出し、スパッタの発生状態を推定できるため、消耗電極方式のアーク溶接機として有用である。

【符号の説明】

【0083】

１０ 電力変換部
２０ 電流／電圧検出部（データ取得部）
３０ 制御部
４０ 第１記憶部
４１ 第１メモリ（第１一時記憶部）
４２ 第２メモリ（第２一時記憶部）
４３ 退避メモリ（第３一時記憶部）
５０ 第２記憶部
５１ 第１記憶領域
５２ 第２記憶領域
５３ 第３記憶領域
５４ 第４記憶領域
６０ 第３記憶部
７０ 表示部
８０ 通信部
９０ データ処理部
１００ 溶接用電源装置
２００ ワイヤ送給装置
３００ 溶接トーチ
４００ 溶接ワイヤ
５００ 溶接ロボット
６００ ロボット制御部
７００ 中央制御部
７１０ データ処理部（別のデータ処理部）
７２０ 第２記憶部
７３０ 第３記憶部
１０００，１１００ アーク溶接機
１２００ 溶接システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】