JP7539001B2 - 溶接機の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、溶接機の制御方法、特に溶接作業者が手動で操作するタイプの溶接トーチを有する溶接機の制御方法に関する。

従来、溶接作業者が手動で操作する溶接トーチに加速度センサ等のセンサを取り付けて、センサからの出力信号に基づいてアーク溶接を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。

特開２０１３－０６６９０６号公報 特開２０１３－２２３８７９号公報 国際公開第２０１９／２０２８５４号

ところで、手動で溶接トーチを操作するアーク溶接においては、溶接トーチの誤操作等により、意図しないタイミングで溶接機が動作し、溶接出力が発生することがある。このような場合は、溶接作業が不安全になるだけでなく、溶接不良や溶接品質の低下を招くことがある。

しかし、特許文献１，２に開示された従来の構成には、意図しないタイミングで溶接機が動作することを防止する技術は開示されていない。

一方、特許文献３には、溶接トーチに流れる電流が所定値以下で、かつ溶接トーチの先端が所定の期間動いていないと加速度センサ及び角速度センサによって検出された場合は、溶接トーチに設けられたトーチスイッチの操作を無効することが開示されている。

しかし、特許文献３に開示された構成では、検出すべき項目が複数に亘り、信号処理や制御が複雑になる。

本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、意図しないタイミングで溶接機が動作するのを簡便に防止できる溶接機の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本開示に係る溶接機の制御方法は、加速度センサが取り付けられた溶接トーチを有する溶接機の制御方法であって、前記溶接トーチの加速度を所定の時間間隔毎に検出する第１ステップと、前記第１ステップで検出された前記加速度を用いて、所定の期間における前記加速度の移動平均値を算出する第２ステップと、前記所定の期間における前記加速度の検出回数と、前記所定の期間における前記加速度と前記移動平均値との差分の絶対値が所定のしきい値を超えた場合の回数とを比較して、前記検出回数と前記回数との比が所定値未満である場合は、前記溶接機の動作を制限する第３ステップと、を備えたことを特徴とする。

本開示によれば、意図しないタイミングでの溶接機の動作を簡便に防止できる。また、溶接作業者の作業安全性を向上できる。

図１は、一実施形態に係るアーク溶接機の構成を示す模式図である。 図２は、溶接トーチの外観を示す模式図である。 図３は、溶接トーチの内部構造を示す模式図である。 図４は、電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図である。 図５は、溶接トーチのＸ軸方向の加速度の時間変化の一例である。 図６は、変形例に係る電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図である。

以下、本開示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、本開示、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。

（実施形態）
［アーク溶接機の構成及び溶接トーチの構成］
図１は、本実施形態に係るアーク溶接機の構成の模式図を示す。図２は、溶接トーチの外観の模式図を、図３は、溶接トーチの内部構造の模式図をそれぞれ示す。

図１に示すように、アーク溶接機１０（以下、単に溶接機１０と呼ぶことがある）は、電源装置２０とワイヤ送給装置３０と溶接トーチ６０とを備えている。また、ガスボンベ８０からガスホース８１及びワイヤ送給装置３０を介してシールドガス、例えば、ＣＯ_２ガスが溶接トーチ６０に供給されている。なお、シールドガスの圧力及び流量が所定の値になるように、図示しない流量調整器で調整され、シールドガスが供給される。なお、ガスホース８１はトーチケーブル４１の内部に収容されており、後述する電力ケーブル４０と制御ケーブル５０も同様にトーチケーブル４１の内部に収容されている。

電源装置２０は、出力端子２１の一方に電力ケーブル４０が、他方にワークケーブル４２がそれぞれ接続されており、電力ケーブル４０から溶接トーチ６０に溶接用の電力が供給される。具体的には、トーチケーブル４１内に収容されて溶接トーチ６０に接続された電力ケーブル４０及び図示しない溶接用チップを介して溶接トーチ６０内を通る溶接ワイヤ７０に溶接電流が供給される。また、電源装置２０は、ワイヤ送給装置３０に対してワイヤ送給速度や溶接ワイヤ７０を流れる溶接電流を制御するための制御信号を送るように構成されている。電源装置２０の機能及び内部の機能ブロック構成については後で述べる。

ワイヤ送給装置３０は、ワイヤ送給機構（図示せず）とワイヤ送給機構を駆動するモータ３１とで構成され、電源装置２０からの制御信号に応じて、溶接ワイヤ７０を所定の速度でワーク（溶接対象物）Ｗに向けて送給する。また、ガスボンベ８０から供給されたシールドガスを溶接トーチ６０に供給する。なお、シールドガスは、流量調整器を介して溶接トーチ６０に直接供給されるようにしてもよい。

制御ケーブル５０は、電源装置２０とワイヤ送給装置３０とに接続され、前述したように、溶接ワイヤ７０のワイヤ送給速度を制御する制御信号を送るとともに、溶接トーチ６０に設けられた各種デバイスと電源装置２０との間で各種信号の授受を行うように構成されている。また、制御ケーブル５０を介して、溶接トーチ６０に設けられた各種デバイスの駆動電力が供給される。また、制御ケーブル５０は、溶接の開始／停止を決定するトーチスイッチ６４の操作信号を電源装置２０に送るように構成されている。

図２，３に示すように、溶接トーチ６０は、トーチ本体６１とトーチホルダ６３とトーチスイッチ６４とヘッド６２とを有している。また、溶接トーチ６０は、内部に溶接ワイヤ７０を保持しており、溶接ワイヤ７０は、ヘッド６２の先端からワークＷに向けて送給される。

図２に示すように、トーチホルダ６３には、表示部１００と操作部２００とが配置されており、表示部１００は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスで構成される。表示部１００は、溶接条件等の各種表示を行う。操作部２００は、例えば、操作ボタン（図示せず）等のデバイスで構成され、溶接作業者の操作により、溶接トーチ６０に設けられた各種デバイス、または電源装置２０に操作信号を出力する。例えば、表示部１００の表示／非表示を操作部２００の操作により切り替えることができる。なお、表示部１００がタッチパネルである場合は、操作部２００の機能は表示部１００に集約でき、操作部２００を省略できる。

また、図３に示すように、トーチホルダ６３の内部にはセンサ部３００が取り付けられており、配線６５を介してトーチケーブル４１内を通る制御ケーブル５０に電気的に接続されている。また、トーチホルダ６３には、トーチスイッチ６４が取り付けられており、トーチスイッチ６４も配線６６を介してトーチケーブル４１内を通る制御ケーブル５０に電気的に接続されている。トーチスイッチ６４を操作する、つまり、トーチスイッチ６４を押すことで、溶接開始状態、つまり、ワイヤ送給装置３０が作動し、溶接ワイヤ７０に溶接電流が流れるＯＮ状態と、溶接停止状態、つまり、溶接電流の供給が停止し、ワイヤ送給装置３０も停止するＯＦＦ状態とが切替えられる。ただし、後で述べるように、センサ部３００での検出結果に基づいて、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていると判定できた場合のみ、トーチスイッチ６４の操作が有効となる。

［電源装置及び溶接トーチの機能ブロック構成］
図４は、電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図を、図５は、溶接トーチのＸ軸方向の加速度の時間変化の一例をそれぞれ示す。なお、図示しないが、前述したように、制御ケーブル５０は、ワイヤ送給装置３０を介して、電源装置２０と溶接トーチ６０とに接続されている。

図２～４に示すように、溶接トーチ６０には、表示部１００と操作部２００とセンサ部３００とが設けられている。表示部１００と操作部２００の機能は前述した通りである。

図４に示すように、センサ部３００は、加速度センサ３１０と角速度センサ３２０とこれら加速度センサ３１０，角速度センサ３２０の出力を信号処理する信号処理部３３０とで構成されるともに、これらが１つのパッケージ内に集積されたデバイスである。なお、加速度センサ３１０と角速度センサ３２０とは、三次元空間の互いに直交する３軸（図２に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度または角速度の変化をそれぞれ検出するセンサである。つまり、センサ部３００は、いわゆる６軸センサである。また、信号処理部３３０は、ＩＣまたはＬＳＩで構成されている。センサ部３００は、溶接トーチ６０における各軸方向の加速度及び角速度やそれらの変化を検出する。これらの値は所定の時間間隔毎に検出される。また、各軸方向の加速度及び角速度の変化と、予め定められたセンサ部３００と溶接トーチ６０の先端であるヘッド６２の先端との位置の差とから溶接トーチ６０の先端の移動速度や動きや検出する。

また、信号処理部３３０は、加速度センサ３１０及び角速度センサ３２０のアナログ出力信号を受け取って、ノイズのフィルタリングや信号増幅あるいはアナログ出力信号のデジタル化処理を行ったりする。なお、本実施形態では、加速度センサ３１０と角速度センサ３２０と信号処理部３３０とを１つのパッケージ内に集積しているが、それぞれを別個に準備してプリント基板に実装するようにしてもよい。センサ部３００のうち、加速度センサ３１０の検出信号は、後で述べるトーチスイッチ６４の操作の有効／無効判定に用いられる。

一方、電源装置２０には、制御部４００と記憶部５００とが設けられており、制御部４００は、演算部４１０と判定部４２０と溶接制御部４３０とを少なくとも有している。

なお、制御部４００は、マイクロコンピュータやＬＳＩ上で所定のソフトウェアを実行して実現される機能ブロックであり、これに含まれる演算部４１０、判定部４２０、溶接制御部４３０も同様である。なお、演算部４１０と判定部４２０と溶接制御部４３０とが、それぞれ別のＬＳＩ上に実装されていてもよい。

制御部４００のうち、溶接制御部４３０は、ワイヤ送給装置３０から送給される溶接ワイヤ７０のワイヤ送給速度を制御する。また、溶接制御部４３０は、溶接出力、つまり、溶接ワイヤ７０に流れる溶接電流や溶接電圧を制御する。

演算部４１０は、センサ部３００の信号処理部３３０から出力された信号、つまり、加速度センサ３１０や角速度センサ３２０での検出値に基づいて、各種演算処理を実行する。例えば、溶接トーチ６０の先端の速度や振れ幅や溶接トーチ６０の姿勢等を算出する。

記憶部５００は、溶接条件、例えば、設定電圧や設定電流、またこれに対応するワイヤ送給速度を保存する。また、記憶部５００は、所定の時間間隔毎に加速度センサ３１０で検出された溶接トーチ６０の加速度を順次保存する。以降の説明では、主にＸ軸方向の加速度Ａ_Ｘ（以下、単に加速度Ａ_Ｘという）について述べる。演算部４１０は、記憶部５００に保存された加速度Ａ_Ｘに基づいて、加速度Ａ_Ｘの移動平均値ＭＡ_Ｘ（以下、単に移動平均値ＭＡ_Ｘという）を算出する。ここで、移動平均値とは、予め設定された一定期間毎の平均値を、区間をずらしながら求めた値である。本実施形態において、この一定期間は、図５に示す期間Ｔである。

判定部４２０は、期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘが、移動平均値ＭＡ_Ｘ±しきい値Ｋを超えた場合の回数Ｅ、言い換えると、加速度Ａ_Ｘと移動平均値ＭＡ_Ｘとの差分の絶対値がしきい値Ｋを超えた場合の回数Ｅをカウントする。ここで、しきい値Ｋは正の値である。

図５に示すように、加速度Ａ_Ｘは、時間的に大きく変動することがある。例えば、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っている場合、手振れの影響で、溶接トーチ６０は、不規則に、時に大きく動く。この動きが加速度Ａ_Ｘに反映され、図５に示すように、所定の期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘが、移動平均値ＭＡ_Ｘ±しきい値Ｋを超えることが発生しうる。なお、しきい値Ｋの値は、手振れに起因した加速度センサ３１０の出力信号のレンジに応じて、適宜設定される。よって、溶接トーチ６０のサイズや重量も、しきい値Ｋの設定に影響する。

また、判定部４２０は、所定の期間Ｔにおける加速度Ａ_Ｘの検出回数Ｎと前述の回数Ｅとを比較して、検出回数Ｎと回数Ｅとの比（＝Ｅ／Ｎ）が所定値未満である場合は、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定し、所定値以上であれば、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていると判定する。本実施形態では、この所定値を０．５としているが、特にこれに限定されず、適宜他の値を取りうる。また、検出回数Ｎは１００個であるが、これも特に限定されず、適宜他の値を取りうる。

溶接制御部４３０は、判定部４２０で溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定された場合、トーチスイッチ６４の操作を無効にする。したがって、この状態で、トーチスイッチ６４を押しても、ワイヤ送給装置３０は作動せず、溶接ワイヤ７０に溶接電流は流れない。つまり、アーク溶接機１０の動作が制限される。

一方、溶接制御部４３０は、判定部４２０で溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていると判定された場合、トーチスイッチ６４の操作を有効にする。したがって、アーク溶接機１０の動作制限が解除される。この状態で、トーチスイッチ６４を押すと、ワイヤ送給装置３０が作動し、溶接ワイヤ７０に所定の溶接電流が流れる溶接開始状態となる。

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係る溶接機の制御方法は、加速度センサ３１０が取り付けられた溶接トーチ６０を有する溶接機１０の制御方法である。

この制御方法は、溶接トーチ６０の加速度Ａ_Ｘを所定の時間間隔毎に検出する第１ステップと、第１ステップで検出された加速度Ａ_Ｘを用いて加速度Ａ_Ｘの移動平均値ＭＡ_Ｘを算出する第２ステップと、を備えている。

また、所定の期間Ｔにおける加速度Ａ_Ｘの検出回数Ｎと、所定の期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘと移動平均値ＭＡ_Ｘとの差分の絶対値がしきい値Ｋを超えた場合の回数Ｅとを比較して、検出回数Ｎと回数Ｅとの比（＝Ｅ／Ｎ）が所定値未満である場合は、アーク溶接機１０の動作を制限する第３ステップと、を備えている。

本実施形態によれば、溶接トーチ６０の加速度Ａ_Ｘ及びその移動平均値ＭＡ_Ｘに基づいて、溶接機１０の動作を制限することで、トーチスイッチ６４の誤動作等により、意図しないタイミングで溶接出力が発生するのを簡便に防止できる。このことにより、溶接作業者の作業安全性を向上できる。また、ワークＷに対し、意図しない箇所に溶接を行う等の溶接不良の発生を防止できる。

また、特許文献３に開示された構成とは異なり、溶接機１０の動作制限の判定にあたって、検出すべき項目が、加速度Ａ_Ｘのみでよいため、判定のための演算処理が簡略化される。

さらに、溶接機１０の動作制限の判定にあたって、加速度Ａ_Ｘを直接用いるのではなく、その移動平均値ＭＡ_Ｘを用いることで、判定精度を高めることができる。これについてさらに説明する。

従来知られているように、加速度センサ３１０の出力信号は、温度によって変動する温度依存性を有している。このため、周辺環境の温度が変動すると、加速度センサ３１０で検出される加速度も変動してしまう。また、加速度センサ３１０には個体差があるため、この個体差によって、異なる溶接機１０の間で、加速度センサ３１０で検出される加速度にばらつきを生じる。また、加速度センサ３１０を図示しない実装基板に実装するときの実装誤差、あるいはセンサ部３００をトーチホルダ６３に取り付けるときの取り付け誤差によっても、加速度センサ３１０で検出される加速度にばらつきを生じる。

このように、加速度センサ３１０の出力信号、言い換えると、加速度センサ３１０で検出される加速度には数多くの変動要因がある。したがって、加速度Ａ_Ｘを直接用いて、溶接機１０の動作制限の判定を行うと、加速度Ａ_Ｘの検出ばらつきに起因して、溶接機１０の動作制限の判定精度が低下するおそれがある。

一方、本実施形態によれば、移動平均値ＭＡ_Ｘを用いることで、前述の変動要因の影響が緩和されるため、溶接機１０の動作制限の要否を高精度で判定することができる。

なお、判定部４２０が、回数Ｅに代えて、以下の回数Ｆをカウントするようにしてもよい。回数Ｆは、所定の期間Ｔにおける加速度Ａ_Ｘと、所定の期間Ｔにおける加速度Ａ_Ｘと加速度Ａ_Ｘの標準偏差ＳＤ_Ｘ（以下、単に標準偏差ＳＤ_Ｘという）との差分の絶対値がしきい値Ｋ１を超えた場合の回数である。この場合は、第３ステップにおいて、所定の期間Ｔにおける加速度Ａ_Ｘの検出回数Ｎと、所定の期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘと標準偏差ＳＤ_Ｘとの差分の絶対値が、しきい値Ｋ１を超えた場合の回数Ｆとを比較して、検出回数Ｎと回数Ｆとの比（＝Ｆ／Ｎ）が所定値未満である場合は、溶接機１０の動作を制限する。

このようにしても、回数Ｅを用いる場合と同様に、意図しないタイミングで溶接出力が発生するのを簡便に防止できる。また、溶接作業者の作業安全性の向上と溶接不良の発生の防止が図れることは言うまでもない。なお、しきい値Ｋ１は、しきい値Ｋと異なる値である。ただし、同じ値であってもよい。

また、これとは別の方法で溶接機１０の動作を制限してもよい。例えば、所定の期間Ｔにおける標準偏差ＳＤ_Ｘが、所定のしきい値以下である場合、判定部４２０は、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定し、溶接機１０の動作を制限するようにしてもよい。

第３ステップにおいて、検出回数Ｎと回数Ｅまたは回数Ｆとの比が所定値未満である場合に、溶接トーチ６０に設けられたトーチスイッチ６４の操作を無効にする。

このようにすることで、トーチスイッチ６４を操作しても、溶接開始状態とはならず、溶接機１０の動作を確実に制限することができる。このことにより、意図しないタイミングでの溶接出力の発生の防止、また、溶接作業者の作業安全性の向上と溶接不良の発生の防止が確実に図れることは言うまでもない。

また、本実施形態では、溶接トーチ６０のＸ軸方向の加速度Ａ_Ｘ及びその移動平均値ＭＡ_Ｘを用いて、溶接機１０の動作を制限する方法を示したが、特にこれに限定されるものでなく、例えば、Ｙ軸方向の加速度Ａ_ＹやＺ軸方向の加速度Ａ_Ｚやそれらの移動平均値を用いるようにしてもよい。また、各軸方向の加速度Ａ_Ｘ，Ａ_Ｙ，Ａ_Ｚのそれぞれの２乗の和の平方根を用いてもよい。

なお、手振れによる溶接トーチ６０の動きは、Ｚ軸方向よりも溶接トーチ６０の長手方向であるＹ軸方向を含む平面内で起こりやすい。よって、Ｘ軸方向の加速度Ａ_ＸまたはＹ軸方向の加速度Ａ_Ｙを用いることで、手振れ、ひいては、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っているか否かを高精度に判定でき、溶接機１０の動作制限の判定精度が高められる。

また、本実施形態では、検出回数Ｎと回数Ｅまたは回数Ｆとの比が所定値未満である場合に、溶接機１０の動作を制限する例を示したが、例えば、溶接機１０の溶接条件の変更を禁止するようにしてもよい。つまり、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定された場合は、溶接機１０の溶接条件の変更を禁止するようにしてもよい。

このようにすることで、意図しない溶接条件の変更を防止できる。このことにより、溶接不良の発生が防止できる。また、溶接作業者の作業安全性の向上が図れる。

また、本実施形態に係る溶接機１０は、加速度センサ３１０が取り付けられた溶接トーチ６０と、溶接トーチ６０と電気的に接続され、溶接トーチ６０に溶接用の電力を供給する電源装置２０とを少なくとも備えている。

電源装置２０は、制御部４００と記憶部５００とを有し、制御部４００は、演算部４１０と判定部４２０と溶接制御部４３０とを少なくとも有している。

加速度センサ３１０は、所定の時間間隔毎に溶接トーチ６０の加速度を検出する。

記憶部５００は、加速度センサ３１０で検出された溶接トーチ６０の各軸方向の加速度を順次保存する。

演算部４１０は、記憶部５００に保存された加速度Ａ_Ｘに基づいて、その移動平均値ＭＡ_Ｘを算出する。

判定部４２０は、所定の期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘと移動平均値ＭＡ_Ｘとの差分の絶対値がしきい値Ｋを超えた場合の回数Ｅをカウントする。また、判定部４２０は、所定の期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘの検出回数Ｎと、加速度Ａ_Ｘと移動平均値ＭＡ_Ｘとの差分の絶対値がしきい値Ｋを超えた場合の回数Ｅとを比較して、検出回数Ｎと回数Ｅとの比（＝Ｅ／Ｎ）が所定値未満である場合は、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定する。

溶接制御部４３０は、判定部４２０で溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定された場合、溶接機１０の動作を制限する。

本実施形態の溶接機１０によれば、前述した通り、トーチスイッチ６４の誤動作等により、意図しないタイミングで溶接出力が発生するのを簡便に防止できる。このことにより、溶接作業者の作業安全性を向上できる。また、ワークＷに対し、意図しない箇所に溶接を行う等の溶接不良の発生を防止できる。

また、溶接制御部４３０は、判定部４２０で溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定された場合、トーチスイッチ６４の操作を無効にすることで、溶接機１０の動作を制限する。このことにより、意図しないタイミングでの溶接出力の発生の防止、また、溶接作業者の作業安全性の向上と溶接不良の発生の防止が確実に図れる。

なお、演算部４１０が、記憶部５００に保存された加速度Ａ_Ｘに基づいて、期間Ｔにおける加速度Ａ_Ｘの標準偏差ＳＤ_Ｘを算出し、判定部４２０は、期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘと標準偏差ＳＤ_Ｘとの差分の絶対値がしきい値Ｋ１を超えた場合の回数Ｆをカウントするようにしてもよい。また、判定部４２０が、期間Ｔにおいて、加速度Ａ_Ｘの検出回数Ｎと、加速度Ａ_Ｘと標準偏差ＳＤ_Ｘとの差分の絶対値がしきい値Ｋ１を超えた場合の回数Ｆとを比較して、検出回数Ｎと回数Ｆとの比（＝Ｆ／Ｎ）が所定値未満である場合は、溶接作業者が溶接トーチ６０を手に持っていないと判定するようにしてもよい。

＜変形例＞
図６は、変形例に係る電源装置と溶接トーチの機能ブロックの概略構成図を示す。

図６に示す構成は、溶接トーチ６０に演算部６１０や判定部６２０や記憶部５００を設けられている点で、図４に示す構成と異なる。なお、演算部６１０や判定部６２０の機能は、図４に示す演算部４１０や判定部４２０の機能と同じである。

また、センサ部３００の出力信号を電源装置２０に設けられた制御部４００に送るにあたって、溶接トーチ６０に通信部６３０が設けられ、通信部６３０から制御部４００の溶接制御部４３０に当該信号が絶縁信号として送られる。

本変形例によれば、実施形態に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、意図しないタイミングでの溶接出力の発生の防止、また、溶接作業者の作業安全性の向上と溶接不良の発生の防止が図れる。また、意図しない溶接条件の変更の防止、また、溶接不良の発生の防止と溶接作業者の作業安全性の向上が図れる。

さらに、本変形例によれば、溶接トーチ６０の各軸方向の加速度や角速度を正確に算出することができる。制御ケーブル５０を含むトーチケーブル４１が非常に長くなる場合、センサ部３００の出力信号が小さいと、制御ケーブル５０を伝搬して制御部４００に入力される信号のなまりが大きくなり、溶接トーチ６０の各軸方向の加速度や角速度を正確に算出することが難しくなることがある。このような場合に、溶接トーチ６０に、演算部６１０や判定部６２０や記憶部５００を設けることで、制御ケーブル５０での信号のなまりを無くし、溶接トーチ６０の各軸方向の加速度や角速度を正確に算出することができる。

なお、信号処理部３３０に演算部４１０や判定部４２０を組み込んで一体化してもよい。また、通信部６３０を無線信号を送受信する機能ブロックとしてもよい。その場合は、電源装置２０に図示しない無線通信部を設けて、通信部６３０とこの無線通信部との間で信号の授受が行われる。

なお、本願明細書において、溶接ワイヤ７０を用いた、いわゆる消耗電極式のアーク溶接機１０を例に取って説明したが、アーク溶接機１０を、ＴＩＧ等の非消耗電極式のアーク溶接機としてもよい。ただし、その場合は、ワイヤ送給装置３０は不要となるので、電源装置２０から電力ケーブル４０を介して直接、溶接トーチ６０に電力が供給される。また、ワイヤ送給装置３０の代わりに溶接棒または溶加材送給装置を配置してもよい。また、溶接トーチ６０は、制御ケーブル５０により、電源装置２０と直接に接続される。

本開示の溶接機の制御方法は、溶接トーチの加速度に基づいて、意図しないタイミングでの溶接出力の発生を簡便に防止でき、有用である。

１０ アーク溶接機（溶接機）
２０ 電源装置
３０ ワイヤ送給装置
３１ モータ
４０ 電力ケーブル
４１ トーチケーブル
４２ ワークケーブル
５０ 制御ケーブル
６０ 溶接トーチ
６１ トーチ本体
６２ ヘッド
６３ トーチホルダ
６４ トーチスイッチ
７０ 溶接ワイヤ
８０ ガスボンベ
８１ ガスホース
１００ 表示部
２００ 操作部
３００ センサ部
３１０ 加速度センサ
３２０ 角速度センサ
３３０ 信号処理部
４００ 制御部
４１０，６１０ 演算部
４２０，６２０ 判定部
４３０ 溶接制御部
５００ 記憶部
６３０ 通信部
Ｗ ワーク（溶接対象物）

Claims (4)

1. 加速度センサが取り付けられた溶接トーチを有する溶接機の制御方法であって、
   前記溶接トーチの加速度を所定の時間間隔毎に検出する第１ステップと、
   前記第１ステップで検出された前記加速度を用いて、所定の期間における前記加速度の移動平均値を算出する第２ステップと、
   前記所定の期間における前記加速度の検出回数と、前記所定の期間において、前記加速度と前記移動平均値との差分の絶対値が所定のしきい値を超えた場合の回数とを比較して、前記検出回数と前記回数との比が所定値未満である場合は、前記溶接機の動作を制限する第３ステップと、
   を備えたことを特徴とする溶接機の制御方法。
2. 加速度センサが取り付けられた溶接トーチを有する溶接機の制御方法であって、
   前記溶接トーチの加速度を所定の時間間隔毎に検出する第１ステップと、
   前記第１ステップで検出された前記加速度を用いて、所定の期間における前記加速度の標準偏差を算出する第２ステップと、
   前記所定の期間における前記加速度の検出回数と、前記所定の期間において、前記加速度と前記標準偏差との差分の絶対値が所定のしきい値を超えた場合の回数とを比較して、前記検出回数と前記回数との比が所定値未満である場合は、前記溶接機の動作を制限する第３ステップと、
   を備えたことを特徴とする溶接機の制御方法。
3. 請求項１または２に記載の溶接機の制御方法において、
   前記第３ステップでは、前記検出回数と前記回数との比が所定値未満である場合に、前記溶接トーチに設けられたトーチスイッチの操作を無効にすることを特徴とする溶接機の制御方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶接機の制御方法において、
   前記加速度は、前記溶接トーチの長手方向を含む平面内での前記溶接トーチの動きに関する加速度であることを特徴とする溶接機の制御方法。

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