溶接状態の異常判別装置
【課題】 溶接の途中におけるスパッタ発生時や異物の付着時においても、溶接状態の判別が正確にできる新規な溶接状態の異常判別装置を提供する。
【解決手段】 溶接中に発生した弾性波（ＡＥ）を検出してＡＥ信号を出力するＡＥセンサ６と、このＡＥセンサ６からのＡＥ信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１１と、このＡ／Ｄ変換器１１に接続されたＣＰＵ１２と、上記ＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）及び持続時間基準値（Ｔｋ）がそれぞれ記憶されたメモリ１３と、上記ＣＰＵ１２及びメモリ１３を関連的に制御する制御ポログラム１６と、を備え、上記ＣＰＵ１２は、上記メモリ１３に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別する溶接状態の異常判別装置である。
【解決手段】 溶接中に発生した弾性波（ＡＥ）を検出してＡＥ信号を出力するＡＥセンサ６と、このＡＥセンサ６からのＡＥ信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１１と、このＡ／Ｄ変換器１１に接続されたＣＰＵ１２と、上記ＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）及び持続時間基準値（Ｔｋ）がそれぞれ記憶されたメモリ１３と、上記ＣＰＵ１２及びメモリ１３を関連的に制御する制御ポログラム１６と、を備え、上記ＣＰＵ１２は、上記メモリ１３に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別する溶接状態の異常判別装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接状態の異常判別装置に関し、特に、ＡＥセンサによりワークの溶接状態を監視して溶接の異常を検出するとともに、検出された溶接異常の内容を判別する溶接状態の異常判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス溶接、アーク溶接、レーザ溶接等による各種ワークの溶接において、該ワークの溶接部の溶け込み量が多い場合には溶接ビード面に凹凸が生じやすいとともに、溶け込み深さが過大になり溶接部にアンダーカットが生じ易く、逆に溶け込み量が少ない場合には溶け込み深さが浅く溶接力が低下する問題がある。これらを防止するために、例えば、レーザ溶接を行う場合に、レーザ溶接時に発生するアコースティックエミッション（弾性波：ＡＥ）をＡＥセンサにより検出し、このＡＥ信号を予め記憶された基準データと比較して、実際のＡＥ信号が前記基準データ以上或いは以下の場合には、さらにそのＡＥ信号を予め記憶された各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターンと比較し、ＡＥ信号が上記ＡＥ信号パターンのいずれかに類似すると判断された場合には、そのパターンに該当する溶接条件を自動的に補正する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５５０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、溶接部の溶接状態を監視する場合において、例えば、レーザ溶接においては、溶接開始直後におけるレーザビームのワークに対する初期衝突時又は溶接途中におけるスパッタ発生時や異物の付着時においては、溶接により発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）のほかに、溶接には貢献しない大きなＡＥを含む場合があることから、これらを除外したＡＥ信号を基にして溶接異常の判別をしなければならない。しかしながら、上記特許文献１に開示された装置では、溶接開始直後における初期衝突時において発生する異常なＡＥ信号は除外することができるが、溶接途中におけるスパッタ発生時や異物の付着時の異常なＡＥ信号は除外することができない。このスパッタ発生時や異物の付着時に発生するＡＥ信号は、正常な溶接状態のＡＥ信号よりも高い値で発生するにもかかわらず溶接には貢献しない。したがって、上記特許文献１に係る装置では、溶接途中においてスパッタ発生時や異物の付着時により発生する異常なＡＥ信号を含めた誤った溶接状態として判別されるので、その溶接異常の判別結果は、信頼性が低く、この信頼性が低い結果により溶接装置を自動的に又は手作業により補正するとすれば、本来適正な溶接条件を変更するという事態となりなりかねない。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した従来の技術による溶接状態の異常判別装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、溶接の開始直後における初期衝突時ばかりでなく、溶接の途中におけるスパッタ発生時や異物の付着時においても、溶接状態の判別が正確にできる新規な溶接状態の異常判別装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するため、第１の発明（請求項１記載の発明）は溶接状態の異常判別装置に係るものであって、溶接装置により溶接されるワークに発生したアコースティックエミッション（弾性波：ＡＥ）を検出してＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、このＡＥセンサからのＡＥ信号を取り込んで該ＡＥ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器に接続された中央演算処理装置と、この中央演算処理装置に接続され、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）及び持続時間基準値（Ｔｋ）がそれぞれ記憶された記憶手段と、上記中央演算処理装置及び記憶手段を関連的に制御する制御手段と、を備え、上記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別することを特徴とするものである。
【０００７】
この第１の発明によれば、溶接中に出力されたＡＥ信号が上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合において、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が、上記持続時間基準値（Ｔｋ）よりも短いか又は等しい持続時間であれば溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別し、又は、上記持続時間基準値（Ｔｋ）よりも長い持続時間であれば溶接の異常によるＡＥ信号であると判別することができる。したがって、この発明では、溶接中に出力されたＡＥ信号が上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合であっても、溶接以外の異常であると判別された際には、そのＡＥ信号がスパッタの発生や異物の付着等による溶接には貢献しないＡＥ信号、すなわち、スパッタの発生や異物が付着した部位を溶接することにより発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することができる。換言すれば、従来の装置では、上述したスパッタの発生や異物の付着等によるＡＥ信号（溶接に貢献しないＡＥ信号）であるか否かが判断されないことから、これらの溶接には貢献しないＡＥ信号も含めた結果、本来溶接不良であると判断すべきところ正常な溶接であると判断されたり、逆に正常な溶接であると判断すべきところ異常な溶接であると判断されたりしまうことを、この発明では回避することができる。
【０００８】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、前記第１の発明において、前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、前記中央演算処理装置は、前記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とするものである。
【０００９】
この第２の発明によれば、前記エネルギー値（Ｅ）と前記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）とに基づき、前記エネルギー値（Ｅ）が上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶け込み量（深さ）過多の異常であると判別することができる。また、前記エネルギー値（Ｅ）が下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶け込み量過少の異常であると判別することができる。また、前記エネルギー値（Ｅ）が上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり、且つ下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、溶け込み量正常であると判別することができる。したがって、溶接状態が異常であるか正常であるかの判別のみならず、それぞれの判別原因の内容が明らかになることから、各判別原因に基づく後処理への対応が容易にできる。すなわち、この発明では、溶接状態が溶け込み量過多である場合と、溶接状態が溶け込み量過少である場合との種類をそれぞれ溶接異常とし、それ以外は正常な溶接であると判別するとともに、これら溶接異常であるか、正常な溶接であるかの判別は、上記実際のエネルギー値（Ｅ）が上記上限基準値（Ｅｋ１）と下限基準値（Ｅｋ２）とを基にそれぞれ判別するものであることから、より一層精度の高い溶接状態の判別を行うことができる。なお、前記溶け込み量過多の異常又は溶け込み量過少の異常であると判別された場合には、ブザーを設けてその警告音により作業者に警告をするようにしても良いし、表示手段を設けて表示することにより作業者が監視できるようにしても良い。また、異常であると判別された場合には、自動的に溶接装置を停止するようにしても良い。
【００１０】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、前記第１の発明において、前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、前記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別するとともに、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出し、その後、上記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅｇ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅｇ）から上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算し、この減算されたエネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とするものである。
【００１１】
この第３の発明によれば、溶接中に出力されたＡＥ信号が前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合において、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が、前記持続時間基準値（Ｔｋ）よりも短いか又は等しい持続時間であれば溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別して、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出し、その後、上記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅｇ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅｇ）から上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算し、この減算されたエネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較して、溶接状態が溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常であるとそれぞれ判別することができる。したがって、溶接中に出力されたＡＥ信号が溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別されても、その時点で良否の判別はせず、実質的に溶接に貢献するエネルギー値（Ｅ）が算出され、このエネルギー値（Ｅ）により溶接状態が溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常であるかを判別することができる。すなわち、スパッタの発生や異物が付着した部位を溶接することにより発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することができる。
【００１２】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記第１の発明において、前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、このディスプレイには、前記持続時間（Ｔｔ）と前記持続時間基準値（Ｔｋ）とに基づき前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
この第４の発明によれば、前記ディスプレイには、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されることから、スパッタや異物がワークに付着又は落下することのないように対策を施すための端緒として利用することができる。
【００１４】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）は、上記第２又は３の発明において、前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、このディスプレイには、前記エネルギー値（Ｅ）と前記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）とに基づき溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
この第５の発明によれば、前記ディスプレイには、溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されることから、溶接状態を把握できない作業者は、前記ディスプレイの視認により溶接状態を把握することができる。また、それぞれの判別原因の内容が明らかになることから、溶け込み量過多又は溶け込み量過少の異常と判別された場合には、これらの異常状態を改善すべく対策を施すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明（請求項１記載の発明）に係る溶接状態の異常判別装置では、従来の装置では、上述したスパッタの発生や異物の付着等によるＡＥ信号（溶接に貢献しないＡＥ信号）であるか否かが判断されないことから、これらの溶接には貢献しないＡＥ信号も含めた結果、本来溶接不良であると判断すべきところ正常な溶接であると判断されたり、逆に正常な溶接であると判断すべきところ異常な溶接であると判断されたりしまうことを、この発明では回避することができる。その結果、溶接部にスパッタが発生した場合や異物が付着した部位を溶接することによりＡＥ信号が発生した場合であっても、精度の高い溶接状態の判別を行うことができるので、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００１７】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）では、溶接状態が溶け込み量過多である場合と、溶接状態が溶け込み量過少である場合との種類をそれぞれ溶接異常とし、それ以外は正常な溶接であると判別するとともに、これら溶接異常であるか、正常な溶接であるかの判別は、上記実際のエネルギー値（Ｅ）が上記上限基準値（Ｅｋ１）と下限基準値（Ｅｋ２）とを基にそれぞれ判別するものであることから、より一層精度の高い溶接状態の判別を行うことができる。その結果、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００１８】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）では、溶接中に出力されたＡＥ信号が溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別されても、その時点で良否の判別はせず、実質的に溶接に貢献するエネルギー値（Ｅ）が算出され、このエネルギー値（Ｅ）により溶接状態が溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常であるかを判別することができる。すなわち、スパッタの発生や異物が付着した部位を溶接することにより発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することできるので、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００１９】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）では、前記ディスプレイには、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されることから、スパッタや異物がワークに付着又は落下することのないように対策を施すための端緒として利用することができる。その結果、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００２０】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）では、前記ディスプレイには、溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されることから、溶接状態を把握できない作業者は、前記ディスプレイの視認により溶接状態を把握することができる。また、それぞれの判別原因の内容が明らかになることから、溶け込み量過多又は溶け込み量過少の異常と判別された場合には、これらの異常状態を改善すべく対策を施すことができる。その結果、作業者の疲労軽減、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る溶接状態の異常判別装置の実施の形態を模式的に示すブロック図である。
【図２】レーザ溶接時におけるＡＥ信号の波形例を示し、（ａ）は通常の波形例、（ｂ）は溶接途中にスパッタが発生した場合の波形例、（ｃ）はワークに異物が付着していた場合の波形例を示す。
【図３】溶接状態の異常を判別する動作を示すフローチャートである。
【図４】他の実施の形態にかかる溶接状態の異常を判別する動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための溶接状態の異常判別装置に係る形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
この実施の形態に係る溶接状態の異常判別装置１は、図１に示すレーザ溶接装置２によりワークＷに溶接加工された際に溶接部に異常が発生したか否かを判別する装置であって、ワークＷに固定されたＡＥセンサ６を構成要素としている。このＡＥセンサ６は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）などの圧電素子を構成要素とし、ワークＷの溶接部に発生する局部的な変形や破壊が生ずるときに発生するとともに、ワークＷ内を伝播するアコースティックエミッション（ＡＥ：弾性波）を検出してＡＥ信号を出力するものである。このＡＥセンサ６にはプリアンプ７が接続され、このプリアンプ７により、上記ＡＥセンサ６から伝送されたＡＥ信号は微弱であるため、該プリアンプ７の予め設定された増幅条件により上記ＡＥ信号が増幅される。なお、このプリアンプ７は、上記ＡＥセンサ６に内蔵されていても良く、該プリアンプ７がＡＥセンサ６内に内蔵されることによって高感度で低雑音な特性を得ることができる。
【００２４】
また、このプリアンプ７にはフィルタ８が接続され、このフィルタ８は、必要な範囲の周波数のみを通し、他の周波数は通さない（減衰させる）という機能を有するバンドパスフィルタである。このフィルタ８により、上記プリアンプ７から伝送されたＡＥ信号のうち、溶接部の溶け込みに関係した特定の周波数成分をもつＡＥ信号のみが予め設定された弁別条件（周波数帯の閾値）により弁別されて通過することができる。このフィルタ８にはメインアンプ９が接続され、このメインアンプ９により、上記フィルタ８から伝送されたＡＥ信号は予め設定された増幅条件により増幅される。このメインアンプ９にはＡ／Ｄ変換器１１が接続され、このＡ／Ｄ変換器１１により、上記メインアンプ９から伝送されたＡＥ信号はデジタル化され、該Ａ／Ｄ変換器１１に接続されたＣＰＵ（中央演算処理装置）１２に伝送される。
【００２５】
このＣＰＵ１２にはメモリ１３が接続され、このメモリ１３は、メインメモリ１３ａとサブメモリ１３ｂとから構成されている。このメモリ１３が接続されたＣＰＵ１２では、前記Ａ／Ｄ変換器１１からデジタル化されたＡＥ信号が該ＣＰＵ１２に取り込まれると、後述するサブメモリ１３ｂに記憶された各基準値やプログラムがメインメモリ１３ａにそれぞれ読み出され、該ＣＰＵ１２によりＡＥ信号の持続時間や、後述する実際のエネルギー値（Ｅ）を算出するとともに、後述する溶接異常の判別がされる。そして、上記メモリ１３のうちサブメモリ１３ｂには、後述するようにＣＰＵ１２が異常有無を判別するための各基準値や、該ＣＰＵ１２が後述する動作を行うためのプログラムがそれぞれ記憶されている。また、このサブメモリ１３ｂには、後述する「溶接以外の異常」を表示する第１の表示情報と、「溶け込み量過多」を表示する第２の表示情報と、「溶け込み量過小」を表示する第３の表示情報と、「溶け込み量正常」を表示する第４の表示情報が記憶されている。一方、上記メインメモリ１３ａは、上記ＣＰＵ１２により、上記サブメモリ１３ｂから適宜読み出した情報を記憶し、また、前記ＡＥセンサ６を介して取り込まれＡ／Ｄ変換器１１によりデジタル化されたＡＥ信号、このＡＥ信号が所定の振幅を超えた持続時間、上記ＡＥ信号から計算されたエネルギー値（Ｅ）等がそれぞれ記憶されるものである。
【００２６】
そして、前記サブメモリ１３ｂには、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）、この超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）と比較して該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接の異常により発生したか、又は溶接以外の異常により発生したかを判別するための所定の持続時間基準値（Ｔｋ）、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及び前記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ予め記憶されている。
【００２７】
ここで、前記持続時間基準値（Ｔｋ）は、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の持続時間（Ｔｔ）が、該持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたと判別された場合には、溶接の異常によるＡＥ信号であると判断し、該持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別された場合には、溶接以外の異常によるＡＥ信号であると前記ＣＰＵ１２が判別するためのものである。すなわち、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるが上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下の持続時間（Ｔｔ）に発生したＡＥ信号であると前記ＣＰＵ１２が判別した場合には、溶接には貢献しない突発的なＡＥ信号であって、スパッタの発生時や異物の付着時に発生するＡＥ信号であることが明らかであることから、後述するように、溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判断される。これに対して、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるとともに、上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えた持続時間（Ｔｔ）のＡＥ信号があると前記ＣＰＵ１２が判別した場合は、突発的なＡＥ信号ではなく、溶け込み量過多の可能性があるＡＥ信号であることから、さらに、前記エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）の範囲内であるか否かの判別を経て溶接異常であるか、又は正常であるかが後述するように判別される。
【００２８】
また、このサブメモリ１３ｂには、前記各基準値のほかに、後述するレーザ溶接装置２がレーザビームの照射を開始してからＡＥ信号を取込み開始するまでの取込み待機時間（Ｔｓ）と、前記エネルギー値（Ｅ）を算出するためにＡＥ信号を取込む所定の時間である取込み時間（Ｔｃ）とがそれぞれ予め記憶されている。これらのうち前者の取込み待機時間（Ｔｓ）は、後述するレーザ溶接装置２からレーザビームが照射された溶接開始の直後においては、溶接により発生するＡＥのほかに、レーザビームの初期衝突により溶接には貢献しない大きなＡＥを含む場合があることから（図２（ａ）参照）、これらを除外したＡＥ信号を基にして溶接異常の判別をするための待機時間である。また、後者の取込み時間（Ｔｃ）は、１溶接部の開始から終了までの間に前記エネルギー値（Ｅ）を算出する回数に対応して設定される。そして、上記エネルギー値（Ｅ）は、上記取込み時間（Ｔｃ）内に取込まれたＡＥ信号の面積を前記ＣＰＵ１２により積分して算出される。さらに、このサブメモリ１３ｂには、後にフローチャートを用いて説明する動作を行うためのプログラムが記憶されている。
【００２９】
また、前記ＣＰＵ１２には、図１に示すディスプレイ（モニタ）１４が接続され、このディスプレイ１４の図示しない表示部には、前記ＣＰＵ１２により溶接以外の異常と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第１の表示情報「溶接以外の異常」を意味する情報が表示され、溶け込み量過多と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第２の表示情報「溶け込み量過多」を意味する情報が表示され、溶け込み量過小と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第３の表示情報「溶け込み量過小」を意味する情報が表示され、溶け込み量正常と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第４の表示情報「溶け込み量正常」を意味する情報がそれぞれ選択的に表示され、判別の内容が識別できるようになっている。また、上記ＣＰＵ１２により溶け込み量過多又は溶け込み量過小と判別された場合には、前記ディスプレイ１４に異常内容がそれぞれ表示されるとともに、上記ＣＰＵ１２から後述するレーザ照射装置２１にレーザビームの照射を中断する照射信号（符号は省略する）が伝送される。
【００３０】
また、前記ＣＰＵ１２には、キーボード１５が接続され、このキーボード１５により、上述した超過振幅基準値（Ｖｕ）、持続時間基準値（Ｔｋ）、エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）、取込み待機時間（Ｔｓ）及び取込み時間（Ｔｃ）が入力され、これらの各入力値が前記メモリ１３のサブメモリ１３ｂにそれぞれ記憶される。また、このキーボード１５により、上述したプリアンプ７の増幅条件、フィルタ８の弁別条件、メインアンプ９の増幅条件及びＡ／Ｄ変換器１１のサンプリング周波数（単位時間当たりに標本を採る頻度）が入力されて、前記サブメモリ１３ｂに記憶され、前記ＣＰＵ１２から前記プリアンプ７、フィルタ８、メインアンプ９及びＡ／Ｄ変換器１１に図１に示す条件設定信号（符号は省略する）としてそれぞれ伝送される。なお、前記ＣＰＵ１２には、図示しないブザーを接続することにより、前記ＣＰＵ１２により溶け込み量過多と判別された場合は、上記ブザーから警告音を発するとともに前記第２の表示情報「溶け込み量過多」表示し、溶け込み量過小と判別された場合は、上記ブザーから警告音を発するとともに第３の表示情報「溶け込み量過小」表示するようにしても良い。
【００３１】
また、図１に示すＡＥセンサ６は、ワークＷに直接固定されている場合を示すものであるが、例えば、後述する取付け治具２４や図示しないワークＷのチャッキング装置などに固定してもＡＥを検出することができる。この取付け治具２４等にＡＥセンサ６を固定する場合には、ワークＷが取り替えられる度に該ＡＥセンサ６を着脱する煩雑さはないが、ワークＷの溶接部に発生するＡＥが取付け治具２４を介して間接的に検出されることから、ワークＷに直接固定されている場合に比べ、ＡＥの検出精度がやや劣る。
【００３２】
次に、ワークＷに溶接をするためのレーザ溶接装置２は、図１に示すように、レーザビームを発振して照射するレーザ照射装置２１と、このレーザ照射装置２１により発振されたレーザビームを伝送する光路構造体２２と、この光路構造体２２により伝送されたレーザビームをワークＷの溶接部に照射するレーザ照射ヘッド２３とにより構成されている。また、このレーザ溶接装置２により溶接されるワークＷは、取付け治具２４により固定され、この取付け治具２４は、床面に設置された溶接台２５上に固定されている。なお、前記レーザ溶接装置２により照射されるレーザビームの照射開始、照射終了又は照射中断をさせる指令は、図１に示す前記ＣＰＵ１２からの照射信号（符号は省略する）により指令される。
【００３３】
次に、この溶接状態の異常判別装置１によりワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する手順及び作用効果について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。この溶接部の異常を判別する前の準備段階において、上述したプリアンプ７の増幅条件、フィルタ８の弁別条件、及びメインアンプ９の増幅条件は、予めそれぞれ設定されている。また、上述した超過振幅基準値（Ｖｕ）、持続時間基準値（Ｔｋ）、エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）、取込み待機時間（Ｔｓ）及び取込み時間（Ｔｃ）は、予めサブメモリ１３ｂにそれぞれ記憶されている。
【００３４】
最初のステップＳｔ１において、上記ＣＰＵ１２により、ワークＷにレーザビームの照射が開始されたか否かが判別され、照射が開始されていると判別された場合には次のステップＳｔ２に進み、開始されていないと判別された場合には、ステップＳｔ１に戻って繰り返される。次のステップＳｔ２に進んだ場合には、上記ＣＰＵ１２により、レーサビームの照射を開始してから取込み待機時間（Ｔｓ）だけ待機させた後（図２（ａ）参照）、次のステップＳｔ３に進む。このステップＳｔ３では、ＡＥセンサ６から取込み時間（Ｔｃ）の間に伝送されたＡＥ信号をＣＰＵ１２が取込むとともに、この取込まれたＡＥ信号を上記ＣＰＵ１２がメモリ１３に一時記憶させた後、次のステップＳｔ４に進む。なお、上記ステップＳｔ２における取込み待機時間（Ｔｓ）は、上述したように、レーザビームが照射された溶接開始の直後においては、溶接により発生するＡＥのほかに、レーザビームの初期衝突により溶接には貢献しない大きなＡＥを含む場合があることから（図２（ａ）参照）、これらを除外したＡＥ信号を基にして溶接異常の判別をするための待機時間である。
【００３５】
そして、次のステップＳｔ４では、前記取込み時間（Ｔｃ）の間に取込まれたＡＥ信号には、超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号を含むか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され（図２（ｂ）、又は同図（ｃ）参照）、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号を含むと判別された場合にはステップＳｔ５に進み、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号は含まないと判別された場合には後述するステップＳｔ８に進む。一方のステップＳｔ５に進んだ場合には、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）を上記ＣＰＵ１２が計測（図２（ｂ）、又は同図（ｃ）参照）し、次のステップＳｔ６に進む。この次のステップＳｔ６では、上記持続時間（Ｔｔ）は持続時間基準値（Ｔｋ）以下であるか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、該持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別された場合にはステップＳｔ７に進み、該持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたと判別された場合には後述するステップＳｔ８に進む。
【００３６】
このステップＳｔ６における上記ＣＰＵ１２の判別は、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が、異常な溶接により発生したＡＥによるものであるか否かを判別するものであって、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の持続時間（Ｔｔ）が前記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かにより判別される。すなわち、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるが上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下の持続時間（Ｔｔ）で発生したＡＥ信号は、溶接には貢献しない突発的なＡＥ信号であって、図２（ｂ）又は同図（ｃ）に示すスパッタの発生時や異物の付着時に発生するＡＥ信号であることが明らかであることから、溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判断することができる。これに対して、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるとともに、上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えた持続時間（Ｔｔ）のＡＥ信号は、突発的なＡＥ信号ではなく、溶け込み量過多の原因となる場合があることから、さらに、後述するステップＳｔ８において算出したエネルギー値（Ｅ）が、エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）の範囲内であるか否かの判別（ステップＳｔ９，１１）を経て溶接異常であるか、又は正常であるかの判別をしなければならない。
【００３７】
そして、前記ステップＳｔ６から一方のステップＳｔ７に進んだ場合には、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号は、前記持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると上記ＣＰＵ１２により判別され、スパッタの発生時や異物の付着時に発生する溶接異常以外のＡＥ信号によるものであるから、このステップＳｔ７において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に、上記サブメモリ１３ｂに予め記憶されている第１の表示情報「溶接以外の異常」を表示させて、次のステップＳｔ１４に進む。このステップＳｔ１４においては、レーザビームの照射を中断してワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する動作が終了される（溶接作業が中断される）。
【００３８】
また、前記ステップＳｔ４において、前記取込み時間（Ｔｃ）の間に取込まれたＡＥ信号には、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号を含まないと上記ＣＰＵ１２により判別された場合、又は、該持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたと判別された場合には、ステップＳｔ８に進み、このステップＳｔ８において、上記ＣＰＵ１２によりエネルギー値（Ｅ）が算出され、次のステップＳｔ９に進む。なお、エネルギー値（Ｅ）は、上述したように、前記取込み時間（Ｔｃ）内に取込まれたＡＥ信号の面積を前記ＣＰＵ１２により積分して算出される。次のステップＳｔ９においては、エネルギー値（Ｅ）は正常領域のエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたと判別された場合には、ステップＳｔ１０に進み、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えていないと判別された場合にはステップＳｔ１１に進む。
【００３９】
一方のステップＳｔ１０に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたと上記ＣＰＵ１２により判別され、溶接状態が溶け込み量過多であることから、このステップＳｔ１０において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に、上記サブメモリ１３ｂに予め記憶されている第２の表示情報「溶け込み量過多」を表示させて、次のステップＳｔ１４に進む。なお、上記ＣＰＵ１２に図示しないブザーを接続した場合には、前記「溶け込み量過多」の表示とともに警告音を発することができる。次のステップＳｔ１４において、レーザビームの照射を中断してワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する動作が終了される（溶接作業が中断される）。この際、作業者は、この中断の間に前記エネルギー値（Ｅ）をエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下に補正すべく、前記キーボード１５により、レーザビームの照射を所定の出力だけ減少させることができる。
【００４０】
また、前記ステップＳｔ９から他方のステップＳｔ１１に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）は正常領域のエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たないか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たないと判別された場合には、ステップＳｔ１２に進み、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）を満たしたと判別された場合にはステップＳｔ１３に進む。
【００４１】
このステップＳｔ１１から一方のステップＳｔ１２に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）はエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たないと上記ＣＰＵ１２により判別され、溶接状態が溶け込み量過少であることから、このステップＳｔ１２において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に、上記サブメモリ１３ｂに予め記憶された第２の表示情報「溶け込み量過少」を表示させて、次のステップＳｔ１４に進む。なお、上記ＣＰＵ１２に図示しないブザーを接続した場合には、前記「溶け込み量過少」の表示とともに警告音を発することができる。次のステップＳｔ１４においては、前記ステップＳｔ１０に進んだ場合と同様に、上記ＣＰＵ１２によりレーザビームの照射を中断して溶接作業が中断される。この際、作業者は、この中断の間に前記エネルギー値（Ｅ）をエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上に補正すべく、前記キーボード１５により、レーザビームの照射を所定の出力だけ増加させることができる。
【００４２】
また、前記ステップＳｔ１１から他方のステップＳｔ１３に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）はエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）を満たしたと上記ＣＰＵ１２により判別されたとともに、前記ステップＳｔ９においてエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えていないと判別され、溶接状態が溶け込み量正常であることから、このステップＳｔ１３において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に上記サブメモリ１３ｂに記憶された第４の表示情報「溶け込み量正常」が表示され、次のステップＳｔ１５に進む。このステップＳｔ１５においては、溶接の形態は連続溶接であるか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、連続溶接であると判別された場合には、次のステップＳｔ１６に進み、連続溶接ではないと（スポット溶接であると）判別された場合には、ワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する１溶接部の動作が終了される。このステップＳｔ１５から次のステップＳｔ１６に進んだ場合には、このステップＳｔ１６において、レーザビームは照射を継続しているか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、レーザビームの照射が継続していると判別された場合には、ステップＳｔ３に戻り、上述した異常が発生したか否かを判別する動作が繰り返される。また、このステップＳｔ１６において、レーザビームの照射が継続していないと上記ＣＰＵ１２により判別された場合には、ワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する１溶接部の動作が終了される。
【００４３】
以上のように、溶接中に出力されたＡＥ信号が前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合であっても、前記ステップＳｔ６において、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が前記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であるか否かが判別され、該持続時間基準値（Ｔｋ）以下であれば溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別されるので、溶接以外の異常であると判別された際には、そのＡＥ信号がスパッタの発生や異物の付着等による溶接には貢献しないＡＥ信号、すなわち、スパッタの発生や異物の付着等により発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することができる。
【００４４】
次に、上述した溶接状態の異常判別装置１の他の実施の形態について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この他の実施の形態に係る溶接状態の異常判別装置１の構成は、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。また、図４に示すステップＳｔ１からステップＳｔ６までについても、上述した実施の形態の図３に示すフローチャートと同一であるため説明を省略する。
【００４５】
そして、ステップＳｔ１からステップＳｔ６まで進み、このステップＳｔ６において、前記持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別された場合にはステップＳｔ７ａに進む。このステップＳｔ７ａでは、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号により発生した異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出して次のステップＳｔ７ｂに進む。このステップＳｔ７ｂでは、溶接により発生した上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を含むエネルギー値（Ｅｇ）を算出して次のステップＳｔ７ｃに進む。このステップＳｔ７ｃでは、上記エネルギー値（Ｅｇ）から異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算して次のステップＳｔ９に進む。
【００４６】
そして、次のステップＳｔ９においては、エネルギー値（Ｅ）は正常領域のエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたと判別された場合には、ステップＳｔ１０に進み、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えていないと判別された場合にはステップＳｔ１１に進む。以下は、上述した実施の形態の図３に示すフローチャートと同一であるため説明を省略する。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、溶接状態の異常判別装置１は、溶け込み量過多の異常又は溶け込み量過少の異常であると判別された場合には、ブザーの警告音により作業者に異常を警告するとともに、ディスプレイ１４に異常の内容を表示することにより作業者が溶接状態を監視できる形態により説明したが、自動的に補正をするようにしても良い。例えば、溶け込み量過多又は溶け込み量過少の異常と判断された場合には、前記ステップＳｔ１０，１２(図３参照)の次に補正を指令するステップを設けるとともに、ＣＰＵ１２にレーザ出力制御プログラムを接続して、ＣＰＵ１２からレーザ照射装置２１にレーザビームの照射を所定の出力だけ減少又は増加させる自動補正をするようにすることができる。また、ワークＷを溶接する装置はレーザ溶接装置２により説明したが、例えば、ガス溶接装置やアーク溶接装置により溶接された溶接状態の異常判別も上記と同様に実施することができる。
【００４８】
また、前述した装置では、ＡＥセンサからのＡＥ信号を取り込んで該ＡＥ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、中央演算処理装置とを接続し、各種の信号を制御手段により制御したものを説明したが、例えば、上記実施の形態に係るメインアンプ９に図示しない積分回路を接続し、この積分回路にてＡＥ信号に基づくエネルギー値（Ｅ）を算出し、この積分回路に、前記基準値である超過振幅基準値（Ｖｕ）が記憶された第１の比較回路を接続し、この第１の比較回路にて、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）とＡＥ信号に基づく振幅値とを比較するとともに、上記第１の比較回路に接続され持続時間基準値（Ｔｋ）が記憶された第２の比較回路にて、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、この第２の比較回路において、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別するものであっても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１ 溶接状態の異常判別装置
２ レーザ溶接装置
６ ＡＥセンサ
８ フィルタ
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ ＣＰＵ
１３ メモリ
１４ ディスプレイ
１６ 制御プログラム
２１ レーザ照射装置
２３ レーザ照射ヘッド
２４ 取付け治具
２５ 溶接台
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接状態の異常判別装置に関し、特に、ＡＥセンサによりワークの溶接状態を監視して溶接の異常を検出するとともに、検出された溶接異常の内容を判別する溶接状態の異常判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス溶接、アーク溶接、レーザ溶接等による各種ワークの溶接において、該ワークの溶接部の溶け込み量が多い場合には溶接ビード面に凹凸が生じやすいとともに、溶け込み深さが過大になり溶接部にアンダーカットが生じ易く、逆に溶け込み量が少ない場合には溶け込み深さが浅く溶接力が低下する問題がある。これらを防止するために、例えば、レーザ溶接を行う場合に、レーザ溶接時に発生するアコースティックエミッション（弾性波：ＡＥ）をＡＥセンサにより検出し、このＡＥ信号を予め記憶された基準データと比較して、実際のＡＥ信号が前記基準データ以上或いは以下の場合には、さらにそのＡＥ信号を予め記憶された各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターンと比較し、ＡＥ信号が上記ＡＥ信号パターンのいずれかに類似すると判断された場合には、そのパターンに該当する溶接条件を自動的に補正する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５５０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、溶接部の溶接状態を監視する場合において、例えば、レーザ溶接においては、溶接開始直後におけるレーザビームのワークに対する初期衝突時又は溶接途中におけるスパッタ発生時や異物の付着時においては、溶接により発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）のほかに、溶接には貢献しない大きなＡＥを含む場合があることから、これらを除外したＡＥ信号を基にして溶接異常の判別をしなければならない。しかしながら、上記特許文献１に開示された装置では、溶接開始直後における初期衝突時において発生する異常なＡＥ信号は除外することができるが、溶接途中におけるスパッタ発生時や異物の付着時の異常なＡＥ信号は除外することができない。このスパッタ発生時や異物の付着時に発生するＡＥ信号は、正常な溶接状態のＡＥ信号よりも高い値で発生するにもかかわらず溶接には貢献しない。したがって、上記特許文献１に係る装置では、溶接途中においてスパッタ発生時や異物の付着時により発生する異常なＡＥ信号を含めた誤った溶接状態として判別されるので、その溶接異常の判別結果は、信頼性が低く、この信頼性が低い結果により溶接装置を自動的に又は手作業により補正するとすれば、本来適正な溶接条件を変更するという事態となりなりかねない。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した従来の技術による溶接状態の異常判別装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、溶接の開始直後における初期衝突時ばかりでなく、溶接の途中におけるスパッタ発生時や異物の付着時においても、溶接状態の判別が正確にできる新規な溶接状態の異常判別装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するため、第１の発明（請求項１記載の発明）は溶接状態の異常判別装置に係るものであって、溶接装置により溶接されるワークに発生したアコースティックエミッション（弾性波：ＡＥ）を検出してＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、このＡＥセンサからのＡＥ信号を取り込んで該ＡＥ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器に接続された中央演算処理装置と、この中央演算処理装置に接続され、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）及び持続時間基準値（Ｔｋ）がそれぞれ記憶された記憶手段と、上記中央演算処理装置及び記憶手段を関連的に制御する制御手段と、を備え、上記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別することを特徴とするものである。
【０００７】
この第１の発明によれば、溶接中に出力されたＡＥ信号が上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合において、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が、上記持続時間基準値（Ｔｋ）よりも短いか又は等しい持続時間であれば溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別し、又は、上記持続時間基準値（Ｔｋ）よりも長い持続時間であれば溶接の異常によるＡＥ信号であると判別することができる。したがって、この発明では、溶接中に出力されたＡＥ信号が上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合であっても、溶接以外の異常であると判別された際には、そのＡＥ信号がスパッタの発生や異物の付着等による溶接には貢献しないＡＥ信号、すなわち、スパッタの発生や異物が付着した部位を溶接することにより発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することができる。換言すれば、従来の装置では、上述したスパッタの発生や異物の付着等によるＡＥ信号（溶接に貢献しないＡＥ信号）であるか否かが判断されないことから、これらの溶接には貢献しないＡＥ信号も含めた結果、本来溶接不良であると判断すべきところ正常な溶接であると判断されたり、逆に正常な溶接であると判断すべきところ異常な溶接であると判断されたりしまうことを、この発明では回避することができる。
【０００８】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、前記第１の発明において、前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、前記中央演算処理装置は、前記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とするものである。
【０００９】
この第２の発明によれば、前記エネルギー値（Ｅ）と前記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）とに基づき、前記エネルギー値（Ｅ）が上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶け込み量（深さ）過多の異常であると判別することができる。また、前記エネルギー値（Ｅ）が下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶け込み量過少の異常であると判別することができる。また、前記エネルギー値（Ｅ）が上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり、且つ下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、溶け込み量正常であると判別することができる。したがって、溶接状態が異常であるか正常であるかの判別のみならず、それぞれの判別原因の内容が明らかになることから、各判別原因に基づく後処理への対応が容易にできる。すなわち、この発明では、溶接状態が溶け込み量過多である場合と、溶接状態が溶け込み量過少である場合との種類をそれぞれ溶接異常とし、それ以外は正常な溶接であると判別するとともに、これら溶接異常であるか、正常な溶接であるかの判別は、上記実際のエネルギー値（Ｅ）が上記上限基準値（Ｅｋ１）と下限基準値（Ｅｋ２）とを基にそれぞれ判別するものであることから、より一層精度の高い溶接状態の判別を行うことができる。なお、前記溶け込み量過多の異常又は溶け込み量過少の異常であると判別された場合には、ブザーを設けてその警告音により作業者に警告をするようにしても良いし、表示手段を設けて表示することにより作業者が監視できるようにしても良い。また、異常であると判別された場合には、自動的に溶接装置を停止するようにしても良い。
【００１０】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、前記第１の発明において、前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、前記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別するとともに、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出し、その後、上記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅｇ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅｇ）から上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算し、この減算されたエネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とするものである。
【００１１】
この第３の発明によれば、溶接中に出力されたＡＥ信号が前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合において、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が、前記持続時間基準値（Ｔｋ）よりも短いか又は等しい持続時間であれば溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別して、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出し、その後、上記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅｇ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅｇ）から上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算し、この減算されたエネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較して、溶接状態が溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常であるとそれぞれ判別することができる。したがって、溶接中に出力されたＡＥ信号が溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別されても、その時点で良否の判別はせず、実質的に溶接に貢献するエネルギー値（Ｅ）が算出され、このエネルギー値（Ｅ）により溶接状態が溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常であるかを判別することができる。すなわち、スパッタの発生や異物が付着した部位を溶接することにより発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することができる。
【００１２】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記第１の発明において、前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、このディスプレイには、前記持続時間（Ｔｔ）と前記持続時間基準値（Ｔｋ）とに基づき前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
この第４の発明によれば、前記ディスプレイには、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されることから、スパッタや異物がワークに付着又は落下することのないように対策を施すための端緒として利用することができる。
【００１４】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）は、上記第２又は３の発明において、前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、このディスプレイには、前記エネルギー値（Ｅ）と前記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）とに基づき溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
この第５の発明によれば、前記ディスプレイには、溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されることから、溶接状態を把握できない作業者は、前記ディスプレイの視認により溶接状態を把握することができる。また、それぞれの判別原因の内容が明らかになることから、溶け込み量過多又は溶け込み量過少の異常と判別された場合には、これらの異常状態を改善すべく対策を施すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明（請求項１記載の発明）に係る溶接状態の異常判別装置では、従来の装置では、上述したスパッタの発生や異物の付着等によるＡＥ信号（溶接に貢献しないＡＥ信号）であるか否かが判断されないことから、これらの溶接には貢献しないＡＥ信号も含めた結果、本来溶接不良であると判断すべきところ正常な溶接であると判断されたり、逆に正常な溶接であると判断すべきところ異常な溶接であると判断されたりしまうことを、この発明では回避することができる。その結果、溶接部にスパッタが発生した場合や異物が付着した部位を溶接することによりＡＥ信号が発生した場合であっても、精度の高い溶接状態の判別を行うことができるので、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００１７】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）では、溶接状態が溶け込み量過多である場合と、溶接状態が溶け込み量過少である場合との種類をそれぞれ溶接異常とし、それ以外は正常な溶接であると判別するとともに、これら溶接異常であるか、正常な溶接であるかの判別は、上記実際のエネルギー値（Ｅ）が上記上限基準値（Ｅｋ１）と下限基準値（Ｅｋ２）とを基にそれぞれ判別するものであることから、より一層精度の高い溶接状態の判別を行うことができる。その結果、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００１８】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）では、溶接中に出力されたＡＥ信号が溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別されても、その時点で良否の判別はせず、実質的に溶接に貢献するエネルギー値（Ｅ）が算出され、このエネルギー値（Ｅ）により溶接状態が溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常であるかを判別することができる。すなわち、スパッタの発生や異物が付着した部位を溶接することにより発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することできるので、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００１９】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）では、前記ディスプレイには、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されることから、スパッタや異物がワークに付着又は落下することのないように対策を施すための端緒として利用することができる。その結果、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【００２０】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）では、前記ディスプレイには、溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されることから、溶接状態を把握できない作業者は、前記ディスプレイの視認により溶接状態を把握することができる。また、それぞれの判別原因の内容が明らかになることから、溶け込み量過多又は溶け込み量過少の異常と判別された場合には、これらの異常状態を改善すべく対策を施すことができる。その結果、作業者の疲労軽減、品質の向上及び製造原価の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る溶接状態の異常判別装置の実施の形態を模式的に示すブロック図である。
【図２】レーザ溶接時におけるＡＥ信号の波形例を示し、（ａ）は通常の波形例、（ｂ）は溶接途中にスパッタが発生した場合の波形例、（ｃ）はワークに異物が付着していた場合の波形例を示す。
【図３】溶接状態の異常を判別する動作を示すフローチャートである。
【図４】他の実施の形態にかかる溶接状態の異常を判別する動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための溶接状態の異常判別装置に係る形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
この実施の形態に係る溶接状態の異常判別装置１は、図１に示すレーザ溶接装置２によりワークＷに溶接加工された際に溶接部に異常が発生したか否かを判別する装置であって、ワークＷに固定されたＡＥセンサ６を構成要素としている。このＡＥセンサ６は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）などの圧電素子を構成要素とし、ワークＷの溶接部に発生する局部的な変形や破壊が生ずるときに発生するとともに、ワークＷ内を伝播するアコースティックエミッション（ＡＥ：弾性波）を検出してＡＥ信号を出力するものである。このＡＥセンサ６にはプリアンプ７が接続され、このプリアンプ７により、上記ＡＥセンサ６から伝送されたＡＥ信号は微弱であるため、該プリアンプ７の予め設定された増幅条件により上記ＡＥ信号が増幅される。なお、このプリアンプ７は、上記ＡＥセンサ６に内蔵されていても良く、該プリアンプ７がＡＥセンサ６内に内蔵されることによって高感度で低雑音な特性を得ることができる。
【００２４】
また、このプリアンプ７にはフィルタ８が接続され、このフィルタ８は、必要な範囲の周波数のみを通し、他の周波数は通さない（減衰させる）という機能を有するバンドパスフィルタである。このフィルタ８により、上記プリアンプ７から伝送されたＡＥ信号のうち、溶接部の溶け込みに関係した特定の周波数成分をもつＡＥ信号のみが予め設定された弁別条件（周波数帯の閾値）により弁別されて通過することができる。このフィルタ８にはメインアンプ９が接続され、このメインアンプ９により、上記フィルタ８から伝送されたＡＥ信号は予め設定された増幅条件により増幅される。このメインアンプ９にはＡ／Ｄ変換器１１が接続され、このＡ／Ｄ変換器１１により、上記メインアンプ９から伝送されたＡＥ信号はデジタル化され、該Ａ／Ｄ変換器１１に接続されたＣＰＵ（中央演算処理装置）１２に伝送される。
【００２５】
このＣＰＵ１２にはメモリ１３が接続され、このメモリ１３は、メインメモリ１３ａとサブメモリ１３ｂとから構成されている。このメモリ１３が接続されたＣＰＵ１２では、前記Ａ／Ｄ変換器１１からデジタル化されたＡＥ信号が該ＣＰＵ１２に取り込まれると、後述するサブメモリ１３ｂに記憶された各基準値やプログラムがメインメモリ１３ａにそれぞれ読み出され、該ＣＰＵ１２によりＡＥ信号の持続時間や、後述する実際のエネルギー値（Ｅ）を算出するとともに、後述する溶接異常の判別がされる。そして、上記メモリ１３のうちサブメモリ１３ｂには、後述するようにＣＰＵ１２が異常有無を判別するための各基準値や、該ＣＰＵ１２が後述する動作を行うためのプログラムがそれぞれ記憶されている。また、このサブメモリ１３ｂには、後述する「溶接以外の異常」を表示する第１の表示情報と、「溶け込み量過多」を表示する第２の表示情報と、「溶け込み量過小」を表示する第３の表示情報と、「溶け込み量正常」を表示する第４の表示情報が記憶されている。一方、上記メインメモリ１３ａは、上記ＣＰＵ１２により、上記サブメモリ１３ｂから適宜読み出した情報を記憶し、また、前記ＡＥセンサ６を介して取り込まれＡ／Ｄ変換器１１によりデジタル化されたＡＥ信号、このＡＥ信号が所定の振幅を超えた持続時間、上記ＡＥ信号から計算されたエネルギー値（Ｅ）等がそれぞれ記憶されるものである。
【００２６】
そして、前記サブメモリ１３ｂには、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）、この超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）と比較して該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接の異常により発生したか、又は溶接以外の異常により発生したかを判別するための所定の持続時間基準値（Ｔｋ）、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及び前記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ予め記憶されている。
【００２７】
ここで、前記持続時間基準値（Ｔｋ）は、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の持続時間（Ｔｔ）が、該持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたと判別された場合には、溶接の異常によるＡＥ信号であると判断し、該持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別された場合には、溶接以外の異常によるＡＥ信号であると前記ＣＰＵ１２が判別するためのものである。すなわち、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるが上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下の持続時間（Ｔｔ）に発生したＡＥ信号であると前記ＣＰＵ１２が判別した場合には、溶接には貢献しない突発的なＡＥ信号であって、スパッタの発生時や異物の付着時に発生するＡＥ信号であることが明らかであることから、後述するように、溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判断される。これに対して、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるとともに、上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えた持続時間（Ｔｔ）のＡＥ信号があると前記ＣＰＵ１２が判別した場合は、突発的なＡＥ信号ではなく、溶け込み量過多の可能性があるＡＥ信号であることから、さらに、前記エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）の範囲内であるか否かの判別を経て溶接異常であるか、又は正常であるかが後述するように判別される。
【００２８】
また、このサブメモリ１３ｂには、前記各基準値のほかに、後述するレーザ溶接装置２がレーザビームの照射を開始してからＡＥ信号を取込み開始するまでの取込み待機時間（Ｔｓ）と、前記エネルギー値（Ｅ）を算出するためにＡＥ信号を取込む所定の時間である取込み時間（Ｔｃ）とがそれぞれ予め記憶されている。これらのうち前者の取込み待機時間（Ｔｓ）は、後述するレーザ溶接装置２からレーザビームが照射された溶接開始の直後においては、溶接により発生するＡＥのほかに、レーザビームの初期衝突により溶接には貢献しない大きなＡＥを含む場合があることから（図２（ａ）参照）、これらを除外したＡＥ信号を基にして溶接異常の判別をするための待機時間である。また、後者の取込み時間（Ｔｃ）は、１溶接部の開始から終了までの間に前記エネルギー値（Ｅ）を算出する回数に対応して設定される。そして、上記エネルギー値（Ｅ）は、上記取込み時間（Ｔｃ）内に取込まれたＡＥ信号の面積を前記ＣＰＵ１２により積分して算出される。さらに、このサブメモリ１３ｂには、後にフローチャートを用いて説明する動作を行うためのプログラムが記憶されている。
【００２９】
また、前記ＣＰＵ１２には、図１に示すディスプレイ（モニタ）１４が接続され、このディスプレイ１４の図示しない表示部には、前記ＣＰＵ１２により溶接以外の異常と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第１の表示情報「溶接以外の異常」を意味する情報が表示され、溶け込み量過多と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第２の表示情報「溶け込み量過多」を意味する情報が表示され、溶け込み量過小と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第３の表示情報「溶け込み量過小」を意味する情報が表示され、溶け込み量正常と判別された場合は、前記サブメモリ１３ｂに記憶された第４の表示情報「溶け込み量正常」を意味する情報がそれぞれ選択的に表示され、判別の内容が識別できるようになっている。また、上記ＣＰＵ１２により溶け込み量過多又は溶け込み量過小と判別された場合には、前記ディスプレイ１４に異常内容がそれぞれ表示されるとともに、上記ＣＰＵ１２から後述するレーザ照射装置２１にレーザビームの照射を中断する照射信号（符号は省略する）が伝送される。
【００３０】
また、前記ＣＰＵ１２には、キーボード１５が接続され、このキーボード１５により、上述した超過振幅基準値（Ｖｕ）、持続時間基準値（Ｔｋ）、エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）、取込み待機時間（Ｔｓ）及び取込み時間（Ｔｃ）が入力され、これらの各入力値が前記メモリ１３のサブメモリ１３ｂにそれぞれ記憶される。また、このキーボード１５により、上述したプリアンプ７の増幅条件、フィルタ８の弁別条件、メインアンプ９の増幅条件及びＡ／Ｄ変換器１１のサンプリング周波数（単位時間当たりに標本を採る頻度）が入力されて、前記サブメモリ１３ｂに記憶され、前記ＣＰＵ１２から前記プリアンプ７、フィルタ８、メインアンプ９及びＡ／Ｄ変換器１１に図１に示す条件設定信号（符号は省略する）としてそれぞれ伝送される。なお、前記ＣＰＵ１２には、図示しないブザーを接続することにより、前記ＣＰＵ１２により溶け込み量過多と判別された場合は、上記ブザーから警告音を発するとともに前記第２の表示情報「溶け込み量過多」表示し、溶け込み量過小と判別された場合は、上記ブザーから警告音を発するとともに第３の表示情報「溶け込み量過小」表示するようにしても良い。
【００３１】
また、図１に示すＡＥセンサ６は、ワークＷに直接固定されている場合を示すものであるが、例えば、後述する取付け治具２４や図示しないワークＷのチャッキング装置などに固定してもＡＥを検出することができる。この取付け治具２４等にＡＥセンサ６を固定する場合には、ワークＷが取り替えられる度に該ＡＥセンサ６を着脱する煩雑さはないが、ワークＷの溶接部に発生するＡＥが取付け治具２４を介して間接的に検出されることから、ワークＷに直接固定されている場合に比べ、ＡＥの検出精度がやや劣る。
【００３２】
次に、ワークＷに溶接をするためのレーザ溶接装置２は、図１に示すように、レーザビームを発振して照射するレーザ照射装置２１と、このレーザ照射装置２１により発振されたレーザビームを伝送する光路構造体２２と、この光路構造体２２により伝送されたレーザビームをワークＷの溶接部に照射するレーザ照射ヘッド２３とにより構成されている。また、このレーザ溶接装置２により溶接されるワークＷは、取付け治具２４により固定され、この取付け治具２４は、床面に設置された溶接台２５上に固定されている。なお、前記レーザ溶接装置２により照射されるレーザビームの照射開始、照射終了又は照射中断をさせる指令は、図１に示す前記ＣＰＵ１２からの照射信号（符号は省略する）により指令される。
【００３３】
次に、この溶接状態の異常判別装置１によりワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する手順及び作用効果について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。この溶接部の異常を判別する前の準備段階において、上述したプリアンプ７の増幅条件、フィルタ８の弁別条件、及びメインアンプ９の増幅条件は、予めそれぞれ設定されている。また、上述した超過振幅基準値（Ｖｕ）、持続時間基準値（Ｔｋ）、エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）、取込み待機時間（Ｔｓ）及び取込み時間（Ｔｃ）は、予めサブメモリ１３ｂにそれぞれ記憶されている。
【００３４】
最初のステップＳｔ１において、上記ＣＰＵ１２により、ワークＷにレーザビームの照射が開始されたか否かが判別され、照射が開始されていると判別された場合には次のステップＳｔ２に進み、開始されていないと判別された場合には、ステップＳｔ１に戻って繰り返される。次のステップＳｔ２に進んだ場合には、上記ＣＰＵ１２により、レーサビームの照射を開始してから取込み待機時間（Ｔｓ）だけ待機させた後（図２（ａ）参照）、次のステップＳｔ３に進む。このステップＳｔ３では、ＡＥセンサ６から取込み時間（Ｔｃ）の間に伝送されたＡＥ信号をＣＰＵ１２が取込むとともに、この取込まれたＡＥ信号を上記ＣＰＵ１２がメモリ１３に一時記憶させた後、次のステップＳｔ４に進む。なお、上記ステップＳｔ２における取込み待機時間（Ｔｓ）は、上述したように、レーザビームが照射された溶接開始の直後においては、溶接により発生するＡＥのほかに、レーザビームの初期衝突により溶接には貢献しない大きなＡＥを含む場合があることから（図２（ａ）参照）、これらを除外したＡＥ信号を基にして溶接異常の判別をするための待機時間である。
【００３５】
そして、次のステップＳｔ４では、前記取込み時間（Ｔｃ）の間に取込まれたＡＥ信号には、超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号を含むか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され（図２（ｂ）、又は同図（ｃ）参照）、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号を含むと判別された場合にはステップＳｔ５に進み、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号は含まないと判別された場合には後述するステップＳｔ８に進む。一方のステップＳｔ５に進んだ場合には、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）を上記ＣＰＵ１２が計測（図２（ｂ）、又は同図（ｃ）参照）し、次のステップＳｔ６に進む。この次のステップＳｔ６では、上記持続時間（Ｔｔ）は持続時間基準値（Ｔｋ）以下であるか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、該持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別された場合にはステップＳｔ７に進み、該持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたと判別された場合には後述するステップＳｔ８に進む。
【００３６】
このステップＳｔ６における上記ＣＰＵ１２の判別は、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が、異常な溶接により発生したＡＥによるものであるか否かを判別するものであって、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の持続時間（Ｔｔ）が前記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かにより判別される。すなわち、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるが上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下の持続時間（Ｔｔ）で発生したＡＥ信号は、溶接には貢献しない突発的なＡＥ信号であって、図２（ｂ）又は同図（ｃ）に示すスパッタの発生時や異物の付着時に発生するＡＥ信号であることが明らかであることから、溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判断することができる。これに対して、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）よりも大きな振幅であるとともに、上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えた持続時間（Ｔｔ）のＡＥ信号は、突発的なＡＥ信号ではなく、溶け込み量過多の原因となる場合があることから、さらに、後述するステップＳｔ８において算出したエネルギー値（Ｅ）が、エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）の範囲内であるか否かの判別（ステップＳｔ９，１１）を経て溶接異常であるか、又は正常であるかの判別をしなければならない。
【００３７】
そして、前記ステップＳｔ６から一方のステップＳｔ７に進んだ場合には、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号は、前記持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると上記ＣＰＵ１２により判別され、スパッタの発生時や異物の付着時に発生する溶接異常以外のＡＥ信号によるものであるから、このステップＳｔ７において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に、上記サブメモリ１３ｂに予め記憶されている第１の表示情報「溶接以外の異常」を表示させて、次のステップＳｔ１４に進む。このステップＳｔ１４においては、レーザビームの照射を中断してワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する動作が終了される（溶接作業が中断される）。
【００３８】
また、前記ステップＳｔ４において、前記取込み時間（Ｔｃ）の間に取込まれたＡＥ信号には、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号を含まないと上記ＣＰＵ１２により判別された場合、又は、該持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたと判別された場合には、ステップＳｔ８に進み、このステップＳｔ８において、上記ＣＰＵ１２によりエネルギー値（Ｅ）が算出され、次のステップＳｔ９に進む。なお、エネルギー値（Ｅ）は、上述したように、前記取込み時間（Ｔｃ）内に取込まれたＡＥ信号の面積を前記ＣＰＵ１２により積分して算出される。次のステップＳｔ９においては、エネルギー値（Ｅ）は正常領域のエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたと判別された場合には、ステップＳｔ１０に進み、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えていないと判別された場合にはステップＳｔ１１に進む。
【００３９】
一方のステップＳｔ１０に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたと上記ＣＰＵ１２により判別され、溶接状態が溶け込み量過多であることから、このステップＳｔ１０において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に、上記サブメモリ１３ｂに予め記憶されている第２の表示情報「溶け込み量過多」を表示させて、次のステップＳｔ１４に進む。なお、上記ＣＰＵ１２に図示しないブザーを接続した場合には、前記「溶け込み量過多」の表示とともに警告音を発することができる。次のステップＳｔ１４において、レーザビームの照射を中断してワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する動作が終了される（溶接作業が中断される）。この際、作業者は、この中断の間に前記エネルギー値（Ｅ）をエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下に補正すべく、前記キーボード１５により、レーザビームの照射を所定の出力だけ減少させることができる。
【００４０】
また、前記ステップＳｔ９から他方のステップＳｔ１１に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）は正常領域のエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たないか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たないと判別された場合には、ステップＳｔ１２に進み、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）を満たしたと判別された場合にはステップＳｔ１３に進む。
【００４１】
このステップＳｔ１１から一方のステップＳｔ１２に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）はエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たないと上記ＣＰＵ１２により判別され、溶接状態が溶け込み量過少であることから、このステップＳｔ１２において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に、上記サブメモリ１３ｂに予め記憶された第２の表示情報「溶け込み量過少」を表示させて、次のステップＳｔ１４に進む。なお、上記ＣＰＵ１２に図示しないブザーを接続した場合には、前記「溶け込み量過少」の表示とともに警告音を発することができる。次のステップＳｔ１４においては、前記ステップＳｔ１０に進んだ場合と同様に、上記ＣＰＵ１２によりレーザビームの照射を中断して溶接作業が中断される。この際、作業者は、この中断の間に前記エネルギー値（Ｅ）をエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上に補正すべく、前記キーボード１５により、レーザビームの照射を所定の出力だけ増加させることができる。
【００４２】
また、前記ステップＳｔ１１から他方のステップＳｔ１３に進んだ場合には、エネルギー値（Ｅ）はエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）を満たしたと上記ＣＰＵ１２により判別されたとともに、前記ステップＳｔ９においてエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えていないと判別され、溶接状態が溶け込み量正常であることから、このステップＳｔ１３において、図１に示すディスプレイ１４の図示しない表示部に上記サブメモリ１３ｂに記憶された第４の表示情報「溶け込み量正常」が表示され、次のステップＳｔ１５に進む。このステップＳｔ１５においては、溶接の形態は連続溶接であるか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、連続溶接であると判別された場合には、次のステップＳｔ１６に進み、連続溶接ではないと（スポット溶接であると）判別された場合には、ワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する１溶接部の動作が終了される。このステップＳｔ１５から次のステップＳｔ１６に進んだ場合には、このステップＳｔ１６において、レーザビームは照射を継続しているか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、レーザビームの照射が継続していると判別された場合には、ステップＳｔ３に戻り、上述した異常が発生したか否かを判別する動作が繰り返される。また、このステップＳｔ１６において、レーザビームの照射が継続していないと上記ＣＰＵ１２により判別された場合には、ワークＷの溶接部に異常が発生したか否かを判別する１溶接部の動作が終了される。
【００４３】
以上のように、溶接中に出力されたＡＥ信号が前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた場合であっても、前記ステップＳｔ６において、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が前記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であるか否かが判別され、該持続時間基準値（Ｔｋ）以下であれば溶接以外の異常によるＡＥ信号であると判別されるので、溶接以外の異常であると判別された際には、そのＡＥ信号がスパッタの発生や異物の付着等による溶接には貢献しないＡＥ信号、すなわち、スパッタの発生や異物の付着等により発生したＡＥ信号をも取り込んだ状態で溶け込み量が正常な溶接か或いは異常な溶接であるかが判断されてしまう危険性を防止することができる。
【００４４】
次に、上述した溶接状態の異常判別装置１の他の実施の形態について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この他の実施の形態に係る溶接状態の異常判別装置１の構成は、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。また、図４に示すステップＳｔ１からステップＳｔ６までについても、上述した実施の形態の図３に示すフローチャートと同一であるため説明を省略する。
【００４５】
そして、ステップＳｔ１からステップＳｔ６まで進み、このステップＳｔ６において、前記持続時間（Ｔｔ）が持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別された場合にはステップＳｔ７ａに進む。このステップＳｔ７ａでは、前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号により発生した異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出して次のステップＳｔ７ｂに進む。このステップＳｔ７ｂでは、溶接により発生した上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を含むエネルギー値（Ｅｇ）を算出して次のステップＳｔ７ｃに進む。このステップＳｔ７ｃでは、上記エネルギー値（Ｅｇ）から異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算して次のステップＳｔ９に進む。
【００４６】
そして、次のステップＳｔ９においては、エネルギー値（Ｅ）は正常領域のエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたか否かが上記ＣＰＵ１２により判別され、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えたと判別された場合には、ステップＳｔ１０に進み、エネルギー値（Ｅ）がエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えていないと判別された場合にはステップＳｔ１１に進む。以下は、上述した実施の形態の図３に示すフローチャートと同一であるため説明を省略する。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、溶接状態の異常判別装置１は、溶け込み量過多の異常又は溶け込み量過少の異常であると判別された場合には、ブザーの警告音により作業者に異常を警告するとともに、ディスプレイ１４に異常の内容を表示することにより作業者が溶接状態を監視できる形態により説明したが、自動的に補正をするようにしても良い。例えば、溶け込み量過多又は溶け込み量過少の異常と判断された場合には、前記ステップＳｔ１０，１２(図３参照)の次に補正を指令するステップを設けるとともに、ＣＰＵ１２にレーザ出力制御プログラムを接続して、ＣＰＵ１２からレーザ照射装置２１にレーザビームの照射を所定の出力だけ減少又は増加させる自動補正をするようにすることができる。また、ワークＷを溶接する装置はレーザ溶接装置２により説明したが、例えば、ガス溶接装置やアーク溶接装置により溶接された溶接状態の異常判別も上記と同様に実施することができる。
【００４８】
また、前述した装置では、ＡＥセンサからのＡＥ信号を取り込んで該ＡＥ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、中央演算処理装置とを接続し、各種の信号を制御手段により制御したものを説明したが、例えば、上記実施の形態に係るメインアンプ９に図示しない積分回路を接続し、この積分回路にてＡＥ信号に基づくエネルギー値（Ｅ）を算出し、この積分回路に、前記基準値である超過振幅基準値（Ｖｕ）が記憶された第１の比較回路を接続し、この第１の比較回路にて、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）とＡＥ信号に基づく振幅値とを比較するとともに、上記第１の比較回路に接続され持続時間基準値（Ｔｋ）が記憶された第２の比較回路にて、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、この第２の比較回路において、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別するものであっても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１ 溶接状態の異常判別装置
２ レーザ溶接装置
６ ＡＥセンサ
８ フィルタ
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ ＣＰＵ
１３ メモリ
１４ ディスプレイ
１６ 制御プログラム
２１ レーザ照射装置
２３ レーザ照射ヘッド
２４ 取付け治具
２５ 溶接台
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接装置により溶接されるワークに発生したアコースティックエミッション（弾性波：ＡＥ）を検出してＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、
このＡＥセンサからのＡＥ信号を取り込んで該ＡＥ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器に接続された中央演算処理装置と、
この中央演算処理装置に接続され、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）及び持続時間基準値（Ｔｋ）がそれぞれ記憶された記憶手段と、
上記中央演算処理装置及び記憶手段を関連的に制御する制御手段と、
を備え、
上記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別することを特徴とする溶接状態の異常判別装置。
【請求項２】
前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、
前記中央演算処理装置は、前記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とする請求項１記載の溶接状態の異常判別装置。
【請求項３】
前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、
前記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別するとともに、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出し、その後、上記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅｇ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅｇ）から上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算し、この減算されたエネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とする請求項１記載の溶接状態の異常判別装置。
【請求項４】
前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、
このディスプレイには、前記持続時間（Ｔｔ）と前記持続時間基準値（Ｔｋ）とに基づき前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の溶接状態の異常判別装置。
【請求項５】
前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、
このディスプレイには、前記エネルギー値（Ｅ）と前記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）とに基づき溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されるようにしたことを特徴とする請求項２又は３記載の何れかの溶接状態の異常判別装置。
【請求項１】
溶接装置により溶接されるワークに発生したアコースティックエミッション（弾性波：ＡＥ）を検出してＡＥ信号を出力するＡＥセンサと、
このＡＥセンサからのＡＥ信号を取り込んで該ＡＥ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器に接続された中央演算処理装置と、
この中央演算処理装置に接続され、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを判別するための超過振幅基準値（Ｖｕ）及び持続時間基準値（Ｔｋ）がそれぞれ記憶された記憶手段と、
上記中央演算処理装置及び記憶手段を関連的に制御する制御手段と、
を備え、
上記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別することを特徴とする溶接状態の異常判別装置。
【請求項２】
前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、
前記中央演算処理装置は、前記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とする請求項１記載の溶接状態の異常判別装置。
【請求項３】
前記記憶手段には、溶接により発生するエネルギー値（Ｅ）の正常領域の上限側基準値であるエネルギー上限基準値（Ｅｋ１）、上記エネルギー値（Ｅ）の正常領域の下限側基準値であるエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）がそれぞれ記憶され、
前記中央演算処理装置は、溶接中に出力されたＡＥ信号が所定の振幅を超えたか否かを、上記記憶手段に記憶された超過振幅基準値（Ｖｕ）と比較するとともに、該超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号の実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）を超えたか否かを判別し、上記実際の持続時間（Ｔｔ）が上記持続時間基準値（Ｔｋ）以下であると判別した場合には、溶接以外の異常により発生したＡＥ信号であると判別するとともに、上記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えた異常エネルギー値（Ｅｖ）を算出し、その後、上記ＡＥ信号から溶接により発生した実際の上記エネルギー値（Ｅｇ）を算出するとともに、該エネルギー値（Ｅｇ）から上記異常エネルギー値（Ｅｖ）を減算し、この減算されたエネルギー値（Ｅ）を、上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）と比較し、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）を超えた場合には、溶接状態が溶け込み量過多であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）に満たない場合には、溶接状態が溶け込み量過少であると判別して溶接異常とし、該エネルギー値（Ｅ）が上記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）以下であり且つ上記エネルギー下限基準値（Ｅｋ２）以上である場合には、正常な溶接であるとそれぞれ判別することを特徴とする請求項１記載の溶接状態の異常判別装置。
【請求項４】
前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、
このディスプレイには、前記持続時間（Ｔｔ）と前記持続時間基準値（Ｔｋ）とに基づき前記超過振幅基準値（Ｖｕ）を超えたＡＥ信号が溶接以外の異常によると判別された場合の判別結果が表示されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の溶接状態の異常判別装置。
【請求項５】
前記中央演算処理装置にはディスプレイが接続され、
このディスプレイには、前記エネルギー値（Ｅ）と前記エネルギー上限基準値（Ｅｋ１）及びエネルギー下限基準値（Ｅｋ２）とに基づき溶け込み量過多、溶け込み量過少又は溶け込み量正常と判別された判別結果がそれぞれ表示されるようにしたことを特徴とする請求項２又は３記載の何れかの溶接状態の異常判別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２６６４０４（Ｐ２０１０−２６６４０４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２０１１５（Ｐ２００９−１２０１１５）
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（５９４０７８６８５）日本フィジカルアコースティクス株式会社 (8)
【出願人】（５９１０７２４１１）西進商事株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（５９４０７８６８５）日本フィジカルアコースティクス株式会社 (8)
【出願人】（５９１０７２４１１）西進商事株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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