溶接装置
【課題】適切に溶接ヒュームを回収し、溶接ビート面等を観察し、溶接時に発生する可聴音を計測し、環境を考慮した最適な溶接を行う溶接装置を提供することにある。
【解決手段】図１に示す消耗性電極を有する溶接トーチ１８を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アーム１と、溶接する溶接トーチ１８と、溶接ヒューム１２を吸引する溶接ヒューム吸引ノズル管１６と、溶接時の溶融金属を観察するCCDカメラ１９と、溶接時に発生する可聴音を計測する可聴音センサー２０を備えた溶接用トーチ機構２と、前記溶接トーチ機構２から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置８と、溶接時の可聴音を解析する装置（可聴音解析装置）９、溶接ヒューム１２を回収する装置（溶接ヒューム回収装置）１０と、溶接トーチ１８におけるアーク電流を制御するアークセンター信号変換装置１１を備えたことを特徴とする溶接装置である。
【解決手段】図１に示す消耗性電極を有する溶接トーチ１８を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アーム１と、溶接する溶接トーチ１８と、溶接ヒューム１２を吸引する溶接ヒューム吸引ノズル管１６と、溶接時の溶融金属を観察するCCDカメラ１９と、溶接時に発生する可聴音を計測する可聴音センサー２０を備えた溶接用トーチ機構２と、前記溶接トーチ機構２から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置８と、溶接時の可聴音を解析する装置（可聴音解析装置）９、溶接ヒューム１２を回収する装置（溶接ヒューム回収装置）１０と、溶接トーチ１８におけるアーク電流を制御するアークセンター信号変換装置１１を備えたことを特徴とする溶接装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アーク溶接において、一般にアーク溶接は溶接棒（溶接ワイヤ）と母材との間にアークを発生させ、溶材と母材の一部を溶融して接合する方法であるため、強烈な光と熱を発生し、溶融した金属からはスパッタや金属蒸気、さらにはそれが酸化した溶接ヒュームなどが放出される。特に自動車等で使用される溶融亜鉛めっき鋼板の溶接では、酸化亜鉛のヒュームによる多量の白煙が発生し、この白煙を多量に吸入すれば金属熱と呼ばれる症状（悪感）が出ることが指摘されている。このように強烈な光、溶接ヒューム等は人体に有害であることが指摘されている。溶接ヒュームが、一度に多量の溶接ヒュームを発生するため、溶接ヒュームを吸引する場合、不適切な吸引により、溶融金属表面付近に乱気流が発生するので、ブローホール等が発生し、溶接不良になる場合がある。
適切な溶接を行うためには、溶融状態の溶接ビード面、気泡等が発生する溶融金属を観察あるいは監視する必要があり、従来、CCDカメラを溶接トーチ近傍に設置することが行われている。しかし、アーク発生部はシールドガスノズル等に囲まれているため、CCDカメラは溶接トーチに対して大きな角度を取らざるを得ず、長大なアームの先端に取り付けられるため被溶接物と干渉して適用がきわめて困難である等の様々な問題がある。
この発明は、溶接ロボットにおいて、溶接ヒュームの回収技術、溶接金属のモリタリング技術に関するものである。
そこで、溶接装置において、溶接ヒュームを回収し、溶接ビート面等を観察し、溶接時に発生する可聴音を計測し、環境を考慮した適切な溶接を行う溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接ヒュームの回収技術は、主に溶接ヒュームを吸引によって行われている。また、カメラ等の観察、監視は、主に溶接トーチと別個に設置され、カメラ等が１台で対応している場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１０５６１号公報
【特許文献２】特開２０００−２５４４２８号公報
【特許文献３】特開２００１−０６２５８９号公報
【特許文献４】特開２０００−１５７８２１号公報
【特許文献５】特開２００３−３２６３６２号公報
【特許文献６】特開平１１−０４７９３０号公報
【特許文献７】特開平１１−２１６５６３号公報
【特許文献８】特開平０９−０７６０６３号公報
【特許文献９】特開平０８−１０３８７１号公報
【特許文献１０】特開平０８−０１０９４９号公報
【特許文献１１】特開平０７−２６６０４４号公報
【特許文献１２】特開平０７−０８０６４３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「溶接ヒュームの手引」株式会社 進和商會
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
溶接ヒュームが、一度に多量の溶接ヒュームを発生するため、溶接ヒュームを吸引する場合、不適切な吸引により、溶融金属表面付近に乱気流が発生するので、ブローホール等が発生し、溶接不良になる場合がある。
【０００６】
適切な溶接を行うためには、溶融状態の溶接ビード面、気泡等が発生する溶融金属を観察あるいは監視する必要があり、従来、CCD（Charge Coupled Device）カメラを溶接トーチ近傍に設置することが行われている。しかし、アーク発生部はシールドガスノズル等に囲まれているため、CCDカメラは溶接トーチに対して大きな角度を取らざるを得ず、長大なアームの先端に取り付けられるため被溶接物と干渉して適用がきわめて困難である。従来の溶接ビード面の観察において、カメラが１台あるいは溶接トーチとの近傍でない位置に設置しているため、溶融金属を多角的に観察することが困難である。溶接時に発生する溶接ヒュームによるCCDカメラレンズにおける溶接ヒューム付着の問題、溶接時の熱によって、CCDカメラレンズの変形あるいはCCDカメラケーブルが燃焼する可能性がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、溶接ヒュームが発生する溶接作業において、溶接ヒュームを回収し、溶融金属を正確に観察あるいは監視することによって、環境に優しく、最適な溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するための請求項１の発明の溶接装置は、消耗性電極を有する溶接トーチ機構を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アームと、溶接可能なトーチと、溶接ヒュームを吸引することが可能なノズルと、溶接時の溶融金属を観察することが可能なCCDカメラと、溶接時に発生する可聴音を計測することが可能なセンサーを備えた溶接トーチ機構と、前記溶接トーチ機構から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンサー信号変換装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒュームを吸引することが可能な手段と、フィルター付CCDカメラを有し、溶融金属を観察することが可能な手段と、溶接時の可聴音を計測することが可能な手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒューム吸引ノズル管と、フィルター付CCDカメラと、溶接時の可聴音を計測するセンサーとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、溶接トーチを中心に上部側に溶接時の可聴音を計測するセンサーと、溶接トーチを中心に下部側及び左右に溶接ヒューム吸引ノズル管と、前述の可聴音を計測するセンサーと溶接ヒューム吸引ノズル管の隙間にフィルター付CCDカメラが連結されたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、筒形状の溶接トーチ本体の先端部にアークの遮光フードが設けられたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、CCDカメラを内蔵する管内に炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラから過熱を防止する手段と、溶接トーチ機構内の冷却効果を促進する手段を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止する手段を備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、CCDカメラ冷却管に内蔵され、CCDカメラ冷却管内に炭酸ガスを流すことによって、CCDカメラを冷却し、さらに、CCDカメラ冷却管の先端の一部にストッパーガイドを設置し、炭酸ガスの流れをCCDカメラフィルターに強制的に流すことによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止し、排出あるいは飛散した溶接ヒュームを前記の溶接ヒューム吸引ノズル管から吸引する手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
以上の記載より明らかなように、請求項１の発明の溶接装置によれば、消耗性電極を有する溶接トーチ機構を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アームと、溶接可能なトーチと、溶接ヒュームを吸引することが可能なノズルと、溶接時の溶融金属を観察することが可能なCCDカメラと、溶接時に発生する可聴音を計測することが可能なセンサーを備えた溶接トーチ機構と、前記溶接トーチ機構から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンサー信号変換装置を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００１７】
以上の記載より明らかなように、請求項２の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒュームを吸引することが可能な手段と、フィルター付CCDカメラを有し、溶融金属を観察することが可能な手段と、溶接時の可聴音を計測することが可能な手段とを備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００１８】
以上の記載より明らかなように、請求項３の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒューム吸引ノズル管と、フィルター付CCDカメラと、溶接時の可聴音を計測するセンサーとを備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００１９】
以上の記載より明らかなように、請求項４の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、溶接トーチを中心に上部側に溶接時の可聴音を計測するセンサーと、溶接トーチを中心に下部側及び左右に溶接ヒューム吸引ノズル管と、前述の可聴音を計測するセンサーと溶接ヒューム吸引ノズル管の隙間にフィルター付CCDカメラが連結されることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２０】
以上の記載より明らかなように、請求項５の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、筒形状の溶接トーチ本体の先端部にアークの遮光フードが設けることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２１】
以上の記載より明らかなように、請求項６の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、CCDカメラを内蔵する管内に炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラから過熱を防止する手段と、溶接トーチ機構内の冷却効果を促進する手段を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２２】
以上の記載より明らかなように、請求項７の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止する手段を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２３】
以上の記載より明らかなように、請求項８の発明の溶接装置によれば、 請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、CCDカメラ冷却管に内蔵され、CCDカメラ冷却管内に炭酸ガスを流すことによって、CCDカメラを冷却し、さらに、CCDカメラ冷却管の先端の一部にストッパーガイドを設置し、炭酸ガスの流れをCCDカメラフィルターに強制的に流すことによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止し、排出あるいは飛散した溶接ヒュームを前記の溶接ヒューム吸引ノズル管から吸引する手段を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明を実施するための最良の形態を示す溶接装置全体構成を表す概略図である。
【図２】実施例の溶接装置における溶接トーチ機構の側断面図である。
【図３】実施例の溶接装置における溶接トーチ機構の正面図である。
【図４】図３のA―A線に沿った断面図である。
【図５】実施例の溶接装置における溶接トーチ機構のCCDカメラ及びCCDカメラ冷却管の断面図である。
【図６】図５のB-B矢視正面図である。
【図７】ストッパーガイドを取り除いたCCDカメラ冷却管の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る溶接装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２６】
図１は、本発明の溶接装置の概略図を示し、詳細に説明する。本発明の溶接装置において、溶接トーチ機構２を支持する溶接用アーム１から構成されている。溶接用アーム１は、固定台３に取り付けられ、上下左右に運動可能である機能を持つ複数の連結部４からなる。溶接トーチ機構２は、鉄板５との間にアーク６を発生させる溶接棒７、溶融金属を画像解析する画像解析装置８と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置９、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置１０と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンター信号変換装置１１から構成されている。
図２は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２の側断面図を示し、溶接トーチ機構２を詳細に説明する。溶接トーチ機構２は、溶接ヒューム１２を発散させないために取り付けた遮光フード１３内に溶融金属を観察するCCDカメラ１９を内蔵し、CCDカメラ
１９を冷却し、保護する機能をもつCCDカメラ冷却管１４、溶接時の可聴音を計測するセンサー（可聴音センサー２０）を内蔵し、溶接ヒューム１２等から上記の可聴音センサー２０を保護する機能をもつ可聴音センサー保護管１５、溶接ヒューム１２を吸引する機能を持つ溶接ヒューム吸引ノズル管１６及び溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７、鉄板５との間にアーク６を発生させる溶接棒７を取り付けた溶接トーチ１８から構成されている。図２に示すように、CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４は、溶融金属を画像解析する画像解析装置８に、可聴音センサーを内蔵している可聴音センサー保護管１５は、溶接時に発生する可聴音を解析する可聴音解析装置９に接続されている。溶接ヒューム
１２は、溶接ヒューム吸引ノズル管１６及び溶接ヒューム吸引ノズル管１６上に取り付けられた溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７から吸引され、溶接ヒューム回収装置１０で処理が行われる。
図３は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２の正面図を示し、詳細に説明する。溶接トーチ１８は円筒形状をなし、溶接トーチ機構２の中央部に溶接トーチ１８が設けられ、外周部に円筒状の遮光フード１３が取り付けられる。溶接トーチ１８と遮光フード
１３の間に、４本の円筒状のCCDカメラ１９を内蔵した円筒状のCCDカメラ冷却管１４が等間隔で設置されている。前述のCCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４の１本置きに３本の円筒状の溶接ヒューム吸引ノズル管１６が設けられ、残りの１本に可聴音センサー２０が設けられている。
CCDカメラ冷却管１４は、上部側に溶接ヒューム１２等を遮断するストッパーガイド
２１が取り付けられている。溶接ヒューム吸引ノズル管１６は、CCDカメラ冷却管１４に隣接し、CCDカメラ冷却管１４近傍の溶接ヒューム１２等を吸引するために、取り付けられている。溶接ヒューム吸引ノズル管１６において、溶接ヒューム吸引ノズル管１６の上部側、または左右に小径の溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７が取り付けられている。溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７は、CCDカメラ１９近傍の溶接ヒューム１２等を吸引し、溶接ヒューム１２等を処理するので、４本のCCDカメラ１９から容易に溶融金属を多角的な監視することが可能となる。CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４は、４本であるので、溶接ヒューム吸引ノズル管１６は、３本であるため、効率的にCCDカメラ
１９近傍の溶接ヒューム１２等を吸引する目的で、２本の溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７を持つ溶接ヒューム吸引ノズル管１６が１本取り付けられている。なお、残り２本の溶接ヒューム吸引ノズル管１６は、それぞれ１本の溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７が設けられている。
さらに、可聴音センサー２０が、溶接時に発生する異常な発生音を計測することによって、適切な溶接条件を設定することが可能である。
図４は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２の図３のA―A線に沿った断面図を示し、詳細に説明する。遮光フード１３を取り付けた溶接トーチ１８を中心に、上部側から可聴音センサー２０を内蔵している可聴音センサー保護管１５、CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４、溶接ヒューム吸引ノズル管１６、CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４、溶接ヒューム吸引ノズル管１６から構成されている。図４に示すように、CCDカメラ１９を内蔵するCCDカメラ冷却管１４内に炭酸ガス２２を噴射することによって、前記のCCDカメラ１９の過熱を防止することができ、溶接トーチ機構２内の冷却効果を促進することが可能である。CCDカメラ１９を冷却する管のガスは、空気の場合、冷却効果がなく、溶融金属中に空気の侵入によって、ブローホール発生、鉄表面の酸化によるスラグ発生等の溶接表面の悪化が懸念される。炭酸ガスは冷却効果が期待でき、かつ溶融金属に悪影響を及ぼさない可能性がある。溶接ヒューム吸引ノズル管１６から、溶接ヒューム１２等を吸引し、さらにCCDカメラ１９近傍の溶接ヒューム１２等も除去することができる。また、溶接トーチ１８からシールドガスとして、炭酸ガス２２を噴射させながらアーク６を保護している。CCDカメラ１９を保護するために、CCDカメラ冷却管
１４に流れる炭酸ガス２２の一部は、溶接ヒューム１２と一緒に溶接ヒューム吸引ノズル管１６及び溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７から吸引され、処理される。CCDカメラ
１９を保護するために、CCDカメラ冷却管１４に流れる炭酸ガス２２の一部は、アーク６のシールドガスとして、使用される。
図５は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２のCCDカメラ１９及びCCDカメラ冷却管１４の断面図であり、詳細に説明する。CCDカメラ冷却管１４内において、CCDカメラ１９、CCDカメラフィルター２４を装着したCCDカメラレンズ２５から構成されている。CCDカメラ冷却管１４は、ストッパーガイド２１が取り付けられている。図５に示すように、CCDカメラ冷却管１４にストッパーガイド２１を取り付けた場合、炭酸ガス通路２６を流れる炭酸ガス２２によって、CCDカメラフィルター２４表面に付着する溶接ヒューム１２を除去することができ、容易に溶融金属を観察することが可能となる。
図６は、図５のB-B矢視正面図であり、詳細に説明する。CCDカメラ冷却管１４において、CCDカメラ１９のCCDカメラレンズ２５を溶接ヒューム１２等から保護するために、CCDカメラレンズ２５の先端にCCDカメラレンズ２５全体を覆うようにCCDカメラフィルター２４が装着されている。CCDカメラ冷却管１４の図６においては、上部側から下部側の方向に炭酸ガス２２を流すことによって、CCDカメラフィルター２４に付着した溶接ヒューム１２等の除去あるいは溶接ヒューム１２等がCCDカメラフィルター２４に付着させない目的で、炭酸ガス２２の方向をCCDカメラ冷却管１４の上部側から下部側の方向へ導く機能を持つストッパーガイド２１がCCDカメラ冷却管１４の上部側に取り付けられている。ストッパーガイド２１は、溶接ヒューム１２等からCCDカメラレンズ２５を保護し、炭酸ガス２２の流れを変える偏向板としての機能をもつ。ストッパーガイド２１の形状は、炭酸ガス２２がCCDカメラフィルター２４において、CCDカメラ冷却管１４の下部側に設置されている炭酸ガス噴射孔２８の方向に流れやすく、かつCCDカメラレンズ２５から溶融金属の形状が広い視野で観察できるように半円形リング状である。さらに、ストッパーガイド２１は、CCDカメラレンズ２５の中央部に対応する部分において、半円形状に開口されている。
CCDカメラ冷却管１４内の円形状CCDカメラ１９の両側面部に、CCDカメラ１９を熱からの保護及び固定する目的で、断熱材２７が設けられている。断熱材２７の形状は、円形状CCDカメラ１９と一致する形状である。断熱材２７と断熱材２７との隙間に炭酸ガス噴射孔２８がある。
ストッパーガイド２１によって下側方向に向きを変えられた炭酸ガス２２の噴射力、及び溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７の吸引力の相乗効果でCCDカメラフィルター２４表面に付着している溶接ヒューム１２等は、炭酸ガス噴射孔２８の下側方向に移動させられる。炭酸ガス噴射孔２８から噴射された炭酸ガス２２によって、炭酸ガス噴射孔２８付近に移動させられた溶接ヒューム１２等は、溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７がある方向に吹き飛ばされて、溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７に吸引され、溶接ヒューム回収装置１０で処理される。
図７は、ストッパーガイド２１を取り除いたCCDカメラ冷却管の正面図であり、詳細に説明する。CCDカメラ冷却管１４の上部側において、炭酸ガス噴射孔２９が形成されており、炭酸ガス噴射孔２９から炭酸ガス２２が噴射される。炭酸ガス噴射孔２９の形状（外周）は、円弧状の形状をしていて、円形状CCDカメラレンズ２５の装着しているCCDカメラフィルター２４について、広範囲に炭酸ガス２２を噴射して、溶接ヒューム１２等を取り除くため、CCDカメラ冷却管１４の円周の約４分１程度の大きさである。炭酸ガス噴射孔２９の下には、CCDカメラフィルター２４を装着したCCDカメラレンズ２５及びCCDカメラ１９が設けられている。
炭酸ガス噴射孔２８は、CCDカメラ冷却管１４の下部側に形成されている。炭酸ガス噴射孔２８及び炭酸ガス噴射孔２９は、CCDカメラ冷却管１４の長さ方向に形成されている。
炭酸ガス噴射孔２８は、前述のCCDカメラフィルター２４に下向きの炭酸ガス２２によって、吹き飛ばされた溶接ヒューム１２等をさらに溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７がある方向に吹き飛ばす機能を持たせ、炭酸ガス２２の噴出力を高めるために、噴射孔の面積を小さくしている。CCDカメラ冷却管１４内の上部側の炭酸ガス噴射孔２９及び下部側の炭酸ガス噴射孔２８の間に円形状CCDカメラ１９を熱からの保護及びCCDカメラ１９を固定する目的で、２つの断熱材２７が左右対称位置に設けられている。
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものでなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 溶接用アーム
２ 溶接トーチ機構
３ 固定台
４ 連結部
５ 鉄板
６ アーク
７ 溶接棒
８ 画像解析装置
９ 可聴音解析装置
１０ 溶接ヒューム回収装置
１１ アークセンサー信号変換装置
１２ 溶接ヒューム
１３ 遮光フード
１４ CCDカメラ冷却管
１５ 可聴音センサー保護管
１６ 溶接ヒューム吸引ノズル管
１７ 溶接ヒューム吸引ノズル分岐管
１８ 溶接トーチ
１９ CCDカメラ
２０ 可聴音センサー
２１ ストッパーガイド
２２ 炭酸ガス
２３ 溶接ヒューム吸引ホース
２４ CCDカメラフィルター
２５ CCDカメラレンズ
２６ 炭酸ガス通路
２７ 断熱材
２８ 炭酸ガス噴射孔
２９ 炭酸ガス噴射孔
【技術分野】
【０００１】
アーク溶接において、一般にアーク溶接は溶接棒（溶接ワイヤ）と母材との間にアークを発生させ、溶材と母材の一部を溶融して接合する方法であるため、強烈な光と熱を発生し、溶融した金属からはスパッタや金属蒸気、さらにはそれが酸化した溶接ヒュームなどが放出される。特に自動車等で使用される溶融亜鉛めっき鋼板の溶接では、酸化亜鉛のヒュームによる多量の白煙が発生し、この白煙を多量に吸入すれば金属熱と呼ばれる症状（悪感）が出ることが指摘されている。このように強烈な光、溶接ヒューム等は人体に有害であることが指摘されている。溶接ヒュームが、一度に多量の溶接ヒュームを発生するため、溶接ヒュームを吸引する場合、不適切な吸引により、溶融金属表面付近に乱気流が発生するので、ブローホール等が発生し、溶接不良になる場合がある。
適切な溶接を行うためには、溶融状態の溶接ビード面、気泡等が発生する溶融金属を観察あるいは監視する必要があり、従来、CCDカメラを溶接トーチ近傍に設置することが行われている。しかし、アーク発生部はシールドガスノズル等に囲まれているため、CCDカメラは溶接トーチに対して大きな角度を取らざるを得ず、長大なアームの先端に取り付けられるため被溶接物と干渉して適用がきわめて困難である等の様々な問題がある。
この発明は、溶接ロボットにおいて、溶接ヒュームの回収技術、溶接金属のモリタリング技術に関するものである。
そこで、溶接装置において、溶接ヒュームを回収し、溶接ビート面等を観察し、溶接時に発生する可聴音を計測し、環境を考慮した適切な溶接を行う溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接ヒュームの回収技術は、主に溶接ヒュームを吸引によって行われている。また、カメラ等の観察、監視は、主に溶接トーチと別個に設置され、カメラ等が１台で対応している場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１０５６１号公報
【特許文献２】特開２０００−２５４４２８号公報
【特許文献３】特開２００１−０６２５８９号公報
【特許文献４】特開２０００−１５７８２１号公報
【特許文献５】特開２００３−３２６３６２号公報
【特許文献６】特開平１１−０４７９３０号公報
【特許文献７】特開平１１−２１６５６３号公報
【特許文献８】特開平０９−０７６０６３号公報
【特許文献９】特開平０８−１０３８７１号公報
【特許文献１０】特開平０８−０１０９４９号公報
【特許文献１１】特開平０７−２６６０４４号公報
【特許文献１２】特開平０７−０８０６４３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「溶接ヒュームの手引」株式会社 進和商會
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
溶接ヒュームが、一度に多量の溶接ヒュームを発生するため、溶接ヒュームを吸引する場合、不適切な吸引により、溶融金属表面付近に乱気流が発生するので、ブローホール等が発生し、溶接不良になる場合がある。
【０００６】
適切な溶接を行うためには、溶融状態の溶接ビード面、気泡等が発生する溶融金属を観察あるいは監視する必要があり、従来、CCD（Charge Coupled Device）カメラを溶接トーチ近傍に設置することが行われている。しかし、アーク発生部はシールドガスノズル等に囲まれているため、CCDカメラは溶接トーチに対して大きな角度を取らざるを得ず、長大なアームの先端に取り付けられるため被溶接物と干渉して適用がきわめて困難である。従来の溶接ビード面の観察において、カメラが１台あるいは溶接トーチとの近傍でない位置に設置しているため、溶融金属を多角的に観察することが困難である。溶接時に発生する溶接ヒュームによるCCDカメラレンズにおける溶接ヒューム付着の問題、溶接時の熱によって、CCDカメラレンズの変形あるいはCCDカメラケーブルが燃焼する可能性がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、溶接ヒュームが発生する溶接作業において、溶接ヒュームを回収し、溶融金属を正確に観察あるいは監視することによって、環境に優しく、最適な溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するための請求項１の発明の溶接装置は、消耗性電極を有する溶接トーチ機構を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アームと、溶接可能なトーチと、溶接ヒュームを吸引することが可能なノズルと、溶接時の溶融金属を観察することが可能なCCDカメラと、溶接時に発生する可聴音を計測することが可能なセンサーを備えた溶接トーチ機構と、前記溶接トーチ機構から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンサー信号変換装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒュームを吸引することが可能な手段と、フィルター付CCDカメラを有し、溶融金属を観察することが可能な手段と、溶接時の可聴音を計測することが可能な手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒューム吸引ノズル管と、フィルター付CCDカメラと、溶接時の可聴音を計測するセンサーとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、溶接トーチを中心に上部側に溶接時の可聴音を計測するセンサーと、溶接トーチを中心に下部側及び左右に溶接ヒューム吸引ノズル管と、前述の可聴音を計測するセンサーと溶接ヒューム吸引ノズル管の隙間にフィルター付CCDカメラが連結されたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、筒形状の溶接トーチ本体の先端部にアークの遮光フードが設けられたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、CCDカメラを内蔵する管内に炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラから過熱を防止する手段と、溶接トーチ機構内の冷却効果を促進する手段を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止する手段を備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８の発明の溶接装置では、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、CCDカメラ冷却管に内蔵され、CCDカメラ冷却管内に炭酸ガスを流すことによって、CCDカメラを冷却し、さらに、CCDカメラ冷却管の先端の一部にストッパーガイドを設置し、炭酸ガスの流れをCCDカメラフィルターに強制的に流すことによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止し、排出あるいは飛散した溶接ヒュームを前記の溶接ヒューム吸引ノズル管から吸引する手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
以上の記載より明らかなように、請求項１の発明の溶接装置によれば、消耗性電極を有する溶接トーチ機構を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アームと、溶接可能なトーチと、溶接ヒュームを吸引することが可能なノズルと、溶接時の溶融金属を観察することが可能なCCDカメラと、溶接時に発生する可聴音を計測することが可能なセンサーを備えた溶接トーチ機構と、前記溶接トーチ機構から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンサー信号変換装置を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００１７】
以上の記載より明らかなように、請求項２の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒュームを吸引することが可能な手段と、フィルター付CCDカメラを有し、溶融金属を観察することが可能な手段と、溶接時の可聴音を計測することが可能な手段とを備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００１８】
以上の記載より明らかなように、請求項３の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒューム吸引ノズル管と、フィルター付CCDカメラと、溶接時の可聴音を計測するセンサーとを備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００１９】
以上の記載より明らかなように、請求項４の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、溶接トーチを中心に上部側に溶接時の可聴音を計測するセンサーと、溶接トーチを中心に下部側及び左右に溶接ヒューム吸引ノズル管と、前述の可聴音を計測するセンサーと溶接ヒューム吸引ノズル管の隙間にフィルター付CCDカメラが連結されることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２０】
以上の記載より明らかなように、請求項５の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、筒形状の溶接トーチ本体の先端部にアークの遮光フードが設けることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２１】
以上の記載より明らかなように、請求項６の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、CCDカメラを内蔵する管内に炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラから過熱を防止する手段と、溶接トーチ機構内の冷却効果を促進する手段を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２２】
以上の記載より明らかなように、請求項７の発明の溶接装置によれば、請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止する手段を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【００２３】
以上の記載より明らかなように、請求項８の発明の溶接装置によれば、 請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、CCDカメラ冷却管に内蔵され、CCDカメラ冷却管内に炭酸ガスを流すことによって、CCDカメラを冷却し、さらに、CCDカメラ冷却管の先端の一部にストッパーガイドを設置し、炭酸ガスの流れをCCDカメラフィルターに強制的に流すことによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止し、排出あるいは飛散した溶接ヒュームを前記の溶接ヒューム吸引ノズル管から吸引する手段を備えることによって、環境に優しく、適切な溶接を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明を実施するための最良の形態を示す溶接装置全体構成を表す概略図である。
【図２】実施例の溶接装置における溶接トーチ機構の側断面図である。
【図３】実施例の溶接装置における溶接トーチ機構の正面図である。
【図４】図３のA―A線に沿った断面図である。
【図５】実施例の溶接装置における溶接トーチ機構のCCDカメラ及びCCDカメラ冷却管の断面図である。
【図６】図５のB-B矢視正面図である。
【図７】ストッパーガイドを取り除いたCCDカメラ冷却管の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る溶接装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２６】
図１は、本発明の溶接装置の概略図を示し、詳細に説明する。本発明の溶接装置において、溶接トーチ機構２を支持する溶接用アーム１から構成されている。溶接用アーム１は、固定台３に取り付けられ、上下左右に運動可能である機能を持つ複数の連結部４からなる。溶接トーチ機構２は、鉄板５との間にアーク６を発生させる溶接棒７、溶融金属を画像解析する画像解析装置８と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置９、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置１０と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンター信号変換装置１１から構成されている。
図２は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２の側断面図を示し、溶接トーチ機構２を詳細に説明する。溶接トーチ機構２は、溶接ヒューム１２を発散させないために取り付けた遮光フード１３内に溶融金属を観察するCCDカメラ１９を内蔵し、CCDカメラ
１９を冷却し、保護する機能をもつCCDカメラ冷却管１４、溶接時の可聴音を計測するセンサー（可聴音センサー２０）を内蔵し、溶接ヒューム１２等から上記の可聴音センサー２０を保護する機能をもつ可聴音センサー保護管１５、溶接ヒューム１２を吸引する機能を持つ溶接ヒューム吸引ノズル管１６及び溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７、鉄板５との間にアーク６を発生させる溶接棒７を取り付けた溶接トーチ１８から構成されている。図２に示すように、CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４は、溶融金属を画像解析する画像解析装置８に、可聴音センサーを内蔵している可聴音センサー保護管１５は、溶接時に発生する可聴音を解析する可聴音解析装置９に接続されている。溶接ヒューム
１２は、溶接ヒューム吸引ノズル管１６及び溶接ヒューム吸引ノズル管１６上に取り付けられた溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７から吸引され、溶接ヒューム回収装置１０で処理が行われる。
図３は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２の正面図を示し、詳細に説明する。溶接トーチ１８は円筒形状をなし、溶接トーチ機構２の中央部に溶接トーチ１８が設けられ、外周部に円筒状の遮光フード１３が取り付けられる。溶接トーチ１８と遮光フード
１３の間に、４本の円筒状のCCDカメラ１９を内蔵した円筒状のCCDカメラ冷却管１４が等間隔で設置されている。前述のCCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４の１本置きに３本の円筒状の溶接ヒューム吸引ノズル管１６が設けられ、残りの１本に可聴音センサー２０が設けられている。
CCDカメラ冷却管１４は、上部側に溶接ヒューム１２等を遮断するストッパーガイド
２１が取り付けられている。溶接ヒューム吸引ノズル管１６は、CCDカメラ冷却管１４に隣接し、CCDカメラ冷却管１４近傍の溶接ヒューム１２等を吸引するために、取り付けられている。溶接ヒューム吸引ノズル管１６において、溶接ヒューム吸引ノズル管１６の上部側、または左右に小径の溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７が取り付けられている。溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７は、CCDカメラ１９近傍の溶接ヒューム１２等を吸引し、溶接ヒューム１２等を処理するので、４本のCCDカメラ１９から容易に溶融金属を多角的な監視することが可能となる。CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４は、４本であるので、溶接ヒューム吸引ノズル管１６は、３本であるため、効率的にCCDカメラ
１９近傍の溶接ヒューム１２等を吸引する目的で、２本の溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７を持つ溶接ヒューム吸引ノズル管１６が１本取り付けられている。なお、残り２本の溶接ヒューム吸引ノズル管１６は、それぞれ１本の溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７が設けられている。
さらに、可聴音センサー２０が、溶接時に発生する異常な発生音を計測することによって、適切な溶接条件を設定することが可能である。
図４は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２の図３のA―A線に沿った断面図を示し、詳細に説明する。遮光フード１３を取り付けた溶接トーチ１８を中心に、上部側から可聴音センサー２０を内蔵している可聴音センサー保護管１５、CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４、溶接ヒューム吸引ノズル管１６、CCDカメラ１９を内蔵したCCDカメラ冷却管１４、溶接ヒューム吸引ノズル管１６から構成されている。図４に示すように、CCDカメラ１９を内蔵するCCDカメラ冷却管１４内に炭酸ガス２２を噴射することによって、前記のCCDカメラ１９の過熱を防止することができ、溶接トーチ機構２内の冷却効果を促進することが可能である。CCDカメラ１９を冷却する管のガスは、空気の場合、冷却効果がなく、溶融金属中に空気の侵入によって、ブローホール発生、鉄表面の酸化によるスラグ発生等の溶接表面の悪化が懸念される。炭酸ガスは冷却効果が期待でき、かつ溶融金属に悪影響を及ぼさない可能性がある。溶接ヒューム吸引ノズル管１６から、溶接ヒューム１２等を吸引し、さらにCCDカメラ１９近傍の溶接ヒューム１２等も除去することができる。また、溶接トーチ１８からシールドガスとして、炭酸ガス２２を噴射させながらアーク６を保護している。CCDカメラ１９を保護するために、CCDカメラ冷却管
１４に流れる炭酸ガス２２の一部は、溶接ヒューム１２と一緒に溶接ヒューム吸引ノズル管１６及び溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７から吸引され、処理される。CCDカメラ
１９を保護するために、CCDカメラ冷却管１４に流れる炭酸ガス２２の一部は、アーク６のシールドガスとして、使用される。
図５は、本発明の溶接装置における溶接トーチ機構２のCCDカメラ１９及びCCDカメラ冷却管１４の断面図であり、詳細に説明する。CCDカメラ冷却管１４内において、CCDカメラ１９、CCDカメラフィルター２４を装着したCCDカメラレンズ２５から構成されている。CCDカメラ冷却管１４は、ストッパーガイド２１が取り付けられている。図５に示すように、CCDカメラ冷却管１４にストッパーガイド２１を取り付けた場合、炭酸ガス通路２６を流れる炭酸ガス２２によって、CCDカメラフィルター２４表面に付着する溶接ヒューム１２を除去することができ、容易に溶融金属を観察することが可能となる。
図６は、図５のB-B矢視正面図であり、詳細に説明する。CCDカメラ冷却管１４において、CCDカメラ１９のCCDカメラレンズ２５を溶接ヒューム１２等から保護するために、CCDカメラレンズ２５の先端にCCDカメラレンズ２５全体を覆うようにCCDカメラフィルター２４が装着されている。CCDカメラ冷却管１４の図６においては、上部側から下部側の方向に炭酸ガス２２を流すことによって、CCDカメラフィルター２４に付着した溶接ヒューム１２等の除去あるいは溶接ヒューム１２等がCCDカメラフィルター２４に付着させない目的で、炭酸ガス２２の方向をCCDカメラ冷却管１４の上部側から下部側の方向へ導く機能を持つストッパーガイド２１がCCDカメラ冷却管１４の上部側に取り付けられている。ストッパーガイド２１は、溶接ヒューム１２等からCCDカメラレンズ２５を保護し、炭酸ガス２２の流れを変える偏向板としての機能をもつ。ストッパーガイド２１の形状は、炭酸ガス２２がCCDカメラフィルター２４において、CCDカメラ冷却管１４の下部側に設置されている炭酸ガス噴射孔２８の方向に流れやすく、かつCCDカメラレンズ２５から溶融金属の形状が広い視野で観察できるように半円形リング状である。さらに、ストッパーガイド２１は、CCDカメラレンズ２５の中央部に対応する部分において、半円形状に開口されている。
CCDカメラ冷却管１４内の円形状CCDカメラ１９の両側面部に、CCDカメラ１９を熱からの保護及び固定する目的で、断熱材２７が設けられている。断熱材２７の形状は、円形状CCDカメラ１９と一致する形状である。断熱材２７と断熱材２７との隙間に炭酸ガス噴射孔２８がある。
ストッパーガイド２１によって下側方向に向きを変えられた炭酸ガス２２の噴射力、及び溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７の吸引力の相乗効果でCCDカメラフィルター２４表面に付着している溶接ヒューム１２等は、炭酸ガス噴射孔２８の下側方向に移動させられる。炭酸ガス噴射孔２８から噴射された炭酸ガス２２によって、炭酸ガス噴射孔２８付近に移動させられた溶接ヒューム１２等は、溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７がある方向に吹き飛ばされて、溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７に吸引され、溶接ヒューム回収装置１０で処理される。
図７は、ストッパーガイド２１を取り除いたCCDカメラ冷却管の正面図であり、詳細に説明する。CCDカメラ冷却管１４の上部側において、炭酸ガス噴射孔２９が形成されており、炭酸ガス噴射孔２９から炭酸ガス２２が噴射される。炭酸ガス噴射孔２９の形状（外周）は、円弧状の形状をしていて、円形状CCDカメラレンズ２５の装着しているCCDカメラフィルター２４について、広範囲に炭酸ガス２２を噴射して、溶接ヒューム１２等を取り除くため、CCDカメラ冷却管１４の円周の約４分１程度の大きさである。炭酸ガス噴射孔２９の下には、CCDカメラフィルター２４を装着したCCDカメラレンズ２５及びCCDカメラ１９が設けられている。
炭酸ガス噴射孔２８は、CCDカメラ冷却管１４の下部側に形成されている。炭酸ガス噴射孔２８及び炭酸ガス噴射孔２９は、CCDカメラ冷却管１４の長さ方向に形成されている。
炭酸ガス噴射孔２８は、前述のCCDカメラフィルター２４に下向きの炭酸ガス２２によって、吹き飛ばされた溶接ヒューム１２等をさらに溶接ヒューム吸引ノズル分岐管１７がある方向に吹き飛ばす機能を持たせ、炭酸ガス２２の噴出力を高めるために、噴射孔の面積を小さくしている。CCDカメラ冷却管１４内の上部側の炭酸ガス噴射孔２９及び下部側の炭酸ガス噴射孔２８の間に円形状CCDカメラ１９を熱からの保護及びCCDカメラ１９を固定する目的で、２つの断熱材２７が左右対称位置に設けられている。
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものでなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 溶接用アーム
２ 溶接トーチ機構
３ 固定台
４ 連結部
５ 鉄板
６ アーク
７ 溶接棒
８ 画像解析装置
９ 可聴音解析装置
１０ 溶接ヒューム回収装置
１１ アークセンサー信号変換装置
１２ 溶接ヒューム
１３ 遮光フード
１４ CCDカメラ冷却管
１５ 可聴音センサー保護管
１６ 溶接ヒューム吸引ノズル管
１７ 溶接ヒューム吸引ノズル分岐管
１８ 溶接トーチ
１９ CCDカメラ
２０ 可聴音センサー
２１ ストッパーガイド
２２ 炭酸ガス
２３ 溶接ヒューム吸引ホース
２４ CCDカメラフィルター
２５ CCDカメラレンズ
２６ 炭酸ガス通路
２７ 断熱材
２８ 炭酸ガス噴射孔
２９ 炭酸ガス噴射孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗性電極を有する溶接トーチ機構を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アームと、溶接可能なトーチと、溶接ヒュームを吸引することが可能なノズルと、溶接時の溶融金属を観察することが可能なCCDカメラと、溶接時に発生する可聴音を計測することが可能なセンサーを備えた溶接トーチ機構と、前記溶接トーチ機構から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンサー信号変換装置を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒュームを吸引することが可能な手段と、フィルター付CCDカメラを有し、溶融金属を観察することが可能な手段と、溶接時の可聴音を計測することが可能な手段とを備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項３】
請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒューム吸引ノズル管と、フィルター付CCDカメラと、溶接時の可聴音を計測するセンサーとを備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項４】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、溶接トーチを中心に上部側に溶接時の可聴音を計測するセンサーと、溶接トーチを中心に下部側及び左右に溶接ヒューム吸引ノズル管と、前述の可聴音を計測するセンサーと溶接ヒューム吸引ノズル管の隙間にフィルター付CCDカメラが連結されたことを特徴とする溶接装置。
【請求項５】
請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、筒形状の溶接トーチ本体の先端部にアークの遮光フードが設けられたことを特徴とする溶接装置。
【請求項６】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、CCDカメラを内蔵する管内に炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラから過熱を防止する手段と、溶接トーチ機構内の冷却効果を促進する手段を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項７】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止する手段を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項８】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、CCDカメラ冷却管に内蔵され、CCDカメラ冷却管内に炭酸ガスを流すことによって、CCDカメラを冷却し、さらに、CCDカメラ冷却管の先端の一部にストッパーガイドを設置し、炭酸ガスの流れをCCDカメラフィルターに強制的に流すことによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止し、排出あるいは飛散した溶接ヒュームを前記の溶接ヒューム吸引ノズル管から吸引する手段を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項１】
消耗性電極を有する溶接トーチ機構を用いてアーク溶接を行う制御機構を備えた溶接用アームと、溶接可能なトーチと、溶接ヒュームを吸引することが可能なノズルと、溶接時の溶融金属を観察することが可能なCCDカメラと、溶接時に発生する可聴音を計測することが可能なセンサーを備えた溶接トーチ機構と、前記溶接トーチ機構から撮像された溶融金属を画像解析する画像解析装置と、溶接時の可聴音を計測し、可聴音を解析する可聴音解析装置、溶接ヒュームを吸引し、溶接ヒュームを回収する溶接ヒューム回収装置と、溶接トーチにおけるアーク電流を制御するアークセンサー信号変換装置を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒュームを吸引することが可能な手段と、フィルター付CCDカメラを有し、溶融金属を観察することが可能な手段と、溶接時の可聴音を計測することが可能な手段とを備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項３】
請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、溶接ヒューム吸引ノズル管と、フィルター付CCDカメラと、溶接時の可聴音を計測するセンサーとを備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項４】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、溶接トーチを中心に上部側に溶接時の可聴音を計測するセンサーと、溶接トーチを中心に下部側及び左右に溶接ヒューム吸引ノズル管と、前述の可聴音を計測するセンサーと溶接ヒューム吸引ノズル管の隙間にフィルター付CCDカメラが連結されたことを特徴とする溶接装置。
【請求項５】
請求項１に記載した溶接装置において、溶接トーチ機構は、筒形状の溶接トーチ本体の先端部にアークの遮光フードが設けられたことを特徴とする溶接装置。
【請求項６】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、CCDカメラを内蔵する管内に炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラから過熱を防止する手段と、溶接トーチ機構内の冷却効果を促進する手段を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項７】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、炭酸ガスを噴射することによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止する手段を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項８】
請求項１に記載した溶接トーチ機構において、フィルター付CCDカメラは、CCDカメラ冷却管に内蔵され、CCDカメラ冷却管内に炭酸ガスを流すことによって、CCDカメラを冷却し、さらに、CCDカメラ冷却管の先端の一部にストッパーガイドを設置し、炭酸ガスの流れをCCDカメラフィルターに強制的に流すことによって、前記のCCDカメラフィルターから溶接ヒュームの付着を防止し、排出あるいは飛散した溶接ヒュームを前記の溶接ヒューム吸引ノズル管から吸引する手段を備えたことを特徴とする溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２１４４３５（Ｐ２０１０−２１４４３５Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５４１４（Ｐ２００９−６５４１４）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００２１４１９１）長崎県 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００２１４１９１）長崎県 (106)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]